第2章-神经元与胶质细胞课件

神经生物学

Neurobiology神经再生重点实验室神经科学系姚登兵9/27/20231神经生物学

Neurobiology神经再生重点实验室8第2章神经元及神经胶质细胞神经系统（nervoussystem）神经元neuron胶质细胞neuroglialcell9/27/20232第2章神经元及神经胶质细胞神经系统神经元胶质细胞8/7/1、掌握神经元的概念； 2、熟悉神经元的分类方法；5、掌握髓鞘的概念，熟悉神经纤维的分类；7、掌握星型胶质细胞的基本功能； 8、掌握少突胶质细胞，雪旺氏细胞和小胶质细胞主要功能。本章学习要求：9/27/202331、掌握神经元的概念； 本章学习要求：8/7/202332.1神经元基本结构和功能单位人脑大约有1011个神经元,胶质细胞更多高度分化，形态多样，结构复杂9/27/202342.1神经元基本结构和功能单位8/7/20234高度不对称9/27/20235高度不对称8/7/20235胞体（cellbody

）突起：树突（dendrite

）轴突（axon

）输入信号整合信号传导信号输出信号四个功能区构成9/27/20236胞体（cellbody）输入信号整合信号传导信号输出信号神经元模型及信号9/27/20237神经元模型及信号8/7/20237存在于脑和脊髓的灰质及神经节；形态各异，大小不一；由细胞膜、细胞质、细胞器和细胞核等组成；维持和控制神经元代谢和功能活动的中心。2.1.1神经元胞体结构和功能

9/27/20238存在于脑和脊髓的灰质及神经节；2.1.1神经元胞体结构和功脂质双层液态镶嵌模型

1.神经元膜厚度约5nm脂质（磷脂）蛋白质多糖9/27/20239脂质双层液态镶嵌模型R2OCOCHCH2—OCOR1CH2—O—P—OHOOHL-磷脂酸鞘磷脂（sphingomyelin,SM）膜磷脂9/27/202310R2OCOCHCH2—OCOR1CH2—O—P—OHO膜蛋白内在蛋白：受体、离子通道、载体等

外在蛋白：外侧如黏附分子内侧如肌动蛋白、锚定蛋白等

分布物质转运胞外物质识别信号转导神经冲动的发放功能9/27/202311膜蛋白内在蛋白：受体、离子通道、载体等分布物质转运功能8/2.神经元的细胞质和细胞器细胞膜细胞核

细胞质细胞器

尼氏小体

神经原纤维核周质9/27/2023122.神经元的细胞质和细胞器细胞膜核周质8/7/202312神经元的细胞器线粒体－－氧化供能，储存钙粗面内质网和核糖体（尼氏体）－－蛋白质合成转运高尔基体－－加工包装分泌蛋白溶酶体－－清除垃圾微管、微丝、神经丝－－细胞骨架滑面内质网－－运输蛋白质、合成脂质内含物－－如脂褐素9/27/202313神经元的细胞器线粒体－－氧化供能，储存钙8/7/202313mitochondriamitochondriainPurkinjeneuron9/27/202314mitochondriamitochondriainPNissl’sStain尼氏体（Nisslbody）HEStain

9/27/202315Nissl’sStain尼氏体（Nisslbody）Hperiodicacid-SchiffstainingautofluorescentunderUVlightlipofuscinLipofuscininneuronsofthehumanbrain

9/27/202316periodicacid-Schiffstaining神经原纤维（neurofibril）

光镜下，重金属银染色，棕黑色的丝状结构3.神经元细胞骨架9/27/202317神经原纤维（neurofibril）3.神经元细胞骨架8/微管微丝神经细丝细胞骨架神经原纤维9/27/202318微管细胞骨架神经原纤维8/7/202318（1）微管（Microtubule）形态结构最粗，直径20－25nm细长而中空微管数量与轴突直径成反比功能调控神经元的形状

