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卫生部“十一五” 规划教材 全国高等医药教材建设研究会规划教材 第八章 肝胆疾病的 生物化学诊断 蚌埠医学院 章 尧 退出
主要内容 一、解剖结构基础与生物化学功能 二、肝脏的生物转化作用 三、胆红素与胆汁酸代谢及其异常 四、肝病的生物化学代谢紊乱 五、肝胆疾病的肝功能实验室检查 六、肝功能检验项目选择原则与评价
第一节 解剖结构基础与生物化学功能 一、解剖结构特点 二、肝脏的生物化学功能 三、肝细胞损伤时的代谢变化 返回章
一、解剖结构特点 1. 血管丰富—门静脉和肝动脉双重血供,且有肝静脉和胆道系统排泄 2. 微细结构 3.化学组成---含众多酶系 物质的转运基础---大量微绒毛 物质交换的基础---较高通透性 能量保证的基础---线粒体丰富 物质代谢的基础---亚细胞结构丰富 故肝脏有“物质代谢中枢”之称! 返回节
二、肝脏的生物化学功能 1. 代谢功能(参与糖、蛋白 质、脂类和维生素等物质 代谢) 2. 生物转化作用 3. 分泌和排泄功能 4. 造血功能 5. 激素的灭活 6. 肝脏再生功能 人肝细胞生长因子结构 返回节
三、肝细胞损伤时的代谢变化 1.急性肝损害时,血浆蛋白质浓度变化不大。 慢性肝病时: • 血浆清蛋白降低,γ-球蛋白升高,出现清蛋 白与球蛋白(A/G)的比值降低,甚至倒置。 • 血浆尿素水平呈低值。 • 血氨增高。 • 支链氨基酸和芳香族氨基酸的比值下降。 返回节
2. 糖代谢变化 • 磷酸戊糖途径和糖酵解途径相对增强,血中丙酮酸含量可显著上升。 • 严重肝病时糖有氧氧化及三羧酸循环运转失常。 • 血糖浓度难以维持正常水平。 • 糖耐糖曲线异常,可呈低平型、高峰型、高坡型等异常曲线 。 返回节
3. 脂类代谢变化 • 脂类消化吸收不良。 • 肝内脂肪氧化分解降低或脂肪合成增多或磷脂合成障碍,不能有效合成脂蛋白输出,脂肪在肝细胞内沉积而形成脂肪肝。 • 糖代谢异常,脂肪动员增加,导致酮血症 。 • 血浆胆固醇酯/胆固醇的比值下降。 • 血浆脂蛋白电泳谱异常,出现低密度脂蛋白(LDL)积累 。 返回节
第二节 肝脏的生物转化作用 一、生物转化的概念 二、生物转化的反应类型 三、生物转化的特点 返回章
一、生物转化的概念 1. 生物转化的定义 一些非营养物质在体内的代谢转变过程称为生物转化 2. 生物转化的对象 内源性:如激素、胺类等 非营养物质 外源性:如药物、毒物等 返回节
二、生物转化的反应类型 1. 第一相反应:氧化反应 还原反应 水解反应 2. 第二相反应:结合反应 * 有些物质经过第一相反应即可顺利排出体外。 * 有些物质即使经过第一相反应后,极性改变 仍不大,必须与某些极性更强的物质结合, 即第二相反应,才最终排出。 返回节
1. 微粒体依赖P450加单氧酶系 • 部位:微粒体内(滑面内质网)。 • 组成:Cyt P450,NADPH+H+,NADPH-细胞色素P450还原酶。 • 催化的基本反应。 RH+O2+NADPH+H+ROH+NADP++H2O • 基本特点: 能直接激活氧分子,其中一个氧原子加入底物分子中,另一氧原子被还原为水,故又称为混合功能氧化酶 (如图, 示例)。 返回节
返回节 多环芳烃的生 物转化过程
2. 线粒体单胺氧化酶系 • 存在部位:线粒体内 • 催化的反应: 催化胺类氧化脱氨基生成相应的醛 RCH2NH2+H2O2 RCHO+NH3+H2O 返回节
3. 醇脱氢酶及醛脱氢酶系 • 存在部位:胞液 • 催化的反应 • 醇脱氢酶(ADH)催化醇类氧化成酸 • 醛脱氢酶(ALDH)催化醛类生成酸 • 还原反应: 此类酶的活性一般不高 • 存在部位:微粒体 • 催化反应: • 硝基还原酶类 和偶氮还原酶类 在无氧条件下,生成胺类。 返回节
