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第十五章

神经系统疾病的生物化学检验第一课件网网站

2020/10/181KEYPOINTSStructureandcharacteristicsofbloodbrainbarrier;effectsofnervegrowthfactorandneurotrophicfactor.Metabolicfeaturesofnervetissueandbiochemicalmechanismofneuraldegeneration.Pathologybiochemistrychangeandneuralbiochemicalanalysisofcommonnervousdiseasesandmentaldisorder.Laboratoryinvestigationofnervoussystemdisease.

2020/10/182MajorObjectives了解神经系统的结构和功能，脑脊液的形成及神经递质的条件和分类。熟悉神经递质的作用，血脑屏障的功能及脑脊液实验室检查指标。掌握神经组织的生化代谢特点，神经精神疾病的生化机制及常见神经精神疾病的生物化学检验。

2020/10/183MajorObjectives重点神经递质的作用及神经组织的生化代谢特点，神经精神疾病的生化机制及常见神经精神疾病的生物化学检验。难点神经递质的作用特点，神经精神疾病的生化机制及常见神经系统疾病的生物化学检验。2020/10/184BriefContents第一节神经系统结构与功能概述

第二节神经系统疾病常用的实验诊断方法

第三节常见神经系统疾病的生物化学检验

2020/10/185第一节神经系统结构与功能概述

一、神经系统的结构二、血脑屏障及脑脊液

三、神经生长因子与神经营养因子四、中枢神经系统的生物化学基础五、神经病变的生化机制2020/10/186一、神经系统的结构神经组织由神经细胞和神经胶质细胞组成。神经细胞又称神经元，是神经系统结构和功能的基本单位，具有感受刺激、整合信息和传导神经冲动的能力。神经胶质细胞简称胶质细胞，广泛分布在神经系统中，无传导冲动的能力，对神经细胞起到支持、保护、分隔和营养的作用。2020/10/187二、血脑屏障及脑脊液（一）血脑屏障1.血脑屏障的结构2.血脑屏障的作用(二)脑脊液1.脑脊液的形成2.脑脊液的功能2020/10/188（一）血脑屏障1.血脑屏障的结构

血脑屏障（blood-brainbarrier,BBB）是由脑内毛细血管的内皮及内皮细胞之间的紧密连接、基膜以及神经胶质细胞突起形成的血管鞘构成。通过多物质的选择性通透，完成血液与脑组织之间的物质交换，保证了脑代谢和功能的正常运行。点击查看血脑屏障示意图2020/10/1892020/10/1810（一）血脑屏障2.血脑屏障的作用

渗透性受流体静压、渗透性梯度、脂溶性、电离程度以及胞膜的孔径等因素影响。（1）被动性扩散：（2）载体运输：最重要的是葡萄糖（3）主动转运：如K+、Na+、Ca+、Mg+等2020/10/1811(二)脑脊液1.脑脊液的形成

脑脊液（cerebrospinalfluid,CSF）极大部分由脑室脉络丛产生，少量由软膜、蛛网膜的毛细血管和脑细胞外液经过脑室的室管膜上皮渗出。脉络丛的结构有3种成分：以毛细血管网为中心，周围为结缔组织，外表为室管膜上皮即脉络丛上皮。2020/10/1812(二)脑脊液2．脑脊液的功能（1）对脑组织保护作用，能有效的缓冲压力，避免震荡时对脑的冲击。（2）在中枢神经系统内循环流动的脑脊液起着淋巴液的作用，营养附近的脑组织并运走部分代谢产物。（3）脑脊液对维持脑组织的渗透压和酸碱平衡有着重要作用。（4）通过脑脊液循环，对颅内压力的调节有一定的作用。2020/10/1813三、神经生长因子与神经营养因子NGF的主要生物学效应

1.对胚胎发育期神经元的作用

2.促进生后发育神经元的生长

3.维持成熟神经元的存活

4.促进神经损伤的修复与再生作用

5.对神经变性性疾病的作用

6.NGF对肿瘤的潜在性治疗作用及在炎性疾病中的作用

2020/10/1814三、神经生长因子与神经营养因子

神经营养因子（neurotrophicfactors,NTFs）是一组能促进神经细胞生长、增殖，延长生存时间，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。

