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。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练习题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