水解反应 • 分布广泛 • 种类繁多---肝细胞中有各种水解酶。 • 结合反应—第二相反应 • 存在部位:微粒体、胞液和线粒体内 • 结合对象:凡含有羟基、羧基或氨基的药物、 • 毒物或激素均可发生结合反应。 • 结合剂:葡萄糖醛酸、硫酸、谷胱甘肽、甘氨 • 酸、乙酰基、甲基等物质或基团。 返回节
1. 葡萄糖醛酸结合反应——最多见的结合反应 • 葡萄糖醛酸基的直接供体----尿苷二磷酸葡萄糖醛酸 (UDPGA) • 催化酶----葡萄糖醛酸基转移酶 (UGT), 示例: 2NADH+ 2H+ 2NAD+ UDPG脱氢酶 UDPGA UDPG + UDPGA + UDP 苯酚 返回节 苯β葡糖醛酸苷
+PAPS HO3SO 2. 硫酸结合反应 • 硫酸供体--3´-磷酸腺苷-5´-磷酸硫酸( PAPS) • 催化酶--硫酸转移酶 示例: +PAP 雌酮 雌酮硫酸酯 返回节
3. 酰基化反应 +HS-CoA +CH3CO~CoA 异烟肼 乙酰辅酶A 乙酰异烟肼 辅酶A 返回节
4. 谷胱甘肽结合反应 环氧萘 谷胱甘肽 S-二氢萘醇谷胱甘肽 返回节
CONH2 CONH2 N N + CH3 5. 甲基化反应 甲基的供体:S - 腺苷甲硫氨酸(SAM) 甲基转移酶 + + S -腺苷同型半胱氨酸 S -腺苷甲硫氨酸 尼克酰胺 N-甲基尼克酰胺 返回节
三、生物转化的特点 • 连续性 • 多样性 • 解毒与致毒双重性 返回节
第三节 胆红素与胆汁酸代谢及其异常 一、胆红素代谢与黄疸 二、胆汁酸代谢及其异常 返回章
一、胆红素代谢与黄疸 (一)胆红素的生成与转运 1. 胆红素来源 体内的铁卟啉化合物——血红蛋白、肌红蛋白、 细胞色素、过氧化氢酶及过氧化物酶(如图)。 返回节
主流胆红素 (80%) 1)衰老的RBC破坏、降解 2)无效红细胞生成 胆红素来源 分流胆红素 (20%) 3)非血红蛋白的血红素蛋白质 (细胞色素、过氧化物酶、 肌红蛋白等)分解 返回节
2.胆红素的生成过程 氨基酸 网状内皮系统 珠蛋白 衰老的RBC Hb 肝、脾、骨髓 (微粒体、胞液) 血红素 O2、NADPH 血红素加单氧酶 胆绿素还原酶 胆红素Ⅸa CO和铁 胆绿素 胆红素的性质:亲脂疏水,对大脑具有毒性作用 返回节
胆红素的生成过程 + + + +
胆红素空间结构示意图 C10 返回节
3.胆红素转运 胆红素-清蛋白复合体(主要) 运输形式 胆红素-α1-球蛋白(少部分) 竞争结合剂 ---如磺胺药,水杨酸,胆汁酸等 增加胆红素在血浆中的溶解度,便于运输 意 义 限制胆红素自由通过生物膜产生毒性作用 返回节
4. 胆红素在肝细胞内转变 1)摄取---胆红素可以自由双向通透肝血窦肝细胞膜表面进 入肝细胞。 以“胆红素-Y蛋白”(胆红素-Z蛋白) 形式送至内质网。 这是一个耗能的可逆的过程。 肝内运输 肝细胞膜上特异的载体蛋白 胆红素摄取的 有效性取决于 肝细胞内Y蛋白和Z蛋白两种受体蛋白 返回节
2)转化 • 部位:滑面内网质 • 反应:结合反应(主要结合物为UDPGA) • 酶: 葡萄糖醛酸基转移酶。 • 产物:主要为双葡萄糖醛酸胆红素,另有少量单葡萄糖醛酸胆红素、硫酸胆红素,统称为结合胆红素。 • 目的:既有利于胆红素随胆汁排泄,又限制其通过生物膜而起到解毒作用。 返回节
葡糖醛酸胆红素的生成 胆红素 + UDP -葡糖醛酸 胆红素葡糖醛酸一酯 + UDP -葡糖醛酸 UDP-葡糖醛酸基转移酶 胆红素葡糖醛酸一酯 + UDP (10 % ~20%) 胆红素葡糖醛酸二酯 + UDP (80 %~ 90%) 返回节
