第2章-神經(jīng)元與膠質(zhì)細(xì)胞.ppt

1、2020/9/28,1,神經(jīng)生物學(xué) Neurobiology,神經(jīng)再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 神經(jīng)科學(xué)系 姚登兵,2020/9/28,2,第2章 神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,2020/9/28,3,1、掌握神經(jīng)元的概念； 2、熟悉神經(jīng)元的分類方法； 5、掌握髓鞘的概念，熟悉神經(jīng)纖維的分類； 7、掌握星型膠質(zhì)細(xì)胞的基本功能； 8、掌握少突膠質(zhì)細(xì)胞，雪旺氏細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì) 胞主要功能。,本章學(xué)習(xí)要求：,2020/9/28,4,2.1 神經(jīng)元,基本結(jié)構(gòu)和功能單位 人腦大約有1011個神經(jīng)元,膠質(zhì)細(xì)胞更多 高度分化，形態(tài)多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,2020/9/28,5,2020/9/28,6,胞體（cell body ） 突起：樹

2、突（dendrite ） 軸突（axon ）,輸入信號,整合信號,傳導(dǎo)信號,輸出信號,四個功能區(qū),構(gòu)成,2020/9/28,7,神經(jīng)元模型及信號,2020/9/28,8,存在于腦和脊髓的灰質(zhì)及神經(jīng)節(jié)； 形態(tài)各異，大小不一； 由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器和細(xì)胞核等組成； 維持和控制神經(jīng)元代謝和功能活動的中心。,2.1.1 神經(jīng)元胞體結(jié)構(gòu)和功能,2020/9/28,9,脂質(zhì)雙層液態(tài)鑲嵌模型,1. 神經(jīng)元膜,厚度約5 nm,L-磷脂酸,鞘磷脂（sphingomyelin, SM）,膜磷脂,2020/9/28,11,膜蛋白,2020/9/28,12,2. 神經(jīng)元的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器,2020/9/28,13,

3、神經(jīng)元的細(xì)胞器,線粒體氧化供能，儲存鈣 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體（尼氏體）蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)運(yùn) 高爾基體加工包裝分泌蛋白 溶酶體清除垃圾 微管、微絲、神經(jīng)絲細(xì)胞骨架 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)、合成脂質(zhì) 內(nèi)含物如脂褐素,2020/9/28,14,mitochondria,mitochondria in Purkinje neuron,2020/9/28,15,Nissls Stain,尼氏體（Nissl body）,HE Stain,2020/9/28,16,periodic acid-Schiff staining,autofluorescent under UV light,lipofuscin,Lipof

4、uscin in neurons of the human brain,2020/9/28,17,神經(jīng)原纖維（neurofibril） 光鏡下，重金屬銀染色，棕黑色的絲狀結(jié)構(gòu),3. 神經(jīng)元細(xì)胞骨架,2020/9/28,18,微管 微絲 神經(jīng)細(xì)絲,細(xì)胞骨架,神經(jīng)原纖維,2020/9/28,19,（1）微管（Microtubule）,形態(tài)結(jié)構(gòu) 最粗，直徑2025nm 細(xì)長而中空 微管數(shù)量與軸突直徑成反比 功能 調(diào)控神經(jīng)元的形狀 參與物質(zhì)的運(yùn)輸 控制神經(jīng)元發(fā)育中的可塑性,2020/9/28,20,化學(xué)成分 1) 微管蛋白 亞單位 和 亞單位（tubulin） 2) 微管相關(guān)蛋白（MAP：MAP1，2

5、，3，4，5和 tau蛋白）,MAP2,tubulin,2020/9/28,21,Intracellular tangles found within neurons of brain,2020/9/28,22,（2）神經(jīng)絲（neurofilament）,神經(jīng)細(xì)絲，在其他真核細(xì)胞中稱為中間絲 粗細(xì)界于細(xì)微絲和粗微絲之間 不分支，直徑約10 nm 由神經(jīng)絲蛋白聚合而成： NF-L、NF-M、NF-H （68 KD 、160 KD、200 KD ）,2020/9/28,23,主要為支持作用，維持結(jié)構(gòu) 參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸及信息傳遞等,功能,中間絲蛋白的類型與分布,2020/9/28,24,（3）微

