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胆色素

胆色素(bilin),亦译后胆色素类(bilichrome),一种生物色素,是某些卟啉(porphyrin)代谢中形成的黄色、绿色、红色或褐色非金属化合物系列之一。除出现于兽类的胆色素中以外,无脊椎动物、低等脊椎动物、红藻和绿色植物中也有这种色素类。它不仅给动物体某些部位或其产物以不同的颜色,而且也是绿色植物光周期中不可缺少的,也是红藻光合作用过程中的辅助色素。

胆色素(bile pigment)是动物胆汁的主要基本成分之一,由棕黄色的胆红素和青绿色的胆绿素组成,由于两者的含量比例和浓度的不同而使胆汁呈现各种颜色。人的胆汁几乎只含有前者,通常是黄褐至红褐色。一般地,肉食动物的胆液多含胆红素;草食动物的胆液多含胆绿素,多少带有绿色。

胆色素是血红蛋白的分解产物,是由4个吡咯核和3个碳原子结合起来、在两端具有2个羟基的一系列4吡喃衍生物的总称。根据碳原子的双键数目可分为O的后原胆色素原(belane,如尿后胆色素原),1的甲川胆色素(bilene,如粪后胆色素),2的二甲川胆色素(biladiene,如胆红素),3的三甲川胆色素(bilatriene,如胆绿素)。血红蛋白在血红素加氧酶(hemeoxikinase)的作用下,生成胆绿素,继续还原成胆红素。胆红素其侧键的4,5丙炔酸基(propynoic acid)上和葡糖苷酸结合后进入胆汁,在肠道内成为尿胆色素和尿胆色原而排出,但也有重新吸收返回肝脏的。另外一部分进入大循环从肾经尿排出。粪的颜色是由于胆红素经肠内细菌还原生成粪胆色素原,再氧化成粪胆色素所致。在粪中排出的尿胆色素原,氧化后变成尿胆色素呈黄色。通常在血液中也含少量胆色素,但因某种原因可大量出现而呈黄疸。此外,已知有数种胆色素系统的物质,如海鸥卵壳的绿色胆绿素、海藻的藻红蛋白(phycoerythrin)、藻青蛋白(phycocya-nin),蝶的蝶绿蛋白(pteroverdin),存在于昆虫体液中的中胆绿素(认为是叶绿素的分解产物)等。

体内含卟啉的化合物有血红蛋白、肌红蛋白、过氧化物酶、过氧化氢酶及细胞色素等。成人每日约产生250?50mg胆红素,胆红素来源主要有:①80-左右胆红素来源于衰老红细胞中血红蛋白的分解。②小部分来自造血过程中红细胞的过早破坏。③非血红蛋白血红素的分解。

体内红细胞不断更新,衰老的红细胞由于细胞膜的变化被网状内皮细胞识别并吞噬,在肝、脾及骨髓等网状内皮细胞中,血红蛋白被分解为珠蛋白和血红素。血红素在微粒体中血红素加氧酶(beme oxygenase)催化下,血红素原卟啉Ⅸ环上的α次甲基桥(=CH-)的碳原子两侧断裂,使原卟啉Ⅸ环打开,并释出CO和Fe3+和胆绿素Ⅸ(biliverdin)。Fe3+可被重新利用,CO可排出体外。线性四吡咯的胆绿素进一步在胞液中胆绿素还原酶(辅酶为NADPH)的催化下,迅速被还原为胆红素。

血红素加氧酶是胆红素生成的限速酶,需要O2和NADPH参加,受底物血红素的诱导。而同时血红素又可作为酶的辅基活化分子氧的作用。

用X线衍射分析胆红素的分子结构表明,胆红素分子内形成氢键而呈特定的卷曲结构分子中Ⅲ、Ⅳ两个吡咯环之间是单键连接。因此,Ⅲ环与Ⅳ环能自由旋转。在一定的空间位置,Ⅲ环上的丙酸基的羧基可与Ⅳ环,Ⅰ环上亚氨基的氢和Ⅰ环上的羰基形成氢键;Ⅳ环上的丙酸基的羧基也与Ⅱ环、Ⅲ环上亚氨基的氢和Ⅱ环上的羰基形成氢键。这6个氢键的形成使整个分子卷曲成稳定的构象。把极性基团封闭在分子内部,使胆红素显示亲脂、疏水的特性。

