神经元和神经胶质细胞-神经元.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Neurobiology,Neuroscience Research Institute,神經科學研究所,One of the,Cajals,many drawings of Brain,circuity,The letters label the different elements,Cajal,identified in an area of the human cerebral cortex that controls voluntary movement.,Neurons:,Excitable cells “wiring”“Signal Senders”,Neuroglia,:,Support,Nurturing,Insulation,Cellular Components,Nerve Cells,Neurons,Neuroglia,二、神经元,1.,结构,胞体,树突,突起轴突,胞体,树突,轴突,神经末梢,神经胶质细胞,(1),胞体,soma,是神经元营养和代谢的中心，主要位于,脑皮质，脊髓的灰质以及神经节内。,细胞膜,cell membrane,可兴奋膜，感受刺激，传导神经冲动。,细胞核,cell nucleus,核大而圆，位于细胞中央，着色浅，核仁,明显。,细胞质,cytoplasm,除了有一般的细胞器外，还有尼氏体、神经,原纤维,尼氏体,Nissl,body,LM:,颗粒或斑块状,EM,：有,RER,、,R,功能,：,合成蛋白质，如结构蛋白、酶、,神经调质等。,1.,细胞膜,2.,细胞核,3.,核 仁,4.,尼氏体,5.,轴 丘,神经原纤维,neurofibril,银染,LM,：,呈棕黑色细丝,EM,：,神经丝、微管,功能：构成神经元的细胞骨架，也参与,物质运输。,1963,年，电镜技术中采用戊二醛常温固定后才首次在细胞中观察到微管结构，使人们真正认识到细胞内骨架成分的存在，并命名为细胞骨架（,cytoskeleton,）。早期发现的细胞骨架主要是存在于细胞质内的微管、微丝和中间丝,.,细胞骨架是由三类蛋白质纤维组成的网状结构系统，包括微管（,microtubule,）、微丝（,microfilament,）和中间丝（,intermediate filament,）。每一类纤维由不同的蛋白质亚基形成，三类骨架成分既分散地分布于细胞中，又相互联系形成一个完整的骨架体系。细胞骨架体系是一种高度动态结构，可随着生理条件的改变不断进行组装和去组装，并受各种结合蛋白的调节以及细胞内外各种因素的调控。,微管,微管存在于所有的真核细胞中，微管是长长的较为坚硬而中空的蛋白管道，它可以迅速地在胞内某一处去组装然后在另一处组装。细胞内微管呈网状或束状分布，在细胞内造成了一个轨道系统，各种小囊泡、细胞器以及其他组分沿着微管可以在细胞内移动。胞质微管是细胞骨架的一部分，引导胞内运输以及胞内膜性细胞器的定位。微管还能与其他蛋白质共同装配成纤毛、鞭毛、基体、中心体、纺锤体等结构，参与细胞形态的维持、细胞运动和细胞分裂等,（一）微管的形态结构和存在形式,微管是由微管蛋白（,tubulin,）装配成细长的、具有一定刚性的圆管状结构。微管为一中空结构，在各种细胞中微管的形态和结构基本相同，但长度不等，有的可达数微米。微管的管壁由,13,根原纤维（,protofilament,）排列构成，每一根原纤维由微管蛋白,亚基和微管蛋白,亚基相间排列而成。,微管可装配成单管（,singlet,）、二联管（,doublet,）和三联管（,triplet,）。单管由,13,根原纤维围成，是细胞质中主要的存在形式，分散或成束分布，但不稳定，易受低温、,Ca2+,等许多因素的影响而发生解聚。二联管由,A,、,B,两根单管组成。三联管由,A,、,B,、,C,三根单管组成，二联管和三联管是比较稳定的微管结构。,有些微管特异性药物在微管结构与功能研究中起重要作用，这些药物主要有：紫衫酚（,taxol,）、秋水仙素（,colchine,）、长春花碱（,vinblastine,）和,nocodazole,等。紫衫酚能和微管紧密结合防止微管蛋白亚基的解聚，加速微管蛋白的聚合作用。秋水仙素和已酰甲基秋水仙碱（,colcemid,）能结合和稳定游离的微管蛋白，使它无法聚合成微管，引起微管的解聚作用。长春花碱和长春花新碱（,vincristine,）能结合微管蛋白异二聚体亚单位，抑制它们的聚合作用。