6、絲（microfilament）,粗細(xì)：直徑約5 nm 分布：神經(jīng)元，神經(jīng)突起中更多 ，膠質(zhì)細(xì)胞也有 成分：肌動蛋白（actin） 肌球蛋白（myosin） 功能：參與生長錐突起和偽足的形成與回縮，生長錐依賴微絲得以向前運(yùn)動,2020/9/28,25,2020/9/28,26,細(xì)胞骨架總結(jié),處于一種聚合與解聚、組裝與去組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)中 不同程度參與神經(jīng)元的發(fā)育、成熟和損傷后的再生等過程，占神經(jīng)元總蛋白25 很大程度上決定軸突和樹突的發(fā)生 參與細(xì)胞器與蛋白質(zhì)在胞體與突起之間的雙向運(yùn)輸 具有高度可塑性動態(tài)變化,2020/9/28,27,2020/9/28,28,4. 神經(jīng)元胞核,位于神經(jīng)元的中央，

7、大而圓 異染色質(zhì)較少，位于核膜內(nèi)側(cè)，常染色質(zhì)較多，分散在核的中央，著色淺 l2個核仁，深染，大而明顯,2020/9/28,29,電鏡下的神經(jīng)元核,2020/9/28,30,2.1.2 神經(jīng)元突起,樹突（dendrite ） 軸突（axon ）,突起,2020/9/28,31,1、樹突 (dendrite),胞體的延伸部，胞質(zhì)與核周質(zhì)基本相同 主要功能：接受信息 神經(jīng)元的感受區(qū) 樹突棘和棘器,2020/9/28,32,樹突棘,2020/9/28,33,樹突的運(yùn)動,2020/9/28,34,2、軸突（axon),細(xì)長、光滑、無棘狀突 無核糖體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 主要功能：傳出沖動,2020/9/28,3

8、5,生長錐（growth cone）,2020/9/28,36,有髓神經(jīng)纖維 無髓神經(jīng)纖維,神經(jīng)纖維（nerve fiber）,2020/9/28,37,有髓神經(jīng)纖維,朗飛結(jié)（Ranvier node）“跳躍”式傳導(dǎo) 結(jié)間體（internode） 施萬細(xì)胞（Schwann cell） 少突膠質(zhì)細(xì)胞,2020/9/28,38,施萬細(xì)胞形成髓鞘的過程,2020/9/28,39,施蘭切跡與郎飛氏結(jié),2020/9/28,40,少突膠質(zhì)細(xì)胞形成髓鞘,2020/9/28,41,無髓神經(jīng)纖維,周圍神經(jīng)系統(tǒng)的無髓神經(jīng)纖維 施萬細(xì)胞形成連續(xù)的鞘，無郎飛節(jié)結(jié) 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的無髓神經(jīng)纖維 裸露的軸突，借星形膠質(zhì)細(xì)胞

9、分隔,2020/9/28,42,神經(jīng)元的胞漿運(yùn)輸軸突轉(zhuǎn)運(yùn),2020/9/28,43,軸突轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制,內(nèi)含物質(zhì)的囊泡，通過驅(qū)動蛋白的作用，由ATP提供能量，沿微管自胞體向末梢運(yùn)行,2020/9/28,44,運(yùn)動蛋白的再循環(huán),2020/9/28,45,2.1.3 神經(jīng)元的分類,2020/9/28,46,按突起的數(shù)目分類,假單極神經(jīng)元,雙極神經(jīng)元,多極神經(jīng)元,2020/9/28,47,2020/9/28,48,2020/9/28,49,2.1.4 神經(jīng)元間的聯(lián)系,2020/9/28,50,小腦內(nèi)局部神經(jīng)元回路,1:蘚苔纖維 2:攀緣纖維 3:小腦深部核團(tuán)細(xì)胞 4:顆粒細(xì)胞 5:高爾基細(xì)胞 6:浦肯野

10、細(xì)胞 7:籃狀細(xì)胞 8:星狀細(xì)胞 9:平行纖維 黑色細(xì)胞均為抑制性神經(jīng)元,2020/9/28,51,2.1.5 神經(jīng)元特有蛋白和代謝特點(diǎn),神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NSE） 神經(jīng)絲蛋白（NFP） 微管相關(guān)蛋白（MAP2） 低分子量微管相關(guān)蛋白（tau蛋白） 膽堿乙?；D(zhuǎn)移酶（ChAT） ,特有蛋白,2020/9/28,52,mGluR1a (red) and tyrosine hydroxylase (green) in the substantia nigra,2020/9/28,53,神經(jīng)元代謝特點(diǎn)： 神經(jīng)元的活動需要消耗能量 神經(jīng)元越興奮，代謝越旺盛，耗能越多 生理情況下，能量幾乎全部來自葡

