《临床生物化学》(全本)

第一章　绪论

第一节　临床生物化学的领域和性质

临床生物化学是化学、生物化学与临床医学的结合，目前已经发展成为一门成熟的独立学科。临床生物化学有其独特的研究领域、性质和作用，是一门理论和实践性较强的、边缘性的应用学科，以化学和医学知识为主要基础。广义上讲，临床生物化学是研究器官、组织人体体液的化学组成和进行着的生物化学过程，以及疾病、药物对这些过程的影响，为疾病诊断、病情监测、药物疗效、预后判断和疾病预防等各个方面提供信息和理论依据。临床生物化学除了要求应用化学与医学方面的理论知识和技术外，还应与生物学、物理学、教学、电子学等各方面的知识密切联系，广泛地应用这些学科领域的新成就。

在日常实践中，临床生物化学的主要作用有两个方面：

第一，阐述有关疾病的生物化学基础和疾病发生发展过程中的生物化学变化。这些生物化学改变可以是原发性的，也可能是某种原因引起器官病损或并发症导致体液生化组成发生的一系列继发性的改变。这部分内容又称之为化学病理学(chemical pathology)。

第二，开发应用临床生物化学检验方法和技术，对检验结果的数据及其临床意义作出评价，用以帮助临床诊断以及采取适宜的治疗。这部分内容有两方面的侧重点：在阐明疾病生化诊断的原理方面，侧重于论述疾病的生化机制，比较接近化学病理学的范畴；而在技术方法的开发应用方面，偏重于临床生物化学实验室的应用，有人称之为临床化学(clinical chemistry)，其中一部分内容又称之为诊断生物化学(diagnosticclinical chemistry)。

由于社会和经济的发展，其它相应学科的进展以及新技术的应用，临床生物化学这门学科及其实验室技术在近二三十年中获得迅速发展和完善。它在临床医学中所起的作用和地位已日益受到重视，并已成为任何医院及有关研究部门建设中不可缺少的重要组成部分。它是检验医学中的主干学科之一，它的服务质量直接关系到整个医疗水平的提高和疾病防治的效果。

第二节　临床生物化学发展的简要回顾和现状

临床生物化学成为一门独立的学科还只是近四五十年的事，因此它是相当年轻的学科。追溯其发展过程，它是与许多相关学科（包括化学、生理学、药物学、病理学、临床医学等等）相互联系、相互渗透的结果。

在临床生物化学学科发展史上，有几次技术上和概念方面的重大突破，促使了本学科的进步和发展。

（一）“临床化学”名词的由来

“临床化学”一词是在第二次世界大战后、本世纪50年代开始较广泛地使用的。19世纪以前只是有一些化学家、生理学家和临床医生研究人体在健康与疾病时的化学组分的变化，包括血液及尿中蛋白质、糖及无机物等物质。1918年，Lichtwitz首先采用“临床化学”作为教科书名公开出版。1931年，Peter及Van Slyke又出版了两卷以《临床化学》为名的专著，第一次概括了这一领域的主要内容，它标志着这一学科的初步形成。

（二）体液生物化学组分的分析应用及“细胞内环境相对稳定”概念

19世纪以来就有一系列关于健康与疾病时体液生物化学组成的研究。它包括Berzelius、Liebig、Simon、BenceJones、Folin以及我国早期生物化学家吴宪等人的杰出工作。1926年，Waiter Gannon 使用了“homeostasis”（内环境相对稳定）一词，取代和发展了ClaudeBernard的细胞内环境恒定的概念，这对推动临床生物化学的发展起着深远的影响，在过去50年中成为实验性研究的指导思想。至今临床生物化学中相当部分的工作就是细胞外液（即Bernard提出的内环境）的临床生化。由Van Slyke等人开创的体液水、电解质与酸碱平衡这一领域中的理论与实践在临床诊断和治疗中所起作用就是一个具有代表性范例。

（三）比色法和光度法在临床生物化学实验室中的应用

比色法和光度法对促进这一领域中工作的质和量方面的变化起了根本性推动作用。19世纪和20世纪初，血液及尿中成分多采用传统的重量分析和容量分析法（滴定法），其灵敏度不高，标本用量多，耗费时间长，方法繁琐，限制了它在临床上的广泛应用。20世纪初，特别是从1904年Folin用比色法测定肌酐开始，建立了一系列血液生物化学成分测定的比色分析法。Duboseq第一个设计了目测比色法。值得提到的是，1924年我国北京协和医学院建立了由吴宪教授主持的生物化学系，成为当时我国医学生物化学教学与研究的中心。该系除了讲授基础生物化学外，还开设了血尿分析法、酶学、血液分析等进修课程，培养了我国第一批生物化学家和临床生物化学工作者；在血液分析、血滤液制备以及改建和发展新的比色分析法等方面作了一系列工作，并报告了我国正常成人血液化学成分的正常参考值。本世纪30年代后，由于光电比色计的应用，临床生物化学实验室的分析才发生了根本性的改观。至今，光度计和分光光度法在现代临床生物化学分析中仍占有突出的地位。

（四）血清酶活力测定作为细胞与组织损伤的重要指标

本世纪50年代后，应用血清酶活力测定作为监测细胞、器官损害及肿瘤生长的指标，使临床生物化学的工作又增加了新的内容。近30年来它已发展成诊断酶学这一分支。1908年Wohlgemuth首先提出，以检测尿中淀粉活力作为急性胰腺炎的诊断指标。以后又有血清碱性磷酸酶和脂酶的测定，但由于当时方法学存在的困难，应用进展缓慢。1954年Ladue、Worblewski、Karmen等人先后发现血清乳酸脱氢酶及转氨酶在不少疾病时增高，此后血清酶在诊断上的应用和研究非常活跃。目前方法学上又有了很大发展，同工酶的概念和检测以及酶谱分析，都大大地增加了诊断的特异性和灵敏度。

（五）治疗性药物监测成为临床生物化学的一个重要分支

由于病人对治疗药物的反应和代谢存在着个体差异，随着新的、有效的微量检测药物血浓度技术的发展，以及药代动力学知识的进展，治疗性药物监测工作在现代化医院中占有的比重日益增加。在有些大医院中，它的工作量已达整个临床生物化学工作的1/3左右。在我国，治疗性药物监测的工作也正在开展，并已受到重视。这对促使临床医生更有效、合理地使用药物，提高疗效，减少药物的副作用，了解药物在体内的转化与代谢规律等方面都具有重要意义。

（六）超微量的仪器分析、免疫学、分子生物学、放射性同位素等技术在生物化学实验室中的应用

这些新技术的应用使临床生物化学工作内容有可能日益扩大深入。近10多年来，对于体内一些微量蛋白质、多肽等生物活性物质的测定，基因（核酸片段）的分析，微量元素的分析，以及它们在多种疾病中的变化，为临床医学提供了极有价值的数据。

（七）自动化装置与电子计算机数据处理系统

近20年来，由于临床生物化学工作内容迅速扩大，促进了分析仪器的机械化和自动化，1957年Skeggs等首先在临床生物化学实验室中引用了连续流动式分析装置(continuous flow analysis)，1964年后使用多通道分析仪(multichannel analyzer)和离心式分析仪(centrifugalanalyzer, 1969)，加上微处理机的使用，使临床化学工作大大改进了分析的质和量，提供了检测大批标本的工作程序，改进了对结果的处理和作用，设计出各种组合报告(profile reporting)。例如将蛋白质、血清酶、电解质和血气等多种项目配套分析结果，经过处理（分析、结合），使数据转化为更高层次的报告。为了解某一器官的功能概貌，可组合一系列相关试验，经综合、分析作出评价。目前在肝功能、肾功能、心肌损害、肿瘤标志、血脂分析以及内分泌功能检测方面的成套试验(profile tests)已被广泛地使用。

（八）临床生物化学的国际性、全国性及地方性学会和出版刊物

由于临床生物化学已发展为一个得到确认的学科和专业，在不少国家都已成立了专门的全国性学会，并有它自己的十分活跃的、有成果的国际性学会。国际纯化学与应用化学协会(IUPAC)设有临床化学专业委员会(Commission of ClinicalChemistry,Division of Biological Chemistry, International Union of Pure andApplied Chemistry),成立于1952年。此外，国际性的临床化学协会(International Federation of Clinical Chemistry, IFCC)亦组织大量学术活动，并设有教育委员会，制定一系列有关培训人才和政策性的文件。在某些国家由于历史的和现实的条件，学会的活动可能与其它临床实验室学科和生物化学学会合并进行。我国目前临床生物化学的学术活动有两个主要方面，一是属于中华医学会下设的临床检验学会的临床生物化学专业委员会，一是属于中国生物化学学会下属的医学的生物化学专业委员会。国际性的专业出版刊物和杂志有：《临床化学杂志》(Clinical Chemistry,美国)、《临床化学学报》(Clinical Chemistry Acta,荷兰)、《临床生物化学年鉴》(Annuals of Clinical Biochemistry,英国)以及《临床生物化学评论》(Clinical Biochemistry Reviews,加拿大)等有较大的影响。我国出版的《国外医学-临床生物化学与检验学分册》（始于1980年）是全国性的情报刊物。其它有关临床生物化学为主要内容的国内外文献杂志刊物种类日益增多，可供参考。

第三节　临床生物化学的现状及其作用

（一）临床生物化学在医疗保健工作、疾病诊断与治疗中的作用

根据国内外近10多年来的统计，临床生化的检测项目不断扩大，工作量也以每年近10%-20%的速度增加。不少项目广泛地应用于肝、胆、胰腺等消化系统疾病以及肾疾病的诊断与治疗，在外科手术及创伤后患者体液电解质与酸碱平衡紊乱的监测有着重要意义。体液中酶与同工酶的活力测定为临床医生判断病情提供了十分有价值的信息，特别在心肌梗死、肝细胞损害、肿瘤及神经肌肉病损等方面近年来有很大新进展。在多种内分泌疾病与先天性代谢障碍疾病的确诊和病情随访中，专一的生物化学检测项目起着决定性的作用。此外，在糖尿病昏迷、肺性脑病的治疗中，由于应用临床生物化学指标紧密监护治疗进程，病死率已大大降低。在一些肿瘤化疗、强心甙及抗心律不齐、抗癫痫、抗抑郁等治疗性药物的控制使用中，能监测血药浓度，根据个体差异合理调整剂量及给药间隔，以提高疗效、减少毒副作用，有着十分重要的指导意义。

（二）临床生物化学理论与技术在医学教育中的作用与地位

由于临床生物化学在医学理论与实践方面的重要性，医学生在学习基础课和临床课中都应充分结合有关的临床生物化学知识。目前，多数院校是从讲授基础生化开始的。一般说，基础生物化学大部分是取材于动物和正常人的，在深度上也可以包括病理的材料。临床生物化学的教学计划在各个国家则有很大的不同，就是在一个国家内，由于本课程的组织者的认识深浅不同，也存在着较大的差异。但是，从最近几年来各国的医学教育改革及内容来看，在所有国家，在整个医学教育过程中，接触临床生物化学知识的比重正在不断增长。近年来，不少大学在后期教育中开设了有关临床实验室科学的课程或相应的讲座，或开展床边专题讨论，有不少课程是为研究生开设的。应当积极地为医学生、医学研究及临床医生提供能有效地利用实验室来进行日常医疗活动的条件。对于非实验室临床专家来说，要求他们通晓详尽的方法学是不现实的，但他们对于检测方法的原理及所得分析结果的限度和评价有所理解是十分必要的。现在，不少教学医院在为医学生和研究生开设临床生化课程的同时，亦为临床医生们提供相应的实验室活动中心，提供一定的经费、投资设备，以促进临床与实验室的合作，这对于现代医学的进步起着十分有益的作用。

（三）临床生物化学实验室面临的任务

临床生物化学室工作内容的不断增长，急需培养专门人才和建立工作质量控制程序、我国有关调查资料表明，如何切实加强和提高实验室的分析质量是刻不容缓的。因此制定提高各级检验人员素质的相应的教育培训计划和考核法规，实行质量控制等制度都是很关键的措施。具体内容应包括培养具有领导和监管临床生物化学实验室工作能力的各级领导人才和熟练的技术干部；及时引进和开发可靠性更高的新方法；协助对分析数据的处理，积极参与临床有关咨询；与临床医生密切合作，对临床生物化学的理论原理和技术应用不断进行总结和研讨。

分析手段的现代化、自动化以及微处理机的使用，是现代生化实验室的重要组成。能否合理地选用仪器，取决于日常工作量、使用人员素质以及对使用效益和经济水平等有关因素的充分了解。制定各项测定项目最适用的分析方法，是一个实验室工作的极其重要的环节，它要求充分考虑到方法的精密度、准确性以及实用性。为保证这一目的，在较大医院的临床生物化学检验部门，有必要组织一定力量进行有关方法学的开发工作，经常研讨新的方法学及自动化设置，经过试用，逐步推广于常规工作。

人们越来越意识到，对疾病本质和过程的透彻理解，在很大程度上需要有关生物化学分析的确切信息。临床医生正面临着应付实验室带来大量分析数据的新课题。因此临床生物化学工作者有必要在这方面和医生合作，进行更多的“翻译”、“加工”，将生物化学分析结果的信息转化为更高层次的医学语言，从而为医学科学和临床诊疗的提高服务。

第四节　本书的主要内容与使用

本书主要供高等医学检验专业开设的临床生物化学理论课程使用。学习本课程前，学生应已具备有关化学基础、生物化学、生理学及临床医学的相关知识。本课程将主要给予学生有关临床生物化学的理论知识，着重于对疾病本质的生化机制、休液中生物化学组分变化的病理生理学基础以及生物化学诊断原理的阐述，包括有关方法学应用的基本原理及其临床意义的判断；阐述临床生物化学实验室的检测项目，检测结果数据与临床的联系（即正确有效地将临床实验室数据转化为临床诊断信息）。至于详尽的实验技术程序和操作要点，将在《临床生物化学实验指导手册》中介绍，这部分特别是为训练临床检验专业的学生所必需。

本书的主要内容包括以下5个部分：

1．绪论包括临床生物化学的学科领域和性质，学科发展的简要回顾与现状、作用、地位以及面临的主要任务，有关质量保证制度的建立以及临床生化实验室的有效使用。

2．以物质分类介绍疾病时的临床生物化学包括糖尿病及其它糖代谢紊乱，蛋白质与临床，血浆脂蛋白系统及其代谢紊乱，体液的平衡失调及生化诊断，钙、磷、镁的代谢障碍，微量元素与疾病等。

3．以器官或组织病损为主介绍有关疾病时的临床生物化学包括内分泌腺、肾、肝胆疾病时的代谢紊乱及其生化诊断，神经与精神系统疾病的临床生化以及遗传疾病的生化诊断。

4．诊断生物化学中的某些专题包括诊断酶学、肿瘤生化标志物、妊娠及其并发症的生化诊断、治疗性药物监测等。

治疗性药物监测在发达国家已经发展成为相当成熟独立的分支学科，并为临床实验室日常检测的主项目内容。在我国医学检验专业中，多数亦已不同程序地开设本课程，在本教材第二次修改中经反复研究，结合我国具体学科发展情况，将此项内容列入本教材作为专章介绍。

5．诊断生物化学中常用的某些技术包括仪器分析技术、免疫化学技术、分子生物学技术、酶学分析技术以及同位素应用分析技术等。从学科发展的现状及各类应用技术的重要地位来说，它们应是临床生物化学的重要组成部分，但由于这些技术在不同学校根据各校的具体条件在课程组合时作了不同的安排，不少内容与基础知识在不同程度上于相关的基础或边缘学科中讲解，或打下了一定基础，或作为选修课程给予一定的发展，因此本书仅从这一主干学科培训内容的总体要求出发，作一提纲式的紧密结合检验应用的概述，反映了有关知识在学科发展中的系统性，避免了不必要的课程之间的重复。

第二章　蛋白质与临床诊断

本章着重介绍几类在临床医学中很受重视的蛋白质。在疾病产生发展过程中，组织和细胞内蛋白质的表达合成可增加或受一定程度的抑制，或从细胞内释放出进入血循环的量增加，这些变化或对发病机制的阐明和理解有重要意义，或对疾病损害的部位和程度提供有价值的信息，可供临床医师和实验室医师参考。

第一节　健康与疾病时的血浆蛋白质

一、概念

血浆蛋白质是血浆固体成分中含量很多、组成极为复杂、功能广泛的一类化合物。目前已经研究的血浆不下500种，其中已分离出接近纯品者有200种。近10多年来，出现和使用了不少新技术，用于分析血浆内较微量的个别蛋白质，并研究其在疾病时的变化，这些资料有助于疾病的诊断并提供有价值的病理生理信息。研究有关个别蛋白质的结构、功能、代谢的知识正在迅速积累，并成为很活跃的研究领域。

血浆蛋白基础医学、临床医学及生物化学家的广泛重视，正在进展的领域有以下几个方面：

1．生物化学家分离纯化各种血浆蛋白质组分，研究它们的物理性质、氨基酸的组成及顺序，以及某些蛋白质中结合的糖、脂类、金属化合物、活性多肽、类固醇激素和其它各种化合物。许多工作是对这些蛋白、降解、转换更新与代谢调节的研究。

2．生理学家与病理生理学家长期以来对血浆蛋白质的生理功能感兴趣研究它的胶体性质、缓冲性质和生理作用，在运输脂类、多种金属和微生时、元素中的作用，在结合和调节活性激素外外源性药物体内过程中的作用，以及血浆蛋白质在反蝒肾小球滤过、肾小管回收功能和肝细胞功能方面的意义。

血浆蛋白质亦广泛地应用于研究营养学问题，特别是蛋白质的营养不良。

3．血浆蛋白质具有遗传的变异如结合珠蛋白和转铁蛋白等在不同人群中常见有结构上的差异。还有一些虽然是少见的遗传变异（如缺乏某一种脂蛋白或免疫球蛋白），可表现一定的临床症状，亦具有临床医学上的意义。由于血液是人体组成中最易获得的标本，遗传学家常利用血浆蛋白质结构上的差异作为研究人群与家族遗传特征的标志。

4．在临床生物化学实验室中血浆蛋白质的分析一直是最主要的常规工作之一。最早就用于有关肝及肾疾病和血液恶性肿瘤的诊断与预后的监测。近年来由于个别蛋白质微量和特异的分析检测技术的进展，为不少病理过程和疾病的诊断又提供了新的信息。

血浆蛋白质中不少特殊成分的研究，如血液凝固因子、免疫球蛋白组分及补体系统组分的检测，在血液学与免疫学中都是基本的理论和实践。

5．在进化与个体发育的生物化学研究中，已发现有不少正常胎儿时期的蛋白质可以在恶性癌肿病人中重新出现。血浆蛋白质合成的调控，如急性时相反应蛋白的表达与释放，在临床医学中是长期受注意而又尚未完全解决的课题，它与限制炎症过程密切相关。此外，尚有不少蛋白质水解酶的特异抑制物在血浆中循环，它们具有十分重要的代谢调控作用，虽然其体内过程尚未被完全阐明。

6．血浆蛋白质在实际工作中还广泛地用于组织与细胞培养。血浆中含有各种细胞刺激因子，它们对细胞的活力、增殖、分化、胸内酶的合成及细胞特殊功能起着特殊的作用。必须指出，各种血浆蛋白质组分对不同类型的细胞起的作用有特异性，已发展成为细胞生物学研究的重要分支。

7．在人类不少疾病，包括常见的两种疾病——动脉粥样硬化及肿瘤的发病学研究，以及最常见的糖尿病及其并发症的发病机制中，血浆蛋白质均有广泛的涉及。

一般教科书将血浆蛋白质多方面的功能概括为：①营养；②缓冲与胶体渗透压；③运载（包括类固醇、甲状腺激素、维生素与、脂类、金属与微量元素、药物等）；④免疫与防御功能（包括免疫球蛋白与补体）；⑤凝血与纤维蛋白溶解；⑥各种醇的特殊功能；⑦代谢调控等几大方面。

血浆蛋白质的分类是一个较为复杂的问题，随着分离方法和对血浆蛋白质功能了解的进展，显然可以从不同角度来进行归纳分类。早先通过盐析法将血浆蛋白质分为白蛋白和球蛋白两大类，目前看来最实际的还是通过醋酸纤维薄膜电泳或琼脂糖凝胶电泳获得有关血浆蛋白质全貌的图谱，即将血浆蛋白质分为白蛋白和α12β、γ球蛋白5个主要区带，根据不同的电泳条件还可将各个区带进一步分离。在琼脂糖凝胶电泳中常可分出个区带。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。应当理解，这咱分离区带并非截然。近年免疫化学技术分析法的进展提供了对个别蛋白质测量的新方法，二者结合可以为血浆蛋白质的分析和临床意义积累很好的有用资料。

目前许多学者试图按功能进行分类，如营养、修补、运输、载体、补体系统和凝血因子等等。

本章首先将血浆蛋白质按电泳和功能为主，试行分类归纳于表、表2-2供参考，以便对血浆蛋白质种类有一总的概念。然后再依次介绍一些具有代表性的个别血浆蛋白质的理化特性、功能与临床意义、常见疾病时血浆蛋白质的变化图谱以及血浆蛋白质的检测及其临床应用。

表2-1 血浆蛋白质的分类与特征（以区带电泳为主要技术分类）

1．表2-1中所列仅为部分主要的血浆蛋白质组分；

2．正常参考值随选用检测方法和年龄有所不同；

血浆蛋白质的功能分类

二、血浆蛋白质的理化性质、功能与临床意义

（一）前白蛋白

前白蛋白（prealbumin,PA），分子量5.4万，由肝细胞合成，在电泳分离时，常显示在白蛋白的前方，其半寿期很短，仅约12小时。因此，测定其在血浆中的浓度对于了解蛋白质在营养不良和肝功能不全，比之白蛋白和转铁蛋白具有更高的敏感性。PA除了作为组织修补的材料外，还可视作一种运载蛋白，可结合T₄与T₃，而对T₃的亲和力更大。PA与视黄醇结合蛋白形成复合物，具有运载维生素A的作用。在急性炎症、恶性肿瘤、肝硬化或肾炎时其血浓度下降。

（二）白蛋白

白蛋白（albumin,Alb）系由肝实质细胞合成，在血浆中的半寿期约为15-19天，是血浆中含量最多的蛋白质，占血浆总蛋白的40%-60%。其合成率虽然受食物中蛋白质含量的影响，但主要受血浆中白蛋白水平调节，在肝细胞中没有储存，在所有细胞外液中都含有微量的白蛋白。关于白蛋白在肾小球中的滤过情况，一般认为在正常情况下其量甚微，约为血浆中白蛋白的0.04%，按此计算每天从肾小球滤过液中排出的白蛋白即可达3.6g，为终尿中蛋白质排出量的30-40倍，可见滤过液中多数白蛋白是可被肾小管重新吸收的。有实验证实白蛋白在近曲小管中吸收，在小管细胞中被溶酶体中的水解酶降解为小分子片段而进入血循环。白蛋白可以在不同组织中被细胞内吞而摄取，其氨基酸可被用为组织修补。

白蛋白的分子结构已于1975年阐明，为含585个氨基酸残基的单链多肽，分子量为66458，分子中含17个二硫键，不含有糖的组分。在体液pH7.4的环境中，白蛋白为负离子，每分子可以带有200个以上负电荷。它是血浆中很主要的载体，许多水溶性差的物质可以通过与白蛋白的结合而被运输。这些物质包括胆红素、长链脂肪酸（每分子可以结合4-6个分子）、胆汁酸盐、前列腺素、类固醇激素、金属离子（如Cu²⁺、Ni²⁺、Ca²⁺）药物（如阿司匹林、青霉素等）。

具有活性的激素或药物当与白蛋白结合时，可以不表现其活性，而视为其储存形式，由于这种结合的可逆性和处于动态平衡，因此在调节这些激素和药物的代谢上，具有重要意义。

血浆白蛋白另一重要功能是纤维血浆的胶体渗透压，并具有相当的缓冲酸与碱的能力。

临床意义：

1．血浆白蛋白浓度可以受饮食中蛋白质摄入量影响，在一定程度上可以作为个体营养状态的评价指标。

2．在血浆白蛋白浓度明显下降的情况下，可以影响许多配体在血循环中的存在形式，包括内源性的代谢物(Ca²⁺、脂肪酸)、激素和外源性的药物。在同样血浓度下，由于白蛋白的含量降低，其结合部分减少，而游离部分相对增加，这些游离状态的配体一方面更易作用于细胞受体而发挥其活性作用，一方面也更易被代谢分解，或由于其分子小而经肾排泄。

3．血浆白蛋白的增高较少见，在严重失水时，对监测血浓缩有诊断意义。

4．低白蛋白血症在不少疾病时常见，可有以下几方面的原因：

（1）由于白蛋白的合成降低：常见于急性或慢性肝疾病，但由于白蛋白的半寿期较长，因此，在部分急性肝病患者，血浆白蛋白的浓度降低可以表现不明显。

（2）由于营养不良或吸收不良。

（3）遗传性缺陷：无白蛋白血症是极少见的一种代谢性缺损，血浆白蛋白含量常低于1g/L。但可以没有症状（如水肿），可能部分由于血管中球蛋白含量代偿性升高。

（4）由于组织损伤（外科手术或创伤）或炎症（感染性疾病）引起的白蛋白分解代谢增加。

（5）白蛋白的异常丢失：由于肾病综合征、慢性肾小球肾炎、糖尿病、系统性红斑狼疮等而有白蛋白由尿中损失，有时每天可以由尿中排出蛋白达5g以上，超过肝的代偿能力。在溃疡性结肠炎及其它肠管炎症或肿瘤时也可由肠管损失一定量的蛋白质。在烧伤及渗出性皮炎可从皮肤丧失大量蛋白质。

（6）白蛋白的分布异常：如门静脉高压引起的腹水中有大量蛋白质，是从血管内渗漏入腹腔。

5．已发现有20多种以上白蛋白的遗传性变异。这些个体可以不表现病症，在电泳分析时血浆蛋白质的白蛋白区带可以出现2条或1条宽带，有人称之为双蛋白血症。当某些药物大量应用（如青霉素大剂量注射使血浓度增高时）而与白蛋白结合时，也可使白蛋白出现异常区带。

目前关于血浆或血清白蛋白的测定，最常使用的方法是利用其与某些染料如溴甲酚绿（bromcresolgreen,BCG）或溴甲酚紫）（bromcresolpurple,BCP）特异性的结合能力而加以定量。在pH4.2的条件下，BCG可与白蛋白定量地、特异地结合，而不受血浆中其它球蛋白的干扰。结合后的复合物在628nm有特殊吸收峰，而可与游离的染料相区别，这一吸收峰一般不受血浆中可能存在的其它化合物（如胆红素、血红素等）的影响，测定时应控制染料的浓度、反应的pH和时间。这是很实用的方法。一般用血浆量为20μl，在白蛋白10-60g/L浓度范围内呈良好线性关系、批内C·V值<3%，正常成人参考值为35-50g/L，在直立姿势采血，由于血浓缩其值可略高3g/L。

（三）α₁-抗胰蛋白酶

α-抗胰蛋白酶（α₁-antitrypsin,α₁AT或AAT），是具有蛋白酶抑制作用的一种急性时相反应蛋白，分子量为5.5万，P¹值4.8，含有10%-12%糖。在醋酸纤维薄膜或琼脂糖电泳中泳动于α₁区带，是这一区带的主要组分。区带中的另2个主要组分；α₁-酸性糖蛋白含糖量特别高，α₁-脂蛋白含脂类特别高，因此蛋白质的染色都很浅。作为蛋白酶的抑制物，它不仅作用于胰蛋白酶，同时也作用于糜蛋白酶、尿激酶、肾素、胶原酶、弹性蛋白酶、纤溶酶和凝血酶等。AAT占血清中抑制蛋白酶活力的90%左右。AAT的抑制作用有明显的pH依赖性，最大活力处于中性和弱碱性，当pH4.5时活性基本丧失，这一特点具有重要的生理意义。

一般认为AAT的主要功能是对抗由多形核白细胞吞噬作用时释放的溶酶体蛋白水解酶。由于AAT的分子量较小，它可透过毛细血管进入组织液与蛋白水解酶结合而又回到血管内，AAT结合的蛋白酶复合物并有可能转移到α₂-巨球蛋白分子上，经血循环转运而在单核吞噬细胞系统中被降低、消失。

AAT具有多种遗传分型，利用不同pH的缓冲剂和电泳支持物，迄今已分离鉴定有33种等位基因（allotypes），其中最多见的是Pi^MM型（为M型蛋白抑制物的纯合子体）占人群的90%以上，另外还有两种蛋白称为Z型和S型，可表现为以下遗传分型：Pi^ZZ、Pi^SS、Pi^SZ、Pi^MZ、Pi^MS，S型蛋白与M蛋白之间的氨基酸残基仅有一个差异。对蛋白酶的抑制作用主要限于血循环中M型蛋白的浓度。以MM型的蛋白酶抑制能力为100%相比，ZZ型的相对活力仅为15%、SS为60%、MZ为57%、MS为80%，其它则无活性。

临床意义：低血浆AAT可以发现于胎儿呼吸窘迫综合征。AAT缺陷（ZZ型、SS型甚至MS表现型）常伴有早年（20-30岁）出现的肺气肿，由于吸入尘埃和细菌引起肺部多形核白细胞的吞噬活跃，引起溶酶体弹性蛋白酶释放，当M型AAT蛋白缺乏时，蛋白水解酶过度地作用于肺泡壁的弹性纤维而导致肺气肿的发生。AAT的缺陷，特别是ZZ表现型可引起肝细胞的损害而致肝硬化，机制未明。常用测定方法，一种是基于胰蛋白酶的抑制能力（trypsininhibitorycapacity），但目前已有免疫化学方法，供应M蛋白AAT的试剂盒来测定。正常参考值为新生儿1450-2700mg/L、成人780-2000mg/L。如果排除急性时相反应的存在，正常人血浆浓度<500mg/L提示可能存在变异的表现型，可进一步通过等电聚焦或淀粉胶电泳证实。

（四）α₁-酸性糖蛋白

α-酸性糖蛋白（α₁-acidglycoproteinTimes New Roman，AAG，早期称之为乳清类粘蛋白）分子量近4万，含糖约45%，pI为2.7-3.5，包括等分子的已糖、已糖胺和唾液酸。

AAG是主要的急性时相反应蛋白，在急性炎症时增高，显然与免疫防御功能有关，但详细机制尚待阐明。早期工作认为肝是合成α₁-糖蛋白的唯一器官，近年有证据认为某些肿瘤组织亦可以合成。分解代谢首先经过唾液酸的分子降解而后蛋白质部分很快在肝中消失。AAG可以结合利多卡因和普萘洛尔（心得安），在急性心肌梗死时AAG作为一种急性时相反应蛋白可以升高，而干扰药物剂量的有效浓度。

临床意义：AAG的测定目前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患者亦常增高，在营养不良、严重肝损害等情况下降低。测定方法：使用AAG的抗体制成免疫化学试剂盒，可设计成免疫扩散或浊度法检测。正常参考值为500-1500mg/L，亦可采用过氯酸和磷钨酸分级沉淀AAG后，测定蛋白质或含糖量来计算之。

（五）甲胎蛋白

正常情况下甲胎蛋白（α-fetoprotein,αFP或AFP）主要在胎儿肝中合成，分子量6.9万，在胎儿13周AFP占血浆蛋白总量的1/3。在妊娠30周达最高峰，以后逐渐下降，出生时血浆中浓度为高峰期的1%左右，约40mg/L，在周岁时接近成人水平（低于30μmg/L）。

临床意义：在产妇羊水或母体血浆中AFP可用于胎儿产前监测。如在神经管缺损、脊柱裂、无脑儿等时，AFP可由开放的神经管进入羊水而导致其在羊水中含量显著升高。胎儿在宫腔内死亡、畸胎瘤等先天缺陷亦可有羊水中AFP增高。AFP可经羊水部分进入母体血循环。在85%脊柱裂及无脑儿的母体，血浆AFP在妊娠16-18周可见升高而有诊断价值，但必须与临床经验结合，以免出现假阳性的错误。

在成人，AFP可以在大约80%的肝癌患者血清中升高，在生殖细胞肿瘤出现AFP阳性率为50%。在其它肠胃管肿瘤如胰腺癌或肺癌及肝硬化等患者亦可出现不同程度的升高。

测定方法：根据不同标本可选用不同方法。羊水可采用免疫扩散或火箭电泳法。一般放射免疫测定标本需先加以稀释。注意避免胎儿血（AFP浓度比羊水高200倍）的污染。血浆标本可采用放射免疫或酶标免疫法测定。反向免疫电泳亦用于对肝病患者的筛选试验。在乙型肝炎流行区，AFP的普查可用以早期筛选肝癌。血清正常参考值，健康成人<30μg/L（或30ng/ml），新生儿<50mg/L，妊娠母体20周20-100μg/L，羊水（20周妊娠）5-25mg/L。

（六）结合珠蛋白

结合珠蛋白（haptoglobin，Hp）在血浆中与游离的血红蛋白结合，是一种急性时相反应蛋白。在CAM电泳及琼脂糖凝胶电泳中位于α₂区带。分子中有两对肽链（α与β链）形成α₂β₂四聚体。α链有α¹及α²两种。而α¹又发现有α^1F及α^1S两种遗传变异体（F表示电泳迁移率相对为fast，S表示slow，两种变异体的多肽链只有一个氨基酸的残基组成不同），由于α^1F、α^1S、α²三种等位基因编码形成αβ聚合体，因此个体之间可有多种遗传表现型（表2-3）。不同个体，由遗传获得的特征基因型决定了血浆中Hp的性质，这就是所谓基因多形性（polymorphism）的表现。还有一些血浆蛋白质也表现有相似的遗传变异，如β脂蛋白、α₁AT、IgG等，Hp在遗传研究上是颇为引起兴趣的课题。

表2-3 结合珠蛋白的几种遗传表现型

Hp的主要功能是能与红细胞中释出的自由形式存在的血红蛋白结合，每分子Hp可以结合两分子的Hp。结合是不可逆的，一旦结合后，复合物在几分钟之内转运到肝，肝细胞上有特异受体，可十分有效地结合Hp-Hb复合物进入肝细胞而被降解，氨基酸和铁可被机体再利用。因此Hp可以防止Hb从肾丢失而为机体有效地保留铁。在一次急性血管内溶血时血循环中的Hp可以结合3g以上的Hb。Hp在溶血后含量急剧降低，Hp与Hb结合后不能重新被利用，但急性溶血后其在血浆中的浓度一般在一周内即可由再生而恢复。

临床意义：正常参考值范围较宽，因此一次测定的价值不大，连续观察可用于监测急性时相反应和溶血是否处于进行状态。

急性时相反应中血浆Hp增加，当烧伤和肾病综合征引起大量白蛋白丢失的情况下亦可增加，血管内溶血如溶血性贫血、输血反应、疟疾时Hp含量明显下降。此外，在严重肝病患者Hp的合成降低。在新生儿期只有成人的10%-20%（50-480mg/L），6个月后肝成熟，血浆Hp即达成人水平（300-2150mg/L）。

（七）α₂-巨球蛋白

α₂巨球蛋白（α₂-macroglobulin,α₂MG或AMG）是血浆中分子量最大的蛋白质。分子量约为65.2万-80万，含糖量约8%，由4个亚单位组成。它与淋巴网状系统细胞的发育和功能有密切联系（虽然确切的机制尚未明确）。

α₂MG最突出的特性是能与多种分子和离子结合。特别是它能与不少蛋白水解酶结合而影响这些酶的活性。如与许多肽链内切酶（包括丝氨酸、巯基、羧基蛋白水解酶和一些金属蛋白水解酶）的结合。这些蛋白水解酶有纤维蛋白溶酶、胃蛋白酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶及组织蛋白酶D等。研究表明，α₂MG与蛋白水解酶相互作用可使α₂MG的分子构象发生变化，当酶处于复合物状态时，酶的活性部位没有失活，但不容易作用于大分子底物，若底物为分子量小的蛋白质，即使有其它抗蛋白酶的存在，也能被α₂MG-蛋白酶复合物所催化而水解。这样，α₂MG起到有选择地保护某些蛋白酶活性的作用，这在免疫反应中可能具有重要意义。

α₂MG是由肝细胞与单核吞噬细胞系统中合成，半寿期约5天，但当与蛋白水解酶结合成为复合物后其清除率加速。

在低白蛋白血症时，α₂MG含量可增高，可能系一种代偿机制以保持血浆胶体渗透压。妊娠期及口服避孕药时血浓度增高。机制不明。可采用免疫化学法测定，正常成人参考值为1500-3500μg/L。

（八）铜蓝蛋白

铜蓝蛋白（ceruloplasmin,CER）是一种含铜的α₂糖蛋白，分子量约为12万-16万，不易纯化。目前所知为一个单链多肽，每分子含6-7个铜原子，由于含铜而呈蓝色，含糖约10%，末端唾液酸与多肽链连接，具有遗传上的基因多形性。

CER具有氧化酶的活性，对多酚及多胺类底物有催化其氧化的能力。最近研究认为CER可催化Fe²⁺氧化为Fe³⁺。对于CER是否是铜的载体存在不同看法。血清中铜的含量虽有95%以非扩散状态处于CER，而有5%呈可透析状态由肠管吸收而运输到肝的，在肝中渗入CER载体蛋白（apoprotein）后又经唾液酸结合，最后释入血循环。在血循环中CER可视为铜的没有毒性的代谢库。细胞可以利用CER分子中的铜来合成含铜的酶蛋白，例如单胺氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。

近年来另一研究结果认为CER起着抗氧化剂的作用。在血循环中CER的抗氧化活力可以防止组织中脂质过氧化物和自由基的生成，特别在炎症时具有重要意义。

CER也属于一种急性时相反应蛋白。

临床意义：血浆CER在感染、创伤和肿瘤时增加。其最特殊的作用在于协助Wilson病的诊断，即患者血浆CER含量明显下降，而伴有血浆可透析的铜含量增加。大部分患者可有肝功能损害并伴有神经系统的症状，如不及时治疗，此病是进行性和致命的，因此宜及时诊断，并可用铜螯合剂-青霉胺治疗。血浆CER在营养不良、严重肝病及肾病综合征时亦往往下降。妇女妊娠期、口服避孕药时其含量有明显增加。

（九）转铁蛋白

转铁蛋白（transferrin，TRF，siderophilin）是血浆中主要的含铁蛋白质，负责运载由消化管吸收的铁和由红细胞降解释放的铁。以TRF-Fe³⁺的复合物形式进入骨髓中，供成熟红细胞的生成。

TRF分子量约7.7万，为单链糖蛋白，含糖量约6%。TRF可逆地结合多价离子，包括铁、铜、锌、钴等。每一分子TRF可结合两个三价铁原子。TRF主要由肝细胞合成，半寿期为7天。血浆中TRF的浓度受铁供应的调节，在缺铁状态时，血浆TRF浓度上升，经铁有效治疗后恢复到正常水平。

临床意义：血浆中TRF水平可用于贫血的诊断和对治疗的监测。在缺铁性的低血色素贫血中TRF的水平增高（由于其合成增加），但其铁的饱和度很低（正常值在30%-38%）。相反，如果贫血是由于红细胞对铁的利用障碍（如再生障碍性贫血），则血浆中TRF正常或低下，但铁的饱和度增高。在铁负荷过量时，TRF水平正常，但饱和度可超过50%，甚至达90%。

TRF在急性时相反应中往往降低。因此在炎症、恶性病变时常随着白蛋白、前白蛋白同时下降。在慢性肝疾病及营养不良时亦下降，因此可以作为营养状态的一项指标。

妊娠及口服避孕药或雌激素注射可使血浆TRF升高。

有免疫试剂盒供应抗体级标准品。用免疫扩散或浊度法检测。正常成人参考值为2200-4000mg/L。新生儿为1300-2750mg/L。临床评价时常同时测定血清铁含量及TRF的铁结合容量（TIBC），并可计算出的TRF铁饱和度（%）。TRF亦可通过测定而间接计算估得，其计算方程式如下：

TRF（mg/L）=TIBC(μg/L)×0.70

（十）血红素结合蛋白

血红素结合蛋白（hemopexin,Hpx）分子量5.7万，单链多肽，含糖量约22%。正常血浆中含量为500-1000μg/L，和游离血红素有特异结合能力。它可配合结合珠蛋白对血红蛋白进行处理。当广泛溶血时，血浆结合珠蛋白耗竭，循环中游离的血红蛋白可降解为珠蛋白和血红素两部分。血红素不溶于水，可与Hpx结合成复合物而运输到肝，分子中的铁可被机体重新利用，卟啉环降解为胆红素而由胆管排出。Hpx并不能与血红蛋白结合，仅可与血红素可逆地结合，而在血循环中反复利用，这是机体有效地保存铁的又一种方式，而避免血红蛋白和血红素从肾排出体外。

（十一）β₂-微球蛋白

β₂-微球蛋白（β₂-microglobulin,BMG）分子量为11800，存在于所有有核细胞的表面，特别是淋巴细胞和肿瘤细胞，并由此释放入血循环。它是细胞表面人类淋巴细胞抗原（HLA）的β链（轻链）部分（为一条单链多肽），分子内含一对二硫键，不含糖。半寿期约107分钟，可透过肾小球，但尿仅有滤过量的1%，几乎完全可由肾小管回收。

临床意义：在肾功能衰竭、炎症及肿瘤时，血浆中浓度可升高。主要的临床应用在于监测肾小管功能。特别用于肾移植后，如有排斥反应影响肾小管功能时，可出现尿中BMG排出量增加。在急性白血病和淋巴瘤有神经系统浸润时，脑脊液中BMG可增高。因含量微，常用放射免疫方法测定，正常血浆BMG参考值为1.0-2.6μg/L，尿中0.03-0.37mg/d。

（十二）C-反应蛋白

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（1941年发现），命名为C-反应蛋白（C-reactiveprotein,CRP）。最早采用半定量的沉淀试验，现在制备优质的抗血清，可以建立高灵敏度、高特异性、重复性好的定量测定方法。CRP是第一个被认为是急性时相反应蛋白的，在急性创伤和感染时其血浓度急剧升高。CRP由肝细胞所合成。

CRP含5个多肽链亚单位，非共价地结合为盘形多聚体。分子量为11.5万-14万。电泳分布在慢γ区带，有时可以延伸到β区带。其电泳迁移率易受一些因素影响，如钙离子及缓冲液的成分。

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。结合后的复合体具有对补体系统的激活作用，作用于C_1q。CRP可以引发对侵入细胞的免疫调理作用和吞噬作用，而表现炎症反应。

临床意义：作为急性时相反应的一个极灵敏的指标，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。结合临床病史，有助于随访病程。特别在炎症过程中，随访风湿病、系统性红斑狼疮、白血病等。

采用何种免疫化学检测法，取决于各实验室条件和对灵敏度、特异性的要求。免疫扩散、放射免疫、浊度法，以及酶标免疫测定方法均有实用价值。正常值：800-8000μg/L（免疫扩散或浊度法）。

（十三）其他血浆蛋白质

血浆脂蛋白系统将于第四章详细介绍，免疫球蛋白及补体系统由临床免疫学详细介绍，凝血因子由临床血液学详细介绍，此处略去。此外，在血浆中还有一些蛋白质仅择其特点，简介如下：

1．α₁-抗糜蛋白酶、间α胰蛋白酶抑制物处于α₁、α₂区带间。前者分子量6.8万，为急性时相反应蛋白之一；后者分子量16万，可分裂为碎片，具有抑制蛋白酶的作用。

2．一些来源于胎盘的血浆蛋白质除具有激素作用的人类绒毛膜促性腺激素（分子量约4万）及胎盘催乳素（lactogen）外，尚有妊娠相关血浆蛋白质（pregnancy-associatep lasmaprotein,PAPP-A分子量为75万，PAPP-B分子量100万左右）。妊娠特异β-球蛋白（SP）分子量约9万，妊娠期升高，可作为妊娠指标及监测胎儿胎盘功能。

3．溶菌酶分子量约1.5万。正常存在于细胞内的溶酶体及外分泌液（如唾液）中，有天然杀菌作用。由颗粒白细胞及单核细胞中产生，而不存在于淋巴细胞。因此在结核和单核细胞白血病中增高，电泳中可出现于γ区带之后，此溶菌酶可从肾小球滤过，但多数被肾小管重吸收而在小管上皮细胞内分解。可用于肾小管功能的检查。正常血清参考值为3.6-7.8mg/L。

4．癌胚抗原分子量近20万的糖蛋白。在结肠、肺、胰腺、胃及乳腺恶性肿瘤时血浆中浓度可升高。特异性不高，但可用于手术后随访监测手术是否清除彻底及复发，亦可用于监测化疗的进展情况。正常血浆浓度<2.5μg/L。

三、关于血浆蛋白质的正常参考值

上节中列举了一些血浆蛋白的正常参考范围，但必须指出这些数字是相对的。根据多个实验室选用的方法和蛋白质标准品有差异。

特别应提及，近年来许多评论家对“健康”与“疾病”个体正常值的界限提出了更有实用价值的新概念（参阅第二十二章）。除此之外，由于在蛋白质的测定中采用的标准品（基准物质）存在的问题更为复杂，使得各个实验室裼之间的参考值范围不易取得一致。卫生部检验中心和世界卫生组织曾推行供应和采用公认的血浆蛋白质标准品，但尚未能普遍实现。混合血清标准或各个商品化的标准品也很难统一。因此，各家文献中列出的参考值有较大的变异。此点在建立方法学与质量控制中应予妥善处理。关于不同年龄、性别与个体间的差异，作以下几点归纳，可供参考。

（一）年龄组的变异

1．Gitlin等1975年发表了一个很详尽的新生儿和胎儿血浆蛋白成分的数值。以新生儿血浆蛋白浓度/成人血浆蛋白浓度相对比值来看，AFP、α₂MG、α₁AT浓度在新生儿期显著高于成人。Alb、纤维蛋白原、IgG与正常成人接近，其他各成分特别是IgM、IgA及C₃、C₄补体成分均偏低。

2．对8-95岁的年龄组分布调查有以下几点特征：

（1）Alb在50岁前保持稳定，50岁以后有下降趋势。

（2）α₁酸性糖蛋白在男30岁、女40岁后有上升趋势。

（3）α₁脂蛋白、α₁AT40岁后有上升趋势。

（4）Hp随年龄增加而增加。

（5）α₂MG在40岁前随年龄增加而下降，到老年时又略有上升。

（6）转铁蛋白在男性40岁后有随年龄增加而逐步下降的趋势，女性则在30岁左右达高峰，以后亦逐步下降。

（7）IgA在出生前逐步上升，中年期达高峰。

（二）关于性别的差异

1．男性成人略高于女性的有Alb、α₁-酸性糖蛋白、IgA等。

2．女性略高于男性成人的有α₁脂蛋白、铜蓝蛋白、α₂MG。在妊娠期明显增高的有铜蓝蛋白、转铁蛋白等。

（三）个体不同时期的差异及个体间的差异

Statland等1976年曾用同一方法测定个体24小时内及不同天内的血前浆蛋白水平的变异，并与人群间的变异相比较，获得的概念是个人不同时期的变异大大地小于人群间不同个体间的变异（表2-4）。因此提出用正常健康状态下本身的血浆蛋白质数值作为正常参考值更有效和合理。这一概念是否能通过建立个人健康档案而普遍地用于今后实际工作中去，尚待努力。

表2-4 五种血浆蛋白在个体内与人群间的差异

四、疾病时血浆蛋白质变化的图谱特征

（一）关于急性时相反应蛋白

急性时相反应蛋白（acutephasereactants,APR）包括AAT、AAG、Hp、CER、C₄、C₃、纤维蛋白原、C-反应球蛋白等等。其血浆浓度在炎症、创伤、心肌梗死、感染、肿瘤等情况下显着上升。另外有3种蛋白质：前白蛋白、白蛋白及转铁蛋白则出现相应的低下。以上这类蛋白质统称为急性时相反应蛋白，这一现象可称为急性时相反应。这是机体防御机制的一个部分，其详尽机制尚未十分清楚。

当机体处于炎症或损伤状态时，由于组织坏死及组织更新的增加，血浆蛋白质相继出现一系列特征性变化，这些变化与炎症创伤的时间进程相关，可用于鉴别急性、亚急性与慢性病理状态。在一定程度上与病理损伤的性质和范围也有相关。

例如单纯的手术创伤，C-反应蛋白及α₁抗糜蛋白酶在6-8小时内即上升。继之在12小时内α₁AG上升。在严重病例继之可见到AAT、Hp、C₄及纤维蛋白原的增加，最后C₃及CER增加，2-5天内达到主峰，同时伴有PA、Alb及TRF的相应下降。如无并发感染，则免疫球蛋白可以没有特殊变化，α₂MG亦可无变化。因此结合后几项可以作为监测患者有否伴随失水及血容量变化的指标。以上变化可用表2-5简示。

表2-5 手术创伤后APR的变化

空格表示无变化

急性心肌梗死后的APR变化常与时间进程及损伤程度相关。一般也可分为3个时期：

1．损伤早期C-反应蛋白、αAG、α₁AT，α₁AC、Hp及纤维蛋白原均很快上升，3周左右逐步恢复正常。

2．PA、Alb、TRF、α-脂蛋白、IgG5天内明显下降，3周左右逐步恢复。

3．C₃、CER中等度增加，2周达高峰，C₄、α₂MG、IgM变化较小。

其中C-反应蛋白、α-糖蛋白及结合珠蛋白3项与梗死区大小和血清酶的变化呈一定相关。以上现象目前的解释是：在损伤和炎症细胞释放某引起生物活性介质，有证据提示是一些小分子的蛋白质，如白细胞内源性介质（leukocyticeudogenousmediators，LEM）等参与，目前知道有白细胞介质（interleukin）IL-6，肿瘤坏死因子α及β，干扰素以及血小板活化因子等。可导致肝细胞中上述蛋白质的合成增加，以及前白蛋白、白蛋白及转铁蛋白在肝细胞中的合成减少。

（二）风湿病

风湿病可表现急性或慢性炎症过程，包括多方面的变化。炎症主要累及结缔组织，但可伴有多系统的损害。患者血浆蛋白的异常改变主要包括急性炎症反应和由于抗原刺激引起的免疫系统增强的反应，其特征为：①免疫球蛋白升高，特别是IgA，并可有IgG及IgM的升高；②炎症活动期可有α₁AG、Hp及C₃成分升高。

（三）肝疾病

肝是合成大多数血浆蛋白质的主要器官，肝的枯否细胞可参与免疫细胞的生成调节，因此肝疾病中可以影响到很多血浆蛋白质的变化。在急性肝炎时，可以出现非典型的急性时相反应，如乙型肝炎活动期AAT增高，α₁AG大致正常，而Hp常偏低，IgM起病时即可上升，PA、Alb往往下降，特别PA是肝功能损害的敏感指标。肝硬化时可有以下特征：①IgG出现弥散性的增高，以及IgA的明显升高；②α₁AT是肝细胞损害的一个敏感指标，升高显著；③C-反应蛋白、CER及纤维蛋白原轻度升高；④α₁AG、Hp、C₃可由于肝细胞损害而偏低；⑤PA、Alb、α₁脂蛋白及TRF明显降低；⑥α₂MG则可出现明显地增高。其全貌可参见表2-6。

（四）选择性蛋白质的丢失

肾病患者或某些肠道疾病患者，常可导致血浆蛋白质丢失。其量常与蛋白质的分子量相关。小分子量的白蛋白丢失最为明显，而大分子量的蛋白则可有绝对含量的增加（由于肝细胞补偿性的合成增加）。其特征往往表现为：①Alb明显低下，同时PA、α₁AG、αAT及TRF下降；②α₂MG、β-脂蛋白及Hp多聚体的增加（Hp2-1、Hp2-2）；③免疫球蛋白中Igg 降低，而IgM可有增加。

至于严重肾病致肾小球失去分子筛作用，或严重肠道炎症导致非选择性的蛋白丢失，以及全血丧失均可表现为广泛的低血浆蛋白质血症。这类全低血浆蛋白质图谱也可以在充血性心力衰竭、肝功能衰竭、全血稀释及营养不良时见到。

（五）妊娠期及高雌激素血症

正常妊娠时表现为：①PA、Alb、α₁AG及IgG略有降低；②α₁AT、CER、TRF及纤维蛋白原有显著增高。α₁-脂蛋白可有中度增加。

在用雌激素治疗的个体以及口服避孕药者，可有类似上述血浆蛋白质图谱。

表2-6 几种疾病时血浆蛋白质的变化图谱

（六）遗传性缺陷

血浆蛋白质的遗传性缺陷，包括个别蛋白质发生变异或其量的完全缺乏与基本缺乏。这一现象多数是由于编码的相应蛋白质基因发生遗传上的突变或缺失。举例如下：

1．α₁抗胰蛋白酶缺乏病，患者血浆中α₁AT可仅为正常的10%，是一种常染色体的隐性遗传。杂合子患者血清中αAT含量也低于正常。由于α₁AT占α₁区带中蛋白质的大部分，这种异常在血清电泳中可以初步识别。进一步作免疫化学检查可以确诊。

2．结合珠蛋白缺乏病。

3．转铁蛋白缺乏病，为常染色体显性遗传。

4．铜蓝蛋白缺乏病，为常染色体隐性遗传。

5．补体成分缺失，此病少见。患者可完全缺乏某种补体成分，对感染的易感性增加。

6．免疫球蛋白缺乏，可表现为反复感染，可有一种或多种免疫球蛋白的缺陷。如无γ球蛋白血症或低γ球蛋白血症，全部免疫球蛋白组分均可降低。

7．无白蛋白血症，为极罕见的遗传病，完全缺乏时患者可以不发生严重症状，这是由于球蛋白代偿性的增加。

五、血浆蛋白质的检测及其临床应用

血浆蛋白质的检测及其临床应用可以概括为以下几方面：

1．定量地用化学方法测定血浆总蛋白质以及白蛋白。

2．通过电泳将血浆（或血清）蛋白质初步分离，可以半定量地检测主要蛋白质的组分及其图谱，如Alb、α₁、α₂、β₁、β₂、γ等区带，并以相对百分比表示之。

3 ．特异的定量测定个别蛋白质，多采用免疫化学的技术，通过制备特异的抗血清（或抗体）测定抗原-抗体复合物。依据抗原抗体结合及其复合物的检测手段可有浊度亮度法、沉淀法、免疫扩散法、免疫电泳法等。如果含量很微的蛋白质则采用放射免疫测定法（RIA）及酶免疫测定法（EIA）。

此处仅从临床的需要，对方法学的临床应用及其进展作一简介。

（一）血清总蛋白质的测定

新鲜全血采取后经自然凝固，析出血清，除去含量约为2-4μg/L的纤维蛋白原，剩下的即为血清蛋白质。健康成人在活动状态采血，其含量为63-83g/L，平卧休息时为60-78g/L。血浆总蛋白质含量的变化不外两大原因；一是血容量的改变（浓缩或稀释）；二是个别蛋白质组分的明显增加或减少。血浓缩时的高血浆蛋白血症，各个组分成比例的增加（病史中有失水史）。血稀释时的低血浆蛋白血症亦是相对的，各组分蛋白质仍保持正常的比例。

由于个别蛋白质的变化所致的低蛋白血症，最多见的原因是低血浆白蛋白。轻度的高蛋白血症可由于慢性感染性疾病引起的多克隆，弥散性的γ球蛋白增多症是由于多发性骨髓瘤或异常蛋白血症时单克隆免疫球蛋白增多。

应当指出，在进行化学定量测定血浆蛋白质时，我们作了如下假定：①所有血浆蛋白是纯的多肽链（糖脂类和金属有机物等均不计在内），其含氮量平均为16%；②几百种血浆蛋白其理化性质虽不同，但与化学试剂作用产生的反应（如呈色、沉淀）是一致的。显然，这是过于理想化了的，事实上前一种情况是不存在的，后一种情况在不同蛋白质之间也有很大的差别，因此采用任何一种化学方法作血浆蛋白质的测定，严格来讲都是从实用出发的，是相对的定量。

至今，凯氏定氮法仍然是建立各个具体方法时采用的参考标准方法。

双缩脲比色法是目前首先推荐的蛋白质定量方法。方法操作简便，虽然双缩脲试剂有大同不异。其中酒石酸钾纳可以稳定在碱性溶液中的铜离子，含有碘化物作为抗氧化剂。双缩脲反应生成的复合物其吸收峰为540nm。可采用公认的标准牛血清白蛋白作为标准品，经精确称量，必要时用凯氏定氮法标定。各地质控中心提供的混合标准血清可作为第二参考，血清用量100μl，在10-120g/L浓度范围内呈良好线性关系，批内CV值<2%，其它常用的方法还有：

