臨床生物化學(xué):第四節(jié)　膽紅素代謝與黃疸

一、膽紅素的來源、生成與運(yùn)輸

（一)膽紅素的來源與生成

用¹⁴C標(biāo)記的甘氨酸的示蹤試驗(yàn)及其他實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明，膽紅素的來源不外以下幾種：①大部分膽紅素是由衰老紅細(xì)胞破壞、降解而來，由衰老紅細(xì)胞中血紅蛋白的輔基血紅素降解而產(chǎn)生的膽紅素的量約占人體膽紅素總量的75％；②小部分膽紅素來自組織（特別是肝細(xì)胞)中非血紅蛋白的血紅素蛋白質(zhì)（如細(xì)胞色素P450、細(xì)胞色素b5、過氧化氫酶等)的血紅素輔基的分解；③極小部分膽紅素是由造血過程中，骨髓內(nèi)作為造血原料的血紅蛋白或血紅素，在未成為成熟細(xì)胞成分之前有少量分解，即無效造血所產(chǎn)生的膽紅素。

膽紅素的生成過程包括：①衰老的紅細(xì)胞在單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)被破壞，首先除去珠蛋白而分離出血紅素；②血紅素在單核吞噬細(xì)胞內(nèi)微粒體的血紅素加氧酶的作用下，將血紅素卟啉環(huán)氧化斷裂，釋放出CO和鐵，并形成膽綠素，血紅素加氧酶存在于肝、脾、骨髓或巨噬細(xì)胞等單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)細(xì)胞中，在微粒體內(nèi)屬混合功能氧化酶，反應(yīng)需要分子氧參加，并需要NADPH、NADPH-細(xì)胞色素P450還原酶共同存在；③膽綠素在膽綠素還原酶催化下生成膽紅素Ⅸa，膽綠素還原酶存在于單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)的可溶性部分，以NADPH為輔酶。

在體內(nèi)從血紅素形成膽綠素，繼而還原為膽紅素，并進(jìn)一步被結(jié)合、排泄，這樣復(fù)雜的過程總共只需1-2min。膽紅素生成過程如圖10-1所示。

圖10-1 膽紅素生成過程

（二)膽紅素在血液中的運(yùn)輸

在單核吞噬細(xì)胞中生成的膽紅素可進(jìn)入血液循環(huán)，在血漿內(nèi)主要以膽紅素-白蛋白復(fù)合體的形式存在和運(yùn)輸。除白蛋白外，α₁-球蛋白也可與膽紅素結(jié)合。一般說白蛋白與膽紅素的結(jié)合是可逆的。當(dāng)血漿膽紅素濃度正常時(shí)，1分子白蛋白通常結(jié)合1分子膽紅素，而當(dāng)血漿膽紅素增多時(shí)則可結(jié)合2分子膽紅素。正常成人每100ml血漿中的白蛋白結(jié)合膽紅素的能力約為20-25mg，所以正常情況下白蛋白結(jié)合膽紅素的潛力很大。由于膽紅素與白蛋白較緊密地結(jié)合成復(fù)合體，一方面改變了膽紅素的脂溶性，另一方面又限制了它自由通過各種生物膜的能力，不致有大量游離膽紅素進(jìn)入組織細(xì)胞而產(chǎn)生毒性作用。據(jù)報(bào)道有一部分膽紅素與白蛋白共價(jià)結(jié)合，可能是白蛋白分子中賴氨酸殘基的ε-氨基與膽紅素一個(gè)丙酸基的羧基形成酰胺鍵，在血中停滯時(shí)間長，稱為δ-膽紅素。δ-膽紅素在肝細(xì)胞損傷及膽汁郁滯等高結(jié)合膽紅素性黃疸時(shí)出現(xiàn)，與重氮試劑呈直接反應(yīng)，可用離子交換柱層析法檢測。目前認(rèn)為δ-膽紅素檢測的臨床意義是：①δ-膽紅素與急性黃疸性肝炎的恢復(fù)期密切相關(guān)，恢復(fù)期總膽紅素下降，尤其結(jié)合膽紅素明顯降低，而δ-膽紅素的相對百分比卻顯著增高，最后達(dá)總膽紅素的80％-90％以上，這種表現(xiàn)可作為對急性黃疸性肝炎恢復(fù)期觀察的可靠指征；②嚴(yán)重肝功不全病人血清中δ-膽紅素常小于總膽紅素的35％，死前可降至20％以下，患者恢復(fù)后δ-膽紅素占總膽紅素的40％-90％。據(jù)此δ-膽紅素可作為判斷嚴(yán)重肝病預(yù)后的指征。

