第十章　肝胆疾病的生物化学与实验诊断

第一节　概述

一、肝细胞的正常代谢功能

肝是人体内体积最大的实质性腺体，是具有重要而复杂的代谢功能的器官。它具有肝动脉和肝静脉双重的血液供应，且有肝静脉及胆道系统出肝，加上丰富的血窦及精巧的肝小叶结构，以及肝细胞中富含线粒体、内质网、核蛋白体和大量酶类，因而能完成复杂多样的代谢功能。

每个肝细胞平均约含400个线粒体，呈圆形、椭圆形或棒形。线粒体与三羧酸循环、呼吸链及氧化磷酸化、脂肪酸的β-氧化及酮体生成、氨基酸的脱氨基、转氨基及尿素合成等有密切关系。线粒体对缺氧特别敏感，易于受损伤。肝细胞的粗面内质网是合成各种蛋白质和酶类的场所，而滑面内质网则与糖原的合成和分解、胆红素、激素、药物、染料及毒物等的生物转化有关。

溶酶体中含10余种水解酶类，它与肝细胞的溶解和坏死、胆红素的分泌以及胆褐素和铁颗粒的代谢有关，具有吞饮、储存、消化和运输细胞内代谢产物的作用。

高尔基复合体与分泌和排泄代谢产物及合成糖蛋白等有关。有人认为高尔基复合体、溶酶体和毛细胆管构成肝细胞的胆汁分泌微小器官，在肝内胆汁淤积时其功能受到损害。

肝细胞的胞质中含有糖酵解、磷酸戊糖通路、氨基酸激活、脂肪酸和胆固醇合成的多种酶类。

肝细胞核染色体DNA及调控蛋白对肝细胞内代谢起调控作用，肝细胞再生时，DNA大量合成和复制。

肝细胞膜由蛋白质和磷脂等构成，具有三种形态：一是两个相邻肝细胞间的细胞膜，依靠指状突起使相邻肝细胞相互连接；面向肝窦的细胞膜则具有微绒毛，能增大与肝窦血液的接触面积，有利于物质交换；在2或3个肝细胞之间，细胞膜皱折形成毛细胆管，毛细胆管与胆红素等胆汁成分的排泌有关。当肝内或肝外胆汁淤积时，毛细胆管发生改变。

肝细胞能合成多种血浆蛋白质（白蛋白、纤维蛋白原、凝血酶原及多种血浆蛋白质）。在血浆蛋白质的处理上肝起着重要作用。白蛋白以外的血浆蛋白质都是含糖基的蛋白质，它们在肝细胞膜上的唾液酸酶的作用下，失去糖基末端的唾液酸，就可被肝细胞上的特异受体－肝糖结合蛋白所识别，并经胞饮作用进入肝细胞而被溶酶体清除。

肝内含有丰富的与氨基酸分解代谢有关的酶类，由食物消化吸收而来的和组织蛋白分解而来的氨基酸大部分被肝细胞摄取，经过转氨基、脱氨基、转甲基、硫和脱羧等反应转变成酮酸及其他化合物。除亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸这三种支链氨基酸主要在肌肉组织降解外，其余氨基酸特别是苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸等芳香氨基酸都主要在肝内进行分解代谢。肝是合成尿素的重要器官，肝细胞功能严重障碍会引起血中多种氨基酸的含量增高，血氨浓度增高、血中尿素浓度降低。

肝脏是维持血糖浓度相对稳定的重要器官，肝有较强的糖原合成与分解的能力，通过糖原的合成与分解而调节血糖。肝是进行糖异生的重要器官，可将甘油、乳酸、氨基酸等转化为葡萄糖或糖原。肝还可将半乳糖、果糖等转化为葡萄糖。

肝在脂类的消化、吸收、运输、合成及分解等过程中起重要作用。肝合成甘油三酯、磷脂及胆固醇的能力很强，并进一步合成VLDL及HDL。某些载脂蛋白（如ApoAⅠ、ApoB100、ApoCⅠ、ApoC等）以及卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）在肝细胞中合成，它们在脂蛋白的代谢及脂类运输中起着重要的作用。肝对甘油三酯及脂肪酸的分解能力很强，是生成酮体的重要器官。

肝在维生素的吸收、储存和转化方面都起着重要作用。维生素A、D、E、K及B在肝内储存，胡萝卜转变成维生素A，维生素D3在C25位上的羟化，由维生素PP合成NAD+和NADP+，由维生素B1合成TPP等过程均在肝内进行。

肝与许多激素的灭活和排泄有密切关系，血中的类固醇激素在肝内灭活，生成种种代谢产物（如17-羟类固醇、17-氧类固醇），有的代谢产物在肝脏进一步与葡萄糖醛酸或硫酸结合，再从尿液或胆汗排出。胰岛素及其他多种蛋白质或多肽激素以及肾上腺素、甲状激素等也都在肝内灭活。因此，当发生严重肝功能损伤时，体内多种激素因灭活而堆积，会导致相应的激素调节功能紊乱。肝的生物转化功能，胆汁酸及胆色素代谢功能在第二、三、四节中介绍。

二、枯否细胞的功能

肝内存在的枯否细胞（Kupffercells，KC）实际是位于肝窦内的巨噬细胞，此类细胞的特点是其内质网及核膜上的内源性过氧化物酶活性。KC除具有吞噬、消灭病原微生物、清除机体内的内毒素、调节免疫和炎症反应等功能外，还能调控组织和基质修复、调控肝细胞、肝储脂细胞的增殖和合成细胞外基质等。这些功能是通过枯否细胞所分泌的多种生物活性因子（如转化生长因子TGF、肝细胞生长因子HGF、胰岛素样生长因子ⅡIGFⅡ、转化生长因子βTGFβ、白介素6IL-6、白介素-1IL-1、肿瘤坏死因子αTNFα、干扰素IFN等）而起作用的。肝内的枯否细胞、储脂细胞等与肝纤维化的形成有密切关系。

三、肝细胞损伤时的代谢障碍

（一）肝细胞损伤时蛋白质代谢的变化

肝细胞合成白蛋白的能力很强，正常人每天能合成10g。当肝功能严重受损时，血浆胶体渗透压可因白蛋白的合成不足而降低，同时球蛋白浓度（尤其γ-球蛋白）反而增高，导致血浆白蛋白与球蛋白的比值（A/G）降低。在重症肝炎及急性黄色肝萎缩时，可见α、β及γ球蛋白降低。肝细胞损伤时血清游离氨基酸增加，甚至从尿中丢失，这可能是由于肝细胞处理氨基酸的能力下降所致。肝细胞损伤时合成尿素的能力降低，可引起血氨增高。

肝细胞损伤时肝细胞（胞质，线粒体等）内多种酶可逸入血中，使血中多种酶活性增高。

（二）肝细胞损伤时的脂类代谢变化

肝细胞损伤时可导致脂肪肝的形成。肝实质细胞内有甘油三酯的蓄积，这是由于甘油三酯在肝细胞内的合成与其向体循环中释放间的平衡失调所致。在脂肪肝的肝细胞线粒体内，ATP、NAD及细胞色素C的含量常显著减少，由于糖代谢障碍而引起脂肪动员的增加。脂肪肝时磷脂酰胆碱显著减少，可能是由于缺氧或氧化磷酸化障碍，致使ATP和CDP-胆碱的形成不足，造成磷脂及VLDL的合成障碍，导致肝内脂肪向体循环的释放不足，促使肝细胞中甘油三酯的堆积。

在重度肝细胞损伤时，肝细胞合成胆固醇的能力降低，这种情况见于严重的肝细胞炎症及变性坏死。肝细胞严重损伤时，胆固醇酯的合成也降低。某些慢性肝损伤时，由于糖代谢障碍，糖利用减少，脂肪分解增加，可导致酮症。

（三）肝细胞损伤时糖代谢的变化

当肝细胞损伤（尤其肝炎）时，肝内糖代谢有关酶类的特征性变化是：活性增高的酶有G6P脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶、磷酸甘油醛脱氢酶、丙酮酸磷酸激酶、乳酸脱氢酶等。

活性降低的酶是葡萄糖-6-磷酸酶、醛缩酶、磷酸甘油脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等。

由上述酶谱变化可以看出：肝细胞损伤时糖代谢变化的特点是磷酸戊糖途径及糖酵解途径相对增强，严重肝损伤时糖有氧氧化及三羧酸循环运转不佳，血中丙酮酸量可显著上升。慢性肝病时血中α-酮戊二酸量与症状平行地增加。不同肝病时耐糖曲线可呈低平型、高峰型、高坡型等异常曲线。

第二节　肝的生物转化功能

在人整个生命过程中经常有某些外来异物（如毒物、药物、致癌物）进入体内，代谢过程中体内也不断产生一些生物活性物质及代谢物（激素、胺类等）。这些外来及内生物质大部分在肝内进行代谢转化。在肝内有关酶的催化下，一方面使上述物质的极性或水溶性增加，有利于从尿或胆汁排出，同时也改变了它们的毒性或药理作用。通常将这些物质在体内（主要是肝细胞微粒体内）的代谢转变过程称为生物转化作用（biotransformation）。

现已证明：肝、肾、胃肠道、肺、神经、皮肤及胎盘等组织都存在一些使毒物、药物及激素等进行生物转化的酶系，但以肝为最重要，其生物转化功能最强。

随着工业化和科学技术的发展，人们与各种化学物质接触的机会越来越多，常用的化学物质有63000种以上。对于人体来说，这些化学物质有的可能是药物，有的可能是对人体有害的毒物，有的可能是能诱发细胞癌变的致癌物。阐明这些物质在肝内生物转化的规律，对于保障人类的健康是很有意义的。

一、生物转化的反应类型

通常将生物转化反应分为两相反应。第一相反应包括氧化、还原、水解反应，第二相反应即结合反应。每一相反应又各自包括多种不同的反应，分别在不同的部位中进行（表10-1）。

表10-1 生物转化反应的一般类型

反应类型	反应性质	细胞内酶的主要定位
		羟化反应	微粒体
第		脱烷基反应	微粒体
		环氧化反应	微粒体
一	氧化	脱硫反应	微粒体
		脱卤反应	微粒体
		醇氧化反应	胞液为主、微粒体少量
相		醛氧化反应	胞液、线粒体
		脱氨反应	微粒体、线粒体
反	还原	醛还原反应	胞液
		偶氮还原反应	微粒体
应		硝基还原反应	微粒体、胞液
	水解	酯水解反应	微粒体、胞液
		酰胺水解反应	微粒体、胞液
第		葡萄糖醛酸结合	微粒体
二		甘氨酸结合	线粒体
相	结合	乙酰化反应	胞液
反		甲基化反应	胞液
应		谷胱甘肽结合	胞液
		硫酸结合	胞液

（一）第一相反应

大多数毒物、药物等进入肝细胞后，常先进行氧化反应，有些可被水解，少数物质被还原。经过氧化、还原和水解作用，一般能使非极性的化合物产生带氧的极性基团，从而使其水溶性增加以便于排泄，同时也改变了药物或毒物分子原有的某些功能基团，或产生新的功能基团使毒物解毒或活化，使某些药物的药理活化发生变化，使某些致癌物质活化或灭活。