1．基于蛋白分子中含有酪氨酸和色氨酸而使用的酚试剂比色法 由于各种蛋白质分子中上述两种氨基酸的组成比例不同，特别是白蛋白含色氨酸为0.2%，而γ-球蛋白中含量达2%-3%，导致较大的差异。Lowry的改良法在酚试剂中加入Cu²⁺，集中原法和双缩脲反应两者的作用，使呈色灵敏度提高。其中75%的呈色依赖于Cu²⁺。反应产物最佳吸收峰在650-750nm，方法灵敏度为双缩脲方法的100倍左右。有利于检测较微量的蛋白质。但试剂反应仍易受多种化合物的干扰。

2．采用280nm和215/225紫外吸收值，计算蛋白质含量　280nm 是由于蛋白质分子中存在芳香族氨基酸所致。方法的特异性和准确性受蛋白分子中该种氨基酸的含量比例影响甚大。尿酸和肝红素在280nm附近有干扰。紫外区200-225nm是肽健的强吸收峰。在此区域其吸收值为280nm的10-30倍，将血清稀释1000-2000倍可以消除干扰物质的影响。

3．采用沉淀反应进行散射比浊法　用磺柳酸、三氯醋酸等配方，此方法甚为简便，不需特殊仪器，技术关键在于：①选择最佳试剂浓度及温度；②混匀技术；③选用的标准；④待测标本中的蛋白浓度。

4．染料结合法 蛋白质可与某些染料特异结合，如氨基黑（amino black）与考马亮蓝（comassive brilliant blue ）。这一性质除了可以用于电泳后的蛋白质区带染色，亦可用于总蛋白质的定量。缺点是多种蛋白质与染料的结合力不一致。考马亮蓝在与蛋白质结合后的吸收峰从465nm移向595nm，这一性质可用分光光度法来定量检测。

关于用化学方法测定白蛋白，现多采用特异性的染料（BCG或BCP）结合法，已于第一节中介绍。

（二）血清蛋白质的电泳分析

醋酸纤维薄膜（ACM）和琼脂糖凝胶是目前最广泛采用的两类介质。巴比妥缓冲液pH8.6，离子强度0.05，标本用量3-5μl，标准电泳条件为CAM每厘米宽电流0.75mA，琼脂糖约为每厘米宽10mA，电泳时间40-60分钟，电泳前沿达6cm左右。虽然目前已开展和应用不少个别蛋白质的测定方法，但血浆蛋白质电泳图谱至今仍然是了解血浆蛋白质全貌的有价值的方法，可用为初筛试验，以提供较全面的信息。正常血清电泳后可以很好地分为5条区带（Alb、α₁、α₂、β₁、β₂），新鲜标本可以分出β带（以C₃成分为主）。由于各条区带中各个蛋白质组分的重叠、覆盖（如CER常被α₂MG及Hp所掩盖），以及某些蛋白质染色带很浅（如脂蛋白和α₁糖蛋白），可以用其它染色方法辅助。目前除了常使用的氨基黑和丽春红染料外，还采用灵敏度更高的考马亮蓝。

用血清蛋白质电泳测定各组分的含量，通常可采用各区带的浓度百分比（%）或绝对浓度（g/L）表示之。

用醋酸纤维薄膜电泳测得正常小儿及成人血清蛋白质的参考值可参见表2-7。

在疾病情况下血清蛋白质可以出现多种变化。根据它们在血清蛋白质电泳图谱上的异常特征，不少学者曾试将其分为以下类型，参见表2-8及图2-1。

表2-7 各年龄组血清蛋白质电泳正常值（X±SD）范围

△资料取自不同作者：①上海医科大学n=50；②重庆医科大学n=123；③同济医科大学n=132；④苏州医学院n=100；⑤湖南医科大学n=100

表2-8　异常血清蛋白质电泳图谱的分型及其特征

上述电泳图谱分型有助于临床疾病判断的参考。在某些蛋白质异常增多的情况下，可出现异常区带。如高浓度的αFP可以在Alb与α₁区带间出现一条清晰的新带（有人称之为肝癌型）；CRP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；单克隆免疫球蛋白异常症（M蛋白血症）则在α-γ区带中出现一条很深的界限截然的M区带。

在大剂量使用青霉素或水杨酸等药物时，由于药物与白蛋白的结合，可导致这部分白蛋白电泳迁移率的加快而出现区带状的改变。

急性时相反应型常以α₁及α₂区带加深为特征；妊娠型以α₁区带增高为特征，伴有β区带的增高；以α₂区带增高为特征的图谱常见于风湿病等免疫反应性疾病。其它慢性炎症则同时有α₁、α₂及γ-球蛋白的增加。在肝硬化及慢性肝炎伴肝硬化及慢性肝炎伴肝硬化可以出现β、γ区带融合弥散的宽γ带。慢性迁延型肝炎、慢性活动型肝炎及慢性反复感染可以出现多条γ区带的加深。

（三）免疫化学法测定个别蛋白质

散射比浊法和透射比浊法由于测定方法简便、快速而被广泛使用。许多试剂盒供应抗血清及标准蛋白质，即可建立此测定法。此技术可以测定抗原-抗体复合物（沉淀颗粒）形成的量（终点法），亦可采用测定复合物形成的速率（动力学方法，即通过散射浊度计测定抗原-抗体混合反应复合物颗粒形成的时间，即反应速率。一定条件下，反应速率与反应体系中抗原的含量直线相关，可以通过制备标准曲线而计算）。

现已有设计完善的带微电脑进行数据处理的散射浊度计和透射浊度计，以免疫化学系统（immuno-chemicalsystem,ICs ）可供应。免疫扩散法不需昂贵设备，放射免疫法则需要液体闪烁计数器及应用放射性同位素。

现将几种常用的免疫化学测定法的特点列表总结比较于表2-9、10中。

表2-9　电泳与免疫化学检测血清蛋白列表比较

表2-10　几种免疫化学测定方法的比较

关于免疫化学测定方法中的标准品和方法的标准化问题：含有准确含量的纯抗原蛋白不易买到。制备的抗血清由于其来源不同，其特异性和灵敏度效价有很大差异，一个纯蛋白制剂来制备高特异性的抗血清亦非轻易之举。因此抗血清的制备和方法的标准化是方法推广和使用的关键。据美国病理学会的研究报告，测α₁AT用同一标本，使用5种不同的方法在510个实验室报告的结果从1.6-2.34g/L。同一研究中C₃补体的测定采用了8种不同方法，测定结果为149-282mg/L。

世界卫生组织目前提供以下参考标准品：IgG 、IgA、IgM、IgD、IgE、αFP、CEA、Alb、C₃、CER及TRP。使用国际单位（IU），没有使用绝对的质量单位。美国疾病控制中心（CDC）供应的国家参考标准品人血清蛋白质含13种蛋白质，亦使用WHO的国际单位标明含量。

由于不易获得稳定的抗血清和标准化的参考蛋白质，各个实验室还不得不根据自己的条件建立自己的正常参考值。

第二节　细胞骨架蛋白——组织特异性蛋白的鉴定及其意义

人类基因组（genome）含有3万-5万个可单拷贝的结构基因，但在一个细胞生长的特定条件下，往往只有少数基因表达。有些基因几乎普遍地在所有细胞活跃地处于表达状态，并保证其表达产物的功能。如多数酵解酶类蛋白、钙调节蛋白。此外，多数细胞均有其细胞骨架的特定组分，或产生特定代谢的酶。这些蛋白在各细胞中表现出它的组织特异性（tissue-speificprotein），当有关细胞损害过程中，它们在血循环中可以出现，可以反应该细胞的特异损害。这一事实被利用于监测某组织是否进行性损害的一种非损伤性的手段，并正在发展中。

有几种方法可以检测出特殊蛋白的组织特异性，如果该蛋白本身就是酶，可以直接测定酶的活性。例如肌酸激酶在骨骼肌中含量很高，但它们并不存在于肝内。血清中该酶的活性可以反应肌肉的损害，特别是骨骼肌的病变——肌萎缩症，或心肌损害。如果该蛋白并非具有酶活性，但可以表现一定的抗原性，可用于制备相应的抗体，用相应的免疫学方法来检测。新的组织特异性蛋白质也可以通过高分辨率的双相电泳色谱而定位，可以比较不同的组织，而检出特殊器官中特异性蛋白的存在。

一个真核细胞的胞质部分（往往指细胞在去除其亚细胞的结构组分——包括线粒体和内质网及核微粒等成分后，残留下的可溶性部分），往往尚含有20%-30%高浓度蛋白质溶液，各个蛋白质之间具有弱的相互作用力。这些蛋白质可导致细胞内水形成两个部分，即水化的结合水分子与蛋白分子表面结合以及自由水。这些细胞质中的由蛋白丝组成的非膜相结构统称为细胞骨架（cytoskeleton），根据目前的研究，按纤维直径的大小又可将其分为微管（microtube,直径约24nm）、微丝（microfilament，直径约5-8nm）、中间纤维或称中间丝（intermediatefilament，直径约7-12nm）以及比微丝更细且不规则的纤维网，称为微梁格（microtrabecularlatticesystem，直径<6nm）。

细胞骨架蛋白在细胞运动、分裂、信息传递、能量转换、代谢调控以及纤维细胞形态方面具有重要作用。

一、微管

微管可在所有哺乳类动物细胞中存在，除了红细胞外，所有微管均由约55ku的α及β微管蛋白（tubulin）组成。它们正常时以αβ二聚体形式存在（110ku）并以头尾相连的方式聚合，形成微管蛋白原纤维（protofilament），由13根这样的原纤维构成一个中空的微管。

从各种组织中提纯微管蛋白可以发现还存在一些其他蛋白成分（5%-20%），称之谓微管相关蛋白（microtubeassociatedproteinsorMAPS’）。这些蛋白具有组织特异性，表现出从相同αβ二聚体聚合形成的微管具有独特的性质，已从人类不同组织中发现了多种α及β微管的等点异质体（variants），并追踪微管基因表现出部分基因家族，某些基因被认为是编码独特的微管蛋白。

在人类至少发现两种明显区别的α-微管蛋白及三种明显区别的β-微管基因，空们产生具有特定功能的微管蛋白mRNA，由于这些编码在结构组分上十分近似蛋白质分子，在不同组织存在多少特异性的具有差异表达的微管蛋白亚型，尚待深入研究。

二、微丝

微丝（microfilament）也普遍存在于所有真核细胞中，是一个实心状的纤维，一般细胞中含量约占细胞内总蛋白质的1%-2%，但在活动较强的细胞中可占20%-30%。

微丝的主要化学成分是肌动蛋白（actin）和肌球蛋白（myosin），如同微管蛋白，肌动蛋白的基因组成一个超家族并有多种结构极为相似的组成。在肌细胞中至少存在4种不同的肌动蛋白：①骨骼肌的条纹纤维；②心肌的条纹纤维；③血管壁的平滑肌；④胃肠道壁的平滑肌。它们在氨基酸组分上有微小的差异（大约在400个氨基酸残基序列中有4-6个变异），在肌肉与非肌细胞中都还存在β及γ肌动蛋白，它们与具有横纹的α肌动蛋白可有25个氨基酸的差异。

单体的或G-肌动蛋白可聚合为呈纤维状的F-肌动蛋白，它们可由Mg2+及高浓度的K+或Na+诱导而聚合，聚合后ATP水解为ADP及C-肌动蛋白ADP单体，而从组装成F-肌动蛋白的多聚体上游离下来。在骨骼肌肌动蛋白的细丝与肌球蛋白的粗丝相互作用产生肌收缩（肌球蛋白可以起作肌动蛋白激活的ATPase的作用）。肌球蛋白也存在于哺乳动物的非肌细胞中（但以非聚合状态存在）。

总之，微丝具有多种功能，在不同细胞的表现不同，在肌细胞组成粗肌丝、细肌丝，可以收缩（收缩蛋白），在非肌细胞中主要起支撑作用、非肌性运动和信息传导作用。

三、中间纤维

细胞骨架的第三种纤维结构称中等纤维或中间纤维（intermediatefilment,IF），又称中丝，为中空的骨状结构，直径介于微管和微丝之间，其化学组成比较复杂，在不同细胞中，成分变化较大。

免疫学试验与生物化学方法已确认动物细胞中有5种中间纤维，可见于表2-11。

表2-11 中间纤维丝蛋白的分类

以上5种中间纤维有共同的基本结构，即由311-314个氨基酸构建成一个中央α螺旋杆状区，两侧则是大小和化学组成不同的端区。端区的多样性决定了中间纤维外形和性质的差异和特异性。

表2-11中见人类角蛋白可有19种不同型别，可由双相凝胶电泳行为及氨基酸序列而区别，它们又可分为I型（1-9）、II型（10-19），它们表现组织定位的特异性。例如4、13号与食管和舌的上皮相关，3、12则和角膜相关。这5种中间纤维蛋白存在于原始的脊椎动物，可见在进化过程中具有较强的保守性。多种中间纤维蛋白的抗体目前可用于免疫组织化学方法来检测人类的癌肿，并诊断哪些细胞已转化为恶性，例如抗细胞角蛋白抗体可用于鉴别多种类型皮肤和肺部的肿瘤等。

第三节　细胞调节因子

一、概述

细胞调节因子是一组小分子或中等分子量的可溶性蛋白质（多肽）与糖蛋白，具有强大的和多方面的生物效应。它们均作用于特异的靶细胞表面受体，通过细胞内信号传导和第二信使介导，调节细胞的增殖、分化、生长、出血、骨发生、免疫过程、创伤的愈合、炎症反应等。较大分子量的调节因子前身物质经蛋白酶切水解为较小的活性分子（成熟分子），糖蛋白分子中的含糖结构对其药理动力学有显着影响。已知不少疾病过程与细胞因子生成的失平衡有密切联系，它们异常过度的分泌可诱发和延长病理过程，有些疾病可恶化，或受到一些起始因子（如病毒与细胞的感染等）的作用后，造成细胞分泌异常而发病。细胞因子的生成异常亦与一些免疫介导的疾病有关，如过敏、哮喘、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、自身免疫性全细胞缺乏症、牛皮癣等。细胞因子广泛地介入恶性肿瘤的增殖分化、转移，如多发性骨髓瘤，急性白血病，慢性淋巴细胞白血病，霍奇金病。细胞因子更广泛地从多层次以多种形式介导一系列炎症发病进程，如胰腺炎、毛细管渗出性综合征、骨质疏松症、创伤愈合、肾衰等。因此，近年来，细胞因子的分泌表达及其作用引起多方面专家的关注和研究，细胞因子的检测也迅速发展起来。

本节从生物化学与分子生物学基础对其发展中的几个基本问题作一简介。

细胞因子的发现近半个世纪，由于其生物学作用的多效性，细胞来源的多样性，曾经赋予过不少名称。自80年代基因工作和蛋白质的优化技术发展，细胞因子基因被克隆至今，虽然多种细胞因子的蛋白质一级结构被阐明，其相应的mRNA及DNA序列分析及其染色体定位被确认，但由于一种细胞因子可由多种细胞产生，不同细胞来源的细胞因子又有相似的生物学作用（多效性），加上生物学作用的环境依赖性，因此命名至今不够满意，更不甚统一，分类上的意义也是相对的，有的侧重考虑其细胞来源，有的着重于参照其生物学作用，见表2-12。

表2-12 细胞因子的分类

有些研究者按其主要特征，归纳为以下几类：

1．天然免疫的效应分子（如α/β干扰素，TNF，IL-1，IL-6等）。

2．炎症反应的激活因子（IL-1，IL-5，IFN-1等）。

3．淋巴细胞活化生成与分化的调节因子（IL-2，IL-4，TGFβ等）。

4．未成熟免疫细胞生长分化的刺激因子（IL-3，IL-7，GM-CSF，M-CSF，G-CSF）。

也有一些研究者依据其生物学特征从临床病理出发分为以下6大类：

1．炎症因子（介导炎症发生发展）又称为炎症反应因子（inflamatoryfactor）(如IL-1，IL-6，IL-8，TNF等)。

2．杀伤因子（cytotoxicfactor）（如TNF-γ，TNF-β）。

3．干扰素（有抗病毒作用的IFN-γ，β，α）。

4．白介素类，促细胞活化、增殖、分化、调节其功能。

5．成血因子（hematopoieticfactor）(SCF，IL-3，GM-CSF，G-CSF，M-CSF等)

6．转化生长因子（transforminggrowthfactor，TGF）。

最近由于分子生物学研究的进展，将已发现的细胞因子以分子结构为基础，结合其基因组合受体类型，将它们归纳为以下6个不同的家族，列表2-13下可供参考。

表2-13 细胞因子的结构型家族

各个细胞因子的生物化学及其分子生物学正在积累大量的资料，学者可从以下几方面了解和收集有关材料加以深入系统的研究。

1．使用过的其它名称，多数细胞因子在发现它们存在的早期，曾基于其生物效应的某一侧面或其发现的历史、细胞来源以及生物检测方法的使用而使用过多种名称，这些名称不一定是反映该因子最本质的方面，并易混淆，宜予注意。

2．分子大小、分子特征、分子量。

3．氨基酸序列和三维空间结构（包括来自X线及NMR获得的数据）

4．交叉反应性（crossreactivity），比较不同种属（如人和鼠）细胞因子氨基酸序列的一致性及其差异。

5．已知可以分泌该细胞因子的细胞类型及细胞因子的表达调控。

6．主要物理化学性质，包括前体的分子量和去除信号肽后成熟分子的分子量及其酶切点。

7．基因结构及其染色体定位，包括有关外显子和内含子的基因结构及相应的氨基酸序列。

8．受体的描述、类型，包括蛋白质的主区域细胞膜结合的模式和糖基化的程度，受体细胞分布，受体的物理化学性质，氨基酸序列，染色体定位等。

9．受体后信号传递体制和类型-细胞内信号传递途径的了解情况。

二、细胞调节因子实验室检测的简介

研究细胞因子在各种病理生理情况下的活动、分泌以及在治疗中使用细胞因子制剂的效应，都要求能有效地检测体内细胞因子的含量（浓度水平），以及检测细胞因子的功能（生物效应）。

从前以细胞因子的生物学特征作为其含量分析的基础，免疫分析及其它免疫化学或生物化学技术亦可用于此细胞因子的测定和部分鉴定，表2-14总结了已用于细胞因子功能测定和浓度（含量）测定的方法。

表2-14 细胞因子分析

人细胞因子实验测定的标准化：人细胞因子的实验测定中仍存在诸多问题，选择分析方法不恰当则可能导致混乱甚至错误的结论。有时有必要同时选择几种方法分析某些细胞因子。生物分析方法特异性差，那些使用细胞株的生物分析可能与不同细胞因子反应，而且可受非细胞因子分子的影响。用于维持细胞生物的细胞因子能强烈地影响某些依赖细胞对一些细胞因子的反应程度。有的细胞在连续传代后可能失去对某些细胞因子的反应性，此外，由于抑制剂如受体拮抗剂、可溶性细胞因子受体或其他拮抗剂分子的存在，测得细胞因子活性结果可能会比实际活性偏低。

由于蛋白酶的存在或与抑制剂如可溶性受体形成复合物，免疫分析能测得失去生物活性或具部分生物活性的细胞因子分子，并可受到基质效应的影响。此外，特异性问题影响了细胞因子mRNA测定，而mRNA水平亦不一定与具生物活性的细胞因子水平相一致。其它影响自动免疫分析方法准确性的问题还包括抗体的选择、分析的不均匀、分子糖基化的不同、寡聚体的形成及循环受体的影响，虽然免疫分析的结果并不一定反映细胞因子的生物活性，但一般而言，免疫分析及其它配体结合分析都更容易标准化。

目前，英国已能提供下列细胞因子的标准化参考试剂：IL-1α，IL-1β，IL-2-9，GM-SCF，M-CSF，TGF-α，TGF-β，TGF-γ，SCF，LIF（白血病抑制因子），IFN-α1，IFN-α2b，IFNγ，还能供应IFN-α2a，IFN-β及IFN-γ的国际标准。但于细胞因子分子的不均匀，其分析的标准化仍是问题。因此，要求各实验室的细胞因子分析应参考国际标准。某些细胞因子具有易被破坏的特性，从而要求非常细致和标准化的取样。

随着细胞因子在治疗上的不断应用，其测定方法亦得到了广泛的发展，临床检师必须选用正常的分析方法支持临床医生，为临床诊断提供相对简易的实验程序和准确的操作技术。

第三章　糖代谢紊乱

糖类的营养价值主要是供给能量，此外糖也是人体的重要组成成分之一。正常人体内糖代谢的中心问题之一是维持血糖浓度的相对恒定。临床上重要的糖代谢紊乱也主要是血糖浓度过高（高血糖症）和过低（低血糖症）。本章重点讨论高血糖症，对低血糖症及部分先天性糖代谢异常仅作简要阐述。

第一节　概述

一、糖的重要生理作用

糖类（主要是淀粉）是食物的主要成分。食物中的淀粉、糖原、蔗糖和乳糖等，在肠道经消化成为单糖后再被吸收，然后由血液运送到全身各组器官，供细胞利用或合成糖原贮存。糖的生理作用主要体现在两方面：

1．氧化供能糖的主要生理功能是氧化供能，每g糖完全氧化可释放16750J（4kcal）能量。我国一般膳食中，糖类所供给的能量约为总能量的75％左右，糖也是最易被消化吸收的能源物质。要避免酮症的发生必须保证每100g的膳食中至少要含5g糖类物质，要阻止因肌饿或高脂膳食引起的酮症，每日膳食中须有50～100g糖类。

2．人体的主要组成成分之一糖和蛋白质结合形成的糖蛋白，是某些激素、酶、血液中凝血因子和抗体的成分，细胞膜上某些激素受体、离子通道和血型物质等也是糖蛋白。结缔组织基质的主要成分_-蛋白多糖，是由氨基多糖和蛋白质所结合组成的。糖和脂类结合则形成糖脂，糖脂是神经组织和生物膜的重要组份。糖在体内可以转化成为脂肪、非必需氨基酸，并以核糖形式参与核酸的组成。

在整个人体重中，糖占人体干重的2％。

所以，糖既是人体重要的人供能物质，又是人体重要的组成成分之一。糖代谢障碍，首先导致机体能量供给障碍，由此可以产生一系列代谢变化，最终造成多方位的代谢紊乱，重者将危及生命。

二、血糖及其来源与去路

血糖是指血液中糖，由于正常人血液中糖主要是葡萄糖，且测定血糖的方法也主要是检测葡萄糖，所以一般认为，血糖是指血液中的葡萄糖。正常人空腹血糖浓度为4.4～6.7mmol/L（80～120mg/100ml），它是糖在体内的运输形式。全身各组织都从血液中摄取葡萄糖以氧化供能，特别是脑、肾、红细胞、视网膜等组织合成糖原能力极低，几乎没有糖原贮存，必须不断由血液供应葡萄糖。当血糖下降到一定程度时，就会严重妨碍脑等组织的能量代射，从而影响它们的功能。所以维持血糖浓度的相对恒定有着重要的临床意义。

正常人血糖浓度虽有波动，但可保持相对恒定在4.4～6.7mmol/L范围内。这些神经、肝脏等组织和激素对血糖的调节作用，使血糖的来源和去路达到动态平衡的结果。

血糖的来源有：①食物中的糖类物质经消化吸收进入血中，这是血糖的主要来源；②肝贮存的糖原分解成葡萄糖入血，这是空腹时血糖的直接来源；③在禁食情况下，以甘油、某些有机酸及生糖氨基酸为主的非糖物质，通过糖异生作用转变成葡萄糖，以补充血糖。

血糖的去路有：①葡萄糖在各组织细胞中氧化分解供能，这是血糖的主要去路；②餐后肝、肌肉等组织可将葡萄糖合成糖原，糖原是糖的贮存形式；③转变为非糖物质，如脂肪、非必需基酸等；④转变成其它糖及糖衍生物，如核糖、脱氧核糖、氨基多糖、糖醛酸等；⑤当血糖浓度高于8.9mmol/L（160mg/100ml）时，则随尿排出，形成糖尿。正常人血糖虽然经肾小球滤过，但全部都被肾小管吸收，故尿中糖极微量，常规检查为阴性。只有在血糖浓度高于8.9mmol/L，即超过肾小管重吸收能力时，尿糖检查才为阳性。糖尿多见于某些病理情况，如糖尿病等。

血糖的来源与去路总结为图3-1。

图3-1 血糖的来源与去路

三、血糖浓度的调节

血液浓度能维持相对恒定是由于机体内存在一整套高效率的调节机制，精细地控制着血糖的来源与去路，使之达到动态平衡。

（一）神经系统的调节作用

神经系统对血糖浓度的调节作用主要通过以下丘脑和自主神经系统对所控制激素的分泌，后者再通过影响血糖来源与去路关键酶的活性来实现。神经系统的调节最终通过细胞水平的调节来达到目的。

下丘脑一方面通过内脏神经作用于肾上腺髓质，刺激肾上腺素的分泌；另一方面也作用于胰岛α-细胞，使其分泌胰高血糖素；同时还可以直接作用于肝。三方面共同作用的结果是使肝细胞的磷酸化酶活化，使糖原分解加速；糖异生关键酶的活性增加，糖异生作用增加，从而使血糖浓度升高。

下丘脑了可通过迷走神经兴奋，使胰腺β-细胞分泌胰岛素，同时还可直接作用于肝，使肝细胞内糖原合成酶活化，促进肝糖原的合成；此外还抑制糖异生途径，促进糖的氧化和转化，总体上使血糖的去路增加，来源减少，最终达到使血糖浓度降低的目的。

（二）激素的调节作用

调节血糖浓度的激素可分为两大类，即降低血糖浓度的激素和升高血糖浓度的激素。各类激素调节糖代谢反应从而影响血糖浓度的机制在表3-1中简要说明。

表3-1 激素对血糖浓度的调节作用

1．胰岛素胰岛素是胰岛β细胞分泌的一种蛋白类激素，由51个氨基酸组成。血中葡萄糖或氨基酸浓度高时，可促进胰岛素的分泌。

胰岛素对血糖的调节机制，首先是使肌肉和脂肪组织细胞膜对葡萄糖的通透性增加，利于血糖进入这些组织进行代谢。胰岛素还能诱导葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成，加速细胞内葡萄糖的分解利用。胰岛素通过使细胞内cAMP含量减少，激活糖原合成酶和丙酮酸脱氢酶系，抑制磷酸化酶和糖异生关键酶等，使糖原合成增加，糖的氧化利用、糖转变为脂肪的反应增加，血糖去路增快；使糖原分解和糖异生减少或受抑制，使血糖来源减少，最终使血糖浓度降低。

近年来从人血清中分离出的类胰岛素生长因子（insulin-likegrowthfactor，IGF，也称somatomedins）其化学结构和生物学特性类似胰岛素，但IGF的免疫学性质与胰岛素完全不同。IGF通过IGF受体和胰岛素受体而发挥作用。但IGF促进血糖降低的快速效应仅相当于胰岛素的一部分，例如：①促进脂肪细胞转变、摄取和氧化葡萄糖，并合成脂肪的强度仅为胰岛素的1/50或1/100；②对心肌细胞摄取葡萄糖的作用为胰岛素的1/2或1/5；对骨骼肌摄取、氧化葡萄糖及合成糖原的作用只有胰岛素的1/20。IGF的长期效应是促进生长。

2．胰高血糖素是胰岛α细胞合成和分泌的由29个氨基酸组成的肽类激素，分子量为3500。其一级结构和一些胃肠道活性肽如胰泌素、肠抑制胃肽（GIP）等类似。血糖降时胰高血糖素分泌增加，高糖饮食后其分泌则减少。

胰高血糖素主要通过提高靶细胞内cAMP含量达到调节血糖浓度的目的。细胞内的cAMP可激活依赖cAMP的蛋白激酶，后者通过酶蛋白的共价修饰改变细胞内酶的活性，即激活糖原分解和糖异生的关键酶，抑制糖原合成和糖氧化的关键酶，使血糖升高。该蛋白激酶还激活脂肪组织的激素敏感性脂肪酶，加速脂肪的动员和氧化供能，减少组织对糖的利用，从而加重血糖升高。目前认为，胰高血糖素是使血糖浓度升高的最重要的激素。

胰高血糖素的前体为无活性的胰高血糖素原。由肠道上皮细胞生成和分泌的类似胰高血糖素的物质叫肠高血糖素。所以，用一般免疫法测得的高血糖素由胰高血糖素、胰高血糖素原、肠高血糖素3种形式组成，正常血浆中的基础浓度为50-100ng/L。

在激素发挥调节血浆浓度的作用中，最重要的是胰岛素和胰高血糖素。肾上腺素在应激时发挥作用，而肾上腺皮质激素、生长激素等都可影响血糖水平，但在生理性调节中仅居次要地位。

综上所述，胰岛素和胰高血糖素是调节血糖浓度的主要激素。而血糖水平保持恒定则是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果。

⒊肝在糖代谢调节中的作用肝是调节血糖浓度的主要器官，这不仅仅是因为肝内糖代谢的途径很多，而关键还在于有些代谢途径为肝所特有。

餐后食物中糖类经消化吸收，以葡萄糖形式大量进入血液，使血糖浓度暂时轻度升高。此时葡萄糖直接促进肝等组织摄取葡萄糖，使肝细胞内糖原合成明显增加，同时也抑制肝糖原的分解，减少其向血中释放葡萄糖，同时还使糖转为脂肪，结果是餐后血糖浓度仅轻度升高，并很快恢复至正常范围。饥饿时肝通过自己特有的葡萄糖-6-磷酸酶，将贮存的肝糖原分解成葡萄糖以提供血糖，而肌糖原则不能转为葡萄糖。

肝还是糖异生的主要器官（表3-2），在生理情况下，甘油、氨基酸等非糖物质主要在肝细胞骨转变成葡萄糖，以补充血糖因空腹所致血糖来源不足。这是因为糖异生途径的关键酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙铜酸羧激酶的活性似肝最高。饥饿或剧烈运动时，肝脏利用非糖物质转变成糖的作用尤为显著。此外，肝所具有的果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶在其他单糖转化为葡萄糖的方面也起着重要作用。

表3-2 空腹和长期饥饿时的糖异生作用

由此可见，肝在血糖的来源与去路方面所发挥的作用较其他器官全面，所以它是维持血糖恒定的关键器官。当机体需要时，通过神经-激素的作用，使肝细胞内各种糖代谢途径的酶活性改变，实现肝维持血糖浓度恒定的目的。当肝功能严重受损时，进食糖类或输注葡萄糖液都可发生一时性高血糖甚至糖尿，而饥饿时则可出现低血糖症状。

现将血糖三个水平的调节简要总结于图3-2。

图3-2 血糖调节的主要机制

第二节　高血糖症与糖尿病

高血糖症（hyperglycemia）是指空腹血糖高于正常上限7.3mmol/L(130mg/dl)，血糖高于肾糖阈值9.0mmol/L(160mg/dl)，则出现尿糖。在某些生理情况下，如情绪激动致交感神经系统兴奋，促使肾上腺素等分泌增加，使血糖浓度升高，出现尿糖，称为情感性糖尿；一次性食入大量糖，血糖急剧升高，出现糖尿，称为饮食性尿糖。上述两种暂时性高血糖及尿糖均为生理性高血糖及尿糖，受试者空腹血糖浓度均在正常水平，且无临床症状和意义。

临床上最常见的病理性高血糖症是糖尿病。糖尿病是一种以糖代谢为主要表现的慢性、复杂的代谢性疾病，系胰岛素相对或绝对不足，或利用缺陷而引起。虽然糖尿病的病因和生化缺陷尚未被彻底阐明，但目前较一致的认识是：该病是一种家族性疾病，其易感性有很大的遗传因素。糖尿病的临床特征是血糖浓度持续升高，甚至出现糖尿。重症病人常伴有脂类、蛋白质代谢紊乱和水、电解质、酸碱平衡紊乱，甚至出现一系列并发症，重者可致死亡。糖尿病是临床常见病之一，我国发病率为1％以下。

一、糖尿病的分型

糖尿病的分型曾经较混乱，过去临床上习惯按发病年龄将其分为儿童或青少年型和成年型两类，现在一般分为三型。

⒈胰岛素依赖型糖尿病（insulindependentdiabetesmellitus，IDDM也称为Ⅰ型糖尿病）此型好发于青春期（20岁以下），对胰岛素治疗敏感。其发病和遗传因素密切相关，大多数（80％以上）病人属于自身免疫性疾病，患者血清中发现有胰岛素抗体，使胰岛素不能发挥其正常生物学活性。病人胰岛素分泌菜单现为逐渐减退，以致完全丧失，需依赖补给胰岛素才能生存。由于患者的胰岛β细胞有缺陷，胰岛素生成和分泌不足，血中胰岛素水平低下，胰岛素/胰高血糖素比值降低，即使在葡萄糖从肠道吸收期间，此比值也不会增高。病人临床症状典型，病情较重，易出现酮症酸中毒，甚至昏迷。Ⅰ型糖尿病的突出特点是：从肠道进入体内的食物不论过多还是不足，各组织持续处于分解代谢状态，如同饥饿一样，其结果将直接威胁生命。

⒉非胰岛素依赖型糖尿病（noninsulindependentdiabetesmellitus，NIDDM，也称为Ⅱ型糖尿病）常见于中壮年肥胖个体。患者血中胰岛素水平不低，甚至有所升高（但低于同等肥胖而无糖尿病的个体）。此型的病变在于靶细胞膜上胰岛素受体数目减少或缺陷，表现为激素-受体亲和力减弱，有的则为正常结合，但结合后反应异常。此种胰岛素受体缺陷所致靶细胞对胰岛素的反应差，不能将胰岛素信息转换为生物效应的现象，称为胰岛素抗性。

Ⅱ型糖尿病人临床症状一般较轻，不发生酮症酸中毒，且对胰岛素治疗不敏感，也不适于用胰岛素治疗。病人可通过控制饮食使症状减轻，通过减肥阻止病情发展。但是，若不能有效控制病情的发展，病情可发展成与Ⅰ型一样，还将伴发神经、眼、肾和心血管系统的疾病。

⒊其它型糖尿病即继发性糖尿病。凡是由于其它已知原因的疾病引起的胰岛素分泌受损，或胰岛素不能正常发挥作用而引起的高血糖症均属此型。如胰腺疾病（胰腺炎等）、胰岛素拮抗激素分泌异常（肢端肥大症、甲状腺功能亢进、皮质醇增多症等）、肝脏疾患（肝硬化等）和某些药物（糖皮质激素、雌激素等）等。

在临床上，各型糖尿病糖代谢异常的共同特征是胰岛素缺乏样表现，病人血糖升高的程度与糖尿病病情的轻重程度密切相关，而NIDDM型约占总病例数的80％-90％（与Ⅰ型比较）。

二、糖尿病的主要代谢紊乱

糖尿病病人代谢异常主要表现在以下四方面：①糖代谢紊乱－高血糖和糖尿；②脂类代谢紊乱－高脂血症、酮症酸中毒；③体重减轻和生长迟缓；④微血管病变、神经病变等并发症。

在人类糖尿病患者中，除少数IDDM型糖尿病人血浆胰岛素减少外，大多数NIDDM型糖尿病人血浆胰岛素的含量正常或升高，这表明糖尿病代谢异常除因胰岛素不足外，还有其它因素存在，其中特别是对胰岛素有拮抗作用的激素如胰高血糖素、生长素、糖皮质激素、儿茶酚胺类激素的分泌过多。临床上可以见到，糖尿病人不论男女，其昼夜生长素水平均高于正常人，这些病人有的在糖尿病前期就已出现生长素分泌增高的现象。此外，病人对一些能引起生长素分泌的刺激（如低血糖、运动等）也反应过高，在运动后儿茶酚胺的分泌也高于正常。所以，糖尿病虽然与胰岛素缺乏的关系最大，但把糖尿病代谢异常产生的原因完全归咎于胰岛素缺乏显然是不够全面的。对胰岛素有拮抗作用的激素，它们对上述四方面代谢变化也有明显的影响。

（一）糖代谢紊乱

糖尿病时常见血糖升高，这是因为胰岛素/胰高血糖素比值降低，肝的糖酵解、糖原合成及生脂作用等途径不易启动，使血糖的去路受阻，而肝糖原分解和糖异生加强，血糖来源增加。在IDDM型糖尿病人，由于胰岛素缺乏，许多组织不能摄取并利用葡萄糖，使血糖进一步上升。糖尿病病人空腹时出现高血糖，主要是因为糖异生作用增强。一般糖异生的速度主要依赖于胰岛素与胰高血糖素、皮质醇、儿茶酚胺等激素之间的平衡，其中胰高血糖素的作用最重要。有人认为糖尿病病人空腹高血糖有25％以上是由于胰高血糖素分泌过多引起，因此主张给病人生长素抑制胰高血糖素的分泌。由于胰岛素/胰高血糖素比值降低，血糖的去路受阻，而糖异生作用却不断进行，肝失去了缓冲血糖水平的能力，因此饱食时造成高血糠。病人体内蛋白质降解为糖异生提供了大量原料，进一步促进糖异生作用，结果是病人在饥饿状态下，血中葡萄糖浓度仍持续升高。

血糖过高可经肾脏排出，引起糖尿，并产生渗透性利尿。糖尿病病人在肾功能正常的情况下，血糖浓度一般不会超过28mmol/L(500mg/dl)。有些老年患者，不但血糖升高，同时伴有肾功能障碍，其血糖含量可极度升高超过33.6mmol/L(＞600mg/dl)，使细胞外液的渗透压急剧上升，引起脑细胞脱水，出现高渗性高血糖昏迷。在糖尿病患者中，高渗性高血糖性昏迷的死亡率高于糖尿病酮症酸中毒。

（二）脂类代谢紊乱

糖尿病时，由于胰岛素/胰高血糖素比值降低，脂肪分解加速，使大量脂肪酸和甘油进入肝脏。过多的脂肪酸再酯化成甘油三酯，并以VLDL的形式释放入血，造成高VLDL血症（Ⅳ型高脂血症）。此外，LPL（脂蛋白脂肪酶）活性依赖胰岛素/胰高血糖素的高比值，糖尿病时此比值低下，LPL活性降低，VLDL和CM难以从血浆清除，因此除VLDL进一步升高外，还可以出现高CM血症。糖尿病人由于存在高脂血症，所以容易伴发动脉粥样硬化。

糖尿病病人血浆胆固醇常常升高，可能是由于生长素、肾上腺素、去甲肾上腺素增多，这些激素使胆固醇合成的限速酶－HMG-CoA还原酶增加，进而使胆固醇合成增加。

糖尿病时，肝合成甘油三酯的速度增加，如果合成的速度大于释放的速度时，则甘油三酯可以在肝内堆积，形成脂肪肝。

糖尿病时，脂类代谢紊乱除能发生高脂血症外，还会造成酮血症。IDDM型糖尿病人较NIDDM型容易发生酮症。这是因为胰岛素/胰高血糖素比值降低，脂肪酸合成明显减少，而脂肪组织的脂解速度却大大加速，血中脂肪酸升高，肝内脂肪酸氧化增强，酮体大量生成。当酮体生成量超过肝外组织氧化利用它的能力时，就发生酮体堆积，出现酮血症和酮尿症，严重时可发展为酮症酸中毒。

（三）体重减轻和生长迟缓

胰岛素是一种以促进合成代谢为主的储存激素。当胰岛素不足时，体内蛋白质和脂肪的合成均下降，而分解则加速，这是病人体重减轻的重要原因。另一方面，葡萄糖由肾排出造成的渗透性利尿，大量失水，使体重进一步减轻。病人同时还可伴有水、电解质和酸碱平衡失衡。

胰岛素和生长素对促进蛋白质合成具有协同作用，而且生长素促进合成代谢所需要的能量也依赖于胰岛素促进物质的氧化。缺乏胰岛素的糖尿病患儿，即使体内生长素水平较高，仍可见到生长迟缓的现象。

（四）微血管、神经病变和白内障的发生

微血管病变是糖尿病人的严重并发病，其病变主要是肌肉和肾小球等组织的毛细血管基底膜增厚（膜上有大量糖蛋白沉着）以及视网膜血管异常。产生这种病变的原因还不清楚，多数人认为与生长素升高有关。因为糖尿病人血浆生长素水平的高低常与微血管病变有一致的关系，而且生长素介质有促进粘多糖合成的作用。由于高血糖时，许多蛋白质可发生糖基化作用，所以也有人提出，蛋白质的糖基化作用增强，可以促进糖尿病患者发生如冠心病、视网膜病变、肾病及神经病变等一系列并发症。蛋白质糖基化作用增强，是糖尿病患者血管损伤的原因。

糖尿病时，脑细胞中的葡萄糖含量随血糖浓度上升而增加。葡萄糖在脑细胞中经醛糖还原酶和山梨醇脱氢酶催化、转化为山梨醇和果糖。山梨醇和果糖不能被脑细胞利用，又不容易逸出脑细胞，从而造成脑细胞内高渗。

葡萄糖＋NADPH＋H^{+醛糖还原酶}山梨醇＋NADP⁺

山梨醇＋NAD^{+山梨醇脱氢酶}果糖＋NADH＋H⁺

当用胰岛素使血糖突然下降时，细胞外液水分可因脑细胞内高渗而向细胞内转移，使治疗中的糖尿病酮症酸中毒病人发生脑水肿。此外，山梨醇可使神经纤维内的渗透压升高，吸水而引起髓鞘损害，从而影响神经传导。出现糖尿病周围神经炎。同样，过高的葡萄糖进入晶状体后，形成的山梨醇和果糖不能再逸出晶状体，致使晶状体内晶体渗透压升高，水进入晶状体的纤维中导致纤维积水、液化而断裂。再加上代谢紊乱、晶状体中的ATP和还原型谷胱甘肽等化合物含量降低、α-晶体蛋白的糖基化等，最终使晶状体肿胀，出现空泡，其中某些透明蛋白质变性，聚合或沉淀，导致白内障。

综上所述，糖尿病可引起体内一系列的代谢紊乱，临床上病人出现三多一少症状，即多尿、多饮、多食和体重减少。高血糖引起的高渗性利尿是多尿的根本原因；而多尿所致的脱水刺激机体产生口渴感又导致多饮；体内糖利用障碍，能量代谢紊乱所致的饥饿感使得病人多食；大量蛋白质和脂肪的分解及脱水使病人体重减轻。在IDDM人群中，三多一少症状比较明显，重型病人更加突出。而在NIDDM病人中，往往没有典型的这些症状。

三、糖尿病的生物化学检测

（一）血糖的测定

血糖的测定是糖尿病生物化学检测中最常见的方法之一，糖尿病患者均有不同程度的血糖升高。

测定血糖的标本以血浆最为方便，测得结果最可靠。一般情况下全血葡萄糖浓度比血浆低10％-15％，毛细血管血样与静脉血样二者的测定值在空腹时无区别，但餐后1小时血样，二者血浆血糖水平可相差2.27±0.66mmol/L。测血糖的血浆中取空腹、进食一小时或随机取血，一般采用空腹血样本。抗凝剂用草酸钾氧化钠（2mg/ml可在24小时内阻止葡萄糖酵解）。正常人空腹血浆葡萄糖浓度的参考范围为3.9-6.7mmol/L。若空腹静脉血糖浓度大于8mmol/L，且有临床症状，可诊断为糖尿病。若小于6mmol/L，则可除外糖尿病；若在6.0-7.0mmol/L之间，应复查做进一步检查。进餐后1小时，血糖浓度可一时性升高，并伴有胰岛素分泌增多。若餐后1小时血糖明显增高，而血浆胰岛素为低水平，则可论断为糖尿病；若餐后2小时，血浆葡萄糖浓度大于7mmol/L，可怀疑为糖尿病。因为正常人餐后，葡萄糖的来源增加，血中葡萄糖浓度会反应性的一时升高，但多不超过肾糖阈，故尿病试验为阴性。高糖的刺激使胰岛素分泌增加，后者作用的结果，使餐后2小时内血糖浓度恢复到空腹水平。只有在胰岛素不足时，餐后血糖才持续升高，且不恢复到空腹水平。如果随机血样浓度大于11mmol/L，也可论断为糖尿病。

测定血糖的方法主要有两种，即化学法和酶法。化学法具有操作简便、快速、试剂价廉等优点，但由于干扰较大，所以仍属不理想的方法。已糖激酶法以其高度特异性，方法灵敏、准确，干扰因素少等优点被公认为参考方法。我国临床检验中心推荐的葡萄糖氧化酶-过氧化物酶比色法（GOD-POD法）目前已广泛用于临床。本法分析性能与已糖激酶法相近，且试剂稳定、价格便宜、操作简便。酶法测血糖还可以标准化、程序化、宜用于自动分析仪。用酶制剂制成的试纸条或胶片，直接用毛细血管进行快速分析，方便了患者根据血糖浓度自行调节胰岛素的剂量，以监控糖尿病的胰岛素治疗。固相酶试片法还提高了酶制剂的稳定性，所以是大有发展前途的。

（二）尿糖的测定

正常人24小时由尿排出的葡萄糖少于0.5g，在常规尿葡萄糖检测时为阴性。只有当血糖浓度高于8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)，超过肾小管重吸收能力时，尿糖试验才为阳性。所以将肾对葡萄糖的吸收能力用血糖浓度8.9-9.9mmol/L(160-180mg/dl)表示，即此值为正常肾糖阈。临床上有些糖尿病是由于受试者肾糖阈值低于正常人，如妊娠妇女由于肾糖阈值降低，可出现暂时性糖尿。而长期患糖尿病的患者其肾糖阈值可高于正常人。

尿糖测定已广泛用于对糖尿病的初判断，通常作为过筛程序的一部分。尿糖测定一般不需要准确定量，当尿糖浓度为5.55-11.1mmol/L时，应考虑糖尿病。尿标本以膀胱排空再饮水后30分钟为宜，这样更能准确地反映病人的代谢情况。

肾性尿糖是由于慢性肾炎、肾病综合征等疾病引起肾脏对糖的重吸收障碍而出现的尿糖，但病人血糖及糖耐量曲线基本正常，这与糖尿病性尿糖有根本的区别。

（三）口服葡萄糖耐量试验（oralglucosetolerancetest，OGTT）

OGTT是一种葡萄糖负荷试验，用以了解机体对葡萄糖的调节能力。当空腹血浆葡萄糖浓度在6-7mmol/L之间而又怀疑为糖尿病时，作此试验可以帮助明确诊断。

WHO标准化的OGTT是：试验前3日，每日食物中糖含量应不低于150g，且维持正常活动。影响试验的药物（表3-3）应在3日前停用。试验前病人应10-16小时不进食。坐位取血后5分钟内饮入250ml含75g无水葡萄糖的糖水，以后每隔30分钟取血1次，共4次，历时2小时。整个试验中不可吸烟、喝咖啡、喝茶或进食。儿童给予葡萄糖量为0.75g/kg体重。于采血的同时，每隔1小时留取尿液做尿糖半定量试验。必要时可适当延长血标本的收集时间，可长达口服葡萄糖后6小时。

表3-3影响葡萄糖耐量的常用药物

一般根据5次葡萄糖水平，以测定血糖的时间为横座标（空腹时为0时），血糖浓度为纵座标，绘制耐糖曲线。临床上常用的方法是清晨抽空腹血后，口服100g葡萄糖（或按1.5-1.75g/kg体重），再于给糖后0.5、1、2、3小时各取血1次，将测得的血糖按上述方法做耐糖曲线。本试验常用于协助诊断糖代谢紊乱的疾病。

⒈正常糖耐量正常人由于存在精细的代谢调节机制，服糖后0.5-1小时血糖浓度暂时略有升高，耐糖曲线显示峰值＜10mmol/L，但尿糖阴性。1小时后血糖逐渐降低，一般2小时左右恢复至空腹3.9-6.7mmol/L水平。此种糖耐量曲线说明机体处理糖负荷的能力良好（图3-3）。

图3-3 葡萄糖耐量曲线

⒉糖尿病性糖耐量典型的糖尿病人糖耐量试验为：患者空腹血糖≥8.0mmol/L，高于正常值；服糖后血糖急剧升高，血糖增高的时间仍为0.5~1小时，但峰值超过10mmol/L，并出现尿糖；以后血糖浓度恢复缓慢，常常2小时以后仍高于空腹水平。说明病人处理摄入糖的能力降低。

此时重要的判断指标是服糖后2小时血糖浓度仍然高于空腹水平。对于早期糖尿病人，可只表现为OGTT后2小时血糖浓度仍高于8mmol/L。若空腹血糖正常而OGTT后2小时血糖大于11mmol/L，以及空腹血糖＞8mmol/L而OGTT2小时的血糖水平在8-10.9mmol/L者，均应诊断为糖尿病。

⒊糖耐量受损如果非妊娠的成年人OGTT呈现空腹葡萄糖水平＜8.0mmol/L，服糖后60、90分钟的血糖≥11mmol/L（有人30分钟也可达此值）而2小时血糖值在8-11mmol/L之间则为轻度耐糖能力下降，称为亚临床或无症状的糖尿病。这些病人几年后可能有1/3恢复正常，1/3仍为糖耐量受损，1/3则转为糖尿病（每年约1％~5％）。近来发现，这些病人容易发生小血管合并症，如冠心病、脑血管病，而不会发生微血管合并症，如视网膜病、肾病。

耐糖试验受许多因素影响，如年龄、饮食、劳动、应激、药物、胃肠功能、标本采集和葡萄糖测定方法等。所以临床上要具体情况具体分析。

对于OGTT正常而有糖尿病家族史的病人，可以进行可的松OGTT，即在应激的同时再给予糖负荷，通过加强机体对胰岛素分泌的要求来提高耐糖试验的敏感性，用以观察机体有无潜在的耐糖缺陷。具体做法是，在第1次OGTT后给病人口服50mg醋酸可的松，6小时再服1次，两小时后进行第2次OGTT。年龄在50岁以下的受试者，若血糖浓度在60分钟时高于10.2mmol/L，90分钟高于9.4mmol/L，120分钟高于9.0mmol/L，表示有潜伏性糖尿病。若两次OGTT的血糖浓度相差2.9mmol/L以上，说明病人对皮质类固醇的影响很敏感。

50岁以上的老年人对葡萄糖的耐受能力有下降趋势，所以不宜作此类试验。对于老年人的OGTT结果的判断，要注意区别是正常老年伴有的变化，还是糖尿病所致。儿童糖尿病的诊断标准与成人相同，但儿童空腹血浆葡萄糖的正常值比成人高0.83mmol/L。

由于妊娠性糖尿病致先天畸形及胎儿死亡增多，所以对孕妇进行有否糖尿病的检测应予以重视，特别对肥胖、直系亲属有糖尿病、有流产、畸胎或滞胎历史的孕妇，更应进行OGTT，以便发现糖尿病，并及时进行治疗、控制。

糖耐量试验虽然可以反映机体近期糖代谢的情况，但由于采血次数较多给病人带来一定的痛苦。临床上对于血糖持续增高并伴有糖尿，再结合病史及体征能够确诊的病人，毋须再做OGTT。

⒋糖化蛋白的测定成人红细胞的血红蛋白（Hb）主要是HbA₁，占90％以上，HbA₂占2.5％，HbF占0.2％，其余为HbA₃。HbA₃为连接有已糖的HbA₁，其中HbA_3a占Hb总量的0.8％，HbA_3b占1.6％，HbA_3c占4％。凡连接有已糖的HbA₁，统称为糖化血红蛋白（glycoseylated，hemoglobin，GHb）。HbA_3a、HbA_3b、HbA_3c也可分别表示为HbA_1a、HbA_1b、HbA_1c。HbA_1a还可分为HbA_1a1和HbA_1a2。HbA_1c是Hbβ链的氨基末端缬氨酸残基与葡萄糖醛基通过非酶促反应缩合而成。HbA_1a1是与1，6-二磷酸果糖结合，HbA_1a2则是与6-磷酸葡萄糖结合形成的GHB。HbA_1b的结构还不清楚。在四种GHb中HbA_1c最多，占GHb总量的80％。有报道，正常人血液中HbA_1c约占血红蛋白总量的5％-8％,而糖尿病时可达8％-30%。

GHb是在红细胞生存期间，HbA₁与血中已糖（主要为葡萄糖）缓慢、连续的非酶促反应产物，为HbA₁合成化学修饰的结果。GHb的形成取决于血糖浓度和作用时间，生成量与血中葡萄糖浓度成正比。红细胞平均寿命为120天，因此GHb的浓度反映测定日前2-3个月内受试者血糖的平均水平，而与血糖的短期波动无关。所以目前测定糖化血红蛋白，只作为糖尿病病人6-10周前血糖水平的定量指标。在新发生的糖尿病病人，临床检测只有血糖水平增高，而GHb正常；而未控制的糖尿病病人，则既有高血糖，也有GHb增多；在糖尿病已被控制的人群中，可见到血糖正常，GHb水平仍较高。这是因为GHb的形成与消失均需要数周时间。所以GHb水平不能反映近期的血糖水平，不能提供近期的治疗效果。但它是糖尿病长期监控的良好指标，尤其对IDDM和妊娠期性糖尿病的治疗监控有用。

血清白蛋白亦可糖基化，而且白蛋白的半寿期仅为19天。因此测定糖化白蛋白可了解糖尿病近二周的血糖水平，反映糖尿病治疗的较近期效果。

GHb的测定方法为：首先将红细胞样品在等渗盐溶液中放置一定时间以除去细胞中游离的葡萄糖，然后将细胞溶解并离心取上清液，进行离子交换层析。洗脱液用分光光度法在410nm处测吸收光度。在所测得的峰值中，HbA_1a、HbA_1b和HbA_1c均为GHb。在血红蛋白的电泳实验中，GHb为快动组分。

正常人GHb为6.5％±1.5％。临床上随机测GHb，若＜8％，多不考虑糖尿病；当所测的GHb＞9％，预报糖尿病的准确度约78%，灵敏度为68％，特异性94％；若测得GHb＞10%，则有89％为糖尿病，灵敏度43％，特异性99％，有效率86％。GHb的测定还可协助判断预后。据报道糖尿病合并视网膜病的病人，如果GHb为8％-10％，表示病变为中等程度，可以用激光治疗；若GHb＞10％，则为严重损害，预后较差。

糖化白蛋白在糖尿病组为6.1％-22.3％，非糖尿病组为1.9％-5.8％，与糖化血红蛋白相关良好（γ=0.91）。

总之，目前测定糖化蛋白主要测GHb，其在临床上对糖尿病人治疗效果、监测病人对治疗的适应性方面应用较广，且是一个很好的参数，而对糖尿病的诊断作用不如血糖和OGTT灵敏。

⒌胰岛素、胰岛素原和C肽的测定胰岛素是由胰岛β细胞合成和分泌的一种蛋白质。和其他蛋白质一样，有粗面内质网的核糖核蛋白体上新合成的胰岛素是由102个氨基酸组成的前体，称为前胰岛素原（preproinsulin）。前胰岛素原穿过内质网膜进入腔内，随即切去前面由16个氨基酸组成的信号肽，生成胰岛素原（proinsulin，86肽），并输送到高尔基体贮存。胰岛素原是一条直链多肽，两端分别是胰岛素A链（21肽）和B链（30肽）的肽段，中间是一条由35个氨基酸组成的肽段，与A链的N端和B链的C端相连（图3-4）。当胰岛素分泌时，在蛋白水解酶的作用下，将这条连接肽两端分别切下2个碱性氨基酸（精-精、精-赖），生成胰岛素和C肽（connectingpeptide，即连接肽），二者一起分泌入血。所以了解胰岛素合成及分泌功能时，可以测定胰岛素原、胰岛素和C肽。

图3-4 人类胰岛素原的一级结构

用胰岛素或C肽的抗体建立起来的RIA方法，都可用于胰岛素分泌功能的测定。分泌入血的胰岛素流经肝时，50％以上将被肝细胞摄取，继而降解，其在血循环中的半寿期约为5分钟。胰岛素每天仅不足1％由尿排出，而被肾小管重吸收的胰岛素60％在肾实质降解。胰岛素的基础分泌量为每小时0.5-1.0单位，进食后分泌量可增加3-5倍。在胰岛素依赖型糖尿病病人血清中常常发现有胰岛素抗体，后者使胰岛素不能发挥其正常生物活性，而且还使胰岛素分泌功能逐渐减退，以至完全丧失。虽然检查胰岛素分泌功能对诊断IDDM有重要意义，但因血中本身存在胰岛素抗体，患者又使用了外源性胰岛素治疗，故用RIA测定血中胰岛素浓度，或口服葡萄糖耐量试验都不能得到准确的结果。若改为测定C肽则可克服这些干扰。

