1、第八章 肝胆疾病的 生物化学诊断,湘南学院医学检验系临床生化检验教研室,主要内容,一、解剖结构基础与生物化学功能,二、肝脏的生物转化作用,三、胆红素与胆汁酸代谢及其异常,四、肝病的生物化学代谢紊乱,五、肝胆疾病的肝功能实验室检查,第一节 解剖结构基础与生物化学功能,一、肝脏组织结构、化学组成上的特点二、肝脏的生物化学功能三、肝细胞损伤时的代谢变化,一、肝脏组织结构、化学组成上的特点,（一）双重血供应及两条输出通路,双重血液供应,肝动脉,氧,门静脉,营养,双重输出管道,肝静脉,代谢降解物,下腔静脉,胆道系统,脂溶性物质及其代谢产物,体外,（二）血窦很丰富扩大物质的交换面积，使血流缓慢也利于物质的
2、交换。（三）酶含量很丰富为肝cell进行许多重要的代谢加工提供了有利条件。（四）肝细胞:大量微绒毛-物质的转运基础较高通透性-物质交换的基础线粒体丰富-能量保证的基础亚细胞结构丰富-物质代谢的基础故肝脏有“物质代谢中枢”之称！,二、肝脏的生物化学功能,排泄功能物质代谢功能生物转化,重要生化功能,（一）排泄功能,主要排泄对象：胆汁酸、胆红素、氨,（二）物质代谢功能,1、营养物质代谢,(1)在蛋白质代谢中的作用,(2) 在氨基酸代谢中的作用,(3) 在糖代谢中的作用,(4) 在脂代谢中的作用,2、激素及维生素代谢,(1)激素的灭活主要在肝脏进行,(2)多种维生素能在肝细胞内储存并进行转化,（三）肝
3、脏的生物转化,见第二节,(一)蛋白质代谢：1.蛋白质的合成：自身蛋白血浆蛋白 清蛋白凝血因子肝功能受损：清蛋白 水肿、A/G凝血因子 凝血障碍,三、肝细胞损伤时的代谢变化,2、氨基酸分解代谢：转氨基、脱氨基、转甲基、脱羧基 （1）支链氨基酸/芳香族氨基酸比值：支：肝外代谢(Leu、Ile、Val）芳：肝内代谢（Trp、Tyr、Phe）支/芳=3-3.5/1肝功能受损：血中 支/芳 （2）肝细胞内转氨酶含量高： ALT 急性肝炎：ALT,（3）解除氨毒：氨 尿素 肾排肝功能受损：血氨支/芳胺类（假神经递质）（4）合成含氮化合物,肝性脑病,（二）糖代谢： 维持血糖浓度的恒定： 糖原合成糖原分解糖异
4、生肝功能受损：饥饿时易发生低血糖,而进食后 易出现一时性高血糖。,（三）脂代谢:1.消化、吸收 :胆固醇 胆汁酸肝功能受损：“脂肪泻”2.合成、运输： （1）合成：TG、ChE/Ch、PL、LCAT、酮体（2）运输：VLDL、HDL肝功能受损：脂肪 PL “脂肪肝”LCAT 血ChE/Ch,第二节 肝脏的生物转化作用,一、生物转化的概念 二、生物转化的反应类型 三、生物转化的特点,一、生物转化的概念,(一) 生物转化的定义机体对许多外源性或内源性非营养物质进行化学转变，增加其水溶性(或极性)，使其易随胆汁、尿排出，这种体内变化过程称生物转化(biotransformation)。是指将一些非营
