第18章神经及精神疾病的生物化学检验PPT课件

第十八章 神经及精神疾病的生物化学检验,1,第一节 概述,第二节 神经及精神疾病的生物化学检验项目与检验方法,第三节 临床生物化学检验项目在神经精神疾病诊治中的应用,目录,2,第一节 概述,3,神经系统,中枢神经系统脑脊髓周围神经系统脑神经(12对)脊神经(31对)内脏神经,4,一、血脑屏障和脑脊液,血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障，其具有阻止某些物质（多为有害物质）由血液直接进入脑组织的作用，对维持中枢神经系统正常生理状态具有重要生物学意义。,血脑屏障和脑脊液,5,（一）血脑屏障,血脑屏障的物质基础是脑毛细血管。,脑毛细血管内皮细胞间紧密“焊接”； 毛细血管内皮细胞外的基底膜是连续的； 毛细血管壁外表面积的85%都被神经胶质 细胞的终足所包绕。,6,物质通过血脑屏障的方式,血脑屏障是具有类脂膜性质的扩散屏障，其渗透性受流体静压、渗透性梯度、脂溶性、电离程度及胞膜孔径等影响。血液中的溶质通过血脑屏障有4种方式,被动转运,主动转运,载体运输,其他,7,（1）被动扩散 血浆中的蛋白质及与蛋白质结合的物质不易通过血脑屏障，如血中与转运蛋白结合的甲状腺激素、金属离子及药物等。而乙醇、麻醉剂普鲁卡因和利多卡因、烟碱等脂溶性物质则可扩散通过。,物质通过血脑屏障的方式,8,（2）载体运输 脑毛细血管内皮细胞膜上存在多种物质转运的载体，多种糖类尤其是葡萄糖、氨基酸、嘌呤、核苷、激素等物质可通过此途径跨血脑屏障转运。,物质通过血脑屏障的方式,9,（3）主动转运 K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子物质通过主动转运从血液透过血脑屏障进入脑组织。,物质通过血脑屏障的方式,10,物质通过血脑屏障的方式,（4）其他 脑毛细血管内皮含有调节运输的特定酶形成的酶屏障。如单胺氧化酶降解并阻止5-羟色胺进入脑组织。,11,物质通过血脑屏障的方式,脑外伤、出血、梗死、缺氧、炎症、肿瘤等可使血脑屏障遭到破坏； 血管内皮细胞的紧密连接程度破坏，局部毛细血管通透性增高，使蛋白及大分子物质、离子、细菌、病毒等通过血脑屏障进入脑组织。,12,（二）脑脊液,脑脊液的概念,脑脊液的生成,蛛网膜下腔,脑室脉络丛,蛛网膜粒,静脉系统,脑 脊 液（cerebrospinal fluid，CSF）,脑脊液是充满在各脑室、蛛网膜下腔和脊髓中央管内的无色透明液体。,0.3ml/min，日分泌量约400-500ml,13,脑脊液的功能,脑脊液的性状和成分发生改变；脑脊液的循环路径受阻，颅内压力将增高。,脑脊液的改变,缓冲压力，保护脑组织；为脑组织提供营养，运走代谢产物；维持脑组织的渗透压及酸碱平衡；调节颅内压力。,脑 脊 液 的 变 化,14,二、神经组织的代谢,神经组织的生物化学代谢是研究神经、精神活动的物质基础，任何神经、精神活动如学习与记忆、情绪与行为以及神经组织的发育与退化等，均与神经系统的物质代谢有关,15,三、神经精神病变的生物化学机制,神经变性病（neurodegenerative disorder）指以神经元变性为主要病理改变的一类慢性疾病，可累及大脑、小脑、脑干和脊髓等不同部位。其特点是CNS某种或某些特定部位神经元进行性变性以至于坏死，可伴有胞质内结构紊乱，但无炎症或异常物质堆积,16,1.基因突变,2.神经递质的异常,3.钙离子通道异常开放,4.能量代谢缺陷,5.