血红素与胆色素代谢

胆红素的主要来源：
体内衰老红细胞的血红蛋白分解释放出的血红素
二、胆红素的生成与代谢
红细胞
血红素
胆红素
珠蛋白
氨基酸
血液中与清蛋白结合而运输
肝细胞内与Y、Z蛋白结合运送至滑面内质网
与葡萄糖醛酸结合 随胆汁排入肠道 胆素原的肠肝循环
胆素原
胆素 尿胆原 尿胆素
（一）胆红素的生成
生成部位： 脾、骨髓、肝的 网状内皮细胞
3、过程:
V
M V N Fe N
血 蛋 红 白
M
ALA
CO 2 辅 A 酶 ALA合 酶
ALA
ALA脱 酶 水 × 2 2H2O
珠 白 蛋 +
N M P
N M P
(-) 甘 酸 氨
+
血 素 红
血 素 红
+Fe ++
亚 螯 酶 铁 合
琥 酰 酶 珀 辅 A
胆 素 色 原 PBG
胆 素 色 原 脱 酶 氨 × 4 3NH3


2、肝细胞对胆红素的转化作用
结合胆红素
未结合胆红素被运送至内质网中，胆红素在葡糖醛酸 基转移酶的催化下，接受来自UDP-葡糖醛酸的葡糖醛 酸基，生成胆红素葡糖醛酸酯。称此时的胆红素为结 合胆红素。 每分子胆红素可结合2分子葡萄糖醛酸
结合胆红素特点
水溶性增加，随胆汁排入小肠 不能透过细胞膜，避免对细胞的毒性
第十一章 血红素与胆色素代谢
Chapter 11 Metabolism of heme and bile pigment
§1 概述
血红素
是一种铁卟啉化合物，由卟啉环与铁螯合而成。 血红蛋白 肌红蛋白 细胞色素 过氧化氢酶 过氧化物酶 均以血红素作为辅基
血红素的结构
胆色素
胆色素是血红素降解的产物。 胆红素(bilirubin) 胆绿素(biliverdin)
肝细胞内两种载体蛋白 Y蛋白和Z蛋白结合
“胆红素－Y蛋白”(胆红素－Z蛋白)形 式送至内质网(耗能、可逆）。

甲状腺素、四溴酚磺酸钠(BSP)和靛青绿(ICG)等 可竞争结合Y蛋白，影响胆红素的转运。 苯巴比妥可诱导Y蛋白的合成。 由于新生儿在出生7周后Y蛋白才达到正常成人水 平，故易产生生理性的新生儿非溶血性黄疸，临 床上可用苯巴比妥治疗。
橙红色
胆素原(bilinogen)
胆素(bilin)
无色
§2 血红素的生物合成
一、血红素合成概况
合成部位： 骨髓和肝脏（线粒体到胞液再到线粒体）
合成原料 ： 琥珀酰CoA 、甘氨酸、 Fe2+等
过程： 先合成直接前体原卟啉IX 限速酶： ALA 合成酶 Fe 2+ 血红素
二、血红素合成过程
(1) δ-氨基-γ酮戊酸(ALA)的生成(线粒体内)
中胆素原(meso-bilirutinogen) 粪胆素原(stercobilinogen) 尿胆素原(urobilinogen)
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。
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。 婴幼儿的粪便为胆红素的橙黄色
完全阻塞时陶 土色
深
变浅或正常
血红素与胆色素代谢