胆红素葡糖醛酸二酯的结构 C10 返回节
3)排泄 • 结合胆红素通过毛细胆管膜上的主动转运载体,从肝细胞毛细胆管排泄入胆汁中,再随胆汁排入肠道。 • 转运形式:逆浓度梯度的能量依赖的主动转运过程。 返回节
5. 胆红素在肠管中的变化及其肠肝循环 β-葡萄糖醛酸苷酶 结合胆红素 游离胆红素 葡萄糖醛酸 还原 氧化 胆素 胆素原 ﹡胆素原:中胆素原,粪胆素原,d -尿胆素原 ﹡胆 素:i -尿胆素,粪胆素, d -尿胆素 返回节
胆素原的肠肝循环 胆素原肠肝循环的概念 肠道中有少量的胆素原可被肠粘膜细胞重吸收,经门静脉入肝,其中大部分再随胆汁排入肠道,形成胆素原的肠肝循环。 返回节
胆素原肠肝循环的过程 (10~20%) 2~5%
胆红素代谢通路 返回节
(二)胆红素代谢紊乱与黄疸 1. 黄疸的概念: 凡能引起胆红素生成过多、或肝细胞对胆红素的摄取、结合和排泄过程发生障碍等因素均可使血中胆红素增高,而出现高胆红素血症。 胆红素是金黄色色素,当血清中浓度高时,则可扩散入组织,组织被染黄,称为黄疸。 • 隐性黄疸:< 34.2 mol/L,外观看不出。 • 显性黄疸:≥34.2 mol/L,有黄染的现象。 返回节
2. 黄疸的类型 • 根据肉眼可否见到黄染现象分为: ---显性黄疸和隐性黄疸。 • 根据发病原因可分为: ---溶血性、肝细胞性和梗阻性黄疸。 • 根据病变部位可分为: ---肝前性、肝性和肝后性黄疸。 • 根据血中升高的胆红素的类型分为: ---高未结合胆红素性黄疸及高结合胆红素性黄疸。 返回节
(三)黄疸的成因与发生机制 • 胆红素形成过多 • 肝细胞处理胆红素的能力下降 • 胆红素在肝外的排泄障碍 返回节
1.胆红素形成过多---溶血性黄疸 代谢特点 • 血中未结合胆红素含量增高;总胆红素升高,结合胆红素仅为总胆红素的20%。 • 未结合胆红素不能由肾小球滤过,故尿中无胆红素排出。 • 肝最大限度地处理和排泄胆红素,因而肠道中形成的胆素原增多,粪便排出的胆素原也增多,粪便颜色加深。 • 尿中排出的胆素原也相应增加,胆红素阴性。 ------高未结合胆红素血症 返回节
2.肝细胞处理能力下降--肝细胞性黄疸 代谢特点 • 血中两种胆红素含量都增高。总胆红素升高,结合胆红素占总胆红素的35%以上。 • 结合胆红素可由肾小球滤过,尿中出现胆红素。 • 结合胆红素在肝内生成减少,粪便颜色变浅。 • 尿中胆素原含量变化不定。一方面是从肠吸收的胆素原不能有效地随胆汁排出,使血中胆素原增加,尿中胆素原增加;另一方面是肝实质性损伤及炎症、肿胀等造成肝、胆管阻塞,结合胆红素不能排入肠道,尿中胆素原减少。 ------高未结合和结合胆红素血症 返回节
3.胆红素排泄障碍---阻塞性黄疸 代谢特点 • 血中结合胆红素含量增高,总胆红素升高,结合胆红素占总胆红素的50%以上。 • 结合胆红素能被肾小球滤过,尿中出现胆红素。 • 胆红素不易或不能随胆汁排入肠道,因而肠腔胆素原很少或缺失,粪便颜色变浅或呈灰白色。 • 尿中排出的胆素原也相应变少,胆红素阳性。 ------高结合胆红素血症 返回节
新生儿生理性黄疸的成因 • 生下后,血液内原来过多的红细胞被破坏,未结 合胆红素生成过多。 • 肝细胞内载体蛋白—Y蛋白少,肝细胞摄取未结合 胆红素的能力不足。 • 肝细胞内胆红素葡萄糖醛酸基转移酶生成不足, 结合胆红素生成少。 • 肝细胞胆汁分泌器发育不完善,对肝胆汁分泌的 潜力不大。 • 母乳中含有孕二醇,对葡萄糖醛酸基转移酶有 抑制作用。 返回节
(四)黄疸的实验室检查 • 胆红素代谢实验 • 血清酶学检查 • 血脂分析 • 血液学检查 返回节
三种类型黄疸的实验室鉴别诊断 返回节