第3章蛋白质和核苷酸代谢紊乱

第三章

临床蛋白质和核苷酸代谢紊乱

第1页教学目标与要求

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掌握血浆中几种重要蛋白质的性质及其临床应用；血清蛋白质电泳组分的临床分析；高尿酸血症和痛风的发生机制。

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熟悉血浆蛋白质的种类及生理功能；原发性和继发性氨基酸代谢紊乱的概念。

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了解苯丙酮酸尿症、酪氨酸血症、同型胱氨酸尿症及嘌呤核苷酸代谢紊乱。2

主要内容

血浆蛋白质及其代谢紊乱

氨基酸代谢紊乱嘌呤核苷酸代谢紊乱3第一节血浆蛋白质及其代谢紊乱一、血浆蛋白质及其异常分析血浆蛋白质：血浆和组织液中蛋白质，是血浆固体成份中含量最多、组成复杂、功能广泛的一类化合物。4血浆蛋白质的功能及分类

血浆蛋白质的功能维持血浆胶体渗透压----清蛋白的主要功能作为激素、维生素、脂类、代谢产物、离子、药物等的载体作为pH缓冲系统的一部分营养、修补组织蛋白作用抑制组织蛋白酶在血浆中起催化作用参与凝血与纤维蛋白溶解作为免疫球蛋白与补体等免疫分子，组成体液免疫防御系统。5

血浆蛋白质的分类1．电泳分类法

醋酸纤维素薄膜电泳一般可将血清蛋白质分为清蛋白、α1、α2、β、γ球蛋白5条主要区带。2．功能分类法—复杂

运输载体类免疫球蛋白补体蛋白类凝血因子类蛋白酶抑制物血清酶类蛋白类激素6血清总蛋白及主要组分正常与异常电泳

人血浆总蛋白(totalprotein，TP)浓度为60～80g/L临床实验室采用的标本多为血清测定血清TP的首选方法：双缩脲法样品采集时，患者应置仰卧位，直立时升高。静脉采血时止血带压迫静脉时间超过3min，TP也可上升10%。剧烈运动后立即采血TP最多可升高12%。7检测方法评价血清总蛋白测定

蛋白质测定一般利用下列四种蛋白质特有的结构或性质：

①重复的肽链结构

②酪氨酸和色氨酸残基

③与色素结合的能力

④沉淀后借浊度或光折射测定以上这些原理不仅适合于生物样品总蛋白的测定，也可用于分离出的蛋白质组分的测定。8血清总蛋白测定凯氏定氮法（Kjeldahlmethod）

1883年建立，是经典的蛋白质测定方法。根据蛋白质平均含氮量16％计算蛋白浓度。该法结果准确性好，精密度高，灵敏度高，是公认的参考方法，目前用于标准蛋白质的定值和校正其他方法等，并可适用于一切形态（固体和液体）样品。但该法操作复杂、费时，不适合血清总蛋白等常规测定，而且血清等样品中各种蛋白质含氮量有少许差异，尤其在疾病状态差异可能更大。9双缩脲法（biureamethod）血清总蛋白测定2个尿素分子缩合后生成的双缩脲（H2N-OC-NH-CO-NH2）在碱性溶液中与铜离子作用形成紫红色的反应物，蛋白质中的肽键（-CONH-）在碱性溶液中也能与Cu2+作用产生紫红色络和物。因此将蛋白质与碱性铜反应的方法称为双缩脲法。因至少含2个-CONH-基团才能与Cu2+络合，故氨基酸及二肽无反应，三肽以上才能反应，在体液中小分子肽含量极低，对蛋白质定量来说可忽略不计。10酚试剂法（phenolreagentmethod）血清总蛋白测定

Folin在1921年首创，早期用于酪氨酸和色氨酸测定，后由吴宪用于蛋白质定量。酚试剂法运用蛋白质中酪氨酸和色氨酸残基还原磷钨酸－磷钼酸试剂起蓝色反应的原理。

Lowry将酚试剂法进行了改良，先用碱性铜溶液与蛋白质反应，再加入酚试剂，则铜－肽键络合物中的酪氨酸和色氨酸使磷钨酸和磷钼酸还原为钨蓝和钼蓝，产生最大吸收在745-750nm的颜色，使呈色灵敏度大大提高，达到双缩脲法的100倍左右，有利于检出较微量的蛋白质。各种蛋白质中酪氨酸和色氨酸的含量不同，以酪氨酸为标准缺乏可靠性。本法易受还原性化合物的干扰，如带-SH的化合物、糖类、酚类等11染料结合法血清总蛋白测定

