高尔基体通常紧靠核周分布。神经元高尔基体主要分布于胞体，也分布于树突内。位于树突中的高尔基体膜囊，称为“高尔基体前哨”（Golgi outposts）。

神经发生过程中，神经元分化的同时形成极性，其表面积迅速增长。大量的膜结构蛋白合成、运输到达质膜，以保障树突及轴突的形成。对于轴突来说，其定向生长需要细胞骨架的极化分布和选择性地向生长丘处运送膜结构蛋白，胞体中高尔基体所在面即为轴突的生长面。例如，小脑颗粒神经元是双极神经元，其形成过程中，高尔基体首先定位于胞质一侧，保证第一个轴突的生长延长，随后又移动至胞核另一侧并在此方向形成第二个轴突。树突形成过程中膜成分的加载机制不同于轴突。神经元的胞体内，高尔基体的分布朝向最长的树突，这种极性分布早于树突的形成。例如，在培养的海马锥体神经元中，高尔基体的膜运输是朝向较长的树突；而在体内，皮层和海马区的锥体神经元都有一根特化的向皮层表面行走的顶树突，高尔基体的定位及膜运输就朝向这根顶树突。树突中的“高尔基体前哨”常集中在树突的分支处，不进入轴突，其定位依赖于动力蛋白dynein的运输。“高尔基体前哨”还能作为除中心体之外的微管组织中心，介导微管成核与极性生长。这种非中心体成核方式通过易化蛋白向前端运输，参与树突所有分支中微管的组织，促进突起的分支、延伸及稳定。突触形成及建立突触可塑性所需的蛋白也是在ER合成后，经高尔基体修饰分选后供给。

神经发生过程中，除了神经元的极化形成，还需神经祖细胞通过不对称分裂完成细胞数量的增多和细胞类型的分化，即祖细胞分裂一次，产生一个神经前体细胞和一个神经元。神经祖细胞有丝分裂时，高尔基体破碎，高尔基体相关蛋白ACBD3释放至胞质，与胞质中的Numb/Numbl蛋白结合，后者特异性地定位于祖细胞胞质的一侧，同时抑制Notch通路，使祖细胞完成不对称分裂。分裂完成后，高尔基体重新组装，高尔基体相关蛋白ACBD3也由胞质返回至高尔基体，Numb/Numbl蛋白决定分裂后新生神经元命运的功能也在分裂完成后马上失活，直至祖细胞的下一次分裂。若将ACBD3豆蔻酰化，使其在整个细胞周期中永久停留在胞质内，则导致所有分裂形成的子细胞全部为祖细胞，而无神经元的增殖。ACBD3在分裂间期定位于高尔基体膜的胞质面，有丝分裂中后期高尔基体解离成团块样碎片散布于胞质时，ACBD3仍锚定于高尔基体膜上，并随之释放至胞质中。同时，ACBD3的胞质释放并非简单的高尔基体破碎的副产物，而是一个受到精确调控的过程。此外，高尔基体的形态改变能充分且敏感地反映神经元活性。例如，当体外培养的海马神经元慢性暴露于钾离子含量稍高的培养基中，导致神经元去极化，持续过度兴奋；或通过给予bicuculline阻断GABA介导的抑制作用；给予 2-amino-5-phosphonovaleric acid（APV，一种 NMDA受体拮抗剂），处理一段时间后再将其去除，导致神经元高兴奋性时，出现了可逆性的高尔基体破碎。

上述资料反映了高尔基体参与了神经元分化、生长、极性形成与维持、突触可塑性、活化等过程，而且神经元高尔基体的功能和结构变化特点及与神经元功能间的关系需要进一步研究。

有报道在神经退行性疾病中，如，肌萎缩性侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）、AD、PD、克-雅病（Creutzfeldt-Jakob disease，CJD）、脊髓小脑共济失调2型（spinocerebellar ataxia type 2）、C型尼曼-匹克病（Niemann-Pick type C）等，观察到了神经元高尔基体破碎。这些神经退行性疾病的神经元中都可见由异常蛋白质沉积构成的包涵体，如ALS中的脂褐素沉积，AD中的神经原纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFT），PD 中 α-突触核蛋白形成的路易小体，克-雅病中致病性朊蛋白的沉积，脊髓小脑共济失调2型中Ataxin2蛋白形成的包涵体，C型尼曼-匹克病糖脂的显著沉积及NFTs。

