神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)和功能概述專家講座_第1頁(yè)
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神經(jīng)元(neuron)是神經(jīng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和功效單位。它可產(chǎn)生沖動(dòng)和傳導(dǎo)沖動(dòng),并可合成化學(xué)物質(zhì)(神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)激素等),經(jīng)過(guò)它軸突輸送到特定部位釋放。一、概述第1頁(yè)(一)胞體細(xì)胞代謝和信息整合中心;大小不等(直徑5~135um);小腦顆粒細(xì)胞5~8um,大腦皮質(zhì)Betz細(xì)胞30~135um形狀不等,呈圓形、星形、梭形和錐形等;由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核組成。二、神經(jīng)元基本結(jié)構(gòu)軸突axon樹突dendrites胞體cellbody突起結(jié)構(gòu)第2頁(yè)1.細(xì)胞膜為脂質(zhì)雙層及蛋白鑲嵌模型膜蛋白:形成受體、通道蛋白、載體等糖鏈:與化學(xué)信息識(shí)別、細(xì)胞粘連、膜抗原和抗體相關(guān)第3頁(yè)2.細(xì)胞核1~2個(gè),大小3~18um,球形,有可能凹陷或分葉,如腦浦肯野細(xì)胞正常情況下位于細(xì)胞質(zhì)中央,個(gè)別偏于一側(cè)(如脊髓Clarke背核神經(jīng)元)如發(fā)生偏位,意味神經(jīng)元已處于開始變性狀態(tài),表明神經(jīng)元受到損傷光鏡下,胞核大而圓,著色淺,空泡狀。核仁清楚,1個(gè),偶見2~3個(gè)第4頁(yè)電鏡下:核膜——雙層質(zhì)膜,有核孔染色質(zhì)——細(xì)顆粒狀DNA和組蛋白核仁——高電子密度球體,由15~20nm致密顆粒和細(xì)絲組成。主要是rRNA、少許DNA、堿性蛋白及一些酶類。功效:遺傳信息儲(chǔ)存、復(fù)制和表示主要場(chǎng)所;DNA轉(zhuǎn)錄成RNA部位第5頁(yè)蘇木素著色DAB著色DAPI著色第6頁(yè)3.細(xì)胞質(zhì)——核周質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有普通細(xì)胞器如線粒體——供能粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體——合成蛋白質(zhì)高爾基體——加工包裝分泌蛋白溶酶體——去除垃圾滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)——運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)、合成脂質(zhì)第7頁(yè)可被堿性染料染色,在光學(xué)顯微鏡下呈小?;蛐K狀物質(zhì)在電子顯微鏡下,可見尼氏體由粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體組成是神經(jīng)元合成蛋白質(zhì)最活躍部位,用以補(bǔ)充神經(jīng)元正常生理活動(dòng)中不停消耗蛋白質(zhì)神經(jīng)元受過(guò)分刺激時(shí),降低或消失;神經(jīng)纖維損傷時(shí),溶解消失,如細(xì)胞不死亡,則可恢復(fù)神經(jīng)元特有結(jié)構(gòu)

尼氏體:第8頁(yè)