,nocodazole,能结合微管蛋白，阻断微管蛋白的聚合反应。,（二）微管的化学组成,微管主要由微管蛋白构成，微管蛋白主要成分为,-,微管蛋白和,-,微管蛋白，约占微管总蛋白质含量的,80,95,。,-,微管蛋白与,-,微管蛋白在化学性质上极为相似,具有同一个基因祖先，并在进化过程中极为保守。,在细胞质中基本上无游离的,-,微管蛋白或,-,微管蛋白，二者靠非共价键结合以异二聚体的形式存在，,-,微管蛋白在下，,-,微管蛋白在上。异二聚体是构成微管的基本亚单位，若干异二聚体亚单位首尾相接，形成了原纤维。由于,-,微管蛋白暴露在一头，,-,微管蛋白暴露在另一头，所以原纤维本身具有极性。微管是由,13,根原纤维靠非共价键排列而成，在大小上均匀一致，整体上也具有极性。,每一微管蛋白异二聚体上含有,GTP,的二个结合位点，微管蛋白与,GTP,结合而被激活，引起分子构象变化，从而聚合成微管；还含有一个长春花碱的结合位点和二价阳离子,Mg2+,的结合位点。另外，,-,微管蛋白肽链中的第,201,位的半胱氨酸为秋水仙素分子的结合部位。,-,微管蛋白也存在于所有的真核细胞中。尽管它不是构成微管的主要成分，只占微管蛋白总含量的不足,1,，但却是微管执行功能所必不可少的。,-,微管蛋白定位于微管组织中心，对微管的形成、微管的数量和位置、微管极性的确定及细胞分裂起重要作用。编码,-,微管蛋白的基因如发生突变，可引起细胞质微管在数量、长度上的减少和由微管组成的有丝分裂器的缺失，而且可以强烈地抑制核分裂从而影响细胞分裂。,（三）微管结合蛋白,在细胞内，微管除含有微管蛋白外，还含有一些同微管相结合的辅助蛋白，这些蛋白质总是与微管共存，参与微管的装配，称为微管结合蛋白（,microtubule-associated protein,，,MAP,），它们不是构成微管壁的基本构件，而是在微管蛋白装配成微管之后，结合在微管表面的辅助蛋白。一般认为，微管结合蛋白有两个区域组成：一个是碱性的微管结合区域，该结构域可与微管结合，可明显加速微管的成核作用；另一个是酸性的突出区域，以横桥的方式与其他骨架纤维相连接，突出区域的长度决定微管在成束时的间距大小。实验证明，,MAP2,在细胞中过表达会产生很长的突出区域，使微管在成束时保持较宽的间隔；,Tau,蛋白的过表达会产生极短的突出区域，使微管在成束时紧密。,微管结合蛋白在细胞中起稳定微管结构、促进微管聚合和调节微管装配的作用。微管结合蛋白的磷酸化在控制微管蛋白的活性和细胞中的定位中起基本作用。另外，微管结合蛋白在细胞中的分布区域不尽相同，它们执行的特殊功能也不一样，这在神经细胞中尤为突出。,在高等生物中目前发现有几种微管结合蛋白，包括,MAP1,、,MAP2,和,MAP4,三种。此外，还有一类与微管结合的蛋白质称为,Tau,蛋白。各种微管均由,-,微管蛋白,/-,微管蛋白异二聚体组成，微管的结构和功能的差异主要取决于微管结合蛋白的不同。,1,、,Tau,蛋白,Tau,蛋白有,5,种不同的类型，由同一基因编码，是一类低分子量（,55KDa,62KDa,）的辅助蛋白，也称装饰因子，存在于神经细胞轴突中。,Tau,蛋白呈“,”,形，它的,N-,末端和,C-,末端能形成,18nm,的短臂，结合在相邻的微管上以稳定微管。其功能是增加微管装配的起始点和促进起始装配速度，进而促进二聚体聚合成多聚体。另外,Tau,蛋白也有控制微管延长的作用。,Tau,蛋白可被钙调素激酶,、蛋白激酶,A,及,P42MAP,激酶磷酸化，,Tau,蛋白被蛋白激酶磷酸化后，可以减弱它与微管蛋白的结合从而使微管聚合减弱。,2,、,MAP1,是一类高分子量（,200KDa,300KDa,）的蛋白质，常见于神经轴突和树突中。,MAP1,常在微管间形成横桥，它可以控制微管的延长，但不能使微管成束。,MAP1,有三种不同的亚型：,MAP1A,、,MAP1B,和,MAP1C,。,MAP1C,是一种胞质动力蛋白（,dynein,），是一个由,9,12,个亚基组成的蛋白质复合体，具有,ATP,酶活性，与轴突中逆向的物质运输有关。,3,、,MAP2,是一类高分子量（,200KDa,300KDa,）的蛋白质，具有热稳定性，存在于神经细胞的胞体和树突中。,MAP2,能在微管间以及微管与中间丝之间形成横桥。与,MAP1,不同，,MAP2,能使微管成束。,MAP2,分子呈“,L”,形，以其短臂结合到微管表面，短臂为微管促进装配区域（,assembly promoting domain,）；长臂则以垂直方向从微管表面伸出。