最新与人类健康相关的蛋白质结构和医学成像的同步辐射研究课件PPT.ppt 88页

'与人类健康相关的蛋白质结构和医学成像的同步辐射研究 内容（一）BSRF发展简史（二）BSRF上研究工作现况（三）BSRF今后的发展 （一）BSRF发展简史 90年代初的12＃大厅 90年代初的13＃大厅 90年代后期，12＃实验厅建设新束线包括7条光束线，用于形貌学、X射线荧光分析、高压衍射实验、X射线衍射、X射线小角散射、光电子谱、XAFS、漫散射实验研究。 90年代后期，13＃厅建造新束线 引出窗口7插入件4光束线13增加:生物大分子、高压、真空紫外LIGA、荧光分析、软X光应用中能束线、X光漫散射实验站132003年的BSRF BEPC4w1漫散射XAFSX-射线成像4B9衍射和小角散射光电子能谱3B1光刻VUV3W1软X射线光学4W1B4W1A4B9B4B9A3B1B3B1A3W1A3W1B1W1荧光分析4W2生物大分子高压3B3中能束线LIGA13条光束线13个实验站 P:100GPaT:1000-8000K4W2光束线和高压实验站 BeamLineStation生物大分子晶体学实验站（2003）2003年6月开始运行 3B3中能光束线（与中物院激光聚变中心联合共建） 二、BSRF上应用研究现况 同步辐射装置是一个服务于多个学科的实验技术平台，是科技前沿研究不可或缺的先进手段。(基础研究、应用研究、技术开发）同步辐射是一个用户装置同步辐射装置是一个特殊模式的大科学设施，不断在发展。 研究领域同步辐射物理学材料科学化学化工地矿考古农业国防工业生命科学环境科学 每年为用户提供专用机时2000小时左右，部分光束线可以兼用运行每年要为60多个科研单位的200多个课题提供服务课题主要来自863、973、国家和部门的重大科技计划、自然科学基金等 1998-2003为25个省、市、自治区的106个单位提供了同步辐射实验机时中国科学院32个研究所各部委的16个研究所国家教委50所高校其他：10 实验站完成课题用户人数XAFS:45105衍射、小角：3796荧光：2378漫散射：1949形貌：1860光电子谱：1340生物大分子：1754软X光：1029VUV:1019高压衍射站：843光刻、LIGA：416合计：2105992003年10／3－－11／15完成课题用户人数 用户分布 生物大分子线站建设2000.3立项1年7个月设计（01.11月）6个月完成线站建设（02.5月）加工、安装6个月线站连调完毕（02.11月）真空、专用光下1个月试运行（02.12月）10天,10余套数据2003正式向用户开放（5,6-7,10-11） 投资和效益投资：1000万，作为对比，国外$500－1500万。效益：03年两次专用光共4个月，16个课题组，数百套样品，第一次专用光实验（2003，6-7）就得到重大成果：菠菜捕光蛋白LHCII（膜、疏水，2.72Å）Nature,2004,Mar.SARS病毒主蛋白酶3CLMpro复合物（第一次、关键调控作用、制药意义）PNAS，2003，Nov SARS病毒主蛋白酶（SARS-CoVMpro）晶体结构SARS-CoVMpro与抑制剂复合物抑制剂电子密度抑制剂在酶表面的结合情况 LHC-II是绿色植物中含量最丰富的主要捕光复合物，这种复杂的分子体系镶嵌在生物膜中，具有很强的疏水性，难以分离和结晶。对其晶体结构的测定是国际公认的高难课题，也是一个国家结构生物学研究水平的重要标志。03年利用北京同步辐射实验室生物大分子晶体学线站获得了该晶体的高分辨率衍射数据，最终获得2.72Å分辨率的晶体结构，该结果以封面文章形式发表于04年3月的《自然》杂志。 发表于《Nature》2004年3月18日作为封面文章Changetal.,Nature428,287(2004) 能力及差距能力：有足够的分辨率，能作多波长反常散射（MAD）分析,能作单波长反常散射（SAD）分析，在容许的条件下充分发挥了功用但是远不能满足生物研究发展需求，用户强烈要求建造第二条线站。