由于胰岛β细胞分泌胰岛素的同时也等摩尔地释放了C肽，所以测定C肽可以反映β细胞生成和分泌胰岛素的能力。特别在用胰岛素治疗了的病人，测血浆中C肽水平更能准确反映胰岛素功能，况且C肽在循环中很少被肝代谢，C肽的清除率也小于胰岛素。测定不同时间外周血浆中C肽和胰岛素量，可估计肝摄取处理胰岛素的能力。近年来用测定基础C肽及其对某些刺激因子的反应来估计糖尿病病人胰岛素的依赖性。目前认为糖尿病病人空腹血浆C肽≥1.9μg/L，口服甲苯磺丁脲后5分钟，C肽增至20.4μg/L，此类病人90％可通过限制食物和用降低血糖的药物控制病情，治疗中不需用胰岛素。若病人空腹C肽＜1.9μg/L，则需要用胰岛素治疗。正常人空腹血浆C肽为2.2μg/L。

正常人每天C肽分泌总量的4％出现于尿中，所以尿C肽的测定也可作为β细胞分泌功能的指标。

目前C肽的测定已用于糖尿病的分型，但由于尚缺乏标准方法，空腹血浆C肽的参考范围变化相当大，故需进一步改进。

由于糖尿病和糖耐量受损的病人血浆中都可见到低胰岛素或高胰岛素水平，所以血浆胰岛素测定对诊断糖尿病价值不大。如果病人已用胰岛素治疗了6周，血中已产生了抗胰岛素抗体，此时用一般的放免法检测胰岛素更无意义。NIDDM病人多数与靶细胞受体数目减少有关。口服葡萄糖后血液胰岛素增高的程度显著高于非肥胖正常人，说明其胰岛素分泌功能正常，病因则是靶细胞对胰岛素的敏感性降低。病人血中胰岛素增高，即可引起受体的减数调节，进一步降低靶细胞的敏感性，以致病情逐渐加重。显然这类患者不适于用胰岛素治疗。对于这些病人，用RIA法测定血中胰岛素含量可以反映胰岛分泌功能，不必改用C肽测定。临床上长期大量应用胰岛素，常常发现胰岛素的疗效逐渐下降，甚至完全丧失应答能力。已经证明，这是靶细胞对激素作用的一种自我调节功能，称为激素受体的减数调节。减数调节的结果是靶细胞表面受体数目逐渐减少。

胰岛β细胞分泌胰岛素时也分泌有少量胰岛素原，约占血浆总胰岛素的5％。由于胰岛素原的生物学活性仅为胰岛素的3％-6％，且血浆中含量更微量，检测时需大量样本，所以临床并不常用。当血循环中胰岛素水平太高且有病理情况时，需测定胰岛素原，方法是灵敏度和特异性均高于RIA的双点放免法。临床上发现，胰岛瘤病人有胰岛素原增高。患糖尿病的儿童也表现有胰岛素原分泌增加。

由于糖尿病是一个复杂的代谢紊乱性疾病，病人除了有上述代谢紊乱的表现外，还将出现多系统、多方面的代谢紊乱，故实验室检查也应多方面辅助检查。如糖尿病合并有酮症或酮症酸中毒时，可做血、尿酮体及血气分析；如病人合并有高脂血症，则应做血脂或血浆脂蛋白检测，以便正确治疗；糖尿病病人无酮症酸中毒，但却出现昏迷时，可能为血糖过高所引起的高渗性昏迷，检测其血、尿渗透压可见均升高；对于有脱水症状的病人，则应检测血清电解质。

第三节　低血糖症

低血糖症（hypoglycaemia）是指空腹血糖浓度低于某一极限，临床出现一系列因血糖浓度太低引起的症候群。由于临床上出现低血糖症状时的血浆葡萄糖浓度极不一致，而且血糖浓度下降的速度比其绝对值对机体的影响更大，所以究竟血糖浓度降低到什么程度方可诊断为低血糖症一直存着不同的看法。一般认为成人血浆葡萄糖浓度低于2.8mmol/L(50mg/dl)，全血葡萄糖浓度低于2.2mmol/L(40mg/dl)，或空腹血浆葡萄糖浓度低于3.3mmol/L(60mg/dl)称为低血糖。也有人提出，以葡萄糖氧化酶法测定血浆葡萄糖浓度，低于2.2mmol/L(40mg/dl)作为低血糖的指标。因为在进餐前静脉血浆葡萄糖浓度也很少下降到2.2mmol/L以下。

低血糖症是由于血糖的来源小于去路，即食入糖减少，肝糖原分解少，肝将非糖物质转化为葡萄糖少，也可以是组织消耗利用葡萄增多和加速所致。

引起低血糖的原因很多，较常见的原因有：①胰岛β细胞增生和肿瘤等病变使胰岛素分泌过多，致血糖来源减少，去路增加，造成血糖降低；②使用胰岛素或降血糖药物过多；③垂体前叶或肾上腺皮质功能减退，使对抗胰岛素或肾上皮质激素分泌减少，结果同胰岛素分泌过多；④肝严重损害时不能有效地调节血糖，当糖摄入不足时很易发生低血糖；⑤长期饥饿、剧烈运动或高烧病人因代谢率增加，血糖消耗过多。

低血糖时可出现饥饿感，四肢无力以及交感神经兴奋而发生的面色苍白、心慌、出冷汗等症状。脑组织主要以葡萄糖作为能源，对低血糖比较敏感，即使轻度低血糖就可以发生头昏、倦怠。低血糖影响脑的正常功能还可发现为肢体与口周麻木，记忆减退和运动不协调，严重时出现意识丧失，昏迷（血糖降至40mg/dl以下可出现低血糖昏迷），如没有及时纠正可导致死亡。对于低血糖病人，若能及时静脉输注葡萄糖或口服补糖，以上症状可迅速纠正和缓解。

正常人脑组织储存糖极少（约0.5mg/g组织），仅可维持数分钟脑功能的需要，正常脑功能的维持要靠血循环不断供给葡萄糖和氧气。血糖浓度一旦降低，下丘脑中枢就会发出信号使交感神经活动增强：①通过肝交感神经末梢直接促进肝糖原分解；②使肾上腺髓质迅速分泌肾上腺素，增强糖原分解，增强糖异生作用，并降低组织摄取葡萄糖和抑制胰岛素的分泌，以便提高血糖浓度，缓解低血糖；③刺激胰高血糖素分泌，促进肝糖原分解和糖异生。此外，低血糖还刺激下丘脑释放促肾上腺皮质激素（ACTH）和生长素释放因子，促使垂体前叶分泌ACTH和生长素。ACTH又刺激肾上腺皮质分泌糖皮质激素，促进糖异生，抑制外周组织利用葡萄糖。以上总的效应是代偿性的对抗低血糖。如果低血糖是缓慢发生，数小时血糖浓度才低达2.2mmol/L，此时则可以无上述激素反应。

低血糖症的诊断通过测定血中葡萄糖浓度即可确定，但要根本性治疗则需要进一步找出低血糖的发病原因。

低血糖症的分类常用临床分类法，即将低血糖症分为空腹性低血糖和刺激性低血糖症两类，见表3-4。

一、空腹型低血糖症

正常人一般不会因为饥饿而发生低血糖症，这是因为正常的调节机制可维持血糖浓度＞2.8mmol/L(50mg/dl)。成年人空腹时发生低血糖症往往由于葡萄糖利用过多或生成不足。如果怀疑病人有此型低血糖症，可以按图3-5所示检查程序找出原因。

表3-4 低血糖的临床分类

图3-5 空腹型低血糖症的诊断程序

若测得12小时空腹血浆葡萄糖浓度＜2.8mmol/L，可诊断为低血糖症。进一步检测胰岛素（I）与葡萄糖（G）的比值（I/G），如I/G＞0.3，提示为胰岛素瘤，如测其C肽和胰岛素原也会增高。若I/G＞0.3的低血糖者，还可做以下检测以进行鉴别诊断（见力图3-6）。胰外肿瘤病人血清中可以有类胰岛素活性物质，后者具有降低血糖的作用。空腹性低血糖预后比刺激性低血糖症差，且难以用食物控制。

二、刺激性低血糖症

刺激性低血糖症空腹时血糖并无明显降低，其往往是给予适当的刺激，如进食才诱发，表现为反应性低血糖，临床上用胰岛素治疗糖尿病时最常见，也可由干扰糖异生或促进糖利用的药物、毒物或糖（半乳糖、果糖）引起，餐后低血糖症为刺激性低血糖症的一大类，低血糖发生于进餐后1-5小时，且可用OGTT诊断（图3-7）。

图3-7 餐后低血糖的诊断程序

餐后低血糖按病史与OGTT反应类型可分为三型（见图3-8）：

⒈功能性低血糖症（反应性低血糖症）为发生于餐后或OGTT2-5小时的暂时性低血糖。多发于心理动力学异常的妇女。病人有交感神经兴奋的症状，病人耐糖曲线的前部正常或接近空腹水平，有的病人可见胰岛素延迟分泌。病人血浆胰岛素不高，甲状腺素、肾上腺皮质激素缺乏的病人可出现此型低血糖症。

⒉Ⅱ型糖尿病或糖耐量受损伴有的低血糖症病人空腹血糖正常，OGTT前2小时似糖耐量受损或Ⅱ型糖尿病，但食糖后3-5小时，血浆葡萄糖浓度迅速降低达最低点。产生的原因可能是持续高血糖引起胰岛素延迟分泌，且表现出后期胰岛素高，致使血糖后期迅速下降。

图3-8 餐后低血糖症血浆葡萄糖与胰岛素的比较

⒊营养性低血糖症低血糖常发生于餐后1-3小时。病人大多有上消化道手术或迷走神经切除，由于胃迅速排空，使葡萄糖吸收增快，血浆葡萄糖明显快速增高，刺激胰岛素一时性过多分泌，致使血糖浓度迅速降低，出现低血糖症。

餐后低血糖症血标本一般采集服糖后5小时内或病人低血糖症状时的血液。对高度怀疑者，虽一次OGTT为正常，还是应该再次检测。

临床上同一病人既可发生空腹性低血糖，也可发生餐后低血糖。对于这类病人，治疗首先在于纠正空腹性低血糖症。

早产儿比足月新生儿对低血糖更为敏感，且儿童对低血糖的敏感性也高于成年人。原因是儿童大脑占体重的比例比成人高；新生儿酮体生成能力低，很难以酮体作为大脑的有效能源；新生儿糖异生能力还未达到足以防止饥饿性低血糖的水平；早产儿肝糖原储量少于足月新生儿，空腹时糖原很快就消耗掉等。

第四节　糖代谢的先天性异常

糖代谢障碍并不都出现血糖浓度异常，本节简要阐述糖代谢酶的先天性、遗传性缺损所致糖代谢异常。

一、糖原代谢先天性异常

最常见的是糖原贮积病（glycogenstoragediseases），这是由于糖原生成和分解的酶系统先天性缺陷所引起的一组糖原合成或分解异常、使糖原在细胞中过多贮积、或糖原分子异常的遗传性疾病。肝是糖原贮积病的主要受累器官，其次是心脏和肌肉（见表3-5）。

表3-5 各糖原贮积病及其临床体征

注：※糖原缺乏

由于酶缺陷不同，故糖原贮积病分为许多型。Ⅰ型糖原贮积病是1929年由VonGierke命名，所以也叫VonGierke病，为最常见的糖原贮积病。本型是因肝、小肠粘膜和肾脏的葡萄糖-6-磷酸酶或6-磷酸葡萄糖转位酶缺乏所致。前一种酶缺乏为Ⅰa型，后一种酶缺乏为Ⅰb型。该病为常染色体隐性遗传性疾病，发病率占人群比例为1/200000。

各型糖原贮积病的预后及治疗各不相同，故有必要对其进行鉴别（见表3-6）。在检测糖原贮积病时最可靠的方法是用肝或肌肉的活检标本测定特异酶活性。临床上有的病人还可见到一种以上缺陷的酶。

二、糖分解代谢途径的先天异常

糖分解代谢途径先天代谢异常可有丙酮酸激酶缺乏病，丙酮酸脱氢酶缺乏症和磷酸果糖代谢异常所致恶性发烧。

（一）丙酮酸激酶（PK）缺乏病

在糖酵解过程中，丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸，同时产生ATP，是酵解途径产生ATP的反应之一，PK缺乏将导致成熟红细胞缺乏ATP，进而发生溶血。

表3-6 各型糖原贮积病的特征

注：N-正常；O-阴性；↑-升高；↓降低；±-可疑

网织红细胞中含有线粒体，故可通过糖有氧氧化产生足量的ATP。而成熟红细胞中不含线粒体，完全依赖糖酵解供能。红细胞内生成的ATP主要用于维持细胞内外的离子梯度，特别是通过Na⁺-K⁺-ATP酶维持细胞内外Na⁺、K⁺浓度梯度。这对于维持红细胞双凹形状十分重要。若缺乏ATP，红细胞将发生肿胀，易发生溶血，实验室检查可以见到自身溶血试验阳性。PK的遗传缺陷是糖酵解途径中遗传性缺陷导致溶血性贫血的最多见原因。PK缺陷时，细胞中PK活性仅为正常细胞的5％-25％，故虽然PK缺陷少见，但其造成的溶血性贫血却对机体危害甚大。

（二）丙酮酸脱氢酶复合物缺乏症

丙酮酸脱氢酶复合物由丙铜酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶及NAD⁺、FAD、CoASH、焦磷酸硫胺素、硫辛酸三个酶、五个辅助因子组成，其氧化的丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A的反应是糖进入三羧酸循环、彻底氧化成CO₂和水、产生大量ATP的关键。

在儿童中发现有多种丙酮酸代谢异常的疾病，其中有些是由于丙酮酸脱氢酶复合物中某些组份先天性缺陷所致。该酶复合物中各种亚基（催化亚基和调节亚基）都可能发生先天性缺陷。这些缺陷都可使丙酮酸不能继续氧化产生ATP，使脑组织不能有效地利用葡萄糖供能，进而影响了儿童大脑的发育和功能，严重者可导致死亡。

丙酮酸不能进一步氧化，致使患儿血液中乳酸、丙酮酸和丙氨酸的浓度显著升高，出现慢性乳酸酸中毒。丙酮酸脱氢酶的缺陷可以通过皮肤成纤维细胞培养并进行酶学测定予以测定。此类病人在一定程度上可通过进食生酮食物和限制糖的摄入使病情缓解或得到控制。

（三）磷酸果糖代谢异常

磷酸果糖激酶与果糖-1，6-二磷酸酶是作用相反的一对酶，它们所催化的化学反应是糖代谢途径中的一处无效循环（又称底物循环）。

由于酶的遗传性缺陷，以上无效循环得不到控制，造成ATP大量分解产热：ATP＋H₂O→ADP＋Pi＋热。临床上可因服用氟烷而诱发恶性发烧。

恶性发烧是一种罕见的遗传缺陷性疾病，其发病率占儿童的1/15000，成人的1/50000-1/100000。病人常因服用某种药物，如吸入氟烷而在几分钟内突然发病，表现为体温骤然升高、代谢性和呼吸性酸中毒，以及高血钾症和肌肉强直。人们认为，氟烷可以促进肌肉中上述两个酶所催化的耗能无效循环，诱发恶性发烧的产生。

三、其它糖代谢异常

（一）红细胞中6-磷酸葡萄糖脱氢酶遗传缺陷或变异

6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6-PD）催化6-磷酸葡萄糖脱氢生成6-磷酸葡萄内脂，脱下的氢由NADP接受。此步反应是磷酸戊糖途径的关键部位，所产生的NADPH在维持红细胞的正常形态与功能方面起了重要作用。

G-6-PD缺乏病是伴性遗传性疾病，临床并不罕见。女性杂合子含有两族红细胞：一族酶活性正常，另一族缺乏G-6-PD。轻型G-6-PD缺乏病人红细胞中G-6-PD活性比正常人低10倍。在一般情况下磷酸戊糖途径提供的NADPH还能维持还原型谷胱甘肽的水平，保证红细胞的正常形态与功能。当红细胞中NADPH的需要量增加，如服用抗疟疾药扑疟喹啉时，正常人不会有什么危害，而G-6-PD缺乏病人红细胞中磷酸戊糖途径的代谢速度则不能相应增加，提供的NADPH不能保证维持还原型谷胱甘肽所应有的水平，可引起严重的溶血性贫血，俗称蚕豆黄。

（二）先天性家族性非溶血性黄疸

人类先天性家族性非溶血性黄疸（Grigler-Najjar综合征）是由于缺乏UDP-葡萄糖醛酸基转移酶，使胆红素不能与葡萄糖醛酸结合，形成结合胆红素，使胆红素以不易运输和排泄的游离形在体内堆积所致的先天性疾病。

正常人通过糖醛酸途径产生葡萄糖醛酸，后者在UDP-葡萄糖醛酸基转移酶的催化下，可与内源性如类固醇、胆红素和外源性如药物等物质结合，生成相应的葡萄糖苷酸化合物。结合型的葡萄糖苷酸化合物具有较强的酸性，在生理pH下有较高的溶解度，易于运输排泄。这在体内类固醇激素的灭活和胆红素的代谢，以及许多生物转化作用中具有重要意义。而病人因先天缺乏此酶，使其不但对胆红素代谢造成异常，同时也缺乏结合外源性物质生成葡萄糖苷酸化合物的能力。

（三）果糖代谢异常

果糖是食物中糖的一部分，主要来自蔗糖。从肠道吸收的果糖大部分在肝内通过1-磷酸果糖（F-1-P）途径代谢。代谢途径见图3-9。果糖代谢障碍是因与果糖代谢有关的酶缺乏所致。

图3-9 果糖代谢途径

1.实质性果糖尿（essentialfructosuria）又称为原发性果糖尿症，它是由于果糖激酶缺乏所引起的常染色体隐性遗传疾病。正常人血中果糖比葡萄糖代谢快，其半寿期果糖为20分钟，葡萄糖为45分钟一次服用50g果糖后，通常在2小时之内血中果糖浓度就降至空腹水平（0-0.44mmol/L）。果糖激酶缺乏者一次服用50g果糖后，病人血中果糖浓度异常高，2小时内果糖仍未消失，并出现果糖尿。此型果糖尿又称为Ⅰ型果糖尿。病人无低血糖表现，这是因为病人机体内葡萄糖与乳糖代谢均正常。

2.果糖不耐受（fructoseintolerance）此病为常染色体隐性遗传性疾病，杂合子无症状。多数病人在断奶后给予蔗糖饮食时才发病，严重病例可致死亡。有些病例可由于手术前后给予果糖或静脉注射山梨醇引起严重肝、肾损伤时才发现。

果糖不耐受症的临术表现可明显不同。在婴儿可表现为呕吐、进食少、肝大、精神淡漠、生长停滞等。病人尿分析有果糖、葡萄糖等还原物质，多数病人有蛋白尿、非特异的氨基酸尿以及血浆转酶活性增高。有的病儿伴有其它肝、肾损害指标。在大龄儿童或成人则无症状，只在进甜食后，可有腹部不适、呕吐或腹泻。果糖不耐受的一个重要特征是服用果糖后出现严重的低血糖，病人即使肝糖原储备丰富也会在此时发生低血糖，这是由于过量的1-磷酸果糖抑制了肝磷酸化酶所致。

此症是由于1-磷酸果糖醛缩酶（醛缩酶B）缺陷引起，病人肝内1-磷酸果糖醛缩酶活性几乎完全缺失，而1，6-二磷酸果糖醛缩酶活性降低50％以上，造成肝内1-磷酸果糖的堆积及Pi和ATP的消耗。由于Pi大量消耗，肝线粒体氧化磷酸化减少，造成ATP缺乏。后者缺乏使肝细胞ATP依赖性离子泵功能障碍，膜内外离子梯度不能维持，细胞肿胀，细胞内容物外溢。

3.1，6-二磷酸果糖酶缺乏症此症为常染色体隐性遗传病，多在婴儿时发病。病儿表现为肌无力、呕吐、嗜睡、生长停滞和肝肿大等，感染可促使急性发作。若不治疗，在婴儿期就可死亡。

实验室检查可见空腹血糖低，即空腹性低血糖、酮血症、乳酸血症和血浆丙氨酸水平增高。诊断依据低血糖症，确诊需用肝、肾、肠活检标本测定该酶活性。

治疗主要通过食物疗法，食含果糖少的食物，少吃多餐，避免饥饿，一般疗效还可以，预后尚可。

5.半乳糖血症半乳糖在体内的正常代谢途径如图3-10所示。

影响半乳糖利用的各种因素均可引起半乳糖血症（galactosemia），但遗传性半乳糖血症主要有两种。

1-磷酸半乳糖尿苷转移酶所致的半乳糖症是最多见的遗传性半乳糖血症，其为常染色体隐性遗传疾病。患者半乳糖代谢终止于1-磷酸半乳糖阶段。杂合子病人此酶仅活性低下，但如果不持续服用半乳糖饮食，酶活性还可以维持健康。而纯合子病人此酶完全缺乏，如食用富含半乳糖的食物，病人会出现严重病变，甚至死亡。如果及时停用含半乳糖的食物，病人除智力障碍外，其他的各种症状均可消失。此型半乳糖血症临床表现为生长停滞，喂奶后呕吐和腹泻，继而出现黄疸、溶血、肝大、智力障碍，检查中可见患儿血清半乳糖水平明显升高，尿中出现半乳糖，红细胞中1-磷酸半乳糖尿苷酰转移酶缺乏。患儿进食半乳糖或乳糖后，常伴有低血糖和高半乳糖血症。

图3-10 半乳糖代谢途径

另一种遗传性半乳糖血症是由于半乳糖激酶缺乏所致，此型症状较轻，新生儿期不表现症状，往往发生白内障后才被确诊。

半乳糖血症的危害不是由于缺乏某种必需物质，而是由于产生毒性物质所致。半乳糖还原产物－半乳糖醇，在细胞内高浓度，如贮积于晶体，将吸收水进入晶体，造成晶体肿胀、混浊，引起白内障。此外1-磷酸半乳糖可能是某些毒性物质的前体，或者高浓度时本身就具有毒性作用。体外实验已证实，1-磷酸半乳糖可抑制磷酸葡萄糖变位酶和G-6-P酶的活性。

（四）粘多糖沉积症

因蛋白聚糖降解酶先天性缺陷所引起的蛋白聚糖分解代谢障碍，将导致产生各种类型的粘多糖沉积症（mucopo-lysaccharidoses）。其特征是过多的寡聚糖堆积与排泄。由表3-7可知，各型粘多糖沉积症的代谢基础相似，但遗传类型和临床表现各不相同。

表3-7 粘多糖沉积症的酶缺陷

注：MPS－粘多糖沉积症DS－磷酸皮肤素

HS－硫酸乙酰肝素CD－硫酸软骨素

KS－硫酸角质素

遗传性粘多糖沉积症约占出生婴儿的1/30000。

第四章　血浆蛋白及其代谢紊乱

血浆脂类包括游离胆固醇（freecholesterol，FC）、胆固醇酯（cholesterolester，CE）、磷脂（phospholipid，PL）、甘油三酯（triacylglycerol/triglyceride，TG）、糖酯、游离脂肪酸（freefattyacid，FFA）等。血浆中最多的脂质有胆固醇（总胆固醇totalcholesterol，TC）、PL和LG，血浆脂质总量为4.0-7.0g/L。

血浆脂类简称血脂，其含量与全身相比只占其小部分，然而其代谢却非常活跃。肠道吸收的外源性食物酯类、肝合成的内源性脂类及脂肪组织贮存的脂肪动员都必须先经血液再到其他组织，因此，血脂水平可反映全身脂类代谢的状态。由于血脂的不断降解和重新合成在正常地进行，并保持动态平衡，血脂含量的变动也就稳定在一定的范围内。测定血浆脂类可及时地反映体内脂类代谢状况。就测定方法而言，从历史上看，测定血浆胆固醇是最古老的先行方法，其后陆续进行PL、TG和FFA的定量测定，尔后又增加脂蛋白及其载脂蛋白的测定，这些项目，已是目前临床上用于了解人体脂类代谢状况的系列指标。

第一节　血浆脂蛋白

一、血浆脂蛋白的分类

脂蛋白属于一类物质，因结构及组成的差异，有多种形式存在，尽管如此，仍有许多共同之处，一般都是以不溶于水的TG和CE为核心，表面覆盖有少量蛋白质和极性的PL、FFA，它们的亲水基因暴露在表面突入周围水相，从而使脂蛋白颗粒能稳定地分散在水相血浆中，如图4-1所示。

图4-1 脂蛋白结构图

血浆脂蛋白的分类方法主要有电泳法和超速离心法

（一）超速离心法

超速离心法是根据各种脂蛋白在一定密度的介质中进行离心时，因漂浮速率不同而进行分离的方法。脂蛋白中有两种比重不同的蛋白质和脂质，蛋白质含量高者，比重大；相反脂类含量高者，比重小。从低到高调整介质密度后超速离心，可依次将不同密度的脂蛋白分开。通常可将血浆脂蛋白分为乳糜微粒（chylomicron，CM）、极低密度脂蛋白（verylowdensitylipoprotein，VLDL）、低密度脂蛋白（lowdensitylipoprotein，LDL）和高密度脂蛋白（highdensitylipoprotein，HDL）等四大类。

（二）电泳法

由于血浆脂蛋白表面电荷量大小不同，在电场中，其迁移速率也不同，从而将血浆脂蛋白分为乳糜微粒、β-脂蛋白、前β-脂蛋白和α-脂蛋白等四种。α-脂蛋白中蛋白质含量最高，在电场作用下，电荷量大，分子量小，电泳速度最快，电泳在相当于α₁球蛋白的位置。CM的蛋白质含量很低，98％是不带电荷的脂类，特别是甘油三酯含量最高。在电场中几乎不移动，所以停留在原点。为了取样方便，多以血清代替血浆。正常人空腹血清在一般电泳谱上无乳糜微粒。电泳分类法的脂蛋白种类与超速离心法的脂蛋白分类相应关系如图4-2所示。

图4-2 超速离心法与电泳法分离血浆脂蛋白的相应名称

二、脂蛋白组成与结构

一般认为血浆脂蛋白都具有类似的结构，呈球状，在颗粒表面是极性分子，如蛋白质，磷脂，故具有亲水性；非极性分子如甘油三酯、胆固醇酯则藏于其内部。磷脂的极性部分可与蛋白质结合，非极性部分可与其它脂类结合，作为连接蛋白质和脂类的桥梁，使非水溶性的脂类固系在脂蛋白中。磷脂和胆固醇对维系脂蛋白的构型均具有重要作用。

1.乳糜微粒CM颗粒最大，约为500nm大小，脂类含量高达98％，蛋白质含量少于2％，因此密度极低。CM由小肠粘膜细胞在吸收食物脂类（主要是甘油三酯）时合成，经乳糜导管，胸导管到血液。主要功能为运输外源性甘油三酯。

2.极低密度脂蛋白VLDL中TG主要在肝脏利用脂肪酸和葡萄糖合成。若食物摄取过量糖或体内脂肪动用过多，均可导致血VLDL增高。VLDL中脂类占85％-90％，其中TG占55％，其密度也很低。VLDL是运输内源性TG的主要形式。

3.低密度脂蛋白LDL的结构大致可分为三层：内层，占15％的蛋白质构成核心，被一圈磷脂分子包围；中层，非极性脂类居中，并插入内外层，与非极性部分结合；外层，85％的蛋白质构成框架，磷脂的非极性部分镶嵌在框架中，其极性部分与水溶性的蛋白质等亲水基团突入周围水相，使其脂蛋白稳定地分散于水溶液中；游离胆固醇分布于三层之中。

4.高密度脂蛋白HDL是一组不均一的脂蛋白，经超速离心和等电聚焦电泳，可把HDL分成若干亚族。各亚族具有不同的密度，颗粒大小及分子量不尽相同，脂质和载脂蛋白比例不同，经X射线衍射研究证实为三维形态结构。现有资料提示，HDL是对称的准球形颗粒，具有一低电子密度的核心的外壳。低电子密度的中心由非极性脂质所占据，高电子密度是部分由磷脂极性头和蛋白质组成的颗粒外壳。经园二色分析证实，HDL的蛋白部分有2/3是α-螺旋结构，其余为无规则结构。带电荷的极性氨基酸残基构成α-螺旋的极性面，而疏水侧链则占据另一面。氨基酸按顺序排列在螺旋区域形成两性结构。目前认为，HDL的结构是α螺旋区平行于脂蛋白颗粒表面，非极性氨基酸残基伸展到颗粒的非极性核心区域；磷脂的脂肪酰链则垂直于脂蛋白颗粒表面的螺旋形载脂蛋白；胆固醇酯深埋在HDL颗粒的亲脂核心内；而游离的胆固醇可能与颗粒表面在磷脂极性头和载脂蛋白结合。

HDL主要由肝合成，小肠也可合成。HDL按密度大小又可分为HDL₁、HDL₂和HDL₃。HDL₁又称为HDL_c，仅在摄取高胆固醇膳食后才在血中出现，健康人血浆中主要含HDL₂和HDL₃。HDL主要是将胆固醇从肝外组织转运到肝进行代谢。

5.脂蛋白（a）Berg于1963年在血浆脂蛋白电泳时发现β-脂蛋白部分有一种新的抗原成分，并与LDL结合，将此抗原成分命名为脂蛋白（a）[lipoprotein(a)，LP(a)]。其后证实，LP(a)核心部分由甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯等脂质和载脂蛋白B₁₀₀组成，结构类似LDL，并含有LDL中没有的载脂蛋白（a）[apolipoprotein(a)，Apo(a)]。Apo(a)与纤溶酸原具有高度同源性，在纤溶系统多个环节发挥作用，从而影响动脉粥样硬化性疾病的发生和发展。有足够证据表明，Lp(a)是动脉粥样硬化性疾病的一项独立危险因子。Lp(a)含有两类载脂蛋白，即ApoB₁₀₀和Apo(a)，两者通过1至2个二硫键共价相连，若用还原剂巯基乙醇处理Lp(a)时，Apo(a)可从Lp(a)的分子上脱落下来，成为不含脂质的一类糖蛋白。剩下不含Apo(a)仅含ApoB₁₀₀的颗粒，称为Lp(a-)。

第二节　载脂蛋白

脂蛋白中的蛋白部分称为载脂蛋白（apolipoprotein/apoprotein，Apo）。载脂蛋白在脂蛋白代谢中具有重要的生理功能。Apo构成并稳定脂蛋白的结构，修饰并影响与脂蛋白代谢有关的酶的活性。作为脂蛋白受体的配体，参与脂蛋白与细胞表面脂蛋白受体的结合及其代谢过程。

一、载脂蛋白组成与结构特点及生理功用

Apo种类很多，一般分为5-7类，其氨基酸序列大多数已阐明，Apo种类的命名是按1972年Alaupovic建议的命名方法，用英文字母顺序编码，即ABC顺，每一类还有亚类。

（一）载脂蛋白A族

ApoA可分为ApoAⅠ，AⅡ,AⅣ。ApoAⅠ和AⅡ大部分分布在HDL中，是HDL的主要载脂蛋白。

1.ApoAⅠApoAⅠ是ApoA族最多的一种组份，先后从人HDL中分离纯化得到ApoAⅠ，并阐明了ApoAⅠ的氨基酸序列，也预测了其二级结构的要点。人成熟的ApoAⅠ由243个氨基酸残基组成，是单一多肽链，分子量为28.3ku。人及大鼠、猴、兔、牛、鸭、树鼷等动物的ApoAⅠ已分离纯化。人和其他种属的ApoAⅠ的氨基末端为Asp，羧基末端为Gln，其分子中不含半胱氨酸和异亮氨酸。经等电点聚焦电泳证实，人和动物的ApoAⅠ都是不均一的，有10种不同的亚组份，至少有6种多态性。

目前所知，ApoAⅠ的氨基酸残基的排列有其自身的特征：①极性氨基酸残基含量较多，并以1，2或1，4相反离子对的形式排列，即Glu-Arg、Glu-Lys或Asp=lys、Asp-Arg。②疏水氨基酸残基一对对地出现在1，2或1，4反离子对的附近，因此很容易形成特有的双性螺旋二级结构。极性与非极性氨基酸残基排列的方式是载脂蛋白的一个共性。由疏水氨基酸残基组成螺旋的非极性面，由带电荷亲水的氨基酸残基组成螺旋极性面，故称为双性螺旋。与一般蛋白质的α-螺旋不同，这种双性螺旋既有亲脂的一面又有亲水的一面。ApoAⅠ富含双性螺旋结构，对于维持其正常的生理功能是非常重要的。

ApoAⅠ主要存在于HDL中，在HDL₃中ApoAⅠ占载脂蛋白的65％，在HDL₂中ApoAⅠ占载脂蛋白的62％，在CM、VLDL和LDL中也有少量存在。血浆中呈现β迁移率的一种β-HDL，其内80％为ApoAⅠ。

Ⅰ的生理功能有：①组成载脂蛋白并维持其结构的稳定性与完整性。实验表明，纯化的ApoAⅠ在水溶液中可以自发地和脂类结合。用CNBr法将ApoAⅠ裂解成四个肽段，发现仅有羧基末端的肽段可自发和磷脂结合。后来进一步确认这一段是ApoAⅠ224-242段，这一段既可维持双性螺旋的结构，又可以维持和脂质结合所具备的疏水性。②ApoAⅠ可以激活卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）的活性。已经证实，ApoAⅠ是通过激活LCAT，再催化胆固醇酯化。ApoAⅠ肽段Ⅲ（肽段116-151）是激活作用的中心。③ApoAⅠ可作为HDL受体的配体，含ApoAⅠ脂蛋白可以和转铁蛋白及铜蓝蛋白形成大分子复合物以运输铁和铜离子。

Ⅰ由肝和小肠合成，血浆中生物半寿期为45天。

2.ApoAⅡApoAⅡ是HDL中第二种含量多的载脂蛋白，在HDL₂中占载脂蛋白的15％，在HDL₃中占载脂蛋白25％，在CM中占载脂蛋白的7％-10％，VLDL中也存在少量。到1985年，ApoAⅡ蛋白质的氨基酸序列，cDNA序列及基因序列均已阐明。ApoAⅡ是由两条多肽链的77个氨基酸残基组成。ApoAⅡ在不加还原剂的SDS-PAGE中测出分子量是17ku，在人血浆中以二聚体形式存在。ApoAⅡ的单体分子量为8.7ku。ApoAⅡ蛋白的C端氨基酸残基为谷氨酸，N端为吡咯烷酮酸，缺乏组氨酸、精氨酸及色氨酸。ApoAⅡ有多态性存在。

ApoAⅡ生理功能是：①维持HDL结构，ApoAⅡ肽段12-31和肽段50-77具有与磷脂结合的能力。经二级结构分析认为，残基17-30和51-62形成的双性螺旋结构是人ApoAⅡ与脂质结合的分子基础。②激活肝脂酶，用以水解CM和VLDL中的TG和PL。还有报道，ApoAⅡ可抑制LCAT活性。

ApoAⅡ由肝和小肠合成。人血浆中的ApoAⅡ生物半寿期为4.4天。

3.ApoAⅣ最先从大鼠HDL和CM中发现载脂蛋白AⅣ，以后证实人血浆中也有ApoAⅣ存在，主要分布于密度大于1.211g/ml部分。成熟ApoAⅣ由376个氨基酸残基组成。经SDS-PAGE确认大鼠和人ApoAⅣ分子量为44-46ku。人和大鼠氨基酸组成相似，是一种糖蛋白，含有6％的碳水化合物，其中甘露醇占1.8％，半乳糖占1.55％，N-乙酰葡萄糖胺占1.55％，唾液酸占1.1％。ApoAⅣ有多态性存在，生物半寿期为10小时。

ApoAⅣ生理功能目前尚不完全清楚，据推测ApoAⅣ在胆固醇逆向转运过程中起着重要作用。体外的ApoAⅣ可以促进LCAT的胆固醇酯化反应，并认为是LCAT的激活剂。ApoAⅣ由肝和小肠合成，并有五种多态型。

（二）Apob族

体外实验表明，ApoB是难溶于水的蛋白质。目前所知，ApoB族可分为两个亚类，即ApoB₄₈和ApoB₁₀₀。ApoB主要成分是B₁₀₀，其次为B₄₈，其它形式的如ApoB₇₅、ApoB₄₁、ApoB₃₆等均为ApoB₁₀₀的不同降解产物。

1.ApoB₁₀₀ApoB是单链糖蛋白，分子量为51ku，主要在肝，少数在小肠合成。ApoB₁₀₀由4536个氨基酸残基组成。包括27个（或24）氨基酸信号肽和4536个氨基酸残基的成熟单体蛋白。1986年ApoB₁₀₀的全部氨基酸残基排列顺序及结构已经阐明。当年已测出ApoB₁₀₀的cDNA序列，ApoB₁₀₀分子中含有25个Cys残基。其中有11个Cys残基集中分布在前面500氨基酸组成区域，形成链内二硫键，所以N端高度交联成典型球形结构。Cys残基通过硫酯键与软脂酸、硬脂酸相结合，使ApoB牢固地连接着脂质成分。ApoB₁₀₀中，对脂类结合十分必要的区域结构在203-2506和4002-4527氨基酸残基之间。两个结构区域重复出现两性亲脂α-螺旋区段；另有一种结合脂质的重要结构是含疏水和亲水性氨基酸交替排列的两性亲脂β-折叠结构。这种结构分布在整个分子序列中，但集中于四个富含脯氨酸区，这种富含脯氨酸的重复序列是ApoB所特有的，使ApoB能够将磷脂侧链深埋其间并使之紧密结合。由于ApoB的两性α-螺旋和富含脯氨酸的疏水肽以及可被脂酰化的Cys残基形成的特殊结构，在VLDL和LDL从分泌到被清除的整个过程中，使α-螺旋能够与单层极性脂牢固地结合，从而使其不在脂蛋白分子间转换，这是与其他载脂蛋白不同之处。

ApoB₁₀₀的生理功能有：①合成装配和分泌富含甘油三酯的VLDL；②是LDL的结构蛋白。③LDL受体的配体，并可调节LDL从血浆中的清除速率。

2.ApoB₄₈ApoB₄₈因分子量是ApoB₁₀₀的48％而得名。存在于CM中，不与其他脂蛋白分子交换。ApoB₄₈在小肠合成，是组装CM所必需的载脂蛋白。小肠细胞分泌CM后进入淋巴液，并通过胸导管再进入血液循环，再分布到毛细血管的内皮细胞，主要是骨骼肌体和脂肪组织的内皮细胞，脂肪酶可水解CM中甘油三酯的80％-90％，剩下的脂蛋白颗粒则称为CM残粒，尓后送到肝，被肝脂酶进一步代谢，最后被能够识别ApoE的残粒受体摄取。该残粒受体是LDL受体，还是与LDL受体相关的蛋白或其他蛋白质，目前尚不清楚。

人血浆中ApoB₄₈生物半寿期仅5-10分钟，分解速度很快，血浆中的浓度很低，约相当于ApoB₁₀₀的0.1％。经SDS-PAGE电泳染色在VLDL组分中可检出痕量的ApoB₄₈。进食丰富的脂肪后，ApoB₄₈/ApoB₁₀₀比值明显增加。

（三）ApoC族

ApoC是目前所知载脂蛋白中分子量最小的一类。最先从VLDL中分离出一种含有少量磷脂的低分子量载脂蛋白，并命名为载脂蛋白C。此后双在HDL中发现有ApoC，并进一步确认ApoC有三种亚型，即ApocⅠ、Ⅱ、Ⅲ。

Apoc是由57个氨基酸残基组成的单一多肽链，其序列已测出，不含半胱氨酸、组氨酸和酪氨酸。分子量为6625u。人ApoCⅠ二级结构中有55％α-螺旋结构，极易与磷脂结合，它是LCAT的激活剂。

ApoCⅡ是由79个氨基酸残基组成单一多肽链，氨基酸顺序已测出，分子量为9110u,有两种多态型，pⅠ分别为4.86和4.69。不含半胱氨酸和丝氨酸，其二级结构的α-螺旋约占23％。ApoCⅡ可激活多种来源的脂蛋白脂肪酶（LPL），其结构中第55-78位氨基酸残基是维持其对LPL激活作用的最短的必须区域。羧基端43-50位氨基酸残基为α-螺旋结构的脂质结合区。

ApoCⅢ由79个氨基酸残基组成单一多肽链，由于第74位苏氨酸残基所带唾液酸个数不同，又可分为ApoCⅢ、CⅢ₁、CⅢ₂三个亚类，也是其多态性，等电点分别为5.02，4.82和4.62。ApoCⅢ氨基酸序列已测出，分子量为8764u，其二级结构在不同状态下，α-螺旋约占22％-54％不等。ApoCⅢ的α-螺旋结构极易与磷脂结合。

ApoC族生理功能有：①同磷脂相互作用，维持脂蛋白结构：在溶液中呈特殊的立体双性离子，带负电荷的酸性氨基酸与磷脂带正电荷的基团作用，具有很强的磷脂结合活性。由于与磷脂的相互作用，使ApoC族的α-螺旋结构增加，而磷脂的单个酯酰链的运动则受到限制，从而影响磷脂从凝胶态到液晶态的转变，两者作用的结果，从而固系了脂蛋白的结构；②对酯酶有激活作用，HDL的磷脂在流动性增加时，ApoCⅠ通过HDL脂层表面后促进了LCAT的催化作用；③ApoCⅡ可以激活LPL，其激活机制可能是：LPL通常与外周循环肝素样分子结合并附着于血管内皮上，当LPL接触CM或VLDL时，LPL便同脂蛋白颗粒表面的磷脂发生作用，进而结合于脂蛋白颗粒上，其内的ApoCⅡ与LPL发生作用，改变LPL的空间结构，进而催化水解甘油三酯。

Apoc主要由肝合成，小肠也合成少量。

（四）ApoE

ApoE是一种富含精氨酸的碱性蛋白，人AppE由299个氨基酸残基组成，分子量为34.145ku，含32个Arg和12个Lys，存在于血浆CM、VLDL及其残粒中，β-VLDL中含ApoE量高于VLDL，一部分ApoE在血液中与ApoAⅡ形成复合体。已测出ApoE的蛋白质一级结构，建立ApoE和cDNA序列，并确认ApoE有3个等位基因异构体以及基因在染色体上的定位。据推算和测定，在溶液中ApoE有62％的α-螺旋、9％的β-片层、11％的β-转角和18％的无规则线团。ApoE分子可以被凝血酶水解为N-端和C-端两个区域，N-端区（1-191）为22ku的可溶性球蛋白，此区域较稳定；C-端区（216-299）分子量为10ku，螺旋程度很高，不稳定，是与脂蛋白的结合区，ApoE主要由肝脏合成，近年来发现脑、肾、骨骼、肾上腺及巨噬细胞也能合成ApoE。

ApoE生理功能有：①是LDL受体的配体，也是肝细胞CM残粒受体的配体，它与脂蛋白代谢密切相关；②ApoE具有多态性，多态性与个体血脂水平及动脉粥样硬化发生发展密切相关。

（五）Apo(a)

早期测定脂蛋白（a）[LP(a)]在人群分布率为30％。目前采用更灵敏的方法发现几乎存在于所有人群中，仅是血浆深度差异很大，波动在0-1000mg/L的范围。1987年克隆了人Apo(a)的基因序列，并推导出氨基酸序列，提示Apo(a)的分子结构与纤溶酶原极为相似。Apo(a)含有一个疏水信号序列，37个Kringle-4拷贝、1个Kringle-5及1个胰蛋白酶样区。第36个Kringle-4含有一个额外未配对半胱氨酸，推测此处可能是Apo(a)以二硫键与ApoB结合的部位。经胰蛋白酶限制性水解Apo(a)发现，Apo(a)中的Krtingle-4有75％-85%的氨基酸与纤溶酶原的第391-472个氨基相同，有共同的抗原簇，两者表现有交叉反应。纤溶酶原（PG）是一种丝氨酸蛋白酶原，含有791个氨酸残基，结构中含有5个富含半胱氨酸的“Kringle”样结构，即Kringle1-5，在Kringle-5的后面为一丝氨酸蛋白酶区。PG与Apo(a)结构相似，如图4-3所示。

图4－3 载脂蛋白（a）结构示意图

A:KringleB：纤维蛋白溶酶原C：Apo（a）

Kringle结构是三对二硫键组成的三套环形结构，含有78-82个氨基酸残基，因其序列的书写形式酷似一种丹麦面糕而得名。在其第1与第6、第2与第4、第3与第5半胱氨酸上，连成三个二硫键。这种结构也出现在前凝血酶、尿激酶、链激酶和纤溶酶原激活剂（t-PA）的组份中。由于Apo(a)分子中的Kringle-4数目可在15-27之间变化，从而导致Apo(a)有多种不同的异构体。

Apo(a)结构中有一蛋白酶区，推测其功能可能是一种酶。在分子中相当于PG蛋白酶的丝氨酸被精氨酸代替，可使其丧失酶的功能。由于Kringle结构与PG相似，推测Apo(a)可能结合到象PG受体或纤维蛋白那样的大分子上，再加上LP(a)颗粒携带的胆固醇结合到血管损伤部位，因此它不仅促进动脉粥样硬化形成，也阻碍血管内凝血块的溶解。

二、载脂蛋白的基因结构及表型

（一）基因多态性概念

各种生物都能通过生殖产生子代，子代和亲代之间，不论在形态构造或生理功能的特点上都很相似，这种现象称为遗传（heredity）。但是，亲代和子代之间，子代的各个体之间不会完全相同，总会有所差异，这种现象叫变异（variation）。遗传和变异是生命的特征。遗传和变异的现象是多样而复杂的，正因为如此，才导致生物界的多种多样性，生物体所具有的遗传性状称为表型或表现型（phernotype）。生物体所具有的特异基因成分称为基因型（genotype）。表型是基因型与环境因素相互作用的结果。遗传物质是相对稳定的，但是又是可变的，遗传物质的变化以及由其所引起表型的改变，称为突变（mutation）。遗传物质突变包括染色体畸变和基因突变。基因突变是染色体中某一点上发生化学改变，所以又称为点突变（pointmutation）。基因结构和遗传表型的研究是深入了解脂蛋白代谢缺陷症的分子生物学基础，逆向遗传学方法（reversegeneticapproach）则使其有可能在蛋白质水平系统地分析结构和功能的关系。现已采用一个特定的cDNA探针从基因文库中筛选所需要的基因进行cDNA克隆，测定其核苷酸序列，然后从核苷酸序列推断蛋白质氨基酸序列。目前，已分离出许多与动脉粥样硬化有关的脂蛋白的cDNA克隆，并将其蛋白质一级结构的氨基酸排列顺序和基因的核苷酸顺序测出。现已查明，ApoAⅠ、AⅣ、E、B、CⅡ和(a)都存在着异构体，也就是说存在着各种不同的表型或基因型，并可分别从蛋白质水平和核酸水平进行分型。现分别介绍几种主要载脂蛋白的基因结构。

（二）载脂蛋白基因结构特点

人血浆中载脂蛋白的结构及功能，经过近十年的深入研究，已了解得较为清楚。大部分载脂蛋白的基因和cDNA都已得到分离和确定，其核苷酸顺序也进行了测定。除ApoAⅣ，B、(a)外，它们的共同特点是含有三个内含子（intron）和四个外显子（exon），其内含子插入外显子的位置大致相同，基本上按照生理功能的不同，将其加以分隔。第一个内含子把5′-末端的非翻译区和翻译区分开；第二个内含子把信号肽编码（singnalpeptide）和功能蛋白编码区分开；第三个内含子则把原肽编码区和成熟肽编码区分开。这些基因的第一、二、三外显子的核苷酸数量也相差无几，第四个外显子核苷酸数量不同而导致各种载脂蛋白基因长度不同。从生物进化角度考虑，上述载脂蛋白基因结构相似性，提示可能来源于一个共同的祖先，即ApoCⅠ基因。ApoAⅣ与其他载脂蛋白基因结构不同，它只含有三个外显子。载脂蛋白基因结构的另一特点是几个基因相接很近，定位于同一染色体的一个位点上或附近，呈紧密连锁状态。如ApoAⅠ、CⅢ和AⅣ基因位于第11号染色体长臂2区，形成一个约15kb的基因簇。还有一个紧密连锁的基因簇是ApoE、CⅠ和CⅡ基因，同位于第19号染色体长臂3区，见图4-4。

ApoA-Ⅱ基因定位于第1号染色体长臂2区，ApoB基因定位于第2号染色体短臂2区，Apo(a)基因定位于第6号染色体长臂2区。

（三）载脂蛋白基因结构

1.ApoAⅠApoAⅠ基因长1863bp，含有三个内含子，第一个内含子位于5′端非翻译区；第二个内含子位于翻译区的AⅠ前肽区内；第三个内含子插入翻译成熟AⅠ第43氨基酸残基处。ApoAⅠ基因含有四个外显子，分布于ApoAⅠ基因的不同区域，ApoAⅠ基因与ApoCⅢ、AⅣ基因相连成簇，CⅢ基因居中，转录方向与AⅠ和AⅣ基因相反。位于AⅠ和CⅢ基因共同3′区的DNA序列，可能参与对AⅠ基因的转录调控。

图4-4 人载脂蛋白AⅠ、AⅡ、AⅣ、B₁₀₀、

CⅡ、CⅢ和E基因结构示意图

粗线代表外显子，粗线之间的细线代表内含子，粗线上缘数字

代表该段核苷酸数目

2.ApoBApoB族位于2号染色体P²³→P^ter区，是由非翻译区、编码区、TAA终止密码子和一个3′端的非翻译区组成。ApoB₁₀₀基因全长43kb，含29个外显子和28个内含子见图4-4，其中第26和第29两个外显子特别长，分别含有7552和1905bp，外显子2最短，仅39bp（从211-249）。内含子则以第27个为最短（107bp）。人群中至少有14种不同的3′端高变异等位基因区，75％的人群在此区是不均一的。

ApoB₄₈和ApoB₁₀₀除了在结构上有关外，ApoB₄₈的形成机制目前尚无完全一致的看法，主要认为有合成ApoB₄₈的基因存在。1987年被发现ApoB₄₈是由ApoB₁₀₀通过一种新的机制涉及到mRNA的编辑而产生的。在测定从人小肠基因库分离的ApoBcDNA的序列时发现，小肠ApoBcDNA的第6666个核苷酸为T，而从肝分离的ApoBcDNA克隆在此位置为C。将T替换C则6666处产生一终止编码（TAA），TAA替换CAA编码使ApoB₁₀₀的2153位氨基酸应为Gln，预示血浆中存在的ApoB₄₈应是相当于ApoB₁₀₀的2153氨基末端为Gln。这一预测后来得到实验证实，并发现核苷酸上6666的替换C→T只发生在小肠的mRNA上，而不发生在小肠基因组（genomic）DNA上，因此这是转录以后的一种特殊形成的编辑小肠mRNA的结果．

3.ApoE人ApoE基因位于19号染色体长臂3区，含有四个外显子和三个内含子。

1975年首先观察到ApoE的多态性，利用等电聚焦电泳和SDS-PAGE可以确认ApoE的多态性。实验表明，ApoE有三种异构体（isoform）即E₂、E₃和E₄。有的人只含有一种主要异构体即纯合子，有的人可含二种主要异构体为杂合子。由此可见，人群中可有六种不同的表现。根据ApoE表型提出ApoE基因模型认为，ApoE的合成是由位于一个基因位点上的三个等位基因所控制，即E₂、E₃和E₄，每一个等位基因对应于一个主要异构体，产生三种纯合子（E2/2，E3/3，E4/4）和三种杂合子（E2/3，E2/4，E3/4）共六种常见表型，另外，还有极少见的异构体。一般认为，次要异构体是由主要异构体翻译后，经唾液酸糖化修饰后转变而来。ApoE3/3型又称野生型。ApoE的基因序列的112位和158位两种氨基酸残基即精氨酸（Arg）和半胱氨酸（Cys）的交换决定了异构体的种类。ApoE4在这两个位置上都是Arg；E2都是Cys；112和158位是Arg者为ApoE3异构体。自然人群中，基因频率（3）分布最高，ApoE3/3表型分布约70％，见图4-5。

4.ApoC族ApoCⅡ基因有3347bp，含有4个外显子和3个内含子。ApoCⅡ的羧基末端氨基酸序列是激活脂蛋白脂肪酶的活性功能区域。ApoCⅢ基因含有3133bp，有4个外显子和3个内含子。

图4-5 人ApoE三种主要异构体的氨基酸残基及基因密码的改变位置

5.Apo(a)运用cDNA探针进行染色体定位研究时发现，Apo(a)的基因位点在人第6号染色体长臂2区6-7带间，与血纤溶酶原（PLG）的基因位点有部分重叠。测定PLG基因跨距为525kb，由18个内含子与19个外显子组成，5个Kringle结构由各自两个外显子编码。Apo(a)cDNA分析表明，Apo(a)与PLG的基因有很多相似之处。

通过家系研究，目前已发现Apo(a)基因位点中至少有26个等位基因与多态性有关。这些等位基因至少表达有34种Apo(a)异构体。

第三节　脂蛋白受体

脂类在血液中以脂蛋白形式进行运送，并可与细胞膜上存在的特异受体相结合，被摄取进入细胞内进行代谢。迄今为止报道的受体已有很多种，研究最详尽的是LDL受体，其次是清道夫受体，再就是VLDL受体。这三种受体的氨基酸序列、构象及与配体的结合部位都已阐明，并且已成功地得到其cDNA。Brown和Goldstein于1974年研究家族性高胆固醇血症（familialhypercholesterolemia，FH）患者代谢缺陷时，在成纤维细胞膜上发现了LDL受体（LDLreceptor，LDLR）的存在。以后相继发现有VLDL受体和清道夫受体。脂蛋白受体在决定脂类代谢途径、参与脂类代谢、调节血浆脂蛋白水平等方面起重要的作用。脂蛋白受体的发现是脂类代谢研究的里程碑，推动了脂蛋白、载脂蛋白的深入研究。

一、LDL受体

最先从牛肾上腺分离出LDL受体，以后又分离了编码牛LDL受体羟基末端1/3氨基酸的cDNA，并初步阐明了牛LDL受体的cDNA，并且推导出人LDL受体的氨基酸序列。

（一）LDL受体结构

LDL受体是一种多功能蛋白，由836个氨基酸残基组成36面体结构蛋白，分子量约115ku，由五种不同的区域构成，各区域有其独特的功能，见图4-6。

图4-6 LDL受体与VLDL受体结构示意图

1.配体结合结构域配体结合结构域由292个氨基酸残基组成，其中共有47个半胱氨酸（Cys）。含有七个由40个残基组成的与补体C_b和Cq类似的重复序列，每个重复系列中有6个半胱氨酸残基，所有42个半胱氨酸残基均已构成二硫键，重复序列2，3，6，7是结合LDL所必需，其中任何一种发生突变，均使受体丧失结合LDL的能力。重复序列5则与结合β-VLDL有关，若该序列突变时，受体结合β-VLDL的能力丧失60％。该受体不仅能结合LDL，还能结合VLDL、β-VLDL和VLDL残粒，它不仅能识别ApoB₁₀₀，也可识别含ApoE的脂蛋白。ApoE、B₁₀₀为LDL受体的配体，因此，LDL受体又称为ApoB₁₀₀E受体。

2.EGF前体结构域该域约由400个氨基酸残基组成的肽段，有五个重复序列，每个重复序列包括25个氨基酸残基。EGF前体结构域与小鼠上皮细胞生长因子（epidermalgrowthfactor，EGF）前体有同源性，这一区域因此而得名。体外实验证实，这个区域的肽段，属于细胞膜外结构蛋白，起着支撑作用。

