關于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與疾病臨床生物化學發(fā)展簡史學科的初步形成：

1918年，Lichtuitz出版《臨床化學》專著

1931年，VanSlyko出版《臨床化學》教科書第2頁,共68頁，2024年2月25日，星期天1957年劉士豪編著的《生物化學與臨床醫(yī)學的聯(lián)系》是我國第一部臨床生化專著。1979年、1982年陶義訓等編寫的《臨床生化檢驗》（上、下冊）是我國臨床生化方法學的第一部專著。1919年，吳憲教授在美國哈佛大學OttoFolin教授指導下，完成的"一個血液分析系統(tǒng)"的博士論文，奠定了血液化學分析的基礎。第3頁,共68頁，2024年2月25日，星期天主要內(nèi)容

疾病的生物化學基礎基因與疾病的防治檢驗診斷探討疾病發(fā)生的生化機制第4頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第一講蛋白質(zhì)與疾病第5頁,共68頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)第6頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共68頁，2024年2月25日，星期天分子病任何由遺傳原因引起的蛋白質(zhì)功能異常所帶來的疾病都是分子病。

蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)異常習慣上把酶蛋白分子催化功能異常引起的疾病歸屬于先天性代謝疾病。第8頁,共68頁，2024年2月25日，星期天case一15歲女病人以訴雙大腿和髖部疼痛就診急診科。疼痛持續(xù)一天并加重。撲熱息痛和布洛芬無法緩解癥狀。否認近期有外傷和過度運動。感覺疲乏和排尿燒灼感并伴隨排尿頻繁。過去有類似疼痛發(fā)作，有時需要住院。家族中無相似病例。體檢結(jié)果：無發(fā)燒和劇烈壓痛，結(jié)膜和粘膜輕度蒼白，無特異性的雙側(cè)大腿前部疼痛，外觀無畸形和異常。其他檢查都正常。實驗室檢查：白細胞17000/mm3，Hb7.1g/L，尿液菌落異常。第9頁,共68頁，2024年2月25日，星期天分子病這一名詞是1949年美國化學家L.C.波林在研究鐮形細胞貧血癥時提出的?；颊叩漠惓Ｑt蛋白β鏈N端的第6位的谷氨酸被纈氨酸所替代-----血紅蛋白S(HbS)。第10頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共68頁，2024年2月25日，星期天僵硬的鐮狀紅細胞不能通過毛細血管

HbS的凝膠化使血液的黏滯度增大,阻塞毛細血管,引起局部組織器官缺血缺氧

_________產(chǎn)生脾腫大、胸腹疼痛(又叫做“鐮形細胞痛性危象”)等。臨床表現(xiàn)第13頁,共68頁，2024年2月25日，星期天迄今已發(fā)現(xiàn)的血紅蛋白異常達300多種血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)異常導致的異常血紅蛋白病血紅蛋白肽鏈合成速率異常導致的血紅蛋白病各種血漿白蛋白異常、球蛋白異常、脂蛋白異常、銅藍蛋白異常、轉(zhuǎn)鐵蛋白異常、補體異常、受體蛋白異常等。第14頁,共68頁，2024年2月25日，星期天多肽鏈折疊為天然構(gòu)象的蛋白質(zhì)新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成。新生肽鏈N-端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始。隨著序列的不斷延伸肽鏈逐步折疊，產(chǎn)生正確的二級結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形成完整空間構(gòu)象。第15頁,共68頁，2024年2月25日，星期天幾種有促進蛋白質(zhì)折疊功能的大分子:分子伴侶(molecularchaperon)蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(proteindisulfideisomerase,PDI)3.肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶(peptideprolyl-cis-transisomerase,PPI)第16頁,共68頁，2024年2月25日，星期天是細胞內(nèi)一類通過提供一個保護環(huán)境，可識別肽鏈的非天然構(gòu)象、促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊的保守蛋白質(zhì)。功能①封閉待折疊蛋白質(zhì)的暴露的疏水區(qū)段；②創(chuàng)建一個隔離的環(huán)境，可以使蛋白質(zhì)的折疊互不干擾；③促進蛋白質(zhì)折疊和去聚集；④遇到應激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折疊。分子伴侶(chaperon)第17頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(1)熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)(2)伴侶蛋白(chaperonin)分子伴侶主要有：第18頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(1)熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)熱休克蛋白屬于應激反應性蛋白質(zhì)，高溫應激可誘導該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白包括HSP70、HSP40和GrpE三族。第19頁,共68頁，2024年2月25日，星期天兩個主要功能域：一個是存在于N-端的高度保守的ATP酶結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合和水解ATP；另一個是存在于C-端的多肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域。大腸桿菌的HSP70(DnaK)ATP酶肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域H2NEEVD-COOHGrpE結(jié)合部位DnaJ/HSP40結(jié)合部位第20頁,共68頁，2024年2月25日，星期天HSP40(DnaJ)

