臨床生物化學(xué):第五節(jié)　某些肝病的生化機(jī)制

一、乙醇在肝內(nèi)的代謝及乙醇性肝損傷

乙醇對于人體來說是一種異物，在腸道內(nèi)由于細(xì)菌發(fā)酵所產(chǎn)生的乙醇僅以微量存在，因而對機(jī)體影響不大。我們所講的乙醇代謝主要是指通過飲酒而攝入體內(nèi)的外源性乙醇在體內(nèi)的代謝。乙醇在胃及小腸上部迅速被吸收（胃30％，小腸上部70％)，被攝取的乙醇90％-98％在肝內(nèi)被代謝，剩下的2％-10％隨尿及呼出氣而被排泄。人的乙醇代謝率從其在血中濃度的消失率來看為100-200mg（kg·h)。因而在健康成人為每小時(shí)10g左右，一日代謝量約為240g 。

乙醇的飲用量與肝硬化的發(fā)病率之間有密切關(guān)系，飲酒量越高的國家，其肝硬化死亡率也越高。例如飲酒量每人在10升/年以下的瑞典、英國、丹麥等國家，肝硬化的死亡率在10/10萬以下；而飲酒量最高的法國人均飲酒量27升/年左右，其肝硬化死亡率則為30/10萬以上。由于長期飲酒容易形成乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎、肝硬化，甚至在孕婦還可造成胎兒性乙醇綜合征，影響胎兒的發(fā)育成長。因此，了解乙醇在人體的正常代謝及乙醇對有機(jī)體的影響，在含酒精飲品日益泛濫的今天無疑具有重要的生理意義、臨床意義和社會意義。

㈠乙醇在體內(nèi)的代謝

乙醇在體內(nèi)的代謝具有下述特征：①乙醇在作為藥物（異物)的同時(shí)，每克能釋放7Kcal（1cal＝4.2J)的熱能；②被攝取的乙醇的大部分（90％-98％)被代謝，由腎和肺排泄的僅占一小部位；③乙醇的大部分在肝臟內(nèi)被氧化；④乙醇及其代謝產(chǎn)物不能在體內(nèi)儲存；⑤并不存在調(diào)節(jié)乙醇氧化速度的特殊的反饋機(jī)制。

乙醇的代謝途徑包括乙醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase，ADH)催化的乙醇氧化體系（即ADH乙醇氧化體系)與微粒體乙醇氧化體系（microsomal ethanol oxidizing system，MEOS)，另外還有NADPH氧化酶-過氧化氫酶體系以及黃嘌呤氧化酶-過氧化氫酶體系（表10-14)。這些體系中以ADH乙醇氧化體系與微粒體乙醇氧化體系最為重要。

表10-14　肝臟中的乙醇代謝體系

⒈ADH乙醇氧化體系被攝取至肝內(nèi)的乙醇大部分被肝細(xì)胞液中的乙醇脫氫酶催化脫氫而生成乙醛，乙醛進(jìn)一步在乙醛脫氫酶催化下脫氫而生成乙酸，后者又形成乙酰輔酶A而進(jìn)入三羧酶循環(huán)，最后生成二氧化碳和水，并釋放能量生成ATP。

乙醛脫氫酶可分為兩型，Ⅰ型為NAD依賴性的低Km酶，全分布在線粒體內(nèi)；Ⅱ型為高Km酶，分布在線粒體及微粒體中。乙醇氧化產(chǎn)生的乙醛大部分在線粒體內(nèi)被NAD依賴性的低Km酶的代謝系統(tǒng)所氧化。

⒉微粒體乙醇氧化體系（MEOS)乙醇的代謝與肝細(xì)胞微粒體的功能有很大關(guān)系，從形態(tài)學(xué)上觀察到：長期飲酒的人及實(shí)驗(yàn)動物的肝細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)顯著增加，表明乙醇也可能在微粒體被代謝。ADH乙醇氧化體系與微粒體乙醇氧化體系的組成和性質(zhì)不同（表10-15)。

表10-15　乙醇脫氫酶（ADH)體系與微粒體乙醇氧化體系（MEOS)的比較

1970年Lieber與De Carli用大鼠及人肝微粒體對MEOS的特征進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)MEOS的反應(yīng)有以下特征：①最適pH是在生理范圍（pH6.8-7.4)內(nèi)；②對底物（乙醇)的Km為8.2mmol/L；③需要NADPH和O₂作為輔助因子，如用其它吡啶核苷酸作為電子供體時(shí)則不能反應(yīng)；④對CO氣體較敏感；⑤對過氧化氫酶、ADH兩種酶的抑制劑較有耐受性；⑥長期飲酒對MEOS系統(tǒng)可明顯產(chǎn)生誘導(dǎo)。

