神经胶质细胞与神经突触的相互作用——从星形胶质细胞到小胶质细胞和少突胶质细胞谱系细胞

哺乳动物的大脑是一个由神经元、神经胶质细胞和超过1×1014个突触组成的复杂的器官。神经元是一组异质的电活性细胞,形成大脑复杂电回路的框架。然而,神经胶质细胞约占哺乳动物中枢神经系统(CNS)所有神经细胞的一半,主要分为星形胶质细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞(OL)和少突胶质细胞前体细胞(OPC);神经胶质细胞主要为大脑中的神经元提供营养支持。近二十年来,“三联突触”的概念引起了广泛关注,该概念强调星形胶质细胞是突触的组成部分,并在接受神经元信号后以反馈方式调节神经元活动。自此,神经胶质细胞的突触调节得到了广泛的研究和实质性的修改。本综述总结了关于神经胶质细胞(特别是小胶质细胞和OL谱系细胞)如何影响和重塑大脑突触结构和功能的最新重要发现。我们的综述强调了神经元-神经胶质细胞串扰的细胞和分子方面,并提供了有关神经元和神经胶质细胞之间的异常突触通讯如何导致神经病理学的额外信息。     

NG2胶质细胞的研究进展

NG2是一种硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulphate peoteoglycan,CSPG),早期发现在成年大鼠脊髓和大脑的一群成熟胶质细胞中表达,根据这些细胞在白质和灰质中的形态特征,把它们命名为原浆型星形胶质细胞(protoplasmic astrocyte)[1].在发育早期脑内培养的胶质细胞中,有一种叫少突胶质-Ⅱ型星形胶质细胞(O-2A cells)的细胞类型也能被NG2抗体标记[2,3].     

ASCL1调节胚胎和成人脊髓中NG2胶质细胞的增殖

NG2胶质细胞是高度增殖的少突胶质细胞的前体细胞(OPCs),广泛分布于整个中枢神经系统(CNS)。在发育过程中,NG2-glia主要分化为少突胶质细胞(OL)迁移至髓鞘轴突纤维,但它们也可作为OPCs保留在成熟的CNS中。有趣的是,灰质(GM)中的NG2胶质细胞在增殖、分化、基因表达和电生理学特性方面与白质(WM)中的NG2胶质细胞有着本质上的不同。本文研究转录调节因子ASCL1在控制GM和WM中NG2胶质细胞分布和发育中的作用。在脊髓中,WM的NG2胶质细胞中ASCL1水平高于GM中的水平。WM和GM的NG2胶质细胞中ASCL1的这种差异水平维持到成人阶段。长期克隆谱系分析显示,即使它们经历广泛增殖以在脊髓中产生大的OLs簇,单个ASCL1+少突胶质细胞祖细胞(OLP)和NG2胶质细胞的后代仍主要限于GM或WM。特异性地在胚胎或成年脊髓中的NG2胶质细胞中条件性删除Asc1导致这些细胞的增殖显著减少,并非分化减少。这些发现表明,ASCL1是CNS中NG2胶质细胞增殖特性的内在调节因子。     

NG2胶质细胞在中枢神经系统中的表达与功能

近年来研究发现,在成年哺乳动物中枢神经系统中,胶质细胞的组成除星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞外,还有第4种即硫酸软骨素蛋白多糖(NG2)细胞[1].NG2首次发现是在70年代后期,Stallcup和同事[2]在研究细胞表面分子参与神经元和神经胶质细胞分化时,发现典型的神经元细胞有能力产生动作电位,而胶质细胞不能产生电活动,缺乏电压依赖的离子通道.     

大鼠海马脑片星形胶质细胞与NG2胶质细胞形态学及电生理特性比较

目的:比较研究大鼠海马脑片星形胶质细胞和NG2胶质细胞(以下简称NG2细胞)的形态学特点和电生理特性,为区别这两种胶质细胞提供依据,也为进一步研究两者的功能及相互关系等提供实验基础。方法:以P21～P25大鼠海马CA1区放射层胶质细胞为研究对象,通过脑片钳全细胞记录、记录后染色标记以及激光共聚焦成像等技术方法,比较星形胶质细胞与NG2细胞在形态学和电生理学特性上的异同。结果:形态学上,星形胶质细胞具有大量的突起,并且突起呈丛状分支,极细的突起非常发达,形成海绵样结构;NG2细胞也具有较多突起,但突起分支较少,突起呈长线状延伸出较长的距离,往往缺少星形胶质细胞典型的一个或多个粗大的一级突起。电生理特性上,两种细胞的静息膜电位(RMP)非常接近,而膜电容(Cm)和膜电阻(Rm)则差异非常大。对于星形胶质细胞,其I-V曲线呈线性,电流没有任何整流现象;而NG2细胞I-V曲线具有明显的外向整流特性,表达大量的快钾通道电流(Ka)、延迟整流钾电流(Kdr),以及比较小的内向整流钾电流(Kir);而且部分NG2细胞还表达低密度的电压依赖性钠电流。结论:大鼠海马脑片星形胶质细胞和NG2细胞在形态学和电生理上均存在一定的差异;在脑片钳实验中,根据这些差异,可以清楚地区分两者。     

