第三節(jié) 大腦的神經(jīng)生化和遺傳學(xué)基礎(chǔ)

一、神經(jīng)生化基礎(chǔ)

神經(jīng)化學(xué)的研究開始于19世紀(jì)70年代。通過腦組織的離體研究，腦脊液的化學(xué)分析，用死后的腦組織進(jìn)行病理化學(xué)分析等，逐漸對(duì)腦的化學(xué)成分有所了解。研究表明，在種族和個(gè)體發(fā)育的不同階段以及在腦的不同部位，其生物化學(xué)特性是有差別的。20世紀(jì)以來，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是80年代以來迅速發(fā)展的分子生物學(xué)和各種成像尖端技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使人們能更深入了解大腦處于不同機(jī)能狀態(tài)下生化物質(zhì)代謝的變化，特別是對(duì)于各種心理與行為異常狀態(tài)，人們對(duì)腦內(nèi)生化物質(zhì)的改變有了越來越深刻的了解。

（一）中樞神經(jīng)遞質(zhì)

中樞神經(jīng)遞質(zhì)是一類存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中對(duì)大腦功能有重要影響的物質(zhì)，具有傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)或阻抑神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)的作用。主要有乙酰膽堿、兒茶酚胺、5-羥色胺、谷氨酸和γ-氨基丁酸以及多肽類物質(zhì)等。這些生化物質(zhì)如果代謝異常，就可能成為誘發(fā)精神障礙的重要原因。

1．乙酰膽堿

在神經(jīng)末梢中膽堿與乙酰輔酶的催化下合成乙酰膽堿。乙酰膽堿神經(jīng)元分布廣泛，腦內(nèi)膽堿神經(jīng)元主要在邁內(nèi)特核，纖維分布到皮層及邊緣系統(tǒng)，乙酰膽堿受體分為毒蕈堿受體和煙堿受體。前者在腦內(nèi)以椎體外系的紋狀體密度最大，其次為大腦皮層、海馬、杏仁核等部位，生理功能與不自主運(yùn)動(dòng)、意識(shí)、學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)。煙堿受體主要分布在脊髓細(xì)胞以及邊緣系統(tǒng)、下丘腦和海馬等部位，其生理功能尚了解不多，中樞膽堿腎正腺素平衡失調(diào)的假設(shè)，認(rèn)為情感性精神障礙可能與膽堿能神經(jīng)有關(guān)，尸檢結(jié)果表明，阿爾茨海默病大腦皮層及海馬膽堿能神經(jīng)末梢及細(xì)胞體明顯減少或損失。

2．兒茶酚胺

兒茶酚胺是包括腎上腺素、去甲腎上腺素和多巴胺在內(nèi)的與情緒活動(dòng)關(guān)系密切的一類重要生化物質(zhì)。有人曾提出情緒障礙的兒茶酚胺假說，認(rèn)為內(nèi)生性的情緒障礙，如抑郁癥，是由于腦內(nèi)兒茶酚胺機(jī)能不足所致，而躁狂癥則是由于交感中樞機(jī)能亢進(jìn)，兒茶酚胺的機(jī)能過盛造成的。此外，兒茶酚胺的代謝障礙與精神異常也有密切的關(guān)系。例如，腎上腺素的苯環(huán)上共有兩個(gè)羥基，如果二者被甲基取代，或其內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變而形成吲哚化合物，如腎上腺素紅或腎上腺素黃時(shí)，都可以引起精神異常。有人報(bào)告，躁狂癥患者尿中腎上腺素和去甲腎上腺素的排出量明顯增多，而抑郁癥患者尿中二者的排出量則正常。慢性精神分裂癥患者腎上腺素的排出量正常，而急性期患者排出量增多。老年性癡呆和先天愚型患者的腎上腺素排出量低于正常水平。

3．去甲腎上腺素

在去甲腎上腺素神經(jīng)元內(nèi)，酪氨酸轉(zhuǎn)化為多巴胺后進(jìn)入囊泡，由于多巴胺經(jīng)羥化酶催化成去甲腎上腺素。去甲腎上腺素廣泛存在于正常人的腦組織中，一般認(rèn)為它是交感神經(jīng)系統(tǒng)的傳遞物質(zhì)。去甲腎上腺素在腦海中的具體分布依其含量的多少依次如下：下丘腦、中腦、橋腦、延腦、紋狀體、大腦皮層及海馬。腦內(nèi)的去甲腎上腺素能神經(jīng)元，其纖維分上行與下行兩大組。上行纖維分背、腹兩束。背束起于蘭斑，上行到達(dá)全腦，特別是大腦皮層及小腦皮層、海馬等處，也到達(dá)杏仁核及下丘腦前區(qū)，可能是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激活系統(tǒng)的組成部分，與意識(shí)狀態(tài)有關(guān)，參與維持覺醒狀態(tài)。腹束起于延腦、橋腦的去甲腎上腺素能神經(jīng)核群，通過網(wǎng)狀組織、丘腦下部及邊緣系統(tǒng)（杏仁核、隔區(qū)、扣帶回等）直至嗅球，其功能可能與飲食、生殖、情緒及獎(jiǎng)勵(lì)行為有關(guān)。下行纖維大部分交叉到對(duì)側(cè)組成網(wǎng)狀脊髓束，終止于脊髓前角及頸腦水平含交感神經(jīng)節(jié)前神經(jīng)元的側(cè)角中，其功能可能與維持肌張力有關(guān)。

