神经与精神疾病的生物化诊断PPT课件.ppt

1、神经与精神疾病的生物化学诊断神经与精神疾病的生物化学诊断检验系检验系 李莉李莉1神经系统是由神经系统是由神经元神经元相互联系构筑的一个相互联系构筑的一个错综复杂的错综复杂的电及化学信号网络电及化学信号网络。借此协调。借此协调控制着人的运动、感觉、语言、记忆、思控制着人的运动、感觉、语言、记忆、思维和情绪。维和情绪。23 脑脑 中枢神经系统中枢神经系统 脊髓脊髓神经系统神经系统 脑神经脑神经 周围神经系统周围神经系统 脊神经脊神经 植物神经植物神经（解剖学）（解剖学）456 神经元（神经细胞）神经元（神经细胞）神经组织神经组织（微观）（微观）神经胶质细胞及其间质神经胶质细胞及其间质7髓鞘髓鞘轴突

2、轴突树突树突8Neuroglial cell9第一节 概述神经系统功能正常运转所需条件：神经系统功能正常运转所需条件：神经细胞的外在环境神经细胞的外在环境神经细胞间的信号传递神经细胞间的信号传递神经生长因子和营养因子作用神经生长因子和营养因子作用10一、脑脊液的形成、功能与血脑屏障一、脑脊液的形成、功能与血脑屏障（一）脑脊液的形成与功能（一）脑脊液的形成与功能形成：主要由形成：主要由脉络丛脉络丛生成生成主要功能：主要功能：运送营养物质，带走代谢产物运送营养物质，带走代谢产物保护作用，避免震荡冲击保护作用，避免震荡冲击脑内触脑脊液神经元感受内环境变化的窗口脑内触脑脊液神经元感受内环境变化的窗口及

3、其分泌激素的运输通道及其分泌激素的运输通道调整颅内压调整颅内压11（二）（二）血脑屏障血脑屏障：血：血-脑之间选择性阻止各种脑之间选择性阻止各种物质由血入脑的物质由血入脑的“屏障屏障”。1、血脑屏障（血脑屏障（blood-brain barrier)的结构的结构：脑毛细血管内皮细胞脑毛细血管内皮细胞基膜基膜星形胶质突起形成的血管鞘星形胶质突起形成的血管鞘12132、血脑屏障的选择通透性、血脑屏障的选择通透性（1）蛋白质不易通过）蛋白质不易通过（2）高脂溶性物质可自由通透）高脂溶性物质可自由通透（3）低脂溶性分子转运由载体介导）低脂溶性分子转运由载体介导（4）金属离子交换缓慢）金属离子交换缓慢（

4、5）内皮中代谢调控转运）内皮中代谢调控转运14二、神经组织的生物化学特点二、神经组织的生物化学特点（一）糖代谢（一）糖代谢Glu：浓度低，但是神经组织最重要和唯一有浓度低，但是神经组织最重要和唯一有效的能量来源。效的能量来源。糖代谢方式：主要是有氧氧化和无氧酵解；糖代谢方式：主要是有氧氧化和无氧酵解；其次是磷酸戊糖途径。其次是磷酸戊糖途径。15（二）脂类代谢（二）脂类代谢神经系统富含脂质。神经系统富含脂质。脑组织中脂类主要包括甘油磷脂、脑组织中脂类主要包括甘油磷脂、糖鞘脂糖鞘脂（脑苷脂和神经节苷脂）（脑苷脂和神经节苷脂）、胆固醇等。、胆固醇等。饥饿时酮体可部分代替饥饿时酮体可部分代替gluco