可激活DnaK中的ATP酶，生成穩(wěn)定的DnaJ-DnaK-ADP-被折疊蛋白質(zhì)復合物，以利于DnaK發(fā)揮分子伴侶作用。在ATP存在的情況下，DnaJ和DnaK的相互作用能抑制蛋白質(zhì)的聚集。GrpE，核苷酸交換因子與DnaK的ATP酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使DnaK的構(gòu)象發(fā)生改變、ADP從復合物中釋放出來并由ATP代替ADP，從而控制DnaK的ATP酶活性。2個輔助因子第21頁,共68頁，2024年2月25日，星期天大腸桿菌中的HSP70反應循環(huán)第22頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(2)伴侶蛋白(chaperonin)伴侶蛋白是分子伴侶的另一家族，如大腸桿菌的GroEL和GroES（真核細胞中同源物為HSP60和HSP10）等家族。作用:為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。第23頁,共68頁，2024年2月25日，星期天當待折疊肽鏈進入GroEL的桶狀空腔后，GroES可作為“蓋子”瞬時封閉GroEL空腔出口。封閉后的桶狀空腔提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境。GroEL-GroES復合物第24頁,共68頁，2024年2月25日，星期天GroEL-GroES反應循環(huán)

第25頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2.蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對穩(wěn)定分泌型蛋白質(zhì)、膜蛋白質(zhì)等的天然構(gòu)象十分重要，這一過程主要在細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。二硫鍵異構(gòu)酶在較大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。第26頁,共68頁，2024年2月25日，星期天3.肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶

多肽鏈中肽酰-脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象有明顯差別。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準確折疊。第27頁,共68頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病

蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤構(gòu)象發(fā)生改變疾病發(fā)生人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。第28頁,共68頁，2024年2月25日，星期天瘋牛病bovinespongiformenceohalopathy(BSE)madcowdisease;醫(yī)學上稱為牛腦海綿狀病，簡稱BSE。1985年4月，在英國首先發(fā)現(xiàn)，進行組織病理學檢查，并于1986年11月將該病定名為BSE。第29頁,共68頁，2024年2月25日，星期天瘋牛病神經(jīng)癥狀：

1.最常見的是精神狀態(tài)的改變，如恐懼、暴怒和神經(jīng)質(zhì)。

2.3％的病例出現(xiàn)姿勢和運動異常，通常為后肢共濟失調(diào)、顫抖和倒下。

3.90％的病例有感覺異常，表現(xiàn)多樣，但最明顯的是觸覺和聽覺減退。第30頁,共68頁，2024年2月25日，星期天瘋牛病一般癥狀是體質(zhì)下降（78％）、體重減輕（73％）和產(chǎn)奶量減少，大部分病牛保持良好的食欲。第31頁,共68頁，2024年2月25日，星期天瘋牛病在人體上發(fā)作為新型克雅病，英文簡稱為CJD，它與普通的克雅病癥狀相同，而致病方式不同。癥狀為腦部組織形成海綿狀空洞，使患者記憶衰退、渾身發(fā)顫、癡呆、神經(jīng)失常，最終導致死亡。由致病蛋白質(zhì)引起的。其潛伏期約為10－15年，患者發(fā)病后1－2年內(nèi)死亡。第32頁,共68頁，2024年2月25日，星期天1996年春天,英國衛(wèi)生大臣斯蒂芬·多雷爾在議會宣布:英國發(fā)現(xiàn)10例變異型克雅氏病,患者均有食用或接觸感染瘋牛病的牛肉史。第33頁,共68頁，2024年2月25日，星期天法國在一座農(nóng)場里發(fā)現(xiàn)了一頭患有瘋牛病的牛。依據(jù)法國政府制定的“屠宰整個畜群”的瘋牛病預防政策，與這頭病牛飼養(yǎng)在一起的其它牛也被屠宰焚燒。圖為農(nóng)場焚燒染上瘋牛病的家畜