5、养物质在体内的代谢转变过程称为生物转化,(二) 生物转化的对象,非营养物质 内源性：如激素、胺类等外源性：如药物、毒物等,（三）生物转化（biotransformation）过程外源性非营养物质（药物、毒物、致癌物）内源性非营养物质（激素、神经递质、胺类、NH3、Bil ),肝,极性/水溶性,尿和胆汁,二、生物转化的反应类型,(一) 第一相反应：氧化反应还原反应 （-使极性增加）水解反应(二) 第二相反应：结合反应（SAM，乙酰CoA，甘氨酸，GSH，H2SO4）， 进一步增加极性，掩盖有毒基团*有些物质经过第一相反应即可顺利排出体外。 *有些物质即使经过第一相反应后，极性改变仍不大，必须与某
6、些极性更强的物质结合,即第二相反应，才最终排出。,三、生物转化的特点,连续性 多样性 解毒与致毒双重性,第三节 胆红素与胆汁酸代谢及其异常,一、胆红素代谢与黄疸 二、胆汁酸代谢及其异常,一、胆红素代谢与黄疸,1.胆红素来源体内的铁卟啉化合物血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶及过氧化物酶（如图）。,（一）胆红素代谢,胆红素来源,1）衰老的RBC破坏、降解,2）无效红细胞生成,3）非血红蛋白的血红素蛋白质 （细胞色素、过氧化物酶、 肌红蛋白等）分解,分流胆红素 （20%）,主流胆红素 （80%）,2.胆红素的生成过程,衰老的RBC,Hb,胆红素a,CO和铁,胆绿素,氨基酸,血红素,珠蛋白,血
7、红素加单氧酶,胆绿素还原酶,O2、NADPH,肝、脾、骨髓（微粒体、胞液）,网状内皮系统,胆红素的性质：亲脂疏水，对大脑具有毒性作用,胆红素的生成过程,+,+,+,+,C10,胆红素空间结构示意图,3胆红素转运,运输形式,竞争结合剂,意 义,胆红素1-球蛋白（少部分）,-如磺胺药，水杨酸，胆汁酸等,胆红素清蛋白复合体（主要）,增加胆红素在血浆中的溶解度，便于运输,限制胆红素自由通过生物膜产生毒性作用,4. 胆红素在肝细胞内转变,(1）摄取-胆红素可以自由双向通透肝血窦肝细胞膜表面进入肝细胞。,肝内运输,胆红素摄取的 有效性取决于,肝细胞膜上特异的载体蛋白,肝细胞内Y蛋白和Z蛋白两种受体蛋白,以
8、“胆红素Y蛋白”(胆红素Z蛋白)形式送至内质网。这是一个耗能的可逆的过程。,(2）转化 部位：滑面内网质 反应：结合反应（主要结合物为UDPGA） 酶： 葡萄糖醛酸基转移酶。 产物：主要为双葡萄糖醛酸胆红素，另有少量单葡萄糖醛酸胆红素、硫酸胆红素，统称为结合胆红素。 目的：既有利于胆红素随胆汁排泄，又限制其通过生物膜而起到解毒作用。,胆红素 + UDP -葡糖醛酸,胆红素葡糖醛酸一酯 + UDP （10 % 20%）,UDP-葡糖醛酸基转移酶,胆红素葡糖醛酸一酯 +UDP -葡糖醛酸,胆红素葡糖醛酸二酯 + UDP （80 % 90%）,葡糖醛酸胆红素的生成,C10,胆红素葡糖醛酸二酯的结构,
9、(3）排泄结合胆红素通过毛细胆管膜上的主动转运载体，从肝细胞毛细胆管排泄入胆汁中，再随胆汁排入肠道。转运形式：逆浓度梯度的能量依赖的主动转运过程。,5.胆红素在肠中的变化及肠肝循环,结合胆红素,肠道细菌（水解）,GA,未结合胆红素,肠道细菌（还原）,胆色素原族,中胆素原 粪胆素原 尿胆素原,80-90%,O,胆素 （粪排）,10-20%,门V,肝,体循环,肾 （尿胆素原）,O,尿胆素 （尿排）,胆汁,2-5%,（二）胆红素代谢紊乱与黄疸,1.黄疸的概念：凡能引起胆红素生成过多、或肝细胞对胆红素的摄取、结合和排泄过程发生障碍等因素均可使血中胆红素增高，而出现高胆红素血症。胆红素是金黄色色素，当血