5、se供能。供能。16（三）蛋白质代谢（三）蛋白质代谢神经组织蛋白质一般包括清蛋白、球蛋白、神经组织蛋白质一般包括清蛋白、球蛋白、核蛋白和神经角蛋白等。核蛋白和神经角蛋白等。神经系统神经系统特有蛋白特有蛋白：S-100：在在pH7的饱和硫酸铵中可溶。功能可的饱和硫酸铵中可溶。功能可能多重性，有待进一步研究。能多重性，有待进一步研究。14-3-2蛋白质：神经元特异性烯醇化酶（蛋白质：神经元特异性烯醇化酶（NSE）17（四）核酸代谢（四）核酸代谢脑中脑中RNA含量特别高。含量特别高。代谢速度随神经的功能活动程度而变化，含代谢速度随神经的功能活动程度而变化，含量高说明脑的功能和代谢活跃。量高说明脑的功

6、能和代谢活跃。18（五）水和电解质代谢（五）水和电解质代谢脑含水量丰富。脑含水量丰富。神经元含多种离子通道。神经元含多种离子通道。神经元的泵（神经元的泵（Ca2+ATP酶）与酶）与Na+：Ca2+交换交换系统及系统及Na+-K+泵协同作用，参与突触功能泵协同作用，参与突触功能的调控。的调控。19（六）能量代谢（六）能量代谢脑耗氧量明显高于其他组织的耗氧量。脑耗氧量明显高于其他组织的耗氧量。脑内脑内ATP处于高稳定水平：迅速生成迅速利处于高稳定水平：迅速生成迅速利用。用。基础状况下：基础状况下：ATP/ADP为为102020三、神经递质的生物化学三、神经递质的生物化学神经递质神经递质（neuro

7、transmitter）：）：神经元间或神经元与靶细胞（肌肉、腺细胞）神经元间或神经元与靶细胞（肌肉、腺细胞）间起信号传递作用的化学物质。间起信号传递作用的化学物质。21四、神经生长因子和神经营养因子四、神经生长因子和神经营养因子神经营养因子（神经营养因子（neurotrophic factors，NTFs）：）：是一组超出普通维持生存所必需的基本营养是一组超出普通维持生存所必需的基本营养物质以外的，对神经细胞起特殊营养作用物质以外的，对神经细胞起特殊营养作用的多肽分子。的多肽分子。作用：促进神经细胞的生长和延长其生存时作用：促进神经细胞的生长和延长其生存时间；在胚胎发育，细胞分化，创伤愈合，

8、间；在胚胎发育，细胞分化，创伤愈合，免疫调节及肿瘤的发生等许多方面发挥重免疫调节及肿瘤的发生等许多方面发挥重要的生物学调节作用。要的生物学调节作用。22神经生长因子（神经生长因子（nerve growth factor，NGF）是最先被发现而且研究得最清楚的一个神经是最先被发现而且研究得最清楚的一个神经营养因子，归为神经营养素族。营养因子，归为神经营养素族。作用：促进神经细胞生长和神经纤维的延长。作用：促进神经细胞生长和神经纤维的延长。NTFs成为一种有望抗神经元蜕变的因子。成为一种有望抗神经元蜕变的因子。23五、神经和精神疾病的概念五、神经和精神疾病的概念神经系统疾病：是指脑、脊髓及周围神经

9、由神经系统疾病：是指脑、脊髓及周围神经由于感染、血管病变、外伤、肿瘤、中毒、于感染、血管病变、外伤、肿瘤、中毒、免疫障碍、变性、遗传、营养缺陷和代谢免疫障碍、变性、遗传、营养缺陷和代谢障碍等因素所致的疾病。障碍等因素所致的疾病。精神疾病：是以精神活动失调或紊乱为主要精神疾病：是以精神活动失调或紊乱为主要表现的一类疾病。表现的一类疾病。24六、神经病变的生化机制六、神经病变的生化机制神经变性病（神经变性病（neurodegenerative disorder)：以神经元变性以神经元变性(neuronal degeneration)为主为主要病理改变的一类疾病要病理改变的一类疾病。特点：中枢神经系

