大脑由众多不同的细胞类型组成，其中大多数源自发育中枢神经系统（CNS）内的神经干细胞：包括神经元、胶质细胞（少突胶质细胞和星形胶质细胞）以及一小部分（5-10%）驻留巨噬细胞（小胶质细胞）。神经元主要功能是传递信息，胶质细胞可为神经元提供物理和营养支持。
▲小鼠中枢神经系统的关键胶质细胞总结及其发展时间线。DOI: 10.3389/fcell.2021.754606
由神经细胞形成的神经系统是大脑执行功能的核心。不同种类的神经细胞发挥着不同的生理功能，准确区分这些神经细胞对生命科学研究以及疾病诊疗而言，都具有重要指导意义。
▲小胶质细胞、神经元和星形胶质细胞在成人大脑中、衰老中、神经退行性疾病中的作用。
DOI: 10.3389/fncel.2021.718324
一、神经元细胞
1）神经元细胞简介
神经元是一类为执行多样化调节功能而在形态和功能上高度分化的特殊细胞。各类神经元的大小和形态尽管相差很大，但都具有特征性的突起，即树突( dendrite)和轴突(axon)。
一个神经元通常只有一条轴突，但树突的数目则不止一条，且在不同神经元差异很大。树突和轴突在结构上为神经元赋予了区域性或极性，为神经元的区域性功能分化提供了结构基础，也为如下图所示的神经元形态分类提供了依据。
▲哺乳动物神经系统中几种不同类型的神经元模式图
神经元的主要功能是接受、整合、传导和传递信息。胞体和树突主要负责接受和整合信息;轴突始段主要负责产生动作电位，也参与信息整合;轴突负责传导信息；突触末梢则负责向效应细胞或其他神经元传递信息。
2）神经元细胞标志物
NeuN、MAP2和β3-Tubulin等靶标可以作为神经元标志物。
NeuN：
NeuN（神经元核蛋白），也被称为Fox-3或RBFOX3，是一种只在有丝分裂后神经元中表达的蛋白；这种神经元特异性抗原是神经分化早期的标记，并可能在神经系统发育和功能中起重要作用。NeuN主要定位于细胞核，一般用于神经元细胞核标记。
NeuN虽然在大脑中广泛分布，但它并非在所有神经细胞类型中都能检测到。在神经祖细胞、少突胶质细胞、星形胶质细胞和神经胶质细胞中不表达。
MAP2：
MAP2（微管相关蛋白2）是一种丰富的神经元细胞骨架蛋白，可与微管蛋白结合并稳定微管，在神经系统发育、形成和再生过程的不同时期扮演着重要的角色。
MAP2 主要定位在树突，而不是轴突过程中，即使在没有形成细胞间接触的单个分离细胞中也是如此。因此神经细胞骨架的分子组成可以独立于细胞相互作用而发展出区域差异。MAP2经常被用作树突标记。
▲培养 2 周后海马神经元中 MAP2 和微管蛋白的分布。DOI: 10.1016/0165-3806(84)90167-6）
βIII-Tubulin：
Tubulin（微管蛋白）是球形分子，alpha Tubulin(α微管蛋白)和beta Tubulin(β微管蛋白)约占微管蛋白总量的80%~95%，具有相似的三维结构，能够紧密地结合成二聚体，作为微管组装的亚基。
βIII-Tubulin(TUBB3) 是六个 β-Tubulin 同工型之一，在胎儿发育和产后发育（轴突导向和成熟）中高度表达，而后在中枢神经系统表达下降，在外周神经系统持续高表达，并在适当轴突导向、成熟和维持方面起着关键作用。研究表明，βIII-Tubulin基因 TUBB3 的突变会导致眼球运动缺陷和其他神经系统疾病。另外，βIII-Tubulin在肿瘤细胞中出现，但不在正常分化的胶质细胞中出现。
二、星形胶质细胞
1）星形胶质细胞简介
十九世纪中期，神经解剖学家首次将星形胶质细胞定义为胶质细胞的一种。作为最大的神经胶质群，星形胶质细胞遍布哺乳动物中枢神经系统的各个部位，传统上通过其形状和胶质纤维的表达来识别。星形胶质细胞除了为神经元提供代谢和营养支持外，还在健康的中枢神经系统中发挥着多种重要作用，包括神经元发育、突触形成、突触传递、信息处理、神经血管耦合、血流调节和平衡维持等。