第34頁,共68頁，2024年2月25日，星期天80年代美國生物化學家普魯希納（StanleyB.PPrusiner），證明是由一種傳染性蛋白引起，稱朊蛋白（PrP）,因此1997年獲得諾貝爾醫(yī)學和生理學獎。與細菌和病毒不同，這種病原體沒有核酸。朊病毒第35頁,共68頁，2024年2月25日，星期天朊病毒的抵抗力非常強，200℃才能消滅它。常規(guī)消毒能夠把細菌、病毒都殺死，120℃消毒30分鐘.朊病毒第36頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

朊病毒的核磁共振圖譜

A.鼠PrP121-231

B.人PrP23-230

C.羊PrP90-231第37頁,共68頁，2024年2月25日，星期天癢病和牛海綿狀腦病在臨診上有許多相似的地方，最大的區(qū)別是牛海綿狀腦病很少出現(xiàn)搔癢癥狀。第38頁,共68頁，2024年2月25日，星期天朊蛋白，又名蛋白質(zhì)傳染因子,是一種非常特殊的傳染病的病原體。與15種疾病相關，如牛海綿狀腦?。╞ovinespongiformencephalopathy，BSE，即瘋牛病）朊蛋白第39頁,共68頁，2024年2月25日，星期天具有傳染性的朊蛋白被認為是由結(jié)構(gòu)異常或錯誤折疊的蛋白組裝而成的，可以進行復制。第40頁,共68頁，2024年2月25日，星期天朊蛋白從螺旋豐富的可溶性結(jié)構(gòu)（PrPC）轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊豐富的不溶性結(jié)構(gòu)（PrPSc）

第41頁,共68頁，2024年2月25日，星期天人PrPc的模式結(jié)構(gòu)紅的顏色是PrPc蛋白的結(jié)構(gòu)，為螺旋，是紅顏色的。兩個螺旋較長，有一個短一些，藍的顏色是碳水化合物。第42頁,共68頁，2024年2月25日，星期天正常的PrPC和致病的PrPSC第43頁,共68頁，2024年2月25日，星期天普魯希納提出的朊病毒致病的“蛋白質(zhì)構(gòu)象致病假說：①朊病毒蛋白有兩種構(gòu)象：細胞型（正常型PrPc）和搔癢型（致病型PrPsc）。②Prpsc可脅迫PrPc轉(zhuǎn)化為Prpsc，實現(xiàn)自我復制，并產(chǎn)生病理效應；③基因突變可導致細胞型PrPsc中的α螺旋結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，至一定量時產(chǎn)生自發(fā)性轉(zhuǎn)化，β片層增加，最終變?yōu)镻rPsc型，并通過多米諾效應倍增致病。第44頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第46頁,共68頁，2024年2月25日，星期天巴塞羅那自治大學(UAB)的研究人員發(fā)現(xiàn)，某些蛋白質(zhì)即使折疊正確，但仍然能夠?qū)е露喾N蛋白質(zhì)構(gòu)象病，如肌萎縮性側(cè)索硬化癥，家族性淀粉樣心肌病等。第47頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

2004年6月5日，美國前總統(tǒng)羅納德·里根結(jié)束了與阿爾茨海默病長達10年的斗爭，與世長辭。阿爾茨海默病第48頁,共68頁，2024年2月25日，星期天阿爾茨海默病第49頁,共68頁，2024年2月25日，星期天阿爾茨海默病1906年,德國醫(yī)師阿洛斯·阿爾茨海默首次描述了一種以記憶、語言和社交能力逐漸退化為特征的疾病,即阿爾茨海默病。