ALS是一种严重的神经退行性疾病，其特点是脊髓运动神经元、脑干和大脑皮层、相应的皮质脊髓束和周围神经的轴突渐进性退变。运动神经元退化和神经肌肉突触丢失导致骨骼肌纤维去神经支配，进而导致进行性肌无力和瘫痪，通常在疾病发生开始的2～5年内将影响到关键的肌肉群从而导致死亡。

ALS能够导致超过 20个基因的突变，主要包括 SOD1、 TDP-43、 FUS、 C9orf72 等。ALS 患者的脊髓、脑干和大脑皮质的运动神经元中出现高尔基体破碎，高尔基体的膜容量减少。

高尔基体破碎与ALS的其他神经病理学标志密切相关，如细胞质中嗜碱性包涵体、泛素聚积物、SOD1聚积物和TDP-43病理学改变。更重要的是，在ALS患者和啮齿动物ALS模型中高尔基体的改变发生在临床症状出现之前，表明高尔基体破碎出现在运动神经元胞体和轴突退化之前。

在正常细胞中高尔基体的主要功能是确保蛋白质的正确加工（酶活性改变和蛋白质水解的剪切）、对蛋白质进行分捡并运送至目的地，如细胞膜、细胞外、溶酶体等。高尔基体也能确保极性蛋白质和脂质转运至轴突和树突。高尔基体的改变可能因此伴随着蛋白质的加工、分布异常，进而使神经元轴突和树突异常，导致神经元退化。

运动神经元退化中高尔基体破碎的确切机制还不是很清楚，但是在ALS和相关运动神经元疾病的动物和细胞模型研究表明，其机制与SOD1、动力蛋白/动力 蛋 白 激 活 蛋 白 （dynein/dynactin）、AR DNA/RNA结合蛋白（TAR DNA/RNA binding protein 43，TDP-43）、VAP-B 突变相关。

SOD1基因突变是ALS发生的主要遗传性因素之一，SOD1突变的细胞、动物模型是最早、最广泛应用的 ALS模型。SOD1突变的ALS小鼠出现运动神经元轴突丧失和神经肌肉突触丢失，是运动神经元退化的标志。而运动神经元高尔基体破碎则出现在运动神经元退化、临床症状出现之前。

SOD1突变相关的神经元高尔基体破碎可能源自微管的改变。研究发现，过表达 G93A突变SOD1小鼠的运动神经元高尔基池的平均直径，比表达野生型SOD1小鼠的运动神经元高尔基池短，与秋水仙碱（微管干扰药物）处理产生的效果相似。最近研究发现，过表达突变的 SOD1与细胞微管失稳和微管蛋白的乙酰化水平下降密切相关。

在CHO中过表达突变SOD1出现SOD1聚积，从而阻碍早期分泌通路中的关键蛋白。突变 SOD1在N2a细胞中是弥散分布，但过表达嗜铬颗粒蛋白（chromogranin，神经分泌囊泡的组件）则促发突变SOD1的聚积。有趣的是，这种突变 SOD1聚积的模式与高尔基体破碎成的大囊泡的形状高度一致。在这个实验体系中，高尔基体破碎的发生不是由于表达突变 SOD1，而是由于与嗜铬颗粒蛋白共表达的结果。嗜铬颗粒蛋白介导突变SOD1易位的机制仍然不清楚。

研究发现错误折叠的突变SOD1能阻碍ER向高尔基体的转运。在培养的NSC-34运动神经元细胞中表达突变SOD1，发现 ER-高尔基体转运被抑制，这是ER应激和高尔基体破碎前的一个事件。研究发现4个不同突变的 SOD1与 COPII亚基Sec23结合，后者与聚积的突变SOD1共定位而失去功能，进而导致高尔基体破碎。而过表达小GTP酶Sar1能够逆转这种损伤。在出生10天的SOD1小鼠的脊髓中，也出现了这种突变 SOD1和Sec23之间相互作用的现象。因此，高尔基体破碎与SOD1突变引起的ER输出异常密切相关。

