神经及精神疾病的生物化学检验.pps
第十四章神经及精神疾病的生物化学检验,卫生部“十二五”规划教材 全国高等医药教材建设研究会规划教材,大连医科大学 左云飞,教学内容,一、血脑屏障及脑脊液,第一节 概述,二、神经组织的生物化学代谢特点,三、常见神经变性病的生物化学机制,四、常见精神疾病的生物化学机制,一、血脑屏障及脑脊液,神经系统,周围神经系统,脑 脊髓,脑神经 脊神经 内脏神经,中枢神经系统,血脑屏障,在血-脑之间有一种选择性地阻止某些物质的“屏障”存在，称为血脑屏障。,血脑屏障的结构特点,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,血脑屏障,物质通过血脑屏障的方式,被动性扩散 载体运输 主动转运 其他,如发生脑外伤、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。,无色透明的液体，充满在各脑室、蛛网膜下腔和脊髓中央管内。,脑脊液,脑脊液的形成,脑室脉络丛产生 蛛网膜下腔 蛛网膜粒 静脉系统,脑脊液的功能,缓冲压力，避免震荡时对脑组织的冲击。具有淋巴液的作用，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。,糖代谢,氧供给充分时主要通过糖的有氧氧化产生ATP供能。神经组织中磷酸戊糖途径很活跃，产生的NADH+H+参 与还原反应及脂类代谢。通过三羧酸循环途径使脑组织中葡萄糖快速转变为 神经递质，提供脂类物质合成的碳骨架。,二、神经组织的生物化学代谢特点,蛋白质占人脑干重的一半。灰质较白质富含蛋白质。神经组织的蛋白质常包括白蛋白，球蛋白，核蛋白和神经角蛋白等。脑组织中还含有谷胱甘肽、胱硫醚、磷酸乙醇胺等神经系统特有的蛋白质。神经组织中蛋白质含量较恒定，但转换快。脑组织中谷氨酸、天冬氨酸N-乙酰天冬氨酸及相关的氨基酸含量较高（与氨基酸衍生为神经递质有关），进入脑中的氨基酸可被迅速合成蛋白质。,蛋白质和氨基酸代谢,脂类代谢,神经系统中脂质含量丰富。脑组织的脂类以磷脂为主，并含有较多的糖鞘脂 和胆固醇。脑脂类中磷脂酰胆碱和磷脂酰肌醇转换较快。脑脂肪酸大部分在脑内合成，少量来自膳食。,核酸代谢,脑中RNA的含量特别高。脑中的DNA主要在神经细胞核内，成熟神经元内 DNA含量恒定。核酸代谢速度的快慢与神经系统所处的功能状态 相关。部分生长因子、生长激素等可促进脑内核酸的合 成与更新。,能量代谢,脑组织主要以葡萄糖的氧化来供能的。在低血糖 情况下也可以利用酮体供能。脑组织对缺糖和缺氧均极敏感，血糖下降50%即可 致昏迷，中断流向脑的血流几分钟就可引起死亡。脑的能量消耗在于把Na泵出细胞外，迅速恢复膜 电位维持神经的兴奋和传导。脑内ATP的水平高，合成和利用均很迅速。脑内磷 酸肌酸(CP)水平比ATP高，是ATP末端高能磷酸键的 一种贮存形式。,神经变性病,是指以神经元变性为主要病理改变的一类疾病，病变可涉及大脑、小脑、脑干和脊髓等不同部位，其特点是中枢神经系统某个或某些特定部位神经元进行性病变以至坏死发生，可伴有胞质内结构紊乱，但无炎症或异常物质累积。,三、常见神经变性病的生物化学机制,基因突变 神经递质的异常 能量代谢缺陷 异常钙离子通道开放与Ca2+效应 自由基分子代谢,四、常见精神疾病的生物化学机制,精神疾病,精神疾病是指在各种生物学、心理学以及社会环境因素影响下，大脑功能失调，导致认知、情感、意志和行为等精神活动出现不同程度障碍为临床表现的疾病。多年观察研究，发现精神疾病的发病与神经、遗传、自身因素有关。,第二节 常见神经系统疾病的临床生物化学,一、脑脊液的一般检查,二、脑脊液蛋白质测定,三、脑脊液中特殊酶的测定,四、分子生物学诊断,一、脑脊液的一般检查,透明的无色液体，不是血浆的简单过滤液。