神经元及神经胶质细胞
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62
（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－
63
（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
神经毡（nervous felts）
64
a silver-stained oligodendrocyte in the brain
Chopp M Brain research 1999 15
blood brain barrier
BBB
16
• 脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖 神经元
星形胶 质细胞
血管周足
终足
17
18
Direct stimulation of an individual astrocyte results in arteriole dilation
T1A(原浆性 )
T2A(纤维性 )
33
4. 功能
❖ 支持作用 ❖ 运输营养物质 ❖ 修复作用
a neuron (red) and
an astrocyte (green)
patch clamped
34
35
（1）支持和隔离作用
突触
N-A 包绕
缝隙连接
36
GLIA: LISTENING AND TALKING TO THE SYNAPSE
反应性星形胶质细胞（reactive astrocyte）
injury
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 53 无明显变化
reactive astrocyte
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
子（BDNF）
（IL-1）
神经营养因子 （NTF）
成纤维细胞生长因 白细胞介素6 神经细胞黏附因子
子（FGF）
（IL-6）
神经生长因子 （NGF）
血小板源性生长因 集落刺激因子 胶质源性连接蛋白
子（PDGF）
（CSF）
胶质源性神经营养 胰岛素样生长因子 干扰素α
因子（GDNF）
（IGF）
神经钙黏附蛋白
19
Zonta M Carmigonoto G Nat. Neurosci. 2003
Calcium concentration increase in astrocyte endfeet induced arteriole constriction
20
At 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.
26
Diamidino-2- phenylindole,blue.)
转基因技术的应用
GFP mouse
GFAP-GFP mouse
27
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
Control of Synapse Number by Glia E M. Ullian,… B A. Barres, SCIENCE (2001) 291:657
CNS synaptogenesis promoted by glia-derived cholesterol.
47
Mauch DH,... Pfrieger FW. Science. 2001 Nov 9;294(5545):1354-7
(microglia)
施万细胞
(Schwann cell)
室管膜细胞 (ependymocyte)
脉络丛细胞 (choroidal
epithelial cell)
被囊细胞
(satellite cell)
8
9
10
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
11
2.2.2 星形胶质细胞 (astrocyte)
56
2.2.3 成髓鞘细胞
主要功能：形成髓鞘
57
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。
58
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。
分类
少突胶质细胞（CNS）
施万细胞 （PNS）
59
（一）少突胶质细胞（oligodendrocyte）
38
Mechanisms of signaling molecule release from astrocytes (Glutamate as an example)
1. Ca-dependent vesicular release
2. Glu uptake reversal
3. Cion channels,
21
• 星形胶质细胞具有广泛的缝隙连接
22
Gap junction between astrocyte
23
缝隙连接
24
25
•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
Astrocytes stained with GFAP (green) and nuclear DNA stained with DAPI (4',6-
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
12
胶原纤维酸性蛋白（GFAP）
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。
13
Two kinds of end-feet of astrocyte
31
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
32
（2）按抗原标记
Ⅰ型星形胶质细胞（T1A） 抗原表型为GFAP+/A2B5Ⅱ型星形胶质细胞（T2A） 抗原表型为GFAP+/A2B5+
睫状神经营养因子 转化生长因子ß
（CNTF）
（TGFß）
干扰素ß
整合素
性激素（SH）
内皮素（ET） 干扰素γ
ß淀粉样蛋白前体
45
作用：ACM有利生长，突触形成，调节N发生
46
Astrocytes are critical for synaptogenesis
Synaptic Efficacy Enhanced by Glial Cells in Vitro F W. Pfrieger and B A. Barres, SCIENCE 277 :12 (1997)
Neurogenesis
48
Neuronal migration
49
50
（5）免疫功能
CNS特化的免疫细胞
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
51
52
（6）星形胶质细胞的活化－－可塑性
• 去极化与神经元同步
6
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
7
分类
大胶质细胞
中枢胶质细胞 (macroglia)
星形胶质细胞 (astrocyte) 少突胶质细胞（oligodendrocyte)
外周胶质细胞
小胶质细胞
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
29
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
30
原浆性
纤维性
2 按抗原标记分： 1型、2型星形胶质细胞
astrocytes oligodendrites microglia
4
Dr. Thomas S. Harvey
5
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）
1.Wheel wagon or rosette 2. Parallel array Anti-GFAP
Anti-AQP-4
14
Simard M & Nedergaard M JNS 2004
• 脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖
Red-Astrocyte Green-blood vessels
42
（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、 43 DA、NE、5-HT等
44
作用：限制兴奋性毒性，保护神经元
（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
神经营养因子
生长因子
细胞因子
细胞识别因子
脑源性神经营养因 胶质细胞成熟因子 白细胞介素1 层粘连蛋白（LN）
39
Connexin hemichannels, P2X7 pores
钙震荡（calcium oscillation）
Astrocyte cell bodies are bulk-loaded
with a cell -permeable form of
Calcium Green
40
41
钙波的传递
（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 60 蛋白 、髓磷脂碱性蛋白 等）
少突胶质细胞
61
少突胶质细胞形成髓鞘
神经生物学
1
第2章 神经元及神经胶质细胞
神经系统
神经元 neuron
（nervous system）
胶质细胞 neuroglial cell
2
2.2 胶质细胞
3
Glia-neuron ratio in the brain:
Drosophila: 25%
Rat:
65%
Human: 90%
Cells in the brain: Neurons Glia:
37
（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
Confocal microscopy image
of reactive astrocytes
stained with GFAP (red) and
54
vimentin (green)
胶质疤痕
对神经元产生多方面影响
－－有利/不利
55
（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 ALS
• Raff: 星形胶质细胞双谱系（dual linerage）学说，按 抗原表型(T1A和T2A))
28
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）：
（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－
63
（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
神经毡（nervous felts）
64
a silver-stained oligodendrocyte in the brain
Chopp M Brain research 1999 15
blood brain barrier
BBB
16
• 脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖 神经元
星形胶 质细胞
血管周足
终足
17
18
Direct stimulation of an individual astrocyte results in arteriole dilation
T1A(原浆性 )
T2A(纤维性 )
33
4. 功能
❖ 支持作用 ❖ 运输营养物质 ❖ 修复作用
a neuron (red) and
an astrocyte (green)
patch clamped
34
35
（1）支持和隔离作用
突触
N-A 包绕
缝隙连接
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GLIA: LISTENING AND TALKING TO THE SYNAPSE
反应性星形胶质细胞（reactive astrocyte）
injury
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 53 无明显变化
reactive astrocyte
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
子（BDNF）
（IL-1）
神经营养因子 （NTF）
成纤维细胞生长因 白细胞介素6 神经细胞黏附因子
子（FGF）
（IL-6）
神经生长因子 （NGF）
血小板源性生长因 集落刺激因子 胶质源性连接蛋白
子（PDGF）
（CSF）
胶质源性神经营养 胰岛素样生长因子 干扰素α
因子（GDNF）
（IGF）
神经钙黏附蛋白
19
Zonta M Carmigonoto G Nat. Neurosci. 2003
Calcium concentration increase in astrocyte endfeet induced arteriole constriction
20
At 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.