10、统中某个或某些特定的部特点：中枢神经系统中某个或某些特定的部位的神经元进行性变性以至坏死，伴有胞位的神经元进行性变性以至坏死，伴有胞质内结构紊乱，或出现包涵体等，但无炎质内结构紊乱，或出现包涵体等，但无炎症或异常物质的累积。症或异常物质的累积。25与神经变性病理相关重要生物化学环节及过程与神经变性病理相关重要生物化学环节及过程（一）基因突变（一）基因突变研究显示：遗传物质的改变可能是部分神经研究显示：遗传物质的改变可能是部分神经变性病最根本的原因。变性病最根本的原因。基因突变基因突变 蛋白质分子结构或表达发生蛋白质分子结构或表达发生改变改变 代谢或功能改变代谢或功能改变 神经细胞神经细胞变性乃

11、至死亡。变性乃至死亡。26（二）能量代谢缺陷（二）能量代谢缺陷线粒体的功能障碍可影响能量代谢，并可通线粒体的功能障碍可影响能量代谢，并可通过影响其他代谢损害神经细胞。过影响其他代谢损害神经细胞。27respiratory chain28（三）自由基分子代谢（三）自由基分子代谢自由基（自由基（free radical）：）：指在原子核外层轨指在原子核外层轨道上带有不配对的电子。道上带有不配对的电子。自由基增多：自由基增多：导致细胞膜上脂质过氧化物的作用增强，导致细胞膜上脂质过氧化物的作用增强，引起线粒体等膜结构的改变和损害。引起线粒体等膜结构的改变和损害。可促进兴奋性氨基酸释放，对神经细胞有可促

12、进兴奋性氨基酸释放，对神经细胞有毒性作用。毒性作用。29（四）兴奋性氨基酸释放过度（四）兴奋性氨基酸释放过度作用于相应的受体，诱使离子通道开放，通作用于相应的受体，诱使离子通道开放，通过离子触发一系列对细胞造成损害的反应，过离子触发一系列对细胞造成损害的反应，产生毒性效应。产生毒性效应。30（五）异常钙离子通道开放与（五）异常钙离子通道开放与Ca2+效应效应（六）异常蛋白磷酸化和蛋白糖基化作用（六）异常蛋白磷酸化和蛋白糖基化作用（七）神经细胞凋亡（七）神经细胞凋亡（apoptosis）（八）神经营养因子缺乏八）神经营养因子缺乏31第二节第二节 常见几种神经与精神疾病的生化变化常见几种神经与精神

13、疾病的生化变化一、帕金森病（一、帕金森病（Parkinson disease）Physical therapist Betty Kargacos of HealthSouth Rehabilitation Hospital in Sewickley helps Parkinsons disease patient Clifford Baguley learn how to get out of his chair without using his armrests.3233临床表现：静息时震颤，肌强直，随意运动减慢，临床表现：静息时震颤，肌强直，随意运动减慢，姿势不稳定等。姿势不稳定等。34

14、一、一般的生化机制一、一般的生化机制35（二）分子遗传病理（二）分子遗传病理PARK1基因编码产物为基因编码产物为-synuclein 蛋白，是一种蛋白，是一种突触前膜蛋白，起着整和突触前信号和膜囊泡转突触前膜蛋白，起着整和突触前信号和膜囊泡转运的作用，与神经元的可塑性有关运的作用，与神经元的可塑性有关PARK2正常基因产物为正常基因产物为Parkin，具有泛素具有泛素E3连接连接酶活性。酶活性。Parkin基因突变致使非泛素化的基因突变致使非泛素化的-synuclein 在神经元内不能有效清除而堆积，由于在神经元内不能有效清除而堆积，由于其毒性作用致使黑质多巴胺能神经元选择的丢失其毒性作用致

15、使黑质多巴胺能神经元选择的丢失36二、癫痫（epilepsy)癫痫是大脑神经元突发性异常放电，导致癫痫是大脑神经元突发性异常放电，导致短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病由于异常放电神经元所涉及的部位不同，由于异常放电神经元所涉及的部位不同，可表现为发作的运动、感觉、植物神经、可表现为发作的运动、感觉、植物神经、意识及精神障碍意识及精神障碍它是多种原因引起的临床常见的症状之一它是多种原因引起的临床常见的症状之一据国内流行病学调查，其发病率约为人群据国内流行病学调查，其发病率约为人群的的1，患病率约为人群的，患病率约为人群的53738癫痫病因：癫痫病因：（一）原发性癫