㈡乙醇代謝對機(jī)體的影響

乙醇代謝亢進(jìn)所并發(fā)的各種代謝異�？赡苁怯捎贜ADH/NAD⁺比值的上升，因此先加以敘述。

⒈NADH/NAD⁺比值的上升乙醇在體內(nèi)的代謝第一階段是由乙醇生成乙醛，第二階段是由乙醛氧化成乙酸。催化這兩步反應(yīng)的乙醇脫氫酶、乙醛脫氫酶的輔酶都是NAD⁺。因此，在乙醇氧化的過程中NAD⁺被還原為NADH。通過乙醇代謝產(chǎn)生的過剩的NADH制成NADH/NAD⁺比值的上升或NAD⁺/NADH比值的降低。例如給予2.4g/kg體重乙醇處理時(shí)，在給乙醇兩小時(shí)后，NAD⁺/NADH比值從4.1降至1.5。NADH/NAD⁺比值的上升（或NAD⁺/NADH比值的下降)使得肝臟中乳酸的利用降低。另一方面，丙酮酸被增多的NADH還原成乳酸，容易導(dǎo)致乳酸性酸中毒。又可由于酸中毒引起腎排泄尿酸的障礙，導(dǎo)致發(fā)生高尿酸血癥。

⒉乙醛對機(jī)體的影響在乙醇代謝對機(jī)體造成影響的因素中，不能忽視乙醇在肝內(nèi)代謝的中間產(chǎn)物－乙醛的作用。乙醛的化學(xué)性質(zhì)活潑，具有強(qiáng)烈的藥理作用。動物實(shí)驗(yàn)表明：攝取乙醇四周的大鼠對乙醛的氧化率明顯低于對照組，這可能是由于乙醇引起線粒體的功能障礙所致。長期飲酒所引起的肝線粒體的功能不全可能是因?yàn)橐胰┑亩拘运�致。乙醛可引起線粒體的功能障礙，使線粒體的呼吸功能、脂肪酸氧化能力受到損傷。在慢性飲酒者可能形成一種惡性循環(huán)：持續(xù)飲酒可引起肝內(nèi)產(chǎn)生較多的乙醇，高濃度的乙醛引起肝細(xì)胞線粒體的損傷，于是線粒體的乙醛代謝率降低，導(dǎo)致肝內(nèi)乙醛濃度進(jìn)一步上升，線粒體功能進(jìn)一步低下。

乙醛除了對腦內(nèi)胺代謝、線粒體呼吸功能、心肌蛋白質(zhì)合成能力等有抑制作用外，還具有下述藥理作用或毒性作用：①乙醛具有使內(nèi)源性兒茶酚胺釋放的刺激交感神經(jīng)樣作用，這可能是引起乙醇性心肌病的一個原因；②乙醛可能是四乙秋蘭姆化二硫（戒酒硫，disulfiram)引起的中毒作用的原因；③乙醛與兒茶酚胺縮合成了與嗎啡生物堿的前身物質(zhì)結(jié)構(gòu)非常相似的四氫異喹啉，這一物質(zhì)是酒癮發(fā)病的原因；④乙醛使5-羥色胺代謝發(fā)生障礙，結(jié)果產(chǎn)生具有幻覺作用的四氫-β-咔啉，可引起酒后的種種精神障礙；⑤乙醛是乙醇引起的戒斷癥狀發(fā)病的一個原因；⑥乙醛對肝和腦的輔酶A活性具有相同抑制作用；⑦乙醛是造成慢性飲酒者維生素B₆缺乏癥的重要成因；⑧乙醛能抑制腦內(nèi)Na⁺、K⁺-ATP酶。L-抗壞血酸、L-半胱氨酸等可防止乙醛對ATP酶的抑制作用。

⒊乙醇對血糖、氨基酸代謝、水電解質(zhì)平衡、維生素D代謝及藥物代謝的影響飲酒后血糖有降低傾向，健康人在較長時(shí)間（48-72小時(shí))饑餓狀態(tài)下給予乙醇能發(fā)生顯著的低血糖。這可能是由于NADH的增高導(dǎo)致丙酮酸氧化性-脫羧、脂肪酸氧化、三羧酸循環(huán)等過程發(fā)生障礙，饑餓狀態(tài)下攝取乙醇時(shí)糖異生過程亦發(fā)生障礙，加上攝取乙醇時(shí)進(jìn)食不足，造成肝糖原儲備降低，這皆是導(dǎo)致乙醇性低血糖的原因。

喂乙醇動物有負(fù)氮平衡傾向，乙醇性肝損傷時(shí)有蛋白質(zhì)代謝障礙，慢性投予乙醇，動物血中γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶活性增高。嗜酒者血清谷氨酸脫氫酶（線粒體酶)活性顯著上升，表明乙醇性肝損傷時(shí)，肝小葉中心部肝細(xì)胞線粒體發(fā)生損傷，因?yàn)楣劝彼崦摎涿钢饕�分布于肝小葉中心部位。

飲酒后利尿作用增強(qiáng)，伴脫水癥狀，引起口渴。乙醇利尿現(xiàn)象是垂體抗利尿激素分泌的抑制所致。血清中各種電解質(zhì)因脫水而濃縮，飲酒后還引起血液pH降低、重碳酸鹽減少，有酸中毒傾向，這主要是由于乙醇代謝時(shí)引起的乳酸、乙酸、酮體等增加所致。

乙醇性肝損傷（如乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎、乙醇性肝硬化)時(shí)均可觀察到血清中25-OH-維生素D的減低，其降低的原因主要是維生素?cái)z取不足、乙醇作用于腸道引起的吸收障礙、肝中25-羥化作用的降低及分泌的降低等。