NTF是神经细胞发生中存活、分化的依赖因子，是发育成熟神经元功能的调控因子，是神经元受损害或病变中保护其存活和促进其再生的必需因子。

2020/10/1815四、中枢神经系统的生物化学基础（一）中枢神经递质

（二）神经组织的生化代谢特点2020/10/1816（一）中枢神经递质神经递质（neurotransmitter）是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。神经末梢通过释放神经递质作用与靶细胞膜上的特异受体而发挥效应。部分递质在突触处实际无传递信号的功能，不直接触发靶细胞的效应，只对其他递质引发的效应起调制作用，称为神经调质（neuromodulator）。2020/10/1817表15-2神经递质的类型递质类型主要神经递质胆碱类乙酰胆碱单胺类儿茶酚胺、肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺吲哚类5-羟色胺氨基酸类兴奋性氨基酸（谷氨酸、门冬氨酸）抑制性氨基酸（γ-氨基丁酸、甘氨酸）神经肽类下丘脑释放激素、神经垂体激素、阿片肽、垂体肽、脑肠肽、其他神经肽气体类一氧化碳、一氧化氮表15-2神经递质的类型2020/10/1818（二）神经组织的生化代谢特点1.糖代谢

2.蛋白质和氨基酸的代谢

3.脂类代谢

4.核酸代谢

5.能量代谢

2020/10/1819五、

神经病变的生化机制1.基因突变

2.神经递质的异常

3.能量代谢缺陷4.钙超载-大量的钙离子内流5.自由基分子代谢6.其他:神经营养因子缺乏、神经内分泌生化的改变，微量元素与环境因素、药物性依赖作用及神经细胞凋亡等多种因素对神经、精神疾病的发生产生影响。

2020/10/1820第二节神经系统疾病常用的实验诊断方法

一、脑脊液一般检查二、神经递质测定三、脑脊液蛋白质和特殊的酶测定四、分子生物学诊断2020/10/1821一、脑脊液一般检查表15-4脑脊液一般检查项目检测项目参考范围细胞≤5/μl红细胞、浆细胞、嗜酸粒细胞无活性B淋巴细胞＜0.1%白蛋白的CSF/血清比率成人约7×10-3葡萄糖＞血清值的50%氯化物约为血清值的1.2~1.3倍乳酸＜2.1mmol/L总蛋白约0.5g/L白蛋白约0.35g/LIgG约0.04g/LIgA约0.006g/LIgM约0.001g/L细菌无2020/10/1822二、神经递质测定表15-3主要中枢神经递质的特征

名称受体主要生物效应乙酰胆碱胆碱能受体（N、M受体）与感觉、运动功能及学习、记忆有关多巴胺D1(包括D1和D5)D2(包括D2、D3和D4)与情绪和行为、疼痛及躯体运动和内分泌有关去甲肾上腺素α、β肾上腺素能受体与精神活动、记忆、觉醒既调节功能有关5-羟色胺5HT1、5HT2、5HT3、5HT4与睡眠、痛觉、情绪和精神活动有关γ-氨基丁酸A、B受体与精神焦虑、镇痛、神经兴奋功能有关谷氨酸多种受体与神经兴奋、精神分裂及退行性病有关组胺H1、H2、H3受体与觉醒、头痛、血管通透性有关阿片肽μ、δ、κ受体参与应激反应、镇痛和催眠作用，调节食欲、记忆、运动及免疫功能神经肽Y至少5种受体参与情绪、应激、摄食及神经递质释放P物质NK1受体参与痛觉传递、外周生理反应及精神活动2020/10/1823三、脑脊液蛋白质和特殊的酶测定(一)CSF蛋白质测定

（二）脑脊液及血液中特殊酶测定

2020/10/1824(一)CSF蛋白质测定1.CSF蛋白质定量

2.蛋白质指数

3.蛋白质电泳

4.脑脊液中其他蛋白测定

2020/10/18251.CSF蛋白质定量不同部位CSF蛋白质含量不同：腰池穿刺液为150~450mg/L；脑池脑脊液为100~250mg/L；脑室脑脊液为50~150mg/L。CSF蛋白质定量常用方法有分光光度法、免疫学方法及电泳法等。CSF蛋白质增高多见于椎管梗阻，颅内感染、出血、占位性病变及神经根病变等。

2020/10/18262.蛋白质指数蛋白质指数计算公式临床意义白蛋白指数CSF中白蛋白(mg/dl)＜9时BBB无损害；9~14时轻度损害；15~30时中毒损害；31~100严重损害；＞100时BBB功能丧失血清白蛋白(mg/dl)IgG和白蛋白比率CSF中IgG(mg/dl)＞0.27为鞘内IgG增加，70%多发性硬化症病人＞0.27CSF中白蛋白(mg/dl)免疫球蛋白指数CSF中IgGmg/d)×血清白蛋白g/d＞0.77时为鞘内IgG增加，90%以上多发性硬化症病人＞0.77CSF中白蛋白mg/dl×血清IgGg/d2020/10/18273.蛋白质电泳

