你真的了解神經系統中的神經元和神經膠質細胞嗎?
日期:2023-11-28 09:27:19
神經系統是調節生理功能的主要系統。它主要由神經組織組成,分為中樞神經系統和外周神經系統兩部分。中樞神經系統包括大腦和脊髓,外周神經系統包括腦神經和脊髓神經。中樞神經系統和外周神經系統都由神經系統中的兩種細胞組成,包括神經元和神經膠質細胞。其中之一,神經元,也稱為神經細胞,是一種電可興奮的細胞,通過電和化學信號接收、處理和傳遞信息,這是神經系統的一個特定特征。另一個,神經膠質細胞,也稱為膠質細胞或膠質細胞,是中樞神經系統(大腦和脊髓)和外周神經系統中的非神經元細胞。其主要功能包括維持穩態、髓鞘形成,以及為神經元提供支持和保護 [1]。在這篇文章中,我們總結了神經元和神經膠質細胞的熱門研究標志物,希望為您的神經學研究帶來一些幫助。
神經元和神經膠質細胞都有幾種不同的亞型。神經元存在于多種不同的形狀和大小,并可以根據其形態和功能進行分類。神經膠質細胞可以根據其形態進行分類。
1. 神經元的分類
根據功能、位置、細胞形態和神經遞質的不同,神經元可以分為功能、位置、細胞形態和神經遞質。在這一部分中,我們詳細介紹了這四種不同的神經元分類方式。
1.1 按神經元的功能分類
首先,根據不同的功能,神經元分為三個亞型,分別是感覺神經元、運動神經元和中間神經元。其中,感覺神經元,也稱為傳入神經元,對特定類型的刺激,如觸摸、聲音和影響感覺器官或組織細胞的所有其他刺激作出反應,并通過轉導將其轉化為電信號,然后將其發送到中樞神經系統。第二種是運動神經元,也稱為傳出神經元,接收來自大腦和脊髓的信號,控制從肌肉收縮到腺體輸出的所有過程。與到達感覺區域的感覺神經元相反。第三種是中間神經元,也稱為中間神經元,創建神經回路,將神經元連接到中樞神經系統特定區域內的其他神經元。中間神經元可以通過多樣性結構進一步分為兩個亞型:局部中間神經元和傳遞中間神經元 [2]。局部中間神經元具有短的軸突,與附近的神經元形成回路,分析小片信息 [3]。傳遞中間神經元具有較長的軸突,將一個腦區的神經元回路與其他區域的神經元回路連接起來。
1.2按神經元的位置分類
其次,神經元可以通過不同的位置進行分類,包括中樞神經元和外周神經元。此外,中樞神經元可以進一步分為幾組 - 脊髓神經元、皮質神經元、海馬神經元、丘腦神經元等,根據不同的腦部區域。
1.3 按神經元的細胞形態分類
第三,大多數神經元可以在細胞形態上分為單極、雙極和多極三種類型。在神經元的形態學上,形態相似的神經元往往集中在神經系統的特定區域,并具有類似的功能。通常來說,單極神經元是一種只有一個原生質過程從細胞體延伸出來的神經元,在無脊椎動物神經系統中常見。雙極神經元,也稱為雙極細胞,是一種神經元類型,具有兩個延伸部分,即樹突和軸突,是神經元的典型。雙極細胞是專門的感覺神經元,用于傳遞特殊感覺,包括聽覺、視覺和嗅覺。多極神經元,也稱為多極神經元,是一種神經元類型,具有一個單一的軸突和許多樹突(和樹突分支),可以將來自其他神經元的大量信息整合在一起。這些過程是從神經細胞體投射出來的。多極神經元構成了中樞神經系統中大多數的神經元。
1.4 按神經遞質分類

最后,最重要的是,神經元根據不同的神經遞質產生進行分類。早期的生物學家認為神經元只能分泌一種神經遞質,并且根據它們分泌的遞質將神經元分類為GABA能神經元、谷氨酸能神經元、膽堿能神經元、多巴胺能神經元和5-羥色胺能神經元。盡管已經發現多種神經遞質可以同時存在于單個神經元中,但這種分類仍然很有用。如表1所示,GABA能神經元-γ-氨基丁酸。GABA是中樞神經系統中的兩種神經抑制劑之一,另一種是甘氨酸。谷氨酸能神經元-谷氨酸。谷氨酸是兩種主要的興奮性氨基酸神經遞質之一,另一種是天冬氨酸。膽堿能神經元-乙酰膽堿。乙酰膽堿從突觸前神經元釋放到突觸間隙中。多巴胺能神經元-多巴胺。多巴胺是一種神經遞質,作用于D1型(D1和D5)Gs耦合受體,增加cAMP和PKA,以及D2型(D2、D3和D4)受體,激活減少cAMP和PKA的Gi耦合受體。5-羥色胺能神經元-5-羥色胺。5-羥色胺(5-羥色胺,5-HT)可以起到興奮或抑制作用。