二、肝對膽紅素的攝取、轉(zhuǎn)化及排泄

當(dāng)膽紅素隨血液運(yùn)輸?shù)礁魏�，由于肝�?xì)胞具有極強(qiáng)的攝取膽紅素的能力，故可迅速被肝細(xì)胞攝取。肝迅速地選擇性地從血漿攝取膽紅素的能力與下述機(jī)制有關(guān)。

⒈位于血竇表面的肝細(xì)胞膜上可能有特異的載體蛋白系統(tǒng)，膽紅素等有機(jī)陰離子與膜上載體結(jié)合后，即從膜的外表面轉(zhuǎn)移至內(nèi)表面，然后進(jìn)入胞質(zhì)。當(dāng)白蛋白-膽紅素復(fù)合物通過肝竇壁時(shí)，膽紅素與白蛋白解離，只有膽紅素被肝細(xì)胞所攝取。

⒉肝細(xì)胞內(nèi)有兩種色素受體蛋白即Y蛋白和Z蛋白Y蛋白與膽紅素親和力較高，在肝細(xì)胞中含量較大，約占肝細(xì)胞漿蛋白的5％，是肝細(xì)胞內(nèi)主要的膽紅素載體蛋白gydjdsj.org.cn/shiti/；Z蛋白是另一種膽紅素載體蛋白，對長鏈脂肪酸具有很強(qiáng)的親和力，可能是肝細(xì)胞內(nèi)脂肪酸載體蛋白。Y蛋白與Z蛋白利用其對膽紅素的高親和力，從細(xì)胞膜上接受進(jìn)入胞質(zhì)的膽紅素，并將它運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

肝細(xì)胞對膽紅素的轉(zhuǎn)化在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行。在葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶的催化下，膽紅素被轉(zhuǎn)化為葡萄糖醛酸膽紅素，膽紅素在肝細(xì)胞內(nèi)經(jīng)結(jié)合轉(zhuǎn)化后，其理化性質(zhì)發(fā)生了變化，從極性很低的脂溶性的未結(jié)合膽紅素變?yōu)闃O性較強(qiáng)的水溶性結(jié)合物－葡萄糖醛酸膽紅素，從而不易透過生物膜。這樣既起到解毒作用，又有利于膽紅素從膽道排泄。在肝細(xì)胞內(nèi)，膽紅素通過其丙酸基與葡萄糖醛酸結(jié)合，主要生成雙葡萄糖醛酸膽紅素。

結(jié)合膽紅素被排泄至毛細(xì)膽管的過程，有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體等參與，毛細(xì)膽管膜上也存在一種以載體為中介的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，這一過程必須對抗?jié)舛忍荻取．?dāng)肝細(xì)胞損傷時(shí)，可由于結(jié)合型膽紅素的排泄障礙而造成肝細(xì)胞淤滯性黃疸。由于肝細(xì)胞內(nèi)有親和力強(qiáng)的膽紅素載體蛋白及葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶，因而不斷地將膽紅素?cái)z取、結(jié)合、轉(zhuǎn)化及排泄，保證了血漿中的膽紅素不斷地經(jīng)肝細(xì)胞而被清除（圖10-2)。

三、膽紅素在腸管中的變化及其腸肝循環(huán)

結(jié)合膽紅素（葡萄糖醛酸膽紅素)隨膽汁排泄至腸管后，在回腸末端至結(jié)腸部位，在腸管菌叢的作用下大部分被水解而脫下葡萄糖醛酸，然后逐步被還原成二氫膽紅素、中膽紅素、二氫中膽紅素、中膽素原、糞膽原及少量d－尿膽原，后三者與重氮試劑的呈色反應(yīng)相同，統(tǒng)稱為膽素原。正常人每天從糞便排出的膽素原為40-280mg，膽素原在腸管下段接觸空氣后分別被氧化成為尿膽素、糞膽素和d-尿膽素（三者統(tǒng)稱為膽素)，隨糞便排出，成為糞便的主要色素。在小腸下段生成的膽素原約有10％-20％可被腸粘膜重吸收，再經(jīng)肝門靜脈入肝，重吸收入肝的膽素原大部分以原形再排入膽道，構(gòu)成腸肝循環(huán)，小部（每日0.4-4.0mg)經(jīng)體循環(huán)隨尿排出。

圖10-2 膽色素代謝概況

四、黃疸的發(fā)生機(jī)制

黃疸是指高膽紅素血癥引起皮膚、鞏膜和粘膜等組織黃染的現(xiàn)象。正常人血清膽紅素小于1mg/dl（10mg/L)，其中未結(jié)合膽紅素占80％。當(dāng)膽紅素超過正常范圍，但又在2mg/dl以內(nèi)，肉眼難于察覺，稱為隱性黃疸。如膽紅素超過2mg/dl（可高達(dá)7-8mg/dl)即為顯性黃疸。