表15-7脑脊液电泳各组分及意义

蛋白组分脑脊液血清临床意义前白蛋白2%~6%微量增高：格林-巴利综合症降低：中枢神经系统变性疾病白蛋白44%~62%56%增高：椎管阻塞、脑血管疾病及脑肿瘤降低：脑外伤α1球蛋白4%~8%4.5%增加见于中枢神经系统感染α2球蛋白5%~11%9.5%β球蛋白13%~26%12%增加见于肌萎缩及退行性病变γ球蛋白6%~13%18%增高可见于脱髓鞘疾病及感染2020/10/18284.脑脊液中其他蛋白测定胶质纤维酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein,GFAP）

S100蛋白

P400蛋白

髓鞘碱性蛋白（myelinbasicprotein,MBP）

寡克隆区带

β-淀粉样蛋白（β-Amyloid）

2020/10/1829（二）脑脊液及血液中特殊酶测定

神经元特异性烯醇化酶（neuron-specificenolase,NSE）脑型肌酸激酶（CKMB）

其它酶类

2020/10/1830其它酶类表15-8CSF中酶及其作用的作用

酶类名称临床意义AST痴呆、癫痫、小脑病变、脑外伤及多发性硬化症时增高LD及同工酶痴呆、癫痫、脑肿瘤、脑膜炎及肌萎缩侧束硬化症时增高核糖核酸酶痴呆、癫痫、脑肿瘤、脑膜炎及脱髓鞘疾病时出现β-葡萄糖苷酶脑肿瘤、癫痫、脑肿瘤、脑膜炎及脱髓鞘疾病时增高多巴胺β-羟化酶老年痴呆症患者CSF中该酶增加；精神分裂症患者血清中该酶活性增高乙酰胆碱酯酶及假胆碱酯酶Alzheimer病患者CSF乙酰胆碱酯酶降低，而假胆碱酯酶增高；癫痫患者血清乙酰胆碱酯酶显著增高2020/10/1831四、分子生物学诊断

目前，常用于神经、精神疾病的基因检测技术有基因探针杂交技术、聚合酶链反应技术（PCR）、PCR－限制性片段长度多态性分析（PCR-RFLP）、PCR－单链构象多态性分析（PCR-SSCP）、PCR-测序分析等。随着研究的不断深入，相信分子诊断技术对揭示神经、精神疾病的病因学具有特异的临床意义和深远的研究前景。

2020/10/1832第三节常见神经系统疾病的生物化学检验

一、帕金森病二、阿尔茨海默病三、精神分裂症四、情感障碍性精神病五、肝豆状核变性六、缺血缺氧性脑病七、神经肌肉疾病2020/10/1833一、帕金森病（一）病理和可能发病机制（二）帕金森病的神经生化改变及生物化学检验

2020/10/1834（一）帕金森病病理和可能发病机制2020/10/1835（二）帕金森病的神经生化改变及生物化学检验黑质多巴胺神经递质的改变

神经肽的改变

其他神经递质的改变铁代谢障碍酶的改变

2020/10/1836二、阿尔茨海默病（一）病理和可能发病机制

（二）阿尔茨海默病的神经生化及生物化学检验

2020/10/1837（一）阿尔茨海默病病理和可能发病机制

阿尔茨海默病特征性病理改变主要变现为神经元颗粒空泡变性、软脑膜和皮质血管壁淀粉样蛋白变性，以及以β淀粉样蛋白(β-amyloidprotein,AP)为核心的细胞外老年斑（senileplaques,SP）和神经纤维缠结（neurofibrillarytangles,NFTs）。其中，SP和NFT涉及AD病理生理和病因，是AD研究热点之一。

2020/10/1838（一）阿尔茨海默病病理和可能发病机制表15-10与阿尔茨海默病发生相关基因

基因染色体发病年龄可能作用机制早老素1基因1430~50增加Aβ生成早老素2基因130~65增加Aβ生成类淀粉蛋白前体基因2140~60增加Aβ生成载脂蛋白Eε4等位基因1940~75增加Aβ集聚低密度脂蛋白受体相关蛋白基因12＞65介导ApoEε4作用2020/10/1839（二）阿尔茨海默病的神经生化及生物化学检验β淀粉样蛋白（AP）tau蛋白