10、清中浓度高时，则可扩散入组织，组织被染黄，称为黄疸。 隐性黄疸： 34.2 mol/L，外观看不出。 显性黄疸：34.2 mol/L，有黄染的现象。,2. 黄疸的类型（1）根据肉眼可否见到黄染现象分为：-显性黄疸和隐性黄疸。 （2）根据发病原因可分为：-溶血性、肝细胞性和梗阻性黄疸。 （3）根据病变部位可分为：-肝前性、肝性和肝后性黄疸。 （4）根据血中升高的胆红素的类型分为：-高未结合胆红素性黄疸及高结合胆红素性黄疸。,（三）黄疸的原因与发生机制,胆红素形成过多 肝细胞处理胆红素的能力下降 胆红素在肝外的排泄障碍,1.胆红素形成过多-溶血性黄疸代谢特点 （1）血中未结合胆红素含量增高；总胆红
11、素升高，结合胆红素仅为总胆红素的20%。 （2）未结合胆红素不能由肾小球滤过，故尿中无胆红素 （3）肝最大限度地处理和排泄胆红素，因而肠道中形成的胆素原增多，粪便排出的胆素原也增多，粪便颜色加深。 （4）尿中排出的胆素原也相应增加，胆红素阴性。-高未结合胆红素血症,2.肝细胞处理能力下降-肝细胞性黄疸代谢特点 （1）血中两种胆红素含量都增高。总胆红素升高，结合胆红素占总胆红素的35%以上。 （2）结合胆红素可由肾小球滤过，尿中出现胆红素。 （3）结合胆红素在肝内生成减少，粪便颜色变浅。 （4）尿中胆素原含量变化不定。一方面是从肠吸收的胆素原不能有效地随胆汁排出，使血中胆素原增加，尿中胆素原增加
12、；另一方面是肝实质性损伤及炎症、肿胀等造成肝、胆管阻塞，结合胆红素不能排入肠道，尿中胆素原减少。 -高未结合和结合胆红素血症,3.胆红素排泄障碍-阻塞性黄疸 代谢特点 （1）血中结合胆红素含量增高，总胆红素升高，结合胆红素占总胆红素的50%以上。 （2）结合胆红素能被肾小球滤过，尿中出现胆红素 （3）胆红素不易或不能随胆汁排入肠道，因而肠腔胆素原很少或缺失，粪便颜色变浅或呈灰白色。 （4）尿中排出的胆素原也相应变少，胆红素阳性。 -高结合胆红素血症,（四）新生儿生理性黄疸的原因,1、生下后，血液内原来过多的红细胞被破坏，未结合胆红素生成过多。 2、肝细胞内载体蛋白Y蛋白少，肝细胞摄取未结合胆红
13、素的能力不足。 3、肝细胞内胆红素葡萄糖醛酸基转移酶生成不足，结合胆红素生成少。 4、肝细胞胆汁分泌器发育不完善，对肝胆汁分泌的潜力不大。 5、母乳中含有孕二醇，对葡萄糖醛酸基转移酶有抑制作用。,（五）黄疸的实验室检查,胆红素代谢实验 血清酶学检查 血脂分析 血液学检查,三种类型黄疸的实验室鉴别诊断,肝细胞性黄疸和梗阻性黄疸实验室鉴别诊断,二、胆汁酸代谢及其异常,(一)胆汁酸的类型,按结构分按来源分,游离胆汁酸-CA,CDCA,DCA,LCA,结合胆汁酸-与甘氨酸或牛磺酸结合,初级胆汁酸,次级胆汁酸,例：胆酸,例：鹅脱氧胆酸,游离胆汁酸,例：牛磺胆酸,例：甘氨胆酸,结合胆汁酸,概念：是肝细胞以