作为非神经性胶质细胞类型，星形胶质细胞缺乏轴突和形成动作电位的能力，传统上被认为是仅提供神经元的结构、营养和代谢支持 。值得注意的是，星形胶质细胞是中枢神经系统活跃的通信元素，与其他细胞和组织（包括血管、神经元、少突胶质细胞和小胶质细胞）有广泛的联系，它们能够释放各种调节信号（例如胶质传递物）并形成一些特殊的功能结构（例如三部分突触、血脑屏障和神经血管单位）。
因此，星形胶质细胞现在被广泛接受为神经发育和维持中枢神经系统正常生理功能所必需的。
▲星形胶质细胞参与形成一些特殊的功能结构。DOI: 10.1007/s12264-024-01258-3
2）星形胶质细胞标志物
GFAP和S100B等靶标可以作为星形胶质细胞标志物。
GFAP：
胶质纤维酸性蛋白（GFAP）是一种中间丝（IF）III 型蛋白，仅在中枢神经系统（CNS）的星形胶质细胞、周围神经系统（PNS）的非髓鞘少突胶质细胞以及肠神经胶质细胞中发现。其重要功能包括在细胞核和细胞膜之间形成连接，参与细胞内细胞骨架重组、细胞黏附、维持脑内髓鞘形成和神经元的结构以及作为细胞信号参与转导通路等，还参与细胞迁移、运动和有丝分裂。胶质纤维酸性蛋白具有维护星形胶质细胞形态稳定、参与血脑屏障形成、调节突触功能等多种生物学功能。
GFAP 的 mRNA 表达受多种核受体激素、生长因子和脂多糖（LPS）的调节。GFAP 还受到多种翻译后修饰（PTMs），而 GFAP 突变会导致亚历山大病中的蛋白质沉积，称为罗森塔尔纤维。GFAP 基因激活和蛋白诱导似乎在中枢神经损伤和神经退行性疾病后星形胶质细胞活化（胶质化）中起着关键作用。
正常情况下，GFAP在细胞内或细胞外自发地降解 ，血中GFAP水平较稳定；而在病理情况下，当患者中枢神经系统发生损伤，AS受损或死亡时 ，GFAP聚合物断裂分解，从损伤的胶质细胞中溢出，进入周围细胞间隙，通过血‐脑屏障进入血液中，使血液中GFAP水平上调。这使其成为创伤性脑损伤、脊髓损伤和中风等神经疾病的强大候选生物标志物。
▲作为急性 CNS损伤生物标志物的胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)和GFAP降解产物(BDPs)释放到生物流体中。DOI: 10.1016/j.tins.2015.04.003
S100B：
S100β是中枢神经特异性蛋白，也称为脑部的“C反应蛋白”，也称为S100B。主要在胶质细胞中表达，并通过细胞内和细胞外信号通路发挥作用。
S100B 的生物作用与其浓度和生理状态密切相关。释放的 S100B 可以与晚期糖基化终末产物的受体结合，诱导多种细胞信号转导的启动。通过磷脂酰肌醇 3 激酶/Akt、p53、丝裂原活化蛋白激酶、包括核因子-κB 在内的转录因子以及环腺苷一磷酸的调节，可以调控 S100B 的生物活性。血液中 S100B 的水平可能用于预测多种疾病的发展或预后，如脑血管疾病、神经退行性疾病、运动神经元疾病、脑损伤、精神分裂症、抑郁症、糖尿病、心肌梗死、癌症和传染病。鉴于 S100B 在这些疾病的病理过程中已被牵涉，S100B 不应仅仅被视为生物标志物，它也可能作为这些疾病的治疗靶点发挥作用。（ DOI: 10.2174/0929867323666160406121117）
▲外周星形胶质细胞 S100B 诱导的效应的示意图。DOI: 10.3390/ijms24119605
ALDH1L1：
醛脱氢酶 1 家族成员 L1 (ALDH1L1) 是叶酸代谢中的一种关键酶，因此在细胞代谢和增殖的调节方面起着重要作用。已在肿瘤中发现 ALDH1L1 下调，导致对癌细胞增殖的抑制减弱。靶向 ALDH1L1 的抗体标记大脑中星形胶质细胞的细胞浆，可有效染色细胞体和这些细胞的过程。
