浦肯野细胞

浦肯野细胞或浦肯野神经元是位于小脑中的一类GABA能神经元。 它们以发现者捷克解剖学家Jan EvangelistaPurkyně的名字命名，他于1839年对这些细胞进行了表征。


Santiago Ramon y Cajal绘制的鸽浦肯野细胞（A）

内容
1 结构
1.1 分子
1.2 发展
2 功能
3 临床意义
4 参考

结构


小脑叶的横切面。 （浦肯野细胞标记在中间顶部。）


小脑的银染，显示浦肯野细胞。


浦肯野细胞。 Bielschowsky染色。


表达tdTomato的小脑浦肯野细胞的共聚焦显微镜图像
这些细胞是人脑中一些最大的神经元（贝茨细胞最大），[2]带有复杂复杂的树突状乔木，其特征是大量树突状棘。在小脑的Purkinje层中发现了浦肯野细胞。浦肯野细胞排列得像多米诺骨牌，一个堆叠在另一个堆叠在一起。它们的大树枝状乔木形成几乎二维的层，来自较深层的平行纤维穿过该层。这些平行纤维使浦肯野细胞树突中的棘突相对较弱地激发（谷氨酸能）突触，而源自延髓下橄榄核的攀登纤维则为近端树突和细胞体提供了非常强大的兴奋性输入。平行纤维正交穿过浦肯野神经元的树突状乔木，多达200,000根平行纤维[3]与单个浦肯野细胞形成颗粒细胞-浦肯野细胞突触。每个浦肯野细胞接收大约500个攀爬纤维突触，这些突触全部来自一条攀爬纤维。[4]篮状细胞和星状细胞（位于小脑分子层中）均向浦肯野细胞提供抑制性输入（GABAergic），篮状细胞突触于浦肯野细胞轴突起始节段，并将星状细胞突触到树突上。

浦肯野细胞向小脑深核发送抑制性投射，并构成小脑皮层所有运动协调的唯一输出。

分子
小脑的Purkinje层包含浦肯野细胞和Bergmann胶质细胞的细胞体，表达大量独特的基因。[5]通过比较缺乏Purkinje的小鼠和野生型小鼠的转录组，也提出了Purkinje特异性基因标记。[6]一个说明性的例子是敲除小鼠中的浦肯野细胞蛋白4（PCP4），表现出运动学习障碍和浦肯野神经元的突触可塑性显著改变。[7] [8] PCP4促进浦肯野细胞细胞质中钙（Ca2 +）与钙调蛋白（CaM）的缔合和分离，而钙缺乏素的缺乏会损害这些神经元的生理。[7] [8] [9] [10]

发展历程
在小鼠和人类中，有证据表明骨髓细胞与小脑浦肯野细胞融合或生成小脑，并且骨髓细胞可能通过直接生成或细胞融合在中枢神经修复中发挥作用系统损坏。[11] [12] [13] [14] [15]进一步的证据表明，人类肾上腺皮质的Purkinje神经元，B淋巴细胞和醛固酮生成细胞之间可能存在共同的干细胞祖先。[14]

功能


浦肯野细胞蛋白4（PCP4）在人小脑的浦肯野细胞中具有明显的免疫反应性。 从顶部到底部分别是40倍，100倍和200倍的显微放大倍率。 免疫组化是根据已发表的方法进行的。[7]


小脑的微电路。 兴奋性突触用（+）表示，抑制性突触用（-）表示。
MF：苔藓纤维。
DCN：小脑深核。
IO：下橄榄核。
CF：攀爬纤维。
GC：颗粒细胞。
PF：平行纤维。
PC：浦肯野细胞。
GgC：高尔基体细胞。
SC：星状细胞。
BC：篮状细胞。
浦肯野细胞显示两种不同形式的电生理活性：