在中枢神经元中，43kD的核蛋白 TAR DNA/RNA结合蛋白（TAR DNA/RNA binding protein 43，TDP-43）作为必要的转录调控因子，参与mRNA前体的剪接，维持RNA稳态和运输。TDP-43目前被认为是 ALS、额颞叶变性（frontotemporal lobar degeneration，FTLD）等神经退行性疾病的病理学标记蛋白。

TDP-43突变是ALS发病的重要原因，临床上3%的家族性、1.5%的散发性ALS是由TDP-43突变引起的。目前在ALS病例中已发现30多种TDP-43突变，神经元TDP-43阳性包涵体的出现，是ALS神经元退行性变性的标志。TDP-43在突变和过表达TDP-43的转基因啮齿类动物模型中，受累神经元胞核、胞质中出现 TDP-43泛素化、磷酸化、聚积以及细胞周期进程的改变。

在ALS患者脊髓运动神经元中，高尔基体破碎与TDP-43阳性包涵体相关。在过表达人类突变TDP-43的转基因大鼠中的研究发现，伴随着TDP-43聚积，受累神经元也出现高尔基体破碎。目前，TDP-43蛋白聚积与高尔基体破碎的关系还不清楚。

囊泡相关膜蛋白相关蛋白 （vesicle-associated membrane protein-associated protein，VAP），是一类高度保守、广泛表达的 ER的 C-尾锚定蛋白（C tail anchored protein），VAP-B及其类似物 VAP-A是该家族成员。此类蛋白能与脂质转运蛋白的FFAT（two phenylalanines in an acidic tract）结合域结合，而脂质转运蛋白在ER与高尔基体之间的膜接触区表达丰富。此外，VAP蛋白也参与膜运输、ER/细胞骨架间连接、非折叠蛋白反应、钙稳态、线粒体的轴突转运、神经突延伸、神经递质释放等过程。

非典型的家族性 ALS（ALS8）与 VAP-B基因显性错义突变（P56S）相关，此外，在少数典型 ALS病例中也发现VAP-B突变。

过表达ALS相关的VAP-B突变体P56S（P56S VAP-B），促使在靠近高尔基体的区域有大量的成对的ER潴池聚积，进而导致ER应激、干扰ER-高尔基体中间体（endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment，ERGIC）-高尔基体间的运输。过表达ALS相关的VAP-B突变体P56S也导致15%的原代大鼠海马神经元发生高尔基体破碎，但脊髓运动神经元的切片和细胞培养中未观察到高尔基体破碎，说明过表达P56S VAP-B没有完全模拟ALS的病理因素。实际上，P56S VAP-B会导致野生型 VAP-B[和（或）VAP-A]降解、减少功能蛋白的水平，而不是形成异常的ER结构。同样的，在由患者获得的iPSc运动神经元中，内源性的P56S突变等位基因导致了野生型VAP-B水平下降；其果蝇等位基因突变体P58S则导致了野生型VAP-B的聚积。在P56S VAP-B敲入小鼠中发现，剪切的泛素化的VAP-B在不可溶的复合物中聚积。

在SOD1突变小鼠和散发ALS病例的脊髓中发现VAP-B水平下降，说明VAP-B功能缺失也涉及其他ALS。此外，在小鼠中过表达P56S VAP-B导致运动神经元细胞核和细胞质中均出现了病理性的TDP-43聚积，而后者进一步导致ER与高尔基体间的运输紊乱。HeLa细胞中敲除VAP-B将导致强烈的高尔基体破碎，这或许是由于VAP-B对高尔基体主导的由众多高尔基相关蛋白参与的转运途径具有多效性影响，ER应激和自噬可能涉及进一步的病理机制。