在酸性环境下，蛋白质分子可解离出带有正电荷的－NH3+，它可与染料的阴离子产生颜色反应。常用的染料有氨基黑、丽春红、考马斯亮蓝、邻苯三酚红钼等。前两种常作为血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳或琼脂糖凝胶电泳的染料。考马斯亮蓝常用于需更高呈色灵敏度的蛋白电泳中，也可用于测定尿液、脑脊液等的蛋白质，优点是简便、快速、灵敏，缺点是不同蛋白质与染料的结合力不一致，且试剂对比色杯有吸附作用。12正常血清蛋白电泳图谱增示意图及其扫描曲线

血清蛋白电泳的正常组分13血浆蛋白质的性质功能及其与电泳区带的关系电泳区带蛋白质种类成人参考值（g/L）半寿期（d）分子量（kD）等电点含糖量(%)功能前清蛋白前清蛋白0.2~0.41.9554.70.5营养、运载清蛋白清蛋白35~5215~1966.24~5.80维持胶压、运载和营养等α1-球蛋白α1-抗胰蛋白酶0.9~2.04524.812蛋白酶抑制剂α1-酸性糖蛋白0.5~1.25402.7~445免疫应答修饰剂甲胎蛋白3×10－569胎儿期蛋白高密度脂蛋白1.7~3.25200胆固醇逆转运α2-球蛋白结合珠蛋白0.3~2.0285~4004.112结合血红蛋白α2-巨球蛋白1.3~3.057205.48蛋白酶抑制剂铜蓝蛋白0.1~0.44.51324.4铁氧化酶β-球蛋白转铁蛋白2.0~3.6779.65.76运铁到胞内低密度脂蛋白0.6~1.55300运胆固醇到组织C30.9~1.81852补体成分C40.1~0.42067补体成分β2-微球蛋白0.001~0.00211.8纤维蛋白原2.0~4.02.53405.53凝血因子γ-球蛋白IgG7.0~1624144~1506~7.33免疫球蛋白IgA0.7~4.06~1608免疫球蛋白IgM0.4~2.3597012免疫球蛋白C-反应蛋白＜5~1156.20炎症介质14典型异常血清蛋白电泳图谱

A正常人

B肾病综合征C肝硬化(β-γ桥)

D肝硬化(不典型β-γ桥)

E多发性骨髓瘤IgA型F多发性骨髓瘤IgG型15（一）前清蛋白

前清蛋白（prealbumin，PA）是由肝细胞合成的一种糖蛋白，在电泳中迁移在清蛋白之前而得名。在血浆中半衰期很短，约2天，因此，在营养不良或早期肝炎时，血浆前清蛋白浓度降低，往往早于其它血清蛋白质成分的改变，从而具有较高的敏感性。16

生理功能1、可作为组织修补材料；

2、具有运载功能。17是负性急性时相反应蛋白。作为肝功能不全的指标。作为营养不良的早期指标。1临床评价临床评价18（二）清蛋白

清蛋白（albumin，Alb）又称白蛋白，由肝实质细胞合成，在血浆中半衰期约15-19天，是血浆中含量最多且唯一不含糖的蛋白质，占血浆总蛋白的57%-68%。其合成率主要由血浆中清蛋白水平调节，并受食物中蛋白质含量的影响。19

生理功能

1、维持血浆胶体渗透压2、血浆中主要的载体蛋白

3、重要的营养蛋白

4、维持酸碱平衡

20遗传性变异与其它变化。清蛋白增高。低清蛋白血症。1临床评价临床评价21（三）α1-抗胰蛋白酶α1-抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin，α1-AT或AAT）是具有蛋白酶抑制作用的一种急性时相反应蛋白，占血浆中抑制蛋白酶活力的90%左右。在醋酸纤维素薄膜电泳中，是位于α1区带的主要组分（约90%），血浆中的AAT主要由肝细胞合成，单核细胞、肺泡巨噬细胞和上皮细胞也少量合成，肝外合成的AAT在局部组织损伤调节中起重要作用。

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生理功能AAT的主要功能是对抗由多形核白细胞吞噬作用时释放的溶酶体蛋白水解酶。

23α1-抗胰蛋白酶增加。α1-抗胰蛋白酶缺陷与肝损害。α1-抗胰蛋白酶缺陷与肺气肿。1临床评价临床评价24（四）α1-酸性糖蛋白

α1-酸性糖蛋白（α1-acidglycoprotein，AAG），主要在肝脏合成，某些肿瘤组织及脓毒血症时的粒细胞和单核细胞亦可合成。是血浆中含糖量最高、酸性最强的糖蛋白，含糖量达45%。25