當(dāng)給急性乙醇中毒患者鎮(zhèn)靜劑和安眠藥時(shí)可見到敏感的反應(yīng)，有時(shí)會產(chǎn)生意想不到的重度中毒癥狀。另一方面慢性飲酒者可對鎮(zhèn)靜劑呈抗藥性，麻醉劑的效果亦較難出現(xiàn)。在肝內(nèi)代謝、對肝有毒性的CCl₄，如果給予慢性攝取乙醇的動物，則會顯示更強(qiáng)的毒性。解熱鎮(zhèn)痛劑乙酰氨基酚在對照組不發(fā)生肝損壞的劑量，對慢性乙醇投入組則可導(dǎo)致肝細(xì)胞壞死。乙醇與藥物同在微粒體中被代謝，當(dāng)乙醇與藥物同時(shí)進(jìn)入人體時(shí)，即可能發(fā)生對于其共同氧化系統(tǒng)細(xì)胞色素P450的底物的競爭現(xiàn)象。另外大量乙醇可引起藥物代謝酶活性的抑制，這樣，乙醇與藥物兩者的代謝是相互抑制的。于是會引起用藥時(shí)發(fā)生意外的嚴(yán)重的中毒癥狀。因此，大量應(yīng)用鎮(zhèn)靜劑、安眠藥時(shí)必須注意患者有否飲酒嗜好。

（三)乙醇性肝損傷與胎兒性乙醇綜合征

本段著重?cái)⑹鰩追N重要的乙醇性肝損傷：乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎、乙醇性肝硬化以及妊娠時(shí)由于孕婦飲酒而造成胎兒異常的胎兒性乙醇綜合征（fetal alcohol syndrome，F(xiàn)AS)。

⒈乙醇性脂肪肝過量攝入乙醇往往會引起脂肪肝的變化。乙醇中毒者脂肪肝的發(fā)生率可達(dá)70％-80％。此種脂肪肝主要是肝內(nèi)中性脂肪的增加造成的。中性脂肪的來源包括經(jīng)口攝取的脂肪、外周組織中的脂肪和肝內(nèi)所合成的脂肪。

乙醇性脂肪肝形成機(jī)制包括：①急性乙醇中毒時(shí)脂肪肝動員的增加，一次大量攝入乙醇，通過兒茶酚胺的作用引起儲存脂肪的動員，同時(shí)伴有高脂血癥的發(fā)生；②慢性攝取乙醇時(shí)乙醇代謝亢進(jìn)，NADH/NAD⁺比值上升，使磷酸二羥丙酮向α-磷酸甘油的轉(zhuǎn)化增加，有利于肝內(nèi)甘油三酯的大量合成；③由于NADH的增加，NAD⁺的減少，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)及脂肪酸的氧化被抑制，肝中脂肪酸的氧化降低；④大量攝取乙醇時(shí)脂蛋白的合成及分泌減少。

乙醇性脂肪肝是良性的可逆性的病態(tài)，它可因戒酒而消退，可以認(rèn)為乙醇性脂肪肝是由乙醇代謝亢進(jìn)引起的代謝紊亂造成的后果。

⒉乙醇性肝炎乙醇性肝炎在病理組織學(xué)上以肝細(xì)胞壞死為主要變化，伴有透明小體形成。關(guān)于此種肝細(xì)胞壞死的機(jī)制可能如下述：①乙醇性肝損傷時(shí)的蛋白貯留和蛋白的分泌障礙：乙醇性肝損傷時(shí)不僅肝內(nèi)脂肪量增加，且肝細(xì)胞液中有蛋白（白蛋白、運(yùn)鐵蛋白等)貯留；②線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的損傷：乙醇及乙醛均作用于線粒體，造成線粒體損傷，后者與肝細(xì)胞壞死有關(guān)，長期攝入乙醇后MEOS這一代謝體系由平時(shí)占總代謝量的1/4升至1/2，所以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)乙醛的產(chǎn)生增加，也造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的損傷；③乙醇在微粒體氧化時(shí)，氧自由基使脂質(zhì)過氧化，導(dǎo)致肝中還原型谷胱甘肽的減少和過氧化脂質(zhì)的增加；④乙醇引起的代謝亢進(jìn)狀態(tài)造成耗氧量的增加。⑤乙醇性肝損傷時(shí)，會出現(xiàn)IgA增多、白細(xì)胞粘著能力降低等免疫功能異常。

⒊胎兒性乙醇綜合征胎兒性乙醇綜合征是由于孕婦飲酒造成的胎兒異常，這是一種包含智能障礙的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙，由出生前開始的發(fā)育障礙以及特有容貌和畸形為特征的綜合征。FAS的動物模型表明其胎兒體重、大腦重量均較對照組為低，C-亮氨酸向腦核蛋白的摻入減少，腦內(nèi)總RNA及tRNA減少。這表明FAS動物腦內(nèi)蛋白質(zhì)合成的抑制可解釋人類FAS中智能發(fā)育延遲的現(xiàn)象。長期大量飲酒不僅危害人類的健康，還影響下一代的發(fā)育成長。