黃疸按原因可分為溶血性、肝細(xì)胞性和梗阻性黃疸；按發(fā)病機(jī)制可分為膽紅素產(chǎn)生過多性、滯留性及反流性黃疸；按病變部位可分為肝前性、肝性和肝后性黃疸；按治療觀點(diǎn)又可分為內(nèi)科性和外科性黃疸。較為合理的是按血中升高的膽紅素的類型分為高未結(jié)合膽紅素性黃疸及高結(jié)合膽紅素性黃疸兩大類，然后再按病因、發(fā)病機(jī)制等細(xì)分。

黃疸發(fā)生的機(jī)制如下：

（一)膽紅素形成過多

膽紅素在體內(nèi)形成過多，超過肝臟處理膽紅素的能力時(shí)，大量未結(jié)合膽紅素即在血中積聚而發(fā)生黃疸。未結(jié)合型膽紅素形成過多的原因包括溶血性與非溶血性兩大類。臨床上任何原因引起大量溶血時(shí)，紅細(xì)胞破壞釋放的大量血紅蛋白即成為膽紅素的來源。非溶血性的膽紅素形成過多則多見于無效造血而產(chǎn)生過多膽紅素。

（二)肝細(xì)胞處理膽紅素的能力下降

這包括：①肝細(xì)胞對膽紅素的攝取障礙；②肝細(xì)胞對膽紅素的結(jié)合障礙（肝細(xì)胞中葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶活性降低)；③肝細(xì)胞對膽紅素的排泄障礙（肝內(nèi)膽汁淤滯、乙醇性肝炎等)。

（三)膽紅素在肝外的排泄障礙，逆流入血而引起黃疸

新生兒生理性黃疸的成因有下述幾方面：①新生兒肝細(xì)胞內(nèi)葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶活性不高；②膽紅素在新生兒體內(nèi)產(chǎn)生較多；③新生兒肝細(xì)胞內(nèi)缺乏Y蛋白，故攝取膽紅素的能力

也比成人差，這些都可能促使新生兒生理性黃疸的發(fā)生。

高未結(jié)合膽紅素血癥及高結(jié)合膽紅素血癥的常見疾病見表10-10，10-11。

表10-10 高未結(jié)合膽紅素血癥的疾病

表10-11 高結(jié)合膽紅素血癥的疾病

五、黃疸的鑒別試驗(yàn)

⒈高結(jié)合膽紅素性黃疸與高未結(jié)合膽紅素性黃疸的鑒別依靠結(jié)合膽紅素與未結(jié)合膽紅素的分別定量。高結(jié)合膽紅素性黃疸血中結(jié)合膽紅素增高，高未結(jié)合膽紅素性黃疸時(shí)則血中未結(jié)合膽紅素增高；高結(jié)合膽紅素性黃疸時(shí)尿中膽紅素陽性，膽素原視病因而異，可以增加（肝炎)、減少或消失（梗阻)；高未結(jié)合膽紅素性黃疸時(shí)，尿中膽紅素陰性，尿中膽素原增加。

⒉梗阻與非梗阻性（肝細(xì)胞性)高結(jié)合膽紅素性黃疸的鑒別可聯(lián)合應(yīng)用反映膽道梗阻（ALP、LAP、γ-GT、血清總膽固醇、總膽汁酸)及肝細(xì)胞損傷（ALT、AST、LDH活性、血清總蛋白及白蛋白定量等)的檢驗(yàn)指標(biāo)來加以鑒別。

⒊肝內(nèi)淤滯與肝外梗阻性黃疸的鑒別可應(yīng)用病史、肝功能試驗(yàn)、潑尼松治療試驗(yàn)、苯巴比妥治療試驗(yàn)等進(jìn)行鑒別。對于原發(fā)性膽汁性肝硬化，其發(fā)病可能與免疫機(jī)制有關(guān)，膽管的抗原與來自肝門靜脈的抗體反應(yīng)，并與補(bǔ)體結(jié)合在膽道被吸附，在膽道壁形成免疫復(fù)合物。原發(fā)性膽汁性肝硬化血中ALP活性增高，γ-GT及5-核苷酸酶活性增高，IgM增高，抗線粒體抗體陽性。關(guān)于肝內(nèi)性膽汁淤滯與肝外梗阻性黃疸的鑒別見表10-12。

⒋溶血性、肝細(xì)胞性及梗阻性黃量的鑒別（見表10-13)。

表10-12 肝內(nèi)膽汁淤滯與肝外梗阻性黃疸的鑒別

表10-13 溶血性黃疸、肝細(xì)胞性黃疸及梗阻性黃疸的鑒別