第二章蛋白质与非蛋白含氮化合物的代谢紊乱

第二章蛋白质与非蛋白含氮 化合物的代谢紊乱临床生物化学教研室罗洁讲师

主要内容 一、体液蛋白质及其代谢紊乱二、氨基酸代谢紊乱三、嘌呤核苷酸代谢紊乱四、蛋白质和氨基酸检测

第一节体液蛋白质及其代谢紊乱 一、血浆蛋白质的功能和分类二、血清蛋白质电泳组分的临床分析三、血浆蛋白质及其异常四、其他体液蛋白质

一、血浆蛋白质的功能和分类 (一）血浆蛋白质的功能营养作用维持血浆胶体渗透压作为运载蛋白组成血液pH缓冲系统抑制组织蛋白酶在血浆中起催化作用的酶参与代谢调控作用的蛋白质和肽类激素参与凝血与纤维蛋白溶解组成体液免疫防御系统（Ig与补体）

（二）血浆蛋白质的分类 最简单：分为清蛋白和球蛋白较实用：由电泳获得血浆蛋白质概貌功能分类：比较复杂，但方便研究

1.电泳分类法 醋纤膜电泳或琼脂糖电泳：清蛋白 α1球蛋白 α2球蛋白 β球蛋白 γ球蛋白分辨率高时：可有β1和β2 α2中也可有两条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 • （1）运输载体类 • 血浆脂蛋白：包括CM、VLDL、LDL、HDL等 • 前清蛋白与清蛋白 • 甲状腺素结合球蛋白 • 皮质素结合球蛋白 • 类固醇激素结合球蛋白 • 视黄醛结合蛋白 • 转铁蛋白 • 触珠蛋白 • 血色素结合蛋白 • 铜蓝蛋白

（2）补体蛋白类 （3）凝血蛋白类除凝血因子Ⅳ外的13种凝血因子（4）免疫球蛋白（5）蛋白酶抑制物 α1-抗胰蛋白酶；α1-抗糜蛋白酶；α2-巨球蛋白等6种以上。

（6）血清酶类 血浆固有酶如LCAT等；组织细胞少量释放的细胞内酶；细胞破裂而进入血循环的细胞内酶。（7）蛋白类激素胰岛素、胰高血糖素、生长激素等；补体蛋白类；凝血蛋白类；免疫球蛋白类。

（三）影响血浆蛋白质浓度的因素 1.急性时相反应蛋白（APP）：对炎症和组织损伤的非特异性反应，血浆蛋白质如α1-抗胰蛋白酶、α1-酸性糖蛋白、结合珠蛋白、铜蓝蛋白、C4、C3 、纤维蛋白原和C-反应蛋白等浓度显著升高或升高，而血浆前清蛋白、清蛋白、转铁蛋白浓度则出现相应下降。这些血浆蛋白质统称为急性时相反应蛋白（APP）。这种现象称为急性时相反应（APR）。增加超过25%的蛋白质称为正向APP，下降25%以上的蛋白质称为负向APP .

APR的机制 • 是对炎症的一般反应。 • 损伤部位释放的细胞因子，包括白介素、肿瘤坏死因子α和β、干扰素以及血小板活化因子等，引发肝细胞中APP蛋白质合成量的改变。 • 正向APP是机体防御机制的一个部分，尤其是活化补体、蛋白酶抑制剂对酶活性的控制、触珠蛋白对被破坏红细胞中释放Hb的保护作用等。 • 作为营养蛋白的负向APP此时合成减少，可为合成正向APP提供更多的氨基酸原料。

APR的时相 • C-反应蛋白首先升高 • 12小时内α1-酸性糖蛋白也升高 • 然后α1-抗胰蛋白酶、触珠蛋白、C4和纤维蛋白原升高 • 最后是C3和铜蓝蛋白升高 • 通常在2～5天内这些APP达到最高值

APP的临床应用 帮助监测炎症发生及过程和观察治疗反应尤其是那些升高最早和最多的蛋白质

2.类固醇激素 疾病时血浆蛋白质的浓度变化被体内类固醇激素的状态复杂化，包括类固醇激素治疗、妊娠和口服避孕药。

二、血清蛋白质电泳组分的临床分析 醋纤膜电泳正常百分含量清蛋白： 57％～68％ α1球蛋白：1.0％～5.7％ α2球蛋白：4.9％～11.2％ β球蛋白： 7％～13％ γ球蛋白： 9.8％～18.2％

正常图谱肾病综合征 肝硬化(β-γ桥)　　肝硬化(不典型β-γ桥)

其他异常区带 • 高浓度的甲胎蛋白可表现为清蛋白与α1区带间一条清晰的新带。 • C-反应蛋白异常增高可出现特殊界限的γ区带。 • 单核细胞白血病可出现由于溶菌酶异常增多的γ后区带 • 等。