二、肝硬化的生化

肝硬化與病毒性肝炎、慢性酒精中毒、中毒性肝損傷有密切關(guān)系，在肝硬化的基礎(chǔ)上有發(fā)生肝癌可能性。

肝硬化時(shí)可發(fā)生糖代謝異常，如肝糖原的減少，線粒體代謝障礙，使得乳酸、丙酮酸及α-酮戊二酸增多。脂類代謝中膽固醇酯的合成障礙，肝硬化晚期膽固醇的合成亦發(fā)生障礙。在蛋白質(zhì)代謝方面，白蛋白、纖維蛋白原等的合成減少，氨基酸代謝及尿素合成異常，導(dǎo)致尿中出現(xiàn)氨基酸和血氨升高。

此外，肝硬化時(shí)肝的生物轉(zhuǎn)化及對激素滅活的功能亦發(fā)生障礙。在肝硬化形成過程中，纖維組織形成是重要的形態(tài)變化。在缺氧和炎癥刺激下，膠原纖維的合成增強(qiáng)。當(dāng)發(fā)生肝硬化時(shí)，肝內(nèi)的酸性粘多糖增加，特別是含有半乳糖胺的硫酸軟膏素B顯著增加，并與膠原纖維化有關(guān)，quanxiangyun.cn/zhuyuan/肝纖維化時(shí)增加的膠原以Ⅰ型及Ⅱ型膠原為主。

近十年來關(guān)于肝纖維化的研究有較大進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)許多與肝纖維化有關(guān)的因子，就細(xì)胞成分而言，枯否細(xì)胞（Kupffer cell，KC)、儲脂細(xì)胞（fat-storing cell，F(xiàn)SC)在肝纖維化形成過程中都起著非常重要的作用，成纖維細(xì)胞與肝門靜脈區(qū)的結(jié)締組織形成有關(guān)。此外，膠原（特別是Ⅰ型、Ⅲ型及Ⅳ型)、彈性蛋白以及細(xì)胞外基質(zhì)（其中所含的結(jié)合蛋白質(zhì)及粘多糖)和某些相關(guān)的酶（如金屬蛋白酶、膠原酶、透明質(zhì)酸酶)，還有一些肝纖維化的活化因子（如白細(xì)胞介素Ⅰ、腫瘤壞死因子、轉(zhuǎn)化生長因子-βTGF-β、干擾素、前列腺素2等)等都與肝纖維化有關(guān)。

肝纖維化時(shí)枯否細(xì)胞可分泌多種細(xì)胞因子及膠原酶等生物活性物質(zhì)，并由此對肝細(xì)胞外基質(zhì)的合成與降解起調(diào)控作用，從而在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。曾認(rèn)為儲脂細(xì)胞的活化是肝纖維化的關(guān)鍵，儲脂細(xì)胞產(chǎn)生膠原，細(xì)胞外基質(zhì)中的糖蛋白-板層素（LN)及纖維連接蛋白（FN)等的能力使得它在肝損傷后組織修復(fù)及纖維化的發(fā)生中起重要作用。探討這幾種細(xì)胞對細(xì)胞外基質(zhì)形成的影響，闡明膠原合成的調(diào)節(jié)機(jī)制，有助于闡明肝纖維化、肝硬化的生化機(jī)制。

三、肝昏迷的生化機(jī)制

肝昏迷又稱肝性腦病，是由嚴(yán)重的肝病所致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，出現(xiàn)一系列精神癥狀直至進(jìn)入昏迷。肝昏迷是肝功能不全的重危合并癥。引起肝昏迷的代謝因素極為復(fù)雜。表10-16列舉肝昏迷時(shí)血液成分的變化，可以看出肝昏迷時(shí)的代謝異常是多方面的。

目前認(rèn)為氨基酸的代謝障礙可能是肝昏迷發(fā)生的生物化學(xué)基礎(chǔ)。下面從氨中毒、假神經(jīng)遞質(zhì)及氨基酸不平衡三方面來敘述肝昏迷的生物化學(xué)機(jī)制。

表10-16　肝昏迷時(shí)血液成分變化所反映的代謝異常

㈠氨中毒與肝昏迷

40多年前即發(fā)現(xiàn)肝昏迷與氨代謝有密切關(guān)系，其依據(jù)是：①多數(shù)肝昏迷病人血氨增高，病情好轉(zhuǎn)時(shí)血氨降低；②慢性肝病病人攝入高蛋白膳食或含銨藥物，常誘發(fā)肝昏迷；③肝昏迷病人腦電圖變化與血氨平行；④對門腔靜脈吻合犬給以高蛋白可引起血氨升高及昏迷癥狀；⑤給猴注射醋酸銨，其血氨達(dá)200-400μg/dl時(shí)，顯示與人的肝昏迷相似的癥狀；⑥上述病人及實(shí)驗(yàn)動物經(jīng)過降血氨療法病情常可好轉(zhuǎn)。上述事實(shí)都表明氨中毒與肝昏迷有著密切關(guān)系。

關(guān)于氨中毒的機(jī)制，據(jù)認(rèn)為是由于肝功能不全情況下，血氨的來源增多或去路減少，引起血氨升高，腦組織對氨毒性極為敏感，因而出現(xiàn)腦功能障礙而導(dǎo)致昏迷。正常血氨來自腸菌產(chǎn)氨（每日約4g)、腎泌氨、肌肉組織產(chǎn)氨等，而解除氨毒性的機(jī)制主要靠肝內(nèi)的尿素合成。由于肝嚴(yán)重病變導(dǎo)致肝功能不全，清除氨的能力大為降低，加之門腔靜脈短路，使由腸管回血液的氨不經(jīng)肝解毒而直接進(jìn)入體循環(huán)，造成高氨血癥與肝昏迷。飲食蛋白過多、消化道出血、攝入銨鹽、放腹水以及應(yīng)用利尿劑等均可引起血氨的升高或氨毒性增加，從而能誘發(fā)肝昏迷。