4．多巴胺

在多巴胺神經(jīng)元內(nèi)，酪氨酸經(jīng)酪氨酸強(qiáng)化酶作用轉(zhuǎn)為多巴，再經(jīng)多巴脫羧酶轉(zhuǎn)化為多巴胺。多巴胺神經(jīng)元胞體主要集中于中腦，發(fā)生纖維有三條通道：（1）黑質(zhì)紋狀體系統(tǒng)，纖維起于黑質(zhì)，投射至紋狀體，主要功能為調(diào)節(jié)錐體外系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，刺激該系統(tǒng)的通路可引起好奇、探究、運(yùn)動(dòng)增多和覓食等活動(dòng)，如將兩側(cè)通道完全毀損則能引起不食不飲、運(yùn)動(dòng)減少，對(duì)周圍事物無反應(yīng)等表現(xiàn)，甚至呈現(xiàn)木僵；（2）中腦邊緣系統(tǒng)通路，纖維起于中腦腳間核。廣泛分布于大腦邊緣系統(tǒng)，可能與人的精神活動(dòng)特別是情緒行為有關(guān)；（3）結(jié)節(jié)漏斗系統(tǒng)，胞體位于丘腦下部，纖維投射至垂體，其功能可能與內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)有關(guān)。

5．5-羥色胺

由5-羥色胺神經(jīng)末梢中的色氨酸在其羥化酶的作用下生成5-羥色胺酸，再經(jīng)脫羧酶脫羧為5-羥色胺。5-羥色胺神經(jīng)元主要分布于中腦和腦干，胞體主要集中于中縫核，行走與NE能纖維大體相似，也分上行和下行兩部分，在功能上大體與去甲腎上腺素能神經(jīng)元相拮抗。在人腦中5-羥色胺含量如果過高或過低，都可能造成精神障礙。其主要生理功能與情緒以及自殺和暴力等行為有關(guān)。有人通過實(shí)驗(yàn)證明，如用藥物抑制單氨氧化酶的活動(dòng)，使腦內(nèi)5-羥色胺大量增加，就會(huì)出現(xiàn)興奮現(xiàn)象，還有人實(shí)驗(yàn)證明，5-羥色胺的異常代謝物，如蟾毒色胺、毒蕈素、內(nèi)葉蕓堿等，都可引起精神癥狀。

6．γ-氨基丁酸

氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)有兩種，即γ-氨基丁酸和甘氨酸，均為中樞抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。由谷氨酸脫羧酶和輔酶磷酸吡哆醛作用下合成γ-氨基丁酸（GABA）。γ-氨基丁酸主要集中在紋狀體，在下丘腦中腦和小腦也有分布。其生理功能與焦慮、驚厥、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)等有關(guān)。γ-氨基丁酸和甘氨酸是神經(jīng)中樞重要的抑制性遞質(zhì)，能抑制突觸神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞。

7．神經(jīng)肽

神經(jīng)肽是體內(nèi)傳遞信息的多肽，主要分布于神經(jīng)組織，也分布于其他組織。肽由多個(gè)氨基酸組成，也是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分。神經(jīng)肽分布廣泛，它的失活不同于單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，一般沒有再攝取，主要為酶解失活。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)百余種神經(jīng)肽，其中較重要的有：（1）P物質(zhì)，這是最早發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)肽，被公認(rèn)為是一種神經(jīng)遞質(zhì)，據(jù)研究發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)及外周組織中均有P物質(zhì)受體，P物質(zhì)可能與鎮(zhèn)痛及黑質(zhì)多巴胺能系統(tǒng)功能異常有關(guān)；（2）內(nèi)源性阿片樣肽，主要為內(nèi)啡呔類、腦啡呔類和強(qiáng)啡呔類，其作用廣泛，對(duì)神經(jīng)、精神、呼吸、循環(huán)、內(nèi)分泌、感覺、運(yùn)動(dòng)、免疫等功能均有調(diào)節(jié)作用。對(duì)感覺的調(diào)節(jié)作用更為明顯；（3）膽囊收縮素（CCK），是腦內(nèi)含量最高的多肽，主要在細(xì)胞體內(nèi)合成，存儲(chǔ)于突觸前束泡，以胞裂外排的形式釋放，CCK與鎮(zhèn)痛、厭食、腦血流的調(diào)節(jié)、腦垂體激素釋放及胃腸道功能有關(guān)。

