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1、神经生物学,于龙川神经生物学实验室北京大学生命科学学院2010,9,第一部分 神经系统的基础知识,第一章 神经系统简介 1 神经系统的组成 中枢神经系统：脑和脊髓 外周神经系统,神经系统,神经系统是人体的重要调节机构，它与内分泌系统和感觉器官一起，完成对人体各系统、器官机能的调节和控制，从而使人体成为完整的统一体并保持内外环境的平衡。神经系统的机能可以概括为三点：适应、协调和思维。神经系统可分为中枢神经系统和周围神经系统两大部分。,中枢神经系统,中枢神经系统包括脑和脊髓。,脑可分为脑干、小脑、大脑半球三部分.,脊髓1.脊髓位于椎管内，呈前后略扁的圆柱形，长约42-45CM，上与延髓相连，下平第
2、腰椎下端，末端变细，称脊髓圆锥，在第一腰椎体丝终丝、马尾2.沟裂：前正中裂、后正中沟、前外侧沟、后外侧沟,脊髓节段与膨大,3.节段：共31节，包括：颈（C）8节；胸（T）12节；腰（L）5节；骶（S）5节；尾（C0）1节。4.膨大：颈膨大：C-T1；腰骶膨大：L-S3,腰穿刺,二 神经系统的结构基础 神经系统主要由神经细胞和 胶质细胞组成2.1 神经细胞（神经元）神经元是构成神经系统的结构和功能的单位。神经细胞的基本结构:神经元是由细胞体和突起两部分组成-胞体，轴突，树突，轴丘细胞体的形状多种多样，细胞大小的差别也很大。,神经细胞分类1 按突起分 单极神经元 双极神经元 假单极神经元 多极神经
3、元 2 按功能分初级感觉神经元 运动神经元 中间神经元,多极神经元,双极神经元,单极神经元,神经细胞分类1 按突起分 单极神经元 双极神经元 假单极神经元 多极神经元 2 按功能分 初级感觉神经元 运动神经元 中间神经元,中间神经元,运动神经元,感觉神经元,3 按所含的神经递质分 胆碱能神经元，单胺能神经元（去甲肾上腺素能神经元，多巴胺能神经元，5-HT能神经元），氨基酸能神经元（兴奋性氨基酸能神经元，GABA能神经元等）肽能神经元(阿片肽能神经元，速激肽能神经元等),脊髓背根神经节降钙素基因相关肽(CGRP)的分布,免疫酶标染色(Yang and Yu,2006),Trueblue,Gree
4、n:Beta-end,Red:galanin,从下丘脑(ARC)到中脑中央灰质的B-内啡肽能神经通路(Sun&Yu,J Neurosci Res,2007),ARC,PAG,神经细胞的基本功能：感受信息，传递信息，整合信息。,2.2 神经胶质细胞,神经组织包括神经细胞和神经胶质细胞。神经胶质细胞的数量约为神经细胞的10倍（按细胞核计数），而按体积计算，神经胶质细胞与神经细胞所占比例近似相等（神经胶质细胞占50%，神经细胞占45%，细胞间隙占5%）。在一般神经组织切片中，神经胶质细胞直径约为5-10 um，和最小的神经细胞大小近似。,1 分类,神经胶质细胞分为三大类:星形胶质细胞 小胶质细胞 少
5、突胶质细胞另有异源性细胞群的（heterogenous group of cells）如室管膜细胞。,2.形态特点,神经胶质细胞与一般神经细胞的区别：（1）有突起，但 无轴突；,神经胶质细胞与一般神经细胞的区别：（1）有突起，但无轴突；（2）出生后整个一生中，始终保持着增殖分裂的能力，胞浆内含一般细胞器（线粒体、内质网、核蛋白体、溶酶体），提示它是代谢活跃的细胞。神经胶质细胞突起甚薄，厚度有时小于1um，仅在核周有较多的胞浆。,星状胶质细胞星形胶质细胞根据胞突的不同，又分为原浆性与纤维性两类原浆性星形胶质细胞:胞突多而短，分支多，形似绒球，胞浆中颗粒成分多，又称苔状细胞，多见于灰质，它有大量周
6、足（end-foot,终足）与毛细血管相接触，包围在神经细胞胞体-树突突触周围纤维性星形胶质细胞：胞突少而长、直，分支少，胞浆内富含原纤维、微丝，又称蜂蛛细胞（Spider Cell），多见于白质，仅有少量周足与毛细血管相接触。此外，常见到一些过渡型星形胶质细胞存在于灰白质交界处附近。,原浆性星形胶质细胞,纤维性星形胶质细胞,小胶质细胞,胞体常呈梭形，从胞体发出少量具有棘刺状小分支。常规染色见核细长而染色深。在尼氏法与HE染色切片中见其形状常变，这与其行进运动及吞噬异物有关。,少突胶质细胞,是一种较小的胶质细胞，突起数目稀少而且很小，呈串珠状，细胞核小而圆，胞质也有胶质粒。能产生髓鞘.电镜中可