氨對腦組織的毒性作用在于氨主要是干擾了腦的能量代謝，使高能磷酸化合物（ATP等)濃度降低。氨對腦細(xì)胞代謝的干擾有下述幾方面：①氨能抑制丙酮酸脫氫酶的活性，影響乙酰輔酶A的生成，既干擾了三羧酸循環(huán)的起始步驟，又影響了神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿的生成；②氨中毒時(shí)，腦內(nèi)以形成谷氨酰胺的方式解毒，從而消耗了較多的NADH（α-酮戊二酸經(jīng)還原性氨基化而生成谷氨酸)，影響線粒體氧化磷酸化的正常進(jìn)行，妨礙ATP生成；③大量氨與α-酮戊二酸結(jié)合生成谷氨酸，可使三羧酸循環(huán)中的α-酮戊二酸耗竭，妨礙了供能物質(zhì)在腦細(xì)胞中能量的釋放與轉(zhuǎn)換。由于α-酮戊二酸及草酰乙酸難于通過血腦屏障，腦內(nèi)轉(zhuǎn)氨酶活性低，難于使α-酮戊二酸等得到補(bǔ)充，因此氨中毒使腦細(xì)胞三羧酸循環(huán)發(fā)生障礙，ATP的生成減少；④氨和谷氨酸合成谷氨酰胺時(shí)增加ATP消耗；⑤氨能激活神經(jīng)細(xì)胞膜上的Na⁺、K⁺-ATP酶，并和K⁺有競爭作用，影響離子分布和神經(jīng)傳導(dǎo)的正常進(jìn)行。

應(yīng)當(dāng)指出，氨中毒現(xiàn)象并不能解釋所有肝昏迷的發(fā)生，有些病例血氨并不高，降血氨療法亦不一定有效，尚須探討其他機(jī)制。

㈡假神經(jīng)遞質(zhì)學(xué)說

在腸管內(nèi)，一部分氨基酸經(jīng)腸菌的氨基酸脫羧酶作用而形成胺類，如苯丙氨酸及酪氨酸脫羧形成苯乙胺及酪胺，正常情況下可被肝內(nèi)單胺氧化酶分解而清除。肝功能不全時(shí)，由于肝內(nèi)單胺氧化酶活性降低或門體側(cè)支循環(huán)的形成，于是芳香胺類直接經(jīng)體循環(huán)入腦，經(jīng)腦內(nèi)非特異羥化酶作用，于是苯乙胺羥化而生成苯乙醇胺，酪胺經(jīng)羥化而生成鱆胺（β-羥酪胺)由于苯乙醇胺及鱆胺與兒茶酚胺遞質(zhì)（多巴胺、去甲腎上腺素)結(jié)構(gòu)相似，又不能正常地傳遞沖動，故稱假神經(jīng)遞質(zhì)。

假神經(jīng)遞質(zhì)被釋放后引起神經(jīng)系統(tǒng)某些部位（如腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激動系統(tǒng))功能發(fā)生障礙，使大腦發(fā)生深度抑制而昏迷。黑質(zhì)、紋狀體通路中的多巴胺被假遞質(zhì)取代后，使乙酰膽堿的作用占優(yōu)勢，因而出現(xiàn)撲翼樣振顫，當(dāng)然，假遞質(zhì)學(xué)說也不能解釋全部肝昏迷的發(fā)生機(jī)制（圖10-3)。

㈢氨基酸不平衡與肝昏迷

近20年來關(guān)于肝昏迷時(shí)氨基酸代謝異常的資料表明：在嚴(yán)重肝功能損傷和有門腔靜脈短路的條件下，由于種種原因引起體內(nèi)氨基酸代謝異常。最突出的表現(xiàn)是血中支鏈氨基酸（纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸)濃度明顯降低，芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸)明顯增高，從而引起腦功能障礙。

由于芳香族氨基酸主要在肝內(nèi)分解，當(dāng)肝功能不全時(shí)，芳香族氨基酸在肝內(nèi)代謝發(fā)生障礙，因而在血中的濃度增高；支鏈氨基酸主要在肌肉組織中代謝，由于肝功能不全時(shí)胰島素的滅活發(fā)生障礙，在高水平的胰島素的作用下，支鏈氨基酸大量進(jìn)入肌肉組織被分解，因此血漿中的支鏈氨基酸的濃度降低。

芳香族氨基酸進(jìn)入腦組織，可引起假神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生增多，色氨酸可使5-羥色胺的生成增

圖10-3　假遞質(zhì)學(xué)說

多，后者為抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，使中樞進(jìn)入抑制狀態(tài)。而支鏈氨基酸的降低使得血腦屏障上芳香族氨基酸占了優(yōu)勢，缺少了競爭載體的對象，于是大量進(jìn)入腦內(nèi)，上述氨基酸代謝的不平衡引起嚴(yán)重的后果。上述三種學(xué)說可能解釋不同情況下肝昏迷發(fā)病機(jī)制的主要方面。

