神经元及神经胶质细胞

神经生物学第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neuroglialcell2.2胶质细胞Cellsinthebrain:NeuronsGlia:astrocytesoligodendritesmicrogliaGlia-neuronratiointhebrain:Drosophila:25%Rat:65%Human:90%Dr.ThomasS.Harvey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

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)中枢神经系统胶质细胞：星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞胶原纤维酸性蛋白（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.细胞结构星形胶质细胞星形胶质细胞从胞体伸出许多长而分支的突起，分布在神经元胞体及其突起之间。突起的末端常膨大形成足板（endfoot)，贴附在邻近的毛细血管壁上。Twokindsofend-feetofastrocyte1.Wheelwagonorrosette2.ParallelarrayAnti-GFAPAnti-AQP-4SimardM&NedergaardMJNS2004Red-AstrocyteGreen-bloodvesselsChoppMBrainresearch1999

脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖bloodbrainbarrierBBB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DirectstimulationofanindividualastrocyteresultsinarterioledilationZontaMCarmigonotoGNat.Neurosci.2003Calciumconcentrationincreaseinastrocyteendfeet

inducedarterioleconstrictionAtleastfourpotentialpathwaysofastrocyte-basedvasodilationexist,involving(i)productsofthemetabolismofthecyclooxygenasesCOX-1andCOX–2,includingprostaglandinE2(PGE2);(ii)epoxygenasepathways,whichconvertarachidonicacidtovasoactiveepoxyeicosatrienoicacids(EETs);(iii)nitricoxide(NO);or(iv)adenosine,apotentvasodilator1.

星形胶质细胞具有广泛的缝隙连接Gapjunction

betweenastrocyte缝隙连接AstrocytesstainedwithGFAP(green)andnuclearDNAstainedwithDAPI(4',6-Diamidino-2-phenylindole,blue.)GFAP为所有星形胶质细胞所共有，在成熟星形胶质细胞内表达GFAP-GFPmouseGFPmouse转基因技术的应用2.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，按抗原表型(T1A和T2A))3.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

原浆性纤维性2按抗原标记分：1型、2型星形胶质细胞

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Bergmannastrocyte（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)

支持作用运输营养物质修复作用4.功能aneuron(red)andanastrocyte(green)patchclamped

（1）支持和隔离作用突触包绕缝隙连接N-AGLIA:LISTENINGANDTALKINGTOTHESYNAPSE（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

Mechanismsofsignalingmoleculereleasefromastrocytes(Glutamateasanexample)1.Ca-dependentvesicularrelease2.Gluuptakereversal3.Channels:swelling-activatedanionchannels,Connexinhemichannels,P2X7pores钙震荡（calciumoscillation）Astrocytecellbodiesarebulk-loadedwithacell-permeableformofCalciumGreen

钙波的传递（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等作用：限制兴奋性毒性，保护神经元（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AstrocytesarecriticalforsynaptogenesisSynapticEfficacyEnhancedbyGlialCellsinVitroFW.PfriegerandBA.Barres,SCIENCE277:12(1997)ControlofSynapseNumberbyGliaEM.Ullian,…BA.Barres,SCIENCE(2001)291:657CNSsynaptogenesispromotedbyglia-derivedcholesterol.MauchDH,...PfriegerFW.Science.2001Nov9;294(5545):1354-7NeurogenesisNeuronalmigration（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（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injuryreactiveastrocyteConfocalmicroscopyimageofreactiveastrocytesstainedwithGFAP(red)andvimentin(green)分泌特异蛋白：GFAP、波形蛋白、结蛋白、肌球蛋白、S100β蛋白、蛋白脂蛋白等胶质疤痕对神经元产生多方面影响－－有利/不利（三）与某些神经系统疾病的关系1胶质瘤2癫痫3Parkinson病和Huntington舞蹈病4Alzheimer病5NiemannPick病6ALS主要功能：形成髓鞘2.2.3成髓鞘细胞神经纤维：神经元的长突起及其由胶质细胞所形成的包被结构。髓鞘：是围在轴突周围的呈规则螺旋形排列、高度特化的多层膜性结构，由神经胶质发生，由蛋白和脂质组成，主要成分有胆固醇、磷脂和糖脂。分类少突胶质细胞（CNS）施万细胞（PNS）（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）少突胶质细胞少突胶质细胞形成髓鞘（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－

（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）

形成CNS轴突的髓鞘分泌神经营养因子表达抑制性蛋白

（4）生物学功能脑源性神经营养因子（BDNF）神经营养因子-3（NT-3）胰岛素样生长因子-1（IGF-1）少突胶质细胞来源的细胞因子

其他：NGF、神经调节素（NRGs）、GDNF、TGF、FGF-9等其它因子抑制性蛋白Agrowingsensoryaxoninculturehastheputativeinhibitorofaxonalgrowth(Nogo-A,red)initsgrowthcones.（二）施万细胞（schwann）TheodorSchwann.1939结构：细胞呈梭形，核为扁椭圆形胞质薄而不连续来源：胚胎时期的神经嵴细胞施万细胞形成髓鞘的过程形成周围神经系统的髓鞘迁移、粘着、产生细胞外基质分泌多种神经营养因子和生物活性物质功能NGF、BDNF、CNTF、FGF、NT、生长相关蛋白-43（GAP-43）等细胞外基质（ECM）细胞粘附分子（CAM）合成分泌：周围神经损伤原因锐器切割伤火器伤捻挫伤与撕脱伤医源性损伤……合成和分泌神经营养因子激活免疫反应，有利于再生增殖迁移形成细