参与物质的运输控制神经元发育中的可塑性

9/27/202319（1）微管（Microtubule）形态结构8/7/2023

化学成分1)微管蛋白亚单位和亚单位（tubulin）2)微管相关蛋白（MAP：MAP1，2，3，4，5和tau蛋白）MAP2tubulin9/27/202320化学成分MAP2tubulin8/7/202320Intracellulartanglesfoundwithinneuronsofbrain9/27/202321Intracellulartanglesfoundwi（2）神经丝（neurofilament）神经细丝，在其他真核细胞中称为中间丝粗细界于细微丝和粗微丝之间不分支，直径约10nm由神经丝蛋白聚合而成：

NF-L、NF-M、NF-H（68KD、160KD、200KD）9/27/202322（2）神经丝（neurofilament）神经细丝，在其他真主要为支持作用，维持结构参与细胞内物质的运输及信息传递等功能中间丝蛋白的类型与分布9/27/202323主要为支持作用，维持结构功能中间丝蛋白的类型与分布8/7/2（3）微丝（microfilament）粗细：直径约5nm分布：神经元，神经突起中更多，胶质细胞也有成分：肌动蛋白（actin）肌球蛋白（myosin）功能：参与生长锥突起和伪足的形成与回缩，生长锥依赖微丝得以向前运动

9/27/202324（3）微丝（microfilament）粗细：直径约5nm9/27/2023258/7/202325细胞骨架－－总结处于一种聚合与解聚、组装与去组装的动态调节中

不同程度参与神经元的发育、成熟和损伤后的再生等过程，占神经元总蛋白25％很大程度上决定轴突和树突的发生参与细胞器与蛋白质在胞体与突起之间的双向运输具有高度可塑性动态变化9/27/202326细胞骨架－－总结处于一种聚合与解聚、组装与去组装的动态调9/27/2023278/7/2023274.神经元胞核位于神经元的中央，大而圆异染色质较少，位于核膜内侧，常染色质较多，分散在核的中央，着色浅l～2个核仁，深染，大而明显9/27/2023284.神经元胞核位于神经元的中央，大而圆8/7/2023电镜下的神经元核9/27/202329电镜下的神经元核8/7/2023292.1.2神经元突起

树突（dendrite

）

轴突（axon

）突起9/27/2023302.1.2神经元突起树突（dendrite）突起8/1、树突(dendrite)胞体的延伸部，胞质与核周质基本相同

主要功能：接受信息

神经元的感受区树突棘和棘器9/27/2023311、树突(dendrite)胞体的延伸部，胞质与核周质树突棘9/27/202332树突棘8/7/202332树突的运动9/27/202333树突的运动8/7/2023332、轴突（axon)细长、光滑、无棘状突无核糖体和粗面内质网

主要功能：传出冲动

轴丘（axonhillock）

起始段（initialsegment）中间段末端，终扣9/27/2023342、轴突（axon)细长、光滑、无棘状突轴丘（axonhi生长锥（growthcone）9/27/202335生长锥（growthcone）8/7/202335有髓神经纤维无髓神经纤维神经纤维（nervefiber）9/27/202336有髓神经纤维神经纤维（nervefiber）8/7/20有髓神经纤维朗飞结（Ranviernode）－－“跳跃”式传导结间体（internode）施万细胞（Schwanncell）

少突胶质细胞9/27/202337有髓神经纤维朗飞结（Ranviernode）－－“跳跃”式施万细胞形成髓鞘的过程9/27/202338施万细胞形成髓鞘的过程8/7/202338施兰切迹与郎飞氏结9/27/202339施兰切迹与郎飞氏结8/7/202339少突胶质细胞形成髓鞘9/27/202340少突胶质细胞形成髓鞘8/7/202340无髓神经纤维周围神经系统的无髓神经纤维施万细胞形成连续的鞘，无郎飞节结中枢神经系统的无髓神经纤维裸露的轴突，借星形胶质细胞分隔9/27/202341无髓神经纤维周围神经系统的无髓神经纤维8/7/202341轴浆流（axoplasmicflow）顺向运输（anterogradetransport）逆向运输（retrogradetransport）神经元的胞浆运输－－轴突转运9/27/202342轴浆流顺向运输逆向运输神经元的胞浆运输－－轴突转运8/7/2轴突转运的机制内含物质的囊泡，通过驱动蛋白的作用，由ATP提供能量，沿微管自胞体向末梢运行9/27/202343轴突转运的机制内含物质的囊泡，通过驱动蛋白的作用，由ATP提运动蛋白的再循环运动蛋白驱动蛋白动力蛋白原动素9/27/202344运动蛋白的再循环运动蛋白驱动蛋白8/7/2023442.1.3神经元的分类