肝昏迷（肝功能不全)的檢驗(yàn)所見可有：①血清膽紅素可呈顯著的高值（能達(dá)40mg/dl)，說明有膽汁排泄障礙；②血清白蛋白減低，表明其蛋白合成能力低；③低膽固醇血癥，亦是合成能力降低所致；④AST及ALP由高值轉(zhuǎn)為低值，見于大量肝細(xì)胞壞死的情況；⑤BUN呈低值，表示肝合成尿素功能低下；⑥血糖降低，由于肝糖原儲備減少；⑦凝血酶原時(shí)間延長是由于肝中凝血酶原、Ⅶ因子、Ⅸ因子、Ⅹ因子的合成減低；⑧血漿纖維蛋白原呈低值，在肝內(nèi)合成減低；⑨血氨增高是尿素合成降低所致；⑩血液pH增高，PCO₂降低（呼吸性堿中毒)是因腦水腫引起的換氣過度所致。

四、膽石癥的生物化學(xué)

膽石癥的主要組成成分有膽固醇、膽紅素、鈣及其他無機(jī)元素、膽汁酸、結(jié)石基質(zhì)（硫酸化糖蛋白及糖蛋白)等。按膽石的主要成分及形成機(jī)制的不同，可將膽石分為膽固醇系結(jié)石、膽紅素結(jié)石及其他膽石三大類，僅將前兩大類膽石的形成機(jī)制略作介紹。

㈠膽固醇系結(jié)石的形成機(jī)制

膽固醇系膽石病人的膽汁可有下述異常：

⒈膽汁中膽固醇含量增高含有過飽和膽固醇的膽汁是膽固醇沉淀的先決條件。膽汁中膽固醇的需要量和膽汁酸鹽及卵磷脂的含量保持一定的比例。如果膽固醇含量過高或膽汁酸鹽及卵磷脂的含量降低，破壞了它們之間的正常比例，就形成了“致石性膽汁”。有報(bào)告指出：膽固醇系膽石病人肝內(nèi)的HMGCoA還原酶（膽固醇合成的限速酶)活性增加，而7α-羥化酶（膽汁酸合成的限速酶)活性降低，即膽固醇的合成增加，膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化減少，這是形成膽固醇過飽和膽汁的代謝原因。

⒉膽汁中膽汁酸鹽的減少膽固醇系膽石病人的總膽汁酸代謝池甚小，僅為正常人的一半。這一方面是由于其膽固醇代謝的失調(diào)，另一方面可能是由于膽囊對膽汁酸的重吸收增加及腸肝循環(huán)障礙所致。此外，必需脂肪酸的缺乏或代謝障礙可導(dǎo)致膽汁酸生成障礙。

⒊膽汁中膽汁酸組成的改變正常人膽汁中膽酸、鵝脫氧膽酸及脫氧膽酸三者的比例為1.3：1.0：0.6，而膽固醇結(jié)石病人的膽汁中鵝脫氧膽酸的比例則明顯減低。

⒋膽汁中的磷脂降低膽固醇結(jié)石病人膽汁中的磷脂只為正常膽汁中的1/3。磷脂/膽固醇比值在正常膽汁為6.6，而在膽固醇結(jié)石病人的膽汁則為2.3。膽汁中的磷脂（90％是磷脂酰膽堿)是與膽汁酸鹽、膽固醇共同形成混合微團(tuán)的重要成分，它也與增加膽固醇在膽汁中的溶解有關(guān)。

⒌δ電位的降低 δ電位是混合微團(tuán)吸附層與擴(kuò)散層正、負(fù)離子分布均勻處兩點(diǎn)間的電位差，電位差越大，則微團(tuán)帶電荷越多，穩(wěn)定性越大。正常膽汁中甘氨膽汁酸與牛磺膽汁酸的比例約為3：1，膽固醇結(jié)石病人膽汁中牛磺膽汁酸減少，這個比例可達(dá)15：1，因而對膽汁酸的δ電位有影響。增加�；悄懼�酸則可因其負(fù)電荷較強(qiáng)的－CH₂SO₃根而增加膽汁中的δ電位。

在肝生成異常膽汁后，在膽囊中形成肉眼可見的膽石，并逐步長大。在結(jié)石形成過程中，作為結(jié)石基質(zhì)的糖蛋白類可能起著把膽固醇結(jié)晶及顆粒粘連在一起的網(wǎng)架作用。

㈡膽紅素系膽石的形成機(jī)制

肝分泌的膽汁中的膽紅素是結(jié)合型的葡萄糖醛酸膽紅素。膽汁中由組織產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酸酶活性降低（該酶最適pH5左右，膽汁pH為6.1-8.6)，而且受該酶的抑制物葡萄糖二酸-1，4-內(nèi)酯的抑制，所以正常膽汁中的葡萄糖醛酸膽紅素不易被水解而處于良好的溶解狀態(tài)。膽紅素鈣結(jié)石病人的膽汁中可出現(xiàn)下述異常：