(三)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脂溶性物质,在网状内皮细胞中生成的胆红素能自由透过细胞膜进入血液,在血液中主要与血浆白蛋白或α1球蛋白(以白蛋白为主)结合成复合物进行运输。这种结合增加了胆红素在血浆中的溶解度,便于运输;同时又限制胆红素自由透过各种生物膜,使其不致对组织细胞产生毒性作用,每个白蛋白分子上有一个高亲和力结合部位和一个低亲和力结合部位。每分子白蛋白可结合两分子胆红素。在正常人每100ml血浆的血浆白蛋白能与20-25mg胆红素结合,而正常人血浆胆红素浓度仅为0.1-1.0mg/dl,所以正常情况下,血浆中的白蛋白足以结合全部胆红素。但某些有机阴离子如磺胺类、脂肪酸、胆汁酸、水杨酸等可与胆红素竞争与白蛋白结合,从而使胆红素游离出来,增加其透入细胞的可能性。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。因此,在新生儿高胆红素血症时,对多种有机阴离子药物必需慎用。

胆色素是体内铁卟啉化合物的主要分解代谢产物,包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素等。这些化合物主要随胆汁排出体外。胆红素是人胆汁的主要色素,呈橙黄色。

(一)胆色素的生成与转运

体内铁卟啉化合物包括血红蛋白、肌红蛋白细胞色素过氧化物酶等。正常人每天可生成250~350mg胆红素,其中80-以上来自衰老红细胞在肝、脾、骨髓的单核-吞噬细胞系统破坏释放出血红蛋白。单核-吞噬细胞系统细胞微粒体含有非常活跃的血红素加氧酶,在氧分子和NADPH存在下,血红素加氧酶将血红素转化为胆绿素。胆绿素在胞液胆绿素还原酶的催化下,生成胆红素。胆红素离开单核-吞噬细胞后,在血液中主要与清蛋白结合而运输。这种紧密的结合不仅增高胆红素的水溶性,有利于运输,而且还限制胆红素通过细胞膜对组织的毒性作用

(二)胆红素在肝中的转变

胆红素在被肝细胞摄取前先与清蛋白分离。肝细胞对胆红素有极强的亲和力,当胆红素随血液运输到肝后,可迅速被肝细胞摄取。胆红素进入肝细胞后,与胞浆中两种载体蛋白Y蛋白和Z蛋白相结合形成复合物。Y蛋白是肝细胞内主要的胆红素载体蛋白。胆红素-Y蛋白复合物被转运到滑面内质网。在葡糖醛酸基转移酶的催化下,胆红素接受来自UDP-葡糖醛酸的葡糖醛酸基,生成葡糖醛酸胆红素。每分子胆红素可结合2分子葡萄糖醛酸。双葡糖醛酸胆红素是主要的结合产物少量为单葡糖醛酸胆红素。与葡萄糖醛酸结合的胆红素称为结合胆红素。结合胆红素水溶性强,随胆汁排入小肠。

(三)胆红素在肠道中的变化

在肠菌的作用下脱去葡萄糖醛酸基,并被逐渐还原生成胆素原、粪胆素原尿胆素原。统称为胆素原。在肠道下段,这些无色的胆素原接触空气分别被氧化为相应的尿胆素、粪胆素和尿胆素。后三者合称胆素。胆素是黄褐色,是粪便的主要色素。胆道完全梗阻时,因胆红素不能排入肠道形成胆素原和胆素,所以粪便呈现灰白色。

肠道中约10-~20-的胆素原可被肠粘膜细胞吸收,经门静脉入肝。再随胆汁排入肠道,形成胆素原的肠肝循环。少量经血入肾并随尿排出,胆素原接触空气后被氧化成尿胆素,后者是尿的主要色素。