⒈氧化作用在肝细胞的微粒体、线粒体及胞液中含有参与生物转化的不同的氧化酶系，包括加单氧酶系、胺氧化酶系脱氧酶系（表10-2）。

表10-2 与生物转化有关的几种氧化酶类

酶系	细胞内定位	反应式及举例
加单氧酶系	微粒体	RH＋O2＋NADPH＋H+→ROH＋NADP+
（混合功能氧化酶）	（滑面内质网）	＋H2O（如烃类的氧化等）
胺氧化酶系	线粒体	RCH2NH2＋O2＋H2O→RCHO＋NH3＋H2O2
		（如单胺氧化酶催化组胺、酪胺等的氧化）
脱氢酶系	胞液	RCH2OH＋NAD+→RCHO＋NADH＋H+
	线粒体	RCHO→RCOOH
		（如醇脱氢酶及醛脱氢酶催化的反应）

存在于微粒体中的以细胞色素P450为重要成分的加单氧酶系具有十分重要的生理意义。在该系统所催化的反应中，由于氧分子中的一个氧原子掺入到底物中，而另一个氧原子使NADPH氧化生成水，即一种氧分子发挥了两种功能，故又称混合功能氧化酶，从底物的角度来看，只掺入一个原子的氧，故称加单氧酶。

应当指出：依赖细胞色素P450的电子传递系统存在于各种生物膜系统中。在高等动物组织中有微粒体型及线粒体内膜型两大类。微粒体型又包括单一电子传递系统和复合电子传递系统，后者中既有NADPH参与，又有NADP参与。线粒体内膜型则有铁氧还原蛋白、NADPH及细胞色素P450参加。多样的细胞色素P450系统催化外来异物的羟化和脱烷基反应，还参与类固醇激素的生物合成、灭活胆汁酸的生物合成及维生素D3的羟化反应等。许多毒物、药物或致癌物经过混合功能氧化酶的催化而产生各种羟化反应产物。现将微粒体混合功能氧化酶催化的氧化反应类型列于表10-3。

表10-3 微粒体混合功能氧化酶催化的氧化反应类型

⒉还原作用肝细胞中生物转化的还原反应主要有偶氮还原酶和硝基还原酶所催化的两类反应。硝基还原酶存在于肝、肾、肺等细胞微粒体中，是FAD型还原酶，可使对-硝基苯甲酸、硝基苯、氯霉素等的－NO2还原成－NH2，反应在厌氧条件下进行，由NADH供氢。偶氮还原酶存在于肝细胞微粒体中，由NADPH供氢，中间经氢偶氮复合物最后生成胺，反应可在有氧条件下进行，此酶属P450酶类。

⒊水解作用如某些酯类（普鲁卡因）、酰胺类（异丙异菸肼）及糖苷类化合物（洋地黄毒苷）可分别在酯酶、酰胺酶、糖苷酶等水解酶的作用下被水解。这类酶在体内分布广泛，种类繁多，肝外组织也含有这些酶类。

（二）第二相反应

有机毒物或药物，特别是具有极性基团的物质，不论是否经过氧化、还原及水解反应，大多要与体内其他化合物或基团相结合，从而遮盖了药物或毒物分子中的某些功能基团，使它们的生物活性、分子大小以及溶解度等发生改变，这就是生物转化中的结合反应。结合反应往往属于耗能反应，它在保护有机体不受外来异物毒害、维持内环境稳定方面具有重要意义。结合反应可在肝细胞的微粒体、胞液和线粒体内进行。不同形式的结合反应由肝内特异的酶系所催化。常见的结合反应有葡萄糖醛酸结合、硫酸结合、乙酰基结合、甘氨酰基结合、甲基结合、谷胱甘肽结合及水化等。但其中以葡萄糖醛酸结合最为重要。（表10-4）。

表10-4 结合反应的主要类型

结合反应	结合基团的直接供体	酶类	酶定位	底物类型
葡萄糖醛酸结合	尿苷二磷酸葡萄糖醛酸（UDPGA）	葡萄糖醛酸基转移酶	微粒体	酚、醇、羧酸、胺、羟胺、磺胺、巯基化合物等
硫酸结合	3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸（PAPS）	硫酸转移酶	胞液	醇、酚、芳香胺类
乙酰基结合	乙酰辅酶A	乙酰基转移酶	胞液	芳香胺、胺类、氯基酸
甘氨酰基结合	甘氨酸（Gly）	酰基转移酶	线粒体	酰基CoA（如苯甲酰CoA）
甲基结合	S-腺苷蛋氨酸（SAM）	甲基转移酶	胞液	生物胺、吡啶喹啉、异吡唑等
谷胱甘肽结合	谷胱甘肽（GSH）	谷胱甘肽-S-转移酶	胞液	卤化有机物、环氧化物、溴酚酜、胰岛素等
水化	H2O	环氧水化酶	微粒体	不稳定的环氧化物（如环氧萘）

二、致癌物质的生物转化

（一）致癌物的分类及致癌作用

癌常由各种化学物质所致，已确定至少有约1700种化学物质具有致癌作用，这些致癌物大体有下述几类：

⒈人工合成的化学致癌物

⑴芳香烃类：如苯并芘。

⑵芳香胺类：如2-乙酰氨基芴。

⑶芳香族偶氮化合物：如4-二甲基氨基偶氮苯（奶油黄，DAB）。

⑷杂环化合物：如1-氧-4-硝基喹啉（4－NQO）。

⑸脂肪族化合物：如芥子气。

⑹有机卤化物及无机化合物：如666及羰基镍、砷化物等。

⑺N-亚硝基化合物：如二乙基亚硝胺等。

⒉由微生物产生的化学致癌物一些真菌毒素具有致癌作用，已确定结构的17种黄曲霉毒素中致癌作用最强的是黄曲霉毒素B1。

⒊来自植物的致癌物如苏铁苷、香樟素等。

⒋食物加热过程中产生的致癌物质如谷氨酸加热环缩而成为Glu-p-2。

⒌由肠菌作用所产生的致癌物质例如在肠菌作用下由胆汁酸生成甲基胆蒽，由色氨酸生成酚类，肠菌作用产生的胺类与亚硝酸盐生成亚硝胺类等。

上述致癌物进入人体后常需经过转化而转变为活化型的致癌物，再以DNA和蛋白质为靶分子，使基因产生突变、错位、倒转、插入、重排、断裂等一系列结构损伤。基因是决定细胞增殖，生长，分化的关键因素，其突变无论是致癌剂引起的体细胞基因突变或（和）遗传因素导致生殖细胞突变，或正常基因丢失以及正常细胞分化过程中基因调控异常，均可使基因表达发生紊乱，出现异常表型，影响细胞形态和生物活性，导致细胞癌变。

表10-5 某些致癌物质的生物转化

致癌物的代谢活化及灭活反应是转化的两个方面，许多致癌物质是经过肝细胞内微粒体混合功能氧化酶的作用，被代谢活化而变为终致癌物的。致癌物质亦可经生物转化而灭活或被排泄，因此，生物转化具有两重性（表10-5）。

三、药物的生物转化

大多数药物经不同途径被摄入人体后都要发生分子结构的改变，药物的生物转化主要是在肝细胞滑面内质网的混合功能氧化酶系的催化下完成的，反应也包括氧化、还原、水解、结合等反应，通过生物转化，常引起药物药理活性的变化（表10-6）。

表10-6 药物经生物转化引起药理活性的变化

四、毒物的生物转化

毒物在生物转化过程中往往形成活性中间产物，这叫代谢活化，常为第一相反应，与加单氧酶系有关；第二相反应则常与毒物的解毒及促进排泄有关。毒物的生物转化举例如表10-7。

五、有关生物转化与排泄功能的肝功能试验

（一）溴酚（磺溴酞钠，BSP）排泄试验

以溴酚1ml缓慢静注（1min），45min后95％以上可以排出，滞留2％以下。当注入BSP后，与血液中的白蛋白相结合，被肝细胞摄取再在酶的催化下，与谷胱甘肽结合，随胆汁排出。当肝细胞摄取、结合及排泄功能障碍时，BSP出现滞留。急、慢性肝炎及肝硬化、肝昏迷时滞留，可用以判断肝损伤程度及预后，本试验应注意过敏反应及休克。

表10-7毒物的生物转化举例

*CytP450系即CytP450依赖性混合功能氧化酶系。

（二）靛青绿（ICG）排泄试验

靛青绿为暗绿色色素，静脉注射后迅速与白蛋白结合，90％以上被肝细胞摄取，以原形从胆汁排出，此试验主要反映肝细胞摄取色素的功能。ICG试验与肝小叶间质系统的病变（假小叶、纤维化）有关，慢性肝炎活动期肝硬化时显著滞留，肝炎时亦出现滞留，恢复期此试验较早正常化。正常人15min滞留10％以下。本试验亦应注意过敏反应及休克。

第三节　肝与胆汁酸代谢

胆汁酸是胆汁中存在的一类胆烷酸的总称。人类胆汁中存在的胆汁酸主要有胆酸（CA）、鹅脱氧胆酸（CDCA）、脱氧胆酸（DCA），还有少量石胆酸（LCA）及微量熊脱氧胆酸（UDCA）。前4种胆酸在胆汁中的比例通常为10：10：5：1。

胆汁酸按其在体内来源的不同可分为初级胆汁酸和次级胆汁酸。在肝细胞内以胆固醇为原料合成的叫初级胆汁酸（包括胆酸及鹅脱氧胆酸），而后在肠道内经肠菌中酶的作用形成次级胆汁酸（包括脱氧胆酸、石胆酸及熊脱氧胆酸等）。胆汁酸主要以结合型形式从肝分泌入肝汁。结合型即指前述胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合而成的结合胆汁酸。较大量存在的结合胆汁酸有甘氨胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸、甘氨脱氧胆酸、牛磺胆酸、牛磺鹅脱氧胆酸及牛磺脱氧胆酸等。无论游离的或结合型的胆汁酸，其分子内部都是既含亲水基团（羟基、羧基、磺酰基），又含疏水基团（甲基及烃核），故胆汁酸的立体构型具有亲水和疏水两个侧面，因而使胆汁酸表现出很强的界面活性。它能降低脂、水两相之间的表面张力，促进脂类形成混合微团，这对脂类物质的消化吸收以及维持胆汁中胆固醇的溶解都起重要作用。

一、胆汁酸代谢异常与疾病的关系

肝在胆汁酸代谢中占重要地位，肝细胞与胆汁酸的生物合成、分泌、摄取、加工转化都有密切关系。因此，当肝细胞损伤或胆道阻塞时都会引起胆汁酸代谢的障碍。在肝胆疾病时首先表现出的是病人血清胆汁酸浓度的增高。在肝实质细胞病变时，胆汁酸的合成功能受损，还会引起初级胆汁酸比值（CA/CDCA）变小甚至出现倒置。

实验性肝内胆汁淤滞可因给动物投给牛磺石胆酸而引起，实验研究结果表明：石胆酸能抑制毛细胆管膜上的Na+、K+-ATP酶的活性，从而导致胆汁分泌障碍。另外，由石胆酸所形成的微团粗大，使胆汁粘度显著增加，这也是石胆酸造成胆汁淤滞的原因。

胆汁酸代谢与胆固醇结石的形成有密切关系（见本章第五节）。

胆汁酸代谢与高脂蛋白血症有密切关系。各型高脂蛋白血症，其血浆胆固醇浓度可有不同程度的升高，胆汁酸代谢可从下述几方面影响体内胆固醇的平衡。

⒈胆汁酸的生物合成是内源性胆固醇的主要代谢去路胆汁酸的生物合成又主要是通过其本身的反馈作用进行调控的。

⒉肝细胞通过胆汁排泄胆固醇，主要依靠胆汁酸的乳化及形成混合微团的作用，因而胆汁酸合成、分泌的质和量都对胆固醇的排泄有影响。

⒊胆汁酸在食物胆固醇的吸收过程中起协助作用，吸收的胆固醇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。例如IIa型高脂血症时，CA的量明显降低，而CDCA的合成则代偿地增加。

