生物化學與分子生物學/膽紅素的生成及轉運

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生物化學與分子生物學

肝臟的生物化學
- 膽色素代謝
  - 膽紅素的生成及轉運
  - 膽紅素在肝臟中的代謝
  - 膽紅素在腸道中的轉變
  - 血清膽紅素與黃疸

(一)膽紅素的來源

體內含卟啉的化合物有血紅蛋白、肌紅蛋白、過氧化物酶、過氧化氫酶及細胞色素等。成人每日約產生250?50mg膽紅素，膽紅素來源主要有：①80%左右膽紅素來源於衰老紅細胞中血紅蛋白的分解。②小部分來自造血過程中紅細胞的過早破壞。③非血紅蛋白血紅素的分解。

(二)膽紅素的生成

體內紅細胞不斷更新，衰老的紅細胞由於細胞膜的變化被網狀內皮細胞識別并吞噬，在肝、脾及骨髓等網狀內皮細胞中，血紅蛋白被分解為珠蛋白和血紅素。血紅素在微粒體中血紅素加氧酶(beme oxygenase)催化下，血紅素原卟啉IX環上的α次甲基橋(＝CH-)的碳原子兩側斷裂，使原卟啉IX環打開，並釋出CO和Fe3＋和膽綠素IX(biliverdin)。Fe3＋可被重新利用，CO可排出體外。線性四吡咯的膽綠素進一步在胞液中膽綠素還原酶(輔酶為NADPH)的催化下，迅速被還原為膽紅素。(圖11－10)。

膽紅素的生成

圖11－10　膽紅素的生成

血紅素加氧酶是膽紅素生成的限速酶，需要O2和NADPH參加，受底物血紅素的誘導。而同時血紅素又可作為酶的輔基起活化分子氧的作用。

用X線衍射分析膽紅素的分子結構表明，膽紅素分子內形成氫鍵而呈特定的捲曲結構分子中Ⅲ、Ⅳ兩個吡咯環之間是單鍵連接。因此，Ⅲ環與Ⅳ環能自由旋轉。在一定的空間位置，Ⅲ環上的丙酸基的羧基可與Ⅳ環，Ⅰ環上亞氨基的氫和Ⅰ環上的羰基形成氫鍵；Ⅳ環上的丙酸基的羧基也與Ⅱ環、Ⅲ環上亞氨基的氫和Ⅱ環上的羰基形成氫鍵。這6個氫鍵的形成使整個分子捲曲成穩定的構象。把極性基團封閉在分子內部，使膽紅素顯示親脂、疏水的特性。

(三)膽紅素在血液中的運輸

在生理pH條件下膽紅素是難溶於水的脂溶性物質，在網狀內皮細胞中生成的膽紅素能自由透過細胞膜進入血液，在血液中主要與血漿白蛋白或α1球蛋白(以白蛋白為主)結合成複合物進行運輸。這種結合增加了膽紅素在血漿中的溶解度，便於運輸；同時又限制膽紅素自由透過各種生物膜，使其不致對組織細胞產生毒性作用，每個白蛋白分子上有一個高親和力結合部位和一個低親和力結合部位。每分子白蛋白可結合兩分子膽紅素。在正常人每100ml血漿的血漿白蛋白能與20-25mg膽紅素結合，而正常人血漿膽紅素濃度僅為0.1-1.0mg/dl，所以正常情況下，血漿中的白蛋白足以結合全部膽紅素。但某些有機陰離子如磺胺類、脂肪酸、膽汁酸、水楊酸等可與膽紅素競爭與白蛋白結合，從而使膽紅素游離出來，增加其透入細胞的可能性。過多的游離膽紅素可與腦部基底核的脂類結合，並干擾腦的正常功能，稱膽紅素腦病或核黃疸。因此，在新生兒高膽紅素血症時，對多種有機陰離子藥物必需慎用。