神經(jīng)原纖維光鏡下,Cajal法染色(硝酸銀染色)呈棕色細(xì)絲,交織成網(wǎng)狀由神經(jīng)微管、神經(jīng)絲和微絲組成,形成細(xì)胞骨架第9頁(yè)直徑約10nm細(xì)長(zhǎng)管狀結(jié)構(gòu),由三種多肽亞基組成:NF-L(73kD)NF-M(145kD)NF-H(200kD)胞質(zhì)中含量豐富,常聚集成束,形成原纖維中主要成份在軸突中數(shù)量比神經(jīng)微管多3~10倍參加神經(jīng)元內(nèi)代謝產(chǎn)物和離子運(yùn)輸流動(dòng)提供彈性使神經(jīng)纖維易于伸展和預(yù)防斷裂神經(jīng)絲(neurofilament)第10頁(yè)細(xì)胞骨架中最粗直徑20-25nm其表面有動(dòng)力蛋白(dynein),含有ATP酶作用,在ATP存在下使微管滑動(dòng),從而使微管含有運(yùn)輸功效在軸突中縱形排列,參加軸突生長(zhǎng)微管化學(xué)亞單位微管相關(guān)蛋白:MAP1,2,3,4,5和tau蛋白微管蛋白α和β亞單位(tubulin)MAP2神經(jīng)微管(neurotubule)第11頁(yè)是最細(xì)絲狀結(jié)構(gòu),直徑約5nm,長(zhǎng)短不等,集聚成束,交織成網(wǎng)由肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白組成,含有收縮作用,適應(yīng)神經(jīng)元生理活動(dòng)形態(tài)改變參加生長(zhǎng)錐突起和偽足形成與回縮,生長(zhǎng)錐依賴微絲得以向前運(yùn)動(dòng)微絲(microlilament)第12頁(yè)(二)樹突分支:胞體延伸部,1~多條,銳角狀重復(fù)分支,形成樹突野與胞體所含細(xì)胞器相同,唯有高爾基復(fù)合體僅存在于樹突近側(cè)端。但神經(jīng)微管和神經(jīng)絲普通比胞體顯著,并沿長(zhǎng)軸排列樹突內(nèi)不含生長(zhǎng)相關(guān)蛋白-43(growth-associatedprotein-43,GAP-43),但含MAP2,依據(jù)此抗體識(shí)別樹突和軸突表面不光滑,有樹突棘,可擴(kuò)大樹突接觸面積,樹突棘是興奮性突觸所在部位第13頁(yè)樹突棘特點(diǎn)電鏡下可見小棘含有數(shù)個(gè)扁平囊狀平行并置結(jié)構(gòu),囊內(nèi)含有電子致密物質(zhì),呈板狀,稱棘器;樹突棘形態(tài)、大小差異大;不是固定結(jié)構(gòu),含有可塑性。第14頁(yè)(三)軸突1.形態(tài):細(xì)而長(zhǎng),粗細(xì)均勻,表面光滑,分支少,可有側(cè)枝2.軸丘:起始處膨大部,無(wú)尼氏體3.起始段:普通15~25um,此段興奮域最低,是神經(jīng)沖動(dòng)起始部;是抑制性軸軸突觸所在部位4.較粗軸突表面常包有髓鞘5.終扣:其終末發(fā)出細(xì)終末支,且形成扣狀膨大6.膨體:終末支上形成串珠樣膨大終扣和膨體均為突觸位點(diǎn),且形成突觸前成份,內(nèi)含大量突觸囊泡第15頁(yè)位于軸突尖端,呈扁平掌形結(jié)構(gòu),是神經(jīng)軸突生長(zhǎng)執(zhí)行單元向外部突出絲狀偽足,在內(nèi)部微管、微絲組成動(dòng)力骨架支撐下進(jìn)行生長(zhǎng)膜表面富含不一樣感覺(jué)器和黏接分子,感受環(huán)境中適宜生長(zhǎng)方向,從而決定軸突生長(zhǎng)導(dǎo)向生長(zhǎng)錐第16頁(yè)7.軸突結(jié)構(gòu):軸膜軸漿無(wú)核糖體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和Golgi復(fù)合體——電鏡下常據(jù)此以區(qū)分樹突和軸突只含滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、溶酶體、神經(jīng)微管和神經(jīng)細(xì)絲含有GAP-43,MAP1和tau蛋白

第17頁(yè)軸突和樹突主要形態(tài)學(xué)特點(diǎn)軸突樹突從胞體或樹突主干基部發(fā)出,只有1條從胞體發(fā)出一至多條起始段細(xì)起始段樹突主干最粗,其胞質(zhì)成份與核周質(zhì)相同表面光滑,粗細(xì)均勻分支逐步變細(xì),不均勻或表面有小棘有髓或無(wú)髓無(wú)髓,偶見薄髓不含核糖體和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)含核糖體及粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)近側(cè)段微絲多于微管,遠(yuǎn)側(cè)段少于微管樹突主干及其分支均以微管為主小軸突均勻細(xì)小,成束分布小樹突多單個(gè)分布,外形不規(guī)則,最小樹突分支也較小軸突粗第18頁(yè)三、神經(jīng)元特點(diǎn)高代謝、高耗氧細(xì)胞,所以線粒體含量豐富神經(jīng)元有絲分裂活動(dòng)普通在出生或出生后很快便停頓,這是因?yàn)樯窠?jīng)元定向分化一旦開始,有絲分裂潛力就喪失,而且細(xì)胞就不再回復(fù)到可引發(fā)有絲分裂狀態(tài)當(dāng)神經(jīng)元受損時(shí),尼氏小體逐步分散以致消散,這種現(xiàn)象稱為尼氏體溶解第19頁(yè)四.神經(jīng)元基本類型假單極神經(jīng)元雙極神經(jīng)元多極神經(jīng)元1.依據(jù)突起多少:第20頁(yè)GolgiⅠ型—軸突長(zhǎng)而粗,外被髓鞘;胞體大;有樹突棘,樹突野范圍廣。eg.大腦皮質(zhì)錐體細(xì)胞GolgiⅡ型—軸突短而細(xì),通常無(wú)髓鞘;胞體??;無(wú)或少許樹突棘,樹突分支無(wú)定型。eg.大多數(shù)中間神經(jīng)元興奮性神經(jīng)元抑制性神經(jīng)元2.依據(jù)軸突長(zhǎng)短和樹突有沒(méi)有樹突棘3.依據(jù)電生理特征:第21頁(yè)4.依據(jù)神經(jīng)元功效:感覺(jué)神經(jīng)元(傳入神經(jīng)元)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元(傳出神經(jīng)元)中間神經(jīng)元(聯(lián)絡(luò)神經(jīng)元)第22頁(yè)膽堿能神經(jīng)元單胺類神經(jīng)元(腎上腺素能、去甲腎上腺素能、多巴胺能和5-羥色胺能神經(jīng)元)γ-氨基丁酸能神經(jīng)元肽能神經(jīng)元5、依據(jù)所含神經(jīng)活性物質(zhì):第23頁(yè)五、神經(jīng)元特有蛋白和標(biāo)識(shí)酶膽堿乙酰基轉(zhuǎn)移酶(ChAT):膽堿能神經(jīng)元谷氨酸脫羧酶(GAD):γ-氨基丁酸能神經(jīng)元酪氨酸羥化酶(TH):多巴胺能神經(jīng)元存在標(biāo)志多巴胺-β-羥化酶(

