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第三章 血浆蛋白质以及非蛋白含氮化合物的代谢紊乱 第一节 血浆蛋白质及其异常蛋白质（protein）是人体中含量和种类最多的物质，人体干重的45是蛋白质，种类约有10万之多。几乎在所有的生理过程中蛋白质都起着关键作用。疾病时蛋白质在体内的结构、种类、含量、分布和功能均有可能发生变化。血浆蛋白质（plasma protein）的含量在血浆成分中最多，随着技术的发展，许多微量血浆蛋白的分析已变得容易，血浆蛋白质在临床诊断和病情监测等方面的应用日益广泛。一、血浆蛋白质的功能和分类（一）血浆蛋白质的功能血浆蛋白质有多方面的功能，可概括为：营养作用，修补组织蛋白；维持血浆胶体渗透压；作为激素、维生素、脂类、代谢产物、离子、药物等的载体；作为pH缓冲系统的一部分；抑制组织蛋白酶；一些酶在血浆中起催化作用；代谢调控作用；参与凝血与纤维蛋白溶解；作为免疫球蛋白与补体等免疫分子，组成体液免疫防御系统。（二）血浆蛋白质的分类血浆蛋白质可以从不同角度来进行归纳分类。1电泳分类法 利用醋酸纤维素薄膜电泳将血浆蛋白质分为清蛋白和1、2、球蛋白5个主要区带。在琼脂糖凝胶电泳中血浆蛋白质同样可分5个区带。如果采用聚丙烯酰胺凝胶电泳，在适当条件下可以分出30多个区带。2功能分类法 如运输载体、补体系统蛋白和凝血因子、免疫球蛋白、蛋白酶抑制物、血清酶类、蛋白类激素等等。3.各电泳区带的主要蛋白质 见教材表3-2 二、血清蛋白质电泳组分的临床分析血清蛋白质电泳图谱是了解血清蛋白质全貌的有价值的方法，在某些疾病时可作为较好的辅助诊断指标。（一）血清蛋白电泳的正常组分正常血清蛋白电泳（serum protein electrophoresis）后可以很好地分为清蛋白、1球蛋白、2球蛋白、球蛋白、r球蛋白五个区带。 利用血清蛋白电泳测定各组分的含量，通常采用各区带的浓度百分比（%）表示，也可将各区带百分浓度与血清总蛋白浓度相乘后，以绝对浓度（g/L）表示。用醋酸纤维素薄膜电泳测得血清各区带蛋白质的参考值为清蛋白（Alb）： 5768、1球蛋白： 1.05.7、2球蛋白： 4.911.2、球蛋白：713、r球蛋白：9.818.2。若以g/L表示，则Alb和1、2、r 球蛋白分别为3552 g/L、1.04.0 g/L、 4.08.0 g/L、5.010.0 g/L、6.013.0g/L。（二）异常电泳图谱的临床意义1异常血清蛋白电泳图谱分型 在疾病情况下血清蛋白质可以出现多种变化。根据它们在电泳图谱上的异常特征，不少学者将其进行分型，使其有助于临床疾病的判断，参见表3-3。 表3-3 异常血清蛋白质电泳图谱的分型及其特征图谱类型TPAlb12低蛋白血症型NNN肾病型NN肝硬化型NNN-（融合）弥漫性肝损害型N慢性炎症型急性时相反应型NNNM蛋白血症型在 - 区 带 中 出 现 M 蛋 白 区带高2()-球蛋白血症型 妊娠型N N 蛋白质缺陷型个 别 区 带 出 现 特 征 性 缺 乏 2典型异常血清蛋白电泳图谱 在以上异常电泳图谱中，肾病综合征、肝硬化和多发性骨髓瘤（M蛋白血症型）最具有特征性，在临床上诊断意义最大。