14、胆固醇为原料直接合成的胆汁酸。 类型：胆酸(CA)、鹅脱氧胆酸(CDCA)及相应结合型胆汁酸。 部位：肝细胞的胞液和微粒体中 原料：胆固醇,初级胆汁酸,概念：在肠道细菌作用下初级胆汁酸 7-羟基脱氧后生成的胆汁酸 类型：脱氧胆酸(DCA) 、石胆酸(LCA)及相应结合型胆汁酸 部位：小肠下段和大肠,次级胆汁酸,(二)胆汁酸代谢,1、初级胆汁酸形成,还原、侧链修饰,胆酸（3，7，12 三羟胆固烷酸，CA）,鹅脱氧胆酸 （3，7二羟胆固烷酸，CDCA）,7，12二羟4胆固烯3酮,7羟4胆固烯3酮,7羟胆固醇,胆固醇,12羟化酶,氧化异构,7羟化酶,2、次级胆汁酸形成,初级胆汁酸,次级胆汁酸,初级胆
15、汁酸,次级胆汁酸,3、胆汁酸肠肝循环（1）概念：胆汁酸随胆汁排入肠腔后，通过重吸收经门静脉又回到肝，在肝内转变为结合型胆汁酸，经胆道再次排入肠腔的过程。（2）意义：将有限的胆汁酸反复利用以满足人体对胆汁酸的生理需要，促进脂类的消化吸收。,胆汁酸肠肝循环的过程,（三） 胆汁酸代谢异常胆汁酸代谢遗传性缺陷肝胆疾病时的代谢异常肠道疾病时的代谢异常高脂蛋白血症时的代谢异常,1、肝胆疾病与TBA （1）肝胆疾病患者，血清胆汁酸水平无区别升高。 （3）TBA检测可用来区别高胆红素血症和胆汁淤积。 （4）CA/CDCA比值可作为胆道梗阻性病变和肝实质细胞性病变的鉴别指标。比值，见于胆道梗阻性病变；反之，见于
16、肝实质细胞性病变。,2、肠道疾病与TBA在小肠疾病时，可引起胆汁酸代谢异常，如回肠切除、炎症或分流（如造漏）等，因胆汁酸的肠肝循环受阻，胆汁酸回到肝脏的量减少，血清胆汁酸水平降低；同时，由于胆汁酸返回肝脏减少，反馈抑制减弱，致肝脏胆汁酸的合成加速，血清胆固醇浓度减低。可见血清胆汁酸水平降低是回肠功能紊乱的一个反映。,3、高脂蛋白血症与胆汁酸代谢 （1）胆汁酸的生成是内源性胆固醇的主要代谢去路，而胆汁酸的合成又依赖自身的负反馈调控。 （2）肝细胞依靠胆汁酸的乳化及其形成的混合微团作用而随胆汁分泌排泄胆固醇，因此胆汁酸的合成和分泌必然影响胆固醇的排泄。 （3）胆汁酸协助食物胆固醇的吸收，而吸收的胆
17、固醇可直接调控肠壁细胞及肝细胞内胆固醇的合成。 因此，高脂蛋白血症时的代谢紊乱必然涉及胆汁酸的代谢异常。,第四节 肝病的生物化学代谢紊乱,一、肝硬化的临床生物化学 二、肝昏迷的临床生物化学 三、肝癌的临床生物化学,一、肝硬化的临床生物化学,（一）定义：肝的广泛纤维化伴结节形成。（二）病因：1、乙型、丙型病毒性肝炎2、乙醇中毒3、代谢性疾病4、肝内、外长期胆汁淤积5、门静脉回流受阻6、 免疫功能紊乱7、毒素及治疗性药物等,（三）肝硬化的生物化学机制 1、缺氧和炎症刺激，导致胶原纤维合成增强。以I型及型为主。 2、机体免疫机能不足，肝细胞反复遭受HBV破坏，以及肝细胞结节状再生，纤维组织不断增生，
18、导致肝硬化。 3、跟Kuffer细胞分泌多种细胞因子及胶原酶等生物活性物质以及储脂细胞产生胶原等有关。 4、涉及许多遗传因素，这已成为肝细胞对损伤反应的独立病原因素。肝细胞和胆管上皮细胞内角蛋白的表达异常等都与肝纤维化有关。,（四） 肝纤维化的生物化学诊断（1） 血清蛋白质检测- TP,ALB,A/G,球蛋白 1、肝功能实验 （2）血清胆红素与胆汁酸-两者呈不同程度升高 （3） 血清酶类-ALT，AST，MAO等（4） 凝血酶原时间延长，且VitK不能加以纠正2、其他生物化学检查-透明质酸（HA），层黏连蛋白（LN），型胶原前肽（PIIIP），IV型胶原等均不同程度增高。3、对肝硬化的确诊及疗
