神经元及神经胶质细胞

null神经生物学神经生物学第2章 神经元及神经胶质细胞第2章 神经元及神经胶质细胞2.2 胶质细胞 2.2 胶质细胞 nullCells in the brain: Neurons Glia: astrocytes oligodendrites microgliaGlia-neuron ratio in the brain: Drosophila: 25% Rat: 65% Human: 90%nullDr. Thomas S. Harvey2.2.1 功能和分类特征： 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40 mV）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null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 null 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 nullnullnull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2.2.2 星形胶质细胞 (astrocyte)胶原纤维酸性蛋白（GFAP）2.2.2 星形胶质细胞 (astrocyte)null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（end foot)，贴附在邻近的毛细血管壁上。Two kinds of end-feet of astrocyteTwo kinds of end-feet of astrocyte1.Wheel wagon or rosette2. Parallel arrayAnti-GFAPAnti-AQP-4Simard M & Nedergaard M JNS 2004nullRed-Astrocyte Green-blood vesselsChopp M Brain research 1999 脑毛细血管面85％－99％被其足板覆盖nullblood brain barrier BBBnull 脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖nullDirect stimulation of an individual astrocyte results in arteriole dilationDirect stimulation of an individual astrocyte results in arteriole dilationZonta M Carmigonoto G Nat. Neurosci. 2003Calcium concentration increase in astrocyte endfeet induced arteriole constrictionCalcium concentration increase in astrocyte endfeet induced arteriole constrictionnullAt least four potential pathways of astrocyte-based vasodilation exist, involving (i) products of the metabolism of the cyclooxygenases COX-1 and COX–2, including prostaglandin E2 (PGE2); (ii) epoxygenase pathways, which convert arachidonic acid to vasoactive epoxyeicosatrienoic acids (EETs); (iii) nitric oxide (NO); or (iv) adenosine, a potent vasodilator1.null 星形胶质细胞具有广泛的缝隙连接nullGap junction between astrocyte null缝隙连接nullnullAstrocytes stained with GFAP (green) and nuclear DNA stained with DAPI (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nullGFAP-GFP mouseGFP mouse转基因技术的应用null2. 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（dual linerage）学说，按抗原表型(T1A和T2A))null3. 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（fibrous astrocyte）： 　　蜘蛛细胞（spider cell），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（protoplasmic astrocyte）： 　　苔状细胞（mossy cell），多分布在灰质，胶质丝较少，细胞突起粗短，分支多null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null 原浆性 纤维性2 按抗原标记分： 1型、2型星形胶质细胞null 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Bergmann astrocytenull（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 )null 支持作用 运输营养物质 修复作用 4. 功能a neuron (red) and an astrocyte (green) patch clamped nullnull（1）支持和隔离作用nullGLIA: LISTENING AND TALKING TO THE SYNAPSEnull（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 nullMechanisms of signaling molecule release from astrocytes (Glutamate as an example)1. Ca-dependent vesicular release 2. Glu uptake reversal 3. Channels: swelling-activated anion channels, Connexin hemichannels, P2X7 pores null钙震荡（calcium oscillation） Astrocyte cell bodies are bulk-loaded with a cell -permeable form of Calcium Green nullnull钙波的传递null（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 null作用：限制兴奋性毒性，保护神经元null（4）参与神经元的正常发育与突触的形成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nullnullAstrocytes are critical for synaptogenesisSynaptic Efficacy Enhanced by Glial Cells in Vitro F W. Pfrieger and B A. Barres, SCIENCE 277 :12 (1997) Control of Synapse Number by Glia E M. Ullian,… B A. Barres, SCIENCE (2001) 291:657 CNS synaptogenesis promoted by glia-derived cholesterol. Mauch DH,... Pfrieger FW. Science. 2001 Nov 9;294(5545):1354-7 NeurogenesisNeurogenesisnullNeuronal migrationnullnull（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 nullnull（6）星形胶质细胞的活化－－可塑性反应性星形胶质细胞（reactive astrocyte） reactive gliosis 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 nullreactive astrocyteConfocal microscopy image of reactive astrocytes stained with GFAP (red) and vimentin (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 等胶质疤痕胶质疤痕对神经元产生多方面影响 －－有利/不利null（三）与某些神经系统疾病的关系1 胶质瘤2 癫痫 3 Parkinson病和Huntington舞蹈病 4 Alzheimer 病 5 Niemann Pick 病 6 ALS2.2.3 成髓鞘细胞主要功能：形成髓鞘2.2.3 成髓鞘细胞null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。null髓鞘：是围在轴突周围的呈螺旋形排列、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。null（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）null少突胶质细胞少突胶质细胞形成髓鞘少突胶质细胞形成髓鞘null（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－ null（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a silver-stained oligodendrocyte in the brain 神经毡（nervous felts） null 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null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A growing sensory axon in culture has the putative inhibitor of axonal growth (Nogo-A, red) in its growth cones. （二）施万细胞（schwann）（二）施万细胞（schwann）Theodor Schwann.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施万细胞形成髓鞘的过程null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null 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 ……施万细胞在周围神经再生中的作用合成和分泌神经营养因子 激活免疫反应，有利于再生 增殖迁移形成细胞索带 分泌细胞外基质分子促进轴突延伸 趋化作用 形成神经髓鞘施万细胞在周围神经再生中的作用2.2.4 小胶质细胞 （microglia） 2.2.4 小胶质细胞 （microglia） 最小，数量较少 胞体呈细长或椭圆形，细长而有分支的突起 定居在脑内的吞噬细胞，对去极化非常敏感 null生理特点 定居在脑内的吞噬细胞 对去极化非常敏感 小胶质细胞的激活小胶质细胞的激活A：静止的小胶质细胞 B：激活的小胶质细胞 C：巨噬细胞null小胶质细胞的活化null参与脑内免疫防御功能 保持内环境稳定免疫功能小胶质细胞的生理功能 null参与脑内免疫防御功能null保持内环境稳定免疫功能2.2.5 其它类型的胶质细胞一层柱形或扁平上皮细胞 衬于脑室和脊髓中央管内面2.2.5 其它类型的胶质细胞1．室管膜细胞（ependymal cell)null2. 脉络丛上皮细胞分泌脑脊液 参与构成血－脑脊液屏障功能：null3. 卫星细胞 （satellite cell） 　包裹在周围神经节内的神经元胞体外的一层扁平的小细胞。又称被囊细胞（capsular cell），神经节胶质细胞 （ganglionicgliocyter） 小 结小 结星型胶质细胞在CNS中分布最广、功能最多 少突胶质细胞参与形成CNS有髓纤维的髓鞘 小胶质细胞的作用是吞噬功能和免疫功能 施万细胞形成PNS中纤维的髓鞘，参与损伤与修复 室管膜细胞向脑脊液中分泌或摄取营养物质，参与脑脊液和血液间的物质运输 脉络丛上皮细胞参与构成血脑屏障null练习null思考题1、神经胶质细胞的分类及主要功能 2、星形胶质细胞的功能 3、髓鞘的概念及组成 4、神经毡的概念Thanks