谷氨酰胺合成酶：
一种参与氮代谢的酶。在脑中，其主要表达于星形胶质细胞。
三、小胶质细胞
1）小胶质细胞简介
小胶质细胞在所有胶质细胞中占5%~10%，但其在每个脑区所占的具体比例因脑区不同而呈现出差异表达。小胶质细胞具有免疫防御的功能，作为大脑功能的动态细胞调节者，维持脑内的稳态，被认为是脑内主要的免疫性细胞。
由于小胶质细胞与组织巨噬细胞极为相似，因此最初被假定为主要负责大脑中的先天性免疫。虽然小胶质细胞参与了中枢神经系统内的免疫反应，但它们除了简单的免疫监视外，还拥有许多其他能力。在健康的大脑中，无论是在胎儿期和出生后的发育过程中，还是在整个成年期，小胶质细胞都发挥着许多平衡作用。
包括指导祖细胞的命运决定、与其他胶质细胞群（星形胶质细胞、少突胶质细胞）交流、促成突触形成以及调节神经元功能（见下图）。此外，小胶质细胞不断调查其局部环境，并对神经元活动和局部脑扰动做出动态反应。在这方面，小胶质细胞可促进神经元形成，促进突触生成和髓鞘化，调节突触修剪，并增强同步突触活动 。
在中枢神经系统疾病方面，小胶质细胞并非只是对大脑病理做出反应的被动旁观者，相反，它们在从阿尔茨海默病（AD）和肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）到脑肿瘤和自闭症等多种中枢神经系统疾病的发生和发展过程中发挥着更为积极的作用。
▲正常大脑中少突胶质细胞执行多种功能。doi:10.1016/j.molmed.2019.08.013
2）小胶质细胞标志物
一般常用IBA1和TMEM119等靶标作为小胶质细胞标志物；此外在活化状态下，CD68和CD40表达量较高，因此被用于激活态小胶质细胞的标志物。
IBA1：
IBA1（离子钙结合适配分子1），也被称为同种异体移植炎症因子1（AIF1），是一种进化上保守的细胞浆钙结合蛋白。
免疫细胞化学和免疫组织化学检查证明，Iba1 蛋白仅在培养的脑细胞中的小胶质细胞和大脑中表达。在大鼠胚胎脑的混合细胞培养中，免疫细胞化学检测到 Iba1 蛋白的仅是小胶质细胞，而在神经元、星形胶质细胞或少突胶质细胞中不可检测。在成年大鼠大脑切片的免疫组织化学染色中，Iba1 蛋白特异性定位在分支状小胶质细胞中。
此外，在面神经切断后面部核中的激活小胶质细胞的免疫组织化学染色和免疫印迹分析显示，Iba1 蛋白的表达上调，并在第 7 天达到峰值。这些结果表明，无论是在体外还是体内，iba1 蛋白的定位仅限于小胶质细胞，iba1 蛋白在调节小胶质细胞的功能中发挥作用，尤其是在激活的小胶质细胞中。
▲培养的混合大脑细胞的双重免疫细胞化学染色。DOI: 10.1016/s0169-328x(98)00040-0
IBA1是巨噬细胞存活所必需的，也是促炎活性的关键分子（PMID: 29749461）；它参与活化小胶质细胞/巨噬细胞状态相关的形态变化，因此被广泛用作大脑和其他组织中的小胶质细胞/巨噬细胞的标记物。（ DOI: 10.3892/ijmm.2018.3667）
TMEM119：
TMEM119（跨膜蛋白119）是一种I型跨膜蛋白，目前对于其功能还不是很清晰。TMEM119几乎在所有小胶质细胞中特异性表达，因此也成为一个常用的小胶质细胞标志物。
TMEM119 的特点是其不在巨噬细胞或其他免疫/神经细胞上表达，这一点不同于其他小胶质细胞标记物。
▲TMEM119 mRNA 在小鼠和人类小胶质细胞中的表达。DOI: 10.1111/neup.12235
CD11b 和 CD45：
CD11b 与 CD45 组合标记可用于区分小胶质细胞与巨噬细胞。静息小胶质细胞表面标记物为 CD11bhi 和 CD45low，而巨噬细胞为 CD11bhi 和 CD45hi。