7、见内质网与核膜腔较宽，内腔较透明，为其特点。,3.电生理特性,（1）膜电位神经胶质细胞的膜电位变化缓慢，惰性大，故称惰性静息电位。它比相应的神经元膜电位大。例如，脊椎动物（蝾螈、猫、蛙、大鼠）的神经胶质细胞与神经元的膜电位分别为-90 mV 与-70 mV-75 mV。神经胶质细胞静息膜电位几乎完全取决于K+扩散平衡电位。因为神经胶质细胞的细胞膜仅对K+有通透性，而对其他离子则完全不通透。而 Cl-浓度改变不能使静息电位发生明显改变。（2）去极化与复极化神经胶质细胞接受电或机械刺激后不会发生动作电位，虽有去极化（约40 mV）与复极化，但无主动的再生式电流产生，电流仅随电压按比例变化，而膜电阻
8、不变。去极化时程需数十毫秒，复极化更长，可达1s之久，故此称为慢反应。它不能像神经元的冲动那样传导，不是膜兴奋性的表现，而可能是由损伤引起的膜介电性质的改变，其离子通透性并未变化。,4.功能,（1）对神经组织的支持作用神经胶质细胞为神经细胞发育与结构提供了一定的基本支架，将神经细胞连接在一起，并起支持作用。在人、猴的大小脑皮质发育过程中，可见到神经细胞沿着神经胶质细胞突起的方向“迁移”到它以后“定居”的部位。,（2）修复与再生作用 成年动物的神经胶质细胞仍然保持生长、分裂的能力。在神经细胞因损害或衰老而消失后，其空隙就由分裂增生的神经胶质细胞所充填，起到了修复与再生的作用。在外周神经再生过程中
9、，轴突是沿着雪旺细胞所“开辟”的通道生长的。但如果神经胶质细胞的分裂增生能力过度，就可能形成脑胶质细胞瘤。,（3）吞噬与保护作用神经系统内发生变性时，当范围较小程度较轻（如受到放射性照射后），无髓鞘神经纤维变性及血管局部损伤，则只需小胶质细胞就可发挥吞噬作用。当变性严重并伴血管破损时，则血液中单核细胞与血管壁上的吞噬细胞进入神经组织中，成为主要的吞噬细胞。,（4）运输营养作用 神经胶质细胞的部分周足与毛细血管接触，另一部分周足与神经元相接触，起着运输营养的作用。,少突神经胶质细胞是中枢神经系统内形成髓鞘的细胞。Cajal认为神经胶质细胞可以防止神经冲动传导的电流扩散，使神经元活动互不干扰。现在
10、认为，细胞间隙充满了体液，因此电流易于流经体液，而不易流过阻抗很高的细胞膜，所以神经胶质细胞的隔离绝缘作用在这里显然不是主要的。多发性硬化症:脱髓鞘,AP传导减慢或阻滞.,（5）隔离与绝缘作用,（6）摄取化学递质与分泌功能哺乳类的背根神经节、脊髓、植物神经节，以及甲壳类的神经-肌肉接头中的神经胶质细胞均能重新摄取化学递质。用电镜放射自显影方法证明，无脊椎动物神经肌肉接头的雪旺细胞能摄取g-氨基丁酸（GABA）；大鼠视网膜的神经胶质细胞也有摄取GABA的能力。哺乳类动物脑内含神经胶质细胞较多的核团或脑区，着有多种神经递质聚集，如5-羟色胺、去甲肾上腺素、多巴胺和GABA。神经胶质细胞在这些化学递
11、质的摄取中起着中转储存作用。,胶质细胞对谷氨酸的摄取和分泌研究比较多而且比较明确,谷氨酸是中枢神经系统主要的兴奋性递质，在正常情况下，谷氨酸释放到突触间隙，诱发动作电位发挥信息传递作用。释放到突触间隙的谷氨酸主要由谷氨酸转运体（Glutamate transporters）清除。突触间隙过多的谷氨酸导致神经毒性。突触周围胶质细胞及神经元上的钠依赖的谷氨酸转运体主要介导细胞外谷氨酸的调节。谷氨酸转运体的功能异常与多种疾病(AD,PD,脊髓侧索硬化症等)发生相关。,谷氨酸:glutamate,Glu.谷氨酰胺:glutamine,Gln.GluT：glutamate transporter(谷氨酸
12、转运体)vGluT：vesicular glutamate transporter(囊泡谷氨酸转运体),实验证明，在慢性去神经支配的骨骼肌，处于神经末梢部位的雪旺细胞能分泌神经递质（乙酰胆碱），并引起微终板电位。用较强电流刺激雪旺细胞也能引起递质的释放，交感神经节及背根神经节在高K+环境中都可释放GABA，这显然是由于高K+引起神经胶质去极化的结果。但在正常情况下，神经胶质细胞有无分泌功能尚不清楚。,（7）屏障作用神经胶质细胞参与构成血脑屏障，包括：1.血液一脑脊液屏障，室管膜细胞起着一定的作用。2.血液一神经元屏障，星形胶质细胞，尤以其周足起着一定的作用。3.脑脊液一神经元之间的脑脊液-脑屏障，星形胶质细胞，尤以其周足起着一定的作用。,(8)参与多种生理功能在学习、记忆过程中，神经胶质细胞与神经元在代谢上相关。例如，大白鼠在学习爬车过程中，前庭外侧核中可见神经元内腺嘌呤增高及胞嘧啶降低，与此同时，神经胶质细胞内却见腺嘌呤降低和胞嘧啶增高。提示，神经元与神经胶质细胞之间存在着物质交换。,讲到这里,
