血红素与胆色素代谢.ppt

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1、 Chapter 11 Metabolism of heme and bile pigment 第十一章 血红素与胆色素代谢 血红素 血红蛋白 肌红蛋白 细胞色素 过氧化氢酶 过氧化物酶 均以血红素作为辅基 是一种铁卟啉化合物，由卟啉环与铁螯合而成。 1 概述 血红素的结构 胆色素 胆色素是血红素降解的产物。 胆红素 (bilirubin) 胆绿素 (biliverdin) 胆素原 (bilinogen) 胆素 (bilin) 无色 橙红色 2 血红素的生物合成 合成部位： 骨髓和肝脏 （线粒体到胞液再到线粒体） 限速酶： ALA 合成酶 过程： 合成原料 ： 琥珀酰 CoA 、甘氨酸、 Fe

2、2+等 先合成直接前体原卟啉 IX Fe 2+ 血红素 一、血红素合成概况 A L A 合酶（磷酸吡哆醛） C o A S H + CO 2 限速酶 (1) -氨基 - 酮戊酸 (ALA)的生成 (线粒体内 ) -氨基 -酮戊酸 (ALA) 二、血红素合成过程 (2)胆色素原 (PBG)的生成 (胞液 ) : 胆色素原（卟胆原） 含锌的金属酶， 对铅敏感 (3)尿卟啉原 与 粪卟啉原 的生成 (胞液 ) : 尿卟啉原 III脱羧酶 (4)血红素的生成 (线粒体 ) : 1、合成的部位 组织定位：骨髓和肝脏 细胞定位：线粒体 胞液 线粒体 2、原料 :琥珀酰辅酶 A,甘氨酸 ,Fe2+等小分子

3、, 中间产 物的转变主要是吡咯环侧链的脱羧和脱氢反应 3、过程 : 三、血红素合成的特点 琥珀酰辅酶 A + 甘氨酸 A LA CO 2 辅酶 A A LA A L A 合酶 A L A 脱水酶 线状四吡咯 胆色素原 脱氨酶 尿卟啉原 同合酶 尿卟啉原 U P G 粪卟啉原 C P G 尿卟啉原 脱羧酶 原卟啉 血红素 粪卟啉原氧化脱羧酶 原卟啉原 原卟啉原氧化酶 亚铁螯合酶+ F e + 珠蛋白 + 血红蛋白 N N N N F e M V M V M PP M 胆色素原 PB G 2 4 2H 2 O 3 N H 3 NH 3 CO 2 2 CO 2 4 H 6H 血红素 (-) 线粒体

4、促进红细胞的繁殖和分化 , 加速红细胞的成熟及血红素和 Hb的生成 对所有类型的贫血都有治疗作用 四、血红素合成的调节 1、 ALA合酶 : 限速酶 2、 ALA脱水酶与亚铁螯合酶 : 受血红素的别构抑制调节 血红素阻抑 ALA合酶的合成 对重金属的抑制非常敏感 铅中毒 贫血 3、促红细胞生成素 (EPO): 反馈抑制 3 胆色素代谢 胆色素是血红素的降解的产物。 胆红素（ bilirubin） 胆绿素（ biliverdin） 胆素原（ bilinogen） 胆 素 （ bilin） 胆色素 （ bile pigment） 种类 脂溶性，橙黄色 毒性作用、抗氧化 衰老 RBC Hb 肌红蛋白

5、 过氧化酶 细胞色素 铁卜啉化合物 胆绿素 胆红素 （红） （蓝） （橙黄） 胆色素原族 胆素族 （无色） （棕色） 肠道 o 胆红素是胆汁中的主要色素，呈橙黄色。 胆红素具有： 毒性作用 抗氧化（抑制亚油酸和磷脂的氧化） 胆色素代谢以胆红素代谢为中心。 肝脏在胆色素代谢中起着重要作用 胆红素 一、胆红素的来源 大部分胆红素是由衰老红细胞破坏、降解而来，占胆红 素总量的 75； 小部分胆红素来自组织（特别是肝细胞）中非血红蛋白 的血红素蛋白质（如细胞色素 P450、细胞色素 b5、过氧化 氢酶等）的血红素辅基的分解； 极小部分胆红素是由造血过程中，骨髓内作为造血原料 的血红蛋白或血红素，在未成

