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第二章 蛋白质与非蛋 白含氮化合物的代谢紊乱

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第二章 蛋白质与非蛋 白含氮化合物的代谢紊乱

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  1. 第二章 蛋白质与非蛋白含氮化合物的代谢紊乱 葛正龙

  2. 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

  3. 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

  4. 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 )

  5. (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

  6. 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。 电泳分类法

  7. 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。

  8. 功能分类法 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

  9. 功能分类法 蛋白酶抑制物:包括α1-抗胰蛋白酶、α1-抗糜蛋 白酶、 α2-巨球蛋白等6种以上 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 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

  10. (三)影响血浆蛋白质浓度的因素 1. 急性时相反应 在组织损伤、炎症或感染时,体内许多血浆成分可以在数小时内出现显著的改变,这种改变总称急性时相反应(acute-phase response, APR)。

  11. APR可引起血浆蛋白浓度的改变 • 急性时相反应蛋白(acute phase protein,APP): 在炎症性疾病如手术、创伤、心肌梗死、感染、肿瘤 等情况下,血浆中一系列浓度发生变化的蛋白质的总称。 出现相应增加的蛋白质称为正向APRs α1-抗胰蛋白酶、α1-酸性糖蛋白、触珠蛋白、铜蓝蛋 白、C4、C3、纤维蛋白原和C-反应蛋白等 出现相应下降的蛋白质称为负向APRs 前清蛋白、清蛋白、转铁蛋白

  12. 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 肝细胞中血浆蛋白质合成量的改变。 • 正向APPs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APPs此时合成减少,可为合成 正向APPs提供更多的氨基酸原料 。

  13. APP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APRs达到最高值

  14. APR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

  15. 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。

  16. 二、血清蛋白质电泳组分的临床分析 (一)血清蛋白电泳的正常组分 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%

  17. (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

  18. 2.典型异常血清蛋白电泳图谱 正常图谱 肾病综合征 肝硬化 肝硬化(β-γ桥)   肝硬化(不典型β-γ桥)

  19. 多发性骨髓瘤 多发性骨髓瘤IgG型 多发性骨髓瘤IgA型

  20. 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。

  21. 3.γ球蛋白增多与M蛋白 多克隆性增多 单克隆性增多 • 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。

  22. 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

  23. 生理功能 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) 前清蛋白 (prealbumin,PA) • 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。

  24. 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。

  25. 清蛋白(albumin ,ALB) • 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。 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

  26. 临床意义 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 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

  27. 血浆清蛋白作为个体营养状态的评价指标 >35g/L正常 28-34g/L轻度缺乏 21-27g/L中度缺乏 <21g/L严重缺乏 低于28g/L时, 会出现水肿

  28. α1-抗胰蛋白酶(α1-antitrypsin,α1AT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。

  29. 作为血清中蛋白酶的主要抑制物。 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。 有明显的pH依赖性。 生理功能 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%

  30. 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。雌激素使AAT增加。

  31. α1-酸性糖蛋白 (α1-acid glycoprotein ,AAG) 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。

  32. 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。

  33. 库欣 综合征

  34. 触珠蛋白 (haptoglobin,Hp) 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,个体之间有多种遗传表型。

  35. 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。 • 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。

  36. 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 。

  37. α2巨球蛋白 (α2-macroglobulin, α2-M 或AMG) 是血浆中分子量最大的蛋白质 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。 α2MG有选择地保护某些蛋白酶活性的作用

  38. 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。

  39. 铜蓝蛋白 (ceruloplasmin,Cp) • 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。

  40. 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。

  41. 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。

  42. 转铁蛋白( transferrin,TRF ) 生理功能 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。 • 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。 • 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。