大鼠脊髓损伤后NG2胶质细胞的活化增殖研究

目的观察大鼠损伤脊髓中NG2胶质细胞的活化。方法 60只雄性Wistar大鼠随机分为两组(n=15):手术组用改良Allen`s打击法制作脊髓损伤模型;假手术组只切除椎板,不损伤脊髓。在术后3 d、7 d、30 d,用免疫组化方法检测NG2细胞活化。结果相比较假手术组,手术组脊髓损伤后NG2细胞活化明显,细胞增殖活化在术后3 d升高,7 d达高峰,持续至30 d(P<0.05)。结论大鼠脊髓损伤后NG2大量活化增殖,参与了胶质瘢痕形成,对脊髓损伤后脊髓功能的恢复产生一定影响。     

Quantification of Oligodendrocyte Progenitor Cells in Human and Cat Optic Nerve:Implications for Endogenous Repair in Multiple Sclerosis

促进来源于少突胶质祖细胞(OP)的少突胶质细胞髓鞘再生,提高内源性修复是改善多发性硬化运动障碍的重要方法之一,其重要前提是明确人类中枢神经系统中有丰富的可分化为少突胶质细胞的OP细胞,而这需要有对中枢神经系统中的OP细胞进行鉴定的可靠方法。本研究采用多种方法对猫和人的视神经进行染色,根据相关结果获取可用于研究人尸体解剖标本OP细胞表达的抗原表型。OP细胞又被称为NG2细胞,广泛表达NG2蛋白,属于一个独立的胶质细胞亚型,由于其表达OP细胞系的转录因子Olig1和Olig2,因此与少突胶质细胞相关。虽然NG2细胞形态多样,与轴索及其它胶质细胞紧密联系,但所有NG2细胞都可以作为OP细胞进行分化,补充局部丢失的少突胶质细胞。研究发现,在人和猫的视神经及猫脊髓的白质和灰质中,NG2细胞在神经胶质细胞中所占比例不足5%,与少突胶质细胞的比例为1∶10。本研究结果显示,NG2细胞数量特别是相对少突胶质细胞不充足,这可对促进多发硬化内源性修复的方法提供线索。     

误诊为病毒性脑膜脑炎的抗髓鞘少突胶质细胞糖蛋白抗体病1例

髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG,myelin oligodendrocyte glycoprotein)是一种仅在髓鞘和少突胶质细胞膜的最外表面表达的髓鞘蛋白 [1],抗髓鞘少突胶质细胞糖蛋白抗体相关疾病(anti-myelin oligodendrocyte glycoprotein antibody-related...     

星形胶质细胞在脑白质缺血性损伤后髓鞘再生的研究进展

脑白质损伤可导致认知功能障碍、情感障碍、感觉运动障碍等,是神经功能预后不良的危险因素。脑白质缺血损伤相关机制复杂,主要可引起少突胶质细胞死亡以及脱髓鞘改变。成熟的少突胶质细胞死亡主要通过少突胶质前体细胞的分化来进行补充。因此,促进少突胶质前体细胞分化及髓鞘再生是缺血性损伤后白质完整性重塑的重要因素。星形胶质细胞是少突胶质谱系细胞外环境的组成部分,可以直接影响少突谱系胶质细胞的存活及功能,在神经损伤修复及髓鞘再生方面均发挥重要作用。本文主要评述了髓鞘损伤相关机制以及星形胶质细胞从多个方面影响髓鞘损伤及恢复的作用及机制,为白质损伤后的髓鞘再生提供一定的理论依据。     