当微管结合有,MAP2,时，在电镜下可显示出其表面的短纤丝。,MAP2,分子上有一些磷酸化部位，当,cAMP,依赖性蛋白质激酶（,cAMP,-dependent protein,kinase,）以其调节亚基同,MAP2,长臂结合时，可使,MAP2,磷酸化，磷酸化的,MAP2,可抑制微管装配。,MAP2,有三种不同的亚型：,MAP2A,、,MAP2B,和,MAP2C,。,MAP2A,分子量为,270KDa,，在神经元发育过程中不断增加表达；,MAP2B,的分子量也为,270KDa,，在神经元发育过程中的表达保持恒定；,MAP2C,的分子量为,70KDa,，存在于不成熟的神经元树突中。,4,、,MAP4,广泛存在于各种细胞（包括神经原细胞和非神经原细胞）中，分子量为,200KDa,左右，在进化上具有保守性，具有高度的热稳定性。,5,、正端追踪蛋白 称为正端追踪蛋白（,plus-end-tracking protein,）或“,+,TIPs,”,的微管结合蛋白，定位于微管的正端，它在微管形成的控制、微管与细胞膜或动粒的连接及微管的踏车运动（,tread milling,）中起作用,6,、,stathmin,是一种小分子的蛋白质，一分子,stathmin,结合两个微管蛋白异二聚体以阻止异二聚体添加到微管的末端。细胞中高活性水平的,stathmin,，会降低微管延长的速率。,stathmin,的磷酸化会抑制,stathmin,结合到微管蛋白上，导致,stathmin,磷酸化的信号能加速微管的延长和动力学上的不稳定。,7,、,XMAP215,是一种普遍存在的蛋白质，能优先结合在微管旁边，稳定微管的游离末端，抑制微管从生长到缩短的转变。在有丝分裂过程中,XMAP215,的磷酸化可抑制这种活性。,（五）微管的主要功能,1,、构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞的形态 微管本身不能收缩，且具有一定的刚性，因而在保持细胞外形方面起支持作用。细胞的各种形态是由微管和其他细胞骨架成分来维持的。对于细胞突起部分，如纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持中微管也具有重要作用。,2,、参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成 微管在细胞中有多种存在形式。其中一种形式就是形成一些特殊的细胞结构，如中心粒、纤毛、鞭毛等。它们均是由微管构成的细胞结构，具有同源性，在结构和功能上也有一定的关系。,3,、维持细胞内细胞器的定位和分布 细胞中的线粒体的分布与微管相伴随，游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上，微管使内质网在细胞质中展开分布，使高尔基体在细胞中央靠近细胞核而定位于中心体附近。,4,、为细胞内物质运输提供轨道 真核细胞具有复杂的内膜系统，从而使细胞质高度区室化，细胞内物质的合成部位往往与其行使功能的部位不同，因此，新合成的物质必须要经过胞内运输才能被运往其功能部位。细胞内的有些物质的定向运送，特别是小泡运输，与微管的存在有关。例如神经细胞合成的蛋白质等物质沿神经轴索快速运送至远端的神经末梢，细胞的分泌颗粒和色素细胞的色素颗粒的运输沿微管运送，线粒体的快速运动也是沿微管进行的。,在细胞内物质运输中，微管主要为运输物质提供轨道并对运输方向具有指导作用，而参与胞内物质运输则由马达蛋白（,motor protein,）来完成。特异性蛋白不同的尾部轻链介导马达蛋白附着在特异的被转运的细胞器上。目前现发现有几十种马达蛋白，可以归属于二个家族：胞质动力蛋白（,cytoplasmic,dynein,）和驱动蛋白（,kinesin,）。,驱动蛋白是一类微管激活的,ATP,酶，可沿微管由负端向正端移动，在胞内物质运输中具有重要作用。在神经细胞中，驱动蛋白已被证明沿着轴突的微管“轨道”负责快速轴突运输，线粒体快速移动，分泌小泡前体和各种轴突组成物运输到达神经末梢。有证据显示，与膜结合的马达蛋白受体，选择特异性的膜包被物质，与一些驱动蛋白家族成员的尾部直接或间接的相互作用。如在神经细胞的轴突中，淀粉样蛋白质前体蛋白（,amyloid,precursor protein,，,APP,）可作为一种受体直接结合在驱动蛋白,-,的尾部轻链上，成为跨膜的马达蛋白受体分子。