16、痫：又称真性或特发性或隐原（一）原发性癫痫：又称真性或特发性或隐原性癫痫。其真正的原因不明。性癫痫。其真正的原因不明。（二）继发性癫痫：又称症状性癫痫。指能找（二）继发性癫痫：又称症状性癫痫。指能找到病因的癫痫。常见的原因有：到病因的癫痫。常见的原因有：1脑部疾病：脑部疾病：（1）先天性疾病。（）先天性疾病。（2）颅脑肿瘤。（）颅脑肿瘤。（3）颅脑）颅脑外伤。（外伤。（4）颅内感染。（）颅内感染。（5）脑血管病。）脑血管病。2全身或系统性疾病：全身或系统性疾病：（1）缺氧。（）缺氧。（2）代谢疾病。（）代谢疾病。（3）内分泌疾病。）内分泌疾病。（4）心血管疾病。（）心血管疾病。（5）中毒性疾病

17、。）中毒性疾病。39癫痫的生化机制：癫痫的生化机制：（一）惊厥发作时的代谢紊乱（一）惊厥发作时的代谢紊乱（二）惊厥所致的脑损伤的生化机制（二）惊厥所致的脑损伤的生化机制（三）慢性癫痫的点燃效应生化机制（三）慢性癫痫的点燃效应生化机制40三、精神分裂症（三、精神分裂症（schizophrenia）精神分裂症（精神分裂症（schizophrenia）是以精神活动，是以精神活动，即思维、情感、行为之间的互不协调，以即思维、情感、行为之间的互不协调，以及精神活动脱离现实环境为特征的疾病。及精神活动脱离现实环境为特征的疾病。分类：阳性行为和阴性行为。分类：阳性行为和阴性行为。是最常见的精神病，病因尚不清

18、楚。是最常见的精神病，病因尚不清楚。41（一）多巴胺功能亢进学说（一）多巴胺功能亢进学说中枢多巴胺功能亢进或异常中枢多巴胺功能亢进或异常（二）去甲肾上腺素学说（二）去甲肾上腺素学说中枢去甲肾上腺素能神经元通路变性中枢去甲肾上腺素能神经元通路变性（三）遗传因素（三）遗传因素有显著遗传倾向有显著遗传倾向42四、老年性痴呆四、老年性痴呆主要类型为：主要类型为：Alzheimer型痴呆型痴呆多发性痴呆多发性痴呆4344Alzheimer diseaseNo-one knows what causes Alzheimers Disease.Its difficult to diagnose,largel

19、y untreatable and totally uncurable.Yet because the number of elderly people worldwide is growing rapidly,the incidence of Alzheimers Disease will also greatly increase.45What is Alzheimers Disease?First described in 1906 by German neurologist,Dr Alois Alzheimer,this disease is a progressive,degener

20、ative disorder that affects the brain.The first noticeable symptoms are loss of memory,inability to think and understand and gradual changes in behaviour.The Alzheimers patient will eventually die from this disease-usually within 8 years of the first symptoms being detected,although a person may liv

21、e with this disorder for up to 20 years.46概述v阿尔茨海默病（阿尔茨海默病（ADAD）v老年最常见的痴呆原因之一。老年最常见的痴呆原因之一。v临床：进行性记忆、认知、分析、综合临床：进行性记忆、认知、分析、综合能力等全方面智能减退。能力等全方面智能减退。v病理：全脑性萎缩、大脑皮质及皮质下病理：全脑性萎缩、大脑皮质及皮质下的广泛神经元脱失、神经纤维缠结、老的广泛神经元脱失、神经纤维缠结、老年斑及神经元颗粒空泡变性。年斑及神经元颗粒空泡变性。47临床诊断依据：临床诊断依据：临床上慢性进行性痴呆临床上慢性进行性痴呆 神经影象：全脑萎缩神经影象：全脑萎缩 神

