神經生物學(Neurology)已作為一個獨立生物學分支發展多年,神經系統各類細胞具有特異性功能和標志物。本文梳理了常見的多種神經系統細胞標志物,助力相關的科學研究。文末還附有Bioss針對不同神經細胞標志物全新推出的即用型IHC KIT供您選擇。
神經系統的細胞主要分為兩大類:神經細胞(神經元)是神經系統的基本結構和功能單元,以及多種神經膠質細胞,如星形膠質細胞、小膠質細胞和少突膠質細胞等。它們發揮著不同的生理功能。準確區分這些神經系統細胞對神經生物學研究以及疾病診療具有重要意義。
小膠質細胞
CD11b
整合素是由a和β亞基組成的異二聚體跨膜蛋白,與典型的細胞外基質相對應,常作為激活信號事件的受體。整合素的配體種類多樣,包括細胞外基質蛋白(如層粘連蛋白、纖維連接蛋白)、免疫球蛋白超家族成員(如ICAM-1)及補體成分(如iC3b)等。CD11b也被稱作整合素alpha M(ITGAM),由大多數粒細胞、單核細胞/巨噬細胞、NK細胞以及B細胞和T細胞亞群表達,參與單核細胞、巨噬細胞和粒細胞的各種黏附相互作用,并且調節中性粒細胞的遷移、激活與凋亡。
CD11b可以作為細胞分化指標,因為它在細胞分化過程中發揮重要作用,表達水平的變化能夠反映細胞分化的狀態和程度。由于表達CD11b的細胞類型眾多,僅憑CD11b無法精確區分具體亞群,必須結合其他關鍵標志物。例如:CD11b與CD45組合標記可用于區分小膠質細胞與巨噬細胞;CD11b與Ly6G/Ly6C組合標記可用于小鼠髓源性抑制細胞(MDSC)分型;CD11b與Ly6G組合標記是小鼠中性粒細胞高特異性的標志。此外,作為整合素家族的一員,CD11b常與CD18(整合素β2)配對,形成Mac-1(CD11b/CD18)受體,在感染的炎癥反應和傷口修復期間介導白細胞粘附。
CD68
CD68是一種溶酶體蛋白,在巨噬細胞和活化的小膠質細胞表面表達水平較高,在靜息的小膠質細胞表面低表達,能夠誘導巨噬細胞/小膠質細胞募集、活化并促進吞噬作用,是衡量小膠質細胞吞噬、活化和炎癥反應的重要標志。
在阿爾茨海默病(AD)的研究中,CD68?小膠質細胞的異常活化與 β- 淀粉樣蛋白(Aβ)沉積、神經元損傷和腦微血管病變密切相關,共同推動AD 的病理進程。
1. 在AD中,小膠質細胞被Aβ沉積激活后,CD68表達顯著升高,CD68?小膠質細胞與促炎細胞因子的產生、補體系統的激活以及氧化應激反應等密切相關,共同構成了AD的神經炎癥背景。活化的小膠質細胞雖能吞噬Aβ,但在AD進展中,其清除能力逐漸衰竭。CD68?小膠質細胞釋放的一氧化氮和活性氧,不僅無法降解Aβ,反而導致胰島素降解酶(IDE)等Aβ降解酶失活,促進Aβ積累。
2. CD68?小膠質細胞密集聚集于Aβ斑塊周圍,試圖清除Aβ,但長期活化會導致炎癥因子(如IL-1β、TNF-α)過度釋放,加速神經元損傷。
3. Aβ與纖維蛋白原形成的復合物能夠破壞腦血管完整性,導致血漿蛋白(包括纖維蛋白原)滲漏入腦組織。不僅進一步加劇了神經炎癥,滲漏的纖維蛋白原與Aβ結合后還能以極低的濃度直接激活小膠質細胞,導致CD68表達增加,引發突觸毒性、神經炎癥和早期tau磷酸化。血腦屏障(BBB)破壞、外周蛋白滲入與CD68?小膠質細胞激活之間形成了惡性循環。
成熟神經元細胞
神經微絲(neurofilament)是神經元內的中間絲蛋白,屬于中間絲蛋白家族第IV類型,由神經絲輕鏈(NF-L)、神經絲中鏈(NF-M)、神經絲重鏈(NF-H)三種蛋白亞基組成異聚體,與微管共同形成神經原纖維網狀結構。神經絲蛋白直徑約10 nm,主要分布于神經元胞體和軸突中,是神經軸突和樹突的主要細胞骨架元素,負責維持軸突的正常形態和機械強度,保持神經纖維的彈性,防止其斷裂,此外還與胞內物質運輸有關,并且能夠促進軸突的徑向生長,增加軸突的直徑和結構穩定性,提高信號的傳導速率。
NF-L和NF-M在胚胎期表達,NF-H的出現則標志著神經元的成熟。神經絲蛋白在神經元胞體合成后會經歷磷酸化修飾,其中NF-M和NF-H羧基末端KSP序列的磷酸化水平直接影響神經絲間距與軸突穩定性。神經絲的異常磷酸化會導致蛋白聚集和軸突損傷,這在 AD 和 PD 等疾病中普遍存在。
當神經系統遭受炎癥、神經退行性疾病、創傷或腦血管疾病等引起的軸突損傷時,神經絲蛋白會被釋放到細胞外,并擴散到腦脊液(CSF)中,隨后被轉運至外周血液中。作為神經軸突損傷的核心標志物,神經絲蛋白可以直接反映出神經元的健康狀況。
NF-M分子量大約145-160 kDa,NF-M的失調與多種神經退行性疾病有關。在ALS中,運動神經元快速且大量地死亡,會導致血液和CSF中的NF-M表達水平急劇升高,并且基線水平越高,通常預示著疾病進展速度越快,生存期越短。在AD中,NF-M表達水平的升高與神經原纖維纏結導致的神經元損傷密切相關,升高幅度與認知功能下降速度顯著相關。NF-M可以幫助區分AD和額顳葉癡呆(FTD),并且可以預測從輕度認知障礙(MCI)向AD癡呆的轉化速度。多發性硬化(MS)是一種自身免疫性疾病,免疫系統攻擊神經元髓鞘,進而導致軸突損傷。NF-M表達水平在MS急性復發期顯著升高,而在緩解期會下降。在亨廷頓病(HD)和PD等疾病中也都被觀察到有CSF或血液NF-M表達水平的升高,并與疾病嚴重程度和進展相關。
NF-H分子量大約180–220 kDa,在許多神經退行性疾病中也發現了NF-H表達水平的增加。NF-M和NF-H的羧基末端與線粒體相互作用,而黑質多巴胺能神經元中的線粒體功能障礙是PD的一個重要標志。在進展較快的進行性核上麻痹中,NF-H的水平明顯高于在PD中。在AD中,腦內NF-H等神經絲蛋白存在過度磷酸化和異常聚集現象,這與神經原纖維纏結等病理改變有關。在ALS中,CSF和血液中的NF-L和pNF-H表達水平升高,這種表達水平的變化與疾病進展和生存率密切相關。
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