比重为1.0041.007，蛋白质含量为200400mg/L，葡 萄糖的含量为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。正常人的脑脊液分泌速度为0.30.4ml/min，每天产生约 600700ml，每天的转换率为45次。,脑脊液的一般性质,检测脑脊液成分可辅助推知血脑屏障的功能状况及引起改变的中枢神经系统疾病的情况。,脑脊液的检查内容及其临床意义,二、神经递质的测定,生物胺类递质常检测5-羟色胺（5-HT）及代谢终产物5-羟基吲哚乙酸（5-HIAA）、多巴胺（DA）及代谢终产物3-甲氧基-4-羟基乙酸(HVA)；氨基酸类常检测抑制性递质-氨基丁酸（GABA）及兴奋性递质谷氨酸、天冬氨酸及高半胱氨酸；肽类递质主要检测有阿片肽、P物质及胆囊收缩素（CCK）等。,临床常用于检测神经、精神疾病的神经递质主要分为三类：生物胺、氨基酸与肽类。,脑脊液中常用神经递质的检测及临床意义,三、脑脊液蛋白质和特殊的酶测定,脑脊液蛋白质定量 正常不同部位脑脊液蛋白质总量为：脑室液50150mg/L；脑池液150250mg/L；腰池液150450mg/L。蛋白质电泳,（一）脑脊液蛋白质测定,蛋白质指数,蛋白质指数,白蛋白指数=,IgG和白蛋白比率=,免疫球蛋白指数=,CSFIgG mg/dL血清白蛋白g/dL,CSF中白蛋白mg/dL血清IgG g/dL,CSF中IgGmg/dL,CSF中白蛋白mg/dL,反映血脑屏障功能,诊断脱髓鞘疾病,反映鞘内IgG合成,S100蛋白,检测方法：S100蛋白测定主要有免疫放射测定法(IRMA法)、放射免疫测定法(RIA法)和荧光免疫测定法(FIA法)三种，以FIA法灵敏度高，应用较广。参考区间：00.105ug/l。临床意义：S100升高见于缺血缺氧性脑损伤、脑中风、脑栓死、恶性黑色素瘤、肾癌、心肌梗死等。,S100蛋白是一种酸性的钙离子结合蛋白。主要由神经胶质细胞合成和分泌，特别是星形胶质细胞和少突胶质细胞。,tau蛋白,检测方法：采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验检测。参考区间：异常磷酸化tau蛋白的参考区间为0.210ng。临床意义：阿尔兹海默病患者和其他各种原因引起的痴呆CSF中tau蛋白均明显高于对照组，但AD组比其他原因引起的痴呆病例组升高更加明显，表明tau蛋白是CNS神经元变性的一个敏感指标，可用于痴呆的诊断和鉴别。,tau蛋白是一种重要的微管相关蛋白，对微管的构成和保持稳定起着关键作用。,-淀粉样蛋白,检测方法：采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验检测和放射免疫分析法。参考区间：40.55.5pg/ml。临床意义：神经元中-淀粉样蛋白的聚积能够激发老年性痴呆患者的记忆减退，脑脊液中该蛋白的升高对Alzheimer病的诊断有重要价值，颅脑外伤亦出现-淀粉样蛋白升高。,-淀粉样蛋白是老年斑和血管壁淀粉样变性的主要成分，是各种原因诱发AD的共同通路，是AD形成和发展的关键因素。,脑脊液中其他蛋白质的测定,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，尤其是多发性硬化患者增高。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。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。