（二）神經(jīng)內(nèi)分泌

神經(jīng)細(xì)胞同時(shí)具有把神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧に貍鬟f信號(hào)的功能，即神經(jīng)內(nèi)分泌作用，神經(jīng)系統(tǒng)可控制或調(diào)節(jié)內(nèi)分泌作用，并使神經(jīng)和內(nèi)分泌兩大系統(tǒng)功能有機(jī)地結(jié)合起來，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)能更好地適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的變化。下丘腦的某些區(qū)域的特定神經(jīng)元可分泌神經(jīng)內(nèi)分泌激素，將神經(jīng)元電信號(hào)轉(zhuǎn)化為化學(xué)信號(hào)釋放至血液可進(jìn)入下丘腦—垂體—門脈系統(tǒng)，作用于垂體前葉，對(duì)垂體激素起促進(jìn)或抑制其釋放的調(diào)節(jié)作用。其中有促腎上皮質(zhì)激素釋放因子，促甲狀腺素釋放因子，促黃體生成激素釋放因子，促性激素釋放因子，以及生長素釋放因子等。

神經(jīng)內(nèi)分泌激素的分泌及調(diào)節(jié)作用主要通過神經(jīng)內(nèi)分泌軸來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)分泌系統(tǒng)與行為的關(guān)系，表現(xiàn)在內(nèi)分泌激素是行為的調(diào)節(jié)劑，同時(shí)內(nèi)分泌系統(tǒng)對(duì)行為的調(diào)節(jié)作用又影響內(nèi)分泌激素的生物合成及代謝。

實(shí)驗(yàn)與臨床資料表明，機(jī)體生物胺機(jī)能的缺陷可能是情感性精神病的基礎(chǔ)。而研究發(fā)現(xiàn)，情感性精神病患者有神經(jīng)內(nèi)分泌的異常。因此，推測這些內(nèi)分泌變化是由于中樞生物胺的機(jī)能障礙所引起的。臨床上研究較多的內(nèi)分泌系統(tǒng)是下丘腦—垂體—腎上腺軸。有人報(bào)道發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者血漿皮質(zhì)激素和17 -羥皮質(zhì)類固醇的含量均增高，起初，有人認(rèn)為這是一般的緊張、焦慮等非特異性因素所造成的，但后來，證明不能認(rèn)為這些變化是單純的應(yīng)激反應(yīng)，而是抑郁癥患者的一種基本的神經(jīng)內(nèi)分泌障礙。

關(guān)于焦慮狀態(tài)與神經(jīng)內(nèi)分泌的關(guān)系，某些臨床研究指出，皮質(zhì)類固醇可引起激越，加重焦慮。有焦慮癥狀的病人，皮質(zhì)激素含量較恢復(fù)期高25%；精神病患者處于焦慮和抑郁狀態(tài)時(shí)，皮質(zhì)素含量可增高50%。因此認(rèn)為焦慮可能是由皮質(zhì)類固醇增加所引起的神經(jīng)化學(xué)變化造成的。人的腎上腺受下丘腦控制，下丘腦將神經(jīng)應(yīng)激信息轉(zhuǎn)化為化學(xué)信息——促皮質(zhì)釋放因子。此因子從下丘腦細(xì)胞分泌出來，至特殊的垂體門脈系統(tǒng)，促進(jìn)了促腎上腺皮質(zhì)激素的釋放。

二、遺傳學(xué)基礎(chǔ)

各種心理異常或精神疾病能不能遺傳？

一般來說，人的心理是不能直接遺傳的，它主要是在后天的社會(huì)環(huán)境影響下，在人的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中逐漸形成和發(fā)展起來的。然而，一個(gè)人，作為一個(gè)整體（包括身、心兩個(gè)方面）與遺傳因素的關(guān)系卻又十分密切，尤其是一個(gè)人的體型、氣質(zhì)、神經(jīng)活動(dòng)特點(diǎn)，能力與性格的某些成分等都會(huì)受遺傳因素的直接影響。