3.糖基结构域由58个氨基酸残基组成，是紧靠细胞膜面的肽段，有18个丝氨酸或苏氨酸，构成O-连接糖链，对LDL受体也有支撑作用。

4.跨膜结构由22个氨基酸残基组成，富含疏水氨基酸残基，属于跨膜蛋白，起着固系于细胞膜中的“抛锚”作用。这个区域若有缺陷则影响受体的细胞外分泌。

5.胞液结构域位于细胞膜的胞质侧，由50个氨基酸残基组成，C-末端位于胞质并“深埋”于胞质之中。

（二）LDL受体基因结构及功能

1.受体亲和性含ApoB₁₀₀的脂蛋白可以与LDL受体以高亲和力结合，肠道分泌的ApoB₄₈不是LDL受体的配体，所以肝脏不能清除完整的CM。

2.基因结构人LDL受体基因长度45ku，由18个外显子和17个内含子组成。

3.LDL受体途径LDL受体广泛分布于肝、动脉壁平滑肌细胞、肾上腺皮质细胞、血管内皮细胞、淋巴细胞、单核细胞和巨噬细胞，各组织或细胞分布的LDL受体活性差别很大。

LDL或其他含ApoB₁₀₀、E的脂蛋白如VLDL、β-VLDL均可与LDL受体结合，内吞入细胞使其获得脂类，主要是胆固醇，这种代谢过程称为LDL受体途径（LDLreceptorpathway）。该途径依赖于LDL受体介导的细胞膜吞饮作用完成，如图4-7所示。当血浆中LDL与细胞膜上有被区域（coatedregion）的LDL受体结合（第1步），使其出现有被小窝（coatedpit）（第2步），并从膜上分离形成有被小泡（coatedvesicles）（第3步），其上的网格蛋白（clathrin）解聚脱落，再结合到膜上（第4步），其内的pH值降低，使受体与LDL解离（第5步），LDL受体重新回到膜上进行下一次循环（第6、7步）。有被小泡与溶酶体融合后，LDL经溶酶作用，胆固醇酯水解成游离胆固醇和脂肪酸，甘油三酯水解成脂肪酸，载脂蛋白B₁₀₀水解成氨基酸。LDL被溶酶体水解形成的游离胆固醇再进入胞质的代谢库，供细胞膜等膜结构利用。胞内游离胆固醇在调节细胞胆固醇代谢上具有重要作用；若胞内浓度升高，可能出现下述种情况：①抑制HMGCoA还原酶，以减少自身的胆固醇合成；②抑制LDL受体基因的表达，减少LDL受体的合成，从而减少LDL的摄取，这种LDL受体减少的调节过程称为下调（downregulation）；③激活内质网脂酰基CoA胆固醇酰转移酶（Acyl-CoAcholesterolacyltransferase，ACAT），使游离胆固醇在胞质内酯化成胆固醇酯贮存，以供细胞的需要。经上述三方面的变化，用以控制细胞内胆固醇含量处于正常动态平衡状态。血浆中胆固醇主要存在于LDL中，而65％-70％的LDL是依赖肝细胞的LDL受体清除。肝的LDL受体还影响LDL的合成速率及VLDL代谢。曾经认为人VLDL几乎全部在血循环中转变为LDL，LDL再被肝外组织摄取。现在经大鼠和兔实验研究表明，仅有15％以下转变为LDL，人则是小于50％的VLDL转变为LDL，大部分VLDL是以VLDL或VLDL残粒的形成被肝摄取。VLDL残粒与肝受体的亲和力比VLDL大很多。所以VLDL残粒被肝清除的速率比VLDL快。VLDL残粒大部分被肝清除，一小部分在肝脂酶作用下水解除去甘油三酯而转变成LDL。LDL受体还在乳糜微粒代谢中起一定作用。乳糜微粒中的ApoB₄₈不能识别ApoB₁₀₀E受体，所以肝不能清除完整的乳糜微粒。CM中虽有少量ApoE，因含有丰富的ApoC，可掩盖ApoE，而阻碍其与肝的ApoB、E受体结合，血液中乳糜微粒被脂蛋白脂肪酶水解去除其大部分甘油三酯核心后，同时丧失部分ApoC、A，生成乳糜微粒残粒后除去了阻碍ApoE与受体结合的因素，其残粒可迅速被肝清除，约有一半是通过LDL受体，另一半通过LDL受体相关蛋白代谢，其半寿期短。

总之，LDL受体主要功能是通过摄取Ch进入细胞内，用于细胞增殖和固醇类激素及胆汁酸盐的合成等。

二、VLDL受体

在ApoE₁₀₀存在下，LDL受体可以结合LDL；有ApoE存在时，LDL受体既可结合LDL，又可结合VLDL、β-VLDL。与LDL受体不同，还有一种仅与含ApoE脂蛋白结合的特异受体存在，有以下临床现象及实验结果让人不得不推测还有另一种受体的存在：①纯合子FH患者血中乳糜微粒残粒并不增加；②LDL受体缺陷的WHHL兔乳糜微粒残粒仍正常地被肝摄取；③LDL受体下调状态下，乳糜微粒残粒可以在肝内异化，FH的LDL受体缺陷者或WHHL兔巨噬细胞不能利用LDL使之泡沫化，但可利用含ApoE脂蛋白的乳糜微粒残粒β-VLDL使其泡沫化，所以推测有对ApoE特异结合的另一种受体存在。

利用cDNA单克隆证明存在VLDL受体，其结构与LDL受体类似，如图4-6所示。由与LDL受体相同的五部分组成，即配体结合结构域、EGF前体结构域、含糖基结构域、跨膜结构域和胞液结构域。然而并非完全相同，配体域结构有32％的相同性，EGF前体结构域有52％的相同性；含糖基结构域仅有19％的相同性，跨膜域有32％相同性，胞质域有46％的相同性。LDL受体对含ApoB₁₀₀的LDL，含ApoE的VLDL、β-VLDL、VLDL残粒有高亲和性。VLDL受体仅对含ApoE的脂蛋白VLDL、β-VLDL和VLDL残粒有高亲和性结合，并摄入细胞内，对LDL则为显著的低亲和性。VLDL受体在肝内几乎未发现，但是广泛分布在代谢活跃的心肌，骨骼肌、脂肪等组织细胞。

LDL受体受细胞内Ch（胆固醇，cholesterol）负反馈抑制，VLDL受体则不受其负反馈抑制。当VLDL受体的mRNA量成倍增加时，不受LDL乃至β-VLDL的影响。这是因为VLDL的配体关系使β-VLDL的摄取不受限制。这一点，对由单核细胞而来的巨噬细胞的泡沫化在早期动脉粥样硬化的斑块形成中有重要意义。

VLDL受体在脂肪细胞中多见，可能与肥胖成因有关。

图4-7 LDL受体胞吞作用示意图

三、清道夫受体

遗传性的LDL受体缺陷的杂合子是不能摄取LDL的，但动脉粥样硬化斑块的巨噬细胞有从LDL来的胆固醇大量蓄积并泡沫化，其原因用LDL受体途径无法解释，因为从这条途径不可能摄取过多的脂质。Brown与Goldstein等使LDL乙酰化，从而导致不受细胞内胆固醇调节的过剩脂质也摄入，并出现异常蓄积，进而推测存在一种LDL受体途径以外的脂质摄取途径，使巨噬细胞摄取乙酰化LDL。Brown等人提出这种设想并定名为清道夫受体（scarengereceptor），以后许多实验证明了这种推测。其后，在细胞培养液中添加氧化剂使LDL氧化修饰，其结果使巨噬细胞摄取了这种变性LDL。现在认为，人体内脂质过氧化反应导致的变性LDL，可被巨噬细胞无限制地摄取入细胞内，这是因为变性LDL上带有各种分子的负电荷可与清道夫受体结合。

（一）清道夫受体结构

1990年用配体亲和层析和免疫亲和层析，将牛肺巨噬细胞清道夫受体纯化，并由其部分氨基酸序列克隆得到Ⅰ型、Ⅱ型清道夫受体cDNA。以后相继将人、兔和小鼠的清道夫受体cDNA克隆成功。该受体C-末端为半胱氨酸的为Ⅰ型，具有短肽结构的为Ⅱ型，清道夫受体共有两种亚基，以三聚体形式存在，是分子量为22万的膜糖蛋白；N末端在细胞膜内侧，C末端在膜外侧存在，是内翻外“inside-out”型的受体。该受体的Ⅰ、Ⅱ型均由六个区域部分组成，如图4-8所示。

图4-8 清道夫受体结构示意图

1.N-端胞质域由50个氨基酸残基组成，可能与包涵素结合，类似LDL受体结构。其中央部分是磷酸化区域，是摄取配体的最重要的部位。

2.跨膜域（transmembrane）由第51-76氨基酸残基构成。为疏水性氨基酸组成的单一结构，“抛锚”固定于细胞膜上。

3.间隔域由第77-150氨基酸残基构成。

4.α-螺旋卷曲螺旋域（α-hericalcoiled-coil）由第151到271共121个氨基酸残基组成，此肽段常常先折叠成右手α-螺旋，每圈含3.5个氨基酸残基。这些α-螺旋又相互缠绕，构成平行的三股索状结构。这种右手螺旋索靠α-螺旋之间由脂肪族氨基酸的疏水核心来维持。

5.胶原蛋白样域属第273至343个氨基酸残基肽段，这种序列与胶原蛋白非常相似，推测这段肽链为右手胶原蛋白样三联体螺旋。

6.C-端侧特异域属第344至543个氨基酸残基肽段，为羧基末端，该段富含半胱氨酸。清道夫受体的8个半胱氨酸有6个在此范围，所以称为清道夫受体富含半胱氨酸域（scavengerreceptorcysteinrichdomainlike，srcR）。半胱氨酸的二硫键交联而成的区域非常紧密、牢固，形成球状，足以经受细胞外环境的影响，属于细胞外区域。

srcR域长约430nm，犹如三朵郁金香的“花苞”，由间隔域到α-螺旋卷曲螺旋域构成的“花茎”为支撑，这一“花茎”约占总长度的52％或胞外部分的62％。Ⅱ型清道夫受体没有srcR域，代之以6个氨基酸残基，所以是“截短”的清道夫受体，但Ⅱ型清道夫受体比Ⅰ型清道夫受体具有高亲和力结合和介导内移修饰LDL作用，配体谱很广。

（二）清道夫受体配体

清道夫受体配体谱广泛，有：①乙酰化或氧化等修饰的LDL；②多聚次黄嘌吟核苷酸，多聚鸟嘌吟核苷酸；③多糖如硫酸右旋糖酐；④某些磷脂，如丝氨酸磷脂，但卵磷脂不是配体；⑤细菌脂多糖，如内毒素等。这样广泛的配体谱的共同特点是多阴离子化合物。Ⅱ型清道夫受体没有srcR域，但仍具有与Ⅰ型相同的功能，显然配体结合域不在srcR域，推测其结合域在胶原蛋白样域，C末端的22个氨基酸残基作为配体识别位点，是结合多阴离子配体所必须的位点。

（三）清道夫受体功能

目前对于清道夫受体的功能还不十分清楚，是人们在研究巨噬细胞转变成泡沫细胞的机制时发现的。近年来大量实验证明LDL可被巨噬细胞、血管内皮细胞和平滑肌细胞氧化成氧化LDL，可通过清道夫受体被巨噬细胞摄骤，形成泡沫细胞。氧化LDL还能吸引单核细胞粘附于血管壁，对内皮细胞有毒性作用，从而促进粥样斑块形成。这些研究无疑阐明了巨噬细胞的清道夫受体在粥样斑块形成机制中起重要作用；另一方面，也推测巨噬细胞通过清道夫受体清除细胞外液中的修饰LDL，尤其是氧化LDL，是机体的一种防御功能。还有清除血管过多脂质，清除病菌毒素，摄取内毒素及其他多方面的功能。

清道夫受体分布于胎盘、肝、脾等单核吞噬细胞系统。

清道夫受体不仅在组织巨噬细胞内存在，在单核细胞分化由来的巨噬细胞侵入内皮下的过程中也见有该受体。兔、大鼠高脂肪膳食模型制作过程中，喂饲高胆固醇开始的几天见到LDL样粒子附着于血管壁，其后有单核细胞附着于内膜，巨噬细胞导致脂肪线条病巢形成，并以成百成千巨噬细胞簇出现，此时发现有大量的清道夫受体。当病灶逐步进入平滑肌细胞内膜后，其深部巨噬细胞仅有少量残存，受体量逐渐减少。若变性LDL显著增加时，清道夫受体摄取脂质的过程不受制约，可能这是脂质沉积的重要原因，也是动脉粥样硬化发病的重要机制。使LDL变性的主要因素是脂质的过氧化，然而是何种原因引起胆质过氧化的，尚待进一步研究。

第四节　脂代谢有关酶类与特殊蛋白质

参与脂质代谢的酶有LPL，HTGL，LCAT，ACAT，HMG-CoA还原酶，HMGCoA合成酶。脂质代谢过程中还有几种特殊蛋白质如CETP等。

一、脂蛋白脂肪酶

脂蛋白脂肪酶（lipoprteinlipase，LPL）是脂肪细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞、乳腺细胞以及巨噬细胞等实质细胞合成和分泌的一种糖蛋白，分子量为60ku，含3％-8％碳水化合物。活性LPL以同源二聚体形式存在，通过静电引力与毛细血管内皮细胞表面的多聚糖结合，肝素可以促进此结合形式的LPL释放入血，并可提高其活性。LPL生理功能是催化CM和VLDL核心的TG分解为脂肪酸和单酸甘油酯，以供组织氧化供能和贮存。LPL还参与VLDL和HDL之间的载脂蛋白和磷脂的转换，ApoCⅡ为LPL必备的辅因子，其中的C端第61-79位氨基酸具有激活LPL的作用。在哺乳类动物如牛、鼠和猪等LPL的酶蛋白质一级结构有87％-94％的同源性，事实表明，LPL在进化过程中具有高度保守性，人类LPL、肝脂酶（hepatictriglyceridelipase，HTGL）及胰脂酶具有高度相似的氨基酸序列，推测三者可能起源于同一个基因家族，有共同的作用机制。

LPL基因位于第8染色体短臂8p²²，长约35kb，由10个外显子和9个内含子组成，编码475个氨基酸残基的蛋白质，LPL基因位点存在多态性，主要分布在LPL基因内含子和侧翼序列中，其中内含子6中P_VUⅡ多态位点和内含子8中HindⅢ多态位点与高脂血症有关，并为高脂血症的家系连锁分析提供了遗传标记。

LPL在实质细胞的粗面内质网合成，新合成的LPL留在核周围内质网，属于无活性酶，由mRNA翻译合成的无活性LPL，称为酶前体，再经糖基化后，才转化成活性LPL。从细胞中如何分泌，目前认为有两种机制，其一是细胞合成LPL后直接分泌，不贮存于细胞内，即称为基本型分泌；其二是调节型分泌，某些细胞新合成的LPL贮存在分泌管内，一旦细胞受到一个合适的促分泌刺激，LPL即分泌，此时分泌往往大于合成。所有细胞都具有基本型分泌，只有少部分细胞兼有两种分泌形式。存在于细胞膜外表面的硫酸肝素糖蛋白（heparinsulphateproteoglycans，HSPG）使酶保持一种无活力的浓缩状态，然后通过一个尚未阐明的机制由肝素促使分泌，即肝素后刺激血浆中得到活化的LPL，分布在含甘油三酯的脂蛋白中，主要是分解CM和VLDL的甘油三酯，并结合和附着在这些脂蛋白残粒中，可能作为肝摄取这些颗粒的信号。

LPL生理功能，目前认为是分解脂蛋白核成分的甘油三酯，也分解磷脂如卵磷脂、磷脂酰乙醇胺，并促使脂蛋白之间转移胆固醇、磷脂及载脂蛋白，其代谢产物游离脂肪酸为组织提供能量，或再酯化为TG，储存在脂肪组织中。另外，LPL还具有增加CM残粒结合到LPL受体上的能力，促进CM残粒摄取。

测定血浆LPL活性时，一定要静脉注射肝素，因为LPL对肝素亲和性很高。静脉注射肝素，使LPL从内皮细胞表面释放入血，这是测定血中LPL活性的一种必备操作。通常按每公斤体重10单位的量静脉注射，10分钟后采静脉血得到血浆再测LPL活性。一般静脉注射肝素后血浆总脂酶活性的1/3为LPL，剩余的几乎都是肝脂酶（HTGL）。目前还可用高浓度盐酸或鱼精蛋白选择性抑制LPL活性的方法测定其活性。最近报道，还可用LPL或HTGT抗体进行活性检测。

二、肝脂酶

肝脂酶（hepaticlipase或hepatiltriglyceridase或hepaticendothelaillipase，HL或HTGL）属于与血液循环中内源性TG代谢有关的酶之一，与LPL在功能上有相似之处，然而却是两种不同性质的酶。其特点是：①HL活性不需要ApoCⅡ作为激活剂；②SDS可抑制HL活性，而不受高盐浓度及鱼精蛋白的抑制；③主要作用于小颗粒脂蛋白，如VLDL、残粒残余CM及HDL，同时又调节胆固醇从周围组织转运到肝，使肝内的VLDL转化为LDL。经人及鼠cDNA克隆的DNA序列表明，HL是共有2个N连接多聚糖链的糖蛋白，含有499个氨基酸残基，分子量53ku，基因位于第15号染色体上。与分解代谢有关的丝氨酸位于145位。LPL和HL的基因同属一组基因族，在进化上较为保守。

HL在肝实质细胞中合成，在合成过程中，酶蛋白的糖化及紧随着的低聚糖化修饰过程是分泌HL的必要条件。免疫电镜研究表明，HL位于肝窦状隙内皮细胞表面，在肝素化后，HL可释放到血浆。激素可调节HL的释放，主要是类固醇激素，如雄性激素可升高HL酶活性，而雌性激素则相反。录怀孕或泌乳时，肝素化后血浆中HL活力与血浆的游离胆固醇或类固醇也呈负相关，肾上腺素抑制HL酶活性。另外胰岛素和甲状腺素在控制HL活力中有作用。

HL主要作用于VLDL、β-VLDL及VLDL残粒中的TG。HDL中积累的未酯化胆固醇在HL作用下由肝摄取，在HDL₃转化为HDL₂的过程中可防止肝外组织过量胆固醇的积累，其中HL起重要作用。

三、卵磷脂胆固醇脂酰转移酶

卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（lecithin-cholesterolacyltransferase，LCAT）由肝合成释放入血液，以游离或与脂蛋白结合的形式存在，是一种在血浆中起催化作用的酶，其作用是将HDL的卵磷脂的C₂位不饱和脂肪酸转移给游离胆固醇，生成溶血卵磷脂和胆固醇酯。血浆胆固醇几乎70％-80％是胆固醇酯，均是LCAT催化生成所致。LCAT常与HDL结合在一起，在HDL颗粒表面活性很高并起催化作用，对VLDL和LDL的颗粒几乎不起作用。LCAT在磷脂代谢中有重要的作用。

LCAT由416个氨基酸残基组成，分子量为6.3ku。属于糖蛋白，糖链约占24％，是维持其活性必不可少的组分，富含Glu、Asp、Gly、Pro、Leu。每一酶分子含4个Cys，其中两个连成二硫键。根据与胰脂酶序列的同源性比较，推测六肽Ⅰ₁₇₈-G-H-S-L-G₁₈₃可能是酶的活性中心。酶蛋白的α螺旋、β-折叠和其他结构比例分别为21％、24％和55％。LCATmRNA约为1400bp组成，其信号肽是440个氨基酸组成的密码子。

LCAT选择性底物是HDL，特别是新生盘状或小球形HDL₃。HDL核心是LCAT酶反应产物胆固醇酯的贮存库，并通过胆固醇酯转移蛋白将CE转移至其他脂蛋白和细胞膜，并与其交换。

LCAT除肝细胞合成外，在小肠、脾、胰、胎盘、肾上腺等组织细胞发现有LCAT的mRNA，推测也可合成LCAT。

四、HMGCoA还原酶

HMGCoA还原酶（HMGCoAreductase）是合成胆固醇的限速酶，存在于小胞体膜，催化合成甲基二羟戊酸（mevalonicacid），并生成体内多种代谢产物，称之为甲基二羟戊酸途径。细胞内胆固醇水平调节主要依赖于内因性胆固醇合成途径和LDL受体摄取细胞外胆固醇的外因途径两条。Goldstein和Brown阐明其抑制机制认为，细胞内Ch可作为HMGCoA还原酶抑制剂使其活性降低，肝细胞膜上的LDL受体增加，从血中摄取Ch也增加，使血中胆固醇水平降低。设想使HMGCoA还原酶活性降低的药物可使血在胆固醇水平下降，尤其是对FH的杂合子患者，凡能使LDL受体数锐减的药物均可起治疗作用。

以Merinolin的HMGCoA还原酶抑制剂投入，使狗血中LDL消失速度上升，LDL产生速度下降；肝移植的小儿FH纯合子患者，用梅维诺林治疗可使LDL胆固醇降低40％，而LDL产生速度下降35％。这种抑制剂的投入使LDL合成减少的机制，有两种可能，一是胆固醇合成减少使VLDL生成量降低；第二是HMGCoA还原酶抑制剂使VLDL残粒或β-VLDL异化增加，转变成LDL减少。体外抑制实验也证实，从VLDL残粒转变到LDL的速度比正常状态下小20倍，与此同时LDL受体的亲和力也增加。

五、胆固醇酯转移蛋白

血浆胆固醇酯转移蛋白（cholesterolestertransferprotein，CETP）又称为脂质转运蛋白（lipidtransferprotein，LTP），从血浆d＞1.21g/ml组份中精制得到，CETP的非极性氨基酸残基高达45％，是一种疏水性蛋白质，很容易被氧化而失活。CETP由肝、小肠、肾上腺、脾、脂肪组织及巨噬细胞合成的476个氨基酸残基组成的多肽，细胞内成熟蛋白分子量为740ku。最近已阐明其基因结构，存在于第16染色体，与LCAT的基因靠近。

图4-9 胆固醇逆转运系统

CETP促进各脂蛋白之间脂质的交换和转运。CETP在完成和促进胆固醇逆转过程中充当着重要的角色。周围组织细胞膜的游离胆固醇与HDL结合后，被LCAT酯化成胆固醇酯，移入HDL核心，并可通过CETP转移给VLDL、LDL，再被肝的LDL及VLDL受体摄取入肝细胞，至此，完成了胆固醇从周围末梢组织细胞经HDL转运到肝细胞的过程，称之为胆固醇的逆转运（reversecholesteroltransport，RCT）如图4-9所示。

目前认为，血浆中各脂蛋白的胆固醇酯主要通过LCAT和CETP的共同作用生成。血浆中CE90％以上来自HDL，其中约70％的CE在CETP作用下由HDL转移至VLDL及LDL后被清除。CETP与LCAT一样也能与HDL结合在一起。

当血浆中CETP缺乏时，HDL中CE蓄积、TG降低，无法转运给VLDL及LDL，出现高HDL血症，而VLDL、LDL中的CE减少，TG增加。这是因为从HDL将CE转运到含ApoB脂蛋白上发生障碍所致。利用酶联免疫方法测血浆中CETP活性，此时其活性降低。

第五节　脂蛋白代谢

脂蛋白是血液中脂质的运输形式，并与细胞膜受体结合被摄入细胞内进行代谢。

一、乳糜微粒

CM是饮食高脂肪食物后，由肠壁细胞合成的富含TG的巨大脂蛋白，80-100nm。血中半寿期为10~15分钟，食后12小时，正常人血中几乎无CM。它在肠上皮细胞合成，并分泌入淋巴管。CM含有ApoAⅠ，AⅡ，AⅣ和B₄₈。ApoB₄₈含量多少与摄取食物的TG含量有关。ApoB₄₈是合成CM所必须的蛋白质，CM从胸导管移行入血液过程中，其载脂蛋白的组份迅速改变。CM获得ApoC和E后，将ApoAⅠ移行到HDl，脱去ApoAⅣ，使进入血中的CM被末梢血管内皮细胞表面的LPL经ApoAⅡ激活，并作用于其内的TG，分解变成脂肪酸和单甘油脂肪酸，再进入肌肉、脂肪组织及心肌组织贮存或利用。CM表面的磷脂和Apo往HDL₃移行，颗粒变小，结果转变成CM残粒，分别被肝脏LDL受体和清道夫受体识别并摄取。

CM生理功能是转运外源性脂类，主要是甘油三酯。其中TG在毛细血管中被水解成游离脂肪酸后进入各组织贮存或利用，而外源性胆固醇则全部进入肝。

二、极低密度脂蛋白

VLDL大小为30-80nm，含有甘油三酯、胆固醇、胆固醇酯和磷脂，TG占50％左右，蛋白质部分为ApoAⅠ、AⅣ、B₁₀₀、C、E等。VLDL在肝脏合成，利用来自脂库的脂肪酸作为合成材料，其中胆固醇来自CM残粒及肝自身合成的部分。ApoB₁₀₀全部由肝合成，肝合成的VLDL分泌后经静脉进入血液，再由VLDL内ApoCⅡ激活LPL，并水解其内的TG。由HDL的LCAT作用生成的胆固醇酯经CETP转送给VLDL进行交换，而VLDL中余下的磷脂、ApoE、C转移给HDL，VLDL转变成VLDL残粒（remnant），而后大部分通过VLDL受体摄入肝，小部分则转变成LDL继续进行代谢。

三、低密度脂蛋白

LDL是富含胆固醇的脂蛋白，其胆固醇主要来自从CE转运的高密度脂蛋白中的胆固醇。目前认为血浆中LDL的来源有两条途径：①主要途径是由VLDL异化代谢转变而来；②次要途径是肝合成后直接分泌到血液中。

LDL的降解是经LDL受体途径进行代谢，细胞膜表面的被覆陷窝是LDL受体存在部位，即LDL中的ApoB₁₀₀被受体识别，将LDL结合到受体上陷窝内，其后再与膜分离形成内吞泡，在内吞泡内经膜H⁺-ATPase作用，pH降低变酸，LDL与受体分离并与溶酶体融合后，再经酶水解产生胆固醇进入运输小泡体，或者又经ACAT作用再酯化而蓄积。血浆中65％-70％的LDL是依赖LDL受体清除，少部分（约1/3）被周围组织（包括血管壁）摄取异化。一旦LDL受体缺陷，VLDL残粒由正常时大部分经肝LDL受体识别，而改为大部分转变成LDL，使血浆中LDL浓度增加。

四、高密度脂蛋白

HDL主要由肝和小肠合成。肝合成的新生HDL以磷脂和ApoAⅠ为主。在LCAT作用下，游离胆固醇变成胆固醇酯，脂蛋白则变成成熟球形HDL₃，再经LPL作用转变成HDL₂。

HDL可将蓄积于末梢组织的游离胆固醇与血液循环中脂蛋白或与某些大分子结合而运送到各组织细胞，主要是肝脏。实际上是胆固醇逆转（RCR），RCT促进组织细胞内胆固醇的清除，维持细胞内胆固醇量的相对衡定，从而限制动脉粥样硬化的发生发展，起到抗动脉粥样硬化作用。Golmset指出，LCAT通过转酯化反应完成新生盘状HDL向HDL₃、HDL₂的转化，减少血浆HDL中游离胆固醇的浓度，构成胆固醇从细胞膜流向血浆脂蛋白的浓度梯度，降低组织胆固醇的沉积。

综上所述，脂蛋白代谢主要途径如图4-10所示，作为食物中的脂质有甘油三酯，胆固醇等，以TG为主。TG经胰脂肪酶水解后，经肠道吸收于肠粘膜细胞内再合成TG（外源性TG），同时还有Ch、PL、ApoAⅣ、B₄₈与之结合形成CM，进入淋巴管由胸导管再送到血液（图中①）。流入血液中的CM，从HDL接受ApoCⅡ、E及CE（图中②），各脏器毛细血管内皮细胞表面的LPL被ApoCⅡ活化水解CM（图中③），使之转变成仅有ApoB₄₈和ApoE为主的CM残粒，被肝细胞的ApoB、E受体识别并摄取入肝细胞（图中④）。CM在血液中半寿期为5-15分钟，空腹时，血中一般无CM存在。

图4-10 脂蛋白主要代谢途径

另外，体内肝将糖及游离脂肪酸合成TG（内源性TG），再与Ch、ApoB₁₀₀、ApoCⅡ及ApoE等结合形成VLDL释放入血中（图中⑤），血中VLDL再接受HDL上转移的ApoCⅡ、E（图中⑥）又在各组织毛细血管壁的LPL作用下，使其核心的TG不断水解（图中⑦），而后转变成LDL或者VLDL残粒，大部分被肝摄取，也可能被肝外摄取一小部分。血浆中VLDL很不均一，大颗粒的含TG高者可迅速清除，仅10％左右转变成LDL；小颗粒含TG少的VLDL清除较慢，40％转变成VLDL残粒。经肝细胞的LDL受体摄取（图中⑧），一部分又经LPL和HL作用水解TG成脂肪酸，供组织细胞利用，使其表面积缩小，并变成ApoB₁₀₀为主的LDL。LDL一部分经肝及肝外LDL受体识别摄取入肝内（图中⑨）；一部分氧化后经肝及肝外组织清道夫受体识别入肝外组织细胞（图中⑩）。

HDL是肝（图中⑾）和小肠（图中⑿）合成的一种脂蛋白，有从末梢组织运送Ch到肝内处理的生理功能。LCAT使卵磷脂的FFA转移到Ch上催化进行胆固醇酯化反应，HDL是其最适底物。刚合成分泌的HDL为新生HDL，呈圆状，含ApoE多，经LCAT作用转变成球状HDL₃。图中⒀再转变成HDL₂（图中⒁）。粘膜细胞也可合成一部分新生HDL（图中⑩），HDL还可将ApoCⅡ和ApoE转运给CM及VLDL。

脂蛋白代谢是血中脂质、脂蛋白、载脂蛋白及其受体和酶相互作用并密切相关的代谢过程。在脂蛋白代谢过程中多种环节受到障碍，有可能导致脂蛋白代谢紊乱。

第六节　脂蛋白代谢紊乱

脂蛋白代谢紊乱的常见现象是血中Ch或TG升高，或者是各种脂蛋白水平异常增高。

高脂蛋白血症（hyperlipoproteinemia）是指血浆中CM、VLDL、LDL、HDL等脂蛋白有一类或几类浓度过高的现象。一般根据血浆（血清）外观、血总胆固醇、甘油三酯浓度以及血清脂蛋白含量将高脂蛋白血症进行分型。1967年Fredrickson将高脂血症分为六型，从生化及遗传角度考虑，有其不合理的一面，因为同一型高脂血症可有几种不同的基因型，临床实践表明，这种分型仍有一定的应用价值，因此，一直沿用至今。确认各种类型的高脂蛋白血症时，一定要用血清总胆固醇及甘油三酯、脂蛋白水平交叉检验，以求准确定型。因为任何一种高脂蛋白血症都有Ch、TG一项或两项指标同时升高即高脂血症（hyperlipidemia）出现。高脂血症与高脂蛋白血症实际上是同义词，而后者说明脂质代谢的病理变化更为确切。

从脂蛋白代谢紊乱的原因分类可分为原发性和继发性两大类。原发性是遗传缺陷所致，如家族性高胆固醇血症。继发性是继发于许多疾病所致，如糖尿病、肾病等疾患可继发引起高脂血症。下面着重介绍原发性高脂蛋白血症。

从遗传基因角度考虑，原发性高脂蛋白血症一定由遗传基因突变引起。从生化角度考虑是基因突变所致的基因表达的产物蛋白质水平上的缺陷，如Apo、酶和受体蛋白的异常。Apo异常多见于ApoE变异，典型例子是Ⅲ型高脂蛋白血症，ApoB变异可引起无β-脂蛋白血症，表现为脂肪吸收障碍；ApoAⅠ异常，则有Tangier病出现。导致血清HDL和ApoAⅠ水平降低；LCAT和LPL缺陷以及受体缺陷同样导致脂蛋白代谢异常，如家族性高Ch血症。

一、高脂蛋白血症

1967年Fredrickson等用改进的纸上电泳法分离血浆脂蛋白，将高脂蛋白症分为五型，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型。1970年世界卫生组织（WHO）以临床检验表现型为基础分为六型，将原来的Ⅱ型又分为Ⅱ_a和Ⅱ_b两型，如表4-1所示。

（一）Ⅰ型高脂蛋白血症

患者血浆TG升高，Ch正常，CM、VLDL含量升高，LDL及HDL均降低。约有2/3的病人在10岁前发病。

患者新鲜血清外观呈乳白色混浊，4℃过夜，血浆上层出现“奶油样”上层。大部分患者伴有视网膜脂血症、急性胰腺炎及肝脾肿大。

表4-1 人高脂蛋白血症分型及其特征

本症为常染色体隐性遗传，家族性遗传性纯合子型患者除血脂改变外，临床症状明显，而杂合子除TG高外，其症状不明显。Ⅰ型高脂血症又称为家族性高CM血症。发病原因主要是LPL的ApoCⅡ的遗传性缺陷，使LPL缺乏或者不能激活，CM中TG不能水解转变成CM残粒，无法被LDL受体识别进行代谢，从而造成CM在血浆中堆积。

（二）Ⅱ_a型高脂蛋白血症

Ⅱ_a型又称为家族性高胆固醇血症，血浆LDL和Ch明显升高。血清脂蛋白电泳呈现浓染的β-脂蛋白带，提示β-脂蛋白含量升高，故又称为高β-脂蛋白血症。纯合子病人在青春期即因动脉粥样硬化而死亡，这类病人除冠状动脉硬化外，还会出现黄色瘤和角膜弓状云等。

Ⅱ_a型有明显家族史，由LDL受体缺陷引起。纯合子型患者LDL受体完全缺陷，杂合子型者LDL受体只为正常的1/2。细胞不能通过膜上LDL受体从血中摄取LDL，使血浆中LDL升高。近年，Goldstein和Brown用纤维母细胞对遗传性高Ch血症遗传分析发现，LDL受体缺陷有三种不同的细胞表型：①无LDL受体型；②LDL受体缺陷型，细胞表面受体活性为正常的5％-20％；③入胞缺陷（内吞缺陷）型，即LDL受体可以与LDL结合，但是不能以正常速度内吞，从而导致LDL堆积于血浆中。目前所知，Ⅱ_a型是因为编码LDL受体的基因突变所致。

（三）Ⅱ_b型高脂蛋白血症

Ⅱ_b型又称为高β-脂蛋白及高前β-脂蛋白血症。血浆电泳图谱中，除β-脂蛋白增高外，前β-脂蛋白含量也升高，但二者并不融合。血浆中除LDL和Ch升高外，VLDL也升高，当然TG也升高，所以又称为混合型高脂蛋白血症。Ⅱ_b型与Ⅱ_a型的主要区别是前者LDL受体活性正常，患者多合并肥胖，糖代谢及胰岛素分泌异常，易伴发黄色瘤及动脉粥样硬化症。

Ⅱ_b型为显性遗传性疾患，体内VLDL合成量过多，ApoB₁₀₀合成量比正常高两倍，LDL也增高。另外VLDL合成增加的同时，VLDL代谢分解速度并未增强，从而使过量合成的VLDL不能加速分解，造成血浆中VLDL蓄积，同时LDL代谢速度也减慢。

（四）Ⅲ型高脂蛋白血症

Ⅲ型属于家族遗传性高脂蛋白血症，血清电泳图谱上β-脂蛋白带与前β-脂蛋白带融合，呈现一个宽而浓染的色带，称为“阔β带”，因而出现β-移动度的VLDL，故也称为高β-VLDL血症。病因为ApoE异常，属显性遗传。正常人ApoE约65％-75％为E3/E3型，患者亦多见ApoE2/E2型，后者与受体结合力仅为前者的20％-40％。临床症状常见冠状动脉粥样硬化、外周血管病和黄色瘤等。

Ⅲ型患者代谢性改变是：①β-VLDL经肝的ApoE受体清除受阻；②肝从CM残粒获得的外源性胆固醇减少，自身合成Ch并分泌VLDL增多，使VLDL过度生成而堆积于血浆中；③LPL活性降低，VLDL在体外不能转变成LDL。Ⅲ型患者除β-VLDL出现外，Ch和TG均升高。Ⅲ型比较罕见。

（五）Ⅳ型高脂蛋白血症

Ⅳ型又称为家族性高甘油三酯血症或高VLDL血症，仅血浆TG升高，LDL正常，HDL降低。Ⅳ型高TG症的患者属于常染色体显性遗传。Ⅳ型发生动脉粥样硬化的危险性也增加，但不如Ⅱ型、Ⅲ型严重。发病原因尚不清楚。

（六）Ⅴ型高脂蛋白血症

Ⅴ型患者血清脂蛋白电泳图谱呈现CM及前β-脂蛋白深染，属于高CM和高前β-脂蛋白血症都存在的混合型高脂蛋白血症，故又称为高CM与高前β-脂蛋白血症。将该型血浆置于4℃冷藏10小时，可见上层为“奶油样”，下层为混浊状，属于罕见的血清外观。血清TG远远超出正常，LDC-C和HDL-C低于正常值，Ch在正常范围，VLDL-C超出正常范围，VLDL-C/VVLDL-TG低于0.3。若给予患者注入肝素后，血清CM消失。与Ⅲ型不同点是，Ⅴ型人血清VLDL-C/VLDL-TG为0.3以上。该型患者，若仅是LPL活性降低属显性遗传；如既有LPL活性降低，又有ApoCⅡ减少，则属于隐性遗传。常于20岁前发病，家族史明显的Ⅴ型者，丘疹状黄色瘤的发病率可高达30％-50％，并伴有急性胰腺炎及肝脾肿大。ApoCⅡ缺乏、LPL活性降低、VLDL生成过多而代谢率降低等原因导致VLDL在血内堆积。

各类型的高脂蛋白血症表型的诊断指标的变化值如表4-1所示

（七）高HDL血症

血浆HDL含量过高导致高HDL血症，也属于病理状态。HDL具有抗动脉粥样硬化作用，是人们公认的，然而并非血浆HDL含量越高越好。血浆HDL-胆固醇（HDL-C）含量超过1g/L，定义为高HDL血症。现已查明，高HDL血症是因为有CETP和HTGL等活性异常所致。高HDL血症分为原发性和继发性。原发性高HDL血症的病因有以下几种可能：①CETP缺损；②HTGL活性降低；③其他不明原因。继发性高HDL血症病因有：①运动失调；②饮酒过量；③原发性胆汁性肝硬化；④治疗高脂血症的药物引起；⑤其他原因。总之，CETP及HTGL活性降低是引起高HDL血症的主要原因。若CETP缺陷，HDL上的CE蓄积，使HDL增多；若HTGL活性降低，HTGL与HDL被肝细胞摄取减少并使HDL₂→HDL₃转换过程减慢而停留在血液中，并使其浓度增加，出现高HDL血症。血清中总胆固醇轻度或中度升高，HDL-C高达正常人3-5倍，血清ApoAⅠ、CⅢ、E明显增加，ApoB呈低值。因为CETP活性低，从HDL转运到含ApoB的脂蛋白的CE量减少，即运输障碍使CE量增加。高HDL血症多见于CETP缺乏者，易出现多分散LDL，而HDL颗粒变大。有实验表明，CETP活性低的动物作胆固醇负荷实验很容易形成动脉粥样硬化，对人而言，高HDL血症与动脉粥样硬化的关系有待进一步研究。

HDL按超速离心法可分为HDL₂和HDL₃。用聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳可将HDL分为HDl₁、2a、2b、3a、3b、3c六种亚组份颗粒，如图4-10所示。有报道冠心病患者大型颗粒HDL_2b减少，小颗粒HDL_3b增加，认为HDL_2b的上升有抗动脉粥样硬化的作用，HDL_3b颗粒的增加则可以引起脂质代谢障碍，动脉粥样硬化形成。

高脂蛋白血症分为六型，在临床诊治疾病过程中有一定的意义。从临床实验室诊断方法学考虑，作脂蛋白检测有一定难度，电泳分离法欠准确，按超速离心法，操作时间过长，难以快速定量。另外，高脂蛋白血症多数与遗传有关。目前可采用载脂蛋白基因分型以弥补按脂蛋白进行分型的不足之处。载脂蛋白的基因分型是目前研究脂质代谢及其探讨动脉粥样硬化发病机制的热门话题。

二、遗传性脂蛋白代谢异常

（一）ApoAⅠ异常症

Assmann分析近两万人，发现每500人中有1例ApoAⅠ结构基因杂合子出现，比野生型多一个或少一个正电荷或负电荷。大多数变异无明显血脂的变化。仅有ApoAⅠMarburg病在107位上的Lys缺失，引起轻度的TG升高。ApoAⅠ的Milano变异体（173Arg→Cys）血浆中HDL有所降低，然而冠心病发病率未见增加。ApoAⅠ和ApoCⅢ基因重排导致的变异可引起家族性ApoAⅠ和ApoCⅢ缺乏症，用EcroⅠ限制性内切酶分析ApoAⅠ基因，发现家族性早发性冠心病患者都出现6.5kb片段纯合子，正常人为13kb纯合子，其杂合子为13kb/6.5kb，推测纯合子6.5kb与动脉粥样硬化发病有关。

ApoAⅠ与ApoCⅢ缺陷者表现为血HDL水平降低，易出现早期动脉粥样硬化。有报道ApoAⅠ减少会导致LCAT活性降低，使含ApoCⅠ、ApoAⅢ的脂蛋白如CM置换发生障碍，从而在体内蓄积。

（二）ApoB异常症

ApoB缺陷将出现无β-脂蛋白血症或低β-脂蛋白血症。无β-脂蛋白血症是纯合子隐性遗传病，称为Bassen-Kornzeig综合征，有脂肪吸收障碍（脂肪泻）、红细胞变形（棘状红细胞症）和运动失调等症状。

低β-脂蛋白血症为显性遗传病，杂合子者血中LDL浓度低，与无β-脂蛋白血症有区别。经三个家族分析，患者肠粘膜细胞的ApoB₄₈合成正常而不能合成ApoB₁₀₀，即ApoB₄₈外显子以外的ApoB₁₀₀外显子领区异常，由于LDL受体领域附近的点突变（Arg3500→Glu），使LDL受体结合能力降低。

ApoB₁₀₀的羧基端是其与LDL受体的结合区，有下列依据证明这一推测：①观察到30种单克隆抗体能与LDL受体结合的肽链区域结合，即ApoB₁₀₀的2980-3780一段可被阻止，其他单克隆抗体无阻止作用；②缩短的ApoB异构体缺乏羧基端，则不能与LDL受体结合；③羧基端有三个区域可与肝素结合，该区域含有几簇带正电荷的氨基酸残基，其中之一的序列与ApoE区域的序列有同源性，这一区域称为ApoE区，已证实这一区域可与LDL受体结合，其序列为3359-3367氨基酸残基位置，带正电荷的氨基酸簇相当保守；④经化学修饰的带正电荷的ApoB₁₀₀不能与HDL受体结合；⑤若ApoB₁₀₀分子中Arg→Gln3500，LDL分子不能与LDL受体结合，导致高脂蛋白血症，如Innerarity的家族性高脂蛋白血症。

ApoB₁₀₀的cDNA中某一核苷酸的变异或缺失，均可引起家族性低β-脂蛋白血症，迄今已发现有25种之多，血浆LDL浓度降低，杂合子患者血浆中ApoB和LDL浓度为正常的1/4-1/2。一般无症状，纯合子则更为严重，包括脂肪吸收不良、棘型红细胞、视网膜色素沉着和神经性肌肉退变。

ApoB₁₀₀在血浆脂蛋白中分子量最大，氨基酸链最长，因此在合成蛋白质和形成脂蛋白的过程中，任何部位或环节均可能发生变异，可想而知，今后发现的ApoB₁₀₀的变异会更多。

（三）ApoCⅡ异常症（遗传变异）

ApoCⅡ缺陷导致LPL活性降低。因为ApoCⅡ是LPL发挥催化作用不可缺少的辅因子。ApoCⅡ异常会出现高TG血症，高CM血症，发病率约1/10万。现已有ApoCⅡ有多种变异体的报道。

（四）ApoE异常症

ApoE是LDL受体的配体，其表型不同，与LDL受体结合的能力也不同，E₄和E₃几乎相同，E₂几乎无结合功能。E₂纯合子因为第158氨基酸残基突变，CM残粒或β-VLDL滞留导致高Ch、TG血症，高脂蛋白血症，易出现早期动脉粥样硬化。典型例子是家族性Ⅲ型高脂血症，ε₂基因纯合子人群分布频率为1％，家族性Ⅲ型高脂血症发病率为10000人有2-3人。究其病因，ApoE₂纯合子遗传缺陷因素是主要的，然而还有环境及生理性因素等的影响，如甲状腺功能亢进、肿瘤以及家族性复合型高脂蛋白血症等。

（五）LDL受体异常

LDL受体异常导致FH发生，属显性遗传，遗传频率约1/500。杂合子的高LDL血症易导致动脉粥样硬化。FH的LDL受体基因变异和LDL受体合成的过程中均可出现异常，将其分为四类：①单元1异常是因为mRNA转录障碍导致总体蛋白性质改变，生物学活性降低；②单元2异常是分子量为12万的受体前驱体异常，从小胞体到高尔基复合体运送障碍，ER潴留，与单元2相同，富含Cys领域阅读框的缺失（in-framedeletion）存在；③单元3变异，细胞表面的分子量160ku的成熟受体数量显著减少，使LDL受体结合能力下降；④单元4变异为受体不能局部化，使LDL无法结合而进入细胞内。这几种变化均与lDL受体结构有关。

（六）LPL与HTGL异常症

LPL与ApoCⅡ异常同样都是出现高CM血症，而血中VLDL并不升高，常伴有胰腺炎产生。

HTGL缺乏，有与Ⅲ型高脂血症类似的症状，CM残粒滞留。

（七）LCAT异常症

LCAT缺乏者，HDL中CE比例增加，使HDL处于新生未成熟圆盘状态，相反LDL的CE减少，TG增多。有角膜混浊、肾损害、溶血性贫血等症状，鱼眼病就是LCAT基因突变，使Cys替代Arg引起LCAT活性降低，致使HDL结构变化，并使血浆中ApoAⅠ、Ⅱ和HDL浓度只有正常人的20％。

（八）CETP异常症

CETP缺陷者或者活性受到强烈抑制则呈现高HDL血症，血浆LDL浓度降低，同时还有可能出现动脉粥样硬化症。

三、继发性高脂蛋白血症

某些原发性疾病在发病过程中导致脂质代谢紊乱，进而出现高脂蛋白血症，称为继发性高脂蛋白血症，引起继发性高脂血症或高脂蛋白血症的病因是多方面的，如糖尿病、肾病及某些内分泌紊乱等疾患。

第七节　脂蛋白代谢紊乱与动脉粥样硬化

正常的动脉壁内有内、中和外三层结构，内膜由单层内皮细胞及狭窄的内皮下层构成。内皮下层含胶原纤维、弹性纤维和基质等成分，幼年时期，内皮下层内几乎无平滑肌细胞，随年龄增长，平滑肌细胞以缓慢恒定的速度在内膜下堆积；中膜主要是平滑肌细胞；外膜有纤维母细胞和平滑肌细胞。

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）主要损伤动脉内壁膜，严重累及中膜是动脉管壁胆固醇酯大量堆积成粥样硬化斑块，使血管壁纤维化增厚和狭窄的一种病理改变。主要侵犯大动脉和中等动脉，如主动脉、冠状动脉和脑动脉，导致某些脏器的局部组织供血不足，常出现心脑血管疾患，甚至有致命性损害。凡能增加动脉壁内Ch内流和沉积的脂蛋白如LDL、β-VLDL、OXLDL等，是致动脉粥样硬化的因素；凡能促进胆固醇从血管壁外运的脂蛋白如HDL、X-HDL，则具有抗动脉粥样硬化性作用，称之为抗动脉粥样硬化性因素。

有关动脉粥样硬化的发病机制，人们已研究了几个世纪。虽已从细胞水平深入到分子水平，取得一定的进展，尚还有许多问题没能解决，难题成堆。因为这是一种多因素导致的疾病，其发病机制极为复杂。诸如血管内皮细胞的功能变化、损害、剥离、外加血浆成分以巨噬细胞浸润、内膜层平滑肌细胞增殖过程等，这一连串的血管内皮细胞的损害与功能障碍，均与动脉粥样硬化症的发生有密切关系。目前认为其基本过程如图4-11所示。多种原因使血管内皮细胞损害，单核细胞粘附其上侵入内膜，并分化成巨噬细胞，与此同时，血小板也粘附着并分泌多种因子，使血管壁中膜平滑肌细胞游走进入内膜，巨噬细胞泡沫化，进一步使其游走进入内膜的平滑肌细胞增殖，形成粥样硬化斑块，见图4-11。

图4－11 动脉粥样硬化发生机制假说

动脉粥样硬化的动脉壁细胞内和细胞之间有大量的胆固醇酯堆积，即粥样硬化斑块中堆积有大量胆固醇。斑块中胆固醇主要来自血浆脂蛋白，在探讨AS的发病机制中必须探讨脂蛋白如何将胆固醇送入到动脉壁的细胞内，何种类型细胞与胆固醇在动脉壁内堆积有关。目前所知，动脉粥样硬化形成过程中有诸多因素参与，主要有三方面：第一是细胞因素，有血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、血液中单核细胞、巨噬细胞和淋巴细胞等；第二是代谢物因素，有作用于平滑肌的增殖因子、游走因子、脂蛋白受体、凝血纤溶因子、血小板因子等；第三是物理学因素，如剪切应力（shearstres）等，与AS有关的脂蛋白因素有HDL、VLDL、CM、LDL、OX-LDL、LDLR、LPL、LP(a)等。

一、低密度脂蛋白与动脉粥样硬化

LDL经化学修饰成氧化LDL或被醋酸乙酰化成乙酰LDL，在代谢过程中，损伤血管壁内皮细胞，使管壁通透性增加，并刺激单核细胞游走进入管壁，形成巨噬细胞并泡沫化。化学修饰的LDL使其内ApoB₁₀₀蛋白变性，经清道夫受体无限制地被巨噬细胞摄取而形成泡沫细胞，并停留在血管壁内，沉积大量的Ch，特别是ChE，致使动脉壁粥样硬化斑块形成。

二、脂蛋白脂肪酶与动脉粥样硬化

LPL与AS有关，常见有LPL活性增加者可预防动脉硬化性血管变化。但是LPL活性加强还有不利的一面，从CM和VLDL看是致动脉粥样硬化因素的立场考虑，血管壁的LPL使含TG的CM和VLDL的水解后，自身变成残粒，不仅被血管壁摄取，其水解产物脂肪酸又增加了Ch的溶解度，加快Ch进入血管壁的速度，促进动脉管壁的粥样斑块形成。

三、过氧化脂质与动脉粥样硬化

循环血液中过氧化脂质导致管壁损害引起AS是目前较为肯定的事实。利用TBA（thiobarbituricacid）法测定到血浆中有过氧化脂质存在，加入铜离子后，VLDL特别是LDL易被氧化，实验也表明AS的血管壁有氧化LDL存在。利用高效液相色谱法（HPLC）法与化学发光法测定出AS者，血浆有3nmol/L左右的过氧化脂肪酸及胆固醇酯羟自由基。也有学者认为，氧化LDL在血流中作用于血管壁的可能性很小，因为氧化LDL代谢速度非常快，很易被肝脏处理，几乎很少在血管内停留。

四、脂蛋白（a）与动脉粥样硬化

LP(a)与AS的心脏疾患有关，是促进AS的独立危险因子。Apo(a)与plasminogen（血纤维蛋白溶酶原）有相同的性质，二者竞争性抑制与内皮细胞表面结合，有助于血栓的形成。心肌梗死患者用血栓溶解疗法治疗有一定效果，溶解能力强弱与血浆LP(a)含量有关，若LP(a)与管壁表面t-PA结合，其结果是plasminogen活化受到抑制。

引起AS的起始因子（initiatingtactor）是什么？Ross，Glomseer提出的损害反应学说认为血小板凝集能力亢进，引起血管壁损害是其起始因子。其后又有学者提出起始因子是使血管内皮细胞层下发生完整的剥脱，并以泡沫细胞为主，外加平滑肌细胞的浸入，使单核细胞在循环血液中发生。Goldstoin提出变性LDL经巨噬细胞清道夫受体结合形成AS，为AS早期起始因子。最近又提出氧化LDL是早期AS的起始，即OXLDL学说；又认为LDL的磷脂经氧化产生溶血卵磷脂，成为循环中单核细胞的趋化物（chemoat-tratant），起主要作用。

第八节　脂蛋白和脂质测定方法学评价

血浆脂蛋白和脂质测定是临床生化检验的常规测定项目，其临床意义主要是：早期发现与诊断高脂蛋白血症；协助诊断动脉粥样硬化症；评价动脉粥样硬化疾患如冠心病和脑梗塞等危险度；监测评价饮食与药物治疗效果。

一、血浆脂蛋白测定

⒈超速离心分离纯化法超速离心法是根据血浆中各种脂蛋白的比重（密度）的差异，在强大离心力作用下进行分离纯化的一种方法。

血浆在不同密度盐溶液中经过超速离心，各种脂蛋白可按密度大小漂浮于不同盐溶液介质中。脂蛋白漂浮的衡量单位是漂浮率(Sf)。Gofman等于1950年确定，血浆脂蛋白在比重为1.063的NaCl溶液中（26℃），每秒每达因（ldyn=10^-5N）克离心力的作用下的漂浮速度，称为1个Svedbery单位（10^-13s）。Sf越大，脂蛋白密度越低。

一般操作方法是将血浆置于已准备好的不同密度梯度的盐溶媒介质中，在强大离心作用下，各脂蛋白依其自身的Sf不同，分散于离心管中的密度梯度溶媒层，达到分离纯化的目的。

超速离心法是分离纯化脂蛋白的有效技术，目前广泛应用于脂蛋白、载脂蛋白代谢的研究中。

⒉电泳分离法不同脂蛋白因蛋白质含量不同、其电荷量不同，故可用电泳方法进行分离，并根据血浆脂蛋白电泳迁移率不同予以判断确认。电泳支持物一般常用醋酸纤维薄膜、琼脂糖凝胶或聚丙酰胺凝胶。由于醋酸纤维薄膜要预处理，很繁杂，外加电泳时间过长，目前已很少使用。临床检验中主要采用琼脂糖凝胶电泳进行分离，快而较为准确，仪器设备要求不高，被广泛采用。聚丙烯酰胺凝胶作为支持物分离脂蛋白，值得推荐给临床使用。

电泳分离法不论用何种支持物，血浆脂蛋白需用亲脂染料如苏丹黑B等进行预染再电泳，电泳完毕，脂蛋白根据电荷量不同，移动在不同的位置，再置于光密度计内进行扫描，计算出各种脂蛋白的百分比，该数值乘以血浆总脂量，即可求出α-脂蛋白、β-脂蛋白和前β-脂蛋白含量，乳糜微粒停留在原点，无法测出其含量，正常空腹12h后，血浆中无CM存在。也可将电泳毕的琼脂糖凝胶脂蛋白区带切割置于试管中，加水溶解，进行比色，测出各自百分比，这一手工半定量法无法测准，属淘汰之列。

⒊沉淀分离法由于脂蛋白的组成及理化性质不同，在不同的聚阴离子和2价不同金属离子（Mn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺、Co²⁺）以及不同pH值条件下，使脂蛋白与聚阴离子结合形成复合物沉淀，以达到分离定量各种脂蛋白的目的。

如肝素锰沉淀血清中VLDL和LDL，离心沉淀，HDL则留在上清液，再定量HDL量，即为血浆HDL的量。也可采用聚乙烯硫酸盐沉淀LDL，离心去上清液留沉淀，再定量沉淀其中的LDL，即血浆的LDL量。脂蛋白是一种既有蛋白质又有胆固醇，还有磷脂的复合体，如何定量，尚无一种较为理想的方法。目前仅以测定脂蛋白中胆固醇总量的方法作为脂蛋白的定量依据，即测定HDL、LDL或VLDL中的胆固醇，并分别称为高密度脂蛋白-胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白-胆固醇（LDL-C）或极低密度脂蛋白-胆固醇（VLDL-C）。这类测定方法是目前临床广泛使用的方法，快速并较为准确。

⒋遮蔽直接测定法利用脂蛋白中某种特异抗体等物质，先将血浆中LDL和VLDL包裹保护，不受测定胆固醇试剂的影响，而直接测定未被包裹的HDL中的胆固醇，在不离心分离条件下，测定出HDL的胆固醇含量，快速准确，是近年来发展的新技术，值得推广应用。