差距:ESRF，0.1s23mBSRF，0.7s2h 三、BSRF今后的发展 InstrumentationMethodsApplications方法发展(M)科技应用(A)设备发展(I)同步辐射应用发展的I–M–A模式 同步辐射装置是在不断发展中的大科学装置相比：一台商品X光机出厂就基本上确定了它的一生设备、方法与应用的发展三者相互促进 以生物大分子结构为例：衍射，要求晶体样品，能否从微量蛋白溶液较大含量量蛋白溶液结晶不佳蛋白良好蛋白晶体都得到结构信息？ 可以，同步辐射的多种手段、方法的发展以及其它同步辐射以外的多种手段、方法的应用 研究蛋白质结构与功能关系的一种有效的新方法：蛋白质晶体学（PX）＋生物体系吸收谱学（BioXAS） 谢谢 a a 营养支持途径(route)营养支持胃肠道途径静脉途径医院膳食肠内营养肠外营养首选，比例最大 授课内容肠外营养(parenteralnutrition，PN)肠内营养(enteralnutrition，EN) 教学目标掌握EN的主要适应症、禁忌症和并发症掌握PN的主要适应症、禁忌症和并发症掌握EN的供给方式、食物内容掌握PN的配制常规、注意事项 授课内容肠外营养(parenteralnutrition，PN)肠内营养(enteralnutrition，EN) 肠外营养(PN)是指患者通过胃肠外的静脉途径连续供给机体所需要的全部营养物质包括中心静脉营养和周围静脉营养 一、肠外营养支持的适应证疗效显著的强适应证：1.胃肠道梗阻2.胃肠道吸收功能障碍(1)广泛小肠切除术后(短肠综合征)(2)小肠疾病(3)放射性肠炎(4)严重腹泻(5)顽固呕吐 一、肠外营养支持的适应证疗效显著的强适应证：3.大剂量放疗、化疗后或接受骨髓移植病人4.中、重症急性胰腺炎5.严重营养不良伴胃肠功能障碍（3~5天可恢复者无须PN）6.严重的分解代谢状态（5~7天内胃肠道无法利用者） 一、肠外营养支持的适应证有一定疗效的中适应证1.大手术创伤和复合性外伤（5~7天内胃肠道无法利用者于手术后48小时内开始）2.中度应激状态3.肠瘘4.肠道炎性疾病 一、肠外营养支持的适应证有一定疗效的中适应证5.妊娠剧吐或神经性拒食6.需接受大手术或强烈化疗的中度营养不良（大手术前7~10天开始）7.入院后7~10天内不能建立充足的肠内营养8.炎性粘连性肠梗阻 一、肠外营养支持的适应证肠外营养支持无肯定疗效的弱适应证1.营养良好的病人于轻度应激或创伤情况下，消化道功能10天内可恢复2.肝脏、小肠等脏器移植后功能尚未恢复期间。 二、肠外营养支持的禁忌症无治疗价值而继续盲目治疗者心血管功能紊乱或严重代谢紊乱期间需要控制或纠正者胃肠道功能正常或能肠内营养者短期肠外营养预计时间小于5天者原发病需立即进行急诊手术者肠外营养并发症的危险性大于益处者 三、肠外营养的并发症中心静脉置管的并发症气胸、血胸、心脏填塞，臂丛神经损伤，动脉损伤，血肿，动静脉瘘，空气栓塞，误入其它静脉，导管折断中心静脉血栓形成（4~50%，锁骨下静脉33%）预防可应用肝素1000IU/L（PN）肺梗塞 三、肠外营养的并发症--感染败血症1.导管败血症发生率3~27%（有感染症状应做血培养，原则上中心静脉应拔除）其发生与手术伤口是否感染关系不明确2.内源性败血症 三、肠外营养的并发症--代谢糖代谢异常1.高渗性非酮性高血糖昏迷：多见于老年人，血糖>33.3mmol/L很少<22.2mmol/L，血Na>145mmol/L，血BUN明显升高，渗透压>350mOsm/L。小剂量持续输注胰岛素效果好于大剂量间断给药。2.低血糖 三、肠外营养的并发症--代谢蛋白质代谢异常1.高血氨（与氨基酸输入速度有关）2.高氯性代谢性酸中毒（氨基酸液含氯高）3.谷氨酰氨（GLN）外援性缺乏4.氨基酸配比不当所致并发症5.肉毒碱缺乏，影响脂肪酸氧化过程 三、肠外营养的并发症--代谢脂肪代谢异常1.必需脂肪酸（亚油酸和亚麻酸）缺乏2.脂肪超载综合征（脂肪最大用量3g/kg·d，占总热量70%）应用脂肪乳剂的禁忌症---组织正常氧运输得不到保障时不宜应用1.糖尿病昏迷2.维生素B1缺乏造成的乳酸酸中毒3.急性肝坏死4.