⒈由于蛔蟲鉆進(jìn)膽道，帶入大腸桿菌，造成膽道感染，膽汁中出現(xiàn)細(xì)菌性β-葡萄糖苷酸酶（最適pH6.8-7.2，與膽汁pH一致)的活性高，超過了膽汁中該酶的抑制物β-葡萄糖二酸-1，4-內(nèi)酯所能抑制的能力，因而可使葡萄糖醛酸膽紅素大量被水解，生成游離膽紅素而易于沉淀。

⒉膽紅素系結(jié)石病人膽汁中葡萄糖二酸-1，4-內(nèi)酯的含量降低在正常對照組膽汁中該物質(zhì)的含量為200μg/ml，而膽紅素鈣結(jié)合病人膽汁中則僅含40μg/ml，這也是其膽紅素易于沉淀的原因，因?yàn)棣?葡萄糖苷酸酶抑制物的降低更有利于細(xì)菌性β-葡萄糖苷酸酶發(fā)揮作用。

⒊δ電位降低這是膽紅素鈣融合集結(jié)的條件。鈣、鈉、鉀、鎂等無機(jī)離子及膽道感染時(shí)出現(xiàn)的高分子有機(jī)物質(zhì)，均可使膽鹽微團(tuán)的δ電位降低。

在膽紅素結(jié)石形成過程中蛔蟲殘?bào)w、蛔蟲卵及其他異物均構(gòu)成結(jié)石的核心，細(xì)菌性β-葡萄糖苷酸酶催化葡萄糖醛酸膽紅素的水解，游離膽紅素與Ca⁺形成膽紅素鈣，膽紅素鈣又在前述無機(jī)離子的作用下，再加上結(jié)石基質(zhì)（主要是硫酸化糖蛋白)的網(wǎng)架作用，而集結(jié)成膽紅素鈣結(jié)石。

五、肝癌的生化機(jī)制

㈠某些致癌物質(zhì)與肝癌發(fā)生的關(guān)系

⒈乙酰氨基芴（AAF)AAF在肝內(nèi)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后被活化成硫酸AAF，與蛋白質(zhì)分子中的蛋氨酸殘基及核酸分子中的鳥嘌呤堿基結(jié)合，引起生物高分子的結(jié)構(gòu)與功能的異常。它與DNA結(jié)合，使細(xì)胞內(nèi)調(diào)控蛋白的合成不足，細(xì)菌失去控制，但DNA復(fù)制不受影響，從而引起癌變。

⒉黃曲霉毒素 黃曲霉毒素B₁被攝入體內(nèi)后，在肝細(xì)菌微粒體混合功能氧化酶催化下轉(zhuǎn)化成環(huán)氧化黃曲霉毒素B₁，它可與DNA、RNA結(jié)合而致癌。

⒊二甲基氨基偶氨苯（DAB，奶油黃)可引起大鼠實(shí)驗(yàn)性肝癌。DAB在肝細(xì)胞混合功能氧化酶作用下N-脫羥化，再在硫酸轉(zhuǎn)移酶作用下形成N-SO₃-O-甲基氨基偶氮苯。后者再與核酸的鳥嘌呤堿基結(jié)合而引起癌變。

㈡肝癌時(shí)的代謝變化

⒈蛋白質(zhì)及氨基酸代謝的變化癌組織中蛋白質(zhì)合成旺盛，宿主其他組織蛋白質(zhì)的分解增強(qiáng)。肝癌時(shí)，肝癌組織中與氨基酸分解代謝有關(guān)的酶（如色氨酸吡咯酶、酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶、蘇氨酸脫水酶、苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酸及組氨酸酶等)活性顯著降低，表明癌組織中氨基酸分解代謝減弱，可使氨基酸重新用于蛋白質(zhì)的合成，此現(xiàn)象可能與癌組織的生長有關(guān)。另外，與氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶活性在肝癌組織中顯著增高。

在肝癌組織中與尿素合成有關(guān)的肝組織特異酶－鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶（OCT)、氨甲酰磷酸合成酶I（CPSI)、精氨酸酶等的活性降低；與核酸合成有關(guān)的天冬氨酸氨甲�；�轉(zhuǎn)移酶（ATC)，與細(xì)胞增殖及多巴胺合成有關(guān)的鳥氨酸脫羧酶（ODC)的活性則增高。在肝癌組織中支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶的活性亦增高，這可能與供能有關(guān)。肝癌組織中白蛋白的合成降低。上述事實(shí)表明；在肝癌細(xì)胞中與增殖有關(guān)的酶活性增高，與肝細(xì)胞特異性功能有關(guān)的酶活性降低。肝癌組織還大量合成甲胎蛋白，呈現(xiàn)腫瘤組織的反分化特征。

⒉肝癌時(shí)糖代謝的變化肝癌組織中與糖代謝有關(guān)的酶活性呈下述變化：①糖異生關(guān)鍵酶（quanxiangyun.cn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，癌瘤惡性程度越高，這些酶活性越低；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，癌瘤惡性程度越高，這些酶的活性越高；③同工酶譜的變化呈現(xiàn)胚胎化，能被調(diào)節(jié)的高Km型同工酶（已糖激酶Ⅰ-Ⅲ型等)的活性上升。肝癌組織中同工酶譜的變化可使ATP失去對糖酵解的調(diào)節(jié)作用，這可能是癌細(xì)胞失去巴斯德效應(yīng)的原因之一。肝癌時(shí)糖代謝變化的主要特點(diǎn)是：糖的有氧氧化降低（正常肝有氧氧化占99％，酵解占1％，肝癌時(shí)酵解可占50％)，糖酵解增加，糖異生減少，磷酸戊糖途徑的代謝增強(qiáng)（表10-17)。