二、血清总脂质测定

血清总脂质主要包括FC、CE、PL和TG等。血清总胆质测定除作为脂质代谢紊乱及有关疾患的协助诊断外，还可用于血总脂增加的原发性胆汁酸肝硬化、肾病综合征或急慢性肝炎以及血总脂减少的重症肝炎、肝硬化等的严重肝实质性损害、恶液质、甲状腺功能亢进和吸收不良综合征等疾患的协助诊断。

血总脂一般随年龄增加而升高，40岁以上者显着增加，65-70岁者反而降低。测定方法不同，正常参考值有一定的差异。

测定方法分两大类：一类是抽提法，将血清脂质通过脂质抽提剂提入某一介质中，再进行定量；另一类是直接测定法，即无需抽提。

⒈脂质抽提法脂质存在于血清脂蛋白中，利用甲醇或乙醇使其与蛋白结合的脂质分离，再利用甲醇或乙醇的非极性有机溶媒使脂质溶于其中。Bloor溶剂（醚：醇为1：3，V/V）或FovCh溶剂（氯仿：甲醇为2：1，v/V）的醚氯仿等非极性溶剂的混合液，可提高切断脂质与蛋白质的结合的能力，达到抽提的目的。血清脂质抽提入有机溶液后，蒸发干固，除去有机溶液，通过加热氧化，再显色定量。

⒉脂质直接测定法如Sulfo-phospho-Vanillin法是加浓硫酸入血清加热，冷却后，加试剂显色（即SPV反应）直接测定出血清总脂质。

三、胆固醇测定

血清中胆固醇包括CE和FC，酯型的CE占70％，游离型FC占30％。FC中的C₃的-OH在LACT作用下，可分别与亚油酸（43％）、油酸（24％）、软脂酸（10％）、亚麻油酸（6％）、花生四烯酸（6５）、硬脂酸（3％）等脂肪酸结合而成。血清中胆固醇在LDL中最多，其次是HDL和VLDL，CM最少。血清总胆固醇测定方法分为化学法和酶法两大类。

⒈化学法化学法一般包括：①抽提；②皂化；③毛地黄皂苷沉淀纯化；④显色比色四个阶段。代表性的方法有Sperry-Webb法，包括①到④步骤操作过程，常规操作中多省去了②、③。或者用省去②、③步骤的Zak-Henly法及省去③步骤的Abell-Kendall法，现将此法作为标准参考方法予以利用。

⒉酶法测定CE在胆固醇酯酶（cholesterolesterase,CHE）作用下水解成FC和FFA，FC再经胆固醇氧化酶（cholesteroloxidase，COD）氧化成△⁴胆甾烯酮和H₂O₂，再分别定量O₂的消耗或者H₂O₂的生成量，或者△⁴胆甾烯酮生成量，以作为FC的定量依据。该法是目前常规应用方法，快速准确，标本用量少，便于自动生化分析器作批量测定。

四、甘油三酯测定

甘油三酯又称中性脂肪，由于其甘油骨架上分别结合了3分子脂肪酸、2分子脂肪酸或1分子脂肪酸，所以分别存在有甘油三酯（TG）、甘油二酯（DG）和甘油一酯（MG）。血清中90％～95％是TG，TG中结合的脂肪酸分别为油酸（44％）、软脂酸（26％），亚油酸（16％）和棕榈油酸（7％）。

血清TG测定方法一般分为物理化学法、化学法及酶法三大类。

血清中TG的化学组成并不单一，准确求其分子量较为困难。因标准不同，测定结果存在差异。化学法多采用三棕榈精（软脂精）（分子量807.3）、三油精（分子量895.4），按摩尔浓度计算。酶法测定以三油精为标准物进行换算。

⒈化学法化学测定法包括：①TG的抽提分离；②皂化；③甘油糖的氧化；④氧化生成甲撑显色定量等四个阶段。操作较为繁杂，影响测定因素太多，共法准确性差，一般很少用。

⒉酶法测定酶法测定包括：①TG的抽提与皂化；②加水分解生成甘油糖定量两个阶段。目前常规检测应用的方法有甘油激酶（glycerolkinase，GK）法和甘油氧化酶（glyceroloxidase,glyod,GOD）法。操作简便，快速准确，并能在自动化生化分析仪上进行批量测定。

五、磷脂测定

磷脂（PL）并非单一的化合物，而是含有磷酸基和多种脂质的一类物质的总称。

血清中PL包括：①卵磷脂（60％）和溶血卵磷脂（2％-10％）；②磷脂酰乙醇胺等（2％）；③鞘磷脂（20％）。

血清PL定量方法包括测定无机磷化学法和酶法两大类。

⒈化学测定法包括①抽提分离；②灰化；③显色、比色三个阶段。

⒉酶测定法可分别利用磷脂酶A、B、C、D等4种酶作用，加水分解，测定其产物，对PL进行定量，一般多采用磷脂酶D(PL-D)。PL-D可作用于含有卵磷脂、溶血卵磷脂和鞘磷脂以及胆碱的磷脂，这三种磷脂约占血清总磷脂的95％。该法快速准确，便于自动化仪器进行批量检测。

六、游离脂肪酸测定

临床上将C₁₀以上的脂肪酸称为游离脂肪酸（FFA）。正常血清中含有油酸（C_18:１）占54％，软脂酸（C_16:1）占34％，硬脂酸（C_18:1）占6％，是其主要的FFA。另外还有月桂酸（C_12:0）、肉豆蔻酸（C_14:0）和花生四烯酸（C_20:1）等含量很少的脂肪酸。与其他脂质比较，FFA在血中浓度很低，其含量水平极易受脂代谢、糖代谢和内分泌功能等因素影响，血中FFA半寿期为1-2min，极短。血清中的FFA是与清蛋白结合进行运输，属于一种极简单的脂蛋白。

测定血清FFA法有滴定法、比色法、原子分光光度法、高效液相层极法和酶法等。一般多以酶法测定。作FFA测定的标本一定要注意在4℃条件下分离血清并进行测定。因为血中有各种脂肪酶存在，极易也极快速使血中TG和PL的酯型脂肪酸分解成非酯化的FFA，使血中FFA值上升。贮存的标本仅限于24h内，若保存三天，其值约升高30％，使结果不准确。

⒈非酶法确定非酶法测定包括滴定法、比色法、原子吸收分光光度法和高效液相层析法。前三种方法准确性差，高效液相层析法仪器太昂贵，不便于批量操作。

⒉酶测定法血清中主要用脂肪酶测定。可分别测定产物乙酰CoA、AMP或辅酶A(CoA)，进行定量。酶法测定结果准确可靠快速，易于批量检测。

七、载脂蛋白测定

血清载脂蛋白（Apo）包括ApoAⅠ、AⅡ、B₁₀₀、CⅡ、CⅢ、E和（a），已属常规检测项目。血清中载脂蛋白均结合于脂蛋白中，测定时要加用解链剂，使脂蛋白中Apo暴露再进行测定。

目前测定血清中Apo的含量的方法是利用相应特异抗体试剂进行测定。现有羊抗人ApoAⅠ、AⅡ、B₁₀₀、CⅡ、CⅢ、E和(a)等抗体试剂。测定原理是将某一特异抗体加到待测人血清中，即与血清中相应抗原形成抗原抗体复合物，根据复合物的量，即可测出血清中某一Apo含量。例如在人血清中加入抗人ApoAⅠ抗体，即与血清中ApoAⅠ（抗原）结合形成复合物，再定量即可测出血清中ApoAⅠ含量。

⒈免疫扩散法先制备含Apo抗体的琼脂糖凝胶，间隔等距离打孔，加入待测人血清，水平置于温箱（37℃）保温24或48h，抗原从孔中间向周围扩散，因凝胶板中有相应抗体，经一定时间扩散后，最后在凝胶孔周围形成一圆型沉淀圈，测量其圆直径，以圆的面积大小计算血清中Apo含量。该法要求在测量圆周大小时，一定要精确到0.1mm。这一测定方法可适用于以抗体为试剂贩所有微量蛋白的测定，但易受多种因素的影响，难以测准，有淘汰的趋势。

⒉免疫火箭电泳先制备含某一Apo抗体的琼脂糖凝胶，靠近阴极端打孔，加入待测血清，进行电泳。血清中Apo抗原往正极移动，一定时间（约3h）后，即可形成类似火箭的沉淀峰，根据火箭峰高度或面积的大小计算血清中Apo含量。在严格掌握电泳条件下，本法是一种较为简便、试剂用量少的好方法。

⒊免疫比浊法免疫比浊法分为免疫透射比浊法和免疫散射比浊法。

Apo的特异抗体与血清中相应的抗原结合形成抗原抗体免疫复合物，并形成微细颗粒，混悬于溶液介质中，光线通过这种浑浊介质溶液时被吸收一部分，吸收的多少与混浊颗粒的量成正比。在抗体量一定的条件下，抗原越多，抗原抗体复合物越多，溶液越浑浊，吸收光越多，以此对抗原进行定量，这种通过测定光吸收量的方法称为透射比浊法。该法是目前使用最为广泛的方法，快速准确，可在自动生化分析仪上作批量检测。

当光线通过含抗原体复合物的浑浊介质溶液的混悬颗粒时，出现光散射作用，散射光强度与溶液中混悬颗粒的量成正比，这种测定光散射强度的方法称为免疫散射比浊法。该法的进行，需要有具备测定散射光的仪器如散射比浊仪等。

免疫比浊时，由于抗原与抗体结合的过程中，吸收度与浓度之间不呈线性关系，一般是三次方程曲线关系。若要将抗原与抗体两个变量之间的变动特征恰当地反映出来，需要经过三次方程拟合成近似直线化的曲线方程，再进行运算。免疫比浊的实际操作过程中，可采用终点法或速率法，用五点或七点不同浓度进行定标，经三次曲线方程拟合求出一条能反映真实情况的浓度与吸光度的关系曲线方程，作为定量的工作曲线。如果以单一标准浓度定标，以一次方程直线回归运算，所测结果仅在标准浓度上下波动，真正的过低和过高值无法测准。

免疫比浊法所用抗体应是单价、特异并且高效价的，尤其是抗体若非单一而混有少量其他蛋白抗体，在血清中形成的复合物将是一种大杂烩，非单一蛋白的复合物，测出结果偏高而不准确。

第五章　体液平衡紊乱

人体内存在的液体称为体液（bodyfluid）。体液中有无机物和有机物，无机物与部分以离子形式存在的有机物统称为电解质。葡萄糖、尿素等不能解离的有机物称为非电解质。体液以细胞膜为界，可分为两大部分，即细胞内液（intracellulerfluid，ICF）和细胞外液（extracellulerfluid，ECF）。细胞外液因其存在部分不同，又可分为血浆和细胞间液，后者包括淋巴液。各部位体液之间处于动态平衡，其内的水与电解质也处于动态平衡，这种平衡状态，很易受外界或机体内部因素的影响，导致破坏出现代谢紊乱，即水电解质平衡紊乱和酸碱平衡紊乱。

第一节　体液平衡及调节

一、水平衡

人体内含水量的变动与年龄（图5-1）和疾病密切相关。

图5-1 人体水含量与年龄的关系

小儿每日水的摄入量（含体内氧化产生的水）略大于排出量，其中约有摄入量的0.5％-3.0％保留在体内用以生长。成年人每日通过饮水（约1200ml），摄食含的水（约1000ml）和体内氧化时释放出的水（约300ml）以维持水的需要量，平均总进水量约2500ml，摄入量等于排出量。小儿水交换速度比成人快，如体重7.0kg婴儿每日排出水约700ml，占细胞外液的1/3，但70kg体重的成人水交换率只占细胞外液的1/7，这就是小儿易引起脱水的原因。

机体对水的需要量与代谢热量成正比，每天散热所需水量约占体内总量的1/4，经体表面无形蒸发散失以维持体温，每散发0.58cal热需蒸发水量约1ml，如成人每日按代谢产热2000cal计算，无形蒸发失水量约为：

2000×1/4×1/0.58=826ml

(1cal=4.18J)

蒸发途径是由皮肤以所谓不显性出汗方式及呼出的水蒸气的形式排出，亦称为非显性失水。非显性失水量，加上每天最低排出尿量500ml，其总量约为1500ml，这就是每天需要补充水的数量，即临床的“生理需水量”。小儿需水量一般按每代谢100cal热需消耗120-150ml计，在禁食情况下，按基础代谢计算即60-90ml(kg·d)。

室温30℃时，每增加1℃，机体应增加当日需水量10％-13％。体温每增加1℃代谢热卡增加12%，生理需水量也增加。疾病过程中，如气管切开、严重烧伤、腹膜炎等代谢率增加，需水量也相应增加，相反，人工冬眠及手术后，应减少需水量。

二、钠、氯平衡

氯和钠是细胞外液的主要阴阳离子。体内Na+约有50％分布于细胞外液，约40％存在于骨骼，约10％存在于细胞内。机体通过膳食及食盐形式摄入氯和钠，成人每日需要量5-9g，一般是摄入体内NaCL的量大于其需要量，所以，一般情况下，人体不会缺钠缺氯。

Na+、CL－主要从肾排出，肾排钠量与食入量保持平衡。肾对保持体内钠的含量起有很重要的作用。当无钠摄入时，肾排钠减少，甚至可以不排钠，而让钠保留于体内，以维持体内钠的平衡。钠的摄入与排出往往伴随有氯的出入，钠与氯还有少部分以出汗形式丢失。

体液中Na+主要分布在细胞外液，K+主要分布在细胞内液。Na+有65％-71％是可交换的，其中85％存在于细胞外液，15％在细胞内液。用同位素标记Na+的实验证明，Na+既能透过细胞膜，还可通过主动转运机制，即细胞上存在的钠钾泵将Na+从细胞内泵出到细胞外，使细胞内的Na+保持在低水平。人体中K+约90％是可交换的，大部分存在于细胞内液。体液中细胞外液的Na+浓度高于细胞内液，K+是细胞内液高于细胞外液。

三、体液中的电解质

（一）体液电解质分布及平衡

血浆中主要电解质有Na+、Cl－、K+。细胞间液是血浆的超滤液，其电解质成分和浓度与血浆极为相似，不同之处是血浆含有较多的蛋白质，而细胞间液不含或仅含少量的蛋白质，由于蛋白质是大分子量物质，不易通过细胞膜，故血浆蛋白含量高于细胞间液。

由于测定细胞内电解质含量很困难，所以临床都以细胞外液的血浆或血清的电解质含量作为诊疗的参考依据。

细胞内液的电解质浓度是从肌肉活检或红细胞标本中测得，或以同位素示踪方法计算。细胞种类不同，其内电解质的种类及含量是有区别的。细胞内液主要阳离子是K+和Mg2+，主要阴离子是蛋白质和有机磷酸盐，而Na+、Cl－、HCO3－则很少。细胞内高K+和低Na+的维持，不是依赖细胞膜对这些离子的不同渗透性，而是依赖膜上的钠钾泵的主动转运。钠钾泵除了维持细胞内外电解质浓度外，还有助于肾的Na+和K+的转动，并在调节细胞内电解质的浓度方面起有重要的作用。

按Donnan平衡论，体液中阴离子总数应与阳离子总数相等，并保持电中性，往往是阴离子随阳离子总量的改变而变化，升高或降低阴离子以适应阳离子的改变。

血浆中Cl－、HCO3－总和与阳离子Na+浓度之间保持有一定比例关系，即：

Na+=HCO3－＋Cl－＋12（或10）mmol/L

若已知血浆Hco3－和Cl－浓度，Na+浓度可以从上式求得。

各体液渗透压均处于同一水平，即渗量摩尔为294-296mOsm/L，理论渗透压为756-760kPa。

（二）阴离子隙

阴离子隙（AG）是指细胞外液中所测的阳离子总数和阴离子总数之差，即正常人血清Na+、K+之和与HCO3－、Cl－之和的差值为AG值，用mmol/L表示，计算公式为：AG=(Na+＋K+))－(Cl－＋HCO3－)。一般是利用血清中的电解质含量进行运算。血清K+浓度较低。且相当恒定，对AG正常参考值为8-16mmol/L，平均为12mmol/L。临床上利用血清主要阴阳离子的测定值即可算出AG值，它对代谢性酸中毒的病因及类型的鉴别诊断有一定的价值。在疾病过程中，因代谢紊乱，酸性产物增加，导致代谢性酸中毒症状最为多见。缺氧使糖酵解中乳酸产生过多，病人不能进食或糖尿病等脂代谢紊乱导致酮体产生增加，菌血症、烧伤等组织细胞大量破坏，蛋白质分解使含硫的产物（So42－）增多等一系列酸性代谢产物在血浆酸碱缓冲过程中，消耗了血浆HCO3－量，并使乳酸根、酮体的乙酰乙酸根及硫酸根等阴离子增加。机体为了保持体液阴阳离子平衡呈电中性，在Na+、K+离子浓度变动不大而阴离子中的这些酸性产物又增多的状况下，势必造成极易透过细胞膜的CL－转移，使血浆HCO3－与CL－之和减少，（Na+＋K+）－（HCO3－＋CL－）之差值变大，AG值升高（图5-2）。

AG值的异常分为升高及降低两种。临床以AG升高多见，并以AG升高的临床意义较大。AG升高多见于代谢性酸中毒发生的全过程：①肾功能不全导致氮质血症或尿毒症时，引起磷酸盐和硫酸盐的潴留；②严重低氧血症、休克、组织缺氧等引起乳酸堆积；③饥饿时缺糖，脂肪动用分解加强，酮体堆积，糖尿病患者也同样使酮体过剩，形成酮血症、酮尿症。从AG考虑，可将代谢性酸中毒分为高AG代谢性酸中毒及AG正常的代谢性酸中毒，如高血氯性代谢性酸中毒。根据AG水平高低，判断代谢性酸中毒的病因，并可作为治疗的参考依据。

（三）体液的交换

正常状态下，人体内由外界摄入的水分及电解质与体内氧化产生的水（内生水），不断与各区间的体液进行交换。体液交换包括血浆与细胞间液、细胞间液与细胞内液之间的交换，前者交换的动力是血浆胶体渗透压与静水压（血压）之差，其中胶体渗透压在血浆与细胞间液的交换中起有主要作用，同时还可影响细胞外液的总量。细胞间液与细胞内液之间的交换主要决定于细胞内外液的渗透压，因为细胞膜对水与各种电解质的通透性不同，水总是向渗透压高的一侧移动。正常体液的分布、组成及容量三方面均在神经体液等因素调节下保持动态平衡，以保证机体各种生理活动的正常进行。

图5-2 代谢性酸中毒与阴离子隙

四、体液平衡的调节

体液平衡是维持机体生命活动的必不可缺少的条件。机体在生命活动的过程中，通过神经-体液因素调节体液的正常平衡。

（一）口渴感觉调节

口渴感觉是机体对水需要的一种极为重要的保护性生理机制。当机体缺水时，血浆和细胞间液的渗透压升高，下丘脑视前区渗透压感受器受到刺激，兴奋传到大脑皮质，引起口渴反射而思饮水。有人认为可能有渴感中枢，位于下丘脑，在调节渗透压感受器的附近。主要有效刺激是血浆晶体渗透压，用高渗盐水灌注山羊的渴感中枢部位，即可引起极度烦渴，大量喝水，直至产生严重水中毒；若破坏这一部分，渴感消失，则出现高渗性脱水。同时，渴感刺激也可引起抗利尿激素的释放，促使肾脏保留水分；反之，抑制渴感随即抑制分泌，引起水利尿。通常总体液缩减1％-2％即可引起渴感。严重的水丢失超过钠的丧失，如沙漠中水源断绝、炎症影响水的摄入、尿崩症失水过多等均可引起明显的细胞脱水和渴感。当血容量降低到5％-10％，有效循环量明显减少，如出血、腹泻也可引起口渴感。口渴感觉调节机制如图5-3所示。

（二）激素调节

⒈抗利尿激素（antidiuretichormone，ADH）ADH为下丘脑视上核神经细胞分泌，沿下丘脑-垂体束进入神经垂体贮存。ADH又称为血管加压素，是由9个氨基酸残基组成的9肽物，由于第1、6两个半胱氨酸间以二硫键相连成胱氨酸（H-半胱-酪-苯-谷胺-天胺-半胱-脯-精-甘-NH2），故也可称为8肽。ADH主要作用是增加肾远曲小管及集合管对水的重吸收作用，因此对肾脏浓缩功能有很大的影响。体液渗透压、血容量和血压等因素的改变，都可以影响ADH的分泌。主要通过血浆渗透压及有效循环血容量来调节，如图5-4所示。

图5-4 肾素-血管紧张素-醛固酮系统

⒉醛固酮（aldosterone）醛固酮是一种类固醇激素，由肾上腺皮质的球状带分泌，主要以游离形式存在，半寿期仅20-30分钟，在肝灭活，肾能灭活少部分。醛固酮的生理功能是促进肾远曲小管上皮细胞的排H+保Na+作用，使Na+重吸收，保留Na+（同时保留水）并促进K+的排出。

目前认为还有其他几种调节体液平衡的因素，如利尿钠激素（natriuretinhormone）可减少肾小管对钠的重吸收，尤其是对于慢性肾功能衰竭者具有重要作用。心房肌细胞产生的一种循环激素即心钠素（cardionatrin），又称为心房利钠因子或心房肽（arterialna-triureticpolypeptide，AMP），它可以增加肾小球滤过压，产生排钠利尿作用，又可增加肾小球旁器细胞的兴奋性，减少肾素的合成与分泌。

第二节　血气分析

生命的基本特征是不断地从环境中摄入营养物、水、无机盐和氧气，同时又不断地排出废物、呼出二氧化碳。机体需要氧气，用于体内的氧化过程，并主要用于能量代谢。追索到上亿年前，生物在进化过程中，逐渐地适应了有氧的环境，高等生物在有氧环境下，只能让其体内代谢物释放出大量能量，以维持生命活动。有无氧或少氧状态下，能量释放不完全，O₂被机体利用的过程中，产生了CO₂并排出体外，这种消耗O₂产生CO₂的过程中，均有赖于机体的气体交换系统，血液在气体交换中起有重要的作用。

一般而言，血气是指血液中所含的O₂和CO₂气体。血气分析是评价病人呼吸、氧化及酸碱平衡状态的必要指标。它包括血液的pH、PO₂、PCO₂的测定值，还包括经计算求得如TCO₂、AB、BE、SatO₂、ContO₂等参数。血气分析的有关数据对临床疾病的诊断和治疗发挥着重要的作用。

一、血液气体运输

（一）氧的运输

⒈氧的运输与Hbo₂解离曲线氧气随空气一道经呼吸作用而进入肺部，目前认为大气中的氧进入肺泡及其毛细血管的过程为：①大气与肺泡间的压力差使大气中的氧通过呼吸道流入肺泡；②肺泡与肺毛细血管之间的氧分压差又命名氧穿过肺泡呼吸表面而弥散进入肺毛细血管，再进入血液，其O₂的大部分与Hb结合成氧合血红蛋白(HbO₂)的形式存在，并进行运送，少部分以物理溶解形式存在，均随血流送往全身各组织器官。

血液中O₂和CO₂只有极少量以物理溶解形式存在，大部分O₂以Hb为载体在肺部和组织之间往返运送。

Hb是运输O₂和Co₂的主要物质，将O₂由肺运送到组织，又将CO₂从组织运到肺部，在O₂和Co₂运输的整个过程中，均有赖于Hb载体对O₂和CO₂亲和力的反比关系：当PO₂升高时，促进O₂与Hb结合，PO₂降低时O₂与Hb解离。

肺部PO₂(13.3kPa)高，Hb与O₂结合而释放CO₂；相反，组织中PCO₂高，PO₂(2.66-7.32kPa)低，CO₂与Hb作用使O₂从HbO₂中释放到组织细胞供利用。

1L血浆仅能溶解O₂2.3ml，而97％-98％的O₂是与Hb分子可逆性结合而运输，每gHb能结合O₂1.34ml，若1L血液含140gHb，则能携带O₂188ml，其携带O₂能力要比血浆溶解的量高81倍。若不是依赖Hb运送氧，单靠血浆溶解状态的氧运输，血液就得循环81次才能达到与Hb载体同等的运输O₂的能力，这是不现实的。

测定动脉血和静脉血中存在的这种形式的O₂含量及其差值，可以说明血液的O₂运输状况。

血液中Hb并未全部与O₂结合，如将血液与大气接触，因为大气PO₂为21.147kPa(159mmHg)，远高于肺泡气的PO₂13.566kPa(102mmHg)，此时血液中所含的O₂总量称为氧容量，其中与Hb结合的部分称为氧结合量，氧结合量的多少决定于Hb量的多少。

Hb与O₂可逆结合的本质及解离程度主要取决于血液的PO₂。血液与不同的PO₂的气体接触，待平衡时，其中与O₂结合成为HbO₂的量也不同，PO₂越高，变成HbO₂量就越多，反之亦然。血液中HbO₂量与Hb总量(包括Hb和HbO₂)之比称为血氧饱和度：

血氧饱和度=HbO₂/(Hb＋HbO₂)

若以PO₂值为横座标，血氧饱和度为纵座标作图，求得血液中HbO₂的O₂解离曲线，称为HbO₂解离曲线。血氧饱和度达到50％时相应的PO₂称为P₅₀，如图5-5所示。

图5－5 正常人血红蛋白氧解离曲线

P₅₀是表明Hb对O₂亲和力大小或对O₂较敏感的氧解离曲线的位置。P₅₀正常参考值为3.54kPa。

⒉影响O₂运输的因素

⑴pH值：当血液pH值由正常的7.40降至7.20时，Hb与O₂的亲和力降低，氧解离曲线右移，释放O₂增加。pH上升至7.6时，Hb对O₂亲和力增加，曲线左移，这种因pH值改变而影响Hb携带O₂能力的现象称为Bohr效应。反应式如下：

⑵PCO₂：PCO₂对O₂运输的影响与pH作用相同，一方面是CO₂可直接与Hb分子的某些基团结合并解离出H⁺：

也可以是CO₂与H₂O结合形成H₂CO₃并解离出H⁺：

上述两方面因素增加了H⁺浓度，产生Bohr效应，影响Hb对O₂的亲和力，并通过影响HbO₂的生成与解离，来影响O₂的运输。

⑶温度：当温度升高时，Hb与O₂亲和力变低，解离曲线右移，释放出O₂；当温度降低时，Hb与O₂结合更牢固，氧解曲线左移。

⑷2，3二磷酸甘油酸（2，3-DPG）：2，3-DPG是红细胞糖酵解中2，3-DPG侧支循环的产物。2，3-DPG浓度高低直接导致H的构象变化，从而影响Hb对O₂亲和性。因为脱氧hb中各亚基间存在8个盐键，使Hb分子呈紧密型（taut或tenseform，Tform，）即T型，当氧合时（HbO₂），这些盐键可相继断裂，使HbO₂呈松驰型（relaxedform,Rform）即R型，这种转变使O₂与Hb的结合表现为协同作用（coordination）。Hb与O₂的结合过程称为正协同作用（positivecooperation），当第一个O₂与脱氧Hb结合后，可促进第二O₂与第二个亚基相结合，依次类推直到形成Hb(O₂)₄为止。第四个O₂与Hb的结合速度比第一个O₂的结合速度快百倍之多。同样，O₂与Hb的解离也现出负协同作用，反应式如下：

上式表明，H⁺、2,3DPG或CO₂等物质浓度的变化对Hb氧合作用有相同的影响，其中任一物质浓度的变化都将影响Hb的R型与T型之间的平衡，从而改变Hb与O₂的亲和力，反应式如下：

（二）CO₂的运输

血液中CO₂的存在形式有三种，即：①物理溶解；②HCO₃^－结合；③与Hb结合成氨基甲酸血红蛋白（HbNHCOO₃^－）。CO₂在血液中的这三种存在形式，实际上也是其三种运输方式。动脉血中CO₂含量比静脉血低，二者之差为2.17mmol/L，与O₂恰好相反。因为组织细胞代谢过程中产生的CO₂自细胞进入血液的静脉端毛细血管，使血浆中PCO₂升高，其大部分CO₂又扩散入红细胞，在红细胞内碳酸酐酶（carbonicanhydrase，C.A）的作用下，生成H₂CO₃，再解离成H⁺和HCO₃^－形式随循环进入肺部。因肺部PCO₂低，PO₂高，红细胞中HCO₃^－＋H⁺→H₂CO₃→CO₂＋H₂O的方向生成CO₂，并通过呼吸排出CO₂到体外。红细胞中一部分CO₂以R-NHCOO^－形式运送，约占CO₂运输总量的13％-15％，溶解状态运送的CO₂仅占8.8％。

组织缺O₂时，糖酵解加强，致使红细胞中2，3-DPG增加，降低了Hb与O₂的亲和力，使HbO₂在组织中释放出更多的O₂，以适应机体的需要。CO₂可以通过H⁺参与Bohr效应，还直接与Hb结合形成HbNHCOO^－，有助于稳定T型构象，并在运输CO₂中起有一定作用。

（三）PO₂、PCO₂、pH、2，3-DPG对Hb运输气体的影响

血红蛋白除作为O₂及CO₂的运载体外，还控制CO₂运输过程中H⁺量的多少，作为缓冲CO₂产生的H₂CO₃中起有重要的作用。H₂CO₃的60％是在Hb运载O₂及CO₂过程中释放出H⁺，进而成为弱碱以完成缓冲H₂CO₃的作用，即：

上式表明，Hb与O₂或CO₂发生的反应互相协调，并通过Bohr效应恰当地处理了来自CO₂的H⁺，使pH值衡定在很狭小的范围。这一过程称为CO₂的等氢（isohydric）运输，如图（5-6）所示。

图5-6 O₂和CO₂的等氢运输

二、血液pH值及其运算

（一）溶液pH值

人体内的化学反应都是在体液中进行，不少化学反应受体液酸碱度的影响。任何溶液都有酸碱度，即使纯水也是一种微弱的电解质，因为纯水中亦有一小部分的水分子电离成H⁺和OH^－保持电离平衡，不管H⁺浓度与OH^－浓度如何改变，[H⁺]与[OH^－]的乘积仍等于水的离子积常数Kw。也就是说，向纯水中加酸时，H⁺浓度增加多少倍，则OH^－浓度就降低多少倍；反之，向纯水中加碱时，H⁺浓度降低多少倍，则OH^－浓度就增加多少倍。所以，对某种水溶液，只要知道H⁺浓度就必然可以求出OH^－浓度。习惯上采用H⁺浓度来表示溶液的酸碱度，纯水H⁺浓度为1×10^-7mol/L，血液H⁺为3.98×10^-8mmol/L。由于H⁺浓度太低，丹麦索楞逊于1909年首先使用H⁺浓度的负对数来表示溶液的酸碱度，称为pH值；

pH=-lg[H⁺]

用pH值表示溶液或血液酸碱度使用方便。

溶液pH值可利用比色法（如pH试纸）和电位法（如酸度汁）进行测定，前者一般可准确到0.2-0.3pH，后者精确度一般可达0.01-0.02pH单位。

（二）血液pH值及运算

血液pH之所以能恒定在较狭窄的正常范围内，主要是体内有一整套调节酸碱平衡的措施。首当其冲的是血液的缓冲作用。血液缓冲体系很多，以血浆中[HCO₃^－]/[H₂CO₃]体系最为重要，因为：①HCO₃^－的含量较其它缓冲体系高；②HCO₃^－浓度与H₂CO₃浓度比值为20:1，缓冲酸的能力远远比缓冲碱的能力大，这是血浆中其它缓冲对无法比拟的；③HCO₃^－与H₂CO₃的浓度易于调节。

血液pH主要是由[HCO₃^－]/[H₂CO₃]缓冲对所决定，据H-H公式运算：

pH=pKa＋lg[HCO₃^－]/[H₂CO₃]

式中pKa值为6.1(37℃)

当血浆HCO₃^－为27.0mmol/L，H₂CO₃为1.35mmol/L时，血浆pH值是：

pH=6.1＋lg27/1.35

=6.1＋lg20/1

=6.1＋1.3

=7.40

另外，血浆中H₂CO₃可通过PCO₂进行运算即：

pH=pKa＋lg[HCO₃^－]/[αPCO₂]

式中α为CO₂溶解常数，37℃时α为0.03mmol/L。已知上式中pH、HCO₃^－、PCO₂的任两个数值亦可算出第三个数值。

三、血气分析仪测定原理及仪器结构

早年进行血氧和二氧化碳的测定是采用经典的VanSlyke量气法。此法原理是利用皂素破坏红细胞，再用铁氢化钾破坏血红蛋白以释放O₂，加辛酸去泡剂等混合液，使这一反应过程在真空密闭条件下进行，让血液中所含CO₂、O₂和N₂全部释放进密封真空管的液面之上，然后测量所释气体的压力。而后又用CO₂吸收剂及O₂吸收剂分别将两种气体吸收，根据压力的改变，再计算出CO₂和O₂的含量。该法准确可靠，然而操作繁锁，又使用大量水银，极易污染环境，现在较少使用。另外还使用化学法测定血浆HCO₃^－含量，此法操作要求严格的隔绝空气采血，否则很难测定准确。血气分析仪问世后，该法基本属于淘汰的方法。

当初丹麦Radiometer公司根据Astrup等学者的研究，提出血液pH与lgPCO₂成线性关系，设计了最早的血气分析仪。最具代表性的产品是该公司70年代出品的BME系列。其后许多国家不同的厂家陆续改进，经过几代人的努力而使血气分析仪更加完善，更加自动化。目前血气分析仪型号虽然很多，然而都是测定血液pH、PCO₂和PO₂三项基本数据，再参考Hb及体温的数据计算出其他诊断参数。

国产仪器的研制也紧跟时代的步伐不断更新产品，如南京最早的产品DH-100型血气酸碱分析仪，以及后来的改进型，已陆续供应国内医院使用。

测定血气的仪器主要由专门的气敏电极分别测出O₂、CO₂和pH三个数据，并推算出一系列参数。血气分析仪生产厂家的型号很多，自动化程度也不尽相同，但其结构组成基本一致，一般包括电极（pH、PO₂、PCO₂）、进样室、CO₂空气混合器、放大器元件、数字运算显示屏和打印机等部件，进行自动化分析，其所需样品少，检测速度快而准确。

（一）电极系统

⒈pH测定系统pH测定系统包括pH测定电极即玻璃电极、参化电极及两种电极间的液体介质。

pH电极是利用电位法原理测量溶液的H⁺浓度，其电极是一个对H⁺敏感的玻璃电极，同时必须用另一电位值已知的参比电极配套，通常与甘汞电极保持电接触。血样中的H⁺与玻璃电极膜中的金属离子进行交换，产生电位差，并与血样的H⁺浓度成正比，二者之间存在着对数关系。在电极内部有pH恒定的溶液，与玻璃膜接触。玻璃电极内部还有Ag/Agcl参比电极，浸在pH恒定液中，电极线连接伏特计，测量血样[H⁺]所产生的电位差，即中测pH值，并以数字显示再打印结果。参比电极里的KCl溶液通过它逸出与标本接触而形成接触面。因为Kcl浓度很大，所以血标本中离子组成的差异不会改变参比电极上的恒定电位（图5-7）。PH电极要求pH测定范围在6.8-8.0间，并能读出小数点以下三位，精密度达0.002pH单位，准确性达到±0.09pH单位。pH电极稳定性好，计数不漂移。

⒉PCO₂电极PCO₂电极属于CO₂气敏电极。主要由特殊玻璃电极和Ag/Agcl参比电极及电极缓冲液组成，如图5-8所示。这种特殊的玻璃电极是对pH敏感的玻璃膜外包围着一层碳酸氢钠溶液(NaHCO₃5mmol/L、NaCl20mmol/L，并以Agcl溶液饱和)，溶液的外侧再包一层气体可透膜。此膜是以聚四氟乙烯或硅胶为材料，可选择性让电中性能CO₂通过，带电荷的H⁺及带负电荷的HCO₃^－不能通过。CO₂则扩散入电极内，与电极里的碳酸氢钠溶液发生下列变化；见图5-7。使其内的NaHCO₃、NaCl溶液的pH值发生改变，产生电位差，由电极套内的pH电极检测。pH值的改变与PCO₂数值呈线性关系（△pH/logPCO₂），根据这一关系即可测出PCO₂值。

图5-7 pH电极结构示意图

PCO₂电极灵敏度以－pH/lgPCO₂=1.0为准，即PCO₂上升1.33kPa，pH值下降1pH单位。测定范围为0.6-33.3kPa(37℃)。

Co₂＋H₂O→H₂CO₃→H⁺＋HCO₃^－

⒊PO₂电极PO₂电极是一种对O₂敏感的电极，属于电位法，电极结构如图5-8所示。以白金丝（Pt）为阴极，Ag/AgCl参比电极为阳极，以阴极与阳极之间的一层磷酸盐缓冲液藉以沟通，其外包裹一层聚丙烯膜，膜外接触血样品。此膜不能透过离子，仅O₂可透过。当样品中的O₂透过聚丙烯膜到达Pt阴极表面时，O₂不断地被还原，产生如下化学变化：

阴极反应O₂＋2H₂O＋4e^－→4OH^－

电解质反应NaCl＋OH^－→NaOH＋Cl^－

阳极反应Ag⁺＋Cl^－→Agcl＋e^－

氧的还原反应导致阴阳极之间产生电流，其强度与氧的扩散量或PO₂成正比，以此测出PO₂值（图5-9）。PO₂电极可测定范围为0-106kPa。

（二）管道系统

主要由测量室、转换盘（有或无）系统、气路系统、溶液系统及泵体等组成。测量室有一套自动控制温度稳定于37℃的装置，转换盘是让样品进入并将有关溶液及气体送入测量室的装置，由计算机程序自动控制．气路系统由空气压缩机、CO₂气瓶、气体混合器、湿化器、泵、阀门及有关管道组成。气体混合器将空气压缩机送来的空气（4-6个大气压，latm=101.3kPa）和CO₂（纯度要求99.5％）气瓶送来的气体进行混合，混合后得到两种浓度不同的气体。由气体混合器中部出来的“气体1”含19.8％的O₂和5.5％的CO₂；“气体2”含9％-11％的CO₂，从混合器的下部送出，需要时再进入测量室。液体管道系统使缓冲液进入测量室定标，保证样品吸入和废液排出的冲洗过程，管道系统中为保证仪器正常运转还没有一系列的自动检测装置。

图5-8 PCO₂电极结构示意图

图5-9 PO₂电极结构示意图

目前，血气分析仪种类很多，各有其特色。一般都具备有所需样品量少（25-100μl）、检测时间短（1-2）分钟、自动显示数据、打印结果等优点。

四、血气分析仪分析方法

（一）血标本采集

血气分析标本的收集是极为重要的，若处理不当，将产生很大的误差，甚至比仪器分析的误差还大，因此必须引起足够的重视。

血气标本以采动脉血或动脉化毛细血管血为主，静脉血也可供作血气测定。只有动脉血才能真实反映体内代谢氧化作用和酸碱平衡的状况，对O₂检测的有关指标必须采集进入细胞之前的动脉血，也就是血液中从肺部运氧到组织细胞之间的动脉血，才能真正反映体内氧的运输状态。动脉血液的气体含量几乎无部位差异，从主动脉到末梢循环都是均一的。

对PCO₂和pH的检测也以采集动脉血为好。血液循环无障碍的病人，静脉血的这两项指标基本也可反映体液酸碱状况。

⒈标本采取方法

⑴动脉血：肱动脉、股动脉、前臂动脉以及其他任何部位的动脉都可以进行采血。使用玻璃注射器采血，抗凝剂为肝素钠。每支肝素钠每亳升含12500U，相当于100mg，用20ml生理盐水稀释，分装成40支，消毒备用（4℃贮存）。临用时，注射器吸取肝素钠溶液一支，而后将肝素液来回抽动，使针筒局部湿润，多余肝素液全部排出弃之，注射器内死腔残留的肝素液即可抗凝。针刺动脉血管，让注射器内芯随动脉血进入注射器而自动上升，取1-2ml全血即可。拔针后，注射器不能回吸，只能稍外推，使血液充满针尖空隙，并排出第一滴血弃之，让空气排尽，将塑料嘴或橡皮泥封住针头，隔绝空气，再把注射器来回搓滚，混匀抗凝血，立即送检。或者采用微量取样器采集血标本。

⑵动脉化毛细血管血：所谓动脉化的毛细血管血就是指局部组织末梢经45℃温水热敷，使循环加速，血管扩张，局部毛细血管血液中PO₂和PCO₂值与毛细血管动脉端血液中的数值相近，此过程称为毛细血管动脉化。采血部位以手指、耳垂或婴儿的手足跟及拇趾为宜。用45℃热水敷局部，5-15min后或直至皮肤发红，而后穿刺，穿刺要深，使血液快速自动流出，弃去第一滴血。不能挤压，挤出的血液的测定结果不可信。未充分动脉化的毛细血管血的PO₂测定值偏低，对pH、PCO₂和HCO₃^－的测定结果影响不明显。

用肝素锂抗凝比肝素钠好，因为锂含量（3.5％-4.5％）比钠（9.5％-12.5％）少，可减少血中微纤维形成的可能；同时可排除了同一样本测定钠时出现错误的危险，特别是现在一些仪器将血气与电解质测定配套进行，即一份全血既测定血气又测定钠钾氯等电解质。

⑶静脉血：静脉血所测结果不适用于了解体内O₂的运输状态，故PO₂及有关推算数据仅供参考，对pH及PCO₂等酸碱平衡指标是适用的。采静脉血尽可能不使用止血带。

⒉注意事项

⑴让病人处于安定舒适状态，卧床5分钟后采血。

⑵在病人进行治疗过程中采血要特别注意：①若进行辅助或人工呼吸时，采血前至少要等20分钟，让其在完全控制自如的人工呼吸状态下采血。②若病人进行氧气吸入时，作血气测定，应注意氧气流量，以备计算出该病人每分钟吸入的氧含量。例如病人吸氧速度为6L/min，吸氧器的呼吸循环纯氧气为3L/min,其余3L为周围空气（PCO₂=0.209），因此病人每分钟得到3L纯氧及3×0.21=0.63L来自周围空气的氧气，因此6L总体积中含有3.6L氧气，含量为60％，此时PO₂=0.6。③若是体外循环病人，应在血液得到混匀后再进行采血。

⑶抗凝剂以肝素锂为好。对于同时作血气、血钙或血锂的标本，则不能用肝素锂抗凝，因为肝素可与部分钙结合造成误差，此时就要用钙缓冲液肝素试剂抗凝。使用液体肝素抗凝剂浓度为500-1000U/ml为宜，含量过低，抗凝剂体积过大，易造成稀释误差；若含量过高也易引起误差。最好使肝素锂以均匀分布于毛细玻管周边壁上为宜，对标本既无稀释作用又有利于样品的抗凝。

⑷注意防止血标本与空气接触，应处于隔绝空气的状态。因为：①空气中PO₂高（21.17kPa或150mmHg）于血液，PCO₂低（0.040kPa或0.3mmHg）于血液，一旦血液与空气接触，大气中O₂会从高压的空气中进入血液，造成血液PO₂高的误差；CO₂又会从高压的血液弥散到大气中，使血液PCO₂测出结果偏低。大于标本10％的空气气泡会明显影响PO₂值。②与空气接触，易造成空气污染血标本。

⑸标本放置时间：采出的全血中有活性红细胞，其代谢仍在继续进行，O₂不断地被消耗，CO₂不断地产生。有报道标本于体外37℃保存，每10分钟PCO₂约增加1mmHg，pH值降低约0.01单位。血样于4℃保存1小时内，其中pH、PCO₂值没有明显变化，PO₂值则有改变。按要求，采取的血标本应在30分钟内检测完毕，如30分钟后不能检测，应将标本置于冰水中保存，最多不超过2小时，在30分钟到2小时之间，血PO₂值是个怀疑值，仅供参考。

⑹采末梢血须是动脉化的毛细血管血，只有高灌注局部组织的代谢变化，其静脉血pH、PCO₂、PO₂与动脉血所测值才非常接近。

（二）仪器操作简介

目前使用的血气分析仪生产厂家多，型号各异，但性能和操作大同小异。现以AVL995血气酸碱分析仪为例，简要介绍该仪器的使用方法。

AVL945、995装有PO₂、PCO₂和pH电极，直接测定全血，实际上是测定血浆PO₂、PCO₂和pH，因为这些电极直接接触的标本是血浆，而未能伸入到红细胞内。测出这三个指标后，再通过仪器运算出其他指标。

⒈启动按仪器要求分别接通主机和空气压缩机电源，使空气压缩机压力到达额定的要求。再开启二氧化碳气瓶，使CO₂气流量达到额定要求。分别检查洗涤液、参比液、标准缓冲液1和2等液体是否按要求装备。

⒉定标该机定标分两种形式，即两点定标和一点定标，与其他型号仪器一样可进行总两点自动定标。总两点定标是先用两种缓冲液对pH电极系统进行定标，再用混合后的两种不同含量的气体对PCO₂和PO₂电极进行定标。两点定标是让仪器建立合适的工作曲线。一点定标是每隔一定的时间检查一下电极偏离工作曲线的情况。开机后，两点定标自动进行是必须做的工作，并且不能中断。进行过两点定标后，仪器每隔12小时左右再自动进行下一次两点定标，必要时可根据情况任意选用定标程序再定标。两点定标后，每隔0.5-3小时，仪器用缓冲液1对pH电极系统进行一点定标。仪器还进行气体定标，先用气体2(CO₂)对PCO₂电极进行定标，最后用气体1（混合气）对PCO₂和PO₂电极进行定标。

⒊测量从开机到两点定标完成后，仪器屏幕上显示“READY”，即已准备好，此时可进行测量。一般测量用注射器进样或毛细管进样两种方式进行。

⑴注射器进样：按Syring（注射器）键，转换盘转到进样位置，用注射器慢慢注入血样，直到仪器屏幕显示Measure（测量），下行显示：拔出注射器，按START键。蠕动泵开始转动，将血样吸入测量室。当血样到达pH参比电极时，蠕动泵停转，血样停留在测量室中，仪器自动进行测量和计算。与此同时，输入病人Hb量及体温数、测出的pH、PO₂值及其计算值在屏幕显示，并打印结果。由于AVL995Hb能自动测出病人血红蛋白值，这种型号的仪器就可不必另输Hb值，仅输入体温值即可。

测量一结束，仪器自动进行冲洗将血样冲走，干燥后，进行一点定标，然后返回READY状态，又可接着进行第二个样品的测量。

⑵毛细管进样：在仪器处于RDADY状态时，按Capillary键，转换盘转到进样位置。在进样口插入装有血样的毛细管，仪器便自动把血样吸入测量室，并停留在测量室自动进行检测，以下各种步骤与注射器进样法相同。

⑶微量样品测量法：当采集的血量不足40μl而又多于25μl时，仪器自动进行微量样品测量。进样后，仪器屏幕显示“微量样品”，下行显示“只测pH按1，其余按2”；如果还测pH、PCO₂和PO₂三个参数，需按“2”键。根据测量室血样进入的位置交替按“START键”和“1”键，直至pH测量完。仪器经运算后，即可打印结果。进行微量样品检测时，一定要按血样流动顺序进行，认真操作，其所测值与全量血样检测结果基本一致。

⑷维护和保养：按说明书要求，对仪器要定期保养和维护。特别是对电极的定期保养极为重要。

使用操作人员，一定要熟悉仪器的测定原理、各部件的工作性能，并熟读说明书，一般的故障应该学会处理，既大胆又心细。仪器一旦开机后，应该24小时连续开机使用，充分发挥仪器的效用，做到物尽其用。

五、血气检测的质量控制

（一）血气检测数据的校验

血气酸碱分析仪检测的数据是否准确是判断酸碱紊乱的先决条件，为此，首先应核实血气分析报告单上的数据是否可靠。可以用H-H公式进行核实；pH＝6.1＋lg([HCO₃^－]/PCO₂×0.03)，已知其中任意两个数据，即可计算出另一个数据。

（二）质量控制

目前使用的血气分析的参考试剂按基质不同分为水剂缓冲液、全血、血液基质、人造血氟碳化合物四种，使用最多的是水剂缓冲液，该质控物用安瓿封存，具有稳定、使用方便等优点。

水剂质控物是用Na₂HPO₄、KH₂PO₄及NaHCO₃配成不同的pH缓冲液，再与不同浓度的CO₂和O₂平衡，以提供pH、PCO₂和PO₂及其换算的参考值。加入防腐剂贮存，有高、正常、低三种水平规格，以三种颜色予以标记：酸血症、低氧血症为红色标记，碱血症、高氧血症为蓝色标记，正常酸碱水平为黄色标记。质控物数据由多种型号仪器的几个实验室反复多次测定，再取X±S而确定一个参考范围。每种或每批质物均附有规定参考数据，不能通用。

制控物用安瓿装，液体并未充满整支安瓿，因安瓿中一定会出现一个液相，一个气相。液相为水及缓冲物质，气相则由O₂、N₂、CO₂及汽水组成。根据物质运动规律，气相与液相之间不停地作分子交换，任一物质特别是气体不断地由气相进入液相，又从液相进入气相，这些物质处于两相间的平衡→不平衡→平衡的不断变化状态。这种平衡受温度因素影响很大。因此在使用血气质控物时应注意：①质控物在室温平衡后，再用力振摇2-3分钟，使气相与液相重新平衡；②开启安瓿后，应立即注入仪器中检测，再观察所测结果是否落在质控物范围内，如在范围内，表明该仪器处于正常运转状态，可以用于标本检测；③如果检测数据偏离参考范围，应检查原因，分别检查CO₂纯度、标准缓冲液是否被污染、电极套是否要更换，电极是否过期等故障，在待一一排除，以确保仪器检测结果的准确性；④过期的质控物不能使用，无参考范围说明书的质控物也不能用，因为每一个批号的质控物的参考范围存在一定的差异。

第三节　体液平衡紊乱

一、水平衡紊乱

水平衡紊乱可表现为总体水过少或过多或总体水变化不大，但水分布有明显差异，即细胞内水增多而细胞外水减少，或细胞内减少而细胞外水增多。水平衡紊乱往往伴随有体液中电解质的改变及渗透压的变化。

（一）脱水

人体体液丢失造成细胞外液的减少，称为脱水。脱水因血浆钠浓度变化与否，又可将脱水分为高渗性、等渗性和低惨性脱水。

⒈高渗性脱水脱水以水丧失为主，与水比较电解质丢失较少，即每丧失1L体液的同时，丢失约300mOsm以下的电解质，使细胞外渗透压升高，多见于饮水不足，如高温作业大量出汗，或病人的非显性失水仍在进行，从而使水排出量增多。高渗透性脱水的特点是：①体液电解质浓度增加，血浆Na⁺浓度大于150mOsm/L或CL^－与HCO₃^－浓度之和大于140mmol/L；②细胞外液量减少；③细胞内液水向细胞外液转移，造成细胞内液明显减少。临床症状表现为口渴、体温上升及各种神经症状出现，同时还有尿量减少，进而体重明显下降等症状。

⒉等渗性脱水主要是导致细胞外液的丢失。由于丢失的水和电解质基本平衡，即每丧失1L体液的同时约丢失300mOsm/L电解质，因而细胞外液渗透压保持正常，故称为等渗性脱水。常见于呕吐和腹泻等丧失消化液，此时患者体液电解质浓度无改变。正常时，血浆Na⁺浓度为130-150mmol/L或Cl^－与HCO₃^－浓度之和为120-140mmol/L；但细胞外液量减少，细胞内液量正常。等渗性脱水对机体损害在于细胞外液量减少而导致血容量不足，血压下降、外周血液循环障碍等。

⒊低渗性脱水以电解质丢失为主，与水相比，电解质的丢失较多，即每丧失1L体液，同时丢失约300mOsm以上的电解质，因而细胞外液的渗透压较正常低，所以叫低渗性脱水。病因多见于丢失体液时，只补充水而不补充电解质所引起，如胃肠道消化液的丧失（腹泻，呕吐等）以及大量出汗情况下，仅补充水分而不补充从消化液和汗液中所丧失的电解质，从而导致低渗性脱水。此时，血浆Na⁺浓度小于130mmol/L或Cl^－和HCO₃^－浓度之和小于120mmol/L。细胞外液量减少，细胞内液量增多，体重稍有减轻。如表5-1所示。

（二）水肿

当机体摄入水过多或排出减少，使体液中水增多、体重增加、血容量增多以及组织器官水肿，称为水肿或水中毒。一般是水增加致使体液超过体重的10％以上时，可出现水肿症状。引起水肿常见的原因有血浆蛋白浓度降低，或充血性心力衰竭，或水和电解质排泄障碍等，使体液增多出现水肿。水肿后，由于血浆渗透压出现不同的变化，又可分为高渗性、等渗性和低渗性水肿。

表5-1 脱水、水过多与钠的分布变化

二、钠平衡紊乱

Na⁺离子是细胞外液最多的阳离子，对保持细胞外液容量、调节酸碱平衡、维持正常渗透压和细胞生理功能有重要意义。体内可交换的钠总量是细胞外液渗透压的主要决定因素，通过渗透压作用可影响细胞内液。细胞外液钠浓度的改变可由水、钠任一含量的变化而引起，故钠平衡紊乱常伴有水平衡紊乱。水与钠的正常代谢及平衡是维持人体内环境稳定的重要因素。

（一）低钠血症

机体摄入Na⁺过少造成血浆Na⁺浓度降低，小于130mmol/L，称为低钠血症。血浆Na⁺浓度是决定血浆渗透浓度（Posm）的主要决定因素，所以低钠血症通常是低渗透浓度的反映，故又称为低钠性低渗综合征。Psom降低导致水向细胞内转移，使细胞内水量过多，这是低钠血症产生症状和威胁生命的主要原因。

血浆钠浓度并不能说明钠在体内的总量和钠在体内的分布情况。低血钠可见于缺钠、多水或水与钠潴留等不同情况，是一个复杂的水与电解质紊乱。

引起低钠血症原因很多，可分为肾性和非肾性原因两大类。

⒈肾性原因肾功能正常情况下，机体很少是因为摄钠过少引起低钠血症的，因为肾脏有较强的保健能力。肾功能损害引起低钠血症有渗透性利尿、肾上腺功能低下、肾素生成障碍以及急、慢性肾功能衰竭等疾患。

⒉非肾性原因如呕吐、腹泻、肠瘘、大量出汗和烧伤等疾病过程，除钠丢失外还伴有不同比例水的丢失。低钠血症使细胞外液渗透压降低，引起水分向细胞内转移，进而出现细胞水肿，严重者有可能出现脑水肿和消化道紊乱。

（二）高钠血症

因进钠过多或水丢失过多所致，临床较少见。水的丢失大于钠的丢失的疾患有尿崩症、水样泻、出汗过多等以及糖尿病人，由于水随糖以糖尿形式排出体外等造成高钠血症。

高钠血症使细胞外液渗透压升高，细胞内水向细胞外转移，病人出现口渴等细胞内脱水症状。

三、钾平衡紊乱

（一）钾代谢

人体全身总钾量约为50mmol/kg。女性由于脂肪较多，体钾总量相对较少。约占总量98％的钾分布在细胞内。钾是维持细胞新陈代谢、调节体液渗透压、维持酸碱平衡和保持细胞应激功能的重要电解质之一。

人体钾的来源完全从外界摄入，每日摄入量50-75mmol/L，一般膳食每日可供钾50-100mmol/L，足够维持生理上的需求。钾90％由肠道吸收，80％-90％经肾脏排泄，还有10％左右经粪便排出。皮肤通常排出少量的钾，约5mmol/L，大量出汗时可排出较多的钾。机体有完整调节血K⁺水平的机制（图5-10）。

图5-10 血浆K⁼含量的调节

体内钾的排出主要途径是经肾以钾形式排出。肾排钾对维持钾的平衡起主要作用。肾对钾的排泄受到多种因素的影响，如醛固酮能促使近曲小管、髓袢升支、远曲小管和集合管各段肾小管细胞代谢过程，产生能量，加强对钠的重吸收和钾的排出。也可通过增强肾小管细胞膜对钾的渗透性，促进钾的排泌。醛固酮的分泌除受肾素-血管紧张素系统调节外，还受到血K⁺、Na⁺浓度的影响，当血K⁺升高血Na⁺降低时，醛固酮合成分泌增多，反之则分泌减少。体液酸碱平衡的改变也影响肾脏对钾的排泌，酸中毒时，尿钾增多；碱中毒时，尿钾减少。长期以来认为，酸碱平衡对肾排钾能力的影响主要通过远曲小管中Na⁺-H⁺与Na⁺-K⁺之间竞争性交换进行。近期研究认为，远曲小管的H⁺与K⁺的排泌呈平行而不是拮抗的关系，从而使人们对这传统观点提出了质疑。有人认为，酸碱平衡主要是通过增加或减少肾小管细胞内钾转运池对肾脏排K⁺功能产生影响。调节钾进入或逸出细胞膜的枢纽是血浆HCO₃^－，并非H⁺浓度。不论血钾水平如何，钾的浓度与细胞外液HCO₃^－的浓度直接有关，而与血pH的变化关系不大。