神经递质

Alz-502020/10/1840三、精神分裂症

（一）病理和可能发病机制

（二）精神分裂症的神经生化及生物化学检验

2020/10/1841（一）病理和可能发病机制

多数学者认为精神分裂症是遗传因素和环境因素相互作用的结果。遗传因素对精神分裂症的发生十分重要。在精神分裂症研究中引起最多关注的候选基因是多巴胺受体基因，其中多巴胺D2受体和D3受体是多巴胺领域的重点研究方向。5-羟色胺是另一个研究较多的候选基因，被怀疑为与精神分裂症相关的候选基因还有γ-氨基丁酸（GABA）、谷氨酸、神经营养因子3（NT-3）等。

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2020/10/1842（二）精神分裂症的神经生化及生物化学检验多巴胺及其代谢产物测定

5-羟色胺及其代谢产物测定

兴奋性氨基酸的测定

其他生化研究

2020/10/1843四、情感障碍性精神病（一）病理和可能发病机制

（二）情感障碍性精神病的神经生化及生物化学检验

2020/10/1844（一）病理和可能发病机制

目前研究认为遗传学因素、神经生化、神经内分泌、神经免疫学及心理社会因素等与该病发病机制有关。其中生物胺与情感障碍的关系是迄今为止研究最多、了解较深的领域之一。而去甲肾上腺素（NE）和5-羟色胺（5-HT）被认为与情感障碍的关系最为密切。

2020/10/1845（一）病理和可能发病机制表15-11抑郁症患者神经递质及其代谢产物的变化

NEMHPGDAHVA5-HT5-HTAAGABACSF↑↓-↑↓↓-↓血浆↓尿↑-↓↑（狂躁）脑组织↓↓NE：去甲肾上腺素；MHPG：3-甲氧基-4-羟基苯乙二醇；HVA：高香草酸2020/10/1846（二）情感障碍性精神病的神经生化及生物化学检验神经递质的研究

与神经递质有关酶的研究

其他研究

2020/10/1847五、肝豆状核变性

肝豆状核变性（hepatolenticulardegeneration，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。（一）病理和可能发病机制（二）肝豆状核变性的神经生化及生物化学检验2020/10/1848（一）病理和可能发病机制

肝豆状核变性为常染色体隐性单基因遗传疾病，其基因定位于13q14-21。由于患者体内缺乏血浆铜蓝蛋白，不能与铜结合，随后大量铜沉积于肝、脑、肾脏和角膜等，导致铜代谢障碍并引起一系列相应脏器功能和组织上的损伤。其发病机制存在多种假说，目前较为肯定的是由于铜蓝蛋白合成障碍、胆道排铜障碍及溶酶体缺陷，导致铜在体内沉积。

2020/10/1849（二）肝豆状核变性的神经生化及生物化学检验血清铜蓝蛋白（CP）和铜氧化酶活性

血清铜

尿铜

肝铜

肝肾功能

2020/10/1850六、缺血缺氧性脑病（一）病理和可能发病机制

（二）缺血缺氧性脑病的神经生化及生物化学检验

2020/10/1851（一）病理和可能发病机制

脑缺血缺氧发生时神经细胞的改变早于星形细胞和内皮细胞。缺血的神经细胞早期发生线粒体水肿及嵴结构紊乱，胞浆中出现小空泡。水肿使离子梯度丧失，此时即刻恢复再灌注仍是可逆的，若缺血进一步延续则细胞皱缩、核移位，直至出现染色质积聚、微管断裂、核蛋白弥散、星形细胞肿胀等。

2020/10/1852（一）病理和可能发病机制

脑组织缺氧时，一方面因渗透性改变，脑细胞产生急性细胞内肿胀及细胞周围水肿，引起继发的退变和坏死。另一方面脑缺氧可致脑内微循环障碍，颅内压增高，脑代谢率下降。此时，如缺氧状态不能改善，或微循环障碍不能纠正，则水肿继续发展，长期的脑水肿可因颅内压增高引起呼吸抑制，从而进一步促进脑缺氧，形成恶性循环，导致缺血缺氧性脑病的发生。

2020/10/1853（二）缺血缺氧性脑病的神经生化及生物化学检验核苷酸能量衰竭

乳酸中毒

钙离子异常

自由基生成过多

兴奋性氨基酸过度释放

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