自由基分子代谢异常,生物化学机制,三、神经精神病变的生物化学机制,17,与神经变性病理相关重要生物化学环节及过程,基因突变研究显示：遗传物质的改变可能是部分神经变性病最根本的原因。基因突变 蛋白质分子结构或表达发生改变 代谢或功能改变 神经细胞变性乃至死亡。,18,神经递质与神经生长因子,神经递质的概念,神经元之间或神经元与靶细胞之间发挥信号传递作用的特定化学物质。,中枢神经递质的分类,神经递质 （neurotransmitter）,胆碱类 儿茶酚胺类 吲哚类 氨基酸类 多肽类 气体类,19,第二节 神经及精神疾病的生物化学检验项目与检验方法,20,脑脊液蛋白质,1,脑脊液葡萄糖,2,脑脊液氯化物,3,脑脊液酶类,4,脑脊液中常用神经递质和神经肽,5,第二节 神经及精神疾病的生物化学检验项目与检验方法,21,一、脑脊液蛋白质,正常CSF中的蛋白质80%以上来源于血浆，通过血脑屏障的超滤作用进入，其中80%为白蛋白，20%为球蛋白。,无色透明； 比重1.0041.007； 蛋白质含量200400mg/L； 葡萄糖含量2.54.4mmol/L； 除含有较血浆多的镁和氯外，其他离子成分均比血浆低；分泌速度为0.30.4ml/min，每天产生约600700ml，每天的转换率为45次。,22,（一） 脑脊液总蛋白测定,项目检测依据CSF蛋白质总量随年龄增长而增加，但新生儿较高，可达1g/L，早产儿可达2g/L。正常成人450mg/L时，一般是由于血脑屏障损伤或颅内病变导致的生成增加的病理性增高，如感染、出血、占位性病变、蛛网膜黏连及多次电休克治疗等。,23,临床意义化脓性脑膜炎、流行性脑膜炎蛋白质含量为3.0-6.5 g/L。结核性脑膜炎刺激症状期蛋白质含量为0.3-2.0 g/L，压迫症状期为1.9-7.0 g/L，麻痹期为0.5-6.5 g/L；脑炎蛋白质含量为0.5-3.0 g/L。,（一） 脑脊液总蛋白测定,24,检测原理脑脊液蛋白测定与血清中蛋白测定的方法基本相同，参见第六章。参考区间不同部位的脑脊液蛋白质含量不同。脑室液为50-150mg/L，脑池液为100-250mg/L，腰池液为150-450mg/L。应用评价脑脊液蛋白质总量的检测是临床上诊断神经及精神疾病的重要手段，也是最常用的检验项目。,（一） 脑脊液总蛋白测定,25,（1）,急性脊髓炎的鉴别,（2）,结核性脑膜炎与脑肿瘤的鉴别,（3）,其他疾病的鉴别,鉴别诊断,26,成人脑脊液蛋白的电泳组分及其变化的临床意义,（二）脑脊液蛋白质电泳,27,28,（三）脑脊液蛋白指数,白蛋白指数 =,IgG和白蛋白比率 =,免疫球蛋 白指数,CSFIgG mg/L血清白蛋白g/L,CSF中白蛋白mg/L血清IgG g/L,CSF中IgG mg/L,CSF中白蛋白mg/L,反映血脑屏障功能指数 100，表明屏障完全崩溃。,诊断脱髓鞘疾病,反映鞘内IgG合成,=,29,特异性蛋白检测,-淀粉样蛋白；AD形成和发展的关键因素 髓鞘碱性蛋白：含量增高是急性脑实质损伤和脱髓鞘改变的特异性生化指标。脑白质损害，尤其是多发性硬化病人增高； 胶质纤维酸性蛋白：含量升高可见于脑星形细胞病、Alzheimer型痴呆、神经胶质瘤及海绵状脑病等；,30,S100蛋白：脑出血、脊髓压迫症、Alzheimers疾病、缺血性脑血管病、经肿瘤、病毒性脑炎及多发性硬化病人该蛋白增高；胶质细胞破坏的可靠指标 寡克隆区带：是检测中枢神经系统亚急性、慢性炎性病变鞘内免疫球蛋白合成的最可靠指标。