3浆细胞病与M蛋白 发生浆细胞病（plasma cell dyscrasia）时，异常浆细胞克隆增殖，产生大量单克隆免疫球蛋白或其轻链或重链片段，病人血清或尿液中可出现结构单一的M蛋白（monoclonal protein），在蛋白电泳时呈现一个色泽深染的窄区带，此区带较多出现在r或区，偶见于区。M蛋白有三种类型：免疫球蛋白型；轻链型；重链型。三、血浆蛋白质及其异常（一）前清蛋白前清蛋白（prealbumin,PA）分子量54kD，由肝细胞合成，在电泳中显示在清蛋白前方，其半寿期约12小时。PA的生理功能是作为组织修补材料和运载蛋白，可结合大约10的T4和T3，还具有运载维生素A的作用。临床意义：作为营养不良的指标。作为肝功能不全的指标，具有较高的敏感性。在急性炎症、恶性肿瘤、创伤等任何急需合成蛋白质的情况下，血清PA均迅速下降，是负性急性时相反应蛋白。（二）清蛋白清蛋白（albumin ，ALB）由肝实质细胞合成，在血浆中其半寿期约1519天，是血浆中含量最多的蛋白质，占血浆总蛋白的57%68%。1.性质 为含580个氨基酸残基的单链多肽，分子量为66. 3kD，分子中含17个二硫键，不含糖。在体液pH7.4的环境中，清蛋白为负离子，每分子可以带有200个以上负电荷。2.生理功能 （1）血浆中主要的载体蛋白：许多水溶性差的物质可以通过与清蛋白的结合而被运输。具有活性的激素或药物等与清蛋白结合时，可不表现活性；因其结合具有可逆性，当清蛋白含量变化或血液pH等因素变化时，这些激素和药物的游离型含量也随之变化，使其生理活性增强或减弱。（2）维持血浆胶体渗透压：当某种原因引起血浆清蛋白丢失或浓度过低时，可引起水肿、腹水等症状。（3）具有缓冲酸碱的能力。（4）重要的营养蛋白。3.临床意义 （1）低清蛋白血症常见于以下疾病：1）清蛋白合成不足：常见于急性或慢性肝脏疾病；蛋白质营养不良或吸收不良。2）清蛋白丢失：肾病综合征、慢性肾小球肾炎、糖尿病、系统性红斑狼疮等；肠道炎症性疾病时，可因粘膜炎症坏死等使胃肠道蛋白质丢失；在烧伤及渗出性皮炎，可从皮肤丧失大量蛋白质。3）清蛋白分解代谢增加：由组织损伤（外科手术或创伤）或炎症（感染性疾病）引起。4）清蛋白的分布异常：如门静脉高压时大量蛋白质尤其是清蛋白从血管内渗漏入腹腔。5）无清蛋白血症：是极少见的遗传性缺陷。（2）血浆清蛋白增高：较少见，在严重失水时发生，对监测血浓缩有意义。（3）由清蛋白含量估计其配体的存在形式和作用：在血浆清蛋白浓度明显下降的情况下，内源性激素和外源性药物等，与清蛋白的结合部分减少，而游离部分相对增加，因而活性增强。 （4）作为个体营养状态的评价指标：血浆清蛋白浓度受饮食中蛋白质摄入量影响，是群体调查时常用的指标。（5）清蛋白的遗传性变异：有20多种以上遗传变异。（三）1-抗胰蛋白酶1-抗胰蛋白酶（1-antitrypsin,1AT或AAT）分子量为51kD，pI值4.8，含糖10%12%；在醋酸纤维素薄膜电泳中位于1区带，是这一区带的主要组分。生理功能：是蛋白酶的抑制物，占血清中抑制蛋白酶活力的90%左右。AAT的抑制作用有明显的pH依赖性，最大活力处于中性和弱碱性，当pH4.5时活性基本丧失。AAT具有多种遗传表型，迄今已分离鉴定的有33种AAT等位基因，其中最多见的是PiMM型，占人群的95%以上；另外还有两种蛋白称为Z型和S型，可表现为以下遗传分型：PiZZ、PiSS、PiSZ、PiMZ、PiMS。