胆色素的代谢
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第3节胆色素代谢与黄疸胆色素(bile pigment)是体内铁卟啉化合物的主要分解代谢产物,包括胆红素(bilirubin)、胆绿素(biliverdin)、胆素原(bilinogen)和胆素(bilin)等。
这些化合物主要随胆汁排出体外。
胆红素是人胆汁的主要色素,呈橙黄色。
胆红素的毒性作用可引起大脑不可逆的损伤。
但近年发现胆红素具有较强的抗氧化剂功能,可抑制体内的一些过氧化损伤发生。
一、胆红素的生成与转运胆红素是铁卟啉化合物转变而来,体内铁卟啉化合物包括血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和过氧化氢酶等。
正常人每天可生成250~350mg胆红素,其中70%以上来自衰老红细胞破坏释放的血红蛋白,其他主要来自含铁卟啉酶类。
肌红蛋白由于更新率低,所占比例很小。
正常红细胞的寿命为120天。
衰老的红细胞在肝、睥、骨髓的单核-吞噬细胞系统破坏释放出血红蛋白。
正常人每小时有l~2×108个红细胞破坏,约释放6g 血红蛋白。
血红蛋白随后分解为珠蛋白和血红素。
珠蛋白可降解为氨基酸,供体内再利用。
单核-吞噬细胞系统细胞(主要是脾和肝的星形细胞)微粒体含有非常活泼的血红素加氧酶(heme oxygenase ),在氧分子和NADPH的存在下,血红素加氧酶将血红素铁卟啉环上的甲炔基(-CH=)氧化断裂,释放CO,并将两端的吡咯环羟化,形成胆绿素。
释放的铁可以被机体再利用,一局部CO从呼吸道排出。
胆绿素在胞液胆绿素复原酶的催化下,从NADPH获得2个氢原子,生成胆红素。
〔见图12-5〕胆红素由3个次甲基桥连接的4个吡咯环组成,分子量为585。
虽然胆红素分子中含有2个羟基或酮基、4个亚氨基和2个丙酸基,这些基团均为亲水基团,理应溶于水,但由于这些基团在分子内部形成6个氢键,使胆红素分子形成脊瓦状的刚性折叠,极性基团隐藏于分子内部,胆红素便成为非极性的脂溶性物质。
脂溶性胆红素分子量小,且可以自由通过细胞膜,对组织细胞造成毒性作用。
胆色素的正常代谢途径
胆色素是人体内胆红素代谢的产物,主要包括胆红素、胆绿素等。
其正常代谢途径如下:
1. 肠道代谢:胆色素随胆汁进入肠道,通过肠道细菌的作用,胆色素会被分解为粪胆原。
大部分粪胆原随粪便排出体外,少部分粪胆原被肠道重吸收进入肠肝循环外,最终随尿液排出体外。
2. 肾脏代谢:部分胆色素会随胆汁进入肾脏,随尿液一起排出体外。
肾脏会对胆色素进行代谢,将其转化为胆原,最终以尿液的形式排出体外。
如果出现胆色素代谢障碍,可能会导致高胆红素血症等疾病,需及时就医诊治。
第四节胆色素的代谢
※胆色素的概念:体内铁卟啉化合物的主要分解代谢产物,包括胆
红素、胆绿素、胆素原和胆素等。
述:胆色素是体内的代谢废物,主要随胆汁排出体外。
80%的胆色素来源于血红蛋白。
一、胆红素的生成
简介:胆红素是人胆汁的主要色素,呈橙黄色。
其具有毒性,可引起大脑不可逆的损害。
但近年来人们发现胆红素具有抗氧化
剂作用,可抑制亚油酸和磷脂的氧化,其作用甚至优于维生
素E。
1.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。
※约80%来自衰老红细胞中血红蛋白的分解。
2.部位:肝、脾、骨髓单核-巨噬细胞系统细胞微粒体与胞液中3.过程:
血红蛋白→珠蛋白+血红素
↓↓
氨基酸胆红素
述:血红蛋白首先分解为珠蛋白和血红素。
珠蛋白进一步被分解为氨基酸,而再被利用;血红素在血红素加氧酶催化下,转变为胆绿素。
胆绿素在胆绿素还原酶催化下,还原成胆红素。
4.胆红素的性质:亲脂疏水,对大脑具有毒性作用
述:胆红素分子的亲水基团包裹在分子内部而疏水基团暴露于分子表面,所以呈亲脂、疏水的性质。
二、胆红素在血液中的运输
1.运输形式:胆红素-清蛋白复合体(少部分与α1-球蛋白结合)述:胆红素对血浆清蛋白具有极高的亲和力。
所以,胆红素在血液中主要与清蛋白结合而运输。
此时的胆红素因其必须
在加入酒精后才能与重氮试剂起颜色反应,所以被称为自
由胆红素或间接胆红素。
胆红素与清蛋白的紧密结合不仅
增加了胆红素的水溶性,有利于运输;且还限制了胆红素
自由通过各种生物膜,使其不致对组织细胞产生毒性作用。
2.意义:增加胆红素在血浆中的溶解度,限制胆红素自由通过生物膜产生毒性作用。
3.竞争结合剂:如磺胺药,水杨酸,胆汁酸等
4.血胆红素
述:游离胆红素与胆红素-清蛋白复合体尚未经肝细胞进行生物转化,故称未结合胆红素或血胆红素,它不被肾小球