Tau蛋白：主要来自坏死的神经细胞，见于AD,31,二、脑脊液葡萄糖,检验项目CSF中葡萄糖含量取决于以下因素血液葡萄糖的浓度、血脑屏障的通透性、CSF中葡萄糖的酵解程度、携带运转系统的功能等。病理状态下，CSF中葡萄糖有不同程度的变化。如脑膜肿瘤细胞大量消耗葡萄糖，特别是化脓性脑膜炎患者其CSF中葡萄糖因细菌大量消耗，含量明显降低或消失；而病毒性脑膜炎无明显下降。故测定CSF中葡萄糖浓度，可用于细菌性和病毒性脑膜炎鉴别，以及脑膜肿瘤等的辅助诊断。,32,二、脑脊液葡萄糖测定,临床意义CSF葡萄糖含量减低见于脑部细菌性或真菌性感染：急性化脓性脑膜炎、结核性脑膜炎、隐球菌性脑膜炎。脑寄生虫病：脑囊虫病、錐虫病、血吸虫病、肺吸虫病、弓形体病等。脑膜肿瘤 弥散性脑膜肿瘤浸润时减低甚至消失，低血糖 低血糖昏迷、胰岛素过量神经梅毒 梅毒性脑膜炎和麻痹性痴呆,33,二、脑脊液葡萄糖,脑脊液葡萄糖含量增高见于脑或蛛网膜下腔出血 因血液葡萄糖进入脑脊液丘脑下部损害 急性颅脑外伤、一氧化碳中毒、缺氧性脑病、感染中毒性脑病、脑炎、脑出血（尤其是脑室出血）、弥漫性脑软化等，因丘脑下部损害，影响碳水化合物代谢急性脑外伤和中毒等影响脑干糖尿病或静脉注射大量葡萄糖后、精神分裂症等早产儿和新生儿,34,检测原理脑脊液葡萄糖测定与血清葡萄糖测定的方法相同。参考区间正常CSF中葡萄糖含量约为血糖的60%-70%。正常成人腰穿CSF葡萄糖含量为2.5-4.5mmol/L,二、脑脊液葡萄糖,35,项目检测依据 CSF中氯化物含量较高，约为血浆浓度的1.2-1.3倍，这有利于维持CSF和血浆渗透压的平衡。在某些疾病状态下CSF氯化物浓度可能会发生改变，而脑炎、良性淋巴细胞性脑膜炎、神经梅毒以及其他各种非细菌性炎症与脑肿瘤等，CSF氯化物含量变化不明显。,三、脑脊液氯化物,36,检测原理CSF氯化物定量检验方法与血清氯化物检验方法相同。 参考区间正常成人脑脊液氯化物的参考区间为120-130mmol/L，婴儿为110-130mmol/L,三、脑脊液氯化物,37,四、脑脊液酶类检测,38,39,特殊酶类的测定,神经元特异性烯醇化酶 CSF中NSE含量的改变是神经元损伤的特异性生物化学标志，检测方法有酶活性和质量测定两种。在脑梗死、癫痫、颅内高压等中枢神经损害时，NSE含量均增加。 脑型肌酸激酶同工酶CK-BB 主要分布在脑内神经元，是神经损伤的另一个特异性生物化学标志，检测方法有酶活性和质量测定两种。在脑梗死、脑出血、外伤及颅内高压时可持续增高。,40,五、脑脊液中常用的神经递质和神经肽,生物胺、氨基酸与肽类,脑脊液中常用的神经递质和神经肽主要有3类：,神经递质对中枢神经系统功能及人的精神活动起着重要的作用， 某些神经系统的疾病及精神病可表现出神经递质代谢的变化； 临床上检测神经递质及其代谢物对其诊断具有一定的意义； 有时也可以进行递质相关受体的分析判定神经系统的功能。,41,脑脊液中主要神经递质及其代谢产物的检测,常用神经递质检查：,42,第三节 临床生物化学检验项目在神经精神疾病诊治中的应用,43,一、帕金森病,概况,临床特征是静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势反射障碍；主要的病理和生化改变为黑质致密部广泛、进行性多巴胺能神经元变性及纹状体多巴胺的缺失。,帕金森病（Parkinson disease，PD）,氧化应激；谷氨酸毒性；线粒体功能障碍；遗传因素。