此外，dynein/dynactin异常、微管网络与 COPI囊泡交流异常、动力蛋白的调节蛋白BICD2异常等均与ALS神经元高尔基体破碎密切相关。

AD，是老年期痴呆中最常见的一种类型。研究发现AD患者Meynert基底核神经元的代谢活性变化曲线与NFTs病理发展的曲线一致，呈倒“U”字形。认知功能轻度障碍的受试者，相比于认知功能正常者和AD患者，其Meynert基底核神经元的代谢活性增高，神经元中较高比例的高尔基体体积增大。而在AD患者的Meynert基底核神经元中，有相当多的神经元高尔基体体积显著减小。有研究报道，将受试者按照Braak标准进行分类后，发现处于Ⅲ到Ⅳ级的受试者（相当于轻度认知功能障碍）脑内神经元高尔基体体积明显增大；而当受试者病理改变处于Ⅴ到Ⅵ级时，其神经元高尔基体体积则显著减小。此外，病理改变同样处于Braak分级Ⅲ到Ⅳ级，认知功能正常和轻度障碍的受试者相比较，后者神经元高尔基体的体积大于前者。因此，有学者认为高尔基体形态变化能反映AD病理生理过程中神经元代谢及功能变化。

AD的特征性病理改变是脑内老年斑（senile plaques，SP）的沉积和 NFTs形成。SP由 Aβ沉积而成。Aβ由39～43个氨基酸组成，其可溶性二聚体为最小的突触毒性物质，是引起AD的重要物质基础之一。Aβ是由其前体蛋白APP经β-蛋白酶和γ-蛋白酶连续剪切形成。这一过程发生于高尔基体外侧网络结构中，上述蛋白酶的活性形式也定位于远端高尔基体及高尔基体外侧网络结构。CHO-K1细胞转染野生型及突变型APP/PS1可诱导高尔基体破碎，破碎程度与转染数量呈正相关，并可被给予γ-分泌酶抑制剂所逆转。以 CHO/APP细胞的条件培养液及Aβ-40处理细胞均可引起高尔基体破碎。APPswe/PS1 E9转基因小鼠的海马及皮质神经元内亦观察到高尔基体破碎。高尔基体中的鞘糖脂类调节细胞内APP的转运和蛋白水解，降低细胞内鞘糖脂水平可以抑制淀粉样前体蛋白的转运。

Mints/X11s是一个接头分子家族，研究表明Mints/X11s是调节APP代谢和Aβ产生的重要分子，在AD的病理过程中发挥着重要作用。Mint1和Mint2在神经元中特异性表达，与APP共同定位于反面高尔基体中。SorLA是Ⅰ型膜蛋白，参与调节APP的转运，在AD患者脑中表达减少。有研究表明SorLA蛋白作为分选受体可以减少APP和β-蛋白酶在高尔基体中的相互作用，从而抑制淀粉样前体蛋白的分解，减少Aβ的沉积，在神经元中过表达sorLA还可引起APP在高尔基体中的重新分配。syntaxin5是可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子（NSF）的附着蛋白受体，调控含有神经递质的磷脂囊泡膜与突触细胞膜的融合，参与内质网到高尔基囊泡的转运，过表达syntaxin5可导致APP在顺面高尔基体的聚积，从而减少Aβ的分泌。

tau蛋白是神经元中含量最高的微管相关蛋白，具有促微管组装、维持微管稳定性等重要作用，免疫电镜研究发现神经元高尔基体膜上有微管相关蛋白tau的存在。过度磷酸化则使tau丧失生理作用，不仅能破坏微管和骨架系统、影响轴突转运，还能介导Aβ的毒性作用、引起突触损伤（AD早期主要病理变化）。病理学家在AD患者脑组织切片中观察到，在未见NFTs的神经元内，高尔基体出现破碎并萎缩；而存在大量NFTs的神经元内，核周被缠结物所占据，高尔基体被挤压、形态扭曲聚积成较大的不规则团块。提示高尔基体的病变早于NFTs的形成。最近的研究也说明了高尔基体形态的改变能充分反映老化/AD过程中神经元的活性情况变化，同时还能作为上游因子引发tau蛋白过度磷酸化。

同样，tau蛋白的异常能引起高尔基体破碎。在表达突变型人tau（P301L）的转基因小鼠中，发生了特征性退行性病变的神经元里可观察到高尔基体出现了明显的扩张及空泡化，而线粒体及其他细胞器则保持正常形态。在表达全长野生型或突变型（P301L、V337M、R406W）人 tau的培养的大鼠海马神经元或星形胶质细胞中，也观察到高尔基体破碎。

高尔基体破碎在神经元损伤中的作用和机制尚待深入研究。