在维持胆汁酸肠肝循环的过程中，小肠起着重要的作用。回肠切除术后，如果胆汁酸的重吸收严重减少，胆汁酸丢失过多，可导致脂肪消化吸收不良（脂肪泻）。

二、血清胆汁酸测定的临床意义

血清胆汁酸浓度很低（总胆汁酸2μg/ml），可用气相色谱、放射免疫、高效液相层析法及酶学分析法（以3α-羟类胆固醇脱氢酶为工具酶）测定NADH生成量。可以测定血清总胆汁酸（TBA），用气相色谱、放射免疫和高效液相层析尚可对胆酸、脱氧胆酸及鹅脱氧胆酸进行分别测定，还可进行胆汁酸负荷试验及尿中硫酸结合型胆汁酸的测定。

测定血清胆汁酸可提供肝胆系统是否正常的重要信息。肝量疾病时周围血液循环中的胆汁酸水平明显增高。急性胆炎早期和肝外阻塞性黄疸时，有些病例可增至正常值的100倍以上。在胆道阻塞时，病人血清中CA及CDCA浓度增加，但CA所占比例较高(CA/CDCA＞1）。肝实质细胞损伤时，CA/CDCA＜1。故CA/CDCA比值可作为肝胆阻塞性疾病与肝实质细胞性疾病的鉴别指标。

肝胆疾病时血清胆汁酸浓度的升高与其他肝功能试验及肝组织学的变化极为吻合，在肝细胞仅有轻微坏死时，血清胆汁酸的升高常比其他检查更为灵敏。有报告统计，急性肝炎、肝硬化、原发性肝癌、急性肝丙胆汁淤滞、原发性胆汁性肝硬化以及肝外阻塞性黄疸，其血清总胆汁酸均100％出现异常，上述疾病时均有血清胆汁酸含量的增高。关于血中胆汁酸异常的程度与肝胆疾病种类的关系如表10-8所示。

表10-8 血中胆汁酸异常的程度与肝胆疾病种类的关系

血中胆汁酸轻度增加（10-20μmol/L）	血中胆汁酸中度增加（20-40μmol/L）	血中胆汁酸重度增加（40μmol/L以上）
急性肝炎（恢复期）	急性肝炎（急性期）	急性肝炎（急性期）
慢性肝炎（非活动期，活动期）	慢性肝炎（活动期）
肝硬化（代偿期）	肝硬化（代偿期）	肝硬
肝癌	肝癌	肝化（代偿性，非代偿性） 癌
体质性黄疸（Gilbert病Dubin-Johnson综合征）		胆汁淤滞性黄疸（肝内、肝外性）重症肝炎

血清中胆汁酸含量受肠道吸收的胆汁酸量与肝门静脉中的胆汁酸被肝脏摄取的摄取率所决定。由于肝损伤的存在，则经肝门静脉回肝的胆汁酸因肝细胞功能低下或侧枝循环的形成，导致肝不能充分摄取胆汁酸，则胆汁酸在血中浓度增高。

近年来有用熊去氧胆酸进行的胆汁酸负荷试验，检测肝脏对胆汁酸处理的能力。经口服熊去氧胆酸300mg后，用3α-羟类固醇脱氢酶法测定血中的胆汁酸，结果发现慢性肝炎（活动型）、肝硬化及脂肪病人在负荷后血清总胆汁酸显著增高，表明这些病人清除胆汁酸的能力显著降低。有报告胆汁酸负荷试验结果异常的检出率为：肝硬化100％，慢性肝炎活动型为92％-100％，慢性肝炎（非活动型）为70％-82％。

还有检测尿中硫酸结合型胆汁酸的报告，胆汁酸与硫酸结合反应亦属机体防御机制之一，当胆汁淤滞使血中胆汁酸升高时，一部分胆汁酸即与硫酸相结合，从而使其极性增加，随尿排泄增多。过去测定尿中硫酸结合型胆汁酸用层析法，操作复杂，现在有硫酸酯酶与3α-羟基类固醇脱氢酶（3α－HSD）组成的试剂盒，操作简便。结果表明：正常组为2.0±1.8μmol/g肌酐，在各种肝疾患时上升，急性肝炎122.0±28.6μmol/g肌酐；肝外性胆道阻塞124.5±67.7μmol/g肌酐；非代偿性肝硬化77.8±21.3μmol/g肌酐；肝内胆汁淤滞则为67.2±23.5μmol/g肌酐。这是诊断急性肝炎及肝外胆道阻塞、非代偿性肝硬化等的重要指标。

第四节　胆红素代谢与黄疸

一、胆红素的来源、生成与运输

（一）胆红素的来源与生成

用14C标记的甘氨酸的示踪试验及其他实验研究的结果表明，胆红素的来源不外以下几种：①大部分胆红素是由衰老红细胞破坏、降解而来，由衰老红细胞中血红蛋白的辅基血红素降解而产生的胆红素的量约占人体胆红素总量的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。

胆红素的生成过程包括：①衰老的红细胞在单核吞噬细胞系统被破坏，首先除去珠蛋白而分离出血红素；②血红素在单核吞噬细胞内微粒体的血红素加氧酶的作用下，将血红素卟啉环氧化断裂，释放出CO和铁，并形成胆绿素，血红素加氧酶存在于肝、脾、骨髓或巨噬细胞等单核吞噬细胞系统细胞中，在微粒体内属混合功能氧化酶，反应需要分子氧参加，并需要NADPH、NADPH-细胞色素P450还原酶共同存在；③胆绿素在胆绿素还原酶催化下生成胆红素Ⅸa，胆绿素还原酶存在于单核吞噬细胞系统细胞内的可溶性部分，以NADPH为辅酶。

在体内从血红素形成胆绿素，继而还原为胆红素，并进一步被结合、排泄，这样复杂的过程总共只需1-2min。胆红素生成过程如图10-1所示。

图10-1 胆红素生成过程

（二）胆红素在血液中的运输

在单核吞噬细胞中生成的胆红素可进入血液循环，在血浆内主要以胆红素-白蛋白复合体的形式存在和运输。除白蛋白外，α1-球蛋白也可与胆红素结合。一般说白蛋白与胆红素的结合是可逆的。当血浆胆红素浓度正常时，1分子白蛋白通常结合1分子胆红素，而当血浆胆红素增多时则可结合2分子胆红素。正常成人每100ml血浆中的白蛋白结合胆红素的能力约为20-25mg，所以正常情况下白蛋白结合胆红素的潜力很大。由于胆红素与白蛋白较紧密地结合成复合体，一方面改变了胆红素的脂溶性，另一方面又限制了它自由通过各种生物膜的能力，不致有大量游离胆红素进入组织细胞而产生毒性作用。据报道有一部分胆红素与白蛋白共价结合，可能是白蛋白分子中赖氨酸残基的ε-氨基与胆红素一个丙酸基的羧基形成酰胺键，在血中停滞时间长，称为δ-胆红素。δ-胆红素在肝细胞损伤及胆汁郁滞等高结合胆红素性黄疸时出现，与重氮试剂呈直接反应，可用离子交换柱层析法检测。目前认为δ-胆红素检测的临床意义是：①δ-胆红素与急性黄疸性肝炎的恢复期密切相关，恢复期总胆红素下降，尤其结合胆红素明显降低，而δ-胆红素的相对百分比却显著增高，最后达总胆红素的80％-90％以上，这种表现可作为对急性黄疸性肝炎恢复期观察的可靠指征；②严重肝功不全病人血清中δ-胆红素常小于总胆红素的35％，死前可降至20％以下，患者恢复后δ-胆红素占总胆红素的40％-90％。据此δ-胆红素可作为判断严重肝病预后的指征。

二、肝对胆红素的摄取、转化及排泄

当胆红素随血液运输到肝后，由于肝细胞具有极强的摄取胆红素的能力，故可迅速被肝细胞摄取。肝迅速地选择性地从血浆摄取胆红素的能力与下述机制有关。

⒈位于血窦表面的肝细胞膜上可能有特异的载体蛋白系统，胆红素等有机阴离子与膜上载体结合后，即从膜的外表面转移至内表面，然后进入胞质。当白蛋白-胆红素复合物通过肝窦壁时，胆红素与白蛋白解离，只有胆红素被肝细胞所摄取。

⒉肝细胞内有两种色素受体蛋白即Y蛋白和Z蛋白Y蛋白与胆红素亲和力较高，在肝细胞中含量较大，约占肝细胞浆蛋白的5％，是肝细胞内主要的胆红素载体蛋白；Z蛋白是另一种胆红素载体蛋白，对长链脂肪酸具有很强的亲和力，可能是肝细胞内脂肪酸载体蛋白。Y蛋白与Z蛋白利用其对胆红素的高亲和力，从细胞膜上接受进入胞质的胆红素，并将它运至内质网。

肝细胞对胆红素的转化在滑面内质网上进行。在葡萄糖醛酸基转移酶的催化下，胆红素被转化为葡萄糖醛酸胆红素，胆红素在肝细胞内经结合转化后，其理化性质发生了变化，从极性很低的脂溶性的未结合胆红素变为极性较强的水溶性结合物－葡萄糖醛酸胆红素，从而不易透过生物膜。这样既起到解毒作用，又有利于胆红素从胆道排泄。在肝细胞内，胆红素通过其丙酸基与葡萄糖醛酸结合，主要生成双葡萄糖醛酸胆红素。

结合胆红素被排泄至毛细胆管的过程，有内质网、高尔基复合体、溶酶体等参与，毛细胆管膜上也存在一种以载体为中介的转运过程，这一过程必须对抗浓度梯度。当肝细胞损伤时，可由于结合型胆红素的排泄障碍而造成肝细胞淤滞性黄疸。由于肝细胞内有亲和力强的胆红素载体蛋白及葡萄糖醛酸基转移酶，因而不断地将胆红素摄取、结合、转化及排泄，保证了血浆中的胆红素不断地经肝细胞而被清除（图10-2）。

三、胆红素在肠管中的变化及其肠肝循环

结合胆红素（葡萄糖醛酸胆红素）随胆汁排泄至肠管后，在回肠末端至结肠部位，在肠管菌丛的作用下大部分被水解而脱下葡萄糖醛酸，然后逐步被还原成二氢胆红素、中胆红素、二氢中胆红素、中胆素原、粪胆原及少量d－尿胆原，后三者与重氮试剂的呈色反应相同，统称为胆素原。正常人每天从粪便排出的胆素原为40-280mg，胆素原在肠管下段接触空气后分别被氧化成为尿胆素、粪胆素和d-尿胆素（三者统称为胆素），随粪便排出，成为粪便的主要色素。在小肠下段生成的胆素原约有10％-20％可被肠粘膜重吸收，再经肝门静脉入肝，重吸收入肝的胆素原大部分以原形再排入胆道，构成肠肝循环，小部（每日0.4-4.0mg）经体循环随尿排出。

图10-2 胆色素代谢概况

四、黄疸的发生机制

黄疸是指高胆红素血症引起皮肤、巩膜和粘膜等组织黄染的现象。正常人血清胆红素小于1mg/dl（10mg/L），其中未结合胆红素占80％。当胆红素超过正常范围，但又在2mg/dl以内，肉眼难于察觉，称为隐性黄疸。如胆红素超过2mg/dl（可高达7-8mg/dl）即为显性黄疸。

