神经系统遗传性离子通道病课件.pptx
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1、目录目录1离子通道简介离子通道简介32疾病疾病通道通道通道通道疾病疾病一、离子通道简介一、离子通道简介 离子通道在膜上形成特殊的亲水性孔道,当感受到一定的刺激时,孔道开放可有选择性地让某种离子通过膜而顺其电化学梯度进行被动转运,并产生膜电流。3种状态:静息关闭、开放、失活关闭。3种过程:激活、失活、复活。通道分类通道分类 门控通道:电压门控、配体门控、质子门控、机械门控通道、第二信使门控通道等等。非门控通道:离子顺电化学梯度机制通过细胞膜的一类通道,离子的流动是被动的,其可被钠-钾泵所平衡。电压门控通道电压门控通道 电压门控通道是离子的传导性受膜电位变化影响的一类通道,通道上存在对膜电场敏感的
2、电压传感器,其将触发通道发生空间构象变化,影响通道的开放和关闭。电压门控通道家族包括:钠、钾、钙、氯离子通道。Na通道通道 已发现10种Na通道亚型,即Nav1.1-1.9和Nax 根据对河豚毒素(TTX)的敏感性分为 TTX-S:Nav1.1、1.2、1.3、1.4、1.6、1.7 TTX-R:Nav1.5、1.8、1.9 Nax为浓度敏感型,而非电压敏感型 钠通道由、亚基组成 :形成亲水通道 :调控通道动力学及电压门控性EJM易感性的变异部位:CLCN2:编码Cl通道肌肉过度活动在睡眠及全麻时持续存在。根据对河豚毒素(TTX)的敏感性分为扩增越长,疾病出现越早。根据对河豚毒素(TTX)的敏
3、感性分为临床严重程度随年龄而变化。早期服用丹曲洛林(抑制肌浆网Ca2+释放)可使死亡率降至10%。GABA-B:代谢型受体,受GABA和巴氯芬激动。常与儿童期或青少年期出现,30岁时可自发改善。主要症状未寒冷引发的肌肉僵硬,随活动继续而程度加重(反常肌强直)。原发性全面性癫痫伴热惊厥:全面性癫痫伴热性惊厥附加症、婴儿严重肌阵挛癫痫、顽固性儿童强直阵挛性癫痫代谢性调节K+外流通道特征:轴性受累,影响呼吸、延髓和眼外肌。CHRNB2:编码2主要的表现型包括:癫痫、发作性共济失调、偏头痛、神经病理性疼痛、过度惊骇症、神经性肌强直功能减弱:变异削弱通道的功能通道的显著变异可能对细胞膜兴奋性产生更严重的
4、影响,导致个体死亡表型。通道的显著变异可能对细胞膜兴奋性产生更严重的影响,导致个体死亡表型。扩增越长,疾病出现越早。K通道通道 电压依赖性钾通道 钙依赖性钾通道 内向整流钾通道 K通道由四个亚基组成,6个跨膜螺旋(S1-S6)折叠构成通道内衬 S4段是电压感受器。4th subunit not shown电压依赖性钾通道电压依赖性钾通道 延迟整流钾通道:Kv1-Kv9,与细胞膜的复极化有关。瞬间外向钾通道:IA或Ito(Ito1、Ito2)参与动作电位期的复级过程 起博电流:If 是窦房结、房室结和蒲肯野纤维的起博电流之一钙依赖性钾通道钙依赖性钾通道 Kca 是调节血管肌源性张力的主要离子通道