以MM型的蛋白酶抑制能力作为100%，ZZ型的相对活力仅为15%、SS为60%、MZ为57%、MS为80%，其他则无活性。 临床意义：AAT缺陷：ZZ型、SS型甚至MS表型常伴有早年（2030岁）出现的肺气肿。低血浆AAT还可发现于胎儿呼吸窘迫综合征。ZZ表型可引起肝细胞损害。急性时相反应时AAT增加。（四）1-酸性糖蛋白血清类粘蛋白的主要部分就是1-酸性糖蛋白（1-acid glycoprotein ，AAG）。AAG分子量近40kD，含糖约45%，包括等分子的已糖、已糖胺和唾液酸，pI为2.73.5。AAG是主要的急性时相反应蛋白，在急性炎症时增高，与免疫防御功能有关。临床意义：AAG目前主要作为急性时相反应的指标， AAG增高是活动性溃疡性结肠炎最可靠的指标之一。糖皮质激素增加，可引起AAG升高。在营养不良、严重肝损害、肾病综合征以及胃肠道疾病致蛋白严重丢失等情况下AAG降低。雌激素使AAG降低。 （五）结合珠蛋白结合珠蛋白（haptoglobin，Hp）在醋纤膜电泳及琼脂糖凝胶电泳中位于2区带。Hp的主要功能是能与红细胞中释放出的游离血红蛋白结合，每分子Hp可结合两分子Hb。Hp可以防止Hb从肾丢失而为机体有效地保留铁，并能避免Hb对肾脏的损伤。临床意义：溶血性疾病如溶血性贫血、输血反应、疟疾时Hp含量明显下降。Hp参考值范围较宽，因此一次测定的价值不大，连续观察可用于监测急性时相反应和溶血是否处于进行状态。当烧伤和肾病综合征引起大量清蛋白丢失的情况下，血Hp常明显增加，此时属于急性时相反应时的Hp增加；在严重肝病患者Hp合成降低。（六）2-巨球蛋白2巨球蛋白（2-macroglobulin,2MG或AMG）分子量约为715kD，含糖量约8%，由4个亚单位组成，是血浆中分子量最大的蛋白质。2MG是由肝细胞与单核吞噬细胞系统合成，半寿期约5天。2MG的主要特性是能与多种离子和分子结合，特别是能与蛋白水解酶如纤维蛋白溶酶、胃蛋白酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶及组织蛋白酶D结合而影响这些酶的活性。2MG可起到有选择地保护某些蛋白酶活性的作用。临床意义：低清蛋白血症，尤其是肾病综合征时，2MG含量可显著增高，可能系一种代偿机制以保持血浆胶体渗透压。2MG不属于急性时相反应蛋白。（七）铜蓝蛋白铜蓝蛋白（ceruloplasmin,Cp）是一种含铜的2球蛋白，由1046个氨基酸组成的单链多肽，每分子含68个铜原子，由于含铜而呈蓝色，含糖约8-9.5%，肽链和碳水化合物总分子量平均为132kD。95%的血清铜存在于Cp中，另5%呈可扩散状态。在血循环中Cp可视为铜的没有毒性的代谢库。Cp的主要生理功能与氧化还原反应有关。Cp具有铁氧化酶作用，能将Fe2+氧化为Fe3+，Fe+3再结合到转铁蛋白上，使铁不具毒性。Cp的生理功能还有抑制膜脂质氧化的作用。临床意义：协助Wilson病的诊断。 Cp也属于一种急性时相反应蛋白，在感染、创伤和肿瘤时血浆浓度增加。但在营养不良、严重肝病及肾病综合征时往往下降。（八）转铁蛋白转铁蛋白（transferrin，TRF）分子量约79.5kD，为单链糖蛋白，含糖量约6%,电泳位置在区带，等电点5.55.9。TRF主要由肝细胞合成，半寿期为7天。TRF能可逆地结合多价阳离子，包括铁、铜、锌、钴等，每一分子TRF可结合两个三价铁原子。