19、效观察-目前仍依靠穿刺肝组织活检。,二、肝昏迷的临床生物化学,(一)定义：即肝性脑病，是各种严重的肝病（如：严重的肝功能不全）的并发症或终末表现，是以代谢紊乱为基础、临床以意识障碍和昏迷为主要表现的中枢神经系统功能紊乱的综合征。(二)病因 各型肝硬化重症病毒性肝炎药物性肝炎原发性肝癌肝外胆道疾病妊娠期急性肝脂肪变,(三)发病机制 1、氨中毒学说 2、假性神经递质学说 3、胰岛素、血浆氨基酸失衡学说 4、短链脂肪酸中毒学说,1、氨中毒学说,（1）基本论点：肝功能受损时，清除氨的能力大大减低，血氨升高。血氨通过血脑屏障进入脑组织，从而引起脑功能障碍。,（2）生化机制-干扰能量代谢 氨可抑制丙酮酸和
20、-酮戊二酸脱氢酶系的活性乙酰辅酶A和ATP生成。 氨与-酮戊二酸结合形成谷氨酸既消耗NADH，影响线粒体内氧化磷酸化，又消耗-酮戊二酸，使乙酰胆碱生成减少，可导致脑功能抑制。 氨和谷氨酸合成谷氨酰胺-既增加ATP的消耗，又消耗谷氨酸中枢抑制性神经递质-氨基丁酸的形成减少。 氨可激活神经细胞膜上的Na+-k+-ATP酶，并和K+有竞争作用，影响离子分布和神经传导的正常进行。,2、假性神经递质学说,（1）基本论点：假性神经递质在网状结构的神经突触部位堆积，神经突触部位冲动的传递发生障碍，从而引起神经系统的功能障碍。,（2）生化机制-干扰正常神经冲动传递肝功能不全时，经门静脉入肝的酪胺和苯乙胺因解毒
21、功能降低或侧枝循环的形成，胺类直接由体循环通过血脑屏障入脑，经脑内非特异羟化酶作用，分别生成苯乙醇胺和鱆胺（-羟酪胺），其化学结构与儿茶酚胺类递质（多巴胺、去甲肾上腺素）结构相似，释放后，与突触中的正常神经递质产生竞争，影响神经冲动的正常传递，以致神经系统某些部位的功能发生障碍，故称假神经递质。,3、胰岛素、血浆氨基酸失衡学说,（1）基本论点：支链氨基酸/芳香族氨基酸比值下降，芳香族氨基酸进入脑组织增多，形成假性神经递质和过多的5-羟色胺，CNS功能障碍。,（2）生化机制-干扰正常神经冲动传递肝功能不全，一方面芳香族氨基酸分解代谢障碍，血浆芳香族氨基酸含量增多；另一方面血胰岛素升高，血液支链氨
22、基酸含量减少，结果芳香族氨基酸通过转运系统进入脑组织增多，在脑组织内生成假性神经递质和过多的5-羟色胺，儿茶酚胺生成减少和儿茶酚胺能神经元功能降低，而引起中枢神经系统功能障碍。,4、短链脂肪酸中毒学说,（1）基本论点：短链脂肪酸增多与肝性脑病的发生有关,（2）生化机制-尚不清楚 高浓度的短链脂肪酸对氧化磷酸化有解偶联作用，使ATP生成减少。 直接与神经细胞膜或突触部位的某些成份结合，从而影响神经的电生理效应。 在突触处与正常神经递质（如多巴胺等）结合，干扰脑的正常功能。,（四）肝昏迷的生物化学诊断1、血清胆红素显著增高。 2、血清清蛋白减低。 3、低胆固醇血症。 4、AST及ALP由高值转为低
