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 李莉,神经系统是由神经元相互联系构筑的一个错综复杂的电及化学信号网络。借此协调控制着人的运动、感觉、语言、记忆、思维和情绪。,脑 中枢神经系统 脊髓神经系统 脑神经 周围神经系统 脊神经 植物神经,（解剖学）,神经元（神经细胞）神经组织（微观） 神经胶质细胞及其间质,髓鞘,轴突,树突,Neuroglial cell,第一节 概述,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间的信号传递神经生长因子和营养因子作用,一、脑脊液的形成、功能与血脑屏障,（一）脑脊液的形成与功能形成：主要由脉络丛生成主要功能：运送营养物质，带走代谢产物保护作用，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及其分泌激素的运输通道调整颅内压,（二）血脑屏障：血-脑之间选择性阻止各种物质由血入脑的“屏障”。1、血脑屏障（blood-brain barrier)的结构：脑毛细血管内皮细胞基膜星形胶质突起形成的血管鞘,2、血脑屏障的选择通透性（1）蛋白质不易通过（2）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（4）金属离子交换缓慢（5）内皮中代谢调控转运,二、神经组织的生物化学特点,（一）糖代谢Glu：浓度低，但是神经组织最重要和唯一有效的能量来源。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。,（二）脂类代谢神经系统富含脂质。脑组织中脂类主要包括甘油磷脂、糖鞘脂（脑苷脂和神经节苷脂）、胆固醇等。饥饿时酮体可部分代替glucose供能。,（三）蛋白质代谢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。神经系统特有蛋白：S-100：在pH7的饱和硫酸铵中可溶。功能可能多重性，有待进一步研究。14-3-2蛋白质：神经元特异性烯醇化酶（NSE）,（四）核酸代谢脑中RNA含量特别高。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。,（五）水和电解质代谢脑含水量丰富。神经元含多种离子通道。神经元的泵（Ca2+ATP酶）与Na+：Ca2+交换系统及Na+-K+泵协同作用，参与突触功能的调控。,（六）能量代谢脑耗氧量明显高于其他组织的耗氧量。脑内ATP处于高稳定水平：迅速生成迅速利用。基础状况下：ATP/ADP为1020,三、神经递质的生物化学,神经递质（neurotransmitter）：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。,四、神经生长因子和神经营养因子,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物质以外的，对神经细胞起特殊营养作用的多肽分子。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，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。,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。NTFs成为一种有望抗神经元蜕变的因子。,五、神经和精神疾病的概念,神经系统疾病：是指脑、脊髓及周围神经由于感染、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表现的一类疾病。,六、神经病变的生化机制,神经变性病（neurodegenerative disorder)：以神经元变性(neuronal degeneration)为主要病理改变的一类疾病。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。,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。,（二）能量代谢缺陷线粒体的功能障碍可影响能量代谢，并可通过影响其他代谢损害神经细胞。,respiratory chain,（三）自由基分子代谢自由基（free radical）：指在原子核外层轨道上带有不配对的电子。自由基增多：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。可促进兴奋性氨基酸释放，对神经细胞有毒性作用。,（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，通过离子触发一系列对细胞造成损害的反应，产生毒性效应。,（五）异常钙离子通道开放与Ca2+效应（六）异常蛋白磷酸化和蛋白糖基化作用（七）神经细胞凋亡（apoptosis）（八）神经营养因子缺乏,第二节 常见几种神经与精神疾病的生化变化一、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.,临床表现：静息时震颤，肌强直，随意运动减慢，姿势不稳定等。,一、一般的生化机制,（二）分子遗传病理PARK1基因编码产物为-synuclein 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运的作用，与神经元的可塑性有关PARK2正常基因产物为Parkin，具有泛素E3连接酶活性。 Parkin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，由于其毒性作用致使黑质多巴胺能神经元选择的丢失,二、癫痫（epilepsy),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、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据国内流行病学调查，其发病率约为人群的1，患病率约为人群的5,癫痫病因：（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。（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：1脑部疾病：（1）先天性疾病。（2）颅脑肿瘤。（3）颅脑外伤。（4）颅内感染。（5）脑血管病。2全身或系统性疾病：（1）缺氧。（2）代谢疾病。（3）内分泌疾病。（4）心血管疾病。（5）中毒性疾病。,癫痫的生化机制：（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（三）慢性癫痫的点燃效应生化机制,三、精神分裂症（schizophrenia）,精神分裂症（schizophrenia）是以精神活动，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。分类：阳性行为和阴性行为。是最常见的精神病，病因尚不清楚。,（一）多巴胺功能亢进学说中枢多巴胺功能亢进或异常（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（三）遗传因素有显著遗传倾向,四、老年性痴呆,主要类型为：Alzheimer型痴呆多发性痴呆,Alzheimer disease,No-one knows what causes Alzheimers Disease. Its difficult to diagnose, largely untreatable and totally uncurable. Yet because the number of elderly people worldwide is growing rapidly, the incidence of Alzheimers Disease will also greatly increase.,What is Alzheimers Disease?First described in 1906 by German neurologist, Dr Alois Alzheimer, this disease is a progressive, degenerative 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 live with this disorder for up to 20 years.,概述,阿尔茨海默病（AD）老年最常见的痴呆原因之一。临床：进行性记忆、认知、分析、综合能力等全方面智能减退。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、老年斑及神经元颗粒空泡变性。,临床诊断依据： 临床上慢性进行性痴呆 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。,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。,第三节 生物化学指标在神经与精神疾病诊治中的应用,一、脑脊液常规生化检测（一）特异性蛋白质-淀粉样蛋白：对AD的诊断具有重要价值。-淀粉样蛋白前体：AD的患者CSF、血浆及血 小板中均含有。C反应蛋白2-微球蛋白免疫球蛋白 （IgA 结核性；IgM 化脓性； IgA IgM 均不升高多为病毒性）神经组织特异性蛋白（神经胶质纤维酸性蛋白、 髓碱性蛋白）,（二）总蛋白质CSF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。,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。 正常人超过450mg/L，一般为病理性改变。 可见于感染、出血、占位病变及蛛网膜粘连等。,CSF蛋白电泳前清蛋白 ：脑积水、脑外伤、脑萎缩及中枢神经系统退行性变等。前清蛋白 ：脑内炎性疾病。,CSF免疫电泳提示血脑屏障的渗透性改变的程度。-脂蛋白升高，提示渗透性明显增加；1-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；-球蛋白升高常见于脱髓鞘,（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=（CSF清蛋白mg/L）/（血清蛋白g/d