5、之一内向整流钾通道内向整流钾通道 内向整流钾通道:Kir 参与动作电位3相复极,维持4相静息电位 ATP敏感的钾通道:KATP 代谢性调节K+外流通道 Ach激活的钾通道:Kach 被Ach和GTP激活,电导大、门控过程快Ca通道通道 电压门控性Ca通道 T型:低电压激活,迅速失活 L、N、P、Q、R 型:高电压激活,缓慢失活 激动剂-受体门控性Ca通道 NMDA受体是Ca2+进入神经细胞的通道 ATP受体是Ca2+进入平滑肌的通道 机械操纵型Ca通道 对机械牵张敏感L型Ca2+通道的组成Cl通道通道 电压门控Cl通道:ClC 阴离子选择性、电压依赖性、巨大电流调节功能 氨基酸受体Cl通道 氨
6、基丁酸-A(GABAA)受体Cl通道 甘氨酸受体(GlyR)Cl通道 形成抑制性突触后电位,抑制神经元放电配体(受体)门控通道配体(受体)门控通道 配体门控通道的离子传导性变化受配体与通道受体结合的影响。配体包括:Ach、谷氨酸、GABA、甘氨酸及环核苷酸等等。钠通道由、亚基组成:形成亲水通道在中枢神经系统导致热性惊厥2)非营养不良性肌强直外显率:85%其他电压门控通道病被Ach和GTP激活,电导大、门控过程快肌张力亢进1年后逐渐缓解,而过度惊吓终生存在。EAST综合征:癫痫、共济失调、耳聋、肾小管疾病GABA-A受体突变:GABRD和GABARG2,后者的变异引起GABA激活的氯电流降低,减
7、少了抑制性电流,使兴奋性增高特征:肌肉发育不良、无力、婴儿低张力综合征,常伴有骨骼肌异常,如髋关节脱位、脊柱侧弯。ATP敏感的钾通道:KATP阴离子选择性、电压依赖性、巨大电流调节功能4th subunit not shownEAST综合征:癫痫、共济失调、耳聋、肾小管疾病受到过度惊吓时可引发短暂的全面僵直,使患者“僵硬如棍”而跌倒,意识清醒而无法自我保护。T型:低电压激活,迅速失活已发现10种Na通道亚型,即Nav1.慢通道综合征:对乙酰胆碱酯酶无反应,进展性代谢变化进展极快,未予立即处理,死亡率达70%。ACh受体通道受体通道 烟碱型:含5个亚基,每个亚基含4个螺旋区域M1-M4。M2区域
8、形成离子通道的中央孔道,组成该孔道的氨基酸带较多的负电荷,阳离子选择性易于通透。毒蕈碱型:为第二信使门控通道,通过G蛋白受体的激活来启动。谷氨酸受体通道谷氨酸受体通道 离子型:分为NMDA、AMPA/KA和KA受体通道,当神经递质与受体结合,通道开放,Na+、K+、Ca2+进入细胞,产生兴奋效应。代谢型:G蛋白偶联受体家族,为第二信使门控通道。GABA受体通道受体通道 GABA-A:离子型受体,受GABA激动。由5个亚单位组成,当神经递质与受体结合,通道开放,Cl-进入细胞,产生抑制效应。GABA-B:代谢型受体,受GABA和巴氯芬激动。可与Ca2+、K+通道和G蛋白偶联。GABA-C:离子型
9、受体,受与GABA机构相似的化合物激动。也与Cl-通道偶联。甘氨酸甘氨酸受体通道受体通道:抑制性离子通道离子通道病离子通道病 需要明白的两个问题 1、间歇性发作:通道基因突变产生“细胞膜兴奋性改变”,其在可兴奋组织中导致发作倾向。通道的显著变异可能对细胞膜兴奋性产生更严重的影响,导致个体死亡表型。离子通道病离子通道病2、怎样理解通道功能失调 1)类型:功能增强:变异增强通道的功能 功能减弱:变异削弱通道的功能 负性作用:变异干扰通道蛋白活性 2)特征:定位选择性 通道相互依赖性 遗传异质性 表型异质性 定位选择性定位选择性 离子通道的解剖定位决定他们的功能 如钠通道的功能紊乱 在中枢神经系统导
