第2章-神经元与胶质细胞课件.ppt

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1、2023/3/18,1,神经生物学 Neurobiology,神经再生重点实验室神经科学系 姚登兵,2023/3/18,2,第2章 神经元及神经胶质细胞,2023/3/18,3,1、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：,2023/3/18,4,2.1 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,2023/3/18,5,2023/3/18,6,胞体（cell body）突起：树突（dendrit

2、e）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,2023/3/18,7,神经元模型及信号,2023/3/18,8,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,2023/3/18,9,脂质双层液态镶嵌模型,1.神经元膜,厚度约5 nm,L-磷脂酸,鞘磷脂（sphingomyelin,SM）,膜磷脂,2023/3/18,11,膜蛋白,2023/3/18,12,2.神经元的细胞质和细胞器,2023/3/18,13,神经元的细胞器,线粒体氧化供能，储存

3、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,2023/3/18,14,mitochondria,mitochondria in Purkinje neuron,2023/3/18,15,Nissls Stain,尼氏体（Nissl body）,HE Stain,2023/3/18,16,periodic acid-Schiff staining,autofluorescent under UV light,lipofuscin,Lipofuscin in neurons of the

4、human brain,2023/3/18,17,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,2023/3/18,18,微管 微丝 神经细丝,细胞骨架,神经原纤维,2023/3/18,19,（1）微管（Microtubule）,形态结构 最粗，直径2025nm 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,2023/3/18,20,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）,MAP2,tubulin,202

5、3/3/18,21,Intracellular tangles found within neurons of brain,2023/3/18,22,（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10 nm由神经丝蛋白聚合而成：NF-L、NF-M、NF-H（68 KD、160 KD、200 KD）,2023/3/18,23,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,2023/3/18,24,（3）微丝（microfilament）,粗细：直径约5 nm 分布：神经元，神经突起

6、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,2023/3/18,25,2023/3/18,26,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,2023/3/18,27,2023/3/18,28,4.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 l2个核仁，深

7、染，大而明显,2023/3/18,29,电镜下的神经元核,2023/3/18,30,2.1.2 神经元突起,树突（dendrite）轴突（axon）,突起,2023/3/18,31,1、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,2023/3/18,32,树突棘,2023/3/18,33,树突的运动,2023/3/18,34,2、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,2023/3/18,35,生长锥（growth cone）,2023/3/18,36,有髓神经纤维无髓神经纤维,神经纤维

8、（nerve fiber）,2023/3/18,37,有髓神经纤维,朗飞结（Ranvier node）“跳跃”式传导结间体（internode）施万细胞（Schwann cell）少突胶质细胞,2023/3/18,38,施万细胞形成髓鞘的过程,2023/3/18,39,施兰切迹与郎飞氏结,2023/3/18,40,少突胶质细胞形成髓鞘,2023/3/18,41,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,2023/3/18,42,神经元的胞浆运输轴突转运,2023/3/18,43,轴突转运的机制,内含物质

9、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,2023/3/18,44,运动蛋白的再循环,2023/3/18,45,2.1.3 神经元的分类,2023/3/18,46,按突起的数目分类,假单极神经元,双极神经元,多极神经元,2023/3/18,47,2023/3/18,48,2023/3/18,49,2.1.4 神经元间的联系,2023/3/18,50,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,2023/3/18,51,2.1.5

10、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,2023/3/18,52,mGluR1a(red)and tyrosine hydroxylase(green)in the substantia nigra,2023/3/18,53,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,PET Scan,2023/3/18,54,2.2 胶质细胞,神经胶质细

11、胞（neuroglia）或胶质细胞（gliocyte或glia cell或glia）,Hippocampal neurons(green)and glial cells(red),2023/3/18,55,Neurons and glia.Tujl/b-tubulin III(red),GFAP(green),2023/3/18,56,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,2023/3/18,57,主要功能：支

12、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,2023/3/18,58,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,2023/3/18,59,2023/3/18,60,胶原纤维酸性蛋白（GFAP）,2.2.2 星形胶质细胞(astrocyte),Flotillin protein(red grains)by an astrocyte cell in culture(green)nucleus in blue.,2023/3/18,61,脑毛细血管表面

13、8599被其足板覆盖,2023/3/18,62,星形胶质细胞具有广泛的缝隙连接,Astrocytes stained with GFAP(green)and nuclear DNA stained with DAPI(4,6-Diamidino-2-phenylindole,blue.),Gap junction between astrocyte,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,2023/3/18,63,2.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

14、（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）学说占主要地位，按抗原表型(T1A和T2A),2023/3/18,64,3.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（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,2023/3/18,65,纤维性星型胶质细胞,原浆性星型胶质细胞

15、,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,2023/3/18,66,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 astrocyte,2023/3/18,67,（2）按抗原标记,型星形胶质细胞（T1A）抗原表型为GFAP+/A2B5-型星形胶质细胞（T2A）抗原表型为GFAP+/A2B5+,T1A(原浆性),T2A(纤维性),2023/3/18,68,支持作用 运输营养物质 修复作用,4.功能,a

16、neuron(red)and an astrocyte(green)patch clamped,2023/3/18,69,（1）支持和隔离作用,2023/3/18,70,（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,2023/3/18,71,（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,2023/3/

17、18,72,作用：限制兴奋性毒性，保护神经元,2023/3/18,73,（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,2023/3/18,74,（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,2023/3/18,75,（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

18、，但胞核无明显变化,2023/3/18,76,reactive astrocyte,Confocal 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、S100蛋白、蛋白脂蛋白 等,对神经元产生多方面影响有利/不利,Astrocytes Limit CNS Regeneration,2023/3/18,77,主要功能：形成髓鞘,2.2.3 成髓鞘细胞,2023/3/18,78,（一）少突胶质细胞（oligodendrocyte）,

19、（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）,2023/3/18,79,2023/3/18,80,（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,2023/3/18,81,（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（n

20、ervous felts）,2023/3/18,82,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,2023/3/18,83,（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,2023/3/18,84,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,2023/3/18,85,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：,2023/3/1

21、8,86,2.2.4 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,2023/3/18,87,参与脑内免疫防御功能保持内环境稳定免疫功能,功能,2023/3/18,88,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,2023/3/18,89,一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),2023/3/18,90,2.脉络丛上皮细胞,分泌脑脊液参与构成血脑脊液屏障,功能：,2023/3/18,91,3.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）,2023/3/18,92,本章思考题,1、神经元细胞骨架的组成及特点2、神经元树突与轴突的形态结构和功能区别3、神经纤维分类及组成4、神经胶质细胞的分类及主要功能5、星形胶质细胞的功能,Thanks,名词解释：尼氏体，神经原纤维，髓鞘，神经毡,