9/27/2023452.1.3神经元的分类8/7/202345按突起的数目分类假单极神经元双极神经元多极神经元单极双极多极9/27/202346按突起的数目分类假单极神经元双极神经元多极神经元单极8/7/按轴突长短分类GolgiⅠ型神经元或称投射神经元（projectionneuron）GolgiⅡ型神经元或称局部环路神经元（localcircuitneuron）按功能分类（传出冲动的方向）感觉神经元（传入神经元）中间神经元（联络神经元）运动神经元（传出神经元）9/27/202347按轴突长短分类GolgiⅠ型神经元或称投射神经元Golg按电生理特性分类兴奋性神经元抑制性神经元按递质分类5-HT能神经元NE能神经元DA能神经元Ach能神经元…….9/27/202348按电生理特性分类兴奋性神经元按递质分类5-HT能神经元8/72.1.4神经元间的联系

辐散（divergence）聚合（convergence）链锁状和环状简单回路9/27/2023492.1.4神经元间的联系辐散（divergence）简不同层次神经环路不同核团或皮层脑区和之间的长投射纤维同一核团或脑区的局部环路相邻神经元不同成分间的微环路小脑内局部神经元回路1:藓苔纤维2:攀缘纤维3:小脑深部核团细胞4:颗粒细胞5:高尔基细胞6:浦肯野细胞7:篮状细胞8:星状细胞9:平行纤维黑色细胞均为抑制性神经元9/27/202350不同层次神经环路不同核团或皮层脑区和之间的长投射纤维小脑内2.1.5神经元特有蛋白和代谢特点

神经元特异性烯醇化酶（NSE）神经丝蛋白（NFP）微管相关蛋白（MAP2）低分子量微管相关蛋白（tau蛋白）胆碱乙酰基转移酶（ChAT）…………特有蛋白9/27/2023512.1.5神经元特有蛋白和代谢特点神经元特异性烯醇化标记酶胆碱乙酰基转移酶（ChAT）谷氨酸脱羧酶（GAD）酪氨酸羟化酶（TH）多巴胺-β-羟化酶（DβH)）色氨酸羟化酶（TH）…………mGluR1a(red)andtyrosinehydroxylase(green)inthesubstantianigra

9/27/202352标记酶胆碱乙酰基转移酶（ChAT）mGluR1a(red神经元代谢特点：神经元的活动需要消耗能量

神经元越兴奋，代谢越旺盛，耗能越多生理情况下，能量几乎全部来自葡萄糖的有氧氧化

脑内的葡萄糖都存在于细胞外液，糖原含量很少

PETScan

9/27/202353神经元代谢特点：PETScan8/7/2023532.2胶质细胞

神经胶质细胞（neuroglia）或胶质细胞（gliocyte或gliacell或glia）Hippocampalneurons(green)andglialcells(red)9/27/2023542.2胶质细胞神经胶质细胞（neuroglia）或胶Neuronsandglia.Tujl/b-tubulinIII(red),GFAP(green)9/27/202355Neuronsandglia.8/7/202355特征：多种形态特征,有突起，但不分树突和轴突

终身具有分裂、增殖的能力不产生动作电位或突触电位

（有去极化（约40mV）与复极化，没有主动的再生式电流产生，可记录到膜电位的变化）去极化与神经元同步2.2.1功能和分类9/27/202356特征：2.2.1功能和分类8/7/202356主要功能：支持作用隔离及绝缘作用分泌功能运输营养物质摄取化学物质修复及再生作用9/27/202357主要功能：8/7/202357