6、为成熟细胞成分之前有少量 分解，即无效造血所产生的胆红素。 来源： 体内衰老红细胞的血红蛋白分解释放出的血红素 胆红素的主要来源： 血液中与清蛋白结合而运输 红细胞 血红素 珠蛋白 氨基酸 胆红素 肝细胞内与 Y、 Z蛋白结合运送至滑面内质网 与葡萄糖醛酸结合 随胆汁排入肠道 胆素原的肠肝循环 胆素原 胆素 尿胆原 尿胆素 二、胆红素的生成与代谢 （一）胆红素的生成 胆红素 生成部位： 脾、骨髓、肝的 网状内皮细胞 胆红素的空间结构及性质 理化性质：亲脂、疏水 结构特点：卷曲稳定 （二）未结合胆红素在血液中的运输 在生理 pH条件下胆红素是难溶于水的 亲脂性的胆红素能自由透过细胞膜进入血液 未

7、结合胆红素 : 脾脏、骨髓等单核吞噬细胞系统生成的胆红素， 由于未通过肝脏处理，被称为 未结合胆红素特点 : 主要与清蛋白结合成复合物进行运输 1、胆红素的运输载体 增加了胆红素在血浆中的溶解度，便于运输 限制胆红素自由透过各种生物膜，避免对 组织细胞产生毒性作用 生理意义： 过多的游离胆红素可与脑部基底核的脂类结合，并 干扰脑的正常功能，称胆红素脑病或核黄疸。 （三）胆红素在肝脏中的代谢 1、肝细胞对胆红素的摄取和转运 胆红素 -清蛋白被肝脏细胞 表面受体摄取 肝细胞内两种载体蛋白 Y蛋白和 Z蛋白结合 “胆红素 Y蛋白” (胆红素 Z蛋白 )形 式送至内质网 (耗能、可逆）。 甲状腺素、四

8、溴酚磺酸钠 (BSP)和靛青绿 (ICG)等 可竞争结合 Y蛋白，影响胆红素的转运。 苯巴比妥可诱导 Y蛋白的合成。 由于新生儿在出生 7周后 Y蛋白才达到正常成人水 平，故易产生生理性的新生儿非溶血性黄疸，临 床上可用苯巴比妥治疗。 2、肝细胞对胆红素的转化作用 未结合胆红素被运送至内质网中，胆红素在葡糖醛酸 基转移酶的催化下，接受来自 UDP-葡糖醛酸 的葡糖醛 酸基，生成胆红素葡糖醛酸酯。称此时的胆红素为结 合胆红素。 每分子胆红素可结合 2分子葡萄糖醛酸 结合胆红素 水溶性增加，随胆汁排入小肠 不能透过细胞膜，避免对细胞的毒性 结合胆红素特点 N O H VM C N H C H 2

9、M C C H 2M H N C O H N VM H H 2 H C H 2 CH O O C H 2 C O O H 胆红素 UDPG A 转移酶 UDPG A UDP N O H VM C N H C H 2 M C C H 2 M H N C O H N VM H H 2 H C H 2 C O C H 2 C O O O O H O H O H CH O O O O O H O H OH C O O H 双葡萄糖醛酸胆红素 结合胆红素 范登堡试验（ Van den Bergh）： 用重氮试剂（重氮苯磺酸）与胆红素吡咯环 上亚氨基反应，形成偶氮化合物，其在中性 介质中呈紫红色。 结合胆

10、红素与重氮试剂直接反应，称为 直接 胆红素 。 未结合胆红素必须先加入乙醇、甲醇或尿素 等加速剂才能与重氮试剂反应，生成紫红色 化合物，称为 间接胆红素 。 临床上用来鉴定结合胆红素未结合胆红素。 结果： 方法： （四）肝脏对胆红素的排泄作用 胆红素在内质网经结合转化后，在胞浆内经过高 尔基复合体、溶酶体等作用，运输并排入毛细胆 管随胆汁排出 （五）胆红素在肠道中的转变 中胆素原 (meso-bilirutinogen) 粪胆素原 (stercobilinogen) 尿胆素原 (urobilinogen) 结合胆红素，自回肠下段至结肠，在肠道细菌 作用下，由 -葡萄糖醛酸酶催化水解脱去葡萄 糖

