第21章 神经精神疾病的生物化学诊断课件

第二十一章 神经精神疾病的生物化学诊断,新乡医学院 医学检验系 李平法,全国高等医药院校医学检验专业规划教材 临床生物化学检验 （第二版）,2,教学目标与要求,掌握：神经精神疾病脑脊液蛋白质检测、酶活性测定、神经递质及其代谢产物检测常用方法和意义 。 熟悉：帕金森病、癫痫、卒中、精神分裂症、阿尔茨海默病等常见神经精神疾病的基本概念、生物化学变化和常用生化指标。 了解：脑脊液的形成、功能、血脑屏障、神经递质的生化特点以及神经精神疾病发生的共同生化机制、基因诊断方法。,3,目 录,返回总目录,4,第一节 概 述,神经系统是由神经元相互联系组成的错综复杂的电化学信号网络； 多种原因导致神经系统结构和功能改变，都可能导致神经、精神疾病。,5,一、血脑屏障的组成与功能,血 脑 屏 障 （blood-brain barrier，BBB）,6,3.血脑屏障的功能,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。,4.血脑屏障受损和影响,控制血浆各种溶质选择性通透； 介导血液与脑组织之间的物质交换； 确保中枢神经元代谢和正常功能。,血 脑 屏 障 受 损,7,二、脑脊液的生成与作用,1.脑脊液的概念,2.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。,8,3.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。,4.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,9,三、中枢神经递质与神经生长因子,1.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。,2.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,10,主要中枢神经递质及其功能,11,3.神经生长因子,神经生长因子（nerve growth factor，NGF）是一类影响神经元生存和发育、诱导神经元分化的生物活性物质，对神经元在发育时的生长、分化，以及成年神经元的维持具有重要作用。,12,神经营养因子（neurotrophin factor，NTF）是一组能促进神经细胞生长、增殖、延长其生存时间并调节神经细胞分化和形态重塑的特异性内源性信号蛋白。 在神经系统发育过程中，神经纤维的生长受其环境中起营养作用的信号因子(神经生长因子)和抑制性信号因子(神经生长抑制因子)的共同调控。,4.神经营养因子,13,四、神经精神疾病发生的生化机制,1.神经组织的生化代谢特点,糖代谢：有氧氧化供能，磷酸戊糖途径和中间代谢活跃； 蛋白质代谢：含量高，种类多，转换快，功能重要； 脂类代谢：磷脂为主，并含有较多的糖鞘脂和胆固醇，大部分在脑内合成，少量来自膳食；,14,核酸代谢： RNA的含量特别高，代谢速度快慢与神经系统所处功能状态相关，生长因子、生长激素等可促进更新； 能量代谢：主要靠葡萄糖的氧化供能，低血糖情况下也可以利用酮体；对缺糖和缺氧均极敏感，血糖下降50%即可致昏迷，中断血流几分钟就可引起死亡；ATP的水平高，合成和利用快，以磷酸肌酸(CP) 形式贮存。,15,2.神经变性病及其发生机制,神经变性病（neurodegenerative disorder） 是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。其特点是中枢神经系统某种或某些特定部位神经元进行性变性以至坏死，伴胞质内结构紊乱，但无炎症或异常物质堆积。,神经元,返回章目录,16,神经变性病的发病机制： 基因突变； 能量代谢缺陷； 自由基代谢异常； 核酸代谢兴奋性氨基酸释放过度； 能量代谢异常钙离子通道开放。,返回章目录,17,第二节 常见神经精神疾病 的生化变化,常见神经精神疾病：帕金森病、癫痫、卒中、精神分裂症、阿尔兹海默病。,生物化学变化：探讨神经精神疾病的生物化学机制和生化标志物。,18,一、帕金森病,1.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。,2.发病机制,19,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）,3.生物化学变化,DA,HVA,4.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,20,二、癫 痫,1. 概况,由于大脑神经元异常放电引起的突发短暂性大脑功能失调，主要表现为全身强直阵挛，少数表现为短暂的呆愕、意识模糊、流口水等。,癫痫(epilepsy),惊厥与脑损伤； 内质网应激与脑损伤； 氧化应激与线粒体损伤。,2. 发病机制,21,髓鞘碱性蛋白（myelin basic protein，MBP）： 全身性癫痫发作可导致CSF和血清MBP升高，提示大脑器质性损伤和血脑屏障的破坏。MBP含量的检测可作为全身性癫痫预后评估的一项生化指标。,3.生物化学指标,22,神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase ,NSE)： 是烯醇化酶的一种, 特异性存在于神经元和神经内分泌细胞中，是一种可靠的神经元损伤标志物。在严重而持久的全身性惊厥性癫痫状态后神经功能损害，测定血清或脑脊液中NSE 可作为评价脑损害的生化指标。对有EEG异常的癫痫病人,可在抗癫痫治疗的随访中测定NSE值以指导治疗。