第2章 神经元与胶质细胞

功能
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2. 神经元的细胞质和细胞器
细胞膜 细胞核
细胞质 细胞器
核周质 尼氏小体 神经原纤维
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神经元的细胞器

线粒体－－氧化供能，储存钙


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
不同层次 神经环路
不同核团或皮层脑区和之间的长投射纤维 同一核团或脑区的局部环路 相邻神经元不同成分间的微环路
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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
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轴突转运的机制
内含物质的囊泡， 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
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运动蛋白的再循环
驱动蛋白 运动蛋白
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动力蛋白
原动素
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2.1.3 神经元的分类
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按突起的数目分类
单极
双极 多极
双极神经元

粗细：直径约5 nm 分布：神经元，神经突起中更多 ，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
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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
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（dual linerage）学说占主 要地位，按抗原表型(T1A和T2A))
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 ）
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功能


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
中间丝蛋白的类型与分布
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（3）微丝（microfilament）
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电镜下的神经元核
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2.1.2 神经元突起
树突（dendrite ） 突起 轴突（axon ）
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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
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2) 微管相关蛋白（MAP：MAP1，2，3，4，5和
tau蛋白）
tubulin
MAP2
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Intracellular tangles found within neurons of brain
Βιβλιοθήκη Baidu
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（2）神经丝（neurofilament）

神经细丝，在其他真核细胞中称为中间丝
autofluorescent under UV light
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Lipofuscin in neurons of the human brain
3. 神经元细胞骨架
神经原纤维（neurofibril） 光镜下，重金属银染色，棕黑色的丝状结构
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微管 细胞骨架
Tujl/b-tubulin III (red),GFAP (green)
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2.2.1 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）
室管膜细胞 (ependymocyte)
小胶质细胞
(microglia)
施万细胞
脉络丛细胞 (choroidal
epithelial cell)
外周胶质细胞
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(Schwann cell)
被囊细胞
(satellite cell)
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2.2.2 星形胶质细胞 (astrocyte)
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mitochondria
mitochondria in Purkinje neuron
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尼氏体（Nissl body）
Nissl’s Stain HE Stain
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lipofuscin
periodic acid-Schiff staining
• 脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖 神经元
星形胶 质细胞 终足
血管周足
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• 星形胶质细胞具有广泛 的缝隙连接
•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
Gap junction between astrocyte 2013-6-17
Astrocytes stained with GFAP (green) and nuclear DNA stained with DAPI (4',662 Diamidino-2- phenylindole,blue.)
神经原纤维
微丝
神经细丝
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（1）微管（Microtubule）
形态结构

最粗，直径20－25nm 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
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化学成分
1) 微管蛋白 亚单位 和 亚单位（tubulin）
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神经纤维（nerve fiber）
有髓神经纤维
无髓神经纤维
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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
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施万细胞形成髓鞘的过程
厚度约5 nm 脂质（磷脂） 蛋白质 多糖
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膜磷脂 CH2—OCOR1 OH R2OCOCH CH2—O —P —O H L-磷脂酸
O
鞘磷脂（sphingomyelin, SM）
膜蛋白 内在蛋白：受体、离子通道、载体等 分布 外在蛋白：外侧如黏附分子 内侧如肌动蛋白、锚定蛋白等 物质转运 胞外物质识别 信号转导 神经冲动的发放
整合信号
传导信号
输出信号
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神经元模型及信号
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2.1.1 神经元胞体结构和功能

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。
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1. 神经元膜 脂质双层液态镶嵌模型
1. 细胞结构
• 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
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Flotillin protein (red grains) by an astrocyte cell in culture (green) nucleus in blue.
胶原纤维酸性蛋白（GFAP）
• 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
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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 • l～2个核仁，深染，大而明显
mGluR1a (red) and tyrosine hydroxylase (green) in the substantia nigra
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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
神经生物学
Neurobiology
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神经再生重点实验室 神经科学系 姚登兵
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第2章
神经元及神经胶质细胞
神经元 neuron
神经系统 （nervous system）
胶质细胞 neuroglial cell
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本章学习要求：



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。
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树突棘
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树突的运动
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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
轴丘（axon hillock） 起始段（initial segment） 中间段 末端，终扣
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生长锥（growth cone）
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按递质分类 5-HT能神经元
NE能神经元
DA能神经元 Ach能神经元 ……. 按电生理特性分类 兴奋性神经元
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抑制性神经元
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2.1.4 神经元间的联系
辐散（divergence） 聚合（convergence） 链锁状和环状
简单回路
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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
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高 度 不 对 称
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胞体（cell body ） 构成
四个功能区
输入信号
突起：树突（dendrite ）
轴突（axon ）
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施兰切迹与郎飞氏结
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少突胶质细胞形成髓鞘
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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
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神经元的胞浆运输－－轴突转运
逆向运输 （retrograde transport） 轴浆流 （axoplasmic flow） 顺向运输 （anterograde transport）
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PET Scan
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2.2 胶质细胞
神经胶质细胞（neuroglia）或胶质细胞（gliocyte 或glia cell或glia）
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Hippocampal neurons(green) and glial cells(red)
Neurons and glia.
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2.1.5 神经元特有蛋白 和代谢特点
神经元特异性烯醇化酶（NSE） 特有蛋白
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） …………
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胆碱乙酰基转移酶（ChAT）
谷氨酸脱羧酶（GAD） 标记酶 酪氨酸羟化酶（TH） 多巴胺-β-羟化酶（DβH)） 色氨酸羟化酶（TH） …………
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• 去极化与神经元同步
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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
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分类
星形胶质细胞 (astrocyte) 大胶质细胞
中枢胶质细胞
(macroglia)
少突胶质细胞（oligodendrocyte)
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假单极神经元
多极神经元
按轴突长短分类 GolgiⅠ型神经元 或称投射神经元 （projection neuron） GolgiⅡ型神经元 或称局部环路神经元 （local circuit neuron） 按功能分类（传出冲动的方向） 感觉神经元（传入神经元） 中间神经元（联络神经元） 运动神经元（传出神经元）
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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