黄疸按原因可分为溶血性、肝细胞性和梗阻性黄疸；按发病机制可分为胆红素产生过多性、滞留性及反流性黄疸；按病变部位可分为肝前性、肝性和肝后性黄疸；按治疗观点又可分为内科性和外科性黄疸。较为合理的是按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两大类，然后再按病因、发病机制等细分。

黄疸发生的机制如下：

（一）胆红素形成过多

胆红素在体内形成过多，超过肝脏处理胆红素的能力时，大量未结合胆红素即在血中积聚而发生黄疸。未结合型胆红素形成过多的原因包括溶血性与非溶血性两大类。临床上任何原因引起大量溶血时，红细胞破坏释放的大量血红蛋白即成为胆红素的来源。非溶血性的胆红素形成过多则多见于无效造血而产生过多胆红素。

（二）肝细胞处理胆红素的能力下降

这包括：①肝细胞对胆红素的摄取障碍；②肝细胞对胆红素的结合障碍（肝细胞中葡萄糖醛酸基转移酶活性降低）；③肝细胞对胆红素的排泄障碍（肝内胆汁淤滞、乙醇性肝炎等）。

（三）胆红素在肝外的排泄障碍，逆流入血而引起黄疸

新生儿生理性黄疸的成因有下述几方面：①新生儿肝细胞内葡萄糖醛酸基转移酶活性不高；②胆红素在新生儿体内产生较多；③新生儿肝细胞内缺乏Y蛋白，故摄取胆红素的能力

也比成人差，这些都可能促使新生儿生理性黄疸的发生。

高未结合胆红素血症及高结合胆红素血症的常见疾病见表10-10，10-11。

表10-10 高未结合胆红素血症的疾病

㈠胆红素生成增加

⒈溶血性黄疸

⑴新生儿溶血性黄疸（血型不合妊娠）

⑵遗传性异常血红蛋白病：镰状细胞贫血、珠蛋白生成障碍性贫血

⑶红细胞膜异常症：遗传性球形红细胞症、遗传性椭圆形红细胞症

⑷先天性红细胞酶异常症：丙酮酸激酶缺损症、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺损症

⒉早期胆红素的增加

⑴原发性早期高胆红素血症

⑵先天性骨髓性卟啉症

㈡肝内胆红素处理功能异常

⒈结合酶活性低

⑴新生儿高胆红素血症

⑵肝未成熟迁延性新生儿黄疸

⑶Grigler-Najjar综合征（肝葡萄糖醛酸基转移酶缺陷）

⒉结合障碍

⑴哺乳性黄疸：母乳中孕烷3α，20β-二醇对葡萄糖醛酸基转移酶的抑制所引起

⑵Lucey-Driscoll综合征：孕烷二醇等对葡萄糖醛酸基转移酶的抑制所引起

⒊肝的摄取机制及向肝细胞内转运障碍

⑴Gilbert综合征：先天性或家族性葡萄糖醛酸基转移酶活性低下，肝细胞膜的异常或肝细胞内色素结合蛋白的异常，引起胆红素在肝细胞内转运的障碍

⑵先天性甲状腺功能低下症：肝排泄胆红素功能降低，新生儿黄疸症状长期持续

⒋胃肠道狭窄或闭锁

表10-11 高结合胆红素血症的疾病

㈠肝细胞损伤

⒈乳儿肝炎

⒉急性肝炎

⑴病毒性肝炎：血清性肝炎、传染性肝炎、水疱疹性肝炎、先天性风疹

症候群、卵黄囊-B病毒肝炎、腺病毒感染、巨细胞病毒肝炎等

⑵细菌感染并发的肝炎、败血症、肺炎、肾盂肾炎

⑶先天性梅毒

⑷弓形体病

⒊慢性肝炎

⒋肝硬化

㈡由肝细胞向毛细胆管排泄的异常

⒈Dubin-Johnson综合征

⒉Rotor综合征

㈢肝内胆汁淤滞

⒈先天性肝内胆管闭锁症

⒉总胆管性肝炎

⒊原发性胆汁性肝硬化

⒋Byler病引起的先天性肝内胆管闭锁

㈣肝外胆汁淤滞

⒈肝外胆道闭锁症

⒉总胆管扩张症

㈤由先天性代谢异常所引起的非溶血性黄疸

⒈半乳糖血症

⒉酪氨酸血症

⒊α1-抗胰蛋白酶缺乏症

⒋果糖血症

五、黄疸的鉴别试验

⒈高结合胆红素性黄疸与高未结合胆红素性黄疸的鉴别依靠结合胆红素与未结合胆红素的分别定量。高结合胆红素性黄疸血中结合胆红素增高，高未结合胆红素性黄疸时则血中未结合胆红素增高；高结合胆红素性黄疸时尿中胆红素阳性，胆素原视病因而异，可以增加（肝炎）、减少或消失（梗阻）；高未结合胆红素性黄疸时，尿中胆红素阴性，尿中胆素原增加。

⒉梗阻与非梗阻性（肝细胞性）高结合胆红素性黄疸的鉴别可联合应用反映胆道梗阻（ALP、LAP、γ-GT、血清总胆固醇、总胆汁酸）及肝细胞损伤（ALT、AST、LDH活性、血清总蛋白及白蛋白定量等）的检验指标来加以鉴别。

⒊肝内淤滞与肝外梗阻性黄疸的鉴别可应用病史、肝功能试验、泼尼松治疗试验、苯巴比妥治疗试验等进行鉴别。对于原发性胆汁性肝硬化，其发病可能与免疫机制有关，胆管的抗原与来自肝门静脉的抗体反应，并与补体结合在胆道被吸附，在胆道壁形成免疫复合物。原发性胆汁性肝硬化血中ALP活性增高，γ-GT及5-核苷酸酶活性增高，IgM增高，抗线粒体抗体阳性。关于肝内性胆汁淤滞与肝外梗阻性黄疸的鉴别见表10-12。

⒋溶血性、肝细胞性及梗阻性黄量的鉴别（见表10-13）。

表10-12 肝内胆汁淤滞与肝外梗阻性黄疸的鉴别

		肝内胆汁淤滞	肝外梗阻性黄疸
症状	肝炎样发病	常有发热，疼痛
血沉	正常	加快
白细胞数	正常	正常或增加
血中胆红素	不定	一般较高
血清ALP（KA单位）	多在30单位以下	30单位以上高值
血清胆固醇	不定	一般较高
尿中（靛甙）尿蓝母	阴性	阳性
药物引起	常有	无
对肾上皮质激素的反应	常有	无
胆道造影	肝外胆管阻塞	（－）	（＋）
	肝外胆管扩大	（－）	（＋）
	肝内胆管多球状	（－）	（＋）
肝活检	小叶中心胆汁沉积	早期出现	早期出现
	毛细胆管胆汁沉积	（－）晚期出现	晚期出现
	胆汁栓，″胆汁湖″	（－）	晚期出现
肝门静脉区浮肿	不显著	显著
	肝门静脉区粒细胞浸润	无	显著
	嗜酸细胞浸润	常有	不明显
胆管扩大	（－）	早期出现
肝细胞灶状坏死	早期可有发现	晚期出现