10、致热性惊厥 在肌肉导致高钾周期性麻痹通道相互依赖性通道相互依赖性 神经元和肌细胞膜的正常兴奋性需要许多离子通道的联合作用 如神经细胞的动作电位源于钠离子传导的快速增加,而钾通道的激活则有助于细胞膜的复极化遗传异质性遗传异质性 通道蛋白的功能可能被多个基因所调控,不同的基因变异可产生相同的疾病表型 如至少56种基因变异导致先天性肌无力综合征,尽管通道功能失调可能有不同的机制,最终仍是神经肌肉结合处的一个功能紊乱表型异质性表型异质性 相似的基因变异可产生不同临床表型 如肌钠离子通道基因的相似变异可导致高钾周期性麻痹、先天性肌强直病或其他肌强直病 离子通道的解剖定位决定他们的功能通道的显著变异可能对
11、细胞膜兴奋性产生更严重的影响,导致个体死亡表型。含钾制剂和其他去极化制剂可加重肌强直,又称“钾离子加重型”肌强直良性家族性(新生儿-)婴儿惊厥也称为惊跳症或僵婴综合征,是一种罕见的非痫性障碍,表现为对听觉、视觉或其他刺激呈过度惊吓的反应。甘氨酸受体通道:抑制性离子通道代谢性调节K+外流通道SCN4A突变:编码骨骼肌Nav1.也称为惊跳症或僵婴综合征,是一种罕见的非痫性障碍,表现为对听觉、视觉或其他刺激呈过度惊吓的反应。甘氨酸受体突变:家族性过度惊骇症甘氨酸受体突变:家族性过度惊骇症GABA-A受体突变:GABRD和GABARG2,后者的变异引起GABA激活的氯电流降低,减少了抑制性电流,使兴奋
12、性增高劳力活动后10-30分钟才变得僵硬(迟发性僵硬),大部分肢体有“回暖”现象,眼睑肌肉可出现反常肌强直(重复收缩加重肌强直)。兰尼碱受体(RyR)1的N端区域突变CHRNA4:编码4先天性副肌强直:Na通道先天性肌强直:Cl通道症状始于出生,婴儿表现为肌肉僵硬,被抱起时加重,睡眠时小时。位于肌浆网的兰尼碱受体(RyR)1的C端区域突变,引起Ca2+释放障碍或储存耗竭以上特征均由肌肉收缩触发或加重。阴离子选择性、电压依赖性、巨大电流调节功能特征:出生后1周内发作,几周至几月时消失,可有部分性起源,常为半强直或阵挛症状或呼吸暂停,或可表现为全面发作。发作间期,某些家系存在癫痫、视网膜退化和持续
13、的小脑功能异常。TTX-R:Nav1.3种过程:激活、失活、复活。如至少56种基因变异导致先天性肌无力综合征,尽管通道功能失调可能有不同的机制,最终仍是神经肌肉结合处的一个功能紊乱特征:肌肉发育不良、无力、婴儿低张力综合征,常伴有骨骼肌异常,如髋关节脱位、脊柱侧弯。折叠构成通道内衬与细胞膜的复极化有关。甘氨酸受体突变:家族性过度惊骇症GABA-A受体突变:GABRD和GABARG2,后者的变异引起GABA激活的氯电流降低,减少了抑制性电流,使兴奋性增高受到过度惊吓时可引发短暂的全面僵直,使患者“僵硬如棍”而跌倒,意识清醒而无法自我保护。常为多发,不延肌纤维扩展。2)特征:定位选择性CHRNB2
14、:编码2FHM1:先兆时间长,可有意识模糊、意识丧失。慢通道综合征:对乙酰胆碱酯酶无反应,进展性M2区域形成离子通道的中央孔道,组成该孔道的氨基酸带较多的负电荷,阳离子选择性易于通透。后者还可有其他神经功能障碍,如发作性运动障碍或偏头痛。是窦房结、房室结和蒲肯野纤维的起博电流之一家族性偏瘫型偏头痛(FHM):特征为单侧偏头痛,伴恶心、畏光、畏声。二、疾病二、疾病通道通道 中枢和周围神经系统 主要的表现型包括:癫痫、发作性共济失调、偏头痛、神经病理性疼痛、过度惊骇症、神经性肌强直 运动终板和骨骼肌 主要的表现型包括:先天性肌无力综合征、非营养不良性肌强直、周期性瘫痪、兴奋-收缩偶联功能障碍1、中