神经细胞黏附分子L1促进神经细胞突起和功能性突触的形成

背景：神经细胞黏附分子L1对神经细胞的发生、发育和神经一神经黏附发挥重要作用，然而L1对细胞突起和功能性突触形成的影响是不清楚的。目的：探讨神经细胞黏附分子L1在神经细胞突起生长和功能性突触形成中的作用。设计：完全随机对照实验研究。地点和材料：地点为广西中医学院神经科学研究所。材料为NG108-15神经细胞株、L1eDNA、抗L1抗体：由日本金泽大学神经物性部门提供。方法：在体外细胞培养，用脂质转染剂将黏附分子L1eDNA表达到NG108-15细胞，用光学显微镜观察细胞形态和电生理学检查技术测定细胞一肌突触的突触后膜电位变化。主要观察指标：细胞突起指数、突触形成率、微小终板电位的频率。结果：以分化剂cAMP处理4d后，L1-转染组有突起分叉的细胞占细胞总数的百分数为(31&;#177;8)％，明显高于非转染组的(13&;#177;2)％或Mock-转染组的(15&;#177;5)％(P&;lt;0．001)。L1-转染组的细胞突起平均长度为(142．5&;#177;12．3)μm，明显高于非转染组的(94．2&;#177;12．3)μm或Mock-转染组的(86．8&;#177;6．7)μm(P&;lt;0．05)。L1转染组功能性突触的形成率为(58．0&;#177;11．5)％，也高于非转染组的(36．7&;#177;0．83)％或Mock-转染组的(39．2&;#177;0．84)％(P&;lt;0．001)。但突触后膜电位的频率在3组之间差异无显著性意义(P&;gt;0．05)。结论：L1在NG108．15细胞的高度表达提高cAMP诱发的神经细胞突起和功能性突触的形成，功能性突触形成率的增加是通过增加神经细胞突起分叉和突起的长度，从而增加神经一肌连接数量来实现，而不是通过增加递质的释放量。     

NG2细胞在脊髓损伤中的作用

脊髓损伤(SCI)后轴突几乎没有再生能力,如何克服SCI后抑制轴突再生的环境、促进轴突再生已成为SCI修复的研究热点。NG2细胞在调控少突胶质细胞应答神经纤维损伤并形成胶质瘢痕过程中起重要作用。     

Oligodendrocytes in Mouse Corpus Callosum are Coupled Via Gap Junction Channels Formed by Connexin47 and Connexin32

已有的超微结构研究显示,白质中的少突胶质细胞和星形胶质细胞之间存在缝隙连接,但少突胶质细胞之间不存在缝隙连接,虽然体外培养的少突胶质细胞可形成功能性缝隙连接。本文研究新生小鼠胼胝体急性脑片中的少突胶质细胞的功能性连接。以全细胞膜片钳技术用生物胞素(一种可渗透的缝隙连接示踪剂)标记少突胶质细胞。平均61个细胞为链霉亲和素-Cy3标记的生物胞素阳性。约77%的连结细胞表达少突胶质细胞标志蛋白CNPase阳性染色,9%表达星形胶质细胞标志蛋白GFAP阳性,14%为CNPase和GFAP阴性。后者的大部分表达Olig2和一些NG2(少突胶质细胞前体细胞的标志物)。少突胶质细胞表达Cx47、Cx32和Cx29,星形胶质细胞表达Cx43和Cx30。在Cx47敲除小鼠中,连结细胞的数量减少80%。单独删除Cx32或Cx29并不能显著减少连结细胞的数量,但Cx32/Cx47双缺陷小鼠中没有观察到相互连结的细胞。Cx47敲除完全消除了少突胶质细胞与星形胶质细胞间的耦联。在Cx43敲除动物中,少突胶质细胞-星形胶质细胞间连接仍然存在,但与少突胶质细胞前体细胞间的耦联没有被观察到。在Cx43/Cx30双敲除小鼠中,少突胶质细胞-星形胶质细胞连接几乎不存在。解开连结的少突胶质细胞显示为较高的膜输入电阻。本文认为,白质中的少突胶质细胞依靠Cx47和Cx32的表达形成功能性的合胞体,而星形胶质蛋白缝隙连接蛋白的表达能提升此网络的大小。     

星形胶质细胞在突触可塑性中的研究进展

星形胶质细胞是脑内数量占比最高的细胞,其可通过终足包绕神经元的胞体、轴突和树突形成三突触结构。在生理和病理情况下,星形胶质细胞对突触的形成、成熟、维持以及突触可塑性的调节有重要作用。突触可塑性是认知和学习记忆的基础。阐明星形胶质细胞对突触可塑性的调节机制,可为我们进一步认识大脑功能以及中枢神经系统疾病的治疗提供新的思路。因此,本文将对星形胶质细胞在生理和病理情况下对突触可塑性的研究进展进行综述。     

嘌呤能信号在少突胶质细胞发育和髓鞘修复中的作用及机制研究进展

少突胶质细胞（OL）是发育中的中枢神经系统（central nervous system,CNS）髓鞘形成和髓鞘损伤再生的关键;ATP不仅是一种能量载体,也作为一个重要的信号分子参与细胞之间的交流,其嘌呤能受体亚型广泛存在于神经元和神经胶质细胞中,主要包括接受腺苷信号的P1受体和接受ATP/ADP/UTP信号的P2受体。不同亚型的嘌呤能受体在CNS中不同部位的表达及其在生理病理状态下发挥的具体作用和机制也各有不同,本文对近年来关于嘌呤能受体在OL发育及髓鞘形成与修复中作用和机制研究的新进展进行综述,该方面的研究对于了解嘌呤能信号在诸多脱髓鞘性疾病以及髓鞘发育障碍性疾病中的作用、发掘相应的潜在治疗靶点具有重要的意义。     