（二）钾平衡紊乱

钾平衡紊乱与否，要考虑钾总量和血钾浓度，二者既有区别又有联系。钾总量是指体内钾的总含量，由于钾主要分布在细胞内（约占总量的98％），此时血钾浓度并不能准确地反映体内总量状况。血钾浓度是指血清钾含量，血浆钾浓度要比血清钾浓度低0.5mmol/L左右。因为血液凝固成血块时，血小板及其它血细胞中钾释放少量入血清之故，临床以测血清钾为准。影响血钾浓度的因素有：①某种原因引起K⁺自细胞内移出到细胞外液时，则血钾浓度会增高，相反，细胞外液的钾进入细胞是时则血钾浓度会降低；②细胞外液受到稀释时，则血钾浓度降低，反之，细胞外液浓缩时，血钾浓度会增高；③钾总量是影响钾浓度的主要因素，如钾总量过多，往往血钾过高，缺钾则伴有低血钾。当细胞外液的钾大量进入细胞内或血浆受到过分稀释时，钾总量即使正常，甚至过多时，也可能出现低血钾，若细胞内钾向细胞外大量释放或血浆明显浓缩的情况下，钾总量即使正常甚至缺钾时也可能出现高血钾；④体液酸碱平衡紊乱，必定会影响到钾在细胞内外液的分布以及肾排钾量的变化。

临床观察拟为钾平衡失调的情况时，除了测定血清钾浓度外，还得分别从影响钾代谢以及钾平衡失调后代谢变化的多方面检查，如肾功能指标、血浆醛固酮及肾素水平、酸碱平衡指标以及尿pH、K⁺、Na⁺和Cl^-的浓度。以便综合分析钾平衡紊乱的原因及其对机体代谢失调的影响程度。

⒈低钾血症血清钾低于3.5mmol/L以下，称为低血钾症。临床常见原因有：

⑴钾摄入不足的慢性消耗性疾病，术后较长时间未进食。因为人体钾来源全靠食物提供，长期进食不足或者禁食3-4天，由于钾来源不足，而肾仍照常排钾，很易引起体内缺钾造成低血钾症。

⑵钾排出增多，常见于严重腹泻、呕吐、胃肠减压和肠瘘。因为消化液丢失，消化液本身含有一定量钾，外加消化功能障碍，吸收减少，从而导致机体缺钾。肾上腺皮质激素有促进钾排泄及钠潴留作用，当长期应用肾上腺皮质激素时，均能引起低血钾。如心力衰竭，肝硬化患者，在长期使用汞利尿剂时，因大量排尿增加钾的丢失。

⑶细胞外钾进入细胞内，如静脉输入过多葡萄糖，尤其是加用胰岛素时，促进葡萄糖的利用，进而合成糖原，都有钾进入细胞内，很易造成低血钾，代谢性碱中毒或输入过多的碱性药物，形成急性碱血症，H⁺从细胞内进入细胞外，取而代之，细胞外K⁺进入细胞内，造成低血钾症。

⑷血浆稀释，也可能造成低血钾症。

低血钾改变了细胞内外K⁺含量的比例而影响了神经肌肉的兴奋性，也影响细胞膜的功能，使患者出现了低血钾的临床症状。最重要的是影响到心肌功能，表现为室上性心动过速、心传导阻滞、室性期外收缩和室性心动过速，严重者心跳停止于收缩期。血钾低于3.0mmol/L时可能有明显的神经症状，表现为胃肠管蠕动减少所致的便秘、腹胀、骨骼肌功能出现肌无力易激若的麻痹。心电图变化为：当血钾开始降低时，T波降低并增宽，Q-T时间延长，随着血钾进一步降低，伴有U波并呈双峰，再严重者，出现T波倒置，ST段下移等低血钾心电图的特殊表现。

⒉高血钾症血清钾高于5.5mmol/L者，称为高血钾症，临床引起高血钾症的原因有：

⑴钾输入过多，多见于钾溶液输入速度过快或量过大，特别是肾功能不全、尿量减少时，又输入钾溶液，尤其容易引起高血钾症。

⑵钾排泄障碍，各种原因的少尿或无尿，如急性肾功能衰竭的肾排钾障碍；

⑶细胞内的K⁺向细胞外转移，如大面积烧伤，组织细胞大量破坏，细胞内钾大量释放入血。代谢性酸中毒，血浆的H⁺往细胞内转移，取而代之，细胞内的钾转移到细胞外液；与此同时，肾小管上皮细胞泌H⁺增加，而泌K⁺减少，使钾潴留于体内。

高血钾症状主要是神经肌肉症状，如肌肉酸痛、苍白和肢体湿冷等一系列类似缺血现象。神经及神经肌肉联接处的兴奋性抑制，可发生心内传导阻滞，出现心跳变慢及心律不整，引起循环机能衰竭，甚至引起纤维性颤动，最后，心脏停跳于舒张期。

高血钾时，当其他症状不明显时，心电图呈现显著的改变，血钾高于6-7mmol/L时，T波高价而基底较窄，Q-T间期延长；当血钾升高达10mmol/L时，会出现异常增宽的QRS波群。有时心电图变化与血钾浓度不一定完全一致，甚至血K⁺高达8mmol/L，而心电图仍无明显变化者也有之。

第四节　酸碱平衡紊乱

正常人血液的酸碱度即pH值始终保持在一定的水平，其变动范围很小。血液酸碱度的相对恒定是机体进行正常生理活动的基本条件之一。机体每天在代谢过程中，均会产生一定量的酸性或碱性物质并不断地进入血液，都可能影响到血液的酸碱度，尽管如此，血液酸碱度仍恒定在pH7.35-7.45之间。健康机体是如此，在疾病过程中，人体仍是极力要使血液pH恒定在这狭小的范围内。之所以能使血液酸碱度如此稳定，是因为人体有一整套调节酸碱平衡的机制，首先依赖于血液内一些酸性或碱性物质并以一定的比例的缓冲体系来完成，而这种比例的恒定，却又有赖于肺和肾等脏器的调节作用，把过剩的酸或碱给予消除，使体内酸碱度保持相对平衡状态。机体这种调节酸碱物质含量及其比例，维持血液pH值在正常范围内的过程，称为酸碱平衡。

体内酸性或碱性物质过多，超出机体的调节能力，或者肺和肾功能障碍使调节酸碱平衡的功能障碍，均可使血浆中HCO₃^-与H₂CO₃浓度及其比值的变化超出正常范围而导致酸碱平衡紊乱如酸中毒或碱中毒。酸碱平衡紊乱是临床常见的一种症状，各种疾患均有可能出现。

一、酸碱平衡紊乱的诊断指标

近20年来由于酸碱平衡理论的认识不断深入，检测技术的不断提高以及血气分析仪器的广泛使用，使有关酸碱测定不仅准确快速而且微量化，现已成为临床日常重要的诊疗手段。为了正确诊断酸碱中毒的需要，对有关的酸碱中毒诊断指标的理论及临床意义列于表5-2。

二、酸碱平衡紊乱

正常状态下，机体有一套调节酸碱平衡的机制。疾病过程中，尽管有酸碱物质的增减变化，一般不易发生酸碱平衡紊乱，只有在严重情况下，机体内产生或丢失的酸碱过多而超过机体调节能力，或机体对酸碱调节机制出现障碍时，进而导致酸碱平衡失调。

表5-2 成人血气分析参数值及临床意义

^*：（A）为动脉，（V）为静脉

如果血浆HCO₃^-/H₂CO₃比值＜20/1，pH值有低于正常下限（7.35）的倾向或＜7.35，称为酸中毒（Acidosis）。由于HCO₃/H₂CO₃比值＞20/1pH高于正常上限（7.45）或＞7.45，称为碱中毒（Alkalosis）。根据酸碱紊乱产生的原因，又可进一步分类，因血浆HCO₃^-水平下降造成的酸中毒，称为代谢性酸中毒（Metabolicacidosis），HCO₃^-增多产生的碱中毒，称为代谢性碱中毒。如因H₂CO₃增多使血浆pH值下降者，称为呼吸性酸中毒（respiratoryacidosis）。因H₂CO₃减少所造成的碱中毒称为呼吸性碱中毒。在发生酸碱紊乱后，机体的调节机制势必加强，以恢复HCO₃^-/H₂CO₃比值到正常水平，此为代偿过程。经过代偿后，如果HCO₃^-/H₂CO₃比值恢复到20/1，血浆pH值仍可维持在正常范围，称为代偿型酸碱中毒，属于临床认为的轻型酸碱中毒。如果经过代偿仍不能恢复到正常比值，血浆pH值必将发生明显变化。并超出正常值范围，称为失代偿型酸碱中毒。

血液酸碱度是用[H⁺]或pH来表示，其高低值取决于血液中H₂CO₃^-与H₂CO₃的多少，三者的数值密切相关，可用Henderson-Hasselbalch(H-H)方程来表示，即：

上式中pKa是常数，只有[HCO₃^-]/[/H₂CO₃]为20/1时，其pH值才能保持7.40±0.05，如果[HCO₃^-]量减少或者增加，机体将通过多种途径进行调节，使[HCO₃^-]量恢复到正常范围。机体酸碱中毒代偿程度如表5-3所示：

表5-3 酸碱中毒代偿程度

（一）酸中毒

根据引起酸中毒原因可分为代谢性酸中毒和呼吸性酸中毒。

⒈代谢性酸中毒常见原因有：①酸性代谢产物如乳糖酮体等产物增加；②酸性物质排障碍，如肾功能不全，尿液酸化不够；③碱丢物过多，如腹泻或重吸收HCO₃^-障碍。

过多代谢产物如乳酸、酮体进入血液后，机体通过多种途径进行调节，首先是血浆缓冲对HCO₃^-/H₂CO₃的缓冲作用：

缓冲结果使血浆中HCO₃^-含量减少、CO₂增多、PCO₂升高，经肺调节，刺激呼吸中枢，加快呼吸，排出过多的CO₂。与此同时，肾也进行调节，排酸保碱，以增加HCO₃^-的重吸收，其结果是：

代偿：

血浆中HCO₃^-降低，H₂CO₃也随之降低，在低水平保持[HCO₃^-]/[H₂CO₃]＝20/1，血[HCO₃^-]低于正常水平，pH值仍在正常范围，即为代偿型代谢性酸中毒．

如果酸性产物继续增加，并超过肺和肾的调节能力，其结果是：

失代偿：

此时，血浆pH值下降至7.35以下者，称为失代偿型代谢性酸中毒。

肾调节酸碱平衡发挥的作用较晚，然而是极为重要并且是较为彻底的调节措施。肾主要通过H⁼-Na交换，K⁺-Na⁼交换以及排出过多的酸，达到调节的目的。

⒉呼吸性酸中毒由于肺部病变，使排出的CO₂减少，使CO₂潴留于体内，PCO₂升高，H₂CO₃浓度增加，即：

血液pH值有降低趋势，严重时，pH＜7.35，这种因呼吸原因引起的酸中毒称为呼吸性酸中毒。呼吸性酸中毒患者，由于呼吸功能障碍，此时依赖于肺部再进行调节是不太可能，因此必须依赖于肾脏，排H⁺保Na⁺作用加强，肾小管回吸收Na⁺增加，而NaHCO₃也随之吸收加强，补充血中NaHCO₃，从而使血中NaHCO₃浓度有一定程度的升高，有可能使血pH恢复正常范围，即

代偿：

若pH值仍在正常范围，仅PCO₂和TCO₂升高，此时称为代偿型呼吸性酸中毒。如病情继续发展严重，H₂CO₃浓度增加，血中PCO₂、TCO₂、H₂CO₃增加，经过代偿，HCO₃^-浓度也在增加，但H₂CO₃浓度增加速度高于HCO₃^-浓度的增长，使血液pH值小于7.35，所以称为代偿型呼吸酸中毒，即：

失代偿：

呼吸性酸中毒患者，由于肾脏排H⁺保Na⁺的作用加强，重吸收NaHCO₃入血增加，此时，在血HCO₃^-浓度正常情况下使HCO₃^-浓度再升高，并高出正常值。这就是呼吸性酸中毒患者血生化指标的特点即呼吸性酸中毒患者，血HCO₃^-浓度是升高而不是降低的。

⒊代谢性碱中毒由于碱性物质进入体内过多或生成过多，或酸性物质产生过少而排出过多引起血浆HCO₃^-浓度升高，使血浆pH有升高的趋势，称为代谢性碱中毒。临床多见于：

⑴呕吐：使酸性胃液大量丢失，肠液的HCO₃^-重吸收增多。因为正常健康人胃粘膜的壁细胞，藉助碳酸酐酶的催化产生H₂CO₃，再解离为H⁺为HCO₃^-。H⁺从壁细胞中分泌入胃液与来自血浆中的Cl^-结合成盐酸（HCl），而壁细胞中的HCO₃^-则重吸收入血浆与Na⁺结合成NaHCO₃。向胃液中每排泌1分子HCl，则血中同时就多吸收1分子的NaHCO₃，所以正常人在饭后血中出现暂时性的NaHCO₃增高，这种现象称为“碱潮”。肠粘膜上皮细胞同样生成H₂CO₃，并解离成H⁺和HCO₃^-，HCO₃^-进入血液，当消化液丢失过多，NaHCO₃未被HCl中和就重吸收，故血浆中NaHCO₃含量增加。

⑵低钾低氯血症：使红细胞和肾小管上皮细胞内HCO₃^-进入血浆增多，又由于排K⁺保Na⁺减弱，排H⁺保Na⁺加强，从而由肾重吸收入血的NaHCO₃增多，导致碱中毒。

⑶输入碱性药物过多：血浆中[HCO₃^-]增加，[HCO₃]/[H₂CO₃]＞20/1，pH有升高的趋势，甚至＞7.45，导致如下变化：

血液生化指标：pH≥7.45，SB明显升高，TCO₂显著增加，BE往正值加大，PCO₂升高，Cl^-和K⁺减少。由于酸排出减少，NaHCO₃排出增多，尿为碱性，尿NH₄⁺也减少。但是当K⁺缺乏时H⁺-Na⁺交换加强，则有反向酸性尿。

⒋呼吸性碱中毒由于过度换气，CO₂排出过多，使血浆PCO₂降低，血浆[HCO₃^-]/[H₂CO₃]＞20/1，pH有升高的趋势，这一现象即为呼吸性碱中毒。

因血液CO₂减少，使H₂CO₃浓度降低，CO₂弥散入肾小管细胞量减少，分泌H⁺离子入肾小管腔也减少，H⁺-Na⁺交换减弱，HCO₃^-回吸收量减少，导致血浆中[HCO₃^-]水平也降低，血浆[HCO₃^-]/[H₂CO₃]在低水平正常水平下保持20/1，pH值仍在正常范围，此时属于代偿型呼吸性碱中毒，即：

如果，呼吸仍处于过度换气，CO₂排出过多，PCO₂降低，血浆HCO₃^-浓度无法与PCO₂降低相平衡超过肾脏的代偿能力，其结果造成失代偿型呼吸型呼吸性碱中毒，此时pH＞7.45，即：

失代偿：

呼吸性碱中毒血液生化指标为血浆pH≥7.45，PCO₂明显降低，TCO₂减少，Cl^-增高。K⁺轻度降低，AG轻度增高。

⒌混合性酸碱平衡紊乱临床上代谢性与呼吸性酸碱中毒，往往可以同时或相继出现，形成混合型酸碱平衡失调。不仅呼吸性与代谢性酸碱中毒可同时存在，甚至酸中毒与碱中毒也可能同时存在（表5-4）。

表5-4 血气变化值一览表

“↓”示下降；“↑”示上升；双箭头示病情严重，“―→”示往负值降低；“＋→”示往正值增加。

对于酸碱紊乱的实验诊断，主要依赖于血气分析仪检测系列酸碱指标。除测出血pH、PCO₂和TCO₂指标外，还可能推算出多项指标，一般有12-16项之多。根据这一系列参数，结合病人临床症状，对其酸碱中毒的类型，代偿程度以及治疗经过的观察，几乎有决定性的诊断价值。

如果没有合适的血气分析仪，也可通过有关参数运算出下述指标：

⑴pH＝pKa＋log[c]/αPCO₂(mmHg)

⑵[HCO₃^-]＝[αPCO₂]antilog[pH－pKa]

⑶AG＝AG＝[Na⁺]＋[K⁺]－[Cl^-]－[HCO₃^-]或

AG＝[Na⁺]－[Cl^-]－[HCO₃^-]

图5-11 PCO₂pHBEHCO₃和TCO₂之间关系及其计算图

⑷TCO₂＝AB＋[HCO₃^-]或者

＝AB＋0.03·PCO₂(mmHg)

⑸PCO₂(mmHg)(TCO₂-AB)/0.03

另外，血pH、PCO₂和[HCO₃^-]有关数据也可以从Siggaard-Andersen图（图5-11）直接查出。

第五节　酸碱平衡紊乱典型病例检验结果分析

病例一　代谢性酸中毒

一位有10年糖尿病史的45岁男性，因昏迷状态入院，体检血压12/5.3kPa，脉搏101次/min，呼吸28次/min。检验结果：

血球分析：MCV75fL、HCT0.65L/L，其他未见异常

生化检验：血糖10.1mmol/l、β-羟丁酸1.0mmol/L、尿素8.0mmol/L、K⁺5.0mmol/L、Na⁺160mmol/L、Cl^-104mmol/L；pH7.136、PCO₂4.06kPa、PO₂9.91kPa、BE^-18.0mmol/L、HCO₃^-9.9mmol/L、AG35mmol/L；尿：酮体（＋＋＋），糖（＋＋＋），酸性；脑脊液常规检查未见异常。

根据检验结果报告及有关临床症状体征诊断为糖尿病昏迷和代谢性酸中毒。经静脉滴注等渗盐水，以低渗盐水灌胃，静脉滴注胰岛素等抢救措施，6小时后，病人呼吸平稳，神志清醒，重复上述检验项目测定，除血K⁺为3.4mmol/L偏低外，其它项目均接近正常，临床以慎重地补钾，并适当减用胰岛素继续治疗。数月后，病人病情得到控制。

病案分析

患者因患糖尿病所致脂代谢障碍，酮体大量堆积或酮血症、酮尿症，血中大量乙酰乙酸及β-羟丁酸经血中HCO₃^-/H₂CO₃缓冲，使HCO₃^-减少致使HCO₃^-/H₂CO₃比值为＜20/1，血pH＜7.35(7.111)。机体通过肺加快呼吸，多排出缓冲酮体酸所产生的CO₂，肾脏加快排出酮体酸盐，增加HCO₃^-的重吸收，尽管如此，病人仍出现失代偿型代谢性酸中毒，并因血糖未能及时进入细胞而堆积于血中，形成细胞外液的高渗状态，引起细胞内脱水尤以脑细胞脱水为重，外加PO₂偏低，从而造成神经症状乃致昏迷。经抢救治疗，补充液体（含低渗液）及胰岛素，促使糖进入细胞代谢，减少脂肪动员，酮体产生减少，加上血、肺及肾的调节缓冲作用，使病人酸碱平衡紊乱得以恢复。

病例二　脱水

女性，62岁，因进食即呕吐10天而入院。近20天尿少色深，明显消瘦，卧床不起。体检：发育正常，营养差，精神恍惚，嗜睡，皮肤干燥松弛，眼窝深陷；呈重度脱水征。呼吸17次/min，血压16/9.3kPa，诊断为幽门梗阻。检验结果：

血球分析：MCV72fL、HCT0.56L/L，其余正常。

血液生化检验：血糖5.0mmol/L、尿素7.6mmol/L，K⁺3.61mmol/L、Na⁺158mmol/L、Cl^-90mmol/L、pH7.50、PCO₂7.92kPa、PCO₂6.7kPa、BE⁺8.0/mmol/L、HCO₃^-45mmol/L、AG26.4mmol/L。

病案分析

患者系慢性十二指肠球部溃疡所致的幽门梗阻。呕吐未及一周，即出现严重的缺盐性脱水和低血氨性碱中毒。患者是幽门梗阻，频繁呕吐，丢失胃液并丧失胃酸，十二指肠液的HCO₃^-得不到中和即被吸收入血，使血中HCO₃^-量增加，造成代谢性碱中毒，又因血pH值高出正常范围，因此可以诊断为失代偿型代谢性碱中毒。由于长时间不能进食进水，还有胃液的丢失，从而导致严重脱水。血渗量摩尔高于正常，呈高渗性脱水，进一步使细胞脱水（MCV变小），尤其是脑细胞脱水，从而出现精神症状。

病例三　代谢性碱中毒

男性，46岁，因满腹疼痛以急性腹膜炎入院。入院后作血液分析、尿液分析粪常规、血气分析、肾功能检查确诊为急性弥漫性腹膜炎。急诊开腹探查，术中发现弥漫性腹膜炎是阑尾脓肿破裂所致，手术中切除阑尾，并作腹腔引流。术后病人胃肠减压五天后，又出现手麻、神志不清楚、血压下降、呼吸28次/分钟。化验检查血pH7.54、PCO₂6.44kPa、BE⁺10.6mmol/L、HCO₃^-40mmol/L、K⁺3.2mmol/L、Na⁺142mmol/L、Cl^-105mmol/L，尿液pH呈酸性。诊断为低血钾性酸中毒。经补钾、生理盐水及多次补充新鲜血浆，症状明显好转，再次检验：血pH7.44、PCO₂为5.7kPa、BE⁺3.0HCO₃^-28mmol/LK⁺4.2mmol/L、Na⁺148mmol/L、Cl^-105mmol/L。

病案分析

该病人因较长时间减压，胃肠液丢失，尤其是K⁺的丢失过多，肾小管分泌K⁺减少，即K⁺-Na⁺交换减弱，而H⁺-Na⁺交换占优势，排H⁺过多，使血pH升高。同时又造成NaHCO₃在血中增加，另外，该病人也有HCO₃^-的丢失，而K⁺的丢失更为严重，泌K⁺减少而泌H⁺增加，造成低血K⁺碱中毒，尿液呈酸性。胃肠减压停止，由于K⁺的补充，使血K⁺得到补充，肾脏的K⁺-Na⁺交换和K⁺-Na⁺交换恢复到正常，从而使病人酸碱平衡恢复到正常状态，病情逐渐好转。

病例四　呼吸性酸中毒

男性，65岁，因呼吸困难处于昏迷状态入院。病人有30年抽烟史，有慢性支气管炎，近五年病情逐渐加剧，实验室检验结果为：血生化检查，pH7.24、PCO₂8.6kPa、PO₂6.0kPa、BE⁺3.0mmol/L、HCO₃^-38mmol/L、AG18mmol／L、K⁺、Na⁺和Cl^-分别为3.8、138和85mmol/L。血乳酸8.5mmol/L。肾功能正常，尿液偏碱性。

病案分析

病人因为慢性支气管炎，近月病情加重，呼吸困难，表现为通气不足，O₂进量减少，CO₂无法排出，积压于体内，即PCO₂升高。肺部疾患引起的血TCO₂及PCO₂升高，使血中CO₂不断扩散入肾小管细胞，导致CO₂＋H₂O→H₂CO₃→HCO₃^-＋H⁺，使H⁺升高进行H⁺-Na⁺交换，消除CO₂的同时肾小管回吸收的HCO₃^-增加，从而导致呼吸性酸中毒的血HCO₃^-增加。因为代偿作用，血HCO₃^-高于正常值，使血pH超出正常范围。该病人因呼吸困难，PO₂低，O₂Sat降低，以及因缺氧使糖酵解加强，血乳酸增多，因此还可能伴有代谢性酸中毒。

病例五呼吸性碱中毒

男性，56岁，因小肠克隆病入院。后于硬膜外麻醉作肠切除术。术中病人紧张、呼吸加快，出现手足轻度发麻现象，临床诊断为呼吸性碱中毒。血液有关项目检验结果是：pH7.52、PCO24.0kPa、PO27.6kPa、BE-1.2mmol/L、HCO3-23.3mmol/L，K+4.5mmol/L、Na+134mmol/L、Cl-96mmol/L、AG19.3mmol/L，尿素及肾的肌酐清除率均在正常范围。

手术毕，经输液及维持能量需要，眼镇痛药，解除病人顾虑，症状逐渐好转，呼吸功能正常，伤口达一期愈合，病人逐渐好转，血液酸平衡指标，几乎都恢复正常。

病案分析

病人因呼吸过快，排出过多的CO₂，使血中CO₂减少。此时肾的代偿性调节起重要作用。肾小管产生H⁺减少，H⁺-Na⁺交换减弱，HCO₃^-的回吸收减少而排出增多，肾保留较多的Cl^-，以填充较少的HCO₃^-在阴离子平衡中的位置；氨排泌减少，尿酸度降低，代偿结果使CO₂保留于体内，血HCO₃^-相应减少，使HCO₃^-/H₂CO₃^-的比值尽量接近保持在20/1，使血pH值也接近正常。尽管如此，患者血pH值仍是7.51，表明其为失代偿型代谢性碱中毒，血HCO₃^-降低属继发性的代偿的结果。手术完毕，病人情绪稳定，呼吸功能恢复到正常，有关血气分析指标已完全恢复正常。神志清楚，手脚麻木的感觉消失。

第六节　体液钾钠氯测定及方法学评价

占体重约5％的无机盐主要有Ca、Mg、K、Na、P和Cl，这六种无机元素约占体内无机盐总量的60％0-80％，主要存在于体液。

一、标本处理及含量变动的影响因素

体内所含元素约60种之多，作为定量检测无机元素主要是Na、K、Cl、Mg、Ca、P、Cu、Zn和Fe等。测定这些元素一般以各种体液为标本，主要是血清（浆）、尿、脑脊液和胸腹水。标本应注意及时处理及时检测。在贮存过程中，Na会进入红细胞内，而K会从红细胞进入血浆。与此同时Ca也会移入细胞内，Cl会在Cl转移过程中伴随血清CO2量的变化而改变。作为上述元素的测定标本要求采血后20min内分离出血清，在室温下可贮存数日，冰室内贮存数周，低温保存数月之久。

生理因素可影响其正常值的波动：如无机磷于餐后显着升高；血清铁早晨空腹呈高值，夜间呈低值，男性高于女性，不饱和铁结合力恰是女性高于男性。

血清中所含色素对测定结果也有影响，一般高胆红素、乳糜血及溶血等均影响测定结果，尤其是影响酶法测定值。

抗凝剂选择很重要，一般不用抗凝剂，以血清进行测定为宜。紧急情况下，应采用肝素锂抗凝。

二、无机元素存在形式及测定方法分类

（一）测定方法分类

体液或组织中无机盐的测定一般可用以下几类方法进行。

⒈原子吸收分光亮度法 测定Ca、Fe、Cu、Zn、Mg、P、Pb、Cd、Hg、Al和As可采用原子分光亮度法。以组织块为标本的检测更为适用。

⒉火焰亮度法 测定Na、K、Ca、Li、Cs和Zn可采用火焰亮度法。该方法属于经典的标准参考法，优点是结果准确可靠。国内检测Na、K的火焰亮度计种类较多。

⒊吸光亮度法 测定Ca、Fe、Cu、Mg、Zn和P可采用一般的比色分析法，此方法广为临床采用。

⒋螯合滴定法 测定Ca、Mg和Cl可采用特定的螯合剂滴定法进行，滴定过程中易受多种因素影响，难以得到准确的结果，属于淘汰之列。

⒌离子选择电极（iron selective electrode，ISE）法ISE法可用于Na、K、Cl、Ca、Li和H的测定，结果准确可靠，目前临床多采用ISE法。

⒍离子色谱法 离子色谱法需特殊条件，可用于Na、K、Cl、Br和F的测定。临床应用很少。

⒎电量滴定法 Cl、Fe也可采用电量滴定法，非医学方面应用较多。

（二）无机元素在体内存在形式

⒈Na、K和Cl　在体液及组织中，Na、K和Cl几乎全以离子形式存在。

⒉Ca和Mg　在体液中Ca和Mg约有一半与蛋白质结合，另一半以离子形式存在。

⒊Fe和Cu　体液中Fe与Cu几乎全部与蛋白质结合。

在体内以离子形式存在的状态下，可直接采用火焰光度法或离子选择电极法。与蛋白质结合状态的无机元素，为了精确测定，尚需考虑除去蛋白质再进行定量。故Ca、Mg、Fe和Cu等金属元素在严格控制蛋白质干扰的条件下，才能用直接法进行测定。

三、钾、钠测定方法学评价

⒈火焰亮度法　1950年开始使用并一直沿用至今的火焰亮度法检测血清、尿液、脑脊液及胸腹水的Na⁺和K⁺，是一种发射光谱分析法，准确可靠的好方法，广为临床采用。

测定方法分为内标准法和外标准法两种。外标准法操作误差较大，一般不采用。现在主要使用内部标准法，即标本及标准液采用加进相同浓度的内部标准元素锂或铯进行测定。操作时，将含锂的溶液作为稀释液，同时测定K、Na和Li的浓度，以标本与标准液的Na/Li与K/Li比值，计算Na、K浓度。由于血清稀释倍数大，血清蛋白质粘性的影响几乎可忽略不计。国产的火焰光度计，广为临床使用。

⒉化学测定法 主要利用复环王冠化合物如穴冠醚或球冠醚，亦称为冠醚，均为离子载体进行测定，由于大环结构内有空穴，分子内部氧原子有未共用电子对可与金属离子结合，根据空穴大小，可选择性结合不同直径的金属离子，从而可达到测出离子浓度的目的。测定血清K，一般采用普通冠醚阴离子染料进行比色定量。

⒊离子选择电极法　ISE法是采用灵敏的特定专用电极，在专用仪器上进行血清和尿等体液的K⁺、Na⁺的测定，因标本用量少，快速准确，几乎有取代其他方法的趋势。其仪器测定原理是离子选择电极与参比电极组合浸泡在待测标本溶液中，进行检测。目前已有的电极种类为：①玻璃膜电极，感应材料为玻璃薄膜的有pH电极、K⁺电极和Na⁺电极；②固相膜电极，由难溶性金属物质加压成型，以固体膜或单日膜作为感应膜的电极有Cl^-电极和F^-电极；③液态膜电极，将环氧树脂或内装聚氯乙稀为感应膜的Ca²⁺电极；④用缬氨霉素膜制成的K⁺电极。上述电极均有一定的寿命，因为电极使用一段时间就会自动老化，有效期长短不一。

目前有K、Na或K、Na、Cl或K、Na、Ca、Cl或K、Na、Cl、TCO2、pH组合的各种类型的电解质分析仪。标本用量少（100μl全血），1min出结果，快而准确。国产的同类仪器价格较便宜，操作简便。ISE法是目前所有方法中最为简便准确的方法。

⒋原子分光光度法 原子分光光度法可用于检测血清K+、Na+，操作繁杂，误差较大，不及火焰光度法简便。

四、氯的测定

体液中Cl以离子形式存在，几乎全与Na+平衡增减。测定Cl-的方法有多种。

⒈滴定法

⑴Molrr法：以K2CrO4为指示剂，用AgNO3滴定血清中Cl-，以过量的Ag+与CrO42-结合出现Ag2CrO4红色沉淀为终点，根据AgNO₃消耗量计算出标本中Cl^-的量。

⑵Sehales法：以二苯卡巴腙作指示剂，用Hg(NO₃)₂滴定血清中Cl^-，以过量的Hg²⁺与二苯卡巴腙结合成不溶的紫蓝色化合物为终点，根据Hg(NO₃)₂消耗量计算血清Cl^-的量。

滴定法需要熟练的操作，终点要准确，尽可能排除主观因素的干扰，否则误差很大。血清中过多的胆红素．血脂及血红蛋白（溶血）对结果干扰很大。滴定法有淘汰的趋势。

⒉化学测定法：在Fe+存在下，采用Hg(SCN)2与Cl-反应生成与Cl-等当量的SCN3-，再与Fe3+结合成Fe(SCN)3的红色化合物，进行比色，定量标本中Cl-的含量。

该法测定时，血清中其他因素如F．Br和I也可以起反应，其量少于1mmol/L，故可忽略不计。某些药物及胆红素均对其有影响。这种比色法消除主观因素的影响，并可在自动生化分析仪进行批量测定，属临床常用的一种方法。

⒊电量分析法：属于物理学方法。在恒定的电流下，以银电极置于标本中，从电极释放的Ag⁺与Cl^-反应开始生成不解离的AgCl沉淀开始计时，当Cl^-全部与Ag⁺作用完毕，游离的Ag⁺出现，其溶液电导明显增加，使仪器传感器和计时器立即切断电流并计算滴定所需的时间作为完成测定过程。氯的浓度用法拉第常数（9648库仑/摩尔氯化物）运算，库仑与滴定时间和电流的乘积成正比，以此计算出标本中Cl^-的含量。

标本中Br^-和I^-对其有一定干扰，其量很少，可忽略不计。该法简便，快速，在控制好电流条件下，是个较好的方法。

⒋离子选择电极法　ISE法是目前测定Cl^-的最好方法，因为测定Cl^-的电极均与K⁺、Na⁺电极配套，仅需100μl全血即可测出标本中K⁺、Na⁺和Cl^-的含量而快速、准确，操作简便，是目前广为临床使用的方法。

ISE法需用Cl^-电极，该电极由氯化银．氯化铁-硫化汞为膜性材料作成固体膜电极，与Na⁺．K⁺电极组装于同一台仪器上，使用简便。标本中Br^-和I^-，虽有干扰，其量甚微，可忽略不计。该电极寿命较短，一般有效期仅4-6个月。Na⁺电极有效期8-10个月，K⁺电极6-8个月。近几年已出现长有效期（2年）的K⁺、Na⁺、Cl^-电极，为临床的使用提供了方便。

第六章　钙磷镁与微量元素的临床生物化学

钙、磷、镁是人体的重要组成物质，具有广泛的生理功能，其代谢异常在临床上亦较多见。微量元素（traceelements）在体内具有广泛的生物学作用和临床意义，已引起医学界的重视。本章将扼要介绍钙磷镁及某些微量元素的生理作用、体内分布、代谢和代谢异常以及测定这些物质的临床意义。

第一节　钙、磷代谢及其异常

一、钙、磷的生理功用

钙盐和磷酸盐是人体内含量最高的无机盐，成人体内钙总量约为400-800g，约99％的钙和86％以上的磷存在于骨骼和牙齿中。

（一）体内Ca²⁺的生理功能

⒈血浆Ca²⁺可降低毛细血管和细胞膜的通透性，降低神经、肌肉的兴奋性当血浆Ca²⁺的浓度降低时，神经、肌肉的兴奋性增高，可引起抽搐。

⒉血浆Ca²⁺作为血浆凝血因子Ⅳ参与凝血过程它是因子Ⅸ、因子Ⅹ、凝血酶原、因子ⅩⅢ等的激活作用中不可缺少的辅因子。

⒊骨骼肌中的Ca²⁺可引起肌肉收缩当肌细胞内储存Ca²⁺受神经冲动而释放，Ca²⁺浓度增大到10^-7-10^-5mol/L时，Ca²⁺可迅速地与钙蛋白的钙结合亚基结合，引起一系列构象改变后导致肌肉收缩。

⒋Ca²⁺是重要的调节物质一方面作用于质膜，影响膜的通透性及膜的转运。一方面，在细胞内Ca²⁺作为第二信使起着重要的代谢调节作用。此外，Ca²⁺还是许多酶（脂肪酶、ATP酶）的激活剂，Ca²⁺还能抑制维生素D₃-1α-羟化酶的活性，从而影响代谢。

（二）磷的生理功能

⒈血中磷酸盐（HPO₄^2-/H₂PO₄^-）是血液缓冲体系的重要组成成分。

⒉细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应如磷酸基转移反应、加磷酸分解反应等。

⒊构成核苷酸辅酶类（如NAD⁺、NADP⁺、FMN、FAD、CoA等）和含磷酸根的辅酶（如TPP、磷酸吡哆醛等），还构成多种重要的核苷酸（如ATP、GTP、UTP、CTP、cAMP、cGMP等）。

⒋细胞膜磷脂在构成生物膜结构、维持膜的功能以及代谢调控上均发挥重要作用。酶蛋白及多种功能性蛋白质的磷酸与脱磷酸化则是代谢调节中化学修饰调节的最为普遍、最为重要的调节方式，与细胞的分化、增殖的调控有密切的关系。

二、钙、磷代谢及其调节

（一）血钙与血磷

⒈血钙血钙几乎全部存在于血浆中，正常人血钙波动甚小，保持于2.25-2.75mmol/L（10±1mg/dl或4.5-5.5mEq/L）。血浆钙分为可扩散钙和非扩散钙两大类。非扩散钙是指与蛋白质（主要是白蛋白）结合的钙，约占血浆总钙的40％，它们不通透毛细血管壁，也不具有前述生理功用。

血浆（清）钙的60％是可扩散钙，其中一部分（占血浆总钙的15％）是复合钙，即是与柠檬酸、重碳酸根等形成不解离的钙。发挥血钙生理作用的部分是离子钙，占总钙的45％，非扩散钙与离子钙之间可以互相转化。临床上常测定血清总钙量以观察血清离子钙的变化情况，方法简便。但由于非扩散钙部分可随血清白蛋白浓度的增减而改变，即同时引起血清总钙含量的增减，但不影响血清离子钙的浓度。目前已可应用离子选择电极等方法直接测定血清中离子钙的浓度，其正常参考值为0.94-1.26mmol/L。

血清pH值对血钙浓度有显著影响，酸中毒时蛋白结合钙向离子钙转化；碱中毒时，血浆离子钙浓度降低，此时虽血浆总钙含量无改变，亦可出现抽搐现象。

⒉血磷血液中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在。有机磷酸酯和磷脂存在于血细胞和血浆中，含量甚大，血磷通常是指血浆中的无机磷，正常人血浆无机磷含量为成人1.1-1.3mmol/L（3.5-4.0mg/dl），婴儿为1.3-2.3mmol/L（4-7mg/dl），血浆无机磷酸盐的80％-85％以HPO₄^2-的形式存在，其余为H₂PO₄^-，PO₄^3-仅含微量。

血浆磷的浓度不如血浆钙浓度稳定，新生儿血磷约为1.8mmol/L（5.5mg/dl），6个月婴儿可升高至2.1mmol/L（6.5mg/dl）。此后随年龄增长又逐步下降，15岁时达成人水平。儿童时期血磷高是由于儿童处于成骨旺盛期，碱性磷酸酶活性较高所致。成年人血磷也有一定的生理变动，进食、摄糖、注射胰岛素和肾上腺素等情况下，由于细胞内磷的利用增加，也可引起血磷降低。血钙与血磷之间也有一定的浓度关系，正常人钙、磷浓度（mg/dl）的乘积在36-40之间，病理条件下此值可高于40或低于36。

（二）钙磷代谢及其调节

⒈钙、磷的吸收与排泄正常成人日摄入钙量在0.6-1.0g之间。发育期儿童、少年、孕妇及授乳妇女需较多的钙。食物钙主要含于牛奶、乳制品及果菜中。钙主要在十二指肠吸收，成人每日可吸收0.1-0.4g，钙吸收主要是在活性维生素D₃调节下的主动吸收。肠管pH明显地影响钙的吸收，偏碱时可以促进Ca₃（PO₄）₂的生成，因而能减少钙的吸收。乳酸、氢基酸及胃酸等酸性物质有利于Ca₃（H₂PO₄）₂的形成，因此能促进钙的吸收。食物中的草酸和植酸可与钙形成不溶性盐，影响钙的吸收。食物中钙磷比例对吸收也有一定影响，Ca：P＝2：1时吸收最佳。

钙通过肠管及肾排泄。由消化道排出的钙一部分是未吸收的食物钙，另一部分是肠管分泌的钙（每日可达600mg），分泌的钙量可因摄入高钙膳食而增加，严重腹泻排钙过多可导致缺钙。经肾排泄的钙占体内总排钙量的20％。每日由肾小球滤出约10g钙，其中约一半在近曲小管被重吸收，1/5在髓袢升段被吸收，其余在远曲小管和集合管被吸收，尿中排钙量只占滤过量的1.5％（约150mg）。尿钙的排出量受血钙浓度的直接影响，血钙低于2.4mmol/L（7.5mg/dl）时尿中无钙排出。

成人每日进食磷约1.0-1.5g，以有机磷酸酯和磷脂为主，在肠管内磷酸酶的作用下分解为无机磷酸盐。磷在空肠吸收最快，吸收率达70％，低磷膳食时吸收率可达90％。由于磷的吸收不良而引起的缺磷现象较少见，但长期口服氢氧化铝凝胶以及食物中钙、镁、铁离子过多，均可由于形成不溶性磷酸盐而影响磷的吸收。

肾是排泄磷的主要器官，肾排出的磷占总磷排出量的70％，30％由粪便排出。每天经肾小管滤过的磷可达5g，约85％-95％被肾小管（主要是近曲小管）重吸收。

⒉钙磷代谢的调节钙、磷的吸收与排泄、血钙与血磷的水平、机体各组织对钙磷的摄取利用和储存等都是在活性维生素D、甲状旁腺激素及降钙素这三种激素的调节下进行的。

⑴甲状旁腺素：甲状旁腺素（parathyroidhormone，PTH）是由甲状旁腺的主细胞合成并分泌的一种单链多肽。初合成的是含115个氨基酸残基的前甲状旁腺素原，再在粗面内质网去掉N端25个氨基酸残基形成甲状旁腺素原，后者在高尔基复合体内从N端去掉一个六肽，形成84个氨基酸残基的PTH，分子量9500。

PTH的合成与分泌受细胞外液Ca₃⁺浓度的调节，血钙浓度低（如降至1.3mmol/L）时可明显促进PTH的合成与分泌；血钙浓度高（如达3.9mmol/L）则抑制PTH的合成与分泌。血钙在1.3-3.9mmol/L范围内，血钙浓度与PTH分泌呈负相关关系。

在肝枯否细胞及肾小管细胞，PTH均可被分解为N端两个片段，N片段具有PTH活性，可被肝细胞、肾及骨组织摄取，C片段无PTH活性（表）6-1。

表6-1 血中PTH各片段的活性比较

PTH是维持血钙正常水平的最重要的调节因素，它有升高血钙、降低血磷和酸化血液等作用，其主要靶器官是骨、肾小管，其次是小肠粘膜等。PTH作用于靶细胞膜。活性腺苷酸环化酶系统，增加胞质内cAMP及焦磷酸盐浓度。cAMP能促进线粒体Ca²⁺转入胞质；焦磷酸盐则作用细胞膜外侧，使膜外侧Ca²⁺进入细胞，结果可引起胞质内Ca²⁺浓度增加，并激活细胞膜上的“钙泵”，将Ca²⁺主动转运至细胞外液，导致血钙升高。

PTH对骨的作用：骨是最大的钙储存库，PTH总的作用是促进溶骨，提高血钙。PTH可在数分钟到数小时内引起骨钙动员，使密质骨中的钙释放入血，此种作用迅速但不持久。数小时至数日内，PTH的作用是将前破骨细胞和间质细胞转化为破骨细胞，使破骨细胞数目增多，引起溶骨作用和骨钙的大量释放。PTH对破骨细胞的作用是使细胞内Ca²⁺浓度增加，进而促使溶酶体释放各种水解酶；另一方面抑制异柠檬酸脱氢酶等酶活性，使细胞内异柠檬酸、柠檬酸、乳酸、碳酸及透明质酸等浓度增高，促进溶骨。此外，胶原酶活性也显著升高，这均有利于溶骨作用。

PTH对肾的作用：主要是促进磷的排出及钙的重吸收，进而降低血磷，升高血钙。它作用于肾远曲小管和髓袢上升段以促进钙的重吸收；抑制近曲小管及远曲小管对磷的重吸收，使尿磷增加。

此外，PTH促进肾活性维生素D的形成，它能促进肾25-（OH）-D_３lα-羟化酶的活性增高，从而促进25-（OH）-D_３lα-羟化作用。

PTH对小肠的作用是促进肠管对钙的重吸收，这一作用是通过活性维生素D来实现的。PTH刺激肾25-（OH）-D_３lα-羟化酶，促进lα，25-（OH）-D_３的生成，后者作用于小肠，促进小肠对钙和磷的吸收。

⑵降钙素：降钙素（calcitonin，CT）是由甲状腺滤泡旁细胞（parafollicularcell，C细胞）合成、分泌的一种单链多肽激素，由32个氨基酸残基组成，分子量3500。CT在初合成时是由136个氨基酸残基组成的分子量为15000的前体物。此前体物中还含有一个称为下钙素（katacalicin）的21肽肽段。当血钙增高时，降钙素及下钙素等分子分泌，下钙素能增强降钙素降低血钙的作用，血钙低于正常时CT分泌减少。CT作用的主要靶器官是骨、肾和小肠。CT对骨的作用是抑制破骨细胞活性，从而抑制骨基质的分解和骨盐溶解，同时抑制破骨细胞的生成，还有使间质细胞转变为成骨细胞的作用，结果促进骨盐沉淀，降低血钙。此外，它还抑制肾小管对磷的重吸收，以增加尿磷，降低血磷。

⑶维生素Ｄ：天然存在的维生素D有两种，即维生素D₂（麦角钙化醇，erqocalciferol）及维生素D₃（胆钙化醇，cholecalciferol）。维生素D₂及D₃具有相同的生理作用，且都必须在体内进行一定的代谢转变，成为活化型后才能发挥其生物学作用，肝和肾是维生素D活化的主要器官。

肝细胞微粒体中有维生素D₃-25-羟化酶系，可在NADPH、O₂和Mg²⁺参与下将维生素D₃羟化生成25-（OH）-D_３。在肝生成的25-（OH）-D_３与血浆中特异的α₂-球蛋白（D结合蛋白）结合，运输至肾，在肾近曲小管上皮细胞线粒体中的25-（OH）₂-D_３lα-羟化酶系（包括黄素酶．铁硫蛋白和细胞色素P₄₅₀）的催化下，羟化生成lα，25-（OH）₂-D_３。后者具有较强的生理活化，其活性比维生素D₃高10-15倍，被视为维生素D的活化型，并被当作激素。

1α，25-（OH）₂-D_３能反馈地抑制25-OH-D₃-1α-羟化酶的活性，但可诱导肾25-OH-D₃-24-羟化酶的合成。故当体内1α，25(OH)₂-D₃减少时，25-(OH)-D₃倾向于合成高活性的1α，25(OH)₂-D₃；而当1α，25(OH)₂-D₃过多时，可形成低活性的1，24，25-(OH)₂-D₃，这对于防止体内活性维生素D产生过多，控制维生素D中毒有重要意义。

无机磷可抑制25(OH)-D₃-1α-羟化酶系的活性，故当血磷降低时可促进1，25-(OH)₂-D₃的生成，血磷正常或增高时，25-(OH)-D₃-1α-羟化酶系活性降低。甲状旁腺激素亦可促进1α，25-(OH)₂-D₃的生成；而降钙素则抑制此过程。

活性维生素D₃作用的靶器官主要是小肠、骨和肾。

对小肠的作用：1α，25-(OH)₂-D₃具有促进小肠对钙、磷的吸收和转运的双重作用，即促进肠粘膜细胞膜对钙的通透、细胞内的结合及转运。钙主要在十二指肠吸收，肠粘膜上皮细胞刷状缘存在着可控制Ca²⁺通透的孔道，而在基底膜一侧，Ca²⁺向血液的转运是在Ca²⁺-ATP酶作用下的主动耗能过程。

1α，25-(OH)₂-D₃进入肠粘膜上皮细胞后，首先与细胞液中特异受体结合，然后起到下述生理作用：①与受体结合的1α，25-(OH)₂-D₃直接作用于刷状缘，改变膜磷脂的结构与组成（增加磷脂酰胆碱和不饱和脂肪酸含量），从而增加钙的通透性；②与受体结合的1α，25-(OH)₂-D₃进入细胞核，加快DNA转录mRNA，促进与Ca²⁺转运有关的蛋白质（钙结合蛋白，Ca²⁺-ATP酶）的生物合成；③与受体结合的1α，25-(OH)₂-D₃还刺激基底膜腺苷酸环化酶的活化。这样，进入细胞的Ca²⁺和cAMP都作为第二信使，发挥其调节作用。

在1α，25-(OH)₂-D₃的作用下，细胞内钙浓度升高，一部分Ca²⁺进入线粒体，钙结合蛋白多位于粘膜细胞的基底膜侧，它可从线粒体接受Ca²⁺，再将Ca²⁺转运到基底膜的钙泵上，将Ca²⁺输送至血液中。小肠粘膜还可通过Na⁺-Ca²⁺交换体系（需与Na⁺，K⁺-ATP酶相偶联）将Ca²⁺转运至血液。

1α，25-(OH)₂-D₃还能促进小肠粘膜细胞对磷的吸收。

对骨的作用：1α，25-(OH)₂-D₃对骨的直接作用是促进溶骨，用佝偻病动物实验证明：骨钙沉积于骨端软骨的作用也以1α，25-(OH)₂-D₃为最高。1α，25-(OH)₂-D₃与PTH协同作用下，加速破骨细胞的形成，增强破骨细胞活性，通过促进肠管钙、磷的吸收及促进溶骨，使血钙、血磷水平增高以利于骨的钙化。也就是说，1α，25-(OH)₂-D₃能维持骨盐溶解与沉积的对立统一过程，有利于骨的更新与生长。

对肾的作用：1α，25-(OH)₂-D₃对肾小管上皮细胞的作用是促进对钙、磷的重吸收，其机制也是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成。

在正常人体内，通过PTH、CT、1α，25-(OH)₂-D₃三者的相互制约，相互协调，以适应环境变化，保持血钙浓度的相对恒定。现将上述三种激素对钙磷代谢的影响列于表6-2。

表6-2 三种激素对钙磷代谢的影响

↑升高：↑↑显著升高；↓降低

三、钙、磷代谢异常

钙磷代谢的异常包括高钙血症、低钙血症、高钙尿症、高磷血症以及低橉血症。现分别叙述如下。

（一）高钙血症

按病因学分类（表6-3）引起高钙血症（hypercalcemia）的原因包括溶骨作用增强、小肠钙吸收增加以及肾对钙的重吸收增加等。高钙血症是由于过多的钙进入细胞外液，超过了细胞外液钙浓度调节系统的调节能力或钙浓度调节系统的异常所致。较多见的是恶性肿瘤，其次是原发性甲状旁腺功能亢进症。

上述引起高钙血症的原因中，最多见的是由于溶骨作用而引起的高钙血症。PTH、前列腺素、破骨细胞激活因子（osteoclastactivationfactor，OAF）、甲状腺素、1α，25-(OH)₂-D₃等都可促进溶骨作用。现将几种常见的高钙血症略加说明。

⒈原发性甲状腺功能亢进和PTH异位分泌这两种情况都造成PTH过多，促进溶骨作用，又促进了维生素D的活化，间接地促进了肠管对钙的吸收，引起高钙血症。

⒉恶性肿瘤恶性肿瘤骨转移是引起血钙升高的最常见的原因。65％的乳腺癌病人有骨转移，多发性骨髓瘤和Burkitt淋巴肉瘤亦多有骨转移。这些肿瘤细胞可分泌破骨细胞激活因子，这种多肽因子能激活破骨细胞。肾癌、胰腺癌、肺癌等即使未发生骨转移亦可引起高钙血症，这与前列腺素（尤其是PGE₂）的增多导致溶骨作用有关。

表6-3 高钙血症的病因学分类

⒊维生素D中毒治疗甲状旁腺功能低下或预防佝偻病而长期服用大量维生素D可造成维生素D中毒，维生素D在体内的半寿期长，中毒可持续数月，高钙高磷血症引起头痛恶心等一系列症状及软组织和肾的钙化。

⒋甲状腺功能亢进甲状腺素具有溶骨作用，中度甲亢病人约15％-20％伴有高钙血症。

（二）低钙血症

低钙血症（hypocalcemia）的病因学分类见表6-4。

表6-4 低钙血症的病因学分类

甲状旁腺功能低下可因甲状旁腺或甲状腺手术的失误所引起。由于PTH的分泌减少，骨中破骨细胞减少，成骨细胞增加，造成一时性低钙血症。假性甲状旁腺功能低下主要是由于PTH的靶器官受体异常，对PTH应答不良所引起。低镁血症时PTH的分泌减少，也可由于引起PTH靶器官对PTH反应低下而造成低钙血症。食物中维生素D缺少或紫外线照射不足，或消化系统疾病造成维生素D吸收障碍都可引起维生素D缺乏性佝偻病。此时血循环中的活性维生素D减少，引起肠钙吸收减少及血钙降低。血钙降低又刺激PTH的分泌，促进骨钙动员和增加肾小管对钙的重吸收，通过此种代偿机制维持血钙正常水平。

急性胰腺炎时机体对PTH的反应性降低，CT和胰高血糖素分泌亢进。急性胰腺炎时的低血钙与溶骨作用的抑制可能有关。

肾功能不全时由于肾功能低下而造成活性维生素D产生不足，结果PTH对溶骨的促进作用降低，造成低钙血症。

低血钙时神经、肌肉兴奋性增加，外界刺激可引起肌肉痉挛、手足搐搦。维生素D缺乏引起的佝偻病可表现方头、O形或X形腿、鸡胸及念珠胸，血清碱性磷酸酶可因软骨细胞增加而活性增高，可高达50-60布氏单位（正常值为5-15布氏单位）。

（三）高磷血症

高磷血症（hyperphosphoremia）主要是由于肾排出减少，溶骨作用亢进，磷摄入过多，磷向细胞外移出及细胞破坏等原因所造成。临床上常伴有血钙降低的各种症状和软组织的钙化现象。高血磷的病因可见表6-5。

表6-5 高磷血症

⒈急、慢性肾功能不全肾小球滤过率在20-30ml/min以下时，肾排磷减少，血磷上升，血钙降低，PTH的分泌增多。肾的病变使1α，25-(OH)₂-D₃的生成减少，血浆钙浓度降低，也有利于高磷血症的发生。

⒉甲状旁腺甲状旁腺功能低下，尿排磷减少，导致血磷增高。

⒊维生素D中毒由于维生素D的活性型促进溶骨，并促进小肠对钙、磷的吸收以及肾对磷的重吸收，因而维生素D中毒时伴有高磷血症。

⒋甲状腺功能亢进同时出现高钙血症与高磷血症，这与溶骨作用亢进有关。

⒌肢端肥大症活动期可出现高磷血症。生长激素可促进小肠对钙的重吸收，增加尿钙排出，减少尿磷排泄，导致血磷增高。

（四）低磷血症

血清无机磷的降低即低磷血症（hypophosphoremia）可由于小肠磷吸收减低、尿磷排泄增加、磷向细胞内转移等所引起，引起低磷血症的病因学分类见表6-6。

表6-6 低磷血症

⒈甲状旁腺功能亢进症无论原发性或继发性甲状旁腺功能亢进均可使PTH过多，无机磷随尿排出增多，造成低磷血症。

⒉维生素D缺乏维生素D摄入减少或肾1α-羟化酶受抑制，1α，25-(OH)₂-D₃合成不足，均可引起小肠磷吸收降低，尿排磷增加，导致低磷血症。

⒊肾小管性酸中毒与Fanconi综合征肾小管性酸中毒时由于H⁺排出受阻导致钙磷代谢障碍，出现骨软化症、肾钙化、肾结石等。酸中毒可抑制肾小管对钙的重吸收，出现低钙血症、高PTH和低磷血症。Fanconi综合征表现为高钙血症、低磷血症和高碱性磷酸酶血症。低磷血症是由于肾小管对磷的重吸收显著减低所致。病人尿中大量排磷，即使血磷很低，尿磷仍很高。

四、尿路结石症的生物化学

尿路结石症是地区性常见病、多发病。我国尿石症的多发地区是广东、广西、贵州、云南、四川、福建、台湾、浙江、江西、安徽、湖南、湖北、陕西、河南东部、山东、苏北、吉林双城堡等地。