2. 神經膠質細胞的分類
神經膠質細胞,也稱為膠質細胞,是中樞神經系統(大腦和脊髓)和外周神經系統中的非神經元細胞。根據不同的結構,神經膠質細胞可以分為三個群體:星形膠質細胞、小膠質細胞和少突膠質細胞。
2.1 小神經膠質細胞

小膠質細胞是無脊椎動物和脊椎動物中的中樞神經系統中的一種神經支持細胞(神經膠質細胞),其主要功能是免疫細胞。正如“微小膠質細胞”所示,這些細胞是所有神經膠質細胞中最小的。小膠質細胞細胞核通常呈橢圓形,從它們的細胞體中突出的是細長的過程,使得細胞能夠通過趨化運動(沿化學梯度移動)移動。多年來,小膠質細胞的功能尚不清楚。然而,如今已知,小膠質細胞通過作為巨噬細胞發揮中樞神經系統免疫應答,通過吞噬作用清除神經組織中的細胞殘骸和死亡神經元,通過吞噬作用(細胞攝食)實現。在早期胚胎腦發育中,小膠質細胞的吞噬作用在細胞凋亡過程中攝取過多已經經歷程序性細胞死亡的多余神經元的細胞殘骸。小膠質細胞參與多發性硬化癥,包括帕金森病、阿爾茨海默病、視網膜退行性疾病、HIV癡呆和許多其他疾病。
2.2 星形膠質細胞

星形膠質細胞是大腦和脊髓中的典型星形膠質細胞。它們連續覆蓋整個中樞神經系統(CNS),并在健康的CNS中發揮許多重要的復雜功能。星形膠質細胞通過一種稱為反應性星形膠質化的過程對所有形式的CNS損害做出反應,這已經成為CNS結構病變的病理學標志 [4]。在醫學科學中,神經網絡曾被認為是星形膠質細胞唯一重要的功能,它們被視為填補縫隙的細胞。最近,出現了大量證據揭示星形膠質細胞在大腦中扮演多個積極角色,包括維持血腦屏障 [5]、遞質攝取和釋放 [6]、調節細胞外空間的離子濃度 [7]、調節突觸傳遞 [8]、神經系統修復 [9]等。此外,越來越多的研究表明,星形膠質細胞在多種神經疾病中起著關鍵作用,包括星形細胞瘤 [10]、自閉癥譜系障礙(ASDs)、精神分裂癥 [11]等。
2.3 少突膠質細胞

少突膠質細胞是高度專業化的神經細胞,在中樞神經系統(CNS)中是髓鞘細胞,就像在外周神經系統(PNS)中的雪旺細胞一樣,它們通過它們的突起披在軸突過程上 [13][14]。它們是一個細胞譜系的終點,該細胞譜系必須經歷復雜而精確的增殖、遷移、分化和髓鞘形成的程序,最終產生軸突的絕緣鞘。除了髓鞘形成的少突膠質細胞外,成人腦中還存在少突膠質細胞前體細胞,能夠再生髓鞘形成的少突膠質細胞。關鍵問題是確定調節少突膠質細胞分化和髓鞘形成的因子,這與脫髓鞘性疾病和基礎神經生物學(如多發性硬化癥)相關。
3. 神經系統中細胞的標志物和功能
在這一部分中,我們總結了特定神經元和神經膠質細胞的標志物,并將它們顯示在表1中。
表1a. 神經元標志物
類型 | 功能 | 靶點 | |
---|---|---|---|
膽堿性神經元 | 膽堿能神經元是一種主要利用神經遞質乙酰膽堿(ACh)傳遞信息的神經細胞,為大腦皮層提供乙酰膽堿的主要來源,并在清醒和快速眼動睡眠期間促進皮層激活。 | ACHE | SLC5A7 |
CHAT | SLC18A3 | ||
多巴胺能神經元 | 中腦多巴胺能神經元是哺乳動物中樞神經系統多巴胺(DA)的主要來源。多巴胺與情緒和行為有關,并調節突觸前和突觸后的神經傳遞。它們的喪失與一種最突出的人類神經系統疾病有關。 | DBH | SLC6A2 |