在歷史上，對(duì)于人的心理能不能遺傳，曾經(jīng)有過遺傳決定論和環(huán)境決定論之爭。例如，在19世紀(jì)末，英國科學(xué)家高爾頓曾出版了《遺傳的才能與性格》和《遺傳?天才》等著作，認(rèn)為人的心理，包括才能和性格都是遺傳決定的。在中國也有所謂“龍生龍，鳳生鳳，老鼠生兒會(huì)打洞”的說法，認(rèn)為人的心理特點(diǎn)和才能是由遺傳決定的。但是，心理學(xué)中的行為主義理論卻堅(jiān)決反對(duì)遺傳決定論，主張人的心理與行為是由環(huán)境決定的。20世紀(jì)初的行為主義創(chuàng)始人華生就曾說過，給他一打兒童和他可控制的環(huán)境，他能把他們塑造成科學(xué)家、音樂家、流氓無賴或者小偷等。這兩種觀點(diǎn)都未免偏頗。

如果說，人的心理異常或精神疾病都是遺傳下來的，這顯然不會(huì)令人信服。但我們說有些心理異常或精神疾病與遺傳因素密切相關(guān)，這是合乎邏輯的。

雙生子研究和寄養(yǎng)子研究的大量資料一致表明，許多精神疾病患者的親屬都具有患病率高于一般群體的特征，而且親屬患者的親緣關(guān)系越近，則患病風(fēng)險(xiǎn)率越高。據(jù)對(duì)精神分裂癥家系調(diào)查結(jié)果表明，精神分裂癥一級(jí)親屬患精神分裂癥的風(fēng)險(xiǎn)率為3.7%，而對(duì)照組（正常人）一級(jí)親屬的風(fēng)險(xiǎn)率僅為0.2%，兩組差異極為顯著。我國錢德勝（1989）的調(diào)查結(jié)果為患者的一級(jí)親屬，精神分裂癥的患病風(fēng)險(xiǎn)率為4.25%，而正常的群體一級(jí)親屬患病風(fēng)險(xiǎn)率僅為0.42%；情感性精神病患者的一級(jí)親屬患病風(fēng)險(xiǎn)率為6.8%，正常人群體一級(jí)親屬患病風(fēng)險(xiǎn)率僅為0.066%。

在雙生子調(diào)查研究中，肯德勒等發(fā)現(xiàn)，同卵雙生子患精神分裂癥的同病一致率為31%～78%，異卵雙生的同病一致率為0～28%。拜弗爾森等總結(jié)10批資料表明，181對(duì)同卵雙生的情感性精神障礙的同病一致率為63%，而340對(duì)異卵雙生的同病一致率為16%，相差4倍，我國學(xué)者方惠泰報(bào)告50對(duì)雙生子的調(diào)查結(jié)果同卵雙生的同病一致率為46.4%，異卵雙生一致率為18.2%。在寄養(yǎng)子的調(diào)查研究資料中，赫斯頓報(bào)告了精神分裂癥患者母親所生子女47例自幼寄養(yǎng)后隨訪結(jié)果，并與正常母親所生子女50例寄養(yǎng)后隨訪結(jié)果比較。結(jié)果，患精神分裂癥的母親所生子女寄養(yǎng)后有5人患精神分裂癥，而對(duì)照組無一例患精神分裂癥。且其他精神障礙的患病率，患者組的子女也比對(duì)照組的子女較高。

當(dāng)今，由于分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)研究的重大進(jìn)展，揭示了遺傳影響的物質(zhì)基礎(chǔ)，并已有可能去闡明遺傳的具體機(jī)制，遺傳的作用已是有充分科學(xué)根據(jù)的事實(shí)。脫氧核糖核酸（DNA）被稱為遺傳物質(zhì)，染色體是由盤曲很緊的雙股螺旋形DNA分子構(gòu)成，基因則是DNA分子中的一小段，由于染色體的變異（畸變）和基因的變異（突變）。變異范圍有可能構(gòu)成引起機(jī)體結(jié)構(gòu)或功能異常的因素，成為致病基因，從而成為造成心理功能異常或精神病的相關(guān)因素。

國內(nèi)外的研究資料都已表明，在精神疾患中，精神分裂癥、躁狂抑郁癥和癲癇性精神病等所謂的內(nèi)源性精神病，遺傳因素與其發(fā)病過程中有著十分重要的作用。此外，近年來對(duì)阿爾茨海默病、驚恐障礙、強(qiáng)迫癥、酒依賴、藥物依賴、人格障礙、兒童多動(dòng)癥、兒童孤獨(dú)癥等也在進(jìn)行著分子遺傳學(xué)的探索。一般認(rèn)為躁狂抑郁癥可能是單基因顯性遺傳病，并與環(huán)境因素的作用有關(guān)；先天愚型（唐氏綜合征）則被看作是染色體畸變?cè)斐傻倪z傳病，近年來江三多等（1991）在研究高發(fā)的精神分裂癥時(shí)，應(yīng)用分離分析和多基因閾值模式的數(shù)學(xué)分布方法后，提示高發(fā)精神分裂癥為一種顯性主基因參與的多基因遺傳病。