11、萄糖的有氧氧化 腦內(nèi)的葡萄糖都存在于細(xì)胞外液，糖原含量很少,PET Scan,2020/9/28,54,2.2 膠質(zhì)細(xì)胞,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（neuroglia）或膠質(zhì)細(xì)胞（gliocyte或glia cell或glia）,Hippocampal neurons(green) and glial cells(red),2020/9/28,55,Neurons and glia. Tujl/b-tubulin III (red),GFAP (green),2020/9/28,56,特征： 多種形態(tài)特征, 有突起，但不分樹突和軸突 終身具有分裂、增殖的能力 不產(chǎn)生動作電位或突觸電位 （有去極化（約40

12、mV）與復(fù)極化，沒有主動的再生式電流產(chǎn)生，可記錄到膜電位的變化） 去極化與神經(jīng)元同步,2.2.1 功能和分類,2020/9/28,57,主要功能 ： 支持作用 隔離及絕緣作用 分泌功能 運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì) 攝取化學(xué)物質(zhì) 修復(fù)及再生作用,2020/9/28,58,星形膠質(zhì)細(xì)胞 (astrocyte) 大膠質(zhì)細(xì)胞 中樞膠質(zhì)細(xì)胞 少突膠質(zhì)細(xì)胞（oligodendrocyte) 小膠質(zhì)細(xì)胞 施萬細(xì)胞 外周膠質(zhì)細(xì)胞 被囊細(xì)胞,分類,2020/9/28,59,2020/9/28,60,膠原纖維酸性蛋白（GFAP）,2.2.2 星形膠質(zhì)細(xì)胞 (astrocyte),Flotillin protein (red g

13、rains) by an astrocyte cell in culture (green) nucleus in blue.,2020/9/28,61,腦毛細(xì)血管表面8599被其足板覆蓋,2020/9/28,62,星形膠質(zhì)細(xì)胞具有廣泛的縫隙連接,Astrocytes stained with GFAP (green) and nuclear DNA stained with DAPI (4,6-Diamidino-2- phenylindole,blue.),Gap junction between astrocyte,GFAP為所有星形膠質(zhì)細(xì)胞所共有，在成熟星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)表達(dá),2020/9

14、/28,63,2. 起源與分化,多種學(xué)說 Bailey 與Cushing：神經(jīng)管髓上皮海綿樣母細(xì)胞星形膠質(zhì)細(xì)胞 Penfield: 神經(jīng)上皮細(xì)胞成膠質(zhì)細(xì)胞星形膠質(zhì)細(xì)胞 Rakic: 神經(jīng)（室區(qū)）上皮GFAP+細(xì)胞輻射狀細(xì)胞星形膠質(zhì)細(xì)胞 Raff: 星形膠質(zhì)細(xì)胞雙譜系（dual linerage）學(xué)說占主要地位，按抗原表型(T1A和T2A),2020/9/28,64,3. 分型,（1）按膠質(zhì)原纖維含量及突起的形態(tài)特點(diǎn),纖維性星形膠質(zhì)細(xì)胞（fibrous astrocyte）： 蜘蛛細(xì)胞（spider cell），多分布在腦和脊髓的白質(zhì)，大量膠質(zhì)原纖維絲，突起細(xì)長，分支較少。 原漿性星形膠質(zhì)細(xì)胞（

15、protoplasmic astrocyte）： 苔狀細(xì)胞（mossy cell），多分布在灰質(zhì)，膠質(zhì)絲較少，細(xì)胞突起粗短，分支多,2020/9/28,65,纖維性星型膠質(zhì)細(xì)胞,原漿性星型膠質(zhì)細(xì)胞,多分布于腦和脊髓的白質(zhì)，突起細(xì)長，分支少，“蜘蛛細(xì)胞”，富含膠質(zhì)絲,多分布于灰質(zhì)，突起粗短，分支多，“苔狀細(xì)胞”，較少膠質(zhì)絲,2020/9/28,66,特殊的星形膠質(zhì)細(xì)胞 Bergmann膠質(zhì)細(xì)胞: 小腦皮質(zhì)，原漿性為主 Muller膠質(zhì)細(xì)胞：視網(wǎng)膜 垂體細(xì)胞：腦垂體后葉 伸展細(xì)胞：正中隆起,Bergmann astrocyte,2020/9/28,67,（2）按抗原標(biāo)記,型星形膠質(zhì)細(xì)胞（T1A）