生理功能1、AAG是一种典型的急性时相反应蛋白

2、AAG可以结合利多卡因和心得安等，使上述药物结合状态增加而游离状态减少，从而使有效血药浓度下降。26在营养不良、严重肝损害、肾病综合征以及胃肠道疾病致蛋白严重丢失等情况下，α1-酸性糖蛋白降低。糖皮质激素增加，包括内源性的库欣综合征和外源性强的松、地塞米松等药物治疗时，可引起α1-酸性糖蛋白升高。而雌激素（如怀孕、口服避孕药等）可减少α1-酸性糖蛋白的合成。急性时相反应的指标。1临床评价临床评价27（五）结合珠蛋白

结合珠蛋白（haptoglobin，Hp），又称触珠蛋白，也是一种急性时相反应蛋白和转运蛋白。在醋纤膜电泳及琼脂糖凝胶电泳中位于α2区带。结合珠蛋白分子是由α与β链形成α2β2四聚体，α链有α1及α2两种，而α1又有α1F及α1S两种遗传变异体。由于α1F、α1S、α2三种等位基因编码形成αβ聚合体，因此个体之间可有多种遗传表型（见表3-1）。28表型亚单位的结构组成Hp1-1(α1F)2β2，α1Fα1Sβ2（α1S）2β2

相对分子质量约为80kD，α链含氨基酸残基83个，β链含氨基酸残基245个Hp2-1（α1Sα2β2）n(α1Fα2β2)n

相对分子质量为120kD～200kD的聚合体，由于n不同，可以在电泳中出现多条区带Hp2-2

（α2β）nN=3～8相对分子质量为160kD～400kD，由于n不同，可在电泳中出现多条区带表3-1结合珠蛋白的遗传表型29生理功能结合珠蛋白是一种急性时相反应蛋白，主要功能是运输血管内游离的血红蛋白到网状内皮细胞降解。30结合珠蛋白浓度下降：溶血性疾病、严重肝病、雌激素使结合珠蛋白减少。结合珠蛋白浓度升高：当烧伤和肾病综合征引起大量清蛋白丢失的情况下，机体代偿性合成Hp增加，常表现血浆Hp浓度明显增加。1临床评价临床评价31（六）α2-巨球蛋白

α2巨球蛋白（α2-macroglobulin，α2MG或AMG）是由肝细胞与单核吞噬细胞系统合成，是血浆中分子量最大的蛋白质，半衰期约5天，但与蛋白水解酶结合为复合物后清除率加速。32

生理功能

α2MG的主要特性是能与多种离子和分子结合，特别是能与蛋白水解酶结合而影响这些酶的活性，是血浆中主要的蛋白酶抑制剂。33α2MG降低：严重的急性胰腺炎和进展型前列腺癌治疗前。α2MG不属于急性时相反应蛋白。

α2MG增高：低清蛋白血症，尤其是肾病综合征时，α2MG含量可显著增高。1临床评价临床评价34（七）铜蓝蛋白

铜蓝蛋白（ceruloplasmin，Cp）是由肝实质细胞合成的一种含铜的α2球蛋白，由于含铜而呈蓝色，故称为铜蓝蛋白。95%的血清铜存在于Cp中，其余5%呈可扩散状态。在血循环中Cp可视为铜的无毒性代谢库。35

生理功能能调节铁的吸收和运输，对多酚及多胺类底物有催化其氧化的能力，具有铁氧化酶作用。抗氧化作用，可防止组织中脂质过氧化物和自由基的生成，抑制膜脂质氧化，特别在炎症时具有重要意义。36Cp属于一种急性时相反应蛋白，血浆Cp在感染、创伤和肿瘤时增加。但在营养不良、严重肝病及肾病综合征时往往下降。Cp浓度减少有关的疾病包括Wilson病、营养性铜缺乏和Menkes病（遗传性铜吸收不良）。1临床评价临床评价37（八）转铁蛋白能可逆地结合多价阳离子，包括铁、铜、锌、钴等，但只有与铁、铜的结合才有临床意义。每一分子TRF可结合两个Fe3+。血浆中TRF浓度受食物铁供应的影响，机体在缺铁状态时，血浆TRF浓度上升，经铁剂有效治疗后恢复到正常水平。38

生理功能从小肠进入血液的Fe2+在血液中被铜蓝蛋白氧化为Fe3+

，再被TRF的载体蛋白结合。以TRF-Fe3+复合物的形式运输到骨髓，用于血红蛋白合成，小部分则运输到各组织细胞，用于形成铁蛋白，以及合成肌红蛋白、细胞色素等。39作为营养状态的一项指标。负性急性时相反应蛋白。用于贫血的鉴别诊断。1临床评价临床评价40（九）C-反应蛋白