,23,三、卒中,1.概况,俗称脑中风，是一种突发性脑部循环障碍性疾病，临床上分为缺血性、出血性、高血压脑病和血管性痴呆四类。,卒中（Stroke）,脑组织缺血缺氧； 胶质细胞破坏，髓鞘崩解； 血栓形成，神经元凋亡； 脑局部炎症反应和血脑屏障破坏。,2. 发病机制,24,基质金属蛋白酶（matrixm metalloproteinase，MMP） D -二聚体（D-dimer，DD） 细胞间粘附分子-1（intercellular adhesion molecule1，ICAM-1) S-100蛋白 血浆C-反应蛋白,3.生物化学指标,25,四、精神分裂症,1.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。,2. 发病机制,26,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代谢产物HVA升高，其HVA浓度与病人的阳性症状及治疗反应呈正相关，而精神分裂症病人外周多巴胺羟化酶及单胺氧化酶活性降低，可能为精神疾病易感性的一种遗传标志。,3.生物化学指标,27,5-HT和NE ： 5-HT假说提出5-HT的类似物麦角酸二乙酰胺（LSD）有明显的致幻作用；NE假说指出，NE功能不足使神经系统失调，快感和意向活动减低，这可能与精神分裂的阴性症状有关。,28,五、阿尔兹海默病,1.概况,又称早老性痴呆，是一种中枢神经系统原发性退行性变性疾病，主要临床表现为痴呆综合征，起病缓慢，病程呈进行性。多有同病家族史，病变发展较快，颞叶及顶叶病变较显著，常有失语和失明。,阿尔兹海默病 (Alzheimer，s Disease, AD),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。,2. 发病机制,29,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4042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。,3.生物化学指标,返回章目录,30,第三节 生物化学指标 在神经精神疾病诊治中的应用,检测标本常采用脑脊液，检测的内容多为蛋白质、酶类、神经递质和其他代谢产物，有时也检测血清或尿液中的生化物质变化。,实验室生化检查是神经精神疾病诊断的重要辅助手段，为临床诊断提供一定的信息。,31,一、脑脊液常规生化检测,1.脑脊液的一般性质,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。,32,表21-2 脑脊液常规生化检查内容和临床意义,33,2.脑脊液总蛋白检查,不同部位CSF的蛋白含量不同，腰池液为（150450）mg/L，脑池液为（100250）mg/L，脑室为（50150）mg/L； CSF蛋白总量随年龄增长而增加，但新生儿较高，为1 g/L，早产儿可高达2g/L。CSF蛋白质定量方法有双缩脲法、考马斯亮蓝法、邻苯三酚红钼络合法等； 正常成人超过450mg/L，一般是病理性的增高。脑膜炎、脑炎、脑脊液循环梗阻、脑软化、肿瘤、退行性病变等，脑脊液蛋白均可增加。,34,3.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,=,35,4.脑脊液蛋白电泳,表21-3 脑脊液蛋白电泳组分及其变化的临床意义,一、脑脊液常规生化检测,36,5. 特异性蛋白检测,-淀粉样蛋白及-淀粉样蛋白前体； 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；,37,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； 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。,38,二、脑脊液酶类检测,1. 常规酶类的测定,转氨酶(ALT、AST) 乳酸脱氢酶(LDH) 溶菌酶(Lysozyme) 核糖核酸酶（RNase） 胆碱酯酶(AchE) 多巴胺-羟化酶(DH) 酸性磷酸酶(ACP),39,2. 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,表21-4 脑脊液中主要酶类检测的方法和意义,41,三、脑脊液神经递质检测,1. 特点和意义,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。,42,表21-5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：,43,四、基因诊断,1.特点和意义,分子生物学理论和技术的快速发展，分子生物学技术已成为神经、精神科学研究方法的重要组成部分，被用于神经、精神性疾病的诊断； 精神分裂症的分子遗传学研究是神经精神疾病基因诊断研究的另一个热点。,44,2.基因诊断方法,目前，重要的分子诊断方法有分子杂交、RFLP、PCR等； 采用基因诊断的神经性疾病有苯丙酮尿症、Alzheimer病、亨迋顿病、线粒体肌病和脑肌病、神经肌肉病、遗传性共济失调、癫痫、神经纤维瘤病、X连锁智力低下及肝豆状核变性等。,返回章目录,45,【小结】,脑脊液总蛋白测定主要用于鉴别细菌性和非细菌性脑膜炎，清蛋白指数可反映血脑屏障的完整性，蛋白质电泳能更准确地分析脑脊液蛋白的组分变化。 脑脊液中-如淀粉样蛋白及其前体、tau蛋白对阿尔兹海默