掌握血红素生物合成的原料、部位、合成的主要过 程及合成过程的调节（关键酶）；胆红素在肝脏内
的转化（部位、非结合胆红素 →结合胆红素）

熟悉胆色素的概念、胆红素生成过程（限速酶）、 血液中的运输（载体、生理意义）、胆色素的排泄 （肠肝循环） 熟悉胆色素及血红素代谢引起的卟啉症和黄疸
主要与清蛋白结合成复合物进行运输 生理意义： 增加了胆红素在血浆中的溶解度，便于运输 限制胆红素自由透过各种生物膜，避免对 组织细胞产生毒性作用
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。
（三）胆红素在肝脏中的代谢
1、肝细胞对胆红素的摄取和转运
胆红素-清蛋白被肝脏细胞 表面受体摄取
结果：
（四）肝脏对胆红素的排泄作用
胆红素在内质网经结合转化后，在胞浆内经过高 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
（五）胆红素在肠道中的转变
1、 结合胆红素，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，再逐步还原成为 无色的胆素原族化合物
一、卟啉病（porphyria）
二、黄疸（jaundice）
正常血清胆红素浓度 1～16mol/l (0.1 ～1mg/dl) 4/5为游离胆红素，其余为结合胆红素 胆红素是金黄色色素，当血清中胆红素浓度高时，则可 扩散入组织，可见巩膜、皮肤或粘膜黄染称为黄疸 (jaundice)。 凡能引起胆红素的生成过多，或使肝细胞对胆红素 处理能力下降的因素，均可使血中胆红素浓度增高， 称高胆红素血症(hyperbilirubinemia)。
肝脏在胆色素代谢中起着重要作用
一、胆红素的来源
来源：
①大部分胆红素是由衰老红细胞破坏、降解而来，占胆红 素总量的75％； ②小部分胆红素来自组织（特别是肝细胞）中非血红蛋白 的血红素蛋白质（如细胞色素P450、细胞色素b5、过氧化 氢酶等）的血红素辅基的分解； ③极小部分胆红素是由造血过程中，骨髓内作为造血原料 的血红蛋白或血红素，在未成为成熟细胞成分之前有少量 分解，即无效造血所产生的胆红素。
脂溶性，橙黄色 毒性作用、抗氧化
衰老RBC
Hb 肌红蛋白 过氧化酶 细胞色素 铁卜啉化合物 （红） 胆色素原族 （无色）
[o]
胆绿素 （蓝） 胆素族 （棕色）
胆红素 （橙黄）
肠道
胆红素

胆红素是胆汁中的主要色素，呈橙黄色。 胆红素具有：

毒性作用
抗氧化（抑制亚油酸和磷脂的氧化）

胆色素代谢以胆红素代谢为中心。
NADPH +H+
结 胆 素 合 红
葡萄糖醛酸 胆红素
肠 循 肝 环
胆素原
（粪便）胆素 胆素 （尿）
胆素原 O2
胆红素
GA
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。
尿胆素原、尿胆素及尿胆红素临床 上称为尿三胆。
§4 血红素与胆色素代谢的医学问题
血红素代谢障碍引起卟啉症 胆色素代谢异常引起黄疸
HOO C CH2 M O N H V C H M CH2 C H2
COOH CH2 CH2 M C H M V O N H
胆红素
N H
N H
UDP GA UDP GA 转移酶
COOH O OH HO OH M O N H V C H M O CO CH2 CH2 C H2
UDP
OH O OH HOOC OH O M C H V O N H
2、胆色素的肠肝循环
生理情况下，肠道中约有10-20%的胆素原可被 重吸收入血，经门静脉进入肝脏，大部分(约 90%)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。
微粒体 血红蛋白 珠蛋白 CO Fe 血红素 O2 胆绿素 胆红素
NADPH +H+
肝脏 胆红素 Y-蛋白 血液 胆红素 + 清蛋白 Z-蛋白 胆红素 -Y蛋白 胆红素 -Z蛋白 UDPGA 葡萄糖醛酸 胆素原 胆红素 肠道