表10-13 溶血性黄疸、肝细胞性黄疸及梗阻性黄疸的鉴别

		溶血性黄疸	肝细胞性黄疸	梗阻性黄疸
胆	血浆总胆红素	多在5mg/dl	1-70mg/dl	不全梗阻10-15mg/dl
红	浓度	以内		完全梗阻20-30mg/dl
素	未结合胆红素	高度增加	增加	增加
代	结合胆红素	正常	增加	高度增加
谢	尿胆红素定性	阴性	阳性	强阳性
试	尿中胆素原	增多	不定，或升高	减少或消失
验	粪中胆素原	增多	减少	减少或消失
血	电泳谱	正常	Alb减少，γ-球蛋	球蛋白明显升高
清			白升高
蛋
白	脂蛋白X	阴性	一般阴性	明显增高
	谷丙转氨酶	正常，稍高	肝炎急性期增高	正常或增高
	碱性磷酸酶	正常	正常或轻度增高	明显增高
	亮氨酸氨肽酶	正常	可增高	明显增高
	γ-谷氨酰转肽酶	正常	可增高	明显增高
其	凝血酶原时间	正常	延长，不易被维生素K纠正	延长，能被维生素K纠正
	胆固醇	正常	降低，胆固醇酯明显降低	增高
	RBC脆性	降低	正常	正常
他	RBC寿命	降低	正常	正常
	网织RBC	增多	正常	正常 第五节　某些肝病的生化机制 一、乙醇在肝内的代谢及乙醇性肝损伤 乙醇对于人体来说是一种异物，在肠道内由于细菌发酵所产生的乙醇仅以微量存在，因而对机体影响不大。我们所讲的乙醇代谢主要是指通过饮酒而摄入体内的外源性乙醇在体内的代谢。乙醇在胃及小肠上部迅速被吸收（胃30％，小肠上部70％），被摄取的乙醇90％-98％在肝内被代谢，剩下的2％-10％随尿及呼出气而被排泄。人的乙醇代谢率从其在血中浓度的消失率来看为100-200mg（kg·h）。因而在健康成人为每小时10g左右，一日代谢量约为240g 。 乙醇的饮用量与肝硬化的发病率之间有密切关系，饮酒量越高的国家，其肝硬化死亡率也越高。例如饮酒量每人在10升/年以下的瑞典、英国、丹麦等国家，肝硬化的死亡率在10/10万以下；而饮酒量最高的法国人均饮酒量27升/年左右，其肝硬化死亡率则为30/10万以上。由于长期饮酒容易形成乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎、肝硬化，甚至在孕妇还可造成胎儿性乙醇综合征，影响胎儿的发育成长。因此，了解乙醇在人体的正常代谢及乙醇对有机体的影响，在含酒精饮品日益泛滥的今天无疑具有重要的生理意义、临床意义和社会意义。 ㈠乙醇在体内的代谢 乙醇在体内的代谢具有下述特征：①乙醇在作为药物（异物）的同时，每克能释放7Kcal（1cal＝4.2J）的热能；②被摄取的乙醇的大部分（90％-98％）被代谢，由肾和肺排泄的仅占一小部位；③乙醇的大部分在肝脏内被氧化；④乙醇及其代谢产物不能在体内储存；⑤并不存在调节乙醇氧化速度的特殊的反馈机制。 乙醇的代谢途径包括乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）催化的乙醇氧化体系（即ADH乙醇氧化体系）与微粒体乙醇氧化体系（microsomal ethanol oxidizing system，MEOS），另外还有NADPH氧化酶-过氧化氢酶体系以及黄嘌呤氧化酶-过氧化氢酶体系（表10-14）。这些体系中以ADH乙醇氧化体系与微粒体乙醇氧化体系最为重要。 表10-14　肝脏中的乙醇代谢体系 ⒈ADH乙醇氧化体系被摄取至肝内的乙醇大部分被肝细胞液中的乙醇脱氢酶催化脱氢而生成乙醛，乙醛进一步在乙醛脱氢酶催化下脱氢而生成乙酸，后者又形成乙酰辅酶A而进入三羧酶循环，最后生成二氧化碳和水，并释放能量生成ATP。 乙醛脱氢酶可分为两型，Ⅰ型为NAD依赖性的低Km酶，全分布在线粒体内；Ⅱ型为高Km酶，分布在线粒体及微粒体中。乙醇氧化产生的乙醛大部分在线粒体内被NAD依赖性的低Km酶的代谢系统所氧化。 ⒉微粒体乙醇氧化体系（MEOS）乙醇的代谢与肝细胞微粒体的功能有很大关系，从形态学上观察到：长期饮酒的人及实验动物的肝细胞滑面内质网显著增加，表明乙醇也可能在微粒体被代谢。ADH乙醇氧化体系与微粒体乙醇氧化体系的组成和性质不同（表10-15）。 表10-15　乙醇脱氢酶（ADH）体系与微粒体乙醇氧化体系（MEOS）的比较 ADH体系 MEOS 细胞内的区域性分布 肝细胞胞液、线粒体内 肝细胞微粒体 最适pH 10.8 7.2-7.4 辅酶 NAD+ NADPH 米氏常数（Km） 2mmol/L 8.6mmol/L 吡唑的抑制程度 抑制99％ 抑制3％ （4.4mM/kg体重） 投与乙醇后引起的活性变化 不变 增加 与乙醇氧化相伴的能量变化 与氧化磷酸化相偶连产生氢，释能 需NADPH和O2，耗能 在乙醇代谢中所占的比率 75％-80％ 20％-25％ 1970年Lieber与De Carli用大鼠及人肝微粒体对MEOS的特征进行探讨，发现MEOS的反应有以下特征：①最适pH是在生理范围（pH6.8-7.4）内；②对底物（乙醇）的Km为8.2mmol/L；③需要NADPH和O2作为辅助因子，如用其它吡啶核苷酸作为电子供体时则不能反应；④对CO气体较敏感；⑤对过氧化氢酶、ADH两种酶的抑制剂较有耐受性；⑥长期饮酒对MEOS系统可明显产生诱导。 ㈡乙醇代谢对机体的影响 乙醇代谢亢进所并发的各种代谢异常可能是由于NADH/NAD+比值的上升，因此先加以叙述。 ⒈NADH/NAD+比值的上升乙醇在体内的代谢第一阶段是由乙醇生成乙醛，第二阶段是由乙醛氧化成乙酸。催化这两步反应的乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶的辅酶都是NAD+。因此，在乙醇氧化的过程中NAD+被还原为NADH。通过乙醇代谢产生的过剩的NADH制成NADH/NAD+比值的上升或NAD+/NADH比值的降低。例如给予2.4g/kg体重乙醇处理时，在给乙醇两小时后，NAD+/NADH比值从4.1降至1.5。NADH/NAD+比值的上升（或NAD+/NADH比值的下降）使得肝脏中乳酸的利用降低。另一方面，丙酮酸被增多的NADH还原成乳酸，容易导致乳酸性酸中毒。又可由于酸中毒引起肾排泄尿酸的障碍，导致发生高尿酸血症。 ⒉乙醛对机体的影响在乙醇代谢对机体造成影响的因素中，不能忽视乙醇在肝内代谢的中间产物－乙醛的作用。乙醛的化学性质活泼，具有强烈的药理作用。动物实验表明：摄取乙醇四周的大鼠对乙醛的氧化率明显低于对照组，这可能是由于乙醇引起线粒体的功能障碍所致。长期饮酒所引起的肝线粒体的功能不全可能是因为乙醛的毒性所致。乙醛可引起线粒体的功能障碍，使线粒体的呼吸功能、脂肪酸氧化能力受到损伤。在慢性饮酒者可能形成一种恶性循环：持续饮酒可引起肝内产生较多的乙醇，高浓度的乙醛引起肝细胞线粒体的损伤，于是线粒体的乙醛代谢率降低，导致肝内乙醛浓度进一步上升，线粒体功能进一步低下。 乙醛除了对脑内胺代谢、线粒体呼吸功能、心肌蛋白质合成能力等有抑制作用外，还具有下述药理作用或毒性作用：①乙醛具有使内源性儿茶酚胺释放的刺激交感神经样作用，这可能是引起乙醇性心肌病的一个原因；②乙醛可能是四乙秋兰姆化二硫（戒酒硫，disulfiram）引起的中毒作用的原因；③乙醛与儿茶酚胺缩合成了与吗啡生物碱的前身物质结构非常相似的四氢异喹啉，这一物质是酒瘾发病的原因；④乙醛使5-羟色胺代谢发生障碍，结果产生具有幻觉作用的四氢-β-咔啉，可引起酒后的种种精神障碍；⑤乙醛是乙醇引起的戒断症状发病的一个原因；⑥乙醛对肝和脑的辅酶A活性具有相同抑制作用；⑦乙醛是造成慢性饮酒者维生素B6缺乏症的重要成因；⑧乙醛能抑制脑内Na+、K+-ATP酶。L-抗坏血酸、L-半胱氨酸等可防止乙醛对ATP酶的抑制作用。 ⒊乙醇对血糖、氨基酸代谢、水电解质平衡、维生素D代谢及药物代谢的影响饮酒后血糖有降低倾向，健康人在较长时间（48-72小时）饥饿状态下给予乙醇能发生显著的低血糖。这可能是由于NADH的增高导致丙酮酸氧化性-脱羧、脂肪酸氧化、三羧酸循环等过程发生障碍，饥饿状态下摄取乙醇时糖异生过程亦发生障碍，加上摄取乙醇时进食不足，造成肝糖原储备降低，这皆是导致乙醇性低血糖的原因。 喂乙醇动物有负氮平衡倾向，乙醇性肝损伤时有蛋白质代谢障碍，慢性投予乙醇，动物血中γ-谷氨酰转肽酶活性增高。嗜酒者血清谷氨酸脱氢酶（线粒体酶）活性显著上升，表明乙醇性肝损伤时，肝小叶中心部肝细胞线粒体发生损伤，因为谷氨酸脱氢酶主要分布于肝小叶中心部位。 饮酒后利尿作用增强，伴脱水症状，引起口渴。乙醇利尿现象是垂体抗利尿激素分泌的抑制所致。血清中各种电解质因脱水而浓缩，饮酒后还引起血液pH降低、重碳酸盐减少，有酸中毒倾向，这主要是由于乙醇代谢时引起的乳酸、乙酸、酮体等增加所致。 乙醇性肝损伤（如乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎、乙醇性肝硬化）时均可观察到血清中25-OH-维生素D的减低，其降低的原因主要是维生素摄取不足、乙醇作用于肠道引起的吸收障碍、肝中25-羟化作用的降低及分泌的降低等。 当给急性乙醇中毒患者镇静剂和安眠药时可见到敏感的反应，有时会产生意想不到的重度中毒症状。另一方面慢性饮酒者可对镇静剂呈抗药性，麻醉剂的效果亦较难出现。在肝内代谢、对肝有毒性的CCl4，如果给予慢性摄取乙醇的动物，则会显示更强的毒性。解热镇痛剂乙酰氨基酚在对照组不发生肝损坏的剂量，对慢性乙醇投入组则可导致肝细胞坏死。乙醇与药物同在微粒体中被代谢，当乙醇与药物同时进入人体时，即可能发生对于其共同氧化系统细胞色素P450的底物的竞争现象。另外大量乙醇可引起药物代谢酶活性的抑制，这样，乙醇与药物两者的代谢是相互抑制的。于是会引起用药时发生意外的严重的中毒症状。因此，大量应用镇静剂、安眠药时必须注意患者有否饮酒嗜好。 （三）乙醇性肝损伤与胎儿性乙醇综合征 本段着重叙述几种重要的乙醇性肝损伤：乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎、乙醇性肝硬化以及妊娠时由于孕妇饮酒而造成胎儿异常的胎儿性乙醇综合征（fetal alcohol syndrome，FAS）。 ⒈乙醇性脂肪肝过量摄入乙醇往往会引起脂肪肝的变化。