●1984年,旨在喚起公眾關注、推進醫(yī)學研究的國際阿爾茨海默病學會(ADI)成立。

第50頁,共68頁，2024年2月25日，星期天阿爾茨海默病

2010年世界阿爾茨海默病日的活動主題是：Dementia.It’stimeforaction。

1994年,ADI設立每年9月21日為世界阿爾茨海默病日。

2008年世界阿爾茨海默病日的主題是“關注癡呆,刻不容緩”(notimetolose)。

2009年世界阿爾茨海默病日的主題是“DiagnosingDementia:SeeitSooner”

第51頁,共68頁，2024年2月25日，星期天AD的臨床表現(xiàn)進行性的認知、記憶障礙第52頁,共68頁，2024年2月25日，星期天阿爾茨海默病將成為21世紀威脅人類的最嚴重疾病之一美國，據(jù)估計有450萬阿爾茨海默病患者，65歲以上發(fā)病率為10%，而85歲以上發(fā)病率近50%。我國，阿爾茨海默病患病人數(shù)已超過500萬，占全世界所有患病人數(shù)的1/4，而且，隨著我國人口老齡化進程的加快，這個數(shù)字將更為龐大。在60歲以上的老年人群中，年齡每增加5歲，阿爾茨海默病的患病危險就可增加1.85倍……。

第53頁,共68頁，2024年2月25日，星期天在死亡原因中，阿爾茨海默病位列第七65歲以上人群已成為僅次于心臟病、癌癥、中風之后，導致老人死亡的“第四大殺手”。

第54頁,共68頁，2024年2月25日，星期天裴鋼院士——

“研究β淀粉樣蛋白的產(chǎn)生過程，將有助于預防和治療阿爾茨海默氏癥。”AD“罪魁禍首”：β淀粉樣蛋白神經(jīng)細胞異常產(chǎn)生的大量β淀粉樣蛋白，不僅會在大腦中沉淀形成老年斑，而且會引起大腦神經(jīng)纖維絲纏結(jié)和神經(jīng)細胞死亡等病理變化，從而導致阿爾茨海默癥。第55頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第56頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第57頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第58頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第59頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2009年7月在維也納召開的ICAD上公布的一項研究顯示，目前AD或其他癡呆患者的診斷率＜35%。

第60頁,共68頁，2024年2月25日，星期天“很可能為AD”的新診斷標準為，核心癥狀（早期、顯著的情景記憶障礙）+至少1項支持特征①存在內(nèi)側(cè)顳葉萎縮；②腦脊液生物標志物異常；③雙側(cè)顳葉糖代謝率降低或其他示蹤劑預見的AD病理改變；④直系親屬中有被證實的常染色體顯性遺傳突變所致AD。新標準強調(diào)了早期場景記憶（3W：什么時間、什么地點和發(fā)生了什么事）障礙的重要性。第61頁,共68頁，2024年2月25日，星期天開展腰椎穿刺檢查，以檢測腦脊液中AD相關蛋白標志物（如β淀粉樣蛋白42、總tau蛋白及磷酸化tau蛋白）；在進行MRI檢查時，務必要做冠狀位海馬像，測量海馬容積。舊標準中，除應具備場景記憶障礙，還應存在定向力、執(zhí)行功能或視空間等障礙。第62頁,共68頁，2024年2月25日，星期天預防癡呆癥從改善生活方式開始

“我們也許對衰老、遺傳背景和家族史等危險因素無能為力,但可以通過改善生活方式來維持腦健康,推遲阿爾茨海默病(AD)的發(fā)生。”

——國際AD學會醫(yī)學與科學關系部副主席威廉·蒂斯第63頁,共68頁，2024年2月25日，星期天1.癡呆癥——孤獨生活的終點站

瑞典學者的一項研究提示,穩(wěn)定的婚姻生活有助于維護腦健康,可能降低AD