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星形膠質細胞（Astrocytes）是中樞神經系統中占主導地位的非神經元細胞群（約50%），是所有膠質細胞當中體積最大的一種。星形膠質細胞通過維持大腦穩態、為神經元提供代謝支持、調節神經回路的連通性以及控制血流作為血腦屏障的組成部分，在中樞神經系統中發揮著關鍵作用，而且，星形膠質細胞在整個生命周期內都能增殖，這使它們成為多種中樞神經系統疾病的理想治療靶點。

在形態學上，星形膠質細胞由胞體和突起組成，它們可以按降序分為分支、小枝和小葉。它們與其他細胞、突觸和血管交流。這個結構是由三個同樣相關的部分組成的三重突觸：突觸前和突觸后神經元膜，以及星形膠質細胞突起。這些突起能夠充分填充各個神經元胞體，以及突起之間的縫隙從而起到支持作用，使其結構保持穩定并且起到分隔作用，使神經元胞體以及其突觸之間的沖動不會紊亂。

已有一些蛋白被鑒定可用作星形膠質細胞的標志物（見表1）。

Glial fibrillary acidic protein（GFAP）是三型中間絲蛋白家族成員，在星型膠質細胞中大量特異性表達。星形膠質細胞通過快速再攝取神經遞質維持突觸間隙中的功能性神經遞質，并使用特定的轉運體（例如多巴胺轉運體，DAT；去甲腎上腺素轉運體，NET）終止信號轉導。谷氨酸是一種主要的興奮性神經遞質，如果釋放過量，可能會產生神經毒性。星形膠質細胞利用興奮性氨基酸轉運蛋白1和2（EAAT1和EAAT2，在嚙齒類動物中分別稱為GLAST和GLT-1）從突觸間隙積累80%的谷氨酸，以防止其毒性作用。星形膠質細胞通過特定受體對神經遞質作出反應，并通過釋放膠質遞質（例如谷氨酸、D-絲氨酸和ATP）與其他細胞進行通信。它們也通過鈣信號相互溝通，鈣信號可以通過縫隙連接傳遞到多個細胞，形成星形膠質細胞合胞體。星形膠質細胞創造的這種細胞網絡使它們能夠在更大的距離上進行通信。

表1 星形膠質細胞標志物