这种蛋白质的异常可引发,Alzheimers,疾病。,微丝,微丝是由肌动蛋白（,actin,）组成的细丝，普遍存在于真核细胞中。肌动蛋白是真核细胞中含量最丰富的蛋白质，在肌肉细胞中，肌动蛋白占细胞总蛋白的,10,，在非肌肉细胞中也占了,1,5,。微丝在细胞的形态维持以及细胞运动中起着重要的作用。微丝对于细胞的多种运动尤其是与细胞表面有关的运动十分重要。若没有微丝，动物细胞就不能沿着某一表面爬行，不能通过吞噬作用摄入大的颗粒，细胞也不能分裂。象微管一样，微丝是不稳定的，但它在细胞中也能形成稳定的结构，象肌肉中的收缩单位。微丝与许多种肌动蛋白结合蛋白相结合，使它能够在细胞内行使各种功能。,微丝的主要成分是肌动蛋白，它是微丝结构和功能的基础。肌动蛋白单体外观呈哑铃形，称为,G-,肌动蛋白（球形,-,肌动蛋白）。每个,G-,肌动蛋白由,2,个亚基组成，它具有阳离子（,Mg2+,和,K+,或,Na+,）、,ATP,（或,ADP,）和肌球蛋白结合位点。微丝是由,G-,肌动蛋白单体形成的多聚体，也称为,F-,肌动蛋白（纤维形,-,肌动蛋白）。肌动蛋白单体具有极性，装配时首尾相接，故微丝也有极性。,同样的微丝在细胞内功能不一致，有的使细胞运动，有的支撑细胞，还有的行使更为复杂的功能，这在很大程度上和细胞质存在许多种类的微丝结合蛋白（,microfilament-associated protein,）有关。它们和肌动蛋白相结合，控制着肌动蛋白的构型和行为。微丝结合蛋白中有些只在特定细胞中存在，有的是细胞所共有的，其名称根据它们对微丝结构和组装影响而定。,（五）微丝的功能,在微丝结合蛋白的协助下，微丝在真核细胞中形成了广泛存在的骨架结构。与细胞许多重要的功能活动有关。,1,支撑作用,形成应力纤维 应力纤维具有收缩功能，但不能产生运动，而只能用于维持细胞的形状和赋予细胞韧性和强度。,支持微绒毛,在微绒毛中，由微丝形成的微丝束构成了微绒毛的骨架，另外还有一些微丝结合蛋白，在调节微绒毛长度和保持其形状方面具有重要作用。微绒毛侧面质膜有侧臂与肌动蛋白丝束相连，从而将肌动蛋白丝固定。,2,、参与细胞运动,变形运动,细胞分裂,肌肉收缩,3,、参与胞内信息传递 细胞表面的受体在受到外界信号作用时，可触发细胞膜下肌动蛋白的结构变化，从而启动细胞内激酶变化的信号转导过程。微丝主要参与,Rho,蛋白家族有关的信号传导，,Rho,蛋白家族（,Rho protein family,）是与单体的,GTP,酶有很近亲缘关系的蛋白质，它的成员有：,Cdc42,、,Rac,和,Rho,。,Rho,蛋白通过,GTP,结合状态和,GDP,结合状态循环的分子转变来控制细胞传导信号的作用。活化的,Cdc42,触发肌动蛋白聚合作用和成束作用，形成线状伪足或微棘。活化的,Rac,启动肌动蛋白在细胞外周的聚合形成片足和褶皱。活化的,Rho,既可启动肌动蛋白纤维通过肌球蛋白,纤维成束形成应力纤维，又可通过蛋白质的结合形成点状接触。,三、中间丝,中间丝是细胞骨架的一种主要种类，广泛存在于真核细胞中，有很强的抗拉强度，因而它们的主要功能是使细胞在被牵伸时能经受住机械力的作用。,中间丝在三类细胞骨架纤维中最为坚韧和耐久的，当细胞用高盐和非离子去垢剂处理时，只有中间丝可以保留，其余大部分的骨架纤维都被破坏了。在大多数情况下，它们很典型地形成满布在细胞质中的网络，包围着细胞核，还延伸到细胞膜的周边，在那里它们往往锚着在细胞膜上的细胞连接上。中间丝与核纤层、核骨架等共同构成贯穿于细胞核内外的网架体系，在细胞构建、分化等多种生命活动过程中起重要作用,（一）中间丝的形态结构,中间丝就象是很多股长线绞起来以增加强度的绳子，着根绳子的每一股长长纤维蛋白是中间丝的亚基。的电镜下，中间丝的直径约为,10nm,，由不同的蛋白质组成，其功能主要与维持细胞外形和各种细胞器的位置有关。与微管和微丝不同，中间丝蛋白合成后基本上均装配成中间丝，游离的单体很少。中间丝结构极稳定，不受细胞松弛素和秋水仙素的影响，因而在化学性质上与微丝和微管不同。许多动物细胞的中间丝形成一个“筐”，围住细胞核，并向细胞周围伸展。,（二）中间丝的化学组成,中间丝是由中间丝蛋白家族组成。不同的中间丝蛋白在不同类型的细胞中表达，根据其组织来源和免疫原性以及蛋白质的氨基酸序列，可将中间丝分为,6,大类，包括角蛋白纤维、神经元纤维、波形蛋白样纤维、核纤层蛋白、巢蛋白和未归类的中间丝蛋白。