11、醛酸，生成未结合胆红素，再逐步还原成为 无色的 胆素原族化合物 1、 粪胆素原在肠道下段或随粪便排出后经空气氧化， 可氧化为棕黄色的粪胆素，它是正常粪便中的主 要色素。 当胆道完全梗阻时，因结合胆红素不能排入肠道， 不能形成粪胆素原及粪胆素，粪便则呈灰白色。 临床上称之为白陶土样便。 婴幼儿的粪便为胆红素的橙黄色 2、胆色素的肠肝循环 生理情况下，肠道中约有 10-20%的胆素原可被 重吸收入血，经门静脉进入肝脏，大部分 (约 90%)以原形经胆汁分泌排入肠腔。此过程称为 胆色素的肠肝循环 。 血红蛋白 血红素 胆绿素 胆红素 珠蛋白 C O F e O 2 N A D P H +H + N

12、A D P H +H + 胆红素 + 清蛋白 血液 微粒体 肝脏 胆红素 -Y 蛋白 胆红素 -Z 蛋白 Y- 蛋白 Z- 蛋白 葡萄糖醛酸 胆红素 U D P G A 葡萄糖醛酸 胆红素 GA 胆红素 胆素原 （粪便）胆素 胆素 （尿） 胆红素 胆素原 胆素原 肠道 肠肝循环 O 2 结合胆红素 少量 (10%)胆素原可进入体循环， 可通过肾小球滤出，由尿排出，即 为尿胆素原。 尿胆素原、尿胆素及尿胆红素临床 上称为尿三胆。 4 血红素与胆色素代谢的医学问题 血红素代谢障碍引起卟啉症 胆色素代谢异常引起黄疸 一、卟啉 病 （ porphyria） 二、黄疸（ jaundice） 凡能引起胆红

13、素的生成过多，或使肝细胞对胆红素 处理能力下降的因素，均可使血中胆红素浓度增高， 称高胆红素血症 (hyperbilirubinemia)。 正常血清胆红素浓度 1 16mol/l (0.1 1mg/dl) 4/5为游离胆红素，其余为结合胆红素 胆红素是金黄色色素，当血清中胆红素浓度高时，则可 扩散入组织，可见巩膜、皮肤或粘膜黄染称为 黄疸 (jaundice)。 黄疸的分类： 溶血性黄疸或肝前性黄疸 红细胞大量破坏 ,未结合胆红素浓度异常增高 肝细胞性或肝源性黄疸 因肝细胞功能障碍，对胆红素的摄取结合及排 泄能力下降，未结合和结合胆红素均增加 梗阻性黄疸或肝后性黄疸 胆道阻塞 ,胆红素排泄的

14、通道受阻，使胆小管或 毛细胆管压力增高而破裂，胆汁中胆红素返流入 血而引起 指标 正常 阻塞性黄疸 溶血性黄疸 肝细胞性黄 疸 血 胆 红 素 总量 1mg/dl 1mg/dl 1mg/dl 1mg/dl 直接 0-0.8mg/dl 间接 1mg/dl 尿色 正常 深 较深 深 尿 三 胆 尿胆红素 尿胆素原 少量 不一定 尿胆素 粪便颜色 正常 完全阻塞时陶 土色 深 变浅或正常 掌握 血红素生物合成的 原料、部位 、合成的主要过 程及合成过程的调节（ 关键酶 ）；胆红素在肝脏内 的 转化 （部位、非结合胆红素 结合胆红素） 熟悉 胆色素的概念、胆红素生成过程（ 限速酶 ）、 血液中的运输（载体、生理意义）、胆色素的排泄 （ 肠肝循环 ） 熟悉 胆色素及血红素代谢引起的卟啉症和 黄疸 血红素与胆色素代谢 目录