轴突运输

轴突运输（Axonal transport），也称为轴浆运输或轴浆流（axoplasmic transport or axoplasmic flow），是一种细胞过程，负责将线粒体，脂质，突触小泡，蛋白质和其它细胞器，从一个神经元的细胞体通过细胞质以及轴突的过程。由于某些轴突的长度在几米左右，因此神经元不能依靠扩散将核和细胞器的产物带到轴突末端。轴突运输还负责将预定降解的分子从轴突移回到细胞体内，在那里它们被溶酶体分解。

Dynein是负责逆行轴突运输的运动蛋白，可将囊泡和其他细胞产物带向神经元的细胞体。它的轻链束缚着货物，球状的头部束缚着微管，沿其微缩。

朝向细胞体的运动称为逆行运输，朝向突触的运动称为顺行运输。

驱动蛋白在微管上行走。它是一种分子生物学机器，在纳米级上使用蛋白质结构域动力学。绝大多数轴突蛋白在神经元细胞体内合成，并沿着轴突运输。已经在轴突内证实了一些mRNA翻译。轴突运输在神经元的整个生命周期中发生，对于神经元的生长和存活至关重要。微管（由微管蛋白组成）沿着轴突的长度延伸，并为运输提供了主要的细胞骨架“轨迹”。驱动蛋白和动力蛋白是运动蛋白，可以使货物顺行运动（从胞体前进到轴突尖端）和逆行（向细胞体方向）方向。运动蛋白结合并运输几种不同的货物，包括线粒体，细胞骨架，自噬体和含有神经递质的突触小泡。

轴突运输可以是快速的或缓慢的，并且是顺行的（远离细胞体）或逆行的（将材料从轴突传送到细胞体）。

快速和慢速运输

泡状货物的移动速度相对较快（50-400毫米/天），而可溶性（胞质）和细胞骨架蛋白的运输则需要更长的时间（移动速度小于8毫米/天）。快速轴突运输的基本机制已被研究了数十年，但由于先进的成像技术，缓慢轴突运输的机制直到最近才变得清晰。荧光标记技术（例如荧光显微镜）已使活神经元中转运的直接可视化成为可能。

最近的研究表明，细胞骨架“缓慢”货物的移动实际上是快速的，但与快速货物不同，它们经常停顿，从而使总体运输速度慢得多。该机制被称为慢轴突运输的“停下来”模型，并且已经广泛验证了细胞骨架蛋白神经丝的运输。可溶性（胞质）货物的运动更为复杂，但似乎具有类似的基础，其中可溶性蛋白组织成多蛋白复合物，然后通过与快速轴突运输中运动更快的货物的短暂相互作用来传递。打个比方，就是当地地铁和特快地铁之间的运输率差异。尽管两种火车在车站之间的行驶速度都差不多，但是当地火车到达终点线要花费更长的时间，因为它在每个车站都停下来，而快车在途中只停了几站。

顺行运输

顺行（也称为“orthograde”）传输是分子/细胞器的运动向外，从细胞体（也称为体细胞）的突触或细胞膜。

个别货物的顺行移动（在运输小泡）快速和慢速分量沿着所述的微管是由介导的驱动蛋白。几种驱动蛋白与慢速运输有关，尽管在慢速组分货物的运输过程中产生“停顿”的机制仍然未知。

慢顺行转运分为两类：慢组分a（SCa）每天以0.1-1毫米的速度主要携带微管和神经丝，慢组分b（SCb）最多以200多种速率携带200多种蛋白质和肌动蛋白。每天6毫米。慢组分b还携带肌动蛋白，每天以2-3毫米的速度在视网膜细胞轴突中运输。

在从潜伏期重新激活的过程中，单纯疱疹病毒（HSV）进入其溶解周期，并使用顺行转运机制从背根神经节神经元迁移到随后影响的皮肤或粘膜。

驱动蛋白的货物受体，驱动蛋白，已被鉴定为淀粉样蛋白前体蛋白（APP），它是在老年痴呆症中产生老年斑的母体蛋白。APP胞质羧基末端的15个氨基酸肽与传统kinesin-1具有高亲和力，并介导鱿鱼巨型轴突中外源货物的运输。

锰是MRI的造影剂，在将立体定位注射入实验动物的大脑后，通过顺行运输，从而通过全脑MR成像揭示了活体动物的电路，这是由Robia Pautler，Elaine Bearer和Russ Jacobs率先提出的。对驱动蛋白轻链-1基因敲除小鼠的研究表明，Mn2+通过基于驱动蛋白的转运在视神经和大脑中传播。海马突起和视神经中的转运也取决于APP。从海马到前脑的运输随着年龄的增长而减少，并且由于阿尔茨海默氏病斑的存在而改变了目的地。

逆行运输

逆行转运将分子/细胞器从轴突末端穿梭到细胞体内。逆行轴突运输是由细胞质动力蛋白介导的，例如用于将化学信息和内吞作用产物从轴突发送回溶酶体回到细胞。以大约2μm/ sec的平均体内速度运行，快速逆行运输每天可以覆盖10-20厘米。

快速的逆行运输将使用过的突触小泡和其他材料返回到胞体，并通知躯体轴突末端的状况。逆行转运将生存信号从突触传送回细胞体，例如神经生长因子受体TRK。一些病原体利用这一过程入侵神经系统。它们进入轴突的远端，并通过逆行运输到达躯体。例子包括破伤风毒素和单纯疱疹，狂犬病和脊髓灰质炎病毒。在此类感染中，感染与症状发作之间的延迟时间对应于病原体到达躯体所需的时间。单纯疱疹病毒根据其生命周期在轴突中双向传播，逆行转运在传入衣壳的极性中起主导作用。

每当轴突运输受到抑制或中断时，正常的生理就会变成病理生理，并且可能会导致轴突堆积，称为轴突球体。由于轴突运输可以通过多种方式破坏，因此轴突球体可以在许多不同的疾病类别中看到，包括遗传性，创伤性，缺血性，感染性，毒性，变性和特定的白质疾病，称为白质脑病。几种罕见的神经退行性疾病与运动蛋白，驱动蛋白和动力蛋白的基因突变有关，在这些情况下，轴突转运可能是介导病理学的关键因素。轴突运输功能障碍也与神经退行性疾病（如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症）的零星（常见）形式相关。这主要是由于许多观察结果，即在受影响的神经元中总是看到大量的轴突积聚，而且已知在这些疾病的家族形式中起作用的基因也据称在正常的轴突运输中起作用。但是，几乎没有直接证据表明轴突转运参与了后者的疾病，其他机制（例如直接突触毒性）可能更相关。

血管性视网膜病变缺血区域边缘的轴质流被阻止导致神经纤维肿胀，从而导致软性渗出物或棉絮斑块。

由于轴突依赖轴蛋白运输重要的蛋白质和材料，因此弥散性轴突损伤等破坏运输的损伤将导致远端轴突在称为Wallerian变性的过程中退化。通过改变微管（细胞分裂所必需的）来干扰癌症生长的抗癌药物会损害神经，因为微管是轴突运输所必需的。

该狂犬病毒达到逆行轴浆流的中枢神经系统。破伤风神经毒素通过结合尼德金蛋白而在神经肌肉接头处被内化，并在信号传递内体中逆行地向着体运输。正如Elaine Bearer小组的研究表明的那样，嗜神经性病毒（例如疱疹病毒）通过细胞运输机制在轴突内部传播。其他感染因子也被怀疑使用轴突运输。现在认为这种感染会导致阿尔茨海默氏病和其他神经变性神经系统疾病。