目录
原 啉 卟 Ⅸ
6H
线 四 咯 状 吡
尿 啉 Ⅲ 卟 原 同 酶 合
原 啉 Ⅸ 化 卟 原 氧 酶
NH3
线粒体
原 啉 Ⅸ 卟 原
2CO2 4H 粪 啉 Ⅲ 化 羧 卟 原 氧 脱 酶 尿 啉 Ⅲ 卟 原 脱 酶 羧
粪 啉 Ⅲ 卟 原 CPGⅢ
尿 啉 Ⅲ 卟 原 UPGⅢ
CO2
四、血红素合成的调节
1、ALA合酶: 限速酶 受血红素的别构抑制调节 血红素阻抑ALA合酶的合成 反馈抑制
胆红素
胆红素的空间结构及性质
结构特点：卷曲稳定
理化性质：亲脂、疏水
（二）未结合胆红素在血液中的运输
未结合胆红素:
脾脏、骨髓等单核吞噬细胞系统生成的胆红素， 由于未通过肝脏处理，被称为～ 未结合胆红素特点: 在生理pH条件下胆红素是难溶于水的 亲脂性的胆红素能自由透过细胞膜进入血液
1、胆红素的运输载体
CoASH +CO2 ALA合酶 （磷酸吡哆醛）
限速酶
δ-氨基-γ酮戊酸(ALA)
(2)胆色素原(PBG)的生成(胞液) :
胆色素原（卟胆原）
含锌的金属酶， 对铅敏感
Baidu Nhomakorabea
(3)尿卟啉原Ш与粪卟啉原Ш的生成(胞液) :
尿卟啉原 III脱羧酶
(4)血红素的生成(线粒体) :
三、血红素合成的特点
1、合成的部位 组织定位：骨髓和肝脏 细胞定位：线粒体→胞液→线粒体 2、原料:琥珀酰辅酶A,甘氨酸,Fe2+等小分子, 中间产 物的转变主要是吡咯环侧链的脱羧和脱氢反应
指标 总量
正常 ＜1mg/dl
阻塞性黄疸 ＞1mg/dl
溶血性黄疸 ＞1mg/dl
肝细胞性黄 疸 ＞1mg/dl
血 胆 红 素
直接
间接 尿色 尿胆红素
0-0.8mg/dl
＜1mg/dl 正常 — 少量
↑↑
↓↓ 深 ＋＋ ↓ 较深 — ↓
↑
↑ 深 ＋＋ 不一定
尿 三 尿胆素原 胆 尿胆素
粪便颜色
正常
CO CH2 CH2 M
N H
N H
双葡萄糖醛酸胆红素
结 胆 素 合 红
范登堡试验（Van den Bergh）：
临床上用来鉴定结合胆红素＆未结合胆红素。
方法：
用重氮试剂（重氮苯磺酸）与胆红素吡咯环 上亚氨基反应，形成偶氮化合物，其在中性 介质中呈紫红色。 结合胆红素与重氮试剂直接反应，称为直接 胆红素。 未结合胆红素必须先加入乙醇、甲醇或尿素 等加速剂才能与重氮试剂反应，生成紫红色 化合物，称为间接胆红素。
黄疸的分类：
①溶血性黄疸或肝前性黄疸 红细胞大量破坏,未结合胆红素浓度异常增高 ②肝细胞性或肝源性黄疸 因肝细胞功能障碍，对胆红素的摄取结合及排 泄能力下降，未结合和结合胆红素均增加 ③梗阻性黄疸或肝后性黄疸 胆道阻塞,胆红素排泄的通道受阻，使胆小管或 毛细胆管压力增高而破裂，胆汁中胆红素返流入 血而引起
2、ALA脱水酶与亚铁螯合酶:
对重金属的抑制非常敏感 铅中毒→贫血
3、促红细胞生成素(EPO): 促进红细胞的繁殖和分化, 加速红细胞的成熟及血红素和Hb的生成 对所有类型的贫血都有治疗作用
§3 胆色素代谢
胆色素
（bile pigment）
胆色素是血红素的降解的产物。
种类
胆红素（bilirubin） 胆绿素（biliverdin） 胆素原（bilinogen） 胆 素 （bilin）