,神经元纤维（,neurofilament,）包括神经元纤维蛋白（,neurofilament,protein,，,NF,）和,-,内连蛋白（,-internexin,），高浓度存在于脊椎动物神经元轴突中。,-,内连蛋白分子量为,56,KDa,。神经元纤维蛋白由,3,种分子量分别为,68,KDa,、,150,KDa,和,200,KDa,的神经元纤维蛋白（,NF-L,、,NF-M,、,NF-H,）在体内共同装配，由,NF-L,和,NF-M,或,NF-H,形成异多聚体（,heteropolymers,）。,NF-M,和,NF-H,具有较长的,C-,末端尾部区域结合到相邻的纤维上，产生相同纤维间隔的排列。在轴突生长过程中新的神经元纤维亚单位沿轴突合并，轴突的直径会增加,5,倍。神经元纤维基因表达的水平可直接控制轴突的直径，进而控制电信号沿轴突的传递速度。,波形蛋白样纤维 波形蛋白样纤维（,vimentin,-like filaments,）包括四种蛋白质：间质细胞（在成纤维细胞、血管内皮细胞、白细胞等）来源的波形蛋白（,vimentin,）、肌肉细胞（骨骼肌、心肌和平滑肌）来源的结蛋白（,desmin,）、胶质细胞（星形细胞和一些,Schwann,细胞）来源的胶质纤维酸性蛋白（,glial,fibrillary,acidic protein,，,GFAP,）和一些神经细胞来源的外周蛋白（,peripherin,）。,巢蛋白（,nestin,）在神经上皮细胞（,neuroepithelial,cell,）和辐射状胶质细胞（,radial,glial,cell,）中表达。与其他中间丝蛋白相比，巢蛋白肽链的,N-,末端很短，只有,11,个氨基酸残基；而,C-,末端则较长。巢蛋白能影响神经脊细胞,.,（三）中间丝结合蛋白,尽管有些中间丝可通过自我装配成束，如神经元纤维蛋白,NF-M,和,NF-H,有,C-,端区域伸出纤维表面结合相邻的中间丝，但其他类型的中间丝结合成束需要附属蛋白帮助，这些附属蛋白质本身不是中间丝的组成蛋白，但在结构和功能上与中间丝有密切联系，称为中间丝结合蛋白（,intermediate filament associated protein,，,IFAP,）。,目前已经报道了约,15,种中间丝结合蛋白。,1,、丝聚蛋白 丝聚蛋白（,filaggrin,）在不同的细胞中使角蛋白纤维聚集成束，提供表皮的最外层以特别的韧性，可作为区分不同的上皮细胞的特异性标志。,2,、网蛋白 网蛋白（,plectin,）能使波形蛋白成束。不仅能使 中间丝成束，而且能使中间丝与微管连接，使肌动蛋白纤维成束，帮助肌球蛋白,与微丝的结合，以及介导中间丝与质膜的连接。缺乏有功能的网蛋白基因的小鼠会出现皮肤水疱和骨骼肌心肌的异常而在出生几天后死亡。,3,、中间丝结合蛋白,300,中间丝结合蛋白,300,（,IFAP 300,）主要作用是将中间丝锚定于桥粒上。,4,、,BPAG1,定位在内侧桥板，参与角蛋白与桥粒的连接。,（五）中间丝的功能,中间丝在胞质中形成精细发达的纤维网络，外与细胞膜及细胞外基质相连，中间与微管、微丝和细胞器相连，内与细胞核内的核纤层相连，因此，中间丝也具有多种功能，而且中间丝发挥功能具有时空特异性。,1,、细胞的细胞内支架作用,在细胞内形成一个完整的网状骨架系统,提供细胞机械强度,参与相邻细胞间、细胞与基膜间的连接结构的形成,2,、参与细胞内信息传递及物质运输,参与胞内信息传递,与,mRNA,转运有关,3,、中间丝与细胞分化 微丝和微管在各种细胞中都是相同的，而中间丝蛋白的表达具有组织特异性，表明中间丝与细胞分化可能具有密切的关系,.,胚胎发育 胚胎细胞能根据其发育的方向调节中间丝蛋白基因的表达。小鼠胚胎发育过程中，最初胚胎细胞中表达角蛋白，胚胎发育到第,8,9,天，将要发育为间叶组织的细胞中，角蛋白表达下降并停止，同时出现波形纤维蛋白的表达。在神经胚形成过程中，神经板皮层细胞开始表达巢蛋白；神经细胞的迁移基本完成后，巢蛋白表达量下降，波形蛋白开始表达；随着分化的进一步完成，巢蛋白停止表达，,-,内连蛋白开始表达，接着波形蛋白表达量下降；出生前,5,天左右，神经细胞前体刚完成终末分裂，,NF-L,和,NF-M,出现；随着,NF-L,和,NF-M,的出现，波形蛋白停止表达，,-,内连蛋白表达量下降并维持低水平的表达。,NF-H,一般在出生后才开始表达，在脑的不同区域表达时间不同。,上皮分化 在上皮组织的分化过程中，角蛋白表达的变化为研究中间丝与细胞分化的关系提供了一个重要例证。