简单的尖峰会自发地发生，或者当浦肯野细胞被平行细胞（颗粒细胞的轴突）突触激活时，以17-150 Hz的频率发生（Raman和Bean，1999）。
复杂的尖峰是缓慢的1-3 Hz尖峰，其特征是初始的长时间大振幅尖峰延长，随后是较小振幅动作电位的高频突发。它们是由攀登纤维活化引起的，并且可能涉及树突中钙介导的动作电位的产生。在复杂的尖峰活动之后，强大的复杂尖峰输入可以抑制简单的尖峰。[16]
浦肯野细胞以钠依赖性和钙依赖性尖峰序列的形式显示自发的电生理活性。最初由Rodolfo Llinas（Llinas and Hess（1977）和Llinas and Sugimori（1980））证明。 P型钙通道以浦肯野细胞命名，最初是在浦肯野细胞中遇到的（Llinas等，1989），这在小脑功能中至关重要。作者现在知道，攀登纤维激活浦肯野野细胞可以将其活动从安静状态转变为自发活动状态，反之亦然，这是一种拨动开关。[17]这些研究挑战了这些发现，一项研究表明，攀爬纤维输入的这种切换主要发生在麻醉动物中，清醒行为动物中的浦肯野细胞通常在上州几乎连续运行。[18]但是，后者的这项研究本身受到了挑战[19]，此后在清醒的猫中观察到了浦肯野细胞的切换。[20]浦肯野细胞的计算模型表明，细胞内钙的计算是导致转换的原因。[21]

研究结果表明，浦肯野细胞树突释放的大麻素可瞬时下调兴奋性突触和抑制性突触。[22]钠钾泵设定并控制浦肯野细胞的固有活性模式。[23]这表明该泵可能不是简单的用于离子梯度的稳态，“内务处理”分子。相反，它可能是小脑和大脑中的一个计算元素。[24]确实，Na +突变
-K +
泵引起快速性肌张力障碍性帕金森病；它的症状表明这是小脑计算的一种病理学。[25]此外，使用毒哇巴因来阻止Na +
-K +
活老鼠的小脑中的泵导致共济失调和肌张力障碍。[26]实验数据的数值模拟表明，体内Na +
-K +
泵产生较长的静态标点（>> 1 s），以激发浦肯野神经元；这些可能具有计算作用。[27]酒精抑制Na +
-K+
泵入小脑，这很可能会破坏小脑计算和身体协调。[28] [29]

临床意义
在人类中，浦肯野细胞会受到多种原因的伤害：有毒的暴露，例如酒精或锂；自身免疫性疾病；导致脊髓小脑共济失调，面筋共济失调，Unverricht-Lundborg病或自闭症的基因突变；以及未知的具有遗传基础的神经退行性疾病，例如小脑型多系统萎缩或偶发性共济失调。[30] [31]

麸质共济失调是一种由于摄入麸质而引发的自身免疫疾病。[32]麸质暴露导致浦肯野细胞的死亡是不可逆的。无麸质饮食的早期诊断和治疗可以改善共济失调并防止其进展。[30] [33]面筋共济失调的人中只有不到10％会出现胃肠道症状，但约40％的人会出现肠损伤。[33]它占来源不明的共济失调的40％，占所有共济失调的15％。[33]

神经退行性疾病脊髓小脑共济失调1型（SCA1）是由Ataxin 1蛋白内不稳定的聚谷氨酰胺膨胀引起的。 Ataxin 1蛋白的这种缺陷会导致浦肯野细胞的线粒体受损，导致浦肯野细胞的过早变性。[34]结果，运动协调性下降，并最终导致死亡。

一些家养动物会在出生后不久出现浦肯野细胞开始萎缩的状况，称为小脑生物萎缩。它可以导致以下症状，例如共济失调，意图震颤，反应过度，缺乏畏惧反射，步态僵硬或迈步高，明显缺乏足部位置意识（有时站立或走路时将脚跪着）以及普遍无法确定空间和距离。[35]当浦肯野细胞无法在子宫内发育或在出生前死亡时，就会发生类似的小脑发育不良。

遗传性共济失调毛细血管扩张和C型Niemann Pick病以及小脑原发性震颤涉及浦肯野细胞的逐渐丧失。在阿尔茨海默氏病中，有时会看到脊柱病理，以及浦肯野细胞的树突分支丢失。[36]狂犬病毒还可能使浦肯野细胞受损，因为它会从周围的感染部位迁移到中枢神经系统。[37]

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