,发病机制,44,多巴胺（Dopamine，DA） 高香草酸（Homovanillic acid，HVA） 5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT） 5-羟吲哚乙酸（5- HIAA）,生物化学变化,DA,HVA,生物化学指标,神经递质的代谢变化：单胺类（特别是DA）的代谢缺陷 分子生物学变化：PARK1-PARK10等10个单基因与该病的发生有关。,神经递质的生成,45,帕金森病,46,二、阿尔兹海默病(Alzheimer，s Disease, AD),概况,又称老年性痴呆，是一种中枢神经系统原发性退行性变性疾病，神经影象：全脑萎缩神经病理：镜检可见-淀粉样轴突斑块， 神经细胞内纤维纠缠。,免疫假说； 中枢胆碱能系统功能低下假说； 遗传因素； 代谢失常。,发病机制,47,48,神经递质的变化： AD患者脑中胆碱能神经元减少或胆碱代谢紊乱，进而导致脑脊液中乙酰胆碱酯酶（AchE）活性显著降低。 -淀粉样蛋白：-淀粉样蛋白（-amyloid protein）也叫A4蛋白，是由40-42个氨基酸构成的多肽。从神经炎斑中分离的淀粉样蛋白与AD患者脑血管斑分离的-蛋白属同系物。,生物化学指标,49,与神经原纤维缠结形成相关成分检测,1.T形蛋白（protein tau）和Alz68T形蛋白是一种微管状结合蛋白，有多种同型物，在AD患者脑中T形蛋白及其同型物质被异常磷酸化，在NFT中也可见被异常磷酸化的高分子量神经元丝状物的积聚。Alz68则是与T形蛋白形成有密切联系的物质，AD患者脑中T形蛋白和Alz68含量增多2.泛素泛素是NFT重要蛋白组成成分，是由76个氨基酸组成的多肽，具有高度恒定性，与蛋白质的二价修饰有关，是一种与其他结构蛋白变性有关的蛋白。AD患者脑中泛素水平增高。,50,肝豆状核变性（威尔森病）,肝豆状核变性（hepatolenticular degeneration，HLD）是一种常染色体隐性遗传病，是由于基因突变引起铜蓝蛋白（ceruloplasmin，CP）合成障碍或胆道铜排泄障碍，导致铜代谢异常疾病。1912年由Wilson首次报道，故又称Wilson病。正常成人每天从食物中吸收的Cu2+约2.0-4.0mg，吸收入血的Cu2+先与白蛋白疏松结合，90%-98%被运送至肝内与-球蛋白牢固结合成铜蓝蛋白；仅有约5.0%与白蛋白或组氨酸结合，其余大部分经胆道系统排泄，很少由尿排出。,51,血清铜蓝蛋白和铜氧化酶活性的检测血清铜和尿铜的检测肝铜的测定和肝铜染色,52,（Huntington disease，HD）一种常染色体显性遗传病，其发病率为1/10000。,临床表现：进行性舞蹈样徐动症强直，痴呆通常伴有癫痫,亨廷顿病,53,诊断和试验：阳性家族史特征性临床表现HD基因的检测患者第4号染色体短臂（4p16.3）上的Huntington基因发生变异，产生了变异的蛋白质，该蛋白质在细胞内聚集，形成大分子团，影响神经细胞的功能。,亨廷顿病,54,亨廷顿病脑脊液的生物化学检测,亨廷顿病患者脑内-氨基丁酸（GABA）减少，胆碱能神经活动受抑制，而多巴胺能神经活动过度，故检测可发现患者CSF中 -氨基丁酸、Ach含量下降，多巴胺水平可能增高但患者血清、脑脊液、尿常规检查一般无异常,55,精神分裂症,概况,以思维、情感、行为之间的互不协调，以及精神活动脱离现实环境为主要特征的一类常见精神病。,精神分裂症(schizophrenia),多巴胺、5-羟色胺、去甲肾上腺素等中枢 神经递质的代谢紊乱；神经肽和胆囊收缩素等神经内分泌紊乱；血脑屏障破坏。,发病机制,56,多巴胺与多巴胺羟化酶： 未经治疗的精神分裂症病人血浆DA代谢