在上皮细胞中，酸性角蛋白（,型）和中性,/,碱性角蛋白（,型）成对表达，并具有特异性。在表皮的分化中，细胞的分化发生在表皮最深部的生发层，这些细胞一边分化，一边向表皮的表层运动，直至最后从表皮脱落。生发层细胞有大量的中间丝纤维束，它们的构成成分是前角蛋白（,prekeratin,）。随着细胞分化的进程，可以检出它们逐渐表达出不同的角蛋白。,决定不同类型细胞的分布 中间丝的不同类型严格地分布于不同类型的细胞中，可根据中间丝的种类区分上皮细胞、肌肉细胞、间质细胞、胶质细胞和神经细胞，具有与其来源组织相关的特异抗原性，因此可作为细胞类型区分的特征性标志之一。,细胞质骨架与疾病,细胞骨架对细胞的形态改变和维持、细胞内物质运输、细胞的分裂与分化等具有重要作用，是生命活动不可缺少的细胞结构，它们的异常可引起很多疾病，包括肿瘤、一些神经系统疾病和遗传性疾病等。,在恶性转化的细胞中，细胞常表现为细胞骨架结构的破坏和微管解聚。肿瘤细胞的浸润转移过程中某些细胞骨架成分的改变可增加癌细胞的运动能力。微管微丝可作为肿瘤化疗药物的靶位，长春花碱、秋水仙素和细胞松弛素等及其衍生物作为有效的化疗药物可抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡。另外，中间丝的不同类型严格地分布于不同类型的细胞中，可根据中间丝的种类区分上皮细胞、肌肉细胞、间质细胞、胶质细胞和神经细胞，具有与其来源组织相关的特异抗原性，在转化细胞内又无变化，因此可作为细胞类型区分的特征性标志之一。绝大多数肿瘤细胞通常继续表达其来源细胞的特征性中间丝类型，即便在转移后，仍表达其原发肿瘤的中间丝类型。因此可用于正确区分肿瘤细胞的类型及其来源，对肿瘤诊断起决定性作用。,许多神经性疾病与骨架蛋白的异常表达有关，早老性痴呆（患者的神经元中可见到大量损伤的神经元纤维，神经元中微管蛋白的数量并无异常，但微管聚集缺陷，并存在,tau,蛋白的积累。,神经元纤维的异常表达与异常修饰导致某些神经系统疾病，如肌萎缩性侧脊髓索硬化症,幼稚型脊柱肌肉萎缩症,神经元纤维在运动神经元胞体和轴突近端的堆积是许多神经元退化型疾病的早期症状，使骨骼肌失去神经支配而萎缩，造成瘫痪，接着运动神经元丧失，最终导致死亡。,NF-H,的异常磷酸化也会导致疾病发生。在早老性痴呆的神经元纤维缠结和帕金森氏综和征的,Lewy,bodies,中都有高度磷酸化的,NF-H,存在。,一些遗传性疾病的患者常有细胞骨架的异常或细胞骨架蛋白基因的突变。如角蛋白,14,（,CK14,）基因突变导致人类遗传性皮肤病单纯性大泡性表皮松懈症（,epidermolysis,bullosa,simplex,，,EBS,）。,Wiskott,-Aldrich,综合征（,Wiskott,-Aldrich syndrome,，,WAS,）是,X,连锁隐性遗传的免疫缺陷疾病，临床表现有血小板减少、湿疹、反复感染，并发不同程度的细胞免疫和体液免疫缺乏。研究表明，,WAS,患者的,T,淋巴细胞的微丝异常，微绒毛数量减少，血小板和淋巴细胞变小。,(2),突起,分树突与轴突,树突,dendrite,一个或多个，粗短且有分支，结构类似细胞质。,功能：接受刺激，传向胞体。,轴突,axon,只有一条，细而长，内无尼氏体。,轴丘,axon hillock,：无尼氏体。,功能：传导兴奋冲动，传离胞体。,Cell body(soma;,perikaryon,),Axon:only one(branches are collaterals;terminals are end feet),Dendrites:much shorter;one or more than one;branch extensively into,dendritic,trees,Structure of Neurons,Axon Hillock,(,Axonal end feet),Cell Body(Soma),:,Life Support,Protein Synthesis,Single Nucleus,RER(,Nissl,Bodies),Axon:,Longest process transmits messages away from cell body,Dendrites:,Multiple processes off cell body receive messages,Neurons,Structure&Function,Neurons are similar to other