(四)血清胆红素与黄疸

正常人体中胆红素主要以两种形式存在。一为由肝细胞内质网作用所生成的葡糖醛酸胆红素,这类胆红素称为结合胆红素;二为主要来自单核-吞噬细胞系统中红细胞破坏产生的胆红素,在血浆中主要与清蛋白结合而运输,称为游离胆红素。这两种胆红素的反应性不同,游离胆红素与一种重氮试剂反应缓慢,必须在加入乙醇后才表现出明显的紫红色;结合胆红素可与重氮试剂作用迅速产生颜色反应。因此,前者又称为间接反应胆红素或间接胆红素,后者称为直接反应胆红素,或直接胆红素。

(五)肝脏在胆色素代谢中的作用

胆红素每日约产生300毫克,其中85-来自衰老的红细胞分解后的血红蛋白(每日约有1-的红细胞被分解破坏)。其余来自组织中非血红蛋白的血红素酶类(称为旁路性胆红素),或由其它血红蛋白的分解代谢产生。

正常红细胞的平均寿命为120天,超过了寿限就被网状内皮系统(肝、脾和骨髓)消除破坏,分解为胆红素、铁和珠蛋白。从网状内皮细胞释放到血浆的胆红素是游离的,胆红素定性试验呈现间接阳性,不溶于水,不能从肾小球滤过和排出。

肝脏对胆红素的代谢中起重要的作用,包括肝细胞对游离胆红素的摄取、结合和排泄三个过程。任何个过程出现了障碍,都可由于胆红素的增高而出现黄疸。

肝脏将游离的胆红素(脂溶性)摄取后,经过葡萄糖醛酰移换酶的作用,与葡萄糖醛酸结合,在肝细胞内形成胆红素都葡萄糖醛酸酯(占结合胆红素的55~60-),亦有部分为胆红素单葡萄糖醛酸酯(占结合胆红素的15~20-);经过硫酸移换酶的作用,与活性硫酸盐结合,在肝细胞内形成胆红素硫酸酯(占结合胆红素的15-);其余的结合胆红素为甲基或甘氨酸与胆红素的羧基相结合.而肝细胞的内质网是变为结合胆红素的主要场所。

结合胆红素为水溶性,凡登白试验呈现直接阳性反应,又称直接胆红素,不能通过细脑膜,不能通过血脑屏障,无细胞毒性,对,中枢神经系统无毒性,能从肾小球滤过,从尿排出.

结合胆红素透过毛细胆管壁,进入胆道,毛细胆管壁的完整与肝细胞内的溶酶体的正常活动.与胆红素的排泄有密切关系。

结合胆红素徘到结肠,在肠内细菌的作用下,被还原为无色的尿阳原,大部分从粪便中排出,每日排出40~280毫克,小部分由肠道吸收,经门静脉到肝,其中大部分复转

结合胆红素,再排到胆小管,此即胆红素的肠肝循环,而一小部分由肝静脉和下腔静脉进入体循环,经肾出尿排出,每日约排出0~3.5毫克。

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胆色素的颜色为橙黄色,当血液中胆色素高时,会使巩膜、皮肤、粘膜以及其他组织和体液出现黄染。当血清胆色素浓度远远高于胆色素正常值时,人的皮肤、眼睛巩膜、尿液和血清呈现黄色,故称黄疸。黄疸是最显著的胆色素高的症状,主要表现为眼睛发黄、皮肤发黄、尿液发黄,俗称“三黄”。一般情况下,出现黄疸时,最先表现为尿液发黄。当肝脏发生炎症、坏死、中毒等损害时均可以引起黄疸,胆道疾病及溶血性疾病也可以引起黄疸。

但有时胆色素高的症状并不明显,如果总胆色素的值在17.134.2μmol/L之间,肉眼看不到黄疸,叫隐性黄疸。如果总胆色素的值大于34.2μmol/L,肉眼能看到眼睛发黄、皮肤发黄、尿液发黄,叫显性黄疸。总胆色素的值越高,黄疸越重。