血浆中TRF的浓度受食物铁供应的影响，机体在缺铁状态时，血浆TRF浓度上升，经铁剂有效治疗后恢复到正常水平。临床意义：（1）用于贫血的鉴别诊断。（2）TRF在急性时相反应中含量往往降低。因此在炎症、恶性病变时常随着清蛋白、前清蛋白同时下降。（3）作为营养状态的一项指标，在营养不良及慢性肝脏疾病时下降。（九）C-反应蛋白C-反应蛋白（C-reactive protein,CRP）由肝细胞所合成，含5个多肽链亚单位，非共价地结合为盘形多聚体。分子量为115140kD。电泳分布在慢区带，有时可以延伸到区带。CRP不仅结合多种细胞、真菌及原虫等体内的多糖物质，在钙离子存在下，还可以结合卵磷脂和核酸。CRP可以引发对侵入细胞的免疫调理作用和吞噬作用，结合后的复合体具有对补体系统的激活作用，表现炎症反应。临床意义：CRP是第一个被认识的急性时相反应蛋白，血浆中CRP浓度在急性心肌梗死、创伤、感染、炎症、外科手术、肿癌浸润时迅速显著地增高，可达正常水平的2000倍。CRP是非特异性指标，主要用于结合临床病史监测疾病。四、急性时相反应蛋白在急性炎症性疾病如手术、创伤、心肌梗死、感染、肿瘤等，AAT、AAG、Hp、Cp、CRP，以及1-抗糜蛋白酶、血红素结合蛋白、C4、C3、纤维蛋白原等，这些血浆蛋白浓度显著升高或升高；而血浆PA、ALB、TRF则出现相应的低下。这些血浆蛋白质统称为急性时相反应蛋白（acute phase reaction protein,APRP），这种现象称为急性时相反应。PA、ALB、TRF一般称为负性急性时相反应蛋白。急性时相反应是对炎症的一般反应，不是对某一疾病的特异性反应；是机体防御机制的一个部分。检测APR有助于对炎症进程的监测和对治疗反应的判断，尤其是检测那些升高最早和最多的蛋白质。第二节 氨基酸代谢紊乱氨基酸（amino acid，AA）的主要功能是合成蛋白质，也合成多肽及转变为其他含氮的生理活性物质。氨基酸代谢紊乱一般分为两类，一是由于参与氨基酸代谢的酶或其他蛋白因子缺乏而引起的遗传性疾病，二是与氨基酸代谢有关的器官如肝、肾出现严重病变导致的继发性氨基酸代谢紊乱。遗传性氨基酸代谢紊乱种类很多，为相关基因突变所致，多数是缺乏某种酶引起。当酶缺陷出现在代谢途径的起点时，其催化的氨基酸将在血循环中增加，成为氨基酸血症（Aminoacidemia）。这种氨基酸会从尿中排出，称为氨基酸尿症（Aminoaciduria）。当酶的缺陷出现在代谢途径的中间时，则此酶催化反应前的中间代谢产物便在体内堆积，血浓度增加，也会从尿中排出。由于正常降解途径受阻，氨基酸可通过另外的途径代谢，此时血和尿中可能出现这一途径中的产物。肾小管细胞膜上有四种与氨基酸吸收有关的载体：中性氨基酸载体，转运中性氨基酸；碱性氨基酸载体，转运碱性氨基酸和胱氨酸；酸性氨基酸载体，转运酸性氨基酸；亚氨基酸和甘氨酸载体，转运脯氨酸和甘氨酸。当肾小管细胞膜上某种载体缺乏时，尿中相应的氨基酸排出增加，血清中这些氨基酸浓度可在正常范围或偏低。一、苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症（phenyl ketonuria，PKU）是主要由苯丙氨酸羟化酶缺乏引起的常染色体隐性遗传病。