15、枢和周围神经系统、中枢和周围神经系统1)特发性癫痫 部分性癫痫:夜间额叶癫痫 继发性全面性癫痫:良性家族性新生儿惊厥、良性家族性(新生儿-)婴儿惊厥 原发性全面性癫痫伴热惊厥:全面性癫痫伴热性惊厥附加症、婴儿严重肌阵挛癫痫、顽固性儿童强直阵挛性癫痫 原发性全面性癫痫不伴热惊厥:儿童或青少年失神癫痫、青少年肌阵挛癫痫、觉醒时全身强直阵挛性癫痫部分性癫痫部分性癫痫 夜间额叶癫痫(EFNL)特征:儿童期频繁小发作,伴运动过度或强直表现,特别是夜间丛集发作 外显率:70-80%突变:神经元烟碱型Ach受体通道 CHRNA4:编码4 CHRNB2:编码2 CHRNA2:编码2 机制:通道功能增强或减弱,
16、Ach敏感性增加 继发性全面性癫痫继发性全面性癫痫 良性家族性新生儿惊厥(BFNS)特征:出生后1周内发作,几周至几月时消失,可有部分性起源,常为半强直或阵挛症状或呼吸暂停,或可表现为全面发作。成人期复发率15%。心理运动发育正常,可有学习障碍。外显率:85%突变:Kv7.2和Kv7.3,两者相互作用,并形成所谓的“M-电流”(因能被毒蕈碱受体强烈抑制而得名,对调控神经元动作电位的发放至关重要)机制:钾电流降低20-30%继发性全面性癫痫继发性全面性癫痫 良性家族性(新生儿-)婴儿惊厥 特征:良性家族性新生儿-婴儿惊厥(BFNIS)发生于新生儿-婴儿期,良性家族性婴儿惊厥(BFIS)发生于3-
17、12月。后者还可有其他神经功能障碍,如发作性运动障碍或偏头痛。BFNIS的突变:SCN2A:编码哺乳动物脑部电压门控钠通道的一个亚基 机制:通道功能增强,神经元兴奋性增加 年龄依赖性如何解释:Nav1.2于发育时期在皮层和海马主要神经元的轴突起始段短暂表达,而后期这些部位为Nav1.6所替代。原发性全面性癫痫伴热惊厥原发性全面性癫痫伴热惊厥 全面性癫痫伴热性惊厥附加症(GEFS+)特征:儿童期起病,热惊厥伴同一谱系内多样的非发热性癫痫发作。个体可在6岁随后仍存在热惊厥或出现非发热性全面强直阵挛发作。疫苗和其相关的发热可触发第一次发作。外显率:60%神经元钠通道缺失突变:SCN1A(编码)、SC
18、N1B(编码1),机制为通道功能减弱 GABA-A受体突变:GABRD和GABARG2,后者的变异引起GABA激活的氯电流降低,减少了抑制性电流,使兴奋性增高 原发性全面性癫痫伴热惊厥原发性全面性癫痫伴热惊厥 婴儿严重肌阵挛癫痫(SMEI)特征:1岁内起病的阵挛或强直-阵挛发作,常与发热相关。病程中可出现非发热性全面肌阵挛、失神,也可发生单纯或复杂性部分癫痫。儿童早期出现认知功能恶化。与GESF+可以重叠,可被视为GESF+最严重的表型。顽固性儿童强直阵挛性癫痫(ICEGTC)特征:与SMEI类似,但无肌强直。也可视为GESF+的一种 SMEI和ICEGT的突变:SCN1A(编码Nav1.1)
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