前几期我们分别介绍了神经元,神经胶质细胞、星形胶质细胞及小胶质细胞,本期我们走进少突胶质细胞(Oligodendrocytes)。
Differentiation and proliferation of oligodendrocyte lineage cells. Based on the expression of different special proteins, the origin and development of oligodendrocyte lineage cells can be subdivided into three stages: oligodendrocyte progenitor cells (OPCs), premyelinating oligodendrocytes and mature oligodendrocytes (OLs). Originating from neural stem cells, OL lineage cells begin to express PDGFRα, NG2 (OPCs), galactocerebroside, Oligo2 (premyelinating OLs) and, finally, mature myelin antigens such as MBP and PLP (proteolipid protein). The purple and yellow dashed lines indicate the diverse differentiation potential of OPCs, although this signaling pathway is still under debate.
少突胶质细胞的胞体较小,通常呈圆形或椭圆形;细胞核较小且致密,位于细胞体中央,通常染色深;胞浆较少,呈淡染状态,在显微镜下常不易分辨。
少突胶质细胞常用的标志物:
前体细胞:NG2、Olig2、Sox10
髓鞘形成和成熟细胞:MBP、CNPase、PLP1、MOG
少突胶质细胞常用的标志物及其特点:
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1. Olig2(Oligodendrocyte transcription factor 2)
• 功能:转录因子,参与少突胶质细胞分化和髓鞘形成。
• 表达特点:广泛表达于少突胶质细胞谱系的各个阶段,包括前体细胞和成熟细胞。
• 用途:用于检测少突胶质细胞的分化进程。
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2. MBP(Myelin Basic Protein)
• 功能:髓鞘结构的重要组成成分,维持髓鞘稳定性。
• 表达特点:主要表达于成熟的少突胶质细胞和髓鞘区域。
• 用途:用于评估髓鞘形成和成熟少突胶质细胞的功能状态。
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3. CNPase(2',3'-Cyclic-nucleotide 3'-phosphodiesterase)
• 功能:参与髓鞘形成过程,调控髓鞘结构的生物合成。
• 表达特点:在髓鞘形成的少突胶质细胞中高表达。
• 用途:用于研究髓鞘合成的动态过程。
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4. PLP1(Proteolipid Protein 1)
• 功能:主要髓鞘蛋白之一,维持髓鞘膜的结构完整性。
• 表达特点:特异性表达于成熟少突胶质细胞和髓鞘。
• 用途:作为髓鞘标志物,监测少突胶质细胞的成熟和功能。
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5. NG2(Neuron-glial antigen 2)
• 功能:一种跨膜蛋白,主要作用于细胞信号传导和细胞-细胞相互作用。
• 表达特点:特异性标志少突胶质前体细胞(OPCs)。
• 用途:用于识别和研究少突胶质细胞的前体细胞。
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6. Sox10(SRY-Box Transcription Factor 10)
• 功能:转录因子,在少突胶质细胞的分化和髓鞘形成中起关键作用。
• 表达特点:在少突胶质细胞的分化和成熟过程中持续表达。
• 用途:用于研究少突胶质细胞发育的全程。
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7. MOG(Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein)
• 功能:髓鞘中的糖蛋白,参与维持髓鞘完整性。
• 表达特点:特异性表达于成熟少突胶质细胞。
• 用途:常用于研究多发性硬化等脱髓鞘疾病。
2)少突胶质细胞的功能
在中枢神经系统发育过程中常见少突胶质细胞的凋亡,这可能是竞争轴突来源的营养因子所致。过表达这些营养因子可以减少发育过程中少突胶质细胞前体细胞的凋亡。少突胶质细胞的营养因子包括:脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor, IGF),睫状神经营养因子(ciliary neurotrophic factor, CNTF),神经营养因子-3(neurotrophin-3, NT-3)等。很多白质损伤疾病都是通过破坏正常的营养因子供给造成少突胶质细胞生长停止或诱导细胞凋亡所致,给予营养因子则可以保护少突胶质细胞,避免其凋亡。
破坏髓鞘结构的完整性,如在外伤、侧索硬化症(Lateral sclerosis)、多发性硬化症(Multiple sclerosis)时导致的脱髓鞘(Demyelination)疾病;或是少突胶质细胞发育紊乱导致的髓鞘形成障碍,如先天性小头症(congenital microcephaly),都会破坏髓磷脂;或者基因突变所导致的白质消融性白质脑病(leukoencephalopathy with vanishing white matter, VWM),引发神经冲动传导障碍,引起神经麻痹。而在神经损伤后,通过移植少突胶质细胞至损伤部位可以使去髓鞘的轴突重新鞘化。
卫星细胞是外周神经系统中另外一类神经胶质细胞,存在于神经节内,它包绕神经元的细胞体,形似被囊,故又称为“被囊细胞”(Capsular cells)。卫星细胞具有营养和支持保护神经节细胞的作用,类似于中枢神经系统的星形胶质细胞。
2)室管膜细胞(Ependymal cells)
室管膜细胞是星形胶质细胞的特殊类型,呈立方体状或柱状,分布在脑室及脊髓中央管的腔面,形成单层上皮,称室管膜(ependyma)。在脑室系统中,室管膜细胞和脑内的毛细血管组成的脉络丛(choroidplexus)分泌脑脊液。
室管膜细胞之间具有紧密连接,是血脑脊液屏障(blood-cerebrospinal fluid barrier)的重要组成。室管膜细胞表面有许多微绒毛(microvilli)吸收脑脊液,细胞表面的纤毛(cilia)帮助脑脊液在中枢神经系统中循环。
在中枢神经系统内某些部位的室管膜细胞,其基底面有细长的突起伸向脑及脊髓深层,称伸展细胞(tanycyte),其作用有可能是将脑脊液的信号传送给中枢神经系统。室管膜细胞具有保护和支持神经元的作用。室管膜细胞还具有成年动物神经干细胞的潜能,它们可进行非对称分裂,其中一个子细胞转化成嗅神经元,并迁移到嗅球,补充凋亡的嗅神经元,也有研究观察到,将侧脑室的室管膜细胞植入耳蜗后,可以一定程度修复听力。
【References】
Zhou B, et al. Oligodendrocyte lineage cells and depression. Mol Psychiatry. 2021 Jan;26(1):103-117.