星形胶质细胞(astrocyte)大胶质细胞

中枢胶质细胞少突胶质细胞（oligodendrocyte)

小胶质细胞施万细胞外周胶质细胞

被囊细胞分类室管膜细胞脉络丛细胞(macroglia)(microglia)(ependymocyte)(choroidalepithelialcell)(Schwanncell)(satellitecell)9/27/202358

9/27/2023598/7/202359胶原纤维酸性蛋白（GFAP）2.2.2星形胶质细胞

(astrocyte)体积最大，分布最广呈星形，胞核大，染色质细小而分散

GFAP组成胶质丝1.细胞结构Flotillinprotein(redgrains)byanastrocytecellinculture(green)nucleusinblue.9/27/202360胶原纤维酸性蛋白（GFAP）2.2.2星形胶质细胞(a星形胶质细胞血管周足神经元终足脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖9/27/202361星形胶质细胞血管周足神经元终足脑毛细血管表面85％－99％星形胶质细胞具有广泛的缝隙连接AstrocytesstainedwithGFAP(green)andnuclearDNAstainedwithDAPI(4',6-Diamidino-2-phenylindole,blue.)GapjunctionbetweenastrocyteGFAP为所有星形胶质细胞所共有，在成熟星形胶质细胞内表达9/27/202362星形胶质细胞具有广泛的缝隙连接Astrocytessta2.起源与分化多种学说

Bailey与Cushing：神经管髓上皮→海绵样母细胞→星形胶质细胞

Penfield:神经上皮细胞→成胶质细胞→星形胶质细胞Rakic:神经（室区）上皮GFAP+细胞→辐射状细胞→星形胶质细胞

Raff:星形胶质细胞双谱系（duallinerage）学说占主要地位，按抗原表型(T1A和T2A))9/27/2023632.起源与分化多种学说8/7/23.分型（1）按胶质原纤维含量及突起的形态特点

纤维性星形胶质细胞（fibrousastrocyte）：蜘蛛细胞（spidercell），多分布在脑和脊髓的白质，大量胶质原纤维丝，突起细长，分支较少。

原浆性星形胶质细胞（protoplasmicastrocyte）：苔状细胞（mossycell），多分布在灰质，胶质丝较少，细胞突起粗短，分支多9/27/2023643.分型（1）按胶质原纤维含量及突起的形态特点纤维性星纤维性星型胶质细胞原浆性星型胶质细胞多分布于脑和脊髓的白质，突起细长，分支少，“蜘蛛细胞”，富含胶质丝多分布于灰质，突起粗短，分支多，“苔状细胞”，较少胶质丝9/27/202365纤维性星型胶质细胞原浆性星型胶质细胞多分布于脑和脊髓的白质，特殊的星形胶质细胞Bergmann胶质细胞:小脑皮质，原浆性为主Muller胶质细胞：视网膜垂体细胞：脑垂体后叶伸展细胞：正中隆起Bergmannastrocyte9/27/202366特殊的星形胶质细胞（2）按抗原标记Ⅰ型星形胶质细胞（T1A）抗原表型为GFAP+/A2B5-

Ⅱ型星形胶质细胞（T2A）抗原表型为GFAP+/A2B5+T1A(原浆性)T2A(纤维性)9/27/202367（2）按抗原标记Ⅰ型星形胶质细胞（T1A）抗原表型为GF支持作用运输营养物质修复作用4.功能aneuron(red)andanastrocyte(green)patchclamped

9/27/202368支持作用4.功能aneuron(red)and（1）支持和隔离作用突触包绕缝隙连接N-A9/27/202369（1）支持和隔离作用突触N-A8/7/202369（2）调节神经细胞内外离子浓度维持内环境稳定钾通道：IA、IDR、IIR、IK（ca）

－－神经元外“钾库”