乙醇中毒者脂肪肝的发生率可达70％-80％。此种脂肪肝主要是肝内中性脂肪的增加造成的。中性脂肪的来源包括经口摄取的脂肪、外周组织中的脂肪和肝内所合成的脂肪。 乙醇性脂肪肝形成机制包括：①急性乙醇中毒时脂肪肝动员的增加，一次大量摄入乙醇，通过儿茶酚胺的作用引起储存脂肪的动员，同时伴有高脂血症的发生；②慢性摄取乙醇时乙醇代谢亢进，NADH/NAD+比值上升，使磷酸二羟丙酮向α-磷酸甘油的转化增加，有利于肝内甘油三酯的大量合成；③由于NADH的增加，NAD+的减少，导致三羧酸循环及脂肪酸的氧化被抑制，肝中脂肪酸的氧化降低；④大量摄取乙醇时脂蛋白的合成及分泌减少。 乙醇性脂肪肝是良性的可逆性的病态，它可因戒酒而消退，可以认为乙醇性脂肪肝是由乙醇代谢亢进引起的代谢紊乱造成的后果。 ⒉乙醇性肝炎乙醇性肝炎在病理组织学上以肝细胞坏死为主要变化，伴有透明小体形成。关于此种肝细胞坏死的机制可能如下述：①乙醇性肝损伤时的蛋白贮留和蛋白的分泌障碍：乙醇性肝损伤时不仅肝内脂肪量增加，且肝细胞液中有蛋白（白蛋白、运铁蛋白等）贮留；②线粒体与内质网的损伤：乙醇及乙醛均作用于线粒体，造成线粒体损伤，后者与肝细胞坏死有关，长期摄入乙醇后MEOS这一代谢体系由平时占总代谢量的1/4升至1/2，所以内质网内乙醛的产生增加，也造成内质网的损伤；③乙醇在微粒体氧化时，氧自由基使脂质过氧化，导致肝中还原型谷胱甘肽的减少和过氧化脂质的增加；④乙醇引起的代谢亢进状态造成耗氧量的增加。⑤乙醇性肝损伤时，会出现IgA增多、白细胞粘着能力降低等免疫功能异常。 ⒊胎儿性乙醇综合征胎儿性乙醇综合征是由于孕妇饮酒造成的胎儿异常，这是一种包含智能障碍的中枢神经系统的功能障碍，由出生前开始的发育障碍以及特有容貌和畸形为特征的综合征。FAS的动物模型表明其胎儿体重、大脑重量均较对照组为低，C-亮氨酸向脑核蛋白的掺入减少，脑内总RNA及tRNA减少。这表明FAS动物脑内蛋白质合成的抑制可解释人类FAS中智能发育延迟的现象。长期大量饮酒不仅危害人类的健康，还影响下一代的发育成长。 二、肝硬化的生化 肝硬化与病毒性肝炎、慢性酒精中毒、中毒性肝损伤有密切关系，在肝硬化的基础上有发生肝癌可能性。 肝硬化时可发生糖代谢异常，如肝糖原的减少，线粒体代谢障碍，使得乳酸、丙酮酸及α-酮戊二酸增多。脂类代谢中胆固醇酯的合成障碍，肝硬化晚期胆固醇的合成亦发生障碍。在蛋白质代谢方面，白蛋白、纤维蛋白原等的合成减少，氨基酸代谢及尿素合成异常，导致尿中出现氨基酸和血氨升高。 此外，肝硬化时肝的生物转化及对激素灭活的功能亦发生障碍。在肝硬化形成过程中，纤维组织形成是重要的形态变化。在缺氧和炎症刺激下，胶原纤维的合成增强。当发生肝硬化时，肝内的酸性粘多糖增加，特别是含有半乳糖胺的硫酸软膏素B显著增加，并与胶原纤维化有关，肝纤维化时增加的胶原以Ⅰ型及Ⅱ型胶原为主。 近十年来关于肝纤维化的研究有较大进展，发现许多与肝纤维化有关的因子，就细胞成分而言，枯否细胞（Kupffer cell，KC）、储脂细胞（fat-storing cell，FSC）在肝纤维化形成过程中都起着非常重要的作用，成纤维细胞与肝门静脉区的结缔组织形成有关。此外，胶原（特别是Ⅰ型、Ⅲ型及Ⅳ型）、弹性蛋白以及细胞外基质（其中所含的结合蛋白质及粘多糖）和某些相关的酶（如金属蛋白酶、胶原酶、透明质酸酶），还有一些肝纤维化的活化因子（如白细胞介素Ⅰ、肿瘤坏死因子、转化生长因子-βTGF-β、干扰素、前列腺素2等）等都与肝纤维化有关。 肝纤维化时枯否细胞可分泌多种细胞因子及胶原酶等生物活性物质，并由此对肝细胞外基质的合成与降解起调控作用，从而在肝纤维化的发生发展中起着重要作用。曾认为储脂细胞的活化是肝纤维化的关键，储脂细胞产生胶原，细胞外基质中的糖蛋白-板层素（LN）及纤维连接蛋白（FN）等的能力使得它在肝损伤后组织修复及纤维化的发生中起重要作用。探讨这几种细胞对细胞外基质形成的影响，阐明胶原合成的调节机制，有助于阐明肝纤维化、肝硬化的生化机制。 三、肝昏迷的生化机制 肝昏迷又称肝性脑病，是由严重的肝病所致的中枢神经系统功能紊乱，出现一系列精神症状直至进入昏迷。肝昏迷是肝功能不全的重危合并症。引起肝昏迷的代谢因素极为复杂。表10-16列举肝昏迷时血液成分的变化，可以看出肝昏迷时的代谢异常是多方面的。 目前认为氨基酸的代谢障碍可能是肝昏迷发生的生物化学基础。下面从氨中毒、假神经递质及氨基酸不平衡三方面来叙述肝昏迷的生物化学机制。 表10-16　肝昏迷时血液成分变化所反映的代谢异常 代谢指标 变化 ⒈　含氮代谢物 ⑴血氨 增高 ⑵血液酚，吲哚 增高 ⑶血浆氨基酸 芳香氨基酸 增加 支链氨基酸 减少 ⑷血清胺类 增加 ⑸核苷类 减少 ⑹未结合胆红素 增加 ⑺粪卟啉 增加 ⒉糖代谢 ⑴血糖 减少 ⑵丙酮酸，乳酸 增加 ⑶α-酮戊二酸 增加 ⒊脂代谢 ⑴血清游离脂肪酸 增加 ⑵血清短链脂肪酸 增加 ⒋电解质及酸碱平衡 ⑴血清Na+ 减低 ⑵血清K+ 减低 ⑶血清pH 升高或减低 ㈠氨中毒与肝昏迷 40多年前即发现肝昏迷与氨代谢有密切关系，其依据是：①多数肝昏迷病人血氨增高，病情好转时血氨降低；②慢性肝病病人摄入高蛋白膳食或含铵药物，常诱发肝昏迷；③肝昏迷病人脑电图变化与血氨平行；④对门腔静脉吻合犬给以高蛋白可引起血氨升高及昏迷症状；⑤给猴注射醋酸铵，其血氨达200-400μg/dl时，显示与人的肝昏迷相似的症状；⑥上述病人及实验动物经过降血氨疗法病情常可好转。上述事实都表明氨中毒与肝昏迷有着密切关系。 关于氨中毒的机制，据认为是由于肝功能不全情况下，血氨的来源增多或去路减少，引起血氨升高，脑组织对氨毒性极为敏感，因而出现脑功能障碍而导致昏迷。正常血氨来自肠菌产氨（每日约4g）、肾泌氨、肌肉组织产氨等，而解除氨毒性的机制主要靠肝内的尿素合成。由于肝严重病变导致肝功能不全，清除氨的能力大为降低，加之门腔静脉短路，使由肠管回血液的氨不经肝解毒而直接进入体循环，造成高氨血症与肝昏迷。饮食蛋白过多、消化道出血、摄入铵盐、放腹水以及应用利尿剂等均可引起血氨的升高或氨毒性增加，从而能诱发肝昏迷。 氨对脑组织的毒性作用在于氨主要是干扰了脑的能量代谢，使高能磷酸化合物（ATP等）浓度降低。氨对脑细胞代谢的干扰有下述几方面：①氨能抑制丙酮酸脱氢酶的活性，影响乙酰辅酶A的生成，既干扰了三羧酸循环的起始步骤，又影响了神经递质乙酰胆碱的生成；②氨中毒时，脑内以形成谷氨酰胺的方式解毒，从而消耗了较多的NADH（α-酮戊二酸经还原性氨基化而生成谷氨酸），影响线粒体氧化磷酸化的正常进行，妨碍ATP生成；③大量氨与α-酮戊二酸结合生成谷氨酸，可使三羧酸循环中的α-酮戊二酸耗竭，妨碍了供能物质在脑细胞中能量的释放与转换。由于α-酮戊二酸及草酰乙酸难于通过血脑屏障，脑内转氨酶活性低，难于使α-酮戊二酸等得到补充，因此氨中毒使脑细胞三羧酸循环发生障碍，ATP的生成减少；④氨和谷氨酸合成谷氨酰胺时增加ATP消耗；⑤氨能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。 应当指出，氨中毒现象并不能解释所有肝昏迷的发生，有些病例血氨并不高，降血氨疗法亦不一定有效，尚须探讨其他机制。 ㈡假神经递质学说 在肠管内，一部分氨基酸经肠菌的氨基酸脱羧酶作用而形成胺类，如苯丙氨酸及酪氨酸脱羧形成苯乙胺及酪胺，正常情况下可被肝内单胺氧化酶分解而清除。肝功能不全时，由于肝内单胺氧化酶活性降低或门体侧支循环的形成，于是芳香胺类直接经体循环入脑，经脑内非特异羟化酶作用，于是苯乙胺羟化而生成苯乙醇胺，酪胺经羟化而生成鱆胺（β-羟酪胺）由于苯乙醇胺及鱆胺与儿茶酚胺递质（多巴胺、去甲肾上腺素）结构相似，又不能正常地传递冲动，故称假神经递质。 假神经递质被释放后引起神经系统某些部位（如脑干网状结构上行激动系统）功能发生障碍，使大脑发生深度抑制而昏迷。黑质、纹状体通路中的多巴胺被假递质取代后，使乙酰胆碱的作用占优势，因而出现扑翼样振颤，当然，假递质学说也不能解释全部肝昏迷的发生机制（图10-3）。 ㈢氨基酸不平衡与肝昏迷 近20年来关于肝昏迷时氨基酸代谢异常的资料表明：在严重肝功能损伤和有门腔静脉短路的条件下，由于种种原因引起体内氨基酸代谢异常。最突出的表现是血中支链氨基酸（缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）浓度明显降低，芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）明显增高，从而引起脑功能障碍。 由于芳香族氨基酸主要在肝内分解，当肝功能不全时，芳香族氨基酸在肝内代谢发生障碍，因而在血中的浓度增高；支链氨基酸主要在肌肉组织中代谢，由于肝功能不全时胰岛素的灭活发生障碍，在高水平的胰岛素的作用下，支链氨基酸大量进入肌肉组织被分解，因此血浆中的支链氨基酸的浓度降低。 芳香族氨基酸进入脑组织，可引起假神经递质的产生增多，色氨酸可使5-羟色胺的生成增 图10-3　假递质学说 多，后者为抑制性神经递质，使中枢进入抑制状态。而支链氨基酸的降低使得血脑屏障上芳香族氨基酸占了优势，缺少了竞争载体的对象，于是大量进入脑内，上述氨基酸代谢的不平衡引起严重的后果。上述三种学说可能解释不同情况下肝昏迷发病机制的主要方面。 肝昏迷（肝功能不全）的检验所见可有：①血清胆红素可呈显著的高值（能达40mg/dl），说明有胆汁排泄障碍；②血清白蛋白减低，表明其蛋白合成能力低；③低胆固醇血症，亦是合成能力降低所致；④AST及ALP由高值转为低值，见于大量肝细胞坏死的情况；⑤BUN呈低值，表示肝合成尿素功能低下；⑥血糖降低，由于肝糖原储备减少；⑦凝血酶原时间延长是由于肝中凝血酶原、Ⅶ因子、Ⅸ因子、Ⅹ因子的合成减低；⑧血浆纤维蛋白原呈低值，在肝内合成减低；⑨血氨增高是尿素合成降低所致；⑩血液pH增高，PCO2降低（呼吸性碱中毒）是因脑水肿引起的换气过度所致。 四、胆石症的生物化学 胆石症的主要组成成分有胆固醇、胆红素、钙及其他无机元素、胆汁酸、结石基质（硫酸化糖蛋白及糖蛋白）等。按胆石的主要成分及形成机制的不同，可将胆石分为胆固醇系结石、胆红素结石及其他胆石三大类，仅将前两大类胆石的形成机制略作介绍。 ㈠胆固醇系结石的形成机制 胆固醇系胆石病人的胆汁可有下述异常： ⒈胆汁中胆固醇含量增高含有过饱和胆固醇的胆汁是胆固醇沉淀的先决条件。胆汁中胆固醇的需要量和胆汁酸盐及卵磷脂的含量保持一定的比例。如果胆固醇含量过高或胆汁酸盐及卵磷脂的含量降低，破坏了它们之间的正常比例，就形成了“致石性胆汁”。有报告指出：胆固醇系胆石病人肝内的HMGCoA还原酶（胆固醇合成的限速酶）活性增加，而7α-羟化酶（胆汁酸合成的限速酶）活性降低，即胆固醇的合成增加，胆固醇向胆汁酸的转化减少，这是形成胆固醇过饱和胆汁的代谢原因。 ⒉胆汁中胆汁酸盐的减少胆固醇系胆石病人的总胆汁酸代谢池甚小，仅为正常人的一半。这一方面是由于其胆固醇代谢的失调，另一方面可能是由于胆囊对胆汁酸的重吸收增加及肠肝循环障碍所致。此外，必需脂肪酸的缺乏或代谢障碍可导致胆汁酸生成障碍。 ⒊胆汁中胆汁酸组成的改变正常人胆汁中胆酸、鹅脱氧胆酸及脱氧胆酸三者的比例为1.3：1.0：0.6，而胆固醇结石病人的胆汁中鹅脱氧胆酸的比例则明显减低。 ⒋胆汁中的磷脂降低胆固醇结石病人胆汁中的磷脂只为正常胆汁中的1/3。磷脂/胆固醇比值在正常胆汁为6.6，而在胆固醇结石病人的胆汁则为2.3。胆汁中的磷脂（90％是磷脂酰胆碱）是与胆汁酸盐、胆固醇共同形成混合微团的重要成分，它也与增加胆固醇在胆汁中的溶解有关。 ⒌δ电位的降低 δ电位是混合微团吸附层与扩散层正、负离子分布均匀处两点间的电位差，电位差越大，则微团带电荷越多，稳定性越大。正常胆汁中甘氨胆汁酸与牛磺胆汁酸的比例约为3：1，胆固醇结石病人胆汁中牛磺胆汁酸减少，这个比例可达15：1，因而对胆汁酸的δ电位有影响。增加牛磺胆汁酸则可因其负电荷较强的－CH2SO3根而增加胆汁中的δ电位。 在肝生成异常胆汁后，在胆囊中形成肉眼可见的胆石，并逐步长大。在结石形成过程中，作为结石基质的糖蛋白类可能起着把胆固醇结晶及颗粒粘连在一起的网架作用。 ㈡胆红素系胆石的形成机制 肝分泌的胆汁中的胆红素是结合型的葡萄糖醛酸胆红素。胆汁中由组织产生的β-葡萄糖苷酸酶活性降低（该酶最适pH5左右，胆汁pH为6.1-8.6），而且受该酶的抑制物葡萄糖二酸-1，4-内酯的抑制，所以正常胆汁中的葡萄糖醛酸胆红素不易被水解而处于良好的溶解状态。胆红素钙结石病人的胆汁中可出现下述异常： ⒈由于蛔虫钻进胆道，带入大肠杆菌，造成胆道感染，胆汁中出现细菌性β-葡萄糖苷酸酶（最适pH6.8-7.2，与胆汁pH一致）的活性高，超过了胆汁中该酶的抑制物β-葡萄糖二酸-1，4-内酯所能抑制的能力，因而可使葡萄糖醛酸胆红素大量被水解，生成游离胆红素而易于沉淀。 ⒉胆红素系结石病人胆汁中葡萄糖二酸-1，4-内酯的含量降低在正常对照组胆汁中该物质的含量为200μg/ml，而胆红素钙结合病人胆汁中则仅含40μg/ml，这也是其胆红素易于沉淀的原因，因为β-葡萄糖苷酸酶抑制物的降低更有利于细菌性β-葡萄糖苷酸酶发挥作用。 ⒊δ电位降低这是胆红素钙融合集结的条件。钙、钠、钾、镁等无机离子及胆道感染时出现的高分子有机物质，均可使胆盐微团的δ电位降低。 在胆红素结石形成过程中蛔虫残体、蛔虫卵及其他异物均构成结石的核心，细菌性β-葡萄糖苷酸酶催化葡萄糖醛酸胆红素的水解，游离胆红素与Ca+形成胆红素钙，胆红素钙又在前述无机离子的作用下，再加上结石基质（主要是硫酸化糖蛋白）的网架作用，而集结成胆红素钙结石。 五、肝癌的生化机制 ㈠某些致癌物质与肝癌发生的关系 ⒈乙酰氨基芴（AAF）AAF在肝内经生物转化后被活化成硫酸AAF，与蛋白质分子中的蛋氨酸残基及核酸分子中的鸟嘌呤碱基结合，引起生物高分子的结构与功能的异常。它与DNA结合，使细胞内调控蛋白的合成不足，细菌失去控制，但DNA复制不受影响，从而引起癌变。 ⒉黄曲霉毒素 黄曲霉毒素B1被摄入体内后，在肝细菌微粒体混合功能氧化酶催化下转化成环氧化黄曲霉毒素B1，它可与DNA、RNA结合而致癌。 ⒊二甲基氨基偶氨苯（DAB，奶油黄）可引起大鼠实验性肝癌。DAB在肝细胞混合功能氧化酶作用下N-脱羟化，再在硫酸转移酶作用下形成N-SO3-O-甲基氨基偶氮苯。后者再与核酸的鸟嘌呤碱基结合而引起癌变。 ㈡肝癌时的代谢变化 ⒈蛋白质及氨基酸代谢的变化癌组织中蛋白质合成旺盛，宿主其他组织蛋白质的分解增强。肝癌时，肝癌组织中与氨基酸分解代谢有关的酶（如色氨酸吡咯酶、酪氨酸转氨酶、苏氨酸脱水酶、苯丙氨酸转氨酸及组氨酸酶等）活性显著降低，表明癌组织中氨基酸分解代谢减弱，可使氨基酸重新用于蛋白质的合成，此现象可能与癌组织的生长有关。另外，与氨基酸转运有关的γ-谷氨酰转肽酶活性在肝癌组织中显著增高。 在肝癌组织中与尿素合成有关的肝组织特异酶－鸟氨酸氨甲酰基转移酶（OCT）、氨甲酰磷酸合成酶I（CPSI）、精氨酸酶等的活性降低；与核酸合成有关的天冬氨酸氨甲酰基转移酶（ATC），与细胞增殖及多巴胺合成有关的鸟氨酸脱羧酶（ODC）的活性则增高。在肝癌组织中支链氨基酸转氨酶的活性亦增高，这可能与供能有关。肝癌组织中白蛋白的合成降低。上述事实表明；在肝癌细胞中与增殖有关的酶活性增高，与肝细胞特异性功能有关的酶活性降低。肝癌组织还大量合成甲胎蛋白，呈现肿瘤组织的反分化特征。 ⒉肝癌时糖代谢的变化肝癌组织中与糖代谢有关的酶活性呈下述变化：①糖异生关键酶（磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖-1，6-二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶等）活性降低，癌瘤恶性程度越高，这些酶活性越低；②糖酵解酶系（已糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶等）活性增高，癌瘤恶性程度越高，这些酶的活性越高；③同工酶谱的变化呈现胚胎化，能被调节的高Km型同工酶（已糖激酶Ⅰ-Ⅲ型等）的活性上升。肝癌组织中同工酶谱的变化可使ATP失去对糖酵解的调节作用，这可能是癌细胞失去巴斯德效应的原因之一。肝癌时糖代谢变化的主要特点是：糖的有氧氧化降低（正常肝有氧氧化占99％，酵解占1％，肝癌时酵解可占50％），糖酵解增加，糖异生减少，磷酸戊糖途径的代谢增强（表10-17）。 ⒊肝癌时的脂类代谢在肝癌细胞中可发现磷脂的减少和甘油三酯的增加。在脂质组成中非脂肪酸增加，构成脂质的脂肪酸中出现C20：4的减少和C18：1的增加。在人的肝癌组织中能检查出非生理性的不饱和脂肪酸，其中最多见的是C20：39。此种不饱和脂肪酸只在血中AFP阳性的肝癌者中出现。 ⒋其他据报道：大鼠原发性肝癌、移植性肝癌、癌前期等的肝细胞和正常肝细胞的Na+、K+-ATP酶活性的测定结果是：原发性肝癌和移植性肝癌细胞中该酶的活性都显著高于正常肝细胞，癌前期肝细胞的Na+、K+-ATP酶活性则高于正常肝细胞而低于癌细胞，提示了肝细胞癌变过程中钠泵活性的变化规律。肝癌细胞cAMP合成能力大为降低，肝癌组织中腺苷酸环化酶活性明显低于正常肝组织。 表10-17　正常肝与肝癌组织糖代谢有关酶活性的比较 比活性 代谢途径 酶 正　常　肝 迅速生长的肝癌组织 已糖激酶 100 500 糖酵解 磷酸果糖激酶 100 229 丙酮酸激酶 100 449 葡萄糖-6-磷酸酶 100 ＜1 糖异生 果糖-1，6-二磷酸酶 100 ＜1 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 100 ＜1 丙酮酸羧化酶 100 ＜1 磷酸戊糖通路 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 100 751 糖酵解/糖异生 已糖激酶/葡萄糖-6-磷酸酶 100 8800 磷酸果糖激酶/果糖-1，6-二磷酸酶 100 6463 ㈢肝细胞癌变原理 关于细胞癌变的原理除了前述化学致癌物对于细胞的DNA的损伤之外，近10余年来随着癌基因与抑癌基因（抗癌基因）研究的进展，人们更加注重肝癌的分子生物学的研究，细胞内本来存在的原癌基因在物理、化学、生物性的致癌因素作用下被激活，通过点突变、基因易位、基因扩增等机制激活后而呈现过度表达，导致更多的癌基因产物（癌蛋白）的产生，造成细胞内基因表达调控的失常，最终导致细胞癌变。在这一癌变过程中不仅有原癌基因的变化，同时伴有抑癌基因的缺失或失活，并且癌变还是多阶段一步步地发生，这即多阶段癌变学说。所谓多阶段癌变学说即是说机体的癌变过程是长期多阶段地发生的，正常细胞在癌基因，抑癌基因等的异常的积累过程中，逐渐地离开了正常的细胞增殖控制机制的轨道，分阶段地向癌细胞转化，且恶性程度逐步增加。 近年来，关于肝炎（乙型及丙型）与肝癌的关系日益受到重视。乙型肝炎病毒（HBV）与肝癌的发生关系已基本阐明，HBV基因组中的X基因与肝癌有密切关系，用转基因小鼠实验证明此X基因可诱发肝癌的发生。X基因编码的X蛋白使肝细胞的DNA合成提高到发癌的准备状态，在多阶段癌变过程中起到促进作用。X蛋白具有促进DNA合成的作用，在肝细胞癌变过程中，X基因的高水平的持续性的表达是必要的，由于癌变过程中往往几种癌基因同时表达，因此人们都强调肝细胞癌的发生可能是多种癌基因协同作用的结果。如N-ras表达异常可导致跨膜信号传递的改变，进而启动了ets-2、C-myc、P53等核内表达产物异常，使细胞分裂增加，细胞处于活跃增殖状态。IGF-Ⅱ和fms表达增强可通过“自分泌”作用使细胞处于不断生长状态，多种因素综合作用最终导致细胞增殖失控而形成肝细胞癌，关于肝细胞癌的多阶段癌变学说如图10-4所示。 丙型肝炎病毒与肝癌的发生亦有密切的关系。丙型肝炎感染后20年左右导致肝硬化，　30年左右发展成肝癌，在日本肝癌有15％与乙型肝炎有关，有80％与丙型肝炎有关。本室用PCR技术检测肝细胞癌中乙型、丙型肝炎病毒核酸的结果，表明HBV-DNA阳性率为69.5％，HCV-RNA阳性率为30.4％，在我国丙型肝炎与肝细胞癌的关系亦正在日益受到重视。 