神秘的胆色素代谢

为什么当食物经过肠道的消化后变成的粪便呈黄色？为什么胆囊炎、胆石症时会出现黄疸？这都是因为胆色素在起作用,那么,胆色素的代谢又是怎么回事呢？由于胆色素与人体代谢的关系,还没有引起更多人的重视,所以,下面将稍多地加以介绍。明白了这些,你对黄疸等问题的疑团也就解开了。

胆色素是含铁卟啉化合物在体内分解代谢的产物,包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素等化合物。其中,除胆素原族化合物无色外,其余都有一定颜色,故统称胆色素。胆红素是胆汁中的主要色素,胆色素代谢以胆红素代谢为重心。肝脏在胆色素代谢中起着重要作用。

(1)胆色素的来源:胆红素来源于红细胞中的血红蛋白。体内红细胞是不断更新的,衰老的红细胞由于细胞膜的变化被单核巨噬细胞识别并吞噬,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的催化下,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环被打开,并释出CO、三价铁和胆绿素Ⅸ。三价铁可被重新利用,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的催化下,迅速还原为胆红素,所以在人体主要起作用的还是胆红素。

人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50毫克的胆红素,胆红素来源主要有:①80%左右的胆红素来源于衰老红细胞中血红蛋白的分解;②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。

在生理酸碱度条件下胆红素是难溶于水的脂溶性物质,在单核巨噬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球蛋白结合成复合物进行运输。正常人每100毫升血浆的血浆白蛋白能与20～25毫克胆红素结合,而正常人每100毫升血浆胆红素浓度仅为0.1～1.0毫克,所以正常情况下,血浆中的白蛋白是足以结合全部胆红素的。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须慎用。

(2)胆色素的运输:血中胆红素以“胆红素-白蛋白”的形式运输到肝脏,很快被肝细胞摄取。肝细胞摄取血中胆红素的能力很强。实验证明,注射具有放射性的胆红素后,人体只需18分钟就可从血浆中清除其50%。这是一个耗能的过程,而且是可逆的。如果肝细胞处理胆红素的能力下降,或者生成胆红素过多,超过了肝细胞处理胆红素的能力,则已进入肝细胞的胆红素还可反流入血,使血中胆红素水平增高。

(3)胆色素的制造:肝细胞内质网中有胆红素-尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶。这种酶可催化胆红素与葡萄糖醛酸以酯键结合,生成胆红素葡萄糖醛酸酯。胆红素经上述转化后称为结合胆红素,结合胆红素较未结合胆红素脂溶性弱而水溶性增强,与血浆白蛋白亲和力减小,故易从胆道排出,也易透过肾小球从尿液排出。但不易通过细胞膜和血-脑屏障,因此不易造成组织中毒,是胆红素解毒的重要方式。

胆红素在内质网经结合转化后,在细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。毛细胆管内结合胆红素的浓度远高于细胞内浓度,故胆红素由肝内排出是一个逆浓度梯度的耗能过程,也是肝脏处理胆红素的一个薄弱环节,容易受损。排泄过程如发生障碍,则结合胆红素可反流入血,使血中结合胆红素水平增高。糖皮质激素不仅能诱导葡萄糖醛酸转移酶的生成,促进胆红素与葡萄糖醛酸结合,而且对结合胆红素的排出也有促进作用。因此,可用此类激素治疗高胆红素血症。

(4)胆色素在肠道内的变化:结合胆红素随胆汁排入肠道后,自回肠下段至结肠,在肠道细菌作用下,由β-葡萄糖醛酸酶催化水解脱去葡萄糖醛酸,生成未结合胆红素,后者再逐步还原成为无色的胆素原族化合物,即中胆素原、粪胆素原及尿胆素原。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。正常人每日从粪便排出的胆素原为40～80毫克。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。

生理情况下,肠道中有10%的胆素原可被重新吸收反流入血,经肝门静脉进入肝脏。其中大部分(约90%)由肝脏摄取并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。在此过程中,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。正常成人每天从尿液中排出的尿胆素原为0.5～4.0毫克,尿胆素原在空气中被氧化成尿胆素,是尿液中的主要色素,尿胆素原、尿胆素及尿胆红素在临床上称为尿三胆。

(5)三大类胆红素:正常血清中存在的胆红素按其性质和结构不同可分为两大类型。凡未经肝细胞结合转化的胆红素,即其侧链上的丙酸基的羧基为自由羧基者,为未结合胆红素;凡经过肝细胞转化,与葡萄糖醛酸或其他物质结合者,均称为结合胆红素。

血清中的未结合胆红素与结合胆红素,由于其结构和性质不同,可以用一种叫重氮试剂(范登堡)的检验方法加以区别,先加入乙醇或尿素破坏氢键后才能与重氮试剂反应生成紫红色偶氮化合物,称为范登堡试验的间接反应,而结合胆红素能迅速与重氮试剂反应形成紫红色偶氮化合物,故又称“直接反应胆红素”。

除此以外,近年来又发现还存在着第三种胆红素,称为δ-胆红素。它的实质是与血清白蛋白紧密结合的结合胆红素。正常血清中它的含量占总胆红素的20%～30%。它的出现可能与肝脏功能成熟有关。当肝病初期,它与血清中其他两种胆红素一起升高,但肝功能好转时它的下降较其他两种缓慢,从而使其所占比例升高,有时可高达60%。