尿石症大体可分为上尿路结石症（肾结石、输尿管结石）与下尿路结石症（膀胱结石、尿道结石等）。随着工农业生产的发展和生活水平的提高，上尿路结石就诊率明显升高，下尿路结石明显下降。

（一）尿路结石的化学组成及结构特点

尿石一般由三部分组成：①中心部或核；②沉积的晶体物质；③基质。

尿石的核心通常位于尿石的中心，是尿石生成中最早出现的部分。核心的组成常能反映当时体内的代谢变化。对尿石核心的分析对探讨尿石的成因也有一定价值。有的尿石核心由晶体物质及基质组成，也有的尿石核心是凝血块、细胞碎屑、管型、菌落、异物等。

尿石的基质是各种尿石共有的成分，是由粘蛋白类构成，基质在含钙尿石中占结石总量的2.5％左右，在胱氨酸结石中基质约占9％-11％，而在罕见的基质结石中基质可达结石总重量的60％左右。基质作为结石的网架，晶体沉积于其上。

尿石的晶体物质种类较多，其性质及来源各不相同，尿石的晶体成分见表6-7。

表6-7 尿石的晶体成分

一种尿石可含一种或数种晶体成分，据国内有关报告初步统计，我国国内尿路结石以含草酸钙的混合结石最为多见，个别地区尿酸结石较其他地区为高。尿石分析可用化学分析方法、微量重结晶分析法、X线粉晶分析、红外线光谱分析、偏光显微镜分析等。

尿石的结构及其意义见表6-8。

（二）尿路结石的成因及形成机制

尿路结石的成因问题颇为复杂，它涉及结石成分由尿中排泄增加、尿液pH的变化、环境及某些生活习惯、营养因素、神经因素及尿液淤滞等。

表6-8　尿石的结构特点及其意义

⒈高钙尿症尿钙的增高与含钙尿石的形成有密切关系，但是高钙尿症并非形成尿石的唯一决定性因素。许多尿石患者尿钙含量正常，高钙尿症也不一定都合并尿石症。只是在原发性甲状旁腺功能亢进症、肾小管性酸中毒、特发性高钙尿症等情况下较多见尿石的发生。

⒉草酸代谢紊乱草酸钙是尿路结石的主要成分。尿中排泄的草酸约有40％来自富含草酸的食物，还有一半是来自体内氨基酸（甘氨酸、丝氨酸、羟脯氨酸）和维生素C的代谢转变。原发性高草酸症是先天性的酶缺陷所致，包括Ⅰ型（α-酮戊二酸－乙醛酸裂合酶缺陷）和Ⅱ型（D-甘油酸脱氢酶缺陷）。原发性高草酸尿症Ⅰ型由前述三种氨基酸代谢生成的乙醛酸难于进一步转变成α-羟基β-酮基已二酸，因而造成乙醛酸堆积，由乙醛酸生成草酸增加。原发性高草酸尿症Ⅱ型则表现为由丝氨酸生成的羟基丙酮酸堆积，导致L-甘油酸和草酸的生成增加。

维生素_B6及维生素_B1构成上述氨基酸代谢酶的辅酶，因而当维生素_B6与_B1缺乏时亦可导致草酸代谢紊乱，即乙醛酸向氨基酸的转化发生障碍而转向草酸的生成，因而促进草酸钙结石的生成。草酸代谢紊乱与镁的缺乏也有密切的关系，动物实验表明，饲以缺镁食饵即可形成草酸钙结石，而且这种结石形成过程可因投予镁而被阻止。据认为镁的吸收可以抑制钙的吸收，镁离子可使尿中草酸钙的溶解度显著增高，有人曾主张测定尿中镁/磷比值，若镁/磷比值在0.1以下即可认为是“镁失调尿”，他们认为“镁失调尿”是草酸钙结石形成的重要条件。

内生性草酸的35％-50％是由维生素C转变而来。维素C（L-抗坏血酸）在体内首先被氧化成L-脱氢抗坏血酸（在细胞色素、分子氧等参加下），再经内酯酶作用而生成2，3-二酮古洛糖酸，后者再分解成草酸和L-苏阿糖酸。大量服用维生素C可引起内生性草酸的大量生成而有发生草酸钙结石的可能，动物实验也表明了这一点。

⒊尿酸代谢紊乱尿酸是体内嘌呤代谢的产物。发生高尿酸血症的原因在于组织中核酸分解破坏的增加以及摄取富含嘌呤及核酸食物的增加。约25％的痛风病人有尿酸结石，尿酸结石病人的25％合并痛风。高尿酸血症可同时出现高尿酸尿症。

随着鱼肉类食品及乙醇饮料摄取量的增加，痛风及无症状性高尿酸血症有增加的趋势。痛风已被看做是以原发性高尿酸血症为基础、以关节炎发作为主要症状，合并肾损害（痛风肾）、高血压、脂类及糖代谢异常、肥胖等的全身性代谢异常的疾病。其尿液pH有强烈的偏酸的倾向，因而易形成尿酸结晶和尿酸结石。血清及尿中尿酸浓度越高，肾结石发生率也越高。尿pH越低，肾结石发生率亦越高。尿酸在偏酸（pH6以下）条件下易处于过饱和状态，而利于尿酸结石的形成。

黄嘌呤是嘌呤代谢的中间产物，溶解度低。黄嘌呤结石是由于黄嘌呤氧化酶的缺陷而致嘌呤代谢障碍，尿中黄嘌呤沉积而成为尿石。

⒋胱氨酸代谢障碍胱氨酸尿症是肾及肠道中氨基酸转运的先天性异常。尿中胱氨酸、鸟氨酸、赖氨酸等排出增加，可出现复发性尿路结石。

⒌尿pH与结石形成的关系（表6-9）。

表6-9 成石物质的溶解度与尿pH的关系

由表6-9可以看出不同成分尿石的形成是在不同的pH下进行的，在偏酸性的尿中易形成尿酸及胱氨酸结石；在偏碱性尿中易形成磷酸钙及磷酸镁铵结石。

⒍尿中结晶抑制物的缺乏尿中成石物质的浓度一般都大于其溶解度，因而都处于过饱和状态。在正常尿中存在着一些作用很强的结晶抑制物－焦磷酸盐、粘多糖、柠檬酸、镁离子、尿素、丙氨酸、锰离子在及锌离子等。尿石症病人尿中由于缺乏某些结晶抑制物，导致其尿液的结晶倾向增高。例如草酸钙结石病人尿镁浓度的减低，尿石病人尿液柠檬酸排出量减低等均是这方面的例证。

⒎结石基质在尿路结石形成中的作用尿石形成的基质学说认为是基质前身物先转化为基质，再以基质为模板吸附或粘着晶体物质而形成结石。在结石形成者的尿中，粘多糖的硫酸化程度比正常尿中的为高。硫酸粘多糖上的硫酸根可能起着在肾内形成难溶性钙盐的作用。因此，高度硫酸化的粘多糖看来是含钙结石形成的重要因素，基质物质A为基质主要成分。

⒏其他因素关于水质硬度与尿石发生的关系报告尚不一致，广东东莞、花县以及贵州六盘水地区尿石的发生与水质硬度有关。维生素A缺乏易导致过饱和的碱性尿液，还可使上皮脱落，刺激基质蛋白的分泌。精神紧张与交感神经反射的刺激易引起肾石发生。尿石病人尿中尿激酶活性比正常人低，而尿激酶能促进纤维蛋白溶解，保持尿路的通畅。

关于各种尿石的生化成因及特点列于表6-10

（三）尿中防治的临床生化（表6-11）

表6-10 各种尿石的生化成因及特点

表6-11 防治尿石的生化原理

续表

第二节　镁代谢及其异常

镁在人体内的总量约为21-28g，居构成机体元素的第11位。Mg²⁺是体内含量较多的阳离子（居第4位）。体内57％的镁存在于骨中，约40％存在于软组织中，其余存在于体液中（表6-12）。

表6-12　新鲜组织和体液中镁的浓度

一、镁在体内的动态及其生理功用

（一）镁的吸收与排泄

镁存在于除脂肪以外的所有动物组织及植物性食品中，日摄入量约为250mg，其中2/3来自谷物和蔬菜。小肠对镁的吸收是主动转运过程，吸收部位主要在回肠。每日镁的吸收量约为2-7.5mg/kg体重，未吸收部位随粪便排出。摄入量与排出量存在一定正比关系。消化液中也含有多量的镁，成人每日可从消化液的吸收过程中回收约35mg的镁。长期或短期大量丢失消化液是造成缺镁的主要原因。消化道手术或造瘘术后未及时补充镁，便会出现缺镁综合征。

体内镁的主要排泄途径是肾，每日经肾小球滤过镁1.8g，再由肾小管（特别是髓袢）将大部分滤过的镁重吸收，仅有2％-5％由尿排出。男性每日由尿排镁100mg，女性为90mg，分别相当于每排出1mg肌酐排出0.068mg及0.076mg的镁。镁的排泄量因摄入量不同及地区差异而不同。红细胞中的镁约为血清镁的3倍，故测血清镁时应防止溶血。

（二）血镁

血清镁：正常人血清镁约为0.81mmol/L（0.75-1.00mmol/L），男略高于女。血清镁若低于0.75mmol/L即为低镁血症，高于1.0mmol/L即为高镁血症。血清镁有三种存在形式：Mg²⁺约占血清总镁量的55％；与重碳酸、磷酸、柠檬酸等形成的镁盐约占15％；蛋白结合镁约占30％。前两类属于可滤过镁，离子镁具有生理活性，红细胞镁可作为细胞内镁的指标进行测定，其结果可用于了解镁在体内的动态，正常人每升红细胞中含镁56mg。

（三）肌肉镁

在核细胞中存在的镁约有80％存在于肌肉中。肌肉是维持镁平衡的重要组织。急性镁缺乏实验所引起的低镁血症不波及肌肉镁。慢性镁缺乏病人虽然血镁在正常范围，但肌肉镁却显著降低。急、慢性高镁血症时肌肉镁均不增加。

（四）镁的生理功能

镁一半以上沉积于骨中。Mg²⁺对神经、肌肉的兴奋性有镇静作用，血清Mg²⁺与血清Ca²⁺在生理作用上有相互拮抗的关系。Mg²⁺是近300种酶的辅助因子，Mg²⁺与ATP分子的β-和γ-磷酸基构成螯合物，降低ATP分子的电负性，参与一切需要ATP的生化反应。Mg²⁺还通过与磷酸基的络合作用维持DNA双螺旋的稳定性。Mg²⁺还参与维持tR-Na和核蛋白体的构象。核蛋白体和mRNA及氨基酰tRNA之间的相互作用需要Mg²⁺，Mg²⁺还参与氨基酸的活化、核蛋白体循环中转肽及核蛋白体移位等重要步骤。因此Mg²⁺与体内重要的生物高分子蛋白质、核酸、酶的结构、代谢与功能都有密切关系，在维持机体内环境的相对稳定和维持机体的正常生命活动中起着重要的作用。

二、镁代谢异常

镁代谢异常包括低镁血症（包括镁缺乏）和高镁血症两方面。低镁血症时处于镁缺乏状态。其原因可能是镁摄取不足，吸收不良，由肾脏丧失，镁向细胞内移动，经消化道等途径丧失等。高镁血症的原因可能是外因或内因性镁负荷的增加或肾对镁排泄的障碍，较为多见的则是肾功能不全时投予镁制剂。

镁代谢异常的病因学分类见表6-13

（一）低镁血症与镁缺乏症

低镁血症的发病原因较多，且常伴有其他电解质的紊乱。

⒈肾疾病 肾疾病可因肾小管对镁的重吸收能力降低而引起低镁血症。钠利尿同时也伴有镁排出增多。急性肾功能不全多尿期可出现低镁血症，髓袢利尿剂、噻嗪类利尿剂、渗透压利尿剂引起利尿时均可造成尿镁排出增多，因此，长期服用利尿剂的慢性心功能不全病人和高血压病人可同时发生镁与钾的缺乏。

⒉内分泌紊乱 原发性醛固酮症时尿中排镁增加。原发性甲状旁腺功能亢进时可出现症候性镁缺乏症，这是由于高钙血症导致肾保留镁的能力降低所致，此时尿镁的丢失增加。肠管对钙和镁的吸收具有相互竞争作用，肠管对钙的吸收增加，势必造成镁吸收的降低。糖尿病酸中毒用胰岛素治疗，由于镁向细胞内转移，可造成低镁血症。

表6-13　引起镁代谢异常的疾病

⒊消化系统疾病 镁在小肠及一部分结肠被吸收。脂肪泻时由于消化管内的镁与脂肪结合成不能被吸收的碱性复合物而引起低镁血症。镁在肠管中吸收较慢，其吸收速度与镁在肠管中通过的时间及肠管内镁的浓度成比例关系。慢性腹泻、小肠切除均可因镁在肠管内通过时间过短而导致吸收减少。每升消化液中含镁12mg，引流、瘘管等造成的消化液的丢失也是缺镁的重要原因。下消化道肠液中镁的浓度较高，溃疡性结肠炎、细菌性肠炎、蛋白-能量营养不良综合征以及长期服用泻剂都可引起镁的丢失过多。

此外，一些抗生素如庆大霉素可因肾的损害造成大量钾和镁的丢失。慢性酒精中毒可造成大量镁的丢失。各种原因引起的饥饿状态下，尿镁的排出并不因进食不足而减少，肾不具备防止体内镁丢失的防御机制。不含镁的高能量输液有症状性缺镁的可能，至少每日补充96mg的镁才有可能抵消肾镁的丢失。

缺镁的主要表现是神经-肌肉障碍和精神与行动的异常，表现为乏力、衰弱感、体温调节不良。严重时可有神经过敏、震颤、搐搦、肌肉痉挛、眼颤以及吞咽困难等。

尿镁含量测定发现，尿镁低于36mg/L（0.88mmol/L），用镁补充治疗，其尿镁也不增加时，可以协助诊断镁缺乏症。简化的镁平衡试验是：对病人做初步的肾功能检查后，静脉输入40mmol硫酸镁（约4.8g），于60-90分钟内输完，由注射开始收集48小时尿液。肾功能正常的病人，48小时内至少排出35mmol的镁（约4.2g硫酸镁）。病人体内缺镁时，排出量可低于25mmol（相当于3g硫酸镁），这种方法可协助镁缺乏的诊断。

（二）高镁血症

肾功能不全（尿素症）及急性肾功能不全少尿期，由于肾清除作用降低，血浆及红细胞内镁含量均增高，可出现高镁血症。当肌酐清除率在30ml/min以下时，血镁含量显著增高。高镁血症的临床表现有心动过速、各种心传导阻滞、血压降低、腱反射消失、肌肉瘫软、啫唾，重者转入昏迷。治疗高镁血症不外乎改善肾功能、加速镁的排泄，可用钠利尿剂以增加尿镁的排泄，还可给以葡萄糖钙等钙剂以与镁相拮抗。钙、镁两种离子由于化学上甚为接近，因此可与同一神经细胞的生化系统相互竞争，增加Ca²⁺浓度就能排斥Mg²⁺与该生化系统的结合，从而起到治疗的作用。

第三节　微量元素的作用及其与疾病的关系

微量元素在当代以其广泛的生物学作用、生理功能及临床诊断治疗价值吸引了地球化学、医学地理、农业、环境保护、分子生物学、生物化学、营养学、免疫学、遗传学、药理学、地方病学、老年医学、肿瘤学等许多基础医学及临床医学领域的学者，并取得许多令人瞩目的进展。微量元素在许多疾病的病因学、发病学、诊断学、防治学方面具有重要的意义。

人体内必需的微量元素有铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、硅；非必需的微量元素中属于可能必需的有铷、砷、锶、硼、锗；属于无害的则有钡、钛、铌、锆等；有害的微量元素有铋、锑、铍、镉、汞、铅、铝等。上述微量元素（占人体总重量的1/10000以下者）与宏量元素（占人体总重量1/10000以上者，包括碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、钠、钾、氯、硫）相比，只占人体总重量的0.05％左右。

一、微量元素的分布及其生理功用

（一）人体内微量元素的含量（表6-14）

表6-14　人体内微量元素的含量

（二）微量无素的生理功用

⒈微量元素与酶的关系 酶是一种生命现象及生物化学反应的基础。人体内发现的近1000种酶中有50％-70％的酶含有微量元素或以微量元素的离子作为激活剂。已知锌与上百种酶有关，铁与数十种酶有关，锰和铜亦与数十种酶有关。钼与黄嘌呤氧化酶等有关，硒与谷胱甘肽过氧化物酶等有关。因此微量元素常作为酶的组成成分或激活剂。

⒉微量元素构成体内重要的载体及电子传递系统 铁参与组成血红蛋白、肌红蛋白，运输和储存氧；铁构成的细胞色素系统（细胞色素b、C1、C、aa3，b5、P450等）是重要的电子传递物质；铁硫蛋白作为呼吸链中的电子传递体。

⒊参与激素和维生素的合成　钴组成维生素B12，碘构成甲状腺激素T3、T4，因而微量元素与代谢的调控有密切关系。

⒋微量元素影响免疫系统的功能，影响生长及发育 锌影响生长发育，能增强免疫功能，硒能刺激抗体的生成，增强机体的抵抗力。

二、微量元素与疾病的关系

不论必需微量元素缺乏或过多，有害微量元素接触、吸收、贮积过多或干扰了必需微量元素的生理功能和营养作用，都会引起一定的生理及生物化学过程的紊乱而发生疾病。反之，在各种疾病情况下，会对微量元素的吸收、运输、利用、储存和排泄产生一定的影响。

微量元素缺乏或过多，可导致某些地方病的发生。例如缺碘与地方性甲状腺肿及呆小病有关；低硒与克山病和大骨节病有关；缺锌与伊朗乡村病和肠原性肢端皮炎有关。接触或吸收过量的有害微量元素还可引起种种职业病，即使是必需微量元素，像铁、铜、钴、锰等进入机体过多也会引起急性或慢性中毒。如接触六价铬可引起特征鹰眼状铬溃疡及鼻中隔穿孔；砷过多引起砷性皮肤癌及中毒；还有锰中毒、铁中毒、锌中毒等。

微量元素的检测还可用作某些疾病的诊断指标，对于某些微量元素缺乏症还可用补充微量元素的方法进行治疗。

（一）微量元素的缺乏症与过多症

⒈微量元素的缺乏症 微量元素的缺乏可导致缺乏症的出现，现将重要的微量元素缺乏症列于表6-15

表6-15　微量元素的功能与缺乏症

⒉微量元素的过多症　例如铁过剩的血色沉着病（hemochromatosis）时，铁吸收过多，在心、胰腺、睾丸、肝内沉积，导致纤维化，造成心肌损害、糖尿病、性腺功能不全及肝硬化。先天性铜代谢异常的Wilson病时由于转运铜的铜蓝蛋白生成减少，使过剩的铜在脑的基底核和肝中沉积，出现神经症状及肝硬化。锌过多可引起发热；锰过多可导致中枢神经障碍、运动失调；钴过多可造成心脏病、甲状腺功能异常、听觉障碍等；锡过多可造成呕吐、腹泻、腹痛及肝脏损伤；汞中毒时发生“水俣病”；镉中毒造成疼痛、肾损伤及骨折的“疼痛病”。

（二）微量元素测定在疾病诊断中的应用

由于原子吸收光度法的应用，使得医院检验部门逐步开展体液、毛发中微量元素的检测工作，微量元素的检测在疾病的诊断中的价值开始受到应有的重视。铁、铜、锌、硒等的资料已日渐增多。现将几种重要微量元素的检测对疾病的诊断价值及这些微量元素测定值增高或降低的临床意义列于表6-16。

表6-16　微量元素检测在诊断上的应用（血清）

续表

三、重要微量元素的生物学作用及代谢

（一）锌（Zn）

⒈锌的生物学作用 锌是当代微量元素研究中非常活跃的课题之一。

⑴锌可作为多种酶的功能成分或激活剂：锌是碳酸酐酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶，胸嘧啶核苷激酶、碱性磷酸酶、亮氨酸氨肽酶等含锌酶的组成成分。

⑵促进机体生长发育，促进核酸及蛋白质的生物合成：缺锌后创伤溃疡难愈合，生长发育不良，性器官发育不全或减退，成为缺锌性侏儒或肠原性肢端皮炎。

⑶增强免疫及吞噬细胞的功能：缺锌后免疫功能减退。

⑷抗氧化、抗衰老及抗癌作用：锌亦是超氧化物歧化酶的组成成分，能防止自由基对细胞膜造成的损伤，减少过氧化脂质的生成，某些肿瘤病人及衰老过程中有缺锌的倾向，因此锌可能具有抗氧化、抗衰老及抗癌作用。

⒉锌在体内的代谢　正常成人体内含锌2-2.5g，平均2.3g。男性比女性稍高，锌以视网膜、前列腺及胰腺中的浓度最高，在肌肉及骨骼中贮存。肌肉内储锌全身锌的62.2％，骨中的锌占全身体内锌的28.5％。正常人从普通膳食中每日摄取10-15mg锌，吸收率为20％-30％，主要在小肠内和胰腺分泌的小分子量配体－前列腺素E₂结合后，经小肠上皮细胞吸收。锌进入毛细血管后由血浆运输至肝及全身。锌主要由粪便、尿、汗、头发及乳汁排泄，每天由尿排泄的锌不超过1mg。

含锌丰富的食物有谷类、粗粮、蛋黄、瘦肉、鱼、牡蛎和坚果等。

（二）铜（Cu）

⒈铜的生物学作用

⑴参与造血及铁的代谢：铜主要影响铁的吸收，促进储存铁进入骨髓，加速血红蛋白及铁卟啉的合成。铜还促进幼稚红细胞的成熟，使成熟红细胞从骨髓释放进入血液循环。

⑵构成体内许多含铜的酶（如丁酰辅酶A脱氢酶、酪氨酸氧化酶、尿酸酶、超氧化物歧化酶等）及含铜的生物活性蛋白质（如血浆铜蓝蛋白、血铜蛋白、肝铜蛋白、乳铜蛋白等）。

⑶与DNA结合，在DNA两条链中形成架桥，形成金属络合物，与维持核酸结构的稳定性有关。

⑷铜参与赖氨酸氧化酶的组成，促进弹性蛋白及胶原纤维中共价交联的形成，维持组织的弹性和结缔组织的正常功能。

⑸含铜酶大部属氧化酶类，如细胞色素C氧化酶、酪氨酸酶、多巴胺-β-羟化酶、胺氧化酶等，这些酶类参与儿茶酚胺类激素的代谢、黑色素的生成以及神经递质的代谢，因而对中枢神经系统的功能、智力及精神状态、防御功能及内分泌功能等均有重要影响。

临床上可测定血浆铜蓝蛋白的氧化酶活性，亦可测定血浆铜蓝蛋白，还可测血清铜。

血浆铜蓝蛋白：正常成人在25-43mg/dl之间，在肝豆状核变性（Wilson病，为铜在肝、脑等组织中沉积的慢性内源性铜中毒，为常染色体性隐性遗传性疾病）和Menke综合征（以中枢神经病变为主的、头发卷曲色浅为特征的婴幼儿缺铜性遗传疾病）时明显减低。

血浆铜蓝蛋白氧化酶活性：正常人在66-140单位/L之间。心肌梗死、传染病、肝癌及转移性肿瘤患者明显升高，Menke综合征及Wilson病时显著降低。

血清铜：成人在105-114mg/dl之间，女性稍高于男性。

尿铜：24小时在70μg以下，肝豆状核变性、肾病综合征、急性铜中毒、急性病毒性肝炎、肝硬化时尿铜增加。

毛发铜含量较为恒定，能反映机体营养状态，正常成人平均值9.5-23μg/g。

⒉铜的代谢 铜主要参与造血及酶的合成。正常人体内含铜100mg-200mg，平均150mg左右，约50％-70％的铜存在于肌肉及骨骼内，20％存在于肝。肝是重要的储铜库，5％-10％的铜分布于血液中，微量的铜以酶的形式存在于组织中。一般成年人每日从食物摄取2mg铜已能满足生理需要，富含铜的食品是牡蛎、蛤类、小虾及动物肝肾等。正常人每天从各种渠道排泄铜2mg左右，肠管可能通过含铜复合物的上皮细胞的脱落而排泄铜。

（三）硒（Se）

⒈硒的生物学作用

⑴硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的必需组成成分：每摩尔的酶含有4毫摩尔的硒，该酶催化的反应为：

2GSH＋H2O2→GSSG＋2H2O

2GSH＋ROOH→ROH＋GSSG＋H2O

通过GSH-Px的作用，在清除自由基、分解过多的H2O2，减少过氧化物、保护细胞膜、保护细胞敏感分子（DNA、RNA）中占有重要地位。

⑵硒参与辅酶A和辅酶Q的合成，促进α-酮酸脱氢酶系的活性，在三羧酸循环及呼吸链电子传递过程中发挥重要作用。

⑶硒与视力和神经传导有密切关系，虹膜及晶状体含硒丰富，视网膜的视力与含硒量有关。硒是光电管基础物质之一，硒在视网膜、运动终板中可能起着整流器及蓄电器的作用。

⑷硒能拮抗某些有毒元素及物质的毒性：硒可在体内外减低汞、镉、铊、砷等的毒性作用。

⑸硒能刺激免疫球蛋白及抗体的产生，增强机体对疾病的抵抗力。

⑹硒与心血管结构和功能的关系：硒可防止镉引起的实验性高血压，并可防止冠心病及心肌梗死。硒参与保护细胞膜的稳定性及正常通透性，抑制脂质的过氧化反应，消除自由基的毒害作用，从而保护心肌的正常结构、代谢和功能。投予亚硒酸（每周0.5-1mg）可有效地防治克山病的发生。

⑺硒能调节维生素A、C、E、K的代谢。

⑻硒的抗肿瘤作用：许多报道表明结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、直肠癌及白血病等的死亡率与其居住地区土壤的硒含量、日摄取量以及血硒水平呈逆相关关系。动物致癌试验中观察到硒对动物的实验性皮肤癌、肝癌、结肠癌、乳癌、肺癌等均有显著的抑制作用，且此种抑癌效果还受食物中维生素A、C、E等含量的影响。关于硒化合物的抗癌作用机制尚未阐明，可能与硒能抑制致癌物质的致突变性、或改变致癌物的代谢、或通过抗氧化作用而抗癌。有报道硒化合物能促进肝癌细胞及白血病细胞的再分化，通过促分化而抗癌。

⒉硒的代谢　 1957年Schwarz证明硒是动物体内必需的微量元素。人体内硒的含量约14mg-21mg，以肝、胰腺、肾中的含量较多，人类对硒的摄入量受环境及食物含硒量的影响。富含硒的食品有蒜、芝麻、啤酒、酵母、蘑菇、小虾、鱼类、肝、肾等，富硒中药有黄芪、地龙等。人对硒的摄入量不应低于40μg/d，一般认为成人每日从食物中约摄取60μg-350μg的硒，每日由尿约排泄约50μg，由粪排泄80μg，由汗排泄20μg，在血浆内的硒主要与α及β-球蛋白结合而运输。

我国不同地区报道的成人全血硒为0.028-0.033μg/ml，还有报道为0.099-0.160μg/ml。克山病区成人及儿童全血硒显著低下，分别为0.018-0.025μg/ml及0.017-0.024μg/ml。癌瘤时血硒明显减少，特别是消化道癌肿病人血硒降低更为显著，往往表明癌的转移、多发或低分化程度。

尿硒成人平均为11.9±2.6μg/24h，克山病区成人尿硒明显降低，平均为7.9±2.6μg/24h。

（四）铬（Cr）

⒈铬的生物学作用

⑴铬形成葡萄糖耐量因子（GTF），使胰岛素与膜受体上的-SH基形成-S-S-键，协助胰岛素发挥作用。

⑵降低血浆胆固醇及调节血糖。

⑶促进血红蛋白的合成及造血过程。

⒉铬的代谢　成人体内含铬6mg，日摄入量5-115μg，进入血浆的铬与运铁蛋白结合运至肝脏及全身。富含铬的食品有红糖、麦麸、鱼、葡萄汁、啤酒酵母等，铬主要随尿排泄，3-60μg/d。

（五）钴（Co）

⒈钴的生物学作用　人类不能利用钴合成维生素B₁₂，主要从能合成维生素B₁₂的动物及细菌摄取，维生素B₁₂在人体内参与造血。维生素B₁₂参与体内一碳单位的代谢，参与脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成，维生素B₁₂缺乏可导致叶酸的利用率下降，造成巨幼红细胞性贫血。维生素B12促进铁的吸收及储存铁的动员，它还促进锌的吸收，提高锌的活性。

⒉钴的代谢　正常成人体内含钴1.1-1.5mg，一般从普通膳食中摄入钴150-450μg/d，吸收率63％-97％，每日吸收钴190-290μg，钴通过小肠进入血浆后由三种运钴蛋白（transcobalbmin Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）结合后运至肝脏及全身，主要由尿排泄，每日排泄量约等于吸收量。当内因子缺乏、运钴蛋白缺乏、摄入量不足或因消化系统疾病而干扰吸收时，可造成钴及维生素B₁₂缺乏。全血及血清钴10.8±6.0ng/ml，在恶性贫血、急性白血病时降低，慢性粒细胞白血病、淋巴肉芽肿时血钴升高。

富含钴的食品有小虾、扇贝、肉类、粗麦粉及动物肝脏。

检测血清不饱和维生素B12结合力（UBBC）及血清维生素B12正常人血清UBBC为0.7-1.6μg/L，血清维生素B12为0.16-0.75μg/L，这两项指标有利于肝癌的诊断。有些AFP不增高、HBsAg阴性的肝癌病例，UBBC及维生素B₁₂亦可显著增高。

（六）锰（Mn）

⒈锰的生物学作用

⑴锰的多种酶的组成成分及激活剂：锰是精氨酸酶、脯氨酸酶、丙酮酸羧化酶、RNA聚合酶、超氧化物歧化酶的组成成分，又是磷酸化酶、醛缩酶、半乳糖基转移酶等的激活剂，与蛋白质生物合成、生长发育有密切关系。

⑵参与造血、卟啉合成、改善机体对铜的利用。

⑶构成Mn-SOD，有抗衰老作用：衰老时Mn-SOD活性降低，肿瘤细胞内Mn-SOD活性亦降低。故Mn具有抗衰老抗肿瘤作用。

⒉锰的代谢正常成人体内含锰12-20mg，分布于一切组织，每日从一般食物摄入锰0.7-22mg，吸收率为3％-4％。吸收的锰经小肠壁进入血流，与β₁-球蛋白或“运锰蛋白”结合后，迅速运至富含线粒体的细胞中，血锰5-15μg/L，人体内的锰主要由肠道、胆汁、尿液排泄。坚果、茶叶、叶菜、谷类富含锰。

（七）钼（Mo）

⒈钼的生物学作用

⑴钼是构成黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶、亚硫酸氧化酶等氧化酶的组成成分，可解除有害醛类的毒性。

⑵参与电子的传递及铁从铁蛋白的释放及铁的运输。

⑶钼有抗癌作用，缺钼地区食管癌发病率高，钼构成亚硝酸还原酶（植物），降低环境中亚硝酸含量，减少致癌物亚硝胺的生成。

⑷钼与心血管疾病有关，洋地黄类施用钼肥可提高产量及强心甙疗效。

⒉钼的代谢　成人体内含钼9mg左右，分布于全部组织及体液中。一般成人每日由普通膳食中摄入钼300μg，吸收率为40％-60％，随食物及饮水进入消化道的钼化物可迅速（10分钟）被吸收，80％与蛋白质结合，血清钼590ng/dl，而在食管癌高发区血清钼明显减低为220ng/dl-290ng/dl，癌症病人、心律不齐病人均可有血钼降低，白血病及缺铁性贫血时血清钼增高。

富含钼的食品有豆荚、肝、肾、酵母、牛乳及粗麦粉等。

高钼地区痛风发病率高，可能与黄嘌呤氧化酶活性增高、尿酸生成增多有关。

（八）氟（F）

⒈氟的生物作用 氟为骨骼牙齿的必需组分，与牙齿及骨的形成有关，可增加骨硬度及牙齿的耐酸蚀能力。缺氟易生龋齿，氟过多可引起骨密度增加和斑釉齿，氟在细胞内可抑制多种酶的活性，干扰胶原的合成。

⒉氟的代谢　成人体内含氟量2.6g左右，主要在骨骼、牙、指甲、毛发中。每日约摄入2.4mg的氟，大部分由尿排泄，每日排出约2.4mg。

富含氟的食品有海味（牡蛎）、葱、豆类、茶叶等。

（九）碘（I）

⒈碘的生物学作用　碘是1850年即已发现的必需微量元素，主要构成甲状腺激素T₃、T4。甲状腺激素维持正常生长发育及智力发育，调节能量代谢。缺碘可发生地方性甲状腺肿和呆小病，碘过多可造成碘中毒，刺激甲状腺功能亢进。

⒉碘的代谢　人体含碘量约为11mg，每日成人需摄入50-100μg的碘，为防治地方性甲状腺肿，应普遍食用加碘食盐。

此外，近年来对锗这一微量元素的研究日益增多，据报道有些有机锗（如Ge-132）化合物可以提高人体免疫力，诱导干扰素生成，有抗衰老抗肿瘤的作用。有人主张锗是可能必需微量元素。

总之，微量元素在生命科学中的作用、微量元素与地方病、微量元素与职业病、微量元素与衰老、微量元素与肿瘤等领域的研究近十余年来极为活跃，是临床生物化学中令人瞩目的篇章。

第七章　诊断酶学

本世纪初临床就开始测定体液中的酶来诊断疾病，如Wohlgemuth早在1908年就测定尿液中淀粉酶（AMY）以诊断急性胰腺炎；30年代临床测定碱性磷酸酶（ALP）用于诊断骨骼疾病，随后发现不少肝胆疾病特别在出现梗阻性黄疸时此酶常明显升高。这些酶成为当时临床实验室的常规测定项目，直到60年代ALP仍是世界上测定次数最多的酶。但在50年代以前，酶测定在检验科常规工作中只占很少一部分。诊断酶学的真正发展还是从50年代用分光亮度法建立了连续监测酶活性浓度方法开始，它可以测定不少用旧的“固定时间法”不能测定的酶，并用于诊断疾病。结果发现乳酸脱氢酶（LD）、天冬酸氨基转移酶（AST）和α-羟丁酸脱氢酶（HBDH）在诊断急性心肌梗死（AMI）上的灵敏度远远超过其他诊断方法。在60年代初又肯定了肌酸激酶（CK）在诊断AMI比上面几个酶更早出现增高，特异性也高，目前此酶已取代ALP成为世界范围内测定次数最多的酶。同时发现丙氨酸氨基转移酶（ALT）、AST对肝炎诊断不仅敏感度高，而且早在肝炎黄疸前期就明显升高。这些成就引起了当时临床和实验室工作者广泛的兴趣和注意，先后进行了大量临床和实验工作，尝试和评价过成百种酶测定的临床意义，其中十种左右酶已成为目前检验科常用的重要测定项目。酶测定约占目前临床化学总工作量的1/4到1/2。

随着广泛地应用和研究，也发现总酶活性浓度测定对疾病诊断的特异性远不如人们所开始预期的那样高。从70年代开始，学者逐渐将注意力集中到同工酶测定上来，发现CK-MB和LD1诊断AMI比上述总酶特异性更高，CK-MB已成为公认的诊断AMI的“金指标”，此二项同工酶测定也成为各大医院检验科必测项目。

80年代以来，发现组织中同工酶进入体液后，有可能出现变化。如Ck-MM可进一步分为Ck-MM1、MM2和MM3，Ck-MB可分为MB1和MB2。在诊断AMI上优于CK总酶和同工酶，成为目前临床酶学上的一个研究热点。

从70年代起，随着免疫学和技术方法的发展，用抗原抗体反应有可能直接测定微量的酶蛋白，为酶学在临床医学上的发展开拓了一个新的领域。

本章将以血液中酶变化为重点，首先研究其变化的总规律，其次将从临床角度来探讨这些酶测定在临床诊断疾病、判断疗效和疾病预后中的价值。

第一节　概述

长期以来临床将血清酶变化的机制理解得很简单：即病变细胞将其细胞中高浓度的酶释放到血液中，二者间酶浓度梯度越大，则血清中酶升高程度越大。这种理解远不能解释各种各样的临床现象，例如肝中AST绝对量约是ALT的4倍，但在急性肝炎时ALT增高程度远大于AST，而在慢性肝病特别是肝硬化时血中AST又比ALT高，单从上述浓度梯度理论显然很难说清。必须全面了解各种影响血清酶变化的因素。首先要了解血清酶的分类，因为不同类型酶变化模式将是不一样的。

一、血清酶的分类

虽然绝大多数血清酶含量极低，在血液中没有任何功能，但也确有一小部分酶在细胞内合成后分泌到血液中，并行使一定功能。其典型例子就是一些与凝血过程有关的酶，如凝血酶原、Ⅹ因子、Ⅻ因子等，还有与纤溶有关的酶如纤溶酶原、纤溶酶原活化因子等。它们一般以失活或酶原状态分泌入血，在一定情况下被活化，引起一系列病理或生理变化。它们在血中浓度往往很高，甚至超过大多数器官细胞内浓度，因此在血中的变化常不是升高而是下降。它们大都在肝脏合成，并以恒定速度释放入血，肝实质病变时，血中浓度明显下降，常作为肝功能试验的一部分。这类对临床有价值的酶还有胆碱酯酶（CHE）、铜氧化酶、脂蛋白脂酶等，在血中含量都以mg％计，人们将此类酶命名为血浆特异酶。

表7-1　临床常用的酶

^*EC：国际酶学委员会

其它酶可归为非血浆特异酶，它们在血中浓度很低，常以微克计算，并且无何功能。可进一步分为分泌酶和代谢酶，一些外分泌器官分泌的酶可有小部分入血，如α-淀粉酶（AMY）、脂肪酶（LPS）、胃蛋白酶原等等，它们在血中一般也以失活状态存在，疾病时可以升高，但是如分泌细胞破坏，血中浓度也可下降，往往将ALP、酸性磷酸酶（ACP）也归到此类，认为ALP由骨细胞分泌，ACP由前列腺分泌。

其余绝大多数酶都参与细胞内代谢，随正常细胞的新陈代谢，极少数进入血液，细胞内外浓度差异悬殊，病理情况下极易升高，一般很少考虑其浓度下降的临床意义。

有些书还讲一步将代谢酶分为一般酶和组织专一酶，看来无此必要，从临床观点看，单测总酶变化就要得出病变存在组织或器官的结论，显然是很困难的。

二、血清酶变化的病理生理机制

前面已提到不同类型的酶，其变化机制会有所不同，如把所有可能影响因素都考虑进去，可以得到一个总的酶由细胞内进入血液以及在血中变化的总的模式图（图7-1）：

图7-1　血清酶变化机制

式中k₁，k₂分别代表细胞内酶进入细胞间隙或（和）直接进入血液的速率，如某些种类细胞直接与血液接触，不需经过组织间隙就直接进入血液，则血中酶变化不仅出现早而且明显。K3和k4分别代表酶从两个不同方向通过毛细血管壁的速率，某些组织或器官中毛细血管壁很致密，这些值较低，则可能有相当一部分酶经由淋巴管才进入血液，此速率常数为k5。而k6、k7则代表了酶在细胞间隙和血液的清除速率。K8代表酶被血中细胞或网状内皮系统细胞摄入的速率常数。少数酶属于血浆特异酶和分泌酶，如细胞出现增生性病变，则酶可以产生增多，并进入血液，反之也可能产生减少，从而引起血中酶浓度下降。

不同组织或器管中酶进入血中途径不一，清除方法也有差异，这就构成不同疾病酶变化的多样性，也只有在总的规律基础上，掌握各种器官疾病的特殊性，才能解释和掌握酶变化规律，正确用于临床。从临床角度，可以将上述各种因素归纳为以下四个方面加以叙述。

（一）细胞酶的释放

细胞靠细胞膜来维持其完整性，细胞膜代谢十分活跃，依靠膜上一系列ATP依赖的离子泵来维持细胞内外Na⁺、K⁺和Ca²⁺浓度的差异，这过程需要耗费大量能源，当缺氧或能量代谢障碍、ATP供应减少、离子泵功能障碍时，无法维持正常离子的梯度差，改变了细胞的内渗透压，从而引起细胞肿胀，特别是Ca2+进入细胞内，引起细胞膜的泡状突出，膜孔隙增大，酶开始从细胞内向外溢出，其速度和数量受多种因素影响。主要的有：

⒈细胞内外酶浓度的差异 对于非血浆特异酶，细胞内外浓度差可在千倍以上，因此只要有少量细胞坏死或者细胞有轻度病变，血中酶浓度就可能明显升高。有人计算过只要有1/1000肝细胞坏死，所释放的酶可使血中酶增加一倍。鸟氨酸氨甲酰基转移酶（OCT）在细胞内外浓度差异可达到105：1，此酶在肝脏病变时变化极为明显，可惜的是，由于测定方法不方便，临床应用不多。但对于血浆特异酶而言，由于细胞内外浓度差异小，细胞病变很少引起血中酶浓度明显升高。

⒉酶在细胞内定位与存在形式 从上述酶释放的机制不难理解最容易释放入血的是胞质中游离的酶，如ALT，LD等。而在细胞亚显微结构中的酶则较难溢出，除非细胞病变进一步加重，不局限于细胞膜。特别是线粒体酶，由于有两层致密的线粒体膜，往往当细胞出现坏死病变时，才开始释放入血。在一个典型的AMI病程中，线粒体AST是最后一个出现升高的酶，而且到达峰值时间也最迟。临床通过线体酶的测定，有助于判断疾病的不良预后。又如肝细胞中AST大部分存在于线粒体，虽然其绝对量超过ALT，但在急性肝炎时，由于细胞病变较轻，胞质中含有大量ALT，故血中ALT往往超过AST。而在肝硬化时，主要病变为肝细胞坏死，线粒体中AST大量溢出，血中往往AST大于ALT。

细胞膜上也含有多种酶，如γ-谷氨酰基转移酶（GGT）大量存在于肝中毛细胆管上皮膜上，当胆道梗阻、胆汁潴留在肝中时，胆汁酸盐有表面活性剂作用，可将GGT从细胞膜上洗脱下来，而此时不一定伴有细胞膜病变。正因为血中不同酶变化机制有差异，这样GGT和ALT在各种肝胆疾病时的变化常不一致。

⒊酶蛋白分子量的大小 不少实验都证实酶的释放速度大致与酶的分子量成反比。由于临床上测定的十余种酶之间分子量差异不太大，此因素对血中酶浓度高低影响恐不如上述因素，但对酶在血中出现升高时间先后有相当大影响。例如在AMI时，血中最先升高的CK分子量为85000，而分子量为125000的LD出现升高明显推迟。

（二）酶在细胞外间隙的分布和运送

细胞中的酶经过三种途径进入血液：一种如血细胞和血管内皮细胞中的酶，不经过稀释就直接进入血液。第二种途径，细胞酶既和组织间隙也和血液直接相接触。如肝脾，它们释放的酶很快直接入血，另有小部分进入组织间隙。第三种途径，大多数组织或器官中，由于存在着结构致密的毛细血管，所释放的酶大部分进入组织液。除一小部分通过毛细血管壁进入血液外，主要经由淋巴系统进入血液。由于血液只占细胞外液的20％，淋巴液和血液一天交换量可达50％-100％，其结果通过此途径进入血液的酶量不仅增高程度较低，在血中出现增高时间也较迟。临床医师不能忽视淋巴系统对血清酶浓度的影响。在一组动物实验中，单纯肌肉损伤加以固定，血中酶浓度变化不大；如加上被动运动，则AST明显升高；如移去实验动物胸导管，即使有被动运动，AST也不升高。

有作者认为在坏死病变时血中线粒体酶很少达到像胞质酶这样高的程度，也是因为坏死病灶无淋巴液或很少淋巴液流动，这样大量线粒体酶堆积在坏死区，只有少部分坏死边缘区酶通过淋巴进入血液。剧烈运动后血中酶升高与其说是由于细胞损伤引起，还不如说与酶在不同体液中重新分布有关。首先运动引起血压升高，血浆容量减少，血液浓缩；更重要的是运动加速了淋巴液回流入血，大量组织液中酶进入血液。因此即使细胞中酶无明显释放入血，血液酶浓度也可增高。

不同入血途径还可引起别一种差异，通过第三途径入血的往往是一些分子量小的单纯酶蛋白，通过前两种途径入血的不仅有单纯酶蛋白、大分子量的酶多聚体和抗体的复合物，乃至一些和细胞碎片结合的酶都易进入血液，临床上所观察的巨酶血症常与肝病有关，可能原因在此。

（三）血中酶的清除

为了很好解释临床上复杂情况，还必须了解不同酶从血中清除率的差异以及清除机制。弄清酶的清除率有助于理解，为什么同一疾病不同酶升高持续时间有差异。一般以血中酶的半寿期来代表酶从血中清除快慢，表7-2是一些常用酶的半寿期数据。

表7-2　血浆中酶的半寿期

从表7-2中不难理解为什么在急性肝炎恢复期时AST先于ALT恢复正常，也很好解释在AMI时CK-MB持续时间最短，因其半寿期只有6小时，而LD₁因其半寿期长达100余小时，持续时间最长。

有关酶从血中清除的机制，可说是目前最不清楚的问题，酶虽然也是蛋白质，但它们的半寿期明显比一般血清蛋白质为短，说明酶蛋白除遵守一般蛋白质代谢规律外，还有其特殊的清除机制。目前发现对于一小部分分子量小于60000的酶，如AMY可以从肾小球滤过一部分，从尿中排出，肾脏严重疾病时AMY升高也证实此一推论。但对于大多数酶而言，这种清除机制显然是不存在的。

过去曾强调，通过胆汁可能排泄一部分酶，并认为这是梗阻性黄疸时，血中ALP、亮氨酸氨基肽酶（LAP）的升高机制。而目前更多倾向认为此时升高机制是肝细胞受刺激合成更多的酶，因为如给以抑制蛋白合成的药物，虽有黄疸，这些酶也不升高。

目前有人强调单核吞噬细胞系统在清除酶中的作用，它们可将酶迅速吞噬入细胞中，并进一步分解破坏。有学者用Riley病毒选择性地感染小鼠单核吞噬细胞系统，引起血中LD、AST、AMY和CK等酶升高，用其它化合物封闭单核吞噬细胞系统也得类似结果。使用乙芪酚刺激单核吞噬细胞系统可加速这些酶的清除，但是也不能过高评价这种结果，就在同一试验中，一些酶如LD₁和ALT就不受影响。此外，从临床角度来看，目前，尚无任何证据显示任何人的病毒感染疾病引起酶清除机制的障碍。

（四）酶合成异常

对于血浆特异酶，细胞内酶合成下降是引起血中酶变化的重要因素，这些酶大多在肝脏合成，因此当肝功能障碍时，胆碱酯酶常与白蛋白同时下降。酶合成减少和变异还见于不少遗传疾病，由于酶基因变异，可引起特定的酶合成减少乃至消失，如肝-豆状核综合征患者，血中铜氧化酶活性可明显下降乃至于零。在增生性疾病如骨骼疾病时，可因为骨细胞增生，合成分泌更多的ALP，引起血中此酶升高。恶性肿瘤患者血中酶升高有一部分可能与肿瘤细胞中酶合成增加有关，如前列腺癌细胞可产生大量酸性磷酸酶。

酶的诱导作用也可引起血中一些酶浓度增高，最明显例子是服用苯巴比妥后常可引起肝中GGT合成增加，血中浓度升高并不意味着肝细胞有什么病理变化，停药后GGT就会下降至正常。乙醇、巴比妥类、杜冷丁类以及双苯内酰脲类药物都有此种诱导作用，诱导的酶除GGT外还可以是ALP。

（五）其它

实验室所测到的酶活性浓度值主要和酶量多少相关，但还受到其它物质特别是抑制剂和活化剂的影响。在病理情况下，应考虑有无抑制作用，因为某些药物和毒物有抑制酶的作用。当使用某些药物治疗肝炎后，还应考虑此药物有无可能抑制ALT活性，此时血中ALT量不一定下降，只是活性受到抑制，使所测活性下降而已。有机磷中毒时所测的血清胆碱脂酶和红细胞中真性胆碱酯酶活性浓度可以很低，此时并不是酶含量降低，只是和有机磷结合，而有机磷是这些酶的不可逆抑制剂，使酶活性无法发挥。

三、血清酶的生理变异

临床医师常通过两个途径来判断血清酶的测定结果是否异常，有无临床价值。一是将所测值与同一被测对象在正常条件下所测值进行比较，二是将所测值与实验室提供的参考值进行比较。但不论用什么方法都需知道，不仅是病理因素，还有不少生理因素也能引起所测值变化，这些变异并无临床或病理意义。

（一）性别

大多数酶在男女之间无大差异，但少数酶如CK、GGT在男女之间有明显差异，因此不能以一个参考值作为判断标准。建议以130U/L为男性正常参考上限，100U/L为女性参考值上限。这是因为CK在肌肉收缩中起重要作用，大量存在于肌肉组织中，从总体说男性肌肉比女性发达，所以血清CK在男女之间差异较大，在衡量个体CK变化时，恐怕肌肉发达程度是一个很重要的因素。GGT是另一个男女差别明显的酶，常以GGT30U/L（30℃）为女性上界值，50U/L（30℃）为男性上界值，这可能与雌激素抑制GGT合成有关。嗜酒者可诱导GGT合成，而嗜酒者男性多于女性。

（二）年龄

不少酶在儿童时期与成人有所不同，例如新生儿的CK、LD、苹果酸脱氢酶（MD）、ACP和谷氨酸脱氢酶（GLD）等常为成人2-3倍，尤其前两项CK、LD是临床常用的酶。CK出生24小时内可为成年人的3倍，到婴儿时降为两倍，到青春期降到成年人值。LD在出生时也为成人两倍，逐渐下降到14岁和成年人值一致。同时LD1值儿童期也比成年人高，正常儿童也可出现LD1＞LD2，如不注意此点，简单以正常成年人参考值为诊断标准，易导致儿童心肌炎的误诊。

年龄引起酶变化最明显的酶是ALP，新生儿值略高于成年人。至周岁增至成年人的2-3倍。然后逐渐下降，到10岁左右，发育长高期ALP又明显升高，可达到成人的3-5倍。这可能与该时期软骨细胞、成骨细胞代谢活跃密切相关，切勿认为有肝脏病变，必要时应测ALP同工酶以资鉴别。

也有少数酶如AMY，新生儿比成年人低。当进入老年期，有些酶也可出现变化，如ALP、GGT等都有轻度升高。

（三）进食

大多数血清酶不受饮食影响，故测酶活性不一定空腹采血。但应注意酗酒者常引起GGT明显升高，日本学者认为可根据血中GGT升高判断酗酒程度，如未累及肝脏，戒酒后一周GGT可降至正常。此外如禁食数天可导致血清AMY下降。

（四）运动

剧烈运动可引起血清中多种酶升高，升高程度和运动量及持续时间有关，也与运动者是否经常锻炼相关。训练有素的运动员，其血清酶升高幅度小。升高的酶多为肌肉中含量丰富的CK、LD、AST、醛缩酶（ALD）和ALT等，这些酶变化机制和意义是运动医学的一个重要研究项目，从临床角度，抽血化验前不宜过度运动，以免引起解释困难。

（五）妊娠与分娩

妊娠期出现一系列生理变化，也可引起一些酶升高，如不注意有可能引起误诊。例如由于胎盘产生耐热的ALP可引起血中ALP值超过正常，LAP也会明显升高，但都无临床诊断价值。铜氧化酶在妊娠期升高，若胎儿死亡，此酶很快降至正常，有学者在妊娠期监测此酶以观察胎儿情况。分娩时，由于子宫收缩，肌肉剧烈活动，可导致CK、CK-BB、AST、LD等升高，这些变化与心肌损伤无关。

四、测定方法、标本处理等对测定结果的影响

除了生理条件可引起酶测定值的变化外，还有其它一些非病理因素也会引起实验室测定结果的变化。

（一）酶测定方法

酶测定方法大致经过三个历史发展阶段，50年代以前大都使用“固定时间法”，即让酶与底物作用一段固定时间，一般为半小时左右，然后停止酶反应，用光电比色测产物生成量或底物消耗量，从而计算出酶催化反应的平均速度。再据此按各作者自己定义的“单位”向临床报告测定结果。这些所报的单位往往在前面冠以作者的姓名命名，例如ALP根据不同测定方法就有金氏单位、鲍氏单位、国际单位等等。同一标本不同单位结果从表面数值看可以差异很大。如ALP上列三种单位参考值分别为3-13金氏单位，0-3鲍氏单位，20-80国际单位。

50年代中期，国际临床实验室开始采用“连续监测法”，就是习惯上所称的“动态法”。需要使用生化分析仪，可以测酶反应的初速度，其结果远比“固定时间法”所测平均速度准确，在高浓度标本时尤为明显。这样同一疾病患者用两种方法所测酶的结果并不一定平行一致。在疾病急性期，用新法测定结果增加倍数常明显超过老法。例如在肝炎用赖氏法测ALT很少超过参考值上限的十倍。改用新法，在肝炎急性期可得到超过参考值上限数十倍乃至百倍以上的结果，由于后者结果和临床病理变化相一致，结果准确。目前在发达国家中，新法已几乎取代了老法，我国也已开始广泛应用新法。本书各论在讨论各种疾病酶变化时，将主要根据新法加以叙述。用新法也就是“连续监测法”所得结果，目前已基本统一使用1964年国际生化协会所规定的国际单位（IU）：即以每分钟能催化1微摩尔底物的酶量为1个国际单位。如表示血清中酶浓度多以U/L表示之，即IL标本（血清）中含的酶量，我国医学界对此表示方法已经熟悉习惯。我国现在规定SI制为计量的法定单位，SI制的酶单位为Katal，即每秒能催化1总分子底物的酶量为1个Katal，此单位不仅我国医学家不熟悉，国际上应用不多，如有可能可同时用两种单位报告结果，或者注明转换系数，即1U＝16.67μKatal。

但即使同使用连续监测法，同用IU/L报告结果，不同实验室测定结果仍可出现较大差异。这是因为上述二法是通过测酶催化速度来间接表示酶量高低，而酶催化的速度还受很多其它因素影响。首先是温度，在国际单位定义中并未规定测定温度，而反应速度随温度升高而加速，一般说每增加10℃，反应速度将增加一倍。因此同一标本、同一方法，在37℃所得结果将显著高于30℃。虽然国际临床化学协会（IFCC）推荐30℃为酶测定温度，但临床实验室由于实验工作方便等因素，愈来愈多使用37℃。因此本书各酶测定参考值将以37℃所测结果为准，某些数据如在30℃测定将在结果后面用（30℃）表示。

除温度外，测定时条件的不同也可能引起结果明显差异。最突出例子是ALP测定，用二乙醇胺为缓冲液测出ALP结果比用氨基甲基丙烷为缓冲液的高2-3倍。又如在ALT测定时，如在底物中加入磷酸吡哆醛比不加者结果可增高20％-100％。正因为如此，为防止临床医生产生错觉，认为IU/L结果在国际上应一致。目前实验室常以U/L，而不以IU/L向临床报告。

总之，临床医师在分析酶测定结果（U/L）时应以给报告实验室的参考值为准，盲目套用文献结果或与其它实验室结果相比较，有可能得到不恰当的结论。

前面已提到从70年代以来，随免疫技术发展，出现利用酶的抗原性，通过抗原抗体反应直接测定酶的质量。测定结果不是以U/L报告而是直接用ng/ml，μg/L等报告酶蛋白含量高低。如临床医师看到这样的报告，就可知道此时使用了最新的免疫学方法测酶，其临床意义有可能与前两种方法结果有差异。例如国外公认，同样测CK-MB，用免疫学方法所测结果诊断价值最高，此问题将在后专门叙述。

（二）标本的采集、处理与贮存

在实验室测定酶之前，标本还要经过采集、分离血清和贮存等一系列处理过程。而酶在血中是处于一个动态变化过程，血液离开体内后，还会有一定变化。因此在其中任何一个阶段处理不当，都有可能引起测定值变化。