cells in the body in some ways such as:,1.Neurons are surrounded by a membrane.,2.Neurons have a nucleus that contains genes.,3.Neurons contain:,What are inside of a neuron?,Nucleus,Nucleolus,Microfilaments/,Neurotubules,Endoplasmic Reticulum(ER)Mitochondria Golgi Apparatus,Nissl,Bodies,Others,Dendrites:,dendrite tree,Axon:,axon hillock(axon origination),axonal transport system,initial segment(first myelin sheath),action potential generation,myelin sheath,Axon and Dendrites,Axons,Dendrites,Take information away from the cell body,Take information to the cell body,Smooth surface,Rough surface(,dendritic,spines),Generally only 1 axon per cell,Usually many dendrites per cell,No ribosome,Have,ribosomes,Can have myelin,No myelin insulation,Branch further from the cell body,Branch near the cell body,Differences between Axons and Dendrites,Neuron Classification by Shape,Multipolar,:,“multi-”many processes,Majority:Single axon,many dendrites(,motor neuron and interneuron),Bipolar,:,“bi-”2 processes,Found in some sensory organs(,retina,taste,smell,inner ear neuron),Unipolar,(,pseudo-,unipolar,),:,“,uni,-”1 process(with branches),Sensory afferent neurons,(dorsal root ganglia,),神经元的分类,1.,按神经元突起的数目分：,a.,多极神经元,multipolar,neuron,b.,双极神经元,bipolar,neuron,c.,假单极神经元,pseudounipolar,neuron,2.,按神经元的功能分,:,a.,感觉神经元,sensory,neuron,:,传入神经元,b.,运动神经元,motor neuron,:,传出神经元,c.,中间神经元,inter,neuron,:,联络神经元,3.,按神经元释放的递质不同分：,a.,胆碱能神经元,b.,肾上腺素能神经元,d.,肽能神经元,c.,胺能神经元,e.,氨基酸能神经元,4.,按轴突的长短分：,a.,高尔基,I,型神经元,b.,高尔基,II,型神经元,Classification of Neurons by Morphology,Classification of Neurons,by Axon Length,Golgi type I Neurons,Long axons(longest from the cortex to the tip of spinal cord,50-70 cm),Golgi type II Neurons,Short axons(shortest axons terminate only a few micron from cell body,interneurons,),Amacrine,Neurons,An unusual cell type,lack axons,Sensory neuron,from receptor to CNS;receive stimuli and