CX3CR1：
CX3CR1是一种趋化因子受体，存在于CNS中小胶质细胞和巨噬细胞的表面，可被神经元分泌的CX3CL1（趋化因子）激活。
F4/80：
F4/80 是一种位于巨噬细胞和静息小胶质细胞表面的糖蛋白，分子量为 160 KDa。
CD68：
CD68 是一种溶酶体蛋白，在巨噬细胞和活化的小胶质细胞表面表达水平较高，而在静息小胶质细胞表面低表达水平低。
CD40：
CD40 是抗原呈递所必需的细胞表面分子，在活化的小胶质细胞和巨噬细胞上表达。
四、少突胶质细胞
1）少突胶质细胞简介
少突胶质细胞由中枢神经系统中髓鞘化少突胶质细胞的专性祖细胞——少突细胞前体细胞
(Oligodendrocyte progenitor cells， OPCs)分化而来。
少突胶质细胞的直径为1~3 μm， 体积小于星形胶质细胞，胞突短而少，核圆而小，胞质致密，含有大量游离的核糖体、粗面内质网、高尔基复合体、线粒体和微管，几乎不含神经细丝和糖原颗粒; 主要位于脑和脊髓灰质中的核周体附近，以及并排在蛋白质的有髓神经纤维之间，构成髓鞘。
少突胶质细胞是中枢神经系统中具有代表性的一类胶质细胞。除了直接形成髓鞘，少突胶质细胞在神经元的轴突生长、神经损伤后的修复过程中发挥了重要性作用。最新的研究表明，少突胶质细胞通过影响神经元的能量代谢而在维持神经元结构和功能稳定方面发挥重要的作用。
2）少突胶质细胞标志物
一般常用Olig2和MBP等靶标作为少突胶质细胞标志物。
Olig2：
Olig2 是一个基本的螺旋-环-螺旋转录因子，对于少突胶质细胞的发育必不可少，并在整个谱系中持续表达。尽管有证据表明 Olig2 在少突胶质细胞的特定和分化中起着关键作用，但在少突胶质细胞后期发展阶段，即转变为成熟少突胶质细胞（OLs）和形成髓鞘的过程中，Olig2 的功能仍然不清楚。
▲删除 Olig2 在 OPCs 中的表达抑制了少突胶质细胞的分化和髓鞘形成，DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2453-12.2013
MBP：
在成熟的髓磷脂中，经典 MBP 的主要剪接异构体是 18.5 kDa；其主要作用是通过保持少突胶质细胞膜对置的细胞质叶状结构的紧密螺旋多层排列，维持髓磷脂鞘的结构完整性。MBP一般被用于中枢神经系统中少突胶质细胞的标记。
MOG：
少突胶质细胞糖蛋白MOG(Myelin-oligodendrocyte glycoprotein)，仅存在于中枢神经系统中，位于髓磷脂和少突胶质细胞质膜的表面。该蛋白可通过相似性介导同亲性细胞与细胞的粘附。MOG是髓鞘的次要成分，参与髓鞘的完成和/或维持以及细胞间通讯通过相似性。
MAG：
髓鞘相关糖蛋白MAG(Myelin-associated glycoprotein)，可在中枢和周围神经系统的髓鞘结构、轴突周围髓鞘和 Schmidt-Lanterman 切口处、视神经、少突胶质细胞和轴突周围髓鞘中均可检测到。
PLP1：
髓鞘蛋白脂质蛋白 (PLP1) 是在 CNS 少突胶质细胞中富集的一种主要膜结合磷脂蛋白。它在髓鞘多层结构的形成和维护方面起着至关重要的作用。针对此细胞标记物的抗体可染色 CNS 中少突胶质细胞的髓鞘。
当然，除了以上列出的几种常用神经细胞标志物之外，针对神经系统发育过程中的各种神经细胞，还有更多、更细致的特异性靶点，被用于标记各类神经细胞，这里我们就不一一列举了。
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五、神经细胞标记物相关抗体
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