急性重症肝炎5.任何类型的休克 三、肠外营养的并发症--代谢电解质代谢异常代谢性骨病与钙磷代谢紊乱、维生素D、激素有关，注意钙磷监测，补充。 三、肠外营养的并发症--肝脏胆道肝脏酶谱升高---4~20天开始，一般6天。原因可能：1.热卡过高2.热氮比过高3.必需脂肪酸缺乏4.防腐剂的肝毒性5.胆汁淤积胆汁淤积（直接胆红素>34.2μmol/L或以总胆酸为诊断标准）可用熊去氧胆酸治疗。胆囊炎、胆泥、胆结石形成 四、PN制剂PN组成成分包括氨基酸、脂肪乳、葡萄糖、多种维生素、多种微量元素、电解质和水等。基本要求：无菌、无毒、无热源；适宜的pH值和渗透压；良好的相容性、稳定性、无菌无热源包装等。 PN所用的营养液的要求：1.每日供氮和热量的要求，氮为0.2~0.24g/kg/d；热量为30~40Kcal/kg/d2.氮(g)和热量之比为：1:150~200Kcal3.含有适量的电解质、维生素和微量元素。 4.脂肪乳剂的补充50%的能量5.胰岛素的应用胰岛素：葡萄糖≈1U︰8～10克6.必需氨基酸和非必需氨基酸的含量一般为1:2 PN配制常规1.微量元素和电解质入氨基酸溶液；2.磷酸盐入葡萄糖液；3.将1，2入三升袋；4.水溶和脂溶维生素混合后入脂肪乳；5.将4入三升袋；6.排气，摇匀混合物，备用。 PN配制注意事项按序混合防止沉淀禁止加药总量适当液体总量应>1500ml，葡萄糖的最终浓度应为10%～23%现配现用：24小时内输完，最多不超过48小时。保护脂肪乳剂：电解质不能直接加入脂肪乳中，否则可引起破乳。一价阳离子浓度<150mmol/L，Mg<3.4mmol/L，Ca<1.7mmol/L作好标记 肠外营养的常规监测每日出入水量体温、脉搏、呼吸变化、神志尿糖和血糖，开始2~4次/天，稳定后2天1次电解质，最初3日1次/天，稳定后2次/周，怀疑电解质紊乱时随时监测。血常规、肝肾功能，蛋白浓度，1~2次/周。血脂1次/2周血脂廓清试验，1次/周体重，营养评价和氮平衡，1~2次/周血气分析，最初1次/日，正常后1次/1~2周 肠外营养的特殊监测血清渗透压（285~310mOsm/L），计算公式：2(Na++k+)+血糖+尿素氮（mmol/L）24小时尿钠（130~217mmol/d）尿钾（50~100mmol/d），代谢紊乱时1次/天胆囊的B超检测，TPN超过两周者1次/周血清氨基酸谱分析，1次/周血清微量元素和维生素含量微生物污染的监测 成人不同病生理状态下每日需要水ml/kg热量kcal/kg氨基酸g/kg葡萄糖g/kg脂肪g/kg钠mmol/kg钾mmol/kg钙mmol/kg镁mmol/kg基本30300.7221~1.40.7~0.90.110.04消耗50501.5~2532~320.150.15~0.2高代谢100~15050~603~3.573~43~43~40.20.3~0.4 目标：TPNPN+ENENPN到EN的过渡4阶段：1.PN+管饲2.单纯管饲3.管饲+经口摄食4.完全经口摄食营养成分：水、糖、蛋白、脂肪、维生素、矿物质从肠外营养过度到肠内营养 授课内容肠外营养(parenteralnutrition，PN)肠内营养(enteralnutrition，EN) 肠内营养(EN)肠内营养是指患者通过口服或管饲摄入不需消化或只需化学性消化的营养制剂，从而获得机体所需能量和营养素的营养治疗方法多用于不能经口进食或有消化吸收障碍的患者 EN供给途径口服管饲(管喂)造瘘 管饲营养方式按供给次数分类一次性输注间歇性输注持续性输注按照管饲动力分类推注重力滴注输液泵或营养泵输注 肠内营养制剂流质饮食混合奶匀浆饮食大分子非要素饮食要素饮食 混合奶1、通常混合奶一般混合奶食谱：牛奶800ml、豆浆500ml、富强粉20g总能量1553.0kcal、蛋白质60.0g 混合奶2、高能量高蛋白混合奶牛奶800ml、脱脂奶粉50g、富强粉10g、粳米粉50g、豆浆500ml、鸡蛋200g、豆油20g、白糖165g、盐4g总能量2506.4kcal、蛋白质101.1g 混合奶配制方法将牛奶、米汤、豆浆、面粉、鸡蛋、蔗糖、植物油等混在一起，搅拌均匀；再加水至需要量，然后放在火上煮沸，边煮边搅，不致结成团块。