血红素与胆色素代谢

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,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、 Fe2+等,先合成直接前体原卟啉IX Fe 2+ 血红素,一、血红素合

2、成概况,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, 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,线粒体,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

3、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 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

4、,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

5、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

6、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

7、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,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

8、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),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

9、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。,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,一、卟啉病（porphyria）,二、黄疸（jaundice）,凡能引起胆红素的生成过多，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 116mol/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