22、经病理：镜检可见神经病理：镜检可见-淀粉样轴突斑块，淀粉样轴突斑块，神经细胞内纤维纠缠。神经细胞内纤维纠缠。4849神经病理尸检是诊断的金标准。神经病理尸检是诊断的金标准。一般可依据临床诊断，准确率很高。一般可依据临床诊断，准确率很高。50第三节第三节 生物化学指标在神经与精神疾病生物化学指标在神经与精神疾病诊治中的应用诊治中的应用一、脑脊液常规生化检测一、脑脊液常规生化检测（一）特异性蛋白质（一）特异性蛋白质-淀粉样蛋白淀粉样蛋白：对：对AD的诊断具有重要价值。的诊断具有重要价值。-淀粉样蛋白前体淀粉样蛋白前体：AD的患者的患者CSF、血浆及血血浆及血 小板中均含有。小板中均含有。C反应蛋白

23、反应蛋白 2-微球蛋白微球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白 （IgA 结核性；结核性；IgM 化脓性；化脓性；IgA IgM 均不升高多为病毒性）均不升高多为病毒性）神经组织特异性蛋白神经组织特异性蛋白（神经胶质纤维酸性蛋白、（神经胶质纤维酸性蛋白、髓碱性蛋白）髓碱性蛋白）51（二）总蛋白质（二）总蛋白质CSF中蛋白质一部分是血浆中小分子量蛋白中蛋白质一部分是血浆中小分子量蛋白质经血脑屏障的毛细血管内皮细胞孔隙进质经血脑屏障的毛细血管内皮细胞孔隙进入，以清蛋白为主，另部分为中枢神经系入，以清蛋白为主，另部分为中枢神经系统本身合成，含量甚微。统本身合成，含量甚微。52 不同部位的脑脊液蛋白质的含量有所不

24、同，不同部位的脑脊液蛋白质的含量有所不同，并随年龄的增加有所增加。并随年龄的增加有所增加。正常人超过正常人超过450mg/L，一般为病理性改变。一般为病理性改变。可见于感染、出血、占位病变及蛛网膜可见于感染、出血、占位病变及蛛网膜粘连等。粘连等。53CSF蛋白电泳蛋白电泳前清蛋白前清蛋白 ：脑积水、脑外伤、脑萎缩及：脑积水、脑外伤、脑萎缩及中枢神经系统退行性变等。中枢神经系统退行性变等。前清蛋白前清蛋白 ：脑内炎性疾病。：脑内炎性疾病。54CSF免疫电泳提示血脑屏障的渗透性改免疫电泳提示血脑屏障的渗透性改变的程度。变的程度。-脂蛋白升高，提示渗透性明显增加；脂蛋白升高，提示渗透性明显增加；1-

25、巨球蛋白升高，提示渗透性中度增加；巨球蛋白升高，提示渗透性中度增加；IgA升高提示渗透性轻度增加；升高提示渗透性轻度增加；-球蛋白升高常见于脱髓鞘球蛋白升高常见于脱髓鞘555657（三）蛋白指数（三）蛋白指数1.清蛋白指数：衡量血脑屏障损害程度；清蛋白指数：衡量血脑屏障损害程度；清蛋白指数清蛋白指数=（CSF清蛋白清蛋白mg/L）/（血清蛋白血清蛋白g/dL）100，表明血脑屏障崩溃。582 IgG和清蛋白比值和清蛋白比值=（CSFIgGmg/dL）/（CSF清蛋白清蛋白mg/dL）对于脱髓鞘疾病的诊断具有意义。对于脱髓鞘疾病的诊断具有意义。3免疫球蛋白指数免疫球蛋白指数=（CSFIgGmg/dL血血清蛋白清蛋白g/dL）/（CSF清蛋白清蛋白mg/dL 血血清清IgGg/dL）0.77证明鞘内证明鞘内IgG合成增加。合成增加。5960