γ球蛋白增多与M蛋白 多克隆性增多：γ区带呈弥散性升高。见于反复或慢性感染、自身免疫性疾病、肝细胞疾病或寄生虫感染。单克隆性增多－M蛋白: 浆细胞病、尤其是恶性浆细胞病时，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，在蛋白电泳时呈现一个色泽深染的窄区带。

各种M蛋白出现频率 IgG52％、IgA21％、IgM12％、IgD2％、IgE0.01％轻链（κ或λ）11％，重链（γ、α、μ或δ）1％两种或多种克隆蛋白，占0.5％。 M蛋白较多出现在γ或β区，偶见于α区。 M蛋白的电泳位置可大致反映出免疫球蛋白的类型，如IgA位于β区带后部或β和γ区带之间，IgG位于r区带后部。但确定M蛋白及其类型需采用特异性抗体做免疫固定电泳或免疫电泳。

多发性骨髓瘤 多发性骨髓瘤IgG型多发性骨髓瘤IgA型

三、血浆蛋白质及其异常 1.前清蛋白 2.清蛋白 3.α1-抗胰蛋白酶 4.α1-酸性糖蛋白 5.触珠蛋白 6.α2-巨球蛋白 7.铜蓝蛋白 8.转铁蛋白 9.C-反应蛋白

(一）前清蛋白（PA） 在电泳中显示在清蛋白前方故而得名主要包括：视黄醇结合蛋白（RBP）甲状腺素转运蛋白（TTR）

1.生理功能 • 作为运载蛋白和组织修补材料。 • RBP是转运视黄醇的蛋白质。 • TTR能转运T4，大约占结合T4的10％甲状腺素结合球蛋白约占结合甲状腺激素的75％清蛋白结合甲状腺激素的其余部分。 • 在血浆中RBP与TTR以1:1比例结合成复合物可避免小分子RBP从肾小球滤过，减少RBP释放到非靶细胞中。

2.临床意义 • 作为营养不良的早期指标。 • 作为肝功能不全的指标，下降早。 • 是负性急性时相反应蛋白：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。

（二）清蛋白 不含糖，高度溶于水，每分子可以带有200个以上负电荷。 ALB是血浆中含量最多的蛋白质，占血浆总蛋白的57％～68％。也是大部分细胞外液的主要蛋白成分，全身大约60％的ALB存在于细胞外液。

1.代谢 • 肝细胞合成，每天11～14.7g • 肝脏合成储备能力很大，在肾病综合征时合成速率可增高到正常的300％以上 • 半寿期约15～19天 • 遗传性变异达80多种

2.生理功能 • （1）保持血浆胶体渗透压 • （2）重要的营养蛋白 • （3）血浆中主要的载体蛋白 • （4）具有缓冲酸碱物质的能力

3.临床意义 • 低ALB血症见于下述许多疾病情况：（1）清蛋白合成不足： ①急性或慢性肝脏疾病； ②蛋白质营养不良或吸收不良（2）清蛋白丢失： ①由尿中丢失；②胃肠道丢失； ③皮肤丢失（3）清蛋白分解代谢增加（4）清蛋白的分布异常（5）无清蛋白血症

（三）α1-抗胰蛋白酶(α1-AT或AAT) 蛋白酶和抗蛋白酶蛋白酶可清除病原微生物、坏死组织和衰老的红细胞蛋白酶含量过高或活性过强可使正常组织和细胞受到破坏。抗蛋白酶系统：机体为对抗这些蛋白酶的异常作用而产生抗蛋白酶系统下降可导致某些疾病。

1.生理功能 占血清中抑制蛋白酶活力的90％左右多形核白细胞起吞噬作用时释放溶酶体蛋白水解酶，AAT是这些酶的生理抑制物。 AAT的多种遗传表型已知的至少有75种，表达的蛋白质有M型和Z型、S型，PiMM型最多，占人群95%以上。类型：PiMM、PiMS、PiMZ、PiSS、PiSZ、PiZZ 活力：100%、80％、60％、60％、35％、15％

2.临床意义 （1）AAT缺陷与肺气肿：ZZ型、SS型甚至MS表型。当吸入尘埃和细菌，肺部多形核白细胞吞噬活跃，溶酶体弹性蛋白酶释放，作用于肺泡壁的弹性纤维。低血浆AAT还可发现于胎儿呼吸窘迫综合征。（2）AAT缺陷与肝损害：ZZ表型，ZZ蛋白聚集在肝细胞，可致肝硬化。ZZ表型的新生儿中10％～20％； ZZ表型的某些成人。（3）急性时相反应时AAT增加。

（四）α1-酸性糖蛋白 (α1-AG或AAG)1.生理功能 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。 AAG可以结合利多卡因和心得安等，在急性心肌梗死时，AAG作为一种急性时相反应蛋白升高后，使药物结合状态增加而游离状态减少，因而需要增加药物剂量

2.临床意义 （1）主要作为急性时相反应的指标，在风湿病、恶性肿瘤及心肌梗死等炎症或组织坏死时一般增加3～4倍。（2）随糖皮质激素而增加，包括内源性的库欣综合征和外源性强的松、地塞米松等药物治疗时；雌激素使其降低。（3）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。