23、值。 5、血尿素氮呈低值。 6、血糖降低。 7、凝血酶原时间延长。 8、血浆纤维蛋白原呈低值。 9、血氨增高。 10、液pH增高，PCO2降低（呼吸性碱中毒）等。,三、肝癌的临床生物化学,（一） 肝癌的生化机制,肝C原癌基因,细胞癌变,细胞内基因表达失控,癌基因产物(癌蛋白),点突变，基因易位 基因扩增,物理，化学 生物等,激活,激活,此过程还伴有抑癌基因的缺失或失活,（二） 肝癌的生物化学诊断1、AFP及AFP异质体：肝C癌、卵黄囊肿瘤、肝硬化、慢肝时，并可对原发性肝癌进行鉴别诊断，阳性率在70%-80%。 2、AFU（岩藻糖苷酶）：原发性肝癌的诊断标志，与AFP联合检测可使阳性率达90左右
24、。 3、-GT及同工酶、5-NT及其同工酶等：联合检测，以最大限度地提高阳性率，减少假阳性及假阴性的产生。,第五节 肝胆疾病的肝功能实验室检查,一、肝脏分泌与排泄功能实验 二、代谢性肝功能实验 三、肝胆疾病的临床酶学 四、肝脏疾病的特殊检查 五、临床常作的肝功能全套检查,一、肝脏分泌与排泄功能实验,（一） 内源性物质的分泌与排泄 如胆红素、胆汁酸检测等。 （二） 外源性物质的清除能力检测1、种类：BSP（磺溴酞钠）、ICG（吲哚绿）、氨基比林和利多卡因清除试验等。,2、临床意义：（1）ICG滞留百分率：在正常人5%（45min），而在肝细胞损伤、胆道阻塞和占位性病变时，则滞留率增高。（2）BS
25、P滞留百分率：正常注射后1小时，血中查不到这种染料，或只是很微量，若注射后30分钟，滞留率在10%40%，表示轻度肝功能损害。滞留50%80%，表示中度肝功能受损；滞留率90%表示严重肝功能不全。BSP及ICG均是外源性色素，试验时应注意过敏反应及休克。,二、代谢性肝功能实验,肝病时的血清蛋白质异常,糖代谢检测指标,脂类代谢检测指标,三、肝胆疾病的临床酶学,临床酶学与肝胆疾病定位 反映肝实质细胞损伤为主的酶类，主要有ALT、AST及其同工酶等。 反映胆汁郁积为主的酶类，主要有-GT、ALP、5-NT及其同工酶等。 反映肝纤维化为主的酶类，主要有单胺氧化酶（MAO）、-脯氨酸羟化酶（-PH）等。
26、,肝病酶学的临床意义,梗阻性黄疸和肝炎时血清酶的变异特点,四、肝脏疾病的特殊检查,（一）肝活检-适应症与禁忌证1、可能的应用价值 （1）明确肝肿大、黄疸、腹水、胃肠道出血或异常肝功能或血清酶水平的原因。 （2）确诊可能的肝病如慢性肝炎、肝硬化、脂肪肝或癌肿。 （3）识别系统性疾病 如：血源性结核、淀粉沉积和淋巴瘤等 （4）评价急、慢性肝炎疗效。,2、相对禁忌证 （1）凝血因子缺乏。 （2）证实肝后黄疸的临床诊断。 （3）重度贫血。 （4）细菌感染。,（二）放射性同位素检测（三）血清学检查,五、临床常作的肝功能全套检查（一）蛋白质类：TP、A、A/G（二）胆红素类：TB、IBL、DBL（三）酶类：AST、ALT、ALP、GGT（四）胆汁酸类：TBA,思考题 1、肝细胞损伤时，蛋白质、糖和脂类物质主要发生哪些代谢性变化？ 2、试述生物转化的概念。 3、试述胆红素的形成过程。 4、试述黄疸的概念、原因和发生机制。 5、三种类型黄疸的实验室鉴别诊断指标有哪些？ 6、胆汁酸的类型有哪些？试述胆汁酸的代谢异常。 7、目前关于肝性脑病生化机制有哪些学说？试述其基本论点。 8、临床常作的肝功能全套检查包括哪些？,