,（二）脑脊液及血液中某些酶的测定,脑脊液中酶的测定,神经元特异性烯醇化酶（NSE）脑脊液中NSE含量的改变是神经元损伤的特异性生化标志。在脑梗死、癫痫、颅内高压、脑外伤、脑肿瘤等各种原因导致的中枢神经损害时，NSE含量均增加。脑型肌酸激酶（CKMB）CKMB主要分布在脑内神经元，是神经损伤的特异性生化标志。在脑肿瘤、假肥大型肌营养不良症、癫痫、脑膜炎、脑损伤及脑血管性疾病时可增高。其它酶类,第三节常见神经系统疾病的生物化学,一、帕金森病,三、阿尔茨海默病,四、神经分裂症,五、肝豆状核变性,二、亨廷顿病,六、癫痫,七、其他,一、帕金森病,帕金森病（PD）是一种常见于中老年的神经系统变性疾病，多在60岁以后发病。,临床特征,静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势反射障碍。,病理及生化改变,黑质纹状体通路的多巴胺能神经元发生退行性变，lewys小体的出现，以及纹状体多巴胺含量明显减少。,发病机制,氧化应激 谷氨酸毒性 线粒体功能缺陷 遗传因素,黑质,纹状体,帕金森病的生物化学检验,血清学的生物化学检验：血清中肾素活力降低、酪氨酸含量减少；黑质和纹状体内NE、5-HT含量减少，谷氨酸脱羧酶活性较对照组降低50%。脑脊液的生物化学检验：脑脊液中GABA下降，DA和5-HT的代谢产物HVA含量明显减少。生长抑素含量降低。尿液的生物化学检验：尿中DA及其代谢产物3-甲氧酪胺、5-HT减少。肾上腺素和去NE减少。,二、亨廷顿病,亨廷顿病（HD）是一种以不自主运动、精神异常和进行性痴呆为主要临床特点的显性遗传性神经系统变性病。属于基因动态突变病或多谷酰胺重复病的范畴。因亨廷顿病以舞蹈症状为突出的临床症状，曾将本病命名为大舞蹈病、亨廷顿舞蹈病、慢性进行性舞蹈病或遗传性舞蹈病。,亨廷顿病发病机制与基因突变密切相关。亨廷顿病为4号染色体短臂4p163的亨廷顿基因（IT15基因）突变所致,发病机制,亨廷顿的生物化学检验,遗传学检测：是确诊亨廷顿重要手段。采用PCR法检测IT5基因中CAG重复拷贝数，至今未发现重叠现象，阳性率高，只需检测患者本人，可作到疾病症状前诊断和产前诊断等。脑脊液的生物化学检验：可发现-氨基丁酸水平下降。血清、尿和脑脊液常规检查无特殊异常。,三、阿尔茨海默病,阿尔茨海默病(AD)，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。,发病机制,免疫假说中枢胆碱能系统功能低下假说神经的生化研究 遗传基因,阿尔茨海默病的生物化学检验,淀粉样蛋白（AP）：AP是淀粉样蛋白前体（APP）的一个片断，几乎所有的AD病理的软脑膜和血管壁都有AP的沉积；血清检测结果亦显示-AP含量在AD患者脑脊液中明显增高。tau蛋白：以磷酸化和糖基化为主的tau蛋白异常翻译后修饰与神经元纤维缠结形成有关，因而与AD发病关系密切。神经递质：脑脊液中乙酰胆碱及胆碱乙酰基转移酶（ChAT）水平显著减低，且与痴呆程度显著相平行。另有结果显示，脑脊液中生长抑素、5-HIAA、加压素、促甲状腺素释放激素及促性腺激素释放激素水平有不同程度降低。,四、神经分裂症,精神分裂症 是一种常见的、慢性的，病因和发展机制仍不十分明确的脑功能退化的疾病。多发于青壮年，缓慢起病，病程迁徙。一般无意识及智能障碍，但常有特殊的思维、情感、知觉和行为等多方面障碍及精神活动与环境不协调。,发病机制,精神分裂症的生物化学检验,多巴胺及其代谢产物测定：精神分裂症临床症状越重，机体DA代谢愈旺盛，其代谢产物高香草酸（HVA）浓度也越高。测定血浆HVA可以间接反映脑内DA的代谢状况。5-羟色胺及其代谢产物测定：测定脑脊液中5-HIAA及5-HT水平可以用来推测中枢的功能状态。