16、抗原表型為GFAP+/A2B5- 型星形膠質(zhì)細(xì)胞（T2A） 抗原表型為GFAP+/A2B5+,T1A(原漿性 ),T2A(纖維性 ),2020/9/28,68,支持作用 運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì) 修復(fù)作用,4. 功能,a neuron (red) and an astrocyte (green) patch clamped,2020/9/28,69,（1）支持和隔離作用,2020/9/28,70,（2）調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外離子濃度 維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,鉀通道：IA、IDR、IIR 、IK（ca ） 神經(jīng)元外“鉀庫” 鈉通道：Na+流；Na+/K+交換；HCO3/Cl交換 調(diào)節(jié)離子平衡和神經(jīng)元的興奮性 鈣通道：L型

17、和T型 Ca2流是星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元之間信息交流的重要方式,2020/9/28,71,（3）調(diào)節(jié)神經(jīng)元物質(zhì)代謝,1）參與葡萄糖代謝 2）轉(zhuǎn)運(yùn)神經(jīng)活性氨基酸與合成神經(jīng)遞質(zhì),攝取和滅活 Glu、 DA、NE、5-HT等,2020/9/28,72,作用：限制興奮性毒性，保護(hù)神經(jīng)元,2020/9/28,73,（4）參與神經(jīng)元的正常發(fā)育與突觸的形成,星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的相關(guān)因子,作用：ACM有利生長，突觸形成，調(diào)節(jié)N發(fā)生,2020/9/28,74,（5）免疫功能,1）誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞分化、增殖，增加其吞噬功能 2）結(jié)合經(jīng)處理過的外來抗原傳遞給T細(xì)胞 3）產(chǎn)生多種趨化因子和細(xì)胞因子，參與炎性反應(yīng) 4）對趨化

18、因子發(fā)生反應(yīng)，并吞噬外源顆粒,2020/9/28,75,（6）星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化可塑性,反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞（reactive astrocyte）,reactive gliosis,表現(xiàn)：胞體肥大，胞漿寬廣，嗜酸性，突起增粗、分支增多，但胞核無明顯變化,2020/9/28,76,reactive astrocyte,Confocal microscopy image of reactive astrocytes stained with GFAP (red) and vimentin (green),分泌特異蛋白： GFAP 、波形蛋白 、結(jié)蛋白 、肌球蛋白 、S100蛋白 、蛋白脂蛋白 等,

19、對神經(jīng)元產(chǎn)生多方面影響有利/不利,Astrocytes Limit CNS Regeneration,2020/9/28,77,主要功能：形成髓鞘,2.2.3 成髓鞘細(xì)胞,2020/9/28,78,（一）少突膠質(zhì)細(xì)胞（oligodendrocyte）,（1）結(jié)構(gòu)及生理特點(diǎn),突起并不少，而且分支也多 胞體較小 核圓，染色較深 胞質(zhì)內(nèi)含大量微管 分布在神經(jīng)元胞體附近和神經(jīng)纖維周圍 含有與髓鞘形成相關(guān)的酶以及髓鞘相關(guān)蛋白 (半乳糖腦苷酯 、環(huán)核苷磷酸二酯酶 、髓磷脂相關(guān)糖蛋白 、髓磷脂堿性蛋白 等）,2020/9/28,79,2020/9/28,80,（2）起源,胚胎腦室的神經(jīng)外胚層與室管膜下層 O2A譜系 抗原特征：A2B5、MBP+、GC+、GFAP,2020/9/28,81,（3）分類,束間少突膠質(zhì)細(xì)胞 血管周少突膠質(zhì)細(xì)胞 神經(jīng)細(xì)胞周少突膠質(zhì)細(xì)胞,a silver-stained oligodendrocyte in the brain,神經(jīng)氈（nervous felts）,2020/9/28,82,形成CNS軸突的髓鞘 分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子 表達(dá)抑制性蛋白,（4）生物學(xué)功能,2020/9/28,83,（二）施萬細(xì)胞（schwann）,Theodor Schwann.1939,結(jié)構(gòu)：細(xì)胞呈梭形，核為扁橢圓形 胞質(zhì)薄而不連續(xù) 來源：胚胎時期的神經(jīng)嵴細(xì)胞,2020/9/28,84,形成