26
Diamidino-2- phenylindole,blue.)
转基因技术的应用
GFP mouse
GFAP-GFP mouse
27
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
Control of Synapse Number by Glia E M. Ullian,… B A. Barres, SCIENCE (2001) 291:657
CNS synaptogenesis promoted by glia-derived cholesterol.
47
Mauch DH,... Pfrieger FW. Science. 2001 Nov 9;294(5545):1354-7
(microglia)
施万细胞
(Schwann cell)
室管膜细胞 (ependymocyte)
脉络丛细胞 (choroidal
epithelial cell)
被囊细胞
(satellite cell)
8
9
10
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
11
2.2.2 星形胶质细胞 (astrocyte)
56
2.2.3 成髓鞘细胞
主要功能：形成髓鞘
57
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。
58
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。
分类
少突胶质细胞（CNS）
施万细胞 （PNS）
59
（一）少突胶质细胞（oligodendrocyte）
38
Mechanisms of signaling molecule release from astrocytes (Glutamate as an example)
1. Ca-dependent vesicular release
2. Glu uptake reversal
3. Cion channels,
21
• 星形胶质细胞具有广泛的缝隙连接
22
Gap junction between astrocyte
23
缝隙连接
24
25
•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
Astrocytes stained with GFAP (green) and nuclear DNA stained with DAPI (4',6-
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
12
胶原纤维酸性蛋白（GFAP）
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。
13
Two kinds of end-feet of astrocyte
31
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
32
（2）按抗原标记
Ⅰ型星形胶质细胞（T1A） 抗原表型为GFAP+/A2B5Ⅱ型星形胶质细胞（T2A） 抗原表型为GFAP+/A2B5+
睫状神经营养因子 转化生长因子ß
（CNTF）
（TGFß）
干扰素ß
整合素
性激素（SH）
内皮素（ET） 干扰素γ
ß淀粉样蛋白前体
45
作用：ACM有利生长，突触形成，调节N发生
46
Astrocytes are critical for synaptogenesis
Synaptic Efficacy Enhanced by Glial Cells in Vitro F W. Pfrieger and B A. Barres, SCIENCE 277 :12 (1997)
Neurogenesis
48
Neuronal migration
49
50
（5）免疫功能
CNS特化的免疫细胞
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
51
52
（6）星形胶质细胞的活化－－可塑性
• 去极化与神经元同步
6
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
大胶质细胞
中枢胶质细胞 (macroglia)
星形胶质细胞 (astrocyte) 少突胶质细胞（oligodendrocyte)
外周胶质细胞
小胶质细胞
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
29
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
30
原浆性
纤维性
2 按抗原标记分： 1型、2型星形胶质细胞
astrocytes oligodendrites microglia
4
Dr. Thomas S. Harvey
5
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）
1.Wheel wagon or rosette 2. Parallel array Anti-GFAP
Anti-AQP-4
14
Simard M & Nedergaard M JNS 2004
• 脑毛细血管表面85％－99％被其足板覆盖
Red-Astrocyte Green-blood vessels
42
（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、 43 DA、NE、5-HT等
44
作用：限制兴奋性毒性，保护神经元
（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
神经营养因子
生长因子
细胞因子
细胞识别因子
脑源性神经营养因 胶质细胞成熟因子 白细胞介素1 层粘连蛋白（LN）
39
Connexin hemichannels, P2X7 pores
钙震荡（calcium oscillation）
Astrocyte cell bodies are bulk-loaded
with a cell -permeable form of
Calcium Green
40
41
钙波的传递
（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 60 蛋白 、髓磷脂碱性蛋白 等）
少突胶质细胞
61
少突胶质细胞形成髓鞘
神经生物学
1
第2章 神经元及神经胶质细胞
神经系统
神经元 neuron
（nervous system）
胶质细胞 neuroglial cell
2
2.2 胶质细胞
3
Glia-neuron ratio in the brain:
Drosophila: 25%
Rat:
65%
Human: 90%
Cells in the brain: Neurons Glia:
37
（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
Confocal microscopy image
of reactive astrocytes
stained with GFAP (red) and
54
vimentin (green)
胶质疤痕
对神经元产生多方面影响
－－有利/不利
55
（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 ALS
• Raff: 星形胶质细胞双谱系（dual linerage）学说，按 抗原表型(T1A和T2A))
28
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）：