兴奋性氨基酸的测定：谷氨酸是一兴奋性氨基酸，与精神分裂症的发生有关。分裂症患者CSF中谷氨酸浓度明显低下。其他生化检验：目前研究发现精神分裂症的发生与乙酰胆碱、去甲肾上腺素、胆囊收缩素（CCK-8）、P物质及一氧化氮等物质有关。,五、肝豆状核变性,肝豆状核变性（HLD）是一种常染色体隐性遗传的铜代谢障碍疾病，特征是铜蓝蛋白合成不足及胆道铜排泄障碍。好发于青少年，以不同程度的肝细胞损害、脑退行性病变和角膜边缘有铜盐沉着环为临床特征。,发病机制,体内缺乏血浆铜蓝蛋白，不能与铜结合。导致大量铜沉积。基因发生突变，其编码产物P型ATP酶（ATP7B）的功能丧失。与白蛋白和组氨酸等结合的铜离子不能进入肝细胞进行处理。血清铜异常沉积于脑、肾、关节等部位，引起肝、脑、肾等器官致病。过多的铜对多种酶产生抑制毒性作用。,肝豆状核变性的生物化学检验,血清铜蓝蛋白和铜氧化酶活性的测定：肝豆状核变性患者血清CP值显著降低，甚至为零。血清CP降低是诊断该病的重要依据之一。血清铜的测定：90%左右的肝豆状核变性患者血清铜降低。尿铜的测定：高尿铜是肝豆状核变性的生化指标之一，可作为观察用药效果及估算体内含铜量多少的参考指标。肝铜的测定：高肝铜是诊断肝豆状核变性的最重要指标，认为是目前诊断WD的金标准之一。,六、癫痫,癫痫（epilepsy）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。癫痫发作是指脑神经元异常和过度超同步化放电所造成的临床现象。其特征是突然和一过性症状，由于异常放电的神经元在大脑中的部位不同，而有多种多样的表现。癫痫发作的发生机制十分复杂，迄今尚未完全阐明。,癫痫的生物化学检验,脑脊液的检查：主要为排除颅内感染、颅内出血等疾病。除常规、生化、细菌培养涂片外，还应作支原体、弓形体、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、囊虫病等病因检查及注意异常白细胞的细胞学检查。血液生物化学检验：根据年龄、病情，癫痫的诊断需要选择不同项目。一般有血钙、镁、钠、血糖、血胆红质、血气分析、血乳酸、血氨、肝功能等。尿液生物化学检验：主要是针对一些遗传代谢性疾病，如苯丙酮尿症。其他代谢异常疾病的检查：肾功能、血氨基酸分析等。,七、其他,多发性硬化(MS)是以中枢神经系统白质脱髓鞘病变为特点，遗传易感个体与环境因素作用发生的自身免疫性疾病。脑卒中（Stroke）是一种突然起病的脑血液循环障碍性疾病。又叫脑血管意外。是指在脑血管疾病的患者，因各种诱发因素引起脑内动脉狭窄，闭塞或破裂，而造成急性脑血液循环障碍，临床上表现为一过性或永久性脑功能障碍的症状和体征。,八、病例分析,【病史】患者，男，23岁。三年多来一直有不明的腹部不适。因爆发性肝衰竭入院。【实验室检查】Hb41g/L，凝血酶原时间25.6s，总胆红素720.6mol/L（参考值5.119mol/L），ALT 200U，血清铜蓝蛋白140mg/L（参考值200400mg/L），血清铜5mol/L（参考值范围1124mol/L），尿铜8067g/24h（参考值1550g/24h）。血液培养、抗线粒体及抗核抗体阴性，Anti-HBsAg与Anti-HbcAg阴性。腹部超声的图像显示有肝硬化，无胆道阻塞。脑CT显示双侧基底节低密度灶与脑沟、脑回增宽。裂隙灯下查角膜K-F环呈阳性。肝脏活检显示炎症和脂肪改变，对铜呈强染色。【临床诊断】本患者有可能患有肝豆状核变性。【诊断依据】按Sternlieb标准，具备以下2项者可诊断为肝豆状核变性：具有肝损害的临床表现；裂隙灯下查角膜K-F环阳性；血清铜蓝蛋白降低；出现震颤、肌强直及面具样面容等神经系统表现。,谢谢！,