SLC6A3 | NR4A2 | ||
FOXA2 | PRKN | ||
KCNJ6 | TH | ||
LMX1B | TOR1A | ||
GABA能神經元 | GABA能神經元是一類產生γ-氨基丁酸(GABA)的神經細胞,GABA是中樞神經系統(CNS)的兩種抑制性神經遞質之一,另一種是甘氨酸。GABA由谷氨酸神經遞質通過谷氨酸脫羧酶合成。 | ABAT | GABBR1 |
PPP1R1B | GABBR2 | ||
SLC6A1 | GAD2 | ||
SLC6A13 | GAD1 | ||
SLC32A1 | |||
Glutamatergic神經元 | 谷氨酸能神經元產生谷氨酸,谷氨酸是中樞神經系統中兩種主要的興奮性氨基酸神經遞質之一,另一種是天冬氨酸。谷氨酸受體分為四類,其中三種是配體門控離子通道,一種是g蛋白偶聯受體(通常稱為GPCR)。當流向大腦的血液被阻斷時,谷氨酸會引起興奮性毒性,導致大腦損傷。 | FOLH1 | SLC17A8 |
GRIN1 | HDLBP | ||
GRIN2B | GLS | ||
SLC14A2 | SLC1A1 | ||
SLC17A7 | SLC1A6 | ||
SLC17A6 | GOT1 | ||
羥色胺能神經元 | 5 -羥色胺能神經元產生5 -羥色胺,可作為興奮或抑制。在4類5-HT受體中,3類是GPCR受體,1類是配體門控陽離子通道受體。 | FEV | TPH2 |
SLC6A4 |
表1b. 神經膠質細胞標志物
類型 | 功能 | 靶點 | |
---|---|---|---|
星形膠質細胞 | 星形膠質細胞,也被統稱為星形膠質細胞,星形細胞是一種神經膠質細胞,存在于無脊椎動物和脊椎動物的神經系統中。它們具有多種功能,包括為形成血腦屏障的內皮細胞提供生化支持,為神經組織提供營養,維持細胞外離子平衡,以及在創傷性損傷后腦和脊髓的修復和瘢痕形成過程中發揮作用。星形膠質細胞可分為纖維型和原生質型。 | ALDH1L1 | GFRA2 |
ATP1A3 | GFRA3 | ||
TUBB3 | GFRA4 | ||
ITGAM | GFAP | ||
CORO1A | PINK1 | ||
SLC1A3 | S100B | ||
SLC1A2 | SOX2 | ||
LGALS3 | BIRC5 | ||
GAP43 | TNFRSF19 | ||
GFRA1 | VIM | ||
SLC7A11 | |||
小神經膠質細胞 | 小膠質細胞是中樞神經系統(CNS)中三種膠質細胞之一,已知對中樞神經系統損傷或疾病反應迅速,增殖并遷移到損傷部位。與神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞不同,它們不是外胚層細胞,而是中胚層細胞。 | CD40LG | CD68 |
PTPRC | SLC2A5 | ||
AIF1 | |||
少突膠質細胞 | 少突膠質細胞是神經外胚層衍生的膠質細胞,具有髓鞘中樞軸突的主要作用。它們的主要功能是為一些脊椎動物中樞神經系統的軸突提供支撐和絕緣,相當于周圍神經系統的雪旺細胞的功能。少突膠質細胞只存在于中樞神經系統中,中樞神經系統包括大腦和脊髓。 | ABCA2 | RTN4R |
CNTNAP2 | OLIG1 | ||
CNP | OLIG2 | ||
GALC | OLIG3 | ||
MAG | OMG | ||
MBP | CLDN11 | ||
RANGRF | PDGFRA | ||
RNF5 | SOX10 |
參考文獻:
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