图10-4　肝细胞癌的多阶段癌变学说 第六节　肝细胞损伤时的肝功能试验 一、肝细胞损伤时的肝功能检验指标（表10-18） 表10-18肝细胞损伤时蛋白质、糖、脂类代谢变化的检测指标 类别 检　测　指　标 临　床　意　义 蛋白质代谢 血清总蛋白测定 严重肝炎及肝硬化时减少 A/G比值测定 肝硬化时降低 血清蛋白电泳测定 急性肝炎：白蛋白、α2-球蛋白降低 肝硬化：白蛋白及α2-球蛋白降低，γ-球蛋白增加 免疫球蛋白测定 肝硬化时IgG、IgA、IgM增加 脑磷脂胆固醇絮状试验（CFT） 灵敏地反映急性肝损伤 麝香草酚浊度试验（TTT） 肝炎、肝硬化、肝癌时增高 甲胎蛋白（AFP）测定 原发性肝细胞癌时显著增高 癌胚抗原（CEA）测定 转移性肝癌时阳性率高 血浆纤维蛋白原测定 反映功能性肝细胞的多少 血及尿中氨基酸测定 严重肝细胞坏死时增高 血中尿素测定 严重肝功能不全时降低 血氨测定 严重肝损伤、肝硬化、肝昏迷时显著增高 尿米伦（Millon）反应 重症肝炎、肝硬化时阳性（酪氨酸增加） 糖代谢 血糖测定 肝功能不全时血糖降低 静脉葡萄糖耐量试验 肝病时多呈异常耐糖曲线 半乳糖耐量试验 肝细胞损伤时耐量降低 血中丙酮酸的测定 肝昏迷时增加 血中乳酸的测定 反映肝清除乳酸的能力 脂类代谢 血清总胆固醇测定 阻塞性黄疸时增高，严重肝损伤时降低 血清胆固醇酯测定 肝细胞损伤时降低 胆固醇酯/总胆固醇比测定 肝细胞损伤时降低 血清磷脂测定 胆道阻塞时增高，肝实质损害时降低 血清甘油三酯测定 脂肪肝及胆道阻塞时增高 α-脂蛋白测定 重症肝炎、阻塞性黄疸时减少 β-脂蛋白测定 慢性脂肪肝及肝炎时增高 前β-脂蛋白测定 急性脂肪肝及肝炎时增高 续表 类别 检　测　指　标 临　床　意　义 高密度脂蛋白2（HDL2） 胆管炎、Banti综合征时增高，实质性肝细胞损害时降低 低密度脂蛋白（LDL） 肝硬化时呈低值 载脂蛋白AⅠ 急性肝炎↓↓，阻塞性黄疸↓↓ 载脂蛋白AⅡ 急性肝炎↓↓，阻塞性黄疸↓↓ 载脂蛋白B 阻塞性黄疸↑ 载脂蛋白CⅡ 原发性胆汁性肝硬化↑↑ 载脂蛋白CⅢ 肝细胞癌↓↓，阻塞性黄疸↑ 载脂蛋白E 原发性胆汁性肝硬化↑↑↑，肝炎↑↑ 载脂蛋白X 肝外胆道阻塞、原发性胆汁性肝硬化↑ 血中胆汁酸（胆酸与鹅去氧胆酸）测定 肝炎、肝硬化、肝细胞癌时↑ 卵磷脂胆固醇脂酰基转移酶（LCAT） 反映肝合成酶蛋白能力 二、急性肝细胞损伤的检验指标 能引起急性肝细胞损伤的因素有感染（如病毒性肝炎）、中毒（药物及化学毒物中毒）、乙醇等。反映肝细胞损伤的检验指标有：血清酶类的测定，血清铁的测定，F抗原等。 （一）血清酶活性的测定 常用来反映肝细胞损伤以及判断损伤程度的酶有丙氨酸转氨酶（ALT）、天冬氨酸转氨酶（AST）、乳酸脱氢酶（LDH）、谷氨酸脱氢酶（GLDH）、腺苷脱氨酶（ADA）、鸟嘌呤酶（GU）等。这些酶中常用的重要的酶仍为ALT和AST，它们能敏感地提示肝细胞的损伤及损伤的程度。反映急性肝细胞损伤时，以ALT为最敏感，而反映损伤程度时AST较为敏感。一般认为AST大部分存在于肝细胞线粒体中（ASTm），当肝细胞损伤较严重时ASTm释放入血液循环中，AST/ALT＞1。有人主张当AST、ALT活性增高（达正常20倍）情况下，AST/ALT的比值不同类型的肝细胞损伤其比值不同。急性病毒性肝炎、药物性肝损伤时AST/ALT＜1；重症肝炎、乙醇性肝炎时AST/ALT＞1；正常人血清AST/ALT比值平均为1.15；急性病毒性肝炎早期或轻型肝炎时比值降至0.56，至恢复期比值逐渐上升；肝硬化代偿期AST/ALT比值为1.5-0.7，失代偿期为1.8-0.7；肝癌时比值明显上升，半数病例＞3.0。 AST同工酶的测定有助于判断肝损伤病变程度。AST同工酶包括细胞质AST（ASTc）和线粒体AST（ASTm），当肝细胞通透性增加时表现为ASTc的增高；当肝细胞坏死或线粒体崩解时，血清中ASTm明显增高；慢性肝病时若发现有ASTm升高则提示有活动性肝细胞损伤。 乳酸脱氢酶及其同工酶的测定亦可作为肝细胞损伤的诊断指标，急性肝炎时LDH同工酶谱的特点是LDH5增高，LDH1、LDH2降低。 酒精性肝炎有γ-GT增高，认为酒精可造成肝细胞微粒体损伤，导致血清中γ-GT的活性增高。 （二）血清铁测定 急性肝炎时血清铁增高，一般认为是由于肝细胞坏死而导致铁从肝细胞中逸出，引起血清铁增高。 （三）F抗原 F抗原又称F蛋白，是一种主要存在于肝细胞质中的蛋白质。正常人血清中F抗原水平很低（10ng/ml），肝细胞损伤时血清F抗原浓度升高，是一项较灵敏的细胞损伤的指标。有报道F抗原在药物引起的肝细胞损伤时反映灵敏，药物损伤肝小叶中心的肝细胞，而这一区域F抗原浓度高。肝癌时F抗原亦升高。 三、慢性肝细胞损伤的检验指标 （一）慢性肝细胞损伤的酶学指标 γ-GT在反映慢性肝细胞损伤及其病变活动时较转氨酶敏感。γ-GT活性75％存在于肝细胞微粒体，当慢性肝病有活动性病变时，诱导微粒体酶合成增加。在急性肝炎恢复期ALT活性已正常，如发现γ-GT活性持续升高，即提示肝炎慢性化；慢性肝炎即使ALT正常，如γ-GT持续不降，在排除胆道疾病情况下，提示病变仍在活动；慢性持续性肝炎（CPH）γ-GT轻度增高；慢性活动性肝炎（CAH）γ-GT明显增高；肝细胞严重损伤，微粒体破坏时，γ-GT合成减少，故重症肝炎，晚期肝硬化时γ-GT反而降低。 此外，鸟氨酸氨甲酰基转移酶（OCT）、腺苷脱氨酶等的活性在慢性肝细胞损伤时可以增高，而卵磷酯胆固醇酰基转移酶（LCAT）、胆碱酯酶（ChE）活性则在慢性肝病时因酶合成减少而降低。 （二）慢性肝细胞损伤时血浆蛋白的变化 血浆白蛋白可反映肝脏合成功能，代表肝的储备功能。此外前白蛋白（PA）及抗凝血酶Ⅲ（AT－Ⅲ）亦能很好地反映肝脏的储备能力，藉以判断慢性肝细胞损伤的病变程度。γ-球蛋白增高的程度可评价慢性肝病的演变及预后，慢性持续性肝炎的γ-球蛋白正常或基本正常，慢性活动性肝炎及早期肝硬化时γ-球蛋白呈轻、中度升高，若γ-球蛋白增高达40％时提示预后不佳。γ-球蛋白增高的机制是枯否细胞功能减退，不能清除血循环中内源性或肠源性抗原物质，后者刺激B细胞产生大量抗体IgG，以致γ-球蛋白增高。ICG排泄试验测15分钟滞留率可用于筛选慢性职业中毒肝损伤、追踪慢性肝病的恢复和急性肝病的慢性化过程。 四、肝纤维化的生化诊断 肝纤维化是肝硬化前期的必经阶段，目前常规的肝功能试验无法诊断肝纤维化或早期肝硬化。因此肝纤维化的血清标志物在临床上有重要诊断价值。肝纤维化的实质是细胞外间质的结缔组织增生，其成分主要是胶原蛋白，还有各种糖蛋白和蛋白多糖等。 肝组织中肝实质细胞约占78％，肝窦壁细胞约占6％-7％，由上述细胞合成和分泌的细胞外基质（extracellular matrix）占肝的5％左右。在肝硬化时细胞外基质成分较正常肝增加2-20倍。细胞外基质成分中的胶原蛋白、有关的代谢酶、代谢产物等有的作为肝纤维化的标志物，用于肝纤维化的诊断，现将有临床应用价值的肝纤维化标志物列于表10-19。 表10-19　肝纤维化的诊断标志 诊断标志物 来源或性质 临床意义 ㈠Ⅲ型胶原 ⒈Ⅲ型前胶原氨基端肽（PⅢP） 纤维增生之前即出现增高，炎症坏死时胶原降解亦增加，分子量45000，RIA法检测 与肝纤维化及肝脏炎症坏死有关 ⒉Ⅲ型前胶原（PCⅢ） 纤维型胶原，可由人胎皮中提取，用RIA法检测 与肝纤维化明显相关，慢活肝，肝硬化明显增高 ㈡Ⅳ型胶原可测其7S片段或羧基端片段 为构成基底膜主要成分与板层素有高度亲和性，RIA法检测 肝纤维化肝硬化时显著增高 ㈢Ⅰ型胶原（CⅠ）及Ⅰ型前胶原肽（PIP） 可由健康人皮肤提取CⅠ，用RIA法检测，Ⅰ型为纤维型胶原属膜型胶原 反映肝纤维化程度 ㈣Ⅳ型胶原（CⅥ） 属膜型胶原 慢活肝及肝硬化时显著升高 ㈤脯氨酰羟化酶（PH） 为胶原合成关键酶，由亚单位构成四聚体，可测其亚单位（酶联法） 主要反映肝纤维化的活动性 ㈥脯氨酸肽酶（PLD） 为二肽酶，水解含脯氨酸，羟脯氨酸的二肽，胶原富含脯氨酸及羟脯氨酸 与肝纤维化有关 ㈦板层素（LN） LN又称基膜粘连蛋白或层粘联蛋白，为基膜特有成分，肝纤维化时LN与Ⅳ型胶原结合形成内皮基底膜，形成肝硬化 慢性活动性肝炎和肝硬化时血中LN显著升高 ㈧纤维连结素（FN） 为一种糖蛋白，包括血浆FN及细胞FN，还可测FN受体（FNR） FNR与肝纤维化程度相关 五、肝癌的生化诊断 原发性肝癌的诊断标志见表10-20。 表10-20　原发性肝癌的诊断标志 诊断标志 来源和性质 临床意义 甲胎蛋白（AFP） 胎肝、卵黄囊、肝癌细胞，为癌胎儿性蛋白 肝细胞癌、卵黄囊肿瘤、肝硬化、慢肝时增高 AFP异质体 因AFP糖链不同，对凝集素亲和力不同，而形成异质体，原发性肝癌AFP异质体上有较多岩藻糖与扁豆素（LCA）有较大亲和力 诊断原发性肝癌及鉴别原发性肝癌与胚胎性肿瘤，还可检测小肝癌及AFP阴性的肝细胞癌 异常凝血酶原（DCP、γ-脱羧凝血酶原前体） 肝脏合成的凝血酶原前体，因肝癌时丧失羧化酶基因表达而使上述前体不能羧化而形成异常凝血酶原 诊断原发性肝癌、转移性肝癌，与AFP联合检测可提高肝癌检出率 γ-谷氨酰转肽酶同工酶（γ-GT） 在γ-GT中有三种同工酶（γ-GTⅠ，Ⅱ，Ⅲ）与肿瘤有关，Ⅰ即γ-GTⅡ，肝癌时该酶基因脱抑制，导致富含唾液酸的γ-GT产生，电泳时即γ-GTⅡ增加 诊断肝癌 岩藻糖苷酶（AFU） AFU属溶酶体酸性水解酶类，参与含岩藻糖苷的糖蛋白、糖脂的降解、代谢，肿瘤组织中岩藻糖转换率增加，AFU活性增高 原发性肝癌诊断标志，与AFP联合检测可提高肝癌检出率 续表 诊断标志 来源和性质 临床意义 α-抗胰蛋白酶（AAT）及其异质体 AAT存在于肝细胞中，其异质体中LCA亲合性AAT在肝癌时比例明显升高 AAT-LCA结合型与AFP联合检测有助于原发性肝癌诊断 5-核苷磷酸二酯酶同工酶Ⅴ（5-NPD-Ⅴ） 5-NPD-Ⅴ在肝癌时出现，为肝癌特异区带 可能有助于肝癌诊断 应当指出：上述肝癌诊断标志虽具有一定的特异性、敏感性，但有的还难以鉴别原发性肝癌与转移性肝癌。因此，进行几种肝癌诊断标志物的联合检测，可以互补而提高原发性肝癌诊断的阳性率，减少假阳性及假阴性的发生，提高诊断的准确性。