DβH):去甲腎上腺素能神經(jīng)元色氨酸羥化酶(TPH):5-羥色胺能神經(jīng)元

標(biāo)識(shí)酶神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)神經(jīng)絲蛋白(NFP)微管相關(guān)蛋白(MAP2)低分子量微管相關(guān)蛋白(tau蛋白)特有蛋白第24頁(yè)六、神經(jīng)纖維神經(jīng)元軸突和包被它結(jié)構(gòu)總稱中樞神經(jīng)系統(tǒng)——白質(zhì)周圍神經(jīng)系統(tǒng)——神經(jīng)1、基本結(jié)構(gòu):由軸突與髓鞘組成髓鞘:階段性環(huán)層結(jié)構(gòu)外周——Schwann細(xì)胞,只在一條軸突上形成髓鞘中樞——少突膠質(zhì)細(xì)胞,伸出幾個(gè)突起,分別包繞幾個(gè)軸突形成髓鞘(一)有髓纖維第25頁(yè)結(jié)間節(jié),長(zhǎng)度不一,150~1500um,通常神經(jīng)纖維越粗則越長(zhǎng)

Ranvier結(jié),無(wú)髓鞘,只有少許膠質(zhì)細(xì)胞胞質(zhì)和基底膜HE染色鋨酸染色2、形態(tài)第26頁(yè)3、成份磷脂、糖脂、膽固醇等脂質(zhì)結(jié)構(gòu)占70~80%髓鞘堿性蛋白(myelinbasicprotein,MBP)、髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞醣蛋白(myelinoligodendrogliaglycoprotein,MOG)、髓鞘相關(guān)糖蛋白(Myelinassociatedglycoprotein,MAG)等蛋白質(zhì)占20~30%當(dāng)前研究髓鞘成份抗原性,如:MBP、MAG、MOG第27頁(yè)周圍神經(jīng)——凹入Schwann細(xì)胞包膜中中樞神經(jīng)——包被薄層星形膠質(zhì)細(xì)胞胞質(zhì)(二)無(wú)髓纖維第28頁(yè)無(wú)髓神經(jīng)纖維,HE染色:周圍神經(jīng)系統(tǒng)無(wú)髓神經(jīng)纖維常呈波狀走行,其軸突難以分辨,無(wú)郎飛結(jié),但可見許多橢圓形、染色較淡雪旺細(xì)胞核(S)。其中細(xì)胞核細(xì)長(zhǎng)、染色深為成纖維細(xì)胞(F)。第29頁(yè)七、突觸(synapse)是實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)細(xì)胞間信息傳遞機(jī)能性接觸部位,是特殊分化結(jié)構(gòu)和區(qū)域。由突觸前成份、突觸后成份及突觸間隙3部分組成。(一)概述(二)分類電突觸化學(xué)突觸第30頁(yè)(三)電突觸是縫管連接(gapjiunction)樣橋狀結(jié)構(gòu),在兩個(gè)神經(jīng)元膜之間有2nm縫隙。每個(gè)橋狀結(jié)構(gòu)為貫通膜內(nèi)外大分子蛋白質(zhì),稱連接蛋白(connexon)。每6個(gè)蛋白亞基形成六角形通道,能經(jīng)過(guò)分子直徑小于1.5nm化學(xué)物質(zhì),如氨基酸。其信息傳遞是經(jīng)過(guò)突觸前電脈沖直接傳導(dǎo)到突出后。存在于哺乳動(dòng)物大腦皮質(zhì)星形細(xì)胞,小腦皮質(zhì)籃狀細(xì)胞、星形細(xì)胞,視網(wǎng)膜內(nèi)水平細(xì)胞、雙極細(xì)胞,以及一些神經(jīng)核,如動(dòng)眼神經(jīng)運(yùn)動(dòng)核、前庭神經(jīng)核、三叉神經(jīng)脊束核。第31頁(yè)(四)化學(xué)突觸電鏡下,化學(xué)突觸由三部分組成:突觸前部、突觸間隙和突觸后部突觸信息傳遞是經(jīng)過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)介導(dǎo),即信息由電脈沖傳導(dǎo)轉(zhuǎn)化為化學(xué)傳遞,再由化學(xué)傳遞轉(zhuǎn)換為電脈沖傳導(dǎo)第32頁(yè)1.突觸前部(presynapticelement)突觸前膜:是神經(jīng)元軸突終末呈球狀膨大,軸膜增厚形成突觸前膜內(nèi)側(cè)致密物質(zhì)突起與膜上網(wǎng)形成突觸前囊泡網(wǎng)格,可調(diào)整遞質(zhì)釋放突觸囊泡--是突觸前部特征性結(jié)構(gòu),小泡內(nèi)含有化學(xué)物質(zhì),稱為神經(jīng)遞質(zhì)(neurotransmitter),如Ach、GABA、去甲腎上腺素等