钠通道：Na+流；Na+/K+交换；HCO3－/Cl－交换－－调节离子平衡和神经元的兴奋性

钙通道：L型和T型－－Ca2＋流是星形胶质细胞与神经元之间信息交流的重要方式

9/27/202370（2）调节神经细胞内外离子浓度钾通道：IA、IDR、IIR（3）调节神经元物质代谢1）参与葡萄糖代谢2）转运神经活性氨基酸与合成神经递质摄取和灭活Glu、DA、NE、5-HT等9/27/202371（3）调节神经元物质代谢1）参与葡萄糖代谢摄取和灭活Glu作用：限制兴奋性毒性，保护神经元9/27/202372作用：限制兴奋性毒性，保护神经元8/7/202372（4）参与神经元的正常发育与突触的形成神经营养因子生长因子细胞因子细胞识别因子脑源性神经营养因子（BDNF）胶质细胞成熟因子白细胞介素1（IL-1）层粘连蛋白（LN）神经营养因子（NTF）成纤维细胞生长因子（FGF）白细胞介素6（IL-6）神经细胞黏附因子神经生长因子（NGF）血小板源性生长因子（PDGF）集落刺激因子（CSF）胶质源性连接蛋白胶质源性神经营养因子（GDNF）胰岛素样生长因子（IGF）干扰素α神经钙黏附蛋白睫状神经营养因子（CNTF）转化生长因子ß（TGFß）干扰素ß整合素性激素（SH）内皮素（ET）干扰素γß淀粉样蛋白前体星形胶质细胞分泌的相关因子作用：ACM有利生长，突触形成，调节N发生9/27/202373（4）参与神经元的正常发育与突触的形成神经营养因子生长因子细（5）免疫功能1）诱导小胶质细胞分化、增殖，增加其吞噬功能2）结合经处理过的外来抗原传递给T细胞3）产生多种趋化因子和细胞因子，参与炎性反应4）对趋化因子发生反应，并吞噬外源颗粒CNS特化的免疫细胞9/27/202374（5）免疫功能1）诱导小胶质细胞分化、增殖，增加其吞噬功能（6）星形胶质细胞的活化－－可塑性反应性星形胶质细胞（reactiveastrocyte）reactivegliosis

表现：胞体肥大，胞浆宽广，嗜酸性，突起增粗、分支增多，但胞核无明显变化injury9/27/202375（6）星形胶质细胞的活化－－可塑性反应性星形胶质细胞（reareactiveastrocyteConfocalmicroscopyimageofreactiveastrocytesstainedwithGFAP(red)andvimentin(green)分泌特异蛋白：GFAP、波形蛋白、结蛋白、肌球蛋白、S100β蛋白、蛋白脂蛋白等对神经元产生多方面影响－－有利/不利AstrocytesLimitCNSRegeneration

9/27/202376reactiveastrocyteConfocalmic主要功能：形成髓鞘2.2.3成髓鞘细胞分类少突胶质细胞（CNS）施万细胞（PNS）9/27/202377主要功能：形成髓鞘2.2.3成髓鞘细胞分类少突胶质细胞（一）少突胶质细胞（oligodendrocyte）

（1）结构及生理特点突起并不少，而且分支也多

胞体较小核圆，染色较深胞质内含大量微管分布在神经元胞体附近和神经纤维周围

含有与髓鞘形成相关的酶以及髓鞘相关蛋白

(半乳糖脑苷酯、环核苷磷酸二酯酶、髓磷脂相关糖蛋白、髓磷脂碱性蛋白等）9/27/202378（一）少突胶质细胞（oligodendrocyte）（1）9/27/2023798/7/202379（2）起源胚胎脑室的神经外胚层与室管膜下层O2A谱系抗原特征：A2B5－、MBP+、GC+、GFAP－

9/27/202380（2）起源胚胎脑室的神经外胚层与室管膜下层8/7/202（3）分类束间少突胶质细胞血管周少突胶质细胞神经细胞周少突胶质细胞asilver-stainedoligodendrocyteinthebrain神经毡（nervousfelts）9/27/202381（3）分类束间少突胶质细胞asilver-stained

形成CNS轴突的髓鞘分泌神经营养因子表达抑制性蛋白

（4）生物学功能