人的红细胞的寿命一般为120天。红细胞死亡后变成间接胆色素(I-Bil),经肝脏转化为直接胆色素(D-Bil),组成胆汁,排入胆道,最后经大便排出。间接胆色素与直接胆色素之和就是总胆色素(T-Bil)。上述的任何一个环节出现障碍,均可使人发生黄疸。如果红细胞破坏过多,产生的间接胆色素过多,肝脏不能完全把它转化为直接胆色素,可以发生溶血性黄疸;当肝细胞发生病变时,或者因胆色素不能正常地转化成胆汁,或者因肝细胞肿胀,使肝内的胆管受压,排泄胆汁受阻,使血中的胆色素升高,这时就发生了肝细胞性黄疸;一旦肝外的胆道系统发生肿瘤或出现结石,将胆道阻塞,胆汁不能顺利排泄,而发生阻塞性黄疸。肝炎患者的黄疸一般为肝细胞性黄疸,也就是说直接胆色素与间接胆色素均升高,而淤胆型肝炎的患者以直接胆色素升高为主。

1.总胆色素、直接胆色素增高:肝内及肝外阻塞性黄疸,胰头癌,毛细胆管型肝炎及其他胆汁瘀滞综合征等。

2.总胆色素、间接胆色素增高:溶血性贫血,血型不合输血,恶性疾病,新生儿黄疸等。

3.总胆色素、直接胆色素、间接胆色素都增高:急性黄疸型肝炎,慢性活动性肝炎,肝硬变,中毒性肝炎等。

胆色素是血液中红血球的血红素代谢后的废弃物。若是血清中胆色素过高时,预示肝脏病变或胆管阻塞等异常讯息,血清胆色素的数值的高低代表着异常的严重程度。如果红细胞破坏过多,产生的间接胆色素过多,这样就会使得肝脏不能完全把它转化为直接胆色素,进而发生溶血性黄疸。

胆色素不能正常地转化成胆汁、肝细胞发生病变、肝细胞肿胀、肝内的胆管受压或排泄胆汁受阻都会使得血中的胆色素升高,进而发生肝细胞性黄疸;肝外的胆道系统发生肿瘤或结石,胆道阻塞,胆汁不能顺利排泄,进而发生阻塞性黄疸。肝炎患者的黄疸主要为肝细胞性黄疸。

1)溶血性黄疸。由于一些溶血性疾病,可以使红细胞破坏过多,导致血中的间接胆色素增多。

2)肝细胞性黄疸。当肝细胞发生病变时,或者因胆色素不能正常地转化成胆汁,或者因肝细胞肿胀,使肝内的胆管受压,排泄胆汁受阻,使血中的胆色素升高。

综上所引起的原因,可总结间接胆色素偏高的危害有以下几点:

1)红细胞破坏过多。

2)间接胆色素可透过细胞膜,对细胞有毒害作用,不能通过肾脏排出体外。

3)间接胆色素偏高说明肝脏的代偿能力低下或者肝脏出现了问题。

建议胆色素高的患者去医院做进一步检查以明确,根据具体的情况制定用药方案。比如对乙肝患者胆色素高的治疗,需要检查肝功能、HBVDNA等,根据检查结果进行抗病毒治疗或者保肝降黄治疗。此外,也建议胆色素高的患者养成良好的生活习惯,在日常生活中注意以下几个方面:

1.饮食宜清淡,多吃豆类制品、鱼类、蔬菜、水果等含有大量的维生素A、B、C、E、有较好的抗氧化功能且易消化吸收的食物,不要吃过多甜食,禁酒。

2.宜多食海鲜、香菇、芝麻、核桃、大枣、瘦肉及动物肝脏等食物。

3.饭后宜卧床休息1-2小时,保证肝脏得到充足的血液供应,有利于肝细胞修复和再生,帮助恢复肝功能。

需要注意的是,胆色素高的患者在治疗过程中要注意定期复查肝功能等,观察治疗效果,及时调整治疗方案。

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