（五）触珠蛋白 α2β2四聚体 α链有α1及α2两种，而α1又有α1F 及α1s两种遗传变异体

触珠蛋白的几种遗传表型

1.生理意义 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。Hp不能重新被利用，溶血后其含量急剧降低，血浆Hp浓度多在一周内由再生而恢复。

2.临床意义 （1）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。连续观察溶血性疾病合适的组合试验：包括血浆Hp、乳酸脱氢酶和游离血红蛋白。血管外溶血不会使Hp发生变化。（2）烧伤和肾病综合征引起大量清蛋白丢失，血Hp常明显增加，此时属于急性时相反应时的Hp增加。（3）雌激素使Hp减少，多数急慢性肝病包括急性病毒性肝炎和伴黄疸的肝硬化患者，由于雌激素分解代谢减少，其血清Hp降低。

（六）α2巨球蛋白 (α2-M 或AMG) 是血浆中分子量最大的蛋白质 1.生理功能蛋白酶抑制剂，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结合而抑制这些酶的活性。

2.临床意义 低清蛋白血症，尤其是肾病综合征时，α2-MG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。 α2-MG不属于急性时相反应蛋白。

含铜的α2球蛋白，每分子含6～8个铜原子，由于含铜而呈蓝色。95%的血清铜存在于Cp中，另5%呈可扩散状态。血循环中Cp为铜没有毒性的代谢库。（七）铜蓝蛋白

1.生理功能 与氧化还原反应有关，既能起氧化作用又能起抗氧化作用。具有铁氧化酶作用，能将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+再结合到转铁蛋白上，使铁不具毒性。还有抑制膜脂质氧化的作用。

2.临床意义 （1）协助诊断Wilson病血浆Cp减少，血浆游离铜增加，铜沉积在肝可引起肝硬化，沉积在脑基底节的豆状核则导致豆状核变性。小部分患者Cp水平正常，可能是铜掺入Cp时所需的携带蛋白减少。80%肝受损者中血清Cp低于100mg/L，而20%肝受损者Cp 不低于300mg/L。患者其他指标变化：血清总铜降低、游离铜增加和尿铜排出增加。（2）为弱和迟发反应的APP；在营养不良、严重肝病及肾病综合征时往往下降。

从小肠进入血液的Fe2+在血液中被铜兰蛋白氧化为Fe3+，再被TRF的载体蛋白结合。每种细胞表面都有TRF受体，此受体对TRF-Fe3+复合物比对TRF的载体蛋白亲和力高得多，与受体结合后，TRF-Fe3+被摄入细胞。TRF-Fe3+复合物可将大部分Fe3+运输到骨髓，用于Hb合成，小部分则运输到各组织细胞，用于形成铁蛋白，以及合成肌红蛋白、细胞色素等。（八）转铁蛋白 1.生理功能

2.临床意义 （1）用于贫血的鉴别诊断在缺铁性的低血色素贫血中，TRF代偿性合成增加，但血浆铁含量低，结合铁的TRF少，所以铁饱和度很低（正常值在30% ～38%）。再生障碍性贫血时，血浆中TRF正常或低下，由于红细胞对铁的利用障碍，使铁饱和度增高。在铁负荷过量时，TRF水平正常，而饱和度可超过50%，甚至达90%。

（2）负性急性时相反应蛋白 炎症、恶性病变时常随着清蛋白、清蛋白同时下。（3）营养状态指标在营养不良及慢性肝脏疾病时下降与清蛋白相比，体内转铁蛋白总量较少、生物半寿期较短，故能及时地反映脏器蛋白的急剧变化。在高蛋白膳食治疗时，血浆中浓度上升快，是判断治疗效果的良好指标。

所有TRF上结合的铁量为TIBC。从TIBC可间接计算TRF含量及TRF的铁饱和度：TRF（mg/L）=TIBC(μg/L)×0.70铁饱和度（％）＝血清铁/TIBC×％。由于假设所有血浆铁都结合到TRF上，所以由上式估计的TRF浓度比真实值高出16％～20％。而当TRF结合铁到半饱和时，部分铁会结合到其他蛋白如清蛋白上。目前TRF的免疫比浊测定法已在许多实验室使用，因而已在很大程度上代替了TIBC的测定。TIBC(μg/L) = TRF（mg/L）×1.43 总铁结合力（TIBC）铁饱和度

（九）C-反应蛋白 因在急性炎症病人血清中出现的可以结合肺炎球菌细胞壁C-多糖的蛋白质而命名。 CRP由肝细胞所合成，电泳分布在慢γ区带，有时可以延伸到β区带。

1.生理功能 • 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。

2.临床意义 CRP是第一个被认识的急性时相反应蛋白是极灵敏的指标，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：如评估炎症性疾病的活动度；监测系统性红斑狼疮、白血病和外科手术后并发的感染；监测肾移植后的排斥反应等。

第二章 蛋白质与非蛋白含氮 化合物的代谢紊乱