transmit,afferent,impulses to CNS,Interneurons,communicating between neurons;form circuits in the CNS,Motor neuron,from CNS to,effector,cells;deliver,efferent,impulses out through the PNS to the effectors to carry out the actions directed by the CNS,Functional Classification of Neuron,EXCITABLE Membrane,:Able to regulate the movement of ions(charges)across and along membrane,SIGNAL TRANSDUCTION,DO NOT Replicate,:Damaged cells cannot be replaced!,Important Features,of,Neurons,Action Potential,Four Functional Regions of Model Neurons,突触,定义：突触是,（,synapse,）,神经元与神经元之间，或神经元与非神经细胞之间的一种特化结构。,1.,胞体,2.,突起,3.,突触,Impulse transmission:,electrical,chemical,Morphology:,axodendritic,axonsomatic,axoaxonic,dendrodendritic,Classification of Synapses,分类：化学性突触、电突触,结构：,电突触,:,缝隙连接,突触小泡,:,神经递质神经调质,突触前成分,突触前膜,突触间隙,突触后成分,:,突触后膜、受体、酶,化学性突触超微结构模式图 化学性突触超微结构,synapse,4,Vesicles release Neurotransmitters,Chemical synapse:,presynaptic,knob(,presynaptic,component),synaptic vesicles,synaptic cleft,postsynaptic membrane(postsynaptic component),Electrical synapse:,gap junctions,Synapse Structures,Types of synapse,Dis,-tance,Cytoplasmic,continuity,Ultrastruct-ural,component,Agent of trans-mission,Synaptic delay,Direction of trans-mission,Electrical,3.5,nm,Yes,Gap-junction channel,Ion current,Virtually absent,Usually bidirectional,Chemical,20-40,nm,No,Presynaptic,vesicle and active zone;postsynaptic receptors,Chemical transmitters,Significant:at least 0.3 ms;usually 1-5 ms or longer,Uni,-directional,Distinguishing Properties of Electrical and Chemical Synapses,At a chemical synapse,neurons transmit information across a cleft.,Small Molecule Neurotransmitter Substances,Acetylcholine(,ACh,);Dopamine(DA);,Norepinephrine,(NE);Serotonin(5-HT);Histamine,Amino Acids,Gamma-,aminobutyric,acid(GABA);,Glycine,;Glutamate;,Aspartate,Neuroactive,Peptides-partial list!,Bradykinin,;beta-endorphin;,calcitonin,;,cholecystokinin,;,enkeph