第33頁(yè)突觸囊泡上蛋白突觸體素(synaptophysin):調(diào)整ca依賴性神經(jīng)遞質(zhì)釋放;參加突觸囊泡循環(huán),維持突觸囊泡膜穩(wěn)定性及流動(dòng)性;參加突觸形成和突觸重塑。突觸素(synapsin):--有調(diào)整神經(jīng)遞質(zhì)釋放作用小泡相關(guān)膜蛋白(vesicleassociatedmembraneprotein,VAMP):--是突觸小泡膜結(jié)構(gòu)蛋白,可能對(duì)突觸小泡代謝有主要作用第34頁(yè)2.突觸后部(postsynapticelement)多為突觸后神經(jīng)元胞體膜或樹突膜,與突觸前膜相對(duì)應(yīng)部分增厚形成突觸后致密物質(zhì)(postsynapticdensity,PSD):電鏡下所見突觸后膜胞質(zhì)面聚集一層均勻而致密物質(zhì),是由神經(jīng)遞質(zhì)受體、信號(hào)分子及支架蛋白組成復(fù)合物。厚約50nm,直徑約300~500nm,其形態(tài)結(jié)構(gòu)有很大可塑性。第35頁(yè)各種原因引發(fā)腦損傷造成腦缺血后,缺血區(qū)Syn和PSD-95表示降低,說(shuō)明突觸數(shù)量降低或功效衰退。GDNF/NSCs組和NSCs組較對(duì)照組突觸蛋白表示增多,說(shuō)明產(chǎn)生了新突觸,提醒可能是NSCs移植后神經(jīng)元功效增強(qiáng)或者神經(jīng)元環(huán)路重建。第36頁(yè)3.突觸間隙(synapticspace)位于突觸前、后膜之間細(xì)胞外間隙,其寬度因不一樣突觸而異,約20~30nm。含糖蛋白及細(xì)絲等中間致密物質(zhì),能和神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合,促進(jìn)遞質(zhì)由前膜移向后膜,使其不向外擴(kuò)散或消除多出遞質(zhì)含大量粘附分子,將前后膜連接起來(lái)。第37頁(yè)(五)化學(xué)突觸傳遞第38頁(yè)(六)突觸可塑性synapticplasticity

突觸可塑性是指突觸在一定條件下經(jīng)過(guò)改變形態(tài)而調(diào)整功效能力,在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、成熟及學(xué)習(xí)記憶等眾多生理功效中起主要作用。詳細(xì)表現(xiàn)為突觸結(jié)合可塑性與突觸傳遞可塑性:突觸結(jié)合可塑性指突觸形態(tài)改變以及新突觸聯(lián)絡(luò)形成和傳遞功效建立;突觸傳遞可塑性指突觸

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