肝脏中的蛋白质和氨代谢
作者: 医知苑
最后更新时间: 2024-04-30
作者: 医知苑
最后更新时间: 2024-04-30
肝脏是人体第二大器官，具有与新陈代谢和解毒相关的多种重要功能。有关肝脏解剖学的信息可以在这里找到。
本文将重点讨论肝脏在氨和蛋白质代谢中的作用。我们还将考虑当肝脏不能按预期发挥功能时的临床后果，这可以被描述为 肝衰竭。
氨基酸合成
人体合成蛋白质需要20 种不同的氨基酸：其中 10 种可以合成，10 种不能合成。
因此，不能提供的 10 种氨基酸在饮食中是必需的，因此被称为必需氨基酸，而其他 10 种被称为非必需氨基酸。
尽管每种非必需氨基酸的合成略有不同，但它们都是通过称为转氨作用的过程发生的，见下文：
- 需要前体α-酮酸，例如丙酮酸
- 需要氨基供体，这通常是谷氨酸
- 转氨酶催化丙氨酸转氨酶 ( ALT )等反应– 这是与天冬氨酸转氨酶 ( AST )并列的主要肝酶之一
肝脏蛋白
蛋白质合成受到胰岛素和生长激素的刺激。一些最重要的血浆蛋白是在肝脏中合成的。
血浆蛋白
- 白蛋白
- 球蛋白
- 纤维蛋白原
- CRP（感染标记物）
- 凝血因子 – 因子 II、VII、IX 和 X 依赖于维生素 K
- 血小板生成素
- 血管紧张素原
值得注意的是，肝脏合成的血浆蛋白在维持血液中氨基酸平衡方面发挥着重要作用。在组织氨基酸耗尽时，这些蛋白质可以降解并作为氨基酸释放回血液中，供组织用于蛋白质合成。
同样重要的是要注意血浆蛋白在血液中提供胶体渗透压，这意味着它们在血浆中保持水分。
凝血因子
血液中几乎所有的凝血因子都是由肝脏合成的。
因此，肝脏疾病会导致出血倾向，因为产生的凝血因子较少。有关更多详细信息，请参阅此处有关凝血级联的文章。
除此之外，维生素 K 对于用于制造凝血因子 II（凝血酶原）、VII、IX、X 和蛋白 C 的羧化酶至关重要。
由于维生素K是脂溶性的，需要胆汁来消化和吸收。在胆道阻塞时，维生素 K 不能被适当吸收，因此维生素 K 依赖性凝血因子不能充分合成，导致进一步出血的趋势。
氨基酸分解代谢
一旦身体细胞达到蛋白质储存极限，血液中剩余的氨基酸就会在肝脏中代谢，然后转化为脂质或葡萄糖。这是通过氨基转移和脱氨基过程完成的，然后生成的氨在尿素循环中被清除。我们现在将更详细地考虑这一点：
氨基转移
通过氨基转移，使用受体接受胺基，将氨基酸转化为酮酸。这是由ALT/AST 等转氨酶催化的。例如：
- 氨基酸 + α-酮戊二酸 –> 谷氨酸和酮酸
- 氨基酸 + 草酰乙酸 –> 天冬氨酸和酮酸
然后天冬氨酸可以进一步代谢：
- 天冬氨酸 + α-酮戊二酸 –> 草酰乙酸和谷氨酸
这一步的最终结果是谷氨酸的生成 。
脱氨作用
谷氨酸通过谷氨酸脱氢酶进一步代谢。胺基被去除并迅速形成氨(NH3)，随后形成铵(NH4+)，以及 α-酮戊二酸。铵具有剧毒，因此必须通过尿素循环去除。同时，α-酮戊二酸可进入TCA循环。
尿素循环
尿素循环发生在肝细胞的线粒体和细胞质内 。在线粒体内，氨与 ATP 和 CO2 反应，从 鸟氨酸生成瓜氨酸。然后瓜 氨酸进入 细胞质并经过一系列反应，沿途消耗天冬氨酸，重新生成 鸟氨酸。 然后鸟氨酸重新进入线粒体并重复该循环。
通过这个过程，有毒的氨转化为无害的 尿素，很容易排出体外。
图 1 – 尿素循环概览
维生素代谢
肝脏对于维生素 D的代谢激活非常重要。它在血液中被输送到肝脏，首先通过羟基化转化为激素原 骨化二醇 。然后，这种骨化二醇被输送到肾脏，在那里转化为骨化三醇，即维生素 D 的生物活性形式。
骨化二醇转化为骨化三醇是由 25-羟基维生素 D3 1-α-羟化酶催化的。这种转化是由 甲状旁腺激素 和低钙刺激的。
临床相关性 -肝功能衰竭
病理生理学
肝衰竭可能由多种原因引起，如乙型肝炎、丙型肝炎、酗酒、服用扑热息痛过量等。它可能发生在以前健康的肝脏——急性肝衰竭，但更常见的是发生在肝硬化的背景下——慢性肝衰竭。
在肝衰竭中，基本上所有功能都受到损害，并且体征和症状与这些功能的缺陷有关。
体征和症状
出血——肝脏合成用于凝血的凝血因子。此外，由于肝脏疾病导致维生素 K 吸收减少，维生素 K 依赖性凝血因子尤其受到影响。因此，患者可能容易出现瘀伤，并且 PT 和 INR 升高。
水肿和腹水——肝脏合成几乎所有的人体血浆蛋白，如果没有肝脏，血液的胶体渗透压就会下降，液体会从血管渗漏到细胞外空间，导致水肿。此外，肝硬化会增加血液流动的阻力，从而导致门静脉高压。门静脉高压导致更多液体从门静脉漏出，导致腹水。
胃肠道出血——门静脉高压还会导致静脉曲张（食管静脉扩张），从而导致破裂和出血。这还与由于凝血因子减少而导致的总体出血倾向有关。
肝臭（粪便/有甜味的呼吸）——这是一个晚期症状，被认为是由于呼吸中的硫醇（含硫化合物）和较小程度的丙酮所致。当门静脉高压导致门体分流时，硫醇会在血液中积聚，这意味着肠道吸收的一些硫醇会逃逸首过代谢。丙酮水平升高是由于脂肪酸分解增加，这是对糖异生和糖原储存受损的反应。
黄疸——受损的肝细胞结合胆红素并将其分泌到胆小管的能力下降，从而导致血液中胆红素含量升高，进而导致皮肤和巩膜沉积，使皮肤和巩膜呈现黄色。
肝性脑病——受损的肝细胞不能有效地代谢含氮废物，并且由于门静脉高压，肠道吸收的一些含氮废物被分流至下腔静脉。结果，血液中的氨含量增加，氨穿过血脑屏障，在星形胶质细胞中被星形胶质细胞代谢形成谷氨酰胺。谷氨酰胺会增加大脑的渗透压，导致脑水肿。除了明显的神志不清、烦躁和呕吐之外，肝性脑病的一个典型症状是扑翼样震颤（肝瓣）。