（一）苯丙氨酸的代谢紊乱 苯丙氨酸在体内主要通过羟化作用转变为酪氨酸，反应由苯丙氨酸羟化酶（phenylalanine hydroxylase）催化，辅酶是四氢生物蝶呤（tetrahydro biopterin）。当出现遗传性苯丙氨酸羟化酶缺乏或不足时，苯丙氨酸不能正常转变成酪氨酸，体内的苯丙氨酸蓄积，并可经转氨基作用生成苯丙酮酸等代谢产物。少数PKU个体是由于苯丙氨酸羟化酶的辅酶四氢生物蝶呤生成不足，即二氢蝶呤还原酶缺陷引起。（二）临床表现及治疗 PKU患者有智力缺陷，其严重程度与血苯丙氨酸升高的水平和持续时间有关，还表现有毛发和皮肤色素较正常人略浅，这是因为苯丙氨酸竞争性抑制了酪氨酸酶活性，使黑色素生成减少所致。患儿出生后3月内即需用低苯丙氨酸膳食（如低苯丙氨酸的奶粉）治疗，控制血中苯丙氨酸浓度，可以改善症状，防止痴呆发生。这种治疗最少至10岁，甚至终生。饮食治疗中，若给予低苯丙氨酸及高酪氨酸膳食最为合理。二、酪氨酸血症酪氨酸是合成蛋白质的基本成分，并且是甲状腺激素和儿茶酚胺的前体。（一）酪氨酸的正常分解代谢和转变1主要代谢途径是转氨基成酮后代谢2转变成儿茶酚胺激素和黑色素如果酪氨酸酶（tyrosinase）缺乏，酪氨酸不能转变为黑色素，将导致白化病（albinism），患者表现为白色头发、浅色皮肤和灰蓝色眼睛等。（二）I型酪氨酸血症I型酪氨酸血症（tyrosinemia I）是由于延胡索酰乙酰乙酸酶(fumarylacetoacetate hydrolase )活性降低所致，另外，对-羟苯丙酮酸氧化酶（p-hydroxyphenylpyruvate oxidase）活性也有下降。I型酪氨酸血症用低酪氨酸、苯丙氨酸和甲硫氨酸膳食可减轻症状。（二）型酪氨酸血症型酪氨酸血症（tyrosinemia II）是由于肝脏胞浆酪氨酸转氨酶缺乏所致，血液酪氨酸水平增高，并从尿中排出。该症患者有流泪、惧光、角膜混浊、皮肤过度老化、智力发育不全等症状。三、含硫氨基酸代谢紊乱含硫氨基酸代谢紊乱最多见的是同型胱氨酸尿症。（一）含硫氨基酸的正常代谢（二）同型半胱氨酸代谢紊乱 1同型半胱氨酸与心血管疾病 血液同型半胱氨酸增加时，心血管疾病的危险性也增加，可能与以下因素有关。（1）同型半胱氨酸内酯化合物形成（2）同型半胱氨酸氧化2 同型胱氨酸尿症 由以下几种原因引起（1）胱硫醚-合成酶缺乏（2）甲硫氨酸合成酶缺乏（3）食物营养缺乏 第三节 核苷酸代谢紊乱核苷酸是组成核酸的基本成分。嘌呤核苷酸合成和分解中最多见的代谢紊乱是高尿酸血症，并由此导致痛风。嘧啶核苷酸从头合成途径中的酶缺陷可引起乳清酸尿症。一、 嘌呤核苷酸代谢紊乱（一）嘌呤核苷酸的代谢（二）高尿酸血症 高尿酸血症（hyperuricemia）由嘌呤代谢紊乱或尿酸排泄障碍引起。 1尿酸排泄障碍 肾脏尿酸排泄障碍性疾病中，一部分是机制不明的多基因性遗传缺陷引起的原发性高尿酸血症，另一部分由导致肾小球滤过率下降和肾小管排泌尿酸减少的慢性肾疾患等引起。2尿酸生成过多（1）由嘌呤合成代谢紊乱引起 （2）嘌呤吸收增多 体内20%尿酸来源于食物中的嘌呤，摄入富含嘌呤食物过多可诱发痛风发作，但不是发生高尿酸血症的原因。（3）嘌呤分解增加 （三）痛风发生机制1痛风的概念 痛风（gout）是一组疾病，由于遗传性和（或）获得性的尿酸排泄减少和（或）嘌呤代谢障碍，导致高尿酸血症及尿酸盐结晶形成和沉积，从而引起特征性急性关节炎、痛风石、间质性肾炎，严重者呈关节畸形及功能障碍；常伴尿酸性尿路结