⒊肝癌時(shí)的脂類代謝在肝癌細(xì)胞中可發(fā)現(xiàn)磷脂的減少和甘油三酯的增加。在脂質(zhì)組成中非脂肪酸增加，構(gòu)成脂質(zhì)的脂肪酸中出現(xiàn)C20：4的減少和C18：1的增加。在人的肝癌組織中能檢查出非生理性的不飽和脂肪酸，其中最多見的是C20：39。此種不飽和脂肪酸只在血中AFP陽性的肝癌者中出現(xiàn)。

⒋其他據(jù)報(bào)道：大鼠原發(fā)性肝癌、移植性肝癌、癌前期等的肝細(xì)胞和正常肝細(xì)胞的Na⁺、K⁺-ATP酶活性的測定結(jié)果是：原發(fā)性肝癌和移植性肝癌細(xì)胞中該酶的活性都顯著高于正常肝細(xì)胞，癌前期肝細(xì)胞的Na⁺、K⁺-ATP酶活性則高于正常肝細(xì)胞而低于癌細(xì)胞，提示了肝細(xì)胞癌變過程中鈉泵活性的變化規(guī)律。肝癌細(xì)胞cAMP合成能力大為降低，肝癌組織中腺苷酸環(huán)化酶活性明顯低于正常肝組織。

表10-17　正常肝與肝癌組織糖代謝有關(guān)酶活性的比較

㈢肝細(xì)胞癌變原理

關(guān)于細(xì)胞癌變的原理除了前述化學(xué)致癌物對于細(xì)胞的DNA的損傷之外，近10余年來隨著癌基因與抑癌基因（抗癌基因)研究的進(jìn)展，人們更加注重肝癌的分子生物學(xué)的研究，細(xì)胞內(nèi)本來存在的原癌基因在物理、化學(xué)、生物性的致癌因素作用下被激活，通過點(diǎn)突變、基因易位、基因擴(kuò)增等機(jī)制激活后而呈現(xiàn)過度表達(dá)，導(dǎo)致更多的癌基因產(chǎn)物（癌蛋白)的產(chǎn)生，造成細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)調(diào)控的失常，最終導(dǎo)致細(xì)胞癌變。在這一癌變過程中不僅有原癌基因的變化，同時(shí)伴有抑癌基因的缺失或失活，并且癌變還是多階段一步步地發(fā)生，這即多階段癌變學(xué)說。所謂多階段癌變學(xué)說即是說機(jī)體的癌變過程是長期多階段地發(fā)生的，正常細(xì)胞在癌基因，抑癌基因等的異常的積累過程中，逐漸地離開了正常的細(xì)胞增殖控制機(jī)制的軌道，分階段地向癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化，且惡性程度逐步增加。

近年來，關(guān)于肝炎（乙型及丙型)與肝癌的關(guān)系日益受到重視。乙型肝炎病毒（HBV)與肝癌的發(fā)生關(guān)系已基本闡明，HBV基因組中的X基因與肝癌有密切關(guān)系，用轉(zhuǎn)基因小鼠實(shí)驗(yàn)證明此X基因可誘發(fā)肝癌的發(fā)生。X基因編碼的X蛋白使肝細(xì)胞的DNA合成提高到發(fā)癌的準(zhǔn)備狀態(tài)，在多階段癌變過程中起到促進(jìn)作用。X蛋白具有促進(jìn)DNA合成的作用，在肝細(xì)胞癌變過程中，X基因的高水平的持續(xù)性的表達(dá)是必要的，由于癌變過程中往往幾種癌基因同時(shí)表達(dá)，因此人們都強(qiáng)調(diào)肝細(xì)胞癌的發(fā)生可能是多種癌基因協(xié)同作用的結(jié)果。如N-ras表達(dá)異�？蓪�(dǎo)致跨膜信號傳遞的改變，進(jìn)而啟動了ets-2、C-myc、P53等核內(nèi)表達(dá)產(chǎn)物異常，使細(xì)胞分裂增加，細(xì)胞處于活躍增殖狀態(tài)。IGF-Ⅱ和fms表達(dá)增強(qiáng)可通過“自分泌”作用使細(xì)胞處于不斷生長狀態(tài)，多種因素綜合作用最終導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控而形成肝細(xì)胞癌，關(guān)于肝細(xì)胞癌的多階段癌變學(xué)說如圖10-4所示。

丙型肝炎病毒與肝癌的發(fā)生亦有密切的關(guān)系。丙型肝炎感染后20年左右導(dǎo)致肝硬化，　30年左右發(fā)展成肝癌，在日本肝癌有15％與乙型肝炎有關(guān)，有80％與丙型肝炎有關(guān)。本室用PCR技術(shù)檢測肝細(xì)胞癌中乙型、丙型肝炎病毒核酸的結(jié)果，表明HBV-DNA陽性率為69.5％，HCV-RNA陽性率為30.4％，在我國丙型肝炎與肝細(xì)胞癌的關(guān)系亦正在日益受到重視。

圖10-4　肝細(xì)胞癌的多階段癌變學(xué)說