发生于少突胶质细胞肿瘤的胶质肉瘤（少突胶质肉瘤）临床病理学研究（英）

神经胶质肉瘤是形态学上由神经胶质和肉瘤成分组成的双向性肿瘤。伴有少突神经胶质成分的胶质肉瘤仅有罕见病例报道。作者对7例同时伴有少突胶质细胞瘤和肉瘤成分的患者进行了研究。在所有病例中，胶质瘤和肉瘤区域免疫荧光原位杂交均发现1p／19q的缺失。患者被诊断神经胶质肉瘤的平均年龄为48岁（36-68岁）女男之比为5：2。     

星形胶质细胞的形态可塑性:理解突触微环境

在大脑中记忆的形成被认为是依赖突触连接的重塑,最终导致神经网络重构。这种重塑可能涉及兴奋性突触附近经常发生的超薄星形胶质细胞突起。这种星形胶质细胞重组的现象、细胞机制和因果关系,仍然知之甚少。这在很大程度上是因为监测和探索纳米级星形胶质细胞结构的基础分子机械技术仍然是一个挑战。本文简要地总结了目前关于突触微环境下星形胶质细胞的细胞组织知识,讨论可能涉及依赖星形胶质细胞形态发生的分子机制。本文还讨论了最近有关星形胶质细胞的形态可塑性的观察,相应的监测方法,和一些可能有助于该领域进展的新兴技术。     

少突胶质细胞对中枢神经系统再生抑制作用的研究进展

胶质细胞在中枢神经损伤与修复中如同一把双刃剑：一方面促进轴突再生,产生一些神经营养因子支持轴突生长;另一方面又抑制轴突生长,局部胶质细胞形成坚硬的胶质瘢痕并分泌一些抑制性因子,阻碍轴突的生长、穿过等;然而少突胶质细胞的细胞膜及成熟中枢神经系统中广泛存在的髓鞘又是影响中枢神经系统再生的最重要因素之一。了解少突胶质细胞表达的抑制性蛋白抑制作用的机制对神经再生新途径的开辟具有重要意义。     

不同发育时期少突胶质细胞胞膜Nogo-A的表达

目的：探讨少突胶质细胞在发育过程中胞膜表达Nogo-A量的变化。方法：以A285、04、01、MBP为不同发育时期的少突胶质细胞的标志物，分别以抗上述标志物的抗体标记少突胶质细胞，流式细胞术分选，每组收集相同数目的细胞，再分离出每组细胞的胞膜蛋白质，Western—blot半定量检测每个细胞组Nogo—A蛋白的表达情况。结果：Western—blot检测结果显示，每组在200kDa处出现阳性蛋白条带，A285组蛋白量最高，其次是04、01组，MBP组蛋白含量最低。结论：在发育过程中，少突胶质细胞胞膜表面的Nogo—A蛋白的量逐渐降低。     

模拟动作电位微电场效应能直接始动髓鞘化

目的：探讨模拟动作电位微电场效应能否直接始动中枢神经轴突髓鞘化。方法：选取2根直径5μm碳纤维（中科院上海生命科学研究院神经科学研究所提供）。将正负极分别与2根碳纤维的导引铜丝相连，刺激频率1Hz，电压40mV，电流10μA，分波宽1&;#215;10^-2s，1&;#215;10^-3s，1&;#215;10^-4s，1&;#215;10^-5s4组。将碳纤维铺于神经元与胶质细胞共培养的培养皿底部，模拟神经轴索。通入1Hz，40mV，10μA的单相方波电流，30min／次，1次／d。连续10d，动态观察胶质细胞生长及包裹碳纤维情况。结果：①相差显微镜观察：波宽1&;#215;10^-3s组，培养第7天，可见细胞团粘附于负极碳纤维，细胞团中生长出细胞膜样物质包绕碳纤维并沿纤维向两端延伸。波宽1&;#215;10^-4s组，培养第12天始，可见小而圆的细胞靠近负极碳纤维。②SP免疫组化染色：波宽1&;#215;10^-4s，1&;#215;10^-3s组，有少突胶质细胞或其前体包裹碳纤维负极。结论：动作电位传导过程中造成的局部负电场能直接始动并参与中枢神经轴突髓鞘化。