酸性果汁不宜与奶类同煮，防止凝块。食盐少量无影响，过多也会凝结成块。将部分食盐与菜汁、肉汤同煮；桔子汁、番茄汁在加入混合奶后应立即给患者使用。 匀浆饮食是将正常人饮食去刺和骨后用高速捣碎机搅成糊状，所含营养成分与正常饮食相似，但在体外已粉碎，故易消化吸收。 匀浆饮食1、特点可调配成能量充足和各种营养素齐全的平衡饮食；渗透压不高，对胃肠无刺激；可避免长期以牛奶、鸡蛋、蔗糖等为主饮食中动物脂肪和胆固醇偏高，牛奶和蔗糖过多引起的腹胀、腹泻等反应；因含有较多粗纤维，可预防便秘；在医院或家庭中均可长期使用，且无副作用。 匀浆饮食2、适应证脑血管意外昏迷、头面部及消化系统肿瘤、神经性厌食、外科术后营养不良但不能经口进食者，高龄老人无牙齿、对肉类食品不能咀嚼、或消化能力差者，婴儿需要增加辅助食品时。 匀浆饮食3、可选食物可用食物有米饭、粥、面条、馒头、鸡蛋、鱼、虾、鸡肉、瘦肉、猪肝、青菜、白菜、花菜、胡萝卜等及适量牛奶、豆浆、豆腐、豆干和蔗糖等食物。 匀浆饮食4、配制方法固体食物，如肉、鱼、虾、蔬菜等，必须先洗干净、去骨、去皮、去刺、切成小块煮熟。馒头除去外皮、鸡蛋煮熟去壳分成块、莲子先煮烂、红枣先煮熟去皮去核。将每餐所需要食物全部混合，加适量水一起捣碎搅匀，待全部搅成无颗粒糊状再加食盐1～2g/餐，植物油或乳化脂肪边烧边搅拌。 匀浆饮食食谱举例第1次鸡蛋40g馒头50g牛奶220g白糖40g豆油5g盐2g第2次粳米50g猪瘦肉75g牛奶220g豆腐干50g胡萝卜50g青菜100g白糖60g豆油5g盐2g第3次馒头70g鸡75g牛奶220g豆腐干50g胡萝卜50g青菜100g白糖60g豆油10g盐2g总能量2269.7kcal蛋白质85.9g 要素饮食要素饮食为化学组成明确、含有人体必需的各种营养素，经复水后可形成溶液或较稳定的悬浮液。要素饮食由氨基酸、单糖、脂肪酸、多种维生素和矿物质及微量元素等组成。因要素饮食营养素种类齐全，可满足推荐的营养素供给量；其组成系单体或要素形式的物质，不需要消化或轻微水解即可在小肠上端吸收。故名为要素膳或要素饮食，可供口服或管饲的方法使用。 对消化道功能不全的病人使用短肽型肠内营养混悬液（剂）要素饮食 对消化道功能完整的病人使用整蛋白肠内营养混悬液（剂），非要素饮食 EN适应证消化道功能正常不能经口进食、摄食不足或有禁忌Ifthegutworks,useit. EN禁忌证胰腺炎急性发作期严重应激状态、麻痹性肠梗阻、上消化系统出血、顽固性呕吐、严重腹泻或腹膜炎小肠广泛切除6～8周以内严重吸收不良综合征及长期少食衰弱的患者休克3个月以内的婴儿完全性肠梗阻及胃肠蠕动严重减慢胃大部切除后易产生倾倒综合征的患者 EN并发症机械性并发症胃肠性并发症腹泻恶心、呕吐吸入性肺炎代谢性并发症（很少） 腹泻营养制剂选择不当：如脂肪含量较大，可选用另一种产品。营养液高渗且滴速过快：预防办法为稀释后少量、缓慢输注，速度控制在40～50ml/h，24h后再逐渐增量达到需要量。若经过各种措施无效，可改为肠外营养。营养液温度过低：营养液温度应维持在40℃左右。 腹泻严重营养不良、低蛋白血症，因肠黏膜萎缩可导致腹泻，此种情况应从低浓度、小剂量开始逐步使患者适应。乳糖酶缺乏：医源性感染：在此种情况下应用肠内营养则会加重腹泻，应针对病因处理，或改用肠外营养此外，营养液受到细菌污染及某些药物治疗如肿瘤化疗或放射治疗均可引起腹泻 恶心、呕吐预防办法为：①若为滴速过快，胃内有潴留，则应减慢速度，降低渗透压；②对症处理，如给予止吐剂等。 吸入性肺炎防止胃内容物潴留及返流是预防吸入性肺炎的基础，可采取：（1）滴注营养液时始终使床头抬高30°～45°。（2）高渗营养液易在胃内潴留，开始时应稀释营养液，逐渐增加至全量。（3）应经常检查确定管端位置，尽量使鼻饲管管端通过幽门进入十二指肠或空肠上端。（4）经常检查潴留情况，一旦潴留液超过100ml应暂停输入2～8h，证实胃潴留小于100ml后以低浓度、较慢速度重新开始滴注。'