C-反应蛋白（C-reactiveprotein，CRP）是由肝细胞所合成的典型急性时相反应蛋白，电泳分布在慢γ区带，有时可以延伸到β区带。因在急性炎症病人血清中出现的可以结合肺炎球菌细胞壁C-多糖的蛋白质而命名。41

生理功能在钙离子存在下，CRP不仅结合多种细菌、真菌及原虫等体内的多糖物质，还能结合磷酸胆碱、磷脂酰胆碱和核酸。CRP可以引发对侵入细胞的免疫调理作用和吞噬作用，结合后的复合体具有对补体系统的激活作用，表现炎症反应。42监测肾移植后的排斥反应等。监测系统性红斑狼疮、白血病和外科手术后并发的感染。结合病史监测疾病：如评估炎症性疾病的活动度

。1临床评价临床评价43

（一）血清蛋白质电泳的正常图谱在醋酸纤维素膜蛋白电泳后，由正极到负极可依次分为清蛋白、α1-球蛋白、α2-球蛋白、β-球蛋白、γ-球蛋白五条区带（参见图3-1A）二、血清蛋白质电泳组分的临床分析44（二）血清蛋白质电泳的异常图谱

表3-2异常血清蛋白质电泳图谱的分型及其特征

TPAlbα1α2βγ低蛋白血症型↓↓↓↓N↑N↓N↑肾病型↓↓↓↓N↑↑↑↑↓N↑肝硬化型N↓↑↓↓N↓N↓β-γ↑（融合）弥漫性肝损害型N↓↓↓↑↓↑慢性炎症型↓↑↑↑急性时相反应型N↓N↑↑NM蛋白血症型在α-γ区带中出现M蛋白区带高α2(β)-球蛋白血症型↓↑↑↑妊娠型↓N↓↑

↑

N蛋白质缺陷型个别区带出现特征性缺乏45图3-1几种典型电泳图谱及其扫描曲线A正常电泳图B双清蛋白血症C清蛋白缺乏症D肾病综合征E肝硬化（β-γ桥）F急性炎症46表3-3血浆蛋白质的性质与电泳区带的关系电泳区带蛋白质种类半寿期（天）分子量（kD）等电点含糖量(%）成人参考值（g/L）前清蛋白前清蛋白0.554--0.2～0.4清蛋白清蛋白15~1966.34.7035～55α1-球蛋白α1-抗胰蛋白酶4514.810～120.9～2.0α1-酸性糖蛋白5402.7～3.5450.5～1.5甲胎蛋白693×10-5高密度脂蛋白2001.7～3.25α2-球蛋白结合珠蛋白285-4004.1120.3～2.0α2-巨球蛋白57255.481.3～3.0铜蓝蛋白4.51324.48～9.50.1～0.4β-球蛋白转铁蛋白779.55.5～5.962.0～3.6低密度脂蛋白3000.6～1.55C42067β2-微球蛋白11.80.001～0.002纤维蛋白原2.53405.532.0～4.0C318520.9～1.8γ-球蛋白IgA6160～17080.7～4.0IgG241606～7.337.0～1.6IgM5900120.4～2.3C-反应蛋白0.8115～1406.200.00847三、急性时相反应在急性炎症性疾病如感染、手术、创伤、心肌梗死和肿瘤等情况下，AAT、AAG、Cp、CRP、Hp以及血红素结合蛋白、C3、C4、纤维蛋白原等血浆蛋白浓度会显著升高；而血浆PA、Alb与TRF则出现相应的降低。这些血浆蛋白质统称为急性时相反应蛋白，这种现象称为急性时相反应。

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一、原发性氨基酸代谢紊乱（一）苯丙酮酸尿症

苯丙酮酸尿症（phenylketonuria，PKU）是一种常见的氨基酸代谢病，是由于苯丙氨酸代谢途径中的苯丙氨酸羟化酶缺陷，使得苯丙氨酸不能转变成为酪氨酸，导致苯丙氨酸及其酮酸蓄积并从尿中大量排出。第二节氨基酸代谢紊乱49食物蛋白消化吸收体内合成（非必需氨基酸）蛋白质（主）合成酮体氧化供能糖脱羧胺类转变其它含氮化合物经肾排出(1g/d)氨基酸代谢库氨基酸代谢概况分解脱氨

-酮酸（生成尿素）组织蛋白质分解第二