滤过,用普通方法检验正常人尿液,胆红素为阴性反应。
三、胆红素在肝内的转变
1.摄取:胆红素自由双向通透肝血窦肝细胞膜表面进入肝细胞2.转运:在胞浆与配体蛋白→内质网
3.转化
⑴部位:滑面内网质
⑵反应:结合反应(主要为结合物为UDP葡萄糖醛酸,UDPGA)
⑶酶:葡萄糖醛酸基转移酶
⑷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
⑸葡糖醛酸胆红素的生成
胆红素+ UDP -葡糖醛酸
↓UDP-葡糖醛酸基转移酶
胆红素葡糖醛酸一酯+ UDP
+
UDP -葡糖醛酸
↓UDP-葡糖醛酸基转移酶
胆红素葡糖醛酸二酯(幻灯60)+ UDP
临床:UDP-葡糖醛酸基转移酶是诱导酶,苯巴比妥等药物能诱导其生成,从而加强胆红素代谢。
临床上用苯巴比妥消除新生儿
生理性黄疸。
述:胆红素代谢主要在肝脏中进行。
在肝血窦中胆红素与清蛋白分离,并迅速被肝细胞摄取。
胆红素进入肝细胞后,与胞浆中两种载体蛋白-Y蛋白和Z蛋白结合形成复合物,并以此形式进入滑面内质网。
在葡萄糖醛酸基转移酶催化下,胆红素与载体蛋白分离,进而与葡萄糖醛酸以酯键结合,生成葡萄糖醛酸胆红素酯。
这种胆红素因其能与重氮试剂直接迅速起颜色反应,所以被称为结合胆红素(肝胆红素)或直接反应胆红素。
直接胆红素的脂溶性弱而水溶性强,所以可随尿排出体外;在肝细胞内,其可有效地排到胆汁中。
未结合胆红素因子内形成氢键,不能直接与重氮试剂反应,必须先加入乙醇或尿素使氢键破坏,才能与重氮试剂生成紫色化合物,称为重氮试验间接反应阳性,
故未结合胆红素也称间接反应胆红素。
间接胆红素与直接胆红素的区别如下表所示:
四、胆红素的排出及胆色素的肠肝循环
1.排泄:结合胆红素从肝细胞毛细胆管排泄入胆汁中,再随胆汁排入肠道。
⑴胆色素正常代谢过程如下:
结合胆红素肠菌游离胆红素还原胆素原氧化胆素葡萄糖醛酸
述:直接胆红素随胆汁排出后,进入十二指肠。
在肠道细菌作用下,先脱去葡萄糖醛酸,再逐步被还原成无色的胆素原族化合物,即中胆素原、粪胆素原及尿胆素原等。
大部分胆素原随粪便排出体外,在细菌作用下或经空气氧化,粪
胆素原可氧化成棕黄色的粪胆素,此即为粪便颜色的主要
来源。
只有少量的胆素原由尿排出,即为尿胆素原。
其在
与空气接触后被氧化成尿胆素,它是尿中主要的色素。
尿
胆素原、尿胆素和尿胆红素临床上称为尿三胆。
⑵临床表现
述:肠道梗阻时,胆红素不能排入肠道形成胆素原与胆素,所以粪便颜色变浅,甚至呈现灰白色。
新生儿肠道细菌数量少,未被细菌作用的胆红素使粪便呈现橘黄色。
2.胆素原的肠肝循环
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。
述:进入肝内的胆素原还有一部分进入血液到达肾随尿排出,在接触空气O2后,被氧化成黄色的尿胆素,成为尿液的主要颜色。
五、胆红素代谢异常与黄疸
1.胆红素代谢异常
述:正常人由于胆红素代谢正常,血清中胆红素含量很少,低于
17.1umol/l。
若出现溶血,或肝疾病,或胆道阻塞引起胆红素
生成过多,或使肝细胞对胆红素摄取、结合、排泄过程发生障碍的因素,均可使血中胆红素浓度增高,称高胆红素血症。
2.黄疸:血清中胆红素含量过高,超过34.2 umol/l扩散进入组织,引起皮肤、巩膜、黏膜出现黄染的现象。
3.隐性黄疸:若血清胆红素浓度介于17.1~34.2 umol/l 之间,肉眼观察不到的组织黄染的现象。
4.黄疸的分类
⑴溶血性黄疸
①原因:红细胞被大量破坏,如恶性疟疾、过敏、药物和输血不当
引起的溶血,使生成的胆红素过多,超过肝摄取、结合与
排泄的能力,造成血中间接胆红素浓度异常增高。
各种引
起大量溶血的原因都可造成溶血性黄疸。
②临床表现:血清总胆红素升高(主要是未结合胆红素),重氮
试验间接反应阳性,尿胆红素阴性,尿胆素原增高,
粪色加深。
⑵肝细胞性黄疸
①原因:肝细胞或毛细胆管被破坏,如各种肝炎、肝肿瘤,使
肝细胞摄取、转化和排泄胆红素的能力降低所致。
②临床表现:血清总胆红素升高(未结合及结合胆红素都增高),
重氮试验直接及间接反应都呈阳性,尿胆红素阳性,
尿胆红素原变化不定,粪色变浅或正常。
⑶阻塞性黄疸
①原因:各种原因如胆道结石、肿瘤等引起的胆汁排泄通道
受阻,使胆小管和毛细胆管内压力增大而破裂,致使
结合胆红素不能进入肠道,逆流入血所致。
②临床表现:血清总胆红素升高(主要是结合胆红素),重氮
试验直接反应阳性,尿胆红素阳性,尿胆红素原
下降,粪色变浅,甚至为灰白色。
附:三种黄疸的病因及血、尿、便改变(见下页)
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