采取血液标本时最容易引起实验室误差的是抽血不当，或者实验室急于分离血清，因此体外溶血。由于大部分酶在细胞内外浓度差异明显，少量血细胞的破坏就有可能引起血清中酶明显升高。最明显例子是LD，红细胞中LD约为血清的100倍，这样，只要有轻度溶血，如1/100红细胞破坏，就足以使血清中LD升高一倍，常使原为正常的血清LD值超过参考值上限。其它如CK，虽然红细胞中无CK，但含有丰富腺苷酸激酶（AK），进入血清能使某些用“连续监测法”测定CK的值假性升高，红细胞中酶的干扰，不仅表现在溶血影响上，采血后如不及时将血清和血凝块分离，血细胞中酶同样可以透过细胞膜进入血清，所以采血后1-2小时实验室必须及时离心，分离血清。

除非测定与凝血或纤溶有关的酶，一般都不采用血浆而采用血清作为测定标本。大多数抗凝剂都在一定程度上影响酶活性，例如EDTA为金属离子螯合剂，在去除Ca²⁺同时也去除其中Mg²⁺、Mn²⁺等离子，Mg²⁺是ALP、CK和5′-核苷酸酶（5′-NA）作用的激活剂，其它如草酸盐、枸橼酸盐乃至肝素都对一些酶有一定程度抑制。有必要时，可考虑使用肝素为抗凝剂，在常用抗凝剂中它对酶影响最小的。

酶蛋白不稳定，易失活，ACP是最明显的一个例子。此酶在中性或碱性环境中极不稳定，血液在37℃放置1小时，ACP活性可下降50％。大部分酶在低温中比较稳定，分离血清如不能及时测定，应放冰箱保存，表（7-3）是常用酶在不同温度情况下的稳定性。

从表7-3可看出－25℃将血清冻结并没有太大优点，相反有些酶如ALD、ALT在融冻时被破坏。有文献报道用液氧在－195℃贮存血清，常用酶如ALT、AST、ALP、CK、LD、GGT和AMY，在10个月活性变化不大。个别酶如LD在低温反而不如室温稳定，即所谓的“冷变性”。

表7-3　酶在不同温度储存的稳定性（活性变化小于10％）

※酶不耐融化；

￥　标本未酸化；

§标本加枸橼酸到pH5

五、免疫方法测酶质量的临床应用

用免疫学方法测酶质量和经典的测酶活性方法相比，不仅灵敏度高，并可能测定一些以前不易测定的酶。但更为有意义的是：有可能为临床上的应用提供新的资料和信息。从疾病论断的角度来看，至少提供下列三个新的可能性：

（一）酶活性和酶质量变化的不平行

这二者的变化在不少情况下是互相平行的，但在一些情况下可以出现不一致。早在1987年Robert就提出可以用免疫学方法直接测量CK的质量，并声称：“由于RIA法是如此的敏感，并可测定血循环中无活性的CK-MB，毫不奇怪此法可比其它方法更早查出心肌梗死，一般在疼痛3小时就可升高。”此后有些学者在急性心肌梗死时比较测CK-MB活性和RIA法CK-B亚单位的结果，发现二者之间存在着不平行关系。CK-MB活性升高持续较短，3天左右；而CK-B亚单位酶蛋白升高却在7天左右。近几年来发展了用免疫学方法测CK-MB酶质量（mass）方法与测酶活性（activity）方法的结果相比较，在检测心肌坏死上，测质量方法明显优于测活性方法。

国内有人报告了用单扩法测酶活性的方法，测定了在各种患者血中超氧歧化酶（SOD）含量，证实有些患者血中存在着无活性的SOD。

在一些疾病情况下，甚至出现二者变化完全相反的情况。例如在狗实验性胰腺炎，用免疫学方法测弹性蛋白酶浓度，出现迅速而急剧地上升，但同时酶活性却出现平行地下降。作者解释在释放酶蛋白入血同时，有大量酶抑制剂也释放入血，以致出现相互矛盾结果。前面提到的用两种方法测前列腺酸性磷酸酶（PACP）来诊断前列腺癌的阳性率不一致，有作者也认为可能是肿瘤组织合成一些无活性或活性较低的酸性磷酸酶。

如果说在这方面尚有争论，那么在遗传学方面的意义则是比较明确的，将此两大类方法结合起来可以研究酶缺陷遗传疾病的发生机制，用免疫学方法可以测出灭活的酶蛋白量。由于基因缺陷引起的酶缺陷如果仅仅影响酶蛋白合成下降，酶活性与酶蛋白量的比率即所谓的“免疫比活性”无变化；如果由于基因缺陷合成了变异的酶蛋白，则不仅总酶活性下降，免疫比活性也将变化；如果合成了一种活性正常但结构不稳定的酶，则幼稚细胞中酶活性及质量都无变化，而在衰老细胞中将出现酶缺陷。酶稳定性的变异常见于红细胞内酶缺陷症。这是由于红细胞寿命较长，成熟红细胞无细胞核不能制造新蛋白质，所以酶稳定性的缺陷容易在衰老红细胞中表现出来。

在最严重的情况，变异的基因甚至能合成无活性的酶蛋白，如胆碱酯酶遗传变异中，有一类型所谓“不活动等位基因”（“silent”allele）就是典型例子。又如在Lesch-Nyhau综合征中存在这免疫活性但无催化活性的次黄嘌呤转磷酸核糖基酶。

（二）以免疫方法取代测酶活性方法

免疫学方法和经典测酶活性方法相比最突出的优点是：免疫学方法能测定一些不表现酶活性的酶蛋白质，这在以前是不能想象的。首先是各种酶原，还有去辅基酶蛋白（apoenzyme）以及一些灭活的酶蛋白裂解产物等等。例如已有用RIA法测胰蛋白酶原。也有用免疫学方法测定线粒体和胞质谷草转氨酶，这其中包括无酶活性的去辅基谷草转氨酶。

免疫学方法另一特点是特异性高，且不受体液中其它物质，特别是抑制剂、激活剂的干扰。不少蛋白水解酶或者对基质特异性不高，或者易受血中一些蛋白质如α1-抗胰蛋白酶、α２－巨球蛋白的抑制作用。用测酶活性方法不易准确定量甚至无法测定。在近年来用免疫学方法陆续建立了RIA测胰蛋白酶、弹性蛋白酶的方法。

一般说来和测酶活性相比，免疫学方法灵敏度更高一些。一些既往由于方法学灵敏度差，不易测定的酶可以尝试改用免疫学方法，脂肪酶是其中例子之一。经典测酶活性方法由于灵敏度差，酶温育时间长达24小时，几经修改仍需4小时，现已有RIA法脂肪酶试剂盒。近年来随着优生学发展，羊水中各种成分包括酶的测定日益受到重视。例如在Tay-Sachs综合征时，胚胎组织细胞中氨基已糖苷同工酶A或（和）B合成障碍，免疫学方法由于灵敏度高，可以比测酶活性方法早几周在胎儿的羊水中查出此酶的缺陷。

（三）同工酶测定

免疫学方法用于测定同工酶比经典的理化方法简单方便，所以愈来愈多同工酶测定改用免疫学方法，国外已逐步取代电泳或层析法。除上文已提到的CK-MB、LD₁、LD₅测定外，还可用免疫学方法测半乳糖酰基转移酶同工酶A和B，碱性磷酸酶的Regan同工酶。同工酶有可能作为肿瘤的标记物（tumor marker），已证实γγ-烯醇化酶或神经元特异烯醇化酶（NSE）可作为APUD系统肿瘤的一个很好标记物。用RIA测血中NSE在肺小细胞性肿瘤患者中阳性率超过80％，γγ-烯醇化酶在大细胞肺癌阳性率也超过70％。可以预期随科学技术发展，免疫学方法将成为临床上测定同工酶的主要方法。

六、检测同工酶及其亚型的临床意义

从50年代中期开始，临床酶学有了迅速的发展，几乎把当时能测的酶都在临床上试用过，企图通过测定某一种或某几种酶来诊断一些特定疾病或特定组织器官的病变。通过10余年广泛的研究，发现酶测定诊断疾病的特异性并不高，因为机体中各种细胞的代谢有很大的相似性，从临床角度很难说存在着所谓器官特异酶。当时曾有学者想找出一些肿瘤特异酶，但很快发现找不到一种只存在于肿瘤组织并能进入血液而正常组织又不存在的酶。

在此同时，Market等通过对LD在电泳时可分为5个区带的深入研究，在1959年首先提出“isozyme”的术语来描述一类酶，它们催化同一生化反应，但在结构和理化性质上有所不同，目前广泛使用国际生化协会推荐术语“isoenzyme”。我国目前多翻译为同工酶，临床很快将此新概念、新发现用于临床，发现同工酶测定可以弥补上述测酶总活性的不足之处，因为不同同工酶在组织分布、细胞内定位、发生发育方面都可能有所差异，临床可利用这些差异来增加诊断的特异性。目前不论在诊断肿瘤，还是诊断心脏、肝等疾病上都找到一些较总酶活性测定特异性、灵敏度高的同工酶测定项目，同工酶正逐步成为酶学中一个重要分支。

80年代发现某些同工酶从组织进入体液后，进一步变化分为数个不同类型即所谓同工酶的亚型（isoform）。CK-MB的亚型MB₁、MB₂，CK-MM亚型MM₁、MM₂和MM₃在AMI的诊断和溶栓疗效判断上都优于总酶和同工酶。

同工酶是一个复杂的生物现象，至今在分类、概念上尚有一些问题有待研究澄清。从临床诊断角度可将同工酶理解为一个包括有多种能催化相同生化反应的酶族，在这族中虽然不同酶都催化同一反应，但在理化性质上有差异，如它们对底物的亲和性、特异性不同，对抑制剂出现不同的反应，所带电荷、对热耐受性有差异等等。生化学者根据这些差异用各种物理、化学方法将同工酶分离测定，从本质上说这些差异与酶蛋白结构有关，或者是构成酶蛋白的氨基酸在组成或排列次序上出现差异，或者由于二级、三级乃至四级结构不同而造成上述不同的理化性质，同时这些结构差异又可引起酶蛋白抗原性的差异。目前正在大力发展这种用免疫方法测同工酶的技术，并取得明显进展。

同工酶之所以有较高的诊断价值与下面一些因素有关：

首先是某些同工酶有明显的组织分布差异，以目前临床应用最多的CK和LD同工酶而言，CK大量存在于三种肌肉组织中，单独总CK升高很难判断。CK升高的组织来源为：骨骼肌中主要为CK-MM，平滑肌中为CK-BB，心肌中虽然大多数仍是CK-MM，但却含有14％-40％的其它两种肌组织中没有或仅含少量的CK-MB，这样只要能测CK同工酶，根据同工酶变化，不难判断出释放CK的器官或组织。

LD虽然几乎存在于全身各种细胞中，但其五种同工酶在体内分布情况并不相同。如LD₁主要存在于心肌和红细胞中，LD₅则主要存在于肝脏和骨骼肌中，正常血清中同工酶分布为LD₂＞LD₁＞LD₃＞LD₄＞LD₅，这样虽然心脏和肝的多种疾病都能引起总LD升高，但对血清LD同工酶影响却大不相同。如AMI时，LD₁明显增高以致LD₁＞LD₂，肝病时将出现LD₅＞LD₄，AMI患者在LD₁＞LD₂基础上，又同时出现LD₅＞LD₄，可怀疑是否有右心衰竭，引起肝淤血。有些酶的同工酶与上述情况不同，只是细胞内定位不同，临床上有诊断意义的主要是线粒体同工酶，线粒体中有一些酶在结构和性质上往往与细胞质中同工酶有明显差异，临床应用较多的是线粒体AST。轻度病变时，由于线粒体有两层致密的膜，此同工酶很难进入血清，但在细胞坏死病变时，血清中线粒体同工酶常明显升高。近年来发现ALT也存在着两种同工酶，肝脏疾病时ALT经常升高，ALT同工酶测定应该对肝病预后判断有一定价值。

在胚胎期，和器官的发生发育一样，这一时期酶带有早期种族进化的痕迹，与出生后人体的酶往往有差异。当人得肿瘤后，肿瘤细胞可以出现返祖现象，有可能出现胚胎期同工酶，测定这类同工酶有助于诊断肿瘤，例如胚胎期CK主要为CK-BB，约有10％恶性肿瘤患者血清可查出CK-BB，又如一些肿瘤患者血中可查到胎盘性ALP等等。

总之，随着科学技术的发展，测定项目的增加，测定方法的简化，同工酶测定将在诊断疾病、判断疗效和预后方面起着愈来愈大的作用。

第二节　临床诊断中常用的血清酶类及其同工酶

上一节介绍了血清中酶浓度变化的机制以及在判断血清中酶测定结果的意义时必须注意的一些事项，但在具体应用各种酶测定来诊断疾病时，还各有其特点。

临床医师多从疾病出发，将酶测定结果和其它各种检查结果综合起来，分清主次，辨证地加以应用；对一个检验医师而言，单从这方面考虑显然是不够的，还应对具体每个酶有一个较全面的了解，这样才能为临床提供咨询，解释好各项测定的临床应用价值。

本节以常用的具体酶为中心，系统介绍该酶在临床论断中的应用，包括该酶的作用、性质特点、组织分布与其临床应用价值。

一、肌酸激酶（CK）及其同工酶

肌酸激酶（CK）催化下列反应：

以前临床常习惯将此酶称为肌酸磷酸激酶（CPK），此名称不确切，目前国外已摒弃不用。此反应逆向反应速度约为正向反应速度6倍，与大多数激酶一样，Mg²⁺为它的辅基，需双硫键维持酶的分子结构。测定酶活性时必须加入巯基化合物，N-乙酰半胱氨酸（NAC）是目前最常用的激活剂。

CK作用生成的磷酸肌酸含高能磷酸键，是肌肉收缩时能量的直接来源，在3种肌组织和脑组织中含量最高。

CK是由两种不同亚基（M和B）组成的二聚体，这样正常人体组织常含3种同工酶，按电泳速率快慢顺序分别为：CK-BB（CK₁），CK-MB（CK₂）和CK-MM（CK₃）。

除细胞质外，在心肌、骨骼肌和脑等组织细胞的线粒体内还存在另一种结构不同的CK，它也是二聚体，常简写为CK-MiMi，电泳时速度最慢，故命名为CK₄。

【组织分布】

CK主要存在于骨骼肌、心肌、脑组织中，此外还存在于一些含平滑肌的器官如胃肠道，子宫内。而在肝、红细胞中含量极微或者没有。

骨骼肌无论在每克组织含量（328U/G湿重）还是绝对含量上都大大超过其它组织和器官。其中主要为CK-MM，不含CK-BB，仅有少量CK-MB（＜3％）。心肌中CK虽只有骨骼肌的1/10（313U/G湿重），但CK-MB占CK总量的14％-42％，这在人体中是绝无仅有的。脑组织以及其中含平滑肌器官中的CK则几乎全部是CK-BB，它同时也是人胚胎中CK的主要存在形式。

【生理变异】

年龄、性别和种族对CK含量都有一定影响。

新生儿CK常为正常成年人的2-3倍。可能与分娩时骨骼肌损伤和缺氧有关，过6-10周可逐步下降接近成年人值。

CK含量和肌肉运动密切相关，其量和人体肌肉总量有关，男性参考值高于女性可能与这点有联系。国外调查，白种男性CK均值只为黑种人的66％，可能与种族有关，但也不排除两个人种之间体力劳动的差别。

【标本的采集、处理和贮存】

虽然红细胞中不含CK，但含有大量腺苷酸激酶（AK），目前常用的测CK的酶偶联法的反应体系中含有ADP。AK催化下列反应：

生成的ATP在指示酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶作用下，可使NAD⁺生成NADH，340nm处吸光度升高，引起CK人为地升高。为去除AK的干扰，不少试剂盒中加入AK的抑制剂二腺苷-5-磷酸（DAPP）和AMP。但也有些试剂中未加入DAPP，此时溶血标本将产生明显干扰。

除肝素外，其它常用抗凝剂都能抑制CK活性。如不能及时测定，可将血清放冰箱贮存，－20℃中可长期保存。

【参考值范围】

成年男性参考上限为180U/L（37℃），女性为130U/L（37℃）。

正常血清中用电泳法查不到CK-BB，CK-MB不超过5％，如用免疫法测CK同工酶，依方法不同结果有异，可参考有关文献。

【临床应用】

CK及其同工酶是目前世界上临床测定次数最多的酶，80年代初期统计分别达一亿次和一千万次。这是因为CK在骨骼肌、心肌和脑疾患时常明显升高，如同时测定同工酶还有助于疾病的鉴别诊断。表7-4是各种疾病时CK的变化。

此酶测定主要用于早期诊断AMI和判断溶栓治疗的疗效以及判断疾病预后，特别在无Q波型AMI，此时心电图无Q波变化，常需其它检查来协助临床医师诊断和鉴别诊断AMI。目前有些国外学者认为在诊断AMI不需要同时作许多酶，只要单测CK一项即可。这是因为：

⑴心肌细胞含有大量CK：按每克组织含酶量计算，CK超过天冬氨酸转氨酶（AST，即谷草转氨酶）和乳酸脱氢酶（LD）等。所以当发生AMI、心肌细胞坏死时，释放出来的CK量超过其它酶。

⑵CK由于分子量不大，而且大量存在于胞质中，所以在各种酶中最早进入血液：一般在AMI后4-8小时就可能超过参考值上限。LD由于分子量大（约为125000），故增高明显迟于其它酶。同样线粒体中的酶，如线粒体AST在血中浓度升高明显推迟。

表7-4 总CK和CK同工酶在疾病时的变化

（3）由于CK主要存在于肌肉组织中，其它脏器如肝、肾、血细胞中含量极微：在诊断AMI时，其特异性远比一般代谢酶如LD、AST等为高，特别是溶血标本对CK测定结果影响较小。

近年来国内外使用动态法测定酶活性，大大提高了CK测定的准确性和重复性，并且可以在很短时间（约5分钟）测定完毕，特别适合于急诊患者。但CK测定的局限性也很明显，由于CK大量存在于3种肌肉组织中，尤其是骨骼肌中CK含量不论按浓度含量或按全身总量计算都大大超过心肌。因此骨骼肌局部或全身疾病都很容易引起血中总CK活性升高。血CK的极度增高主要见于全身疾病。曾有一例横纹肌溶解症患者，血中CK含量高达100000U/L，而在AMI时，就是大面积梗死，血中CK含量也很少超过3000U/L。肌注某些药物也可能引起CK一过性升高，但一般不超过正常上限值的2倍，持续时间不超过1天。因此国外有些医院将CK参考值上限的2倍作为诊断AMI的判断值，以减少假阳性。尽管CK测定诊断AMI的灵敏度很高，但特异性却明显偏低，其假阳性率达15％-30％。CK在体内的半寿期明显比其它酶短，心肌组织一次梗死后，CK急剧升高并很快恢复正常（48-72小时），这样在亚急性心肌梗死时CK可能正常，但其它酶如AST，特别是LD很可能居高不下。

以往对CK诊断AMI常强调下列几点：①AMI发病后8小时内查血CK不高，不应轻易除外AMI诊断，并以此结果作为基础值，和以后测定值作比较，任何怀疑AMI者应尽早抽血送检；②发病后24小时CK测定结果临床意义最大，因为此时正当CK的峰值时间，如不超过正常值上限可排除AMI诊断；③发病后48小时内应多次测CK活性，如不出现一个典型升高和下降的过程，应怀疑AMI的诊断。

近年文献指出，某些AMI患者血中CK可以不超过正常值，特别是不超过参考值上限的2倍，这些病例又多见于无Q波心肌梗死。长期以来认为CK峰值高低对AMI预后判断有一定价值。

CK-MB由于大量存在于心肌组织中，其它组织和器官中含量很少，所以CK-MB是目前诊断AMI的一个极其可靠的生化指标，特异性可达95％乃至更高。一般认为其灵敏度比CK总活性稍差，但也有文献报道，约有12.5％AMI患者总CK不高，但CK-MB超过正常。

CK-MB测定方法和试剂盒很多，同一标本不同实验室往往结果不同。从测定原理来分，可分为测酶活性与酶质量两大类方法。第一类方法先用物理、化学和免疫等各种手段将CK-MB和其它同工酶分开，然后根据酶的催化活性测CK-MB浓度，用活性单位/升（U/L）或百分比报告结果。测酶质量方法则是利用CK-MB的抗原性，根据抗原抗体反应测CK-MB酶蛋白浓度，单位为μg/L。两者结果有时不一致，因为如酶变性失活但仍保留抗原性，此时用测酶活性的方法结果不高，但用测质量方法可以增高。80年代早期德国学者根据此结果认为AMI患者血中存在着灭活的CK。但最近用改进方法测CK-MB，发现两法差异不大。国内普遍使用测酶活性方法，目前较多使用电泳方法分离CK-MB。电泳法特点是准确可靠，当出现一些异常同工酶如巨CKⅠ、巨CKⅡ等，从电泳图谱上很容易发现，并可通过光密度计进行定量测定，不会将CK-BB和各种异常同工酶误认为是CK-MB而误诊。其主要缺点是灵敏度较差。

近年来国内一些单位用免疫抑制法测CK-MB，其原理为抗M亚单位的抗血清可以和CK-MM及CK-MB中的M亚单位形成抗原抗体复合物，从而完全抑制M亚单位的酶活性，因为正常血清中几乎无CK-BB，故将此值乘以2可以认为大致代表CK-MB的活性。此法简单迅速，缺点是特异性差，如患者血清中还存在着CK-BB或者异常CK时，都将出现假阳性。故可作为过筛试验，如有疑问时用电泳法核实。另外此法正常值明显高于其它方法。如Sclavo公司试剂盒的正常值为18U/L，而电泳等其它方法都是＜5U/L。有人认为这是因为CK-MM还可以进一步分为若干亚型，一般抗MM血清对MM₃抑制较好，但对MM₁抑制较差，而正常情况下血中MM亚型的存在以MM₁为主，故导致正常值明显偏高。AMI第一天血中以MM₃为主，但第二天以后则以MM₁为主，因此使用此类方法诊断AMI和解释结果时应谨慎。

国外从80年代初建立了多种测CK-MB酶质量的方法。应用最多的是美国Hybriteeh公司的ELISA方法，正常人在5μg/L以下，此法结果和电泳法相关良好。缺点是测定时间长达半天，只适合成批标本。近两年来应用单克隆技术制备出特异性极高的只和CK-MB作用的抗血清，并已有多种试剂盒供应。最近Deerson以CK-MB≥10μg/L以及CK-MB指数≥3.0（μg/UCK×100）为AMI诊断标准。CK-MB单克隆抗体方法简单，特异性高，是目前重点发展的方法，近来有人认为此法有助于不稳定型心绞痛的诊断，可惜国内应用不多。

CK-MB的局限性在于骨骼肌损伤时也可能释放出一定量的CK-MB。虽一般认为骨骼肌含有的CK-MB在总CK中不超过5％，但也有例外。Evans报道1例横纹肌肉瘤的CK-MB高达274U/L，占总CK的28％。因此当CK-MB增高时，临床也应考虑有无非心肌来源的可能性。

骨骼肌中有大量CK，所以CK明显升高（3000U/L）大都见于肌肉疾病。此时CK测定用于鉴别肌萎缩病因，如Duchenne型和Becker型肌萎缩患者，常在临床前期血中CK就可中度和高度增加。该病是伴性遗传，在75％女性Duchenne型肌萎缩携带者和50％女性Becker型肌萎缩携带者血中也可查到CK升高。此外各种原因（病毒，细菌和寄生虫）引起的肌肉感染性疾病都能引起CK升高。但由于神经疾病引起的肌萎缩症，CK常不增高。

脑中虽含有较大量CK，脑血管意义时有大量CK释放入组织间隙，但由于血脑屏障存在，只能在部分病例中查到血中和脑脊液中CK升高，以及出现CK-BB，但阳性率不高，这妨碍了CK在这方面的临床应用。

人胚胎期主要为CK-BB，有人根据“癌胚”理论，提出CK-BB可作为肿瘤标记物，可惜的是阳性率不高，只占恶性肿瘤的10％左右。

二、乳酸脱氢酶（LD）及其同工酶

乳酸脱氢酶（LD）酶催化下列反应：

不同方法测出LD结果差异较大，这是因为LD有5种不同的同工酶，每种同工酶的最适反应条件不同。例如同为催化乳酸变为丙酮酸，LD₁的最适pH为9.8，而LD₅的最适pH为8.8。很难找出一个测定血清总LD的最适条件，检验医师在解释测定结果时应加以注意。

LD催化反应是无氧糖酵解的最终反应，广泛存在于人体各组织中，故测总酶临床意义不大，但LD是由两种不同亚基（M，H）组成的四聚体，形成5种结构不同的同工酶，其中H型亚基中酸性氨基酸较多，电泳时负电荷多，因此电泳速率较快。按电泳向阳极泳动快慢，分别命名为LD₁（H₄），LD₂（H₃M），LD₃（H₂M₂），LD₄（HM₃）和LD₅（M₄）。

【组织分布】

LD虽广泛存在于人体各组织中，但是不同组织中同工酶组成有差异，大致可分为三类：一类以LD₁为主，心肌为此类代表，LD可占总酶活性50％以上，此外有红细胞等。另一类以LD₅为主，以横纹肌为代表，此外有肝脏等。第三类以LD₃为主，脾、肺为此类代表。LD主要存在于细胞质中，线粒体中未查到。

【生理变异】

血清LD高低和性别关系不大，婴儿酶活性可达成年人两倍，儿童和少年活性比成年人高10％-15％，血清LD同工酶目前常用电泳法测定，由于具体方法差异，各学者报告的结果出入较大，但在成年人存在着如下规律：LD₂＞LD₁＞LD₃＞LD₄＞LD₅，值得注意的是有学者报告，部分正常儿童血中LD₁可大于LD₂。

【标本的采集、处理和贮存】

由于血小板中也含大量LD，血清中和血浆所测LD有一定差异，一般都选用血清为测定标本，采血后应迅速分离血清，因红细胞中LD含量比血清高100倍以上，不宜用溶血血清为测定标本。

LD尤其是LD₄和LD₅与其它酶不同，不是热变性而是冷变性，在4℃贮存活性下降快于室温25℃，一般说25℃放2-3天LD活性变化不大，有条件者最好还是在采血后24小时内测定，标本应贮存于室温。

【参考值范围】

根据催化反应方向的不同，有两大类测LD方法，一大类为国际临床化学协会（IFFC）推荐方法，以丙酮酸为底物，其参考值范围为80-500U/L（37℃）；另一大类以乳酸为底物，在我国应用较普遍，其参考值范围为50-150U/L。

【临床应用】

LD及其同工酶是临床上常用酶之一，尤其是LD同工酶和CK-MB是临床常规实验室最常测的两种同工酶。临床常用于诊断和鉴别诊断心、肝和骨骼肌的疾病。表7-5是LD及其同工酶在这些疾病时的变化情况。

表7-5 总LD和LD同工酶在疾病的变化

实用中此酶用于诊断AMI，特别是亚急性AMI。在AMI时，LD由于分子量较大（125000），在常用酶中升高最迟，但其半寿期较长，增高持续时间可达5-10天，此时其它酶活性已恢复正常，在亚急性AMI诊断上有一定价值。可惜的是，LD总酶诊断AMI的特异性较差，很多其它疾病，此酶都升高。LD同工酶则不同，诊断特异性可达95％以上，仅次于CK-MB，甚至有学者认为，只要测此二同工酶，不需作其它酶学检查就可诊断AMI。LD同工酶的高特异性是因为人体各组织器官中LD同工酶的分布情况并不相同，除心肌外，只有少数器官如红细胞中的LD是以LD₁为主，绝大多数的AMI患者血中的LD同工酶都可出现LD₁＞LD₂变化，即所谓的“反转”（flip）类型变化，其持续时间甚至可超过总LD升高时间，达两周之久。临床上可见部分患者在恢复期，所有酶活性都降至正常，但仍有“反转”类型的LD同工酶变化，这些患者常有复发倾向，除AMI和心肌损伤，此种“反转”类型变化还见于溶血性贫血和巨细胞性贫血，但此类疾病在临床上不难与AMI相区分。

60年代临床上曾经用过所谓“α-羟丁酸脱氢酶”的测定来诊断AMI。实际上并不存在这种酶，所测的主要是LD₁的活性，目前国外已较少测定此酶而改用更精确的测LD同工酶的方法。

其次，LD及其同工酶常用于肝脏疾病的诊断和鉴别诊断，由于肝细胞中主要为LD₁，在肝实质病变时常出现LD₅＞LD₄，但由于正常血清中LD₅含量很少，不少病例就是出现同工酶异常LD₅＞LD₄时，总LD活性仍为正常，故LD同工酶检查阳性率远高于总LD，一般在胆道疾患或梗性黄疸早期未累及肝实质时，不出现LD₅＞LD₄，仍为LD₄＞LD₅。值得注意的是，在骨骼肌疾病和损伤时，也会出现类似变化，临床上诊断各型肌萎缩也常测定LD及LD同工酶，早期常为LD₅升高，但在晚期LD₁和LD₂也升高。

恶性肿瘤可由于肿瘤细胞恶性增长和坏死而引起血清LD升高，如转移到肝脏往往伴有LD₄和LD₅升高，此外一部分肿瘤，如白血病等常有LD₃和LD₄的增高。

三、氨基转移酶（ALT，AST）及其同工酶

氨基转移是氨基酸代谢中基本生化反应之一，在机体内存在着多达60种氨基转移酶，丙氨酸基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）是其中最重要的两种。

ALT催化下列反应：

AST催化下列反应：

它们都需要磷酸吡哆醛（维生素B₄）为辅基，不含磷酸吡哆醛的酶蛋白称为脱辅基酶蛋白，没有催化活性。血清除含有有活性的全酶外，还有部分不含磷酸吡哆醛的酶蛋白，如在测定前，先加入足量磷酸吡哆醛，所测血清转氨酶活性常有明显升高。

AST有两种受不同基因控制的同工酶分别存在于细胞质（c-AST）和线粒体（m-AST）中，而一般认为ALT不存在同工酶，我国学者证实在人组织和血清中也存在类似AST的两种同工酶，即细胞质ALT（c-ALT）和线粒体ALT（m-ALT）。

【组织分布】

AST广泛存在于多种器官中，按含量多少顺序为心脏、肝、骨骼肌和肾，还有少量存在于胰腺、脾、肺及红细胞中，肝中AST大部分（70％）存在于肝细胞线粒体中。

ALT也广泛存在于多种器官中，含量最多的不是心脏，而是肝，顺序为肝、肾、心、骨骼肌等，与AST相比，在各器官中含量都比AST少，肝中ALT绝大多数存在于细胞质中，只有少量在线粒体中。

【生理变异】

此二酶生理变异较小，性别、年龄、进食、适度运动对酶活性无明显影响，每天虽有生理性波动，但无统计学意义。

表7-6 ALT和AST在疾病时的变化

【标本的采集、处理和贮存】

红细胞中AST和ALT分别为血清含量的15倍与7倍，所以明显溶血标本不宜测此二酶。

宜采用血清为测定标本，此二酶在4℃冰箱中贮存一周，活性无明显变化，最好不要冰冻，因为在融冻时很容易破坏酶的活性。

【参考值范围】

一般临床使用方法中不加入磷酸吡哆醛，其参考值范围较加入磷酸吡哆醛的为低，ALT为5-40U/L（37℃），AST为8-40U/L（37℃）。

【临床应用】

根据此二酶在人体器官中分布情况，临床医师习惯将ALT用在诊断肝脏疾病，测定AST诊断AMI。在AMI时，不论在出现升高时间，还是升高持续时间，其变化介于CK和LD之间，无特殊价值，随诊断AMI的新试验日益增多，国外已建议不用。ALT在AMI时一般不增高或轻度增高，明显升高常说明有右心衰竭合并肝淤血，m-AST变化比总酶更慢，但其增高程度与坏死病变程度密切相关，是判断AMI预后的一个很好指标。

目前转氨酶测定主要用于肝胆疾病的诊断和鉴别诊断。ALT是我国目前测定次数最多的酶，假如能同时测定AST，并计算出文献上常提到的Deritis比值，即AST/ALT之比，在诊断和鉴别诊断上将是很有用的。

（一）丙氨酸氨基转移酶（ALT）

以前常简称GPT，近年来国外多以ALT为此酶缩写。ALT是我国测定次数最多的酶，这是因为我国肝炎较多，而肝是含ALT最丰富的器官，且大部分存在于肝细胞的胞质中。肝炎时，细胞膜通透性增加，由于肝细胞中ALT浓度约比血清高7000倍，只要有1/1000的肝细胞中的ALT进入血液就足以使血中ALT升高1倍，故此酶是肝损伤的一个很灵敏指标。肝炎时早在黄疸前期就升高，峰值可达数千单位，为正常上限的百余倍。一般而言在急性肝炎时，血清ALT活性高低与临床病情轻重相平行，又由于ALT半寿期较长，往往是肝炎恢复期最后降至正常的酶，是判断急性肝炎是否恢复的一个很好指标。此外在慢性肝炎特别是慢性活动性肝炎ALT也经常升高。因此临床医师对急慢性肝炎患者经常检查ALT并据此诊断和判断病情。

应注意两种情况，重症肝炎时由于大量肝细胞坏死，此时血中ALT可仅轻度增高，临终时常明显下降，但胆红素却进行性升高，即所谓的“胆酶分离”，常是肝坏死征兆。另一种情况是少数人血清中ALT长期持续升高，肝穿无明显病理改变，预后良好，对此现象目前仍在研究之中。

肝炎时ALT常有明显变化，但不能反过来认为凡ALT升高者就有肝炎，其它肝胆疾病如胆石症、胆囊炎、肝癌和肝淤血时也可升高。由于肝脏以外不少器官也含有ALT，因此在AMI、多发性肌炎、急性肾盂肾炎等患者血中ALT也可升高，但一般而言，这些疾病ALT升高很少超过正常上限10倍，常以400U/L为界，超过此值绝大多数可诊断为肝炎。但也有例外，有人报告个别肝淤血、胆石症等患者可超过此界，但在这种情况时，ALT变化往往很快，过几天复查，ALT就可降至400U/L以下。

（二）天冬氨酸氨基转移酶（AST）

以前常简称GOT，现多以AST为缩称，既往认为AST主要存在于心肌中，主要用于诊断AMI。但目前由于AST在AMI时升高迟于CK，恢复早于LD，故诊断AMI价值越来越小，国外不少学者认为诊断AMI，完全可以不测AST。

另一方面肝中AST含量虽低于心肌，但绝对含量（U/mg）仍高于ALT。肝中AST和ALT含量比值约为2.5：1.0。只是由于ALT主要存在于细胞质中，AST主要存在于线粒体中，病变较轻的肝脏疾病如急性肝炎时血中ALT升高程度高于AST，但在慢性肝炎，特别是肝硬化时，病变累及线粒体，此时AST升高程度超过ALT。故在国外对疑是肝炎患者常同时测AST和ALT，并计算AST/ALT比值，正常约为1.15，急性肝炎第1、2、3和4周分别为0.7、0.5、0.3和0.2。如比值有升高倾向，应注意有无发展为慢性肝炎可能，慢性肝炎时可升到1.0以上，肝硬化时可达2.0，此比值对判断肝炎的转归特别有价值。

四、碱性磷酸酶（ALP）

碱性磷酸酶（ALP）是指一组底物特异性很低，在碱性环境中能水解很多磷酸单酯化合物的酶，需要镁和锰离子为激活剂。近年为认为ALP真正作用是将底物中磷酸基团转移到另一个含羟基基团化合物上，磷酸乙醇胺有可能是ALP在体内作用的底物。

ALP确切的生理作用目前仍不十分清楚，一般认为骨中ALP和骨的钙化作用密切相关，成骨细胞中的ALP作用产生磷酸，与钙生成磷酸钙沉积于骨中。ALP还广泛存在于肝细胞血窦侧和胆小管膜上、肾近侧曲管刷状缘和小肠粘膜的微绒毛，据此推测它可能还与物质的吸收和运转过程有关。

各器官的ALP在理化性质都有些差异，临床上长期认为存在着肝、骨、小肠和胎盘等ALP，在病理时还可能出现“高分子”ALP，以及一些和肿瘤有关的变异ALP，如Regan、NagaoALP等。深一步研究发现这些ALP主要受3个基因位点控制，相应生成3大类ALP，即小肠、胎盘和组织非特异ALP，后者包括临床上所谓的骨、肝、肾等组织器官，它们的氨基酸结构类似，抗原性无差别，这些酶电泳速率和对不同抑制剂反应差异来自ALP中所含糖基的不同。

【组织分布】

ALP广泛存在于机体各组织器官中，按每克湿组织ALP含量多少排列，顺序为肝、肾、胎盘、小肠、骨等。

【生理变异】

总论中已经提到ALP变化与年龄密切相关，简言之，新生儿ALP略高于成年人，以后逐渐增高，在1-5岁有一次高峰，可达成年人上限2.5-5倍，以后下降，到儿童身长增高期又再次上升，第二高峰在10-15岁之间，可达成人上限4-5倍。20岁后降至成年人值，到老年期又轻度升高，可能与生理性的激素变化有关。

孕妇血清ALP在妊娠3个月即开始升高，9个月可达峰值，约为正常值的2倍，ALP升高可维持到分娩后1个月，升高的ALP来自胎盘，和胚泡壁的细胞滋养层的发育程度直接相关。

高脂餐后，血清ALP活性升高，尤以血型为O型或B型的分泌型（唾液中可分泌血型抗原者）人群更为突出，增高的ALP多为小肠ALP。

【标本的采集、处理和贮存】

为避免脂肪餐的影响，宜空腹采血，除肝素外，其它常用抗凝剂可与Mg²⁺作用，引起ALP活性下降。最好用血清为测定标本，红细胞膜上有ALP，明显溶血标本会干扰测定结果。

ALP在室温和冰箱放置后，活性逐渐升高，可增加5％-10％。冷冻血清融冻后，其中活性开始偏低，以后慢慢升高。所以应在采血当日就测定ALP活性。

目前常用的冻干质控血清，复溶后ALP活性常有一个活性升高过程，有些制品复溶24小时后，活性可升高50％-100％，使用时应加以注意。

【参考值范围】

ALP测定结果与所用方法种类和测定温度密切相关，就是同一底物，因缓冲液不同，其结果可有2-3倍差异，目前国内应用较多的方法中以磷酸对硝基酚为底物，2-氨基-2-甲基丙醇为缓冲液，在37℃测定时，成年人参考值范围为20-110U/L。

ALP在不同年龄人群中有较大差异，在以上有关章节中已加以论述，解释结果时必须加以注意。国外文献指出ALP虽然有较大的人群差异，但是个体间差异很小。有条件应将测定结果与被测者的“正常值”进行比较。

【临床应用】

ALP早在本世纪30年代就用于临床，是临床医师非常熟悉的酶之一，在70年代前ALP是世界上临床测定次数最多的酶，主要用于骨骼和肝胆系统疾病的诊断和临床鉴别诊断，可参见下表：

表7-7 碱性磷酸酶在疾病时的变化

（缺）

ALP和骨化过程密切相关，很多骨骼疾病如变形性骨炎（Paget病）、副甲状旁腺功能亢进、佝偻病、软骨症、原发性和继发性骨肿瘤、骨折和肢端肥大症的患者血中ALP都可升高，尤其是变形性骨炎，增高非常明显，可达正常上限值的50倍。此病在我国少见，我国常用于早期诊断佝偻病和软骨病，ALP升高早于血钙、磷变化以及X线检查，是一个很灵敏的诊断指标，但应注意骨质疏松患者血中ALP一般都在正常范围内。

目前ALP测定主要用于黄疸的鉴别诊断，阻塞性黄疸时血清ALP常早期明显升高，甚至可达正常上限值的10-15倍，在完全阻塞性黄疸病例中，80％病例血中ALP超过正常上限5倍。一般而言血清ALP持续低于正常上限值2倍时，阻塞性黄疸可能性较小，肝性黄疸时ALP轻度升高，一般不超过正常上限的2-3倍，约有半数原发性肝癌血中ALP升高，升高程度也常较明显，甚至可达正常上限值的15-20倍。如在无黄疸肝脏疾病人血中发现有ALP升高应警惕有无肝癌可能。

ALP升高还可见于其它疾病，如急慢性胰腺炎、慢性肾衰、肠梗塞、肺梗塞等疾病，但无太大临床价值，某些药物如孕激素、雌激素、胎盘白蛋白等也可引起血中ALP升高。

血ALP下降见于甲状腺功能低下、恶性贫血和遗传性碱性磷酸酶减少症等。

五、γ-谷氨酰基转移酶及其同工酶

γ-谷氨酰基转移酶（GGT）是一种底物特异性不高的酶，可作用于一系列含谷氨酰基的化合物。在体内可能催化下列反应：

由于有多个多肽参与反应，历史上曾命名为γ-谷氨酰基转肽酶，简写为GGTP。

本酶为含SH基的糖蛋白，其生理功能尚不十分清楚。Meister认为细胞外游离氨基酸需通过γ-谷氨酰基循环的一系列生化反应方能进入细胞，位于细胞膜上的本酶起关键作用，与组织中氨基酸和肽的分泌吸收，合成过程有关。

不同器官GGT的理化性质有差异，用琼脂糖电泳可将GGT分为四个区带。但目前认为控制GGT的基因位点只有一个，上述差异是由于酶蛋白中糖基组成不同而引起。

【组织分布】

人体各器官中GGT含量按下列顺序排列：肾、前列腺、胰、肝、脾、肠、脑等。大部分酶与细胞的膜结构结合，例如在肝细胞胆管侧的细胞膜上。虽然此酶在肾脏含量最高，学者相信血清中GGT主要来自肝脏。

【生理变异】

年龄与妊娠与否对GGT影响不大，不似ALP常明显升高，如同时测此二酶，有助于临床医师判断肝脏是否有病变。

男性血中GGT含量明显高于女性，可能与前列腺有丰富的GGT有关。酗酒会引起GGT明显升高，升高程度与饮酒量有关，诊断疾病时必须排除这一因素。

【标本的采集、处理和贮存】

GGT是一个比较稳定的酶，室温中2天、4℃放1周活性无变化，-20℃可储存1年，红细胞中GGT含量很低，溶血对本酶测定干扰不大。

【参考值范围】

以γ-谷氨酰-3-羧基-4-对硝基苯胺和双甘肽为底物的动态法，在37℃测定，成年男性的参考值为7-56U/L，成年女性为0-30U/L。

【临床应用】

GGT在疾病时的变化可参阅表7-8：

表7-8 γ-谷氨酰基转移酶在疾病时的变化

GGT测定在我国临床应用很广，可能是因为我国肝脏疾病发病率高，而GGT又是肝胆疾病中阳性率最高的酶。德国内科学会通过对13000例肝胆患者调查，发现95％病例GGT升高，其次才是ALT，阳性率为83％，第三位是胆碱酯酶，如同时测此三种酶，阳性率可达99％。

胆道疾病如胆石症、胆道炎症、肝外梗阻时，GGT不仅阳性率高，而且升高明显，可高达正常上限的5-30倍，肝脏实质疾病如肝炎、脂肪肝、肝硬化时GGT一般只是中度升高（2-5倍），这点有助于肝胆疾病的鉴别诊断。

GGT又是诊断恶性肿瘤有无肝转移的一种很有用的试验，肿瘤患者如GGT升高常说明有肝转移可能。

当ALP升高时，同时测GGT有助于鉴别ALP的来源，如GGT正常说明此时ALP升高常来自肝外的器官，如骨骼疾病等。

临床在使用GGT时一定要注意它是一种诱导酶，不少药物能使血中GGT活性升高，如巴比妥类药物、抗癫痫的苯妥英钠、抗抑郁症的三环化合物、抗热解痛类的对乙酰氨基酚可引起GGT升高；抗凝药香豆素、含雌激素的避孕药以及治疗血脂升高的氯贝丁酯（法脂乙酯）都可引起GGT轻度升高。还有酗酒可使其升高，这些因素限制了此酶的应用价值。医师在应用此酶诊断疾病时，必须先除外这些非病理因素引起GGT增高的可能，国外有些国家由于酗酒人多，以致不测或少测此酶。

六、淀粉酶（AMY）及其同工酶

AMY对食物中多糖化合物的消化起着重要作用。作用于多种糖化合物，如淀粉、糖原等。它不同于植物中的β-淀粉酶，仅作用于多糖化合物的末端，α-淀粉酶可以随机作用于多糖化合物内部的α-1，4葡萄糖苷键，产生一系列分子不等的产物：糊精、麦芽四糖、麦芽三糖、麦芽糖和葡萄糖。

AMY是一种需钙的金属酶，其最适pH在6.5-7.5之间，卤素和其它阴离子有激活作用（Cl^-＞Br^-＞NO^3-＞I^-）。其分子量较小，约55ku，易由肾脏排出，尿中AMY活性浓度常高于血。

两个不同基因位点分别控制，并生成两种结构和抗原性有明显差异的AMY同工酶：一种由胰腺分泌，习惯上命名为胰腺淀粉酶（P-AMY）；另一种主要来自唾液腺，常命名为唾液腺淀粉酶（S-AMY），但并不意味着只有唾液腺产生此种同工酶，其它器官如肺、骨、卵巢和甲状腺也能生成S-AMY。

【组织分布】

机体中胰腺含AMY最多，由腺泡细胞合成后通过胰管分泌入小肠，唾液腺也分泌大量AMY入口腔开始消化多糖化合物，此外AMY还见于卵巢、肺、睾丸、横纹肌和脂肪组织中，在某些肺癌和卵巢癌患者中可查到AMY升高，且主要为S-AMY，肝中AMY很少乃至没有。

【生理差异】

成年人血中AMY与性别、年龄、进食关系不大，新生儿AMY缺乏，满月后才出现此酶，逐步升高，约在5岁时达到成人水平，老年人AMY开始下降，约低25％。

尿AMY浓度由于受尿液浓缩或稀释的影响，随意留尿测定AMY的诊断价值受到一定限制，国外学者多建议留6小时或24小时尿液测其AMY总含量更为可靠。

【标本采集、处理和贮存】

有些实验室常用血浆作为标本测AMY，这样可以更快地报告结果。但由于AMY为需钙酶，大多数常用抗凝剂都将抑制AMY活性，还是以血清为标本较好。收集标本时必需注意避免唾液的污染，否则将引起假阳性。

AMY是一种很稳定的酶，室温中一周，4℃几个月酶活性都无变化。

【参考值范围】

国内大多数实验室仍使用苏木杰（Somogyi）的碘-淀粉呈色法，由于各实验室所用水解淀粉来源不同，不同实验室所测结果有所差异，但大多数血AMY都在200苏氏单位以下。

愈来愈多临床实验室使用人工合成基质，在自动生化分析仪上测定AMY，但目前尚无成熟的AMY推荐法，不同厂家出的试剂盒由于所用基质不同，结果很难一致，其参考值范围可参考各厂家说明书。

【临床应用】

临床上测定血清AMY主要用于诊断急性胰腺炎，此酶常在腹痛后2-12小时升高，20-30小时达到高峰，一般为正常上限值的4~6倍，最高可达40倍。此值的高低和疾病预后关系不大，但此值愈高，急性胰腺炎的可能性就愈大，约在3-4天内AMY活性恢复正常。急性胰腺炎时尿AMY也增高，且持续时间更长，但由于尿浓度还受尿液浓缩稀释影响，很难定出正常和病理界限，定时收尿测排泄AMY总量，结果虽较可靠但收集麻烦。国外学者认为测尿AMY诊断价值很小。临床医师有时要求测胸水或腹水中AMY活性，如显著升高说明此时急性胰腺炎病变累及胸、腹腔。

诊断急性胰腺炎时必需与其它急腹症相鉴别，可惜的是此时AMY也有不同程度升高，一般说来不超过正常上限的4倍或者500苏氏单位。此值常用作诊断急性胰腺炎的判断值，但也不是绝对的，个别急腹症患者AMY可超过此值，甚至达到2000苏氏单位。

唾液腺疾病如腮腺炎患者血AMY也可升高，但临床上不难鉴别，且主要为S-AMY升高，有别于胰腺炎以P-AMY升高为主。

国外报道在1％-2％人群中可出现巨淀粉酶血症，血中AMY和免疫球蛋白（IgG或IgA）形成大分子的复合物，临床化验特点为血中AMY持续升高，尿中AMY正常或下降。进一步检查可发现血中AMY分子量增高，此现象不和具体疾病有关，增高者也多无临床症状，注意应与病理性AMY升高相区分。

七、酸性磷酸酶（ACP）及其同工酶

酸性磷酸酶（ACP）是一组作用类似碱性磷酸酶的酶，不同点是最适pH偏酸，从pH4.5-7.0。

本酶生理作用还不十分清楚，主要存在于细胞的溶酶体中，是溶酶体的标记酶之一，推测此酶参加细胞中的分解代谢。

目前发现有4个不同的基因位点生成4类不同的同工酶，第一个基因位点生成前列腺ACP，其它组织仅有微量存在，有特异抗原性，用免疫学方法很易与其它ACP分开；第二个基因位点生成为溶酶体ACP，存在于细胞的溶酶体中；第三个基因位点生成为红细胞ACP，实际上不仅存在于红细胞中，还广泛存在于细胞质中；第四个基因位点生成ACP存在于破骨细胞和一些吞噬细胞，如肺泡的巨噬细胞，病理时还存在于高雪细胞和白血病的“毛细胞”中。

【组织分布】

它几乎存在于体内所有细胞中，虽然在细胞质中可找到ACP，但主要在于溶酶体，ACP主要组织来源是前列腺、红细胞和血小板。正常男性血清中1/3和1/2ACP来自前列腺，其余部分和女性血中ACP可能来自血小板或破骨细胞。

【生理变异】

男女性血中ACP含量无差异，新生儿ACP活性与成人相似，出生后1个月中血清酶活性甚高，然后随年龄的增长而逐渐下降，青春期又可出现一活性峰值，至20岁降至成人水平。

【标本的采集、处理和贮存】

常用抗凝剂抑制ACP活性，以血清为测定标本较好。

ACP是常用酶中最不稳定的一个，尤其在37℃和偏碱性时灭活更快，此时放置1小时，酶活性可丧失50％，如将pH降至6.5以下，酶比较稳定。最简单方法可按1ml血清加入10％醋酸20μl酸化，此时酶在常温可稳定1天，4℃3天，－20℃稳定几个月。

【参考值范围】

不同方法参考值也不同，国外多推荐使用磷酸麝香草酚为底物的方法，因为前列腺ACP对此底物亲合度高，测定结果基本能反映ACP含量高低，此法参考值范围为0.5-1.9U/L，男女无差异。

【临床应用】

主要用于论断前列腺癌，由于酶不稳定，测定困难，目前正被其它前列腺癌标记物如前列腺特异抗原（PSA）所取代。

第三节　缺血性冠状动脉疾病的酶学诊断

缺血性冠状动脉疾病包括了心绞痛和急性心肌梗死（AMI）等疾病，其中AMI是西方发达国家主要死因之一。近年来随经济发展人们生活水平提高，此病在我国发病率明显增加，早期诊断、适当治疗对于减低此病死亡率和合并症是极其重要的。

WHO在1997年提出诊断AMI三个方面的依据：即第一，临床表现和症状主要为胸部剧烈疼痛；第二，心电图上特异改变，如出现Q波；第三，血清中有关酶浓度出现升高下降的动态过程。一般认为患者具有三大表现中任何两项都可诊断为AMI。目前一些AMI患者可以缺乏典型胸痛症状，临床上称为寂静型AMI（silentAMI），国外文献认为此种类型约占1/4AMI患者。此类患者多见于老年人，尤其是糖尿病患者。另外一些AMI患者心电图检查查不到AMI特有的Q波，病理检查时这些患者的坏死病变不累及或少累及心脏外层，临床上常称为内膜下或非穿壁性心梗。目前更多使用“无Q波心梗”术语取代上述名词，其发病率约占总AMI的1/3，这样血清中有关酶浓度的动态变化对AMI诊断具有了较特殊价值，是诊断和鉴别诊断AMI的重要依据。

图7-2 血清酶在单纯性AMI后的变化

图7-2 是AMI患者血清酶浓度的典型变化图：

从图7-2可以看到AMI时，任何酶变化都有一个延迟期，也就是说出现心肌梗死时虽然酶已释放到细胞外，但由于病变局部没有血液通过，释放的酶需经由系统缓慢进入血液，大约在4-8小时后，血清酶活性才开始超过参考范围的上限值。在常测酶中首先升高的是CK-MB，升高程度可高达参考值上限的10-25倍，由于骨骼肌中也含有少量CK-MB，但不超过5％，所以临床上更多地愿意用CK-KB占总CK的百分比（＜6％）来诊断AMI。CK-MM或者说总CK变化类似CK-MB，但升高和恢复正常都略迟，常在AMI发病8-12小时后才开始升高，24-48小时达到峰值，总酶升高持续7天，LD₁持续时间更长达10天，升高程度较低，一般为参考上限的3-4倍。由于心肌中的LD主要为LD₁，因此在理论上LD₁诊断特异性更高，但这二者的测定都受到溶血干扰，轻度溶血就有可能引起血清LD和LD₁非病理性升高，临床上应用此酶必须注意此点。

在我国医院实验室，往往还将天冬氨酸氨基转移酶（AST）和羟丁酸脱氢酶（HBDH）和上述两种酶作为一组测定项目，用于论断AMI。但从图可以看出总AST测定对论断AMI毫无优点，当AST升高时几乎无一例外都伴有CK/或LD升高，如果考虑到AST还大量存在于其它器官，如肝、肌肉内，其测定特异性明显低于CK。

至于HBDH实际上并不存在此种酶，所测的仍是LD的活性，只在当以酮丁酸取代丙酮酸为底物测LD活性时，LD₁比其它同工酶对酮丁酸有更大活性，所测结果更能反映出LD₁的活性。随着有更好方法，如电泳法、免疫法和化学抑制法测LD同工酶，已无必要再测定此酶以诊断AMI。

随科学技术发展，人们对缺血性冠状动脉疾病的发病机制、分类和治疗有了进一步认识：冠状动脉粥样硬化开始于血管壁上出现富含胆固醇及其酯类的脂肪条纹，病变进一步增大成为粥样硬化斑（atheroma），斑块可以大部分阻塞血管内腔，限制血流，劳累后由于心肌供氧不足，引起心区疼痛，而在休息后或者用血管扩张药后得到缓解，这就是典型的稳定型心绞痛症状。斑块的变化是多种多样的，斑块可钙化变得僵硬和易碎，部分斑块可能进入血流引起下面小血管栓塞，在动脉壁上由于斑块脱落形成溃疡，血小板聚集在溃疡面，释放出强有力的血管收缩因子如TBX-2，有可能在血小板聚集基础上形成血栓，阻塞血流，引起供血障碍，心肌组织病变乃至坏死，出现典型的AMI症状。

栓塞形成后，可能激活体内的溶栓系统活性，促使血栓溶解，血液又重新灌注（reperfusion），但此过程往往已在梗死发生后较长时间后才发生，此时心肌组织已经坏死，如果溶栓出现在心梗发生后6小时内，病变心肌组织有可能不坏死，病变转逆。目前治疗AMI广泛在早期应用溶栓药，如尿激酶、链激酶、组织型纤溶酶原激活剂等，防止心肌坏死形成瘢痕。这些新疗法的出现对实验室提出一些新的要求，如要求早期诊断AMI，用常规测酶方法常不易达到此要求，因为发病后4-6小时正相当这些酶的延迟期，CK同工酶亚型的发现为早期诊断AMI提供新的可能性。

80年代以来发现CK同工酶MM和MB虽然都各由基因位点控制形成组织型的CK-MM₃和CK-MB₂，但它们释放入体液后在体液中羧基肽酶作用下，分解M亚基羧基端的赖氨酸，改变了MM₃和MB₂的等电点，可以进一步分为不同亚型（isoform），即CK-MM₃可进一步变为电泳速度较快的MM₂和MM₁，CK-MB₂变为MB₁。正常血清中亚型含量分别为MM₁＞MM₂＞MM₃，MB₁＞MB₂，但当AMI时由于组织型MM₃和MB₂大量释放入血，MM₃/MM₁和MB₂/MB₁，比值超过1.0，此变化明显早于CK和CK-MB升高。MB₂/MB₁在AMI发病后1.5小时达到峰值，MM₃/MM₁则在3小时达到峰值，Wu在最近提出早期诊断首选的是CK亚型和肌红蛋白，确诊Ami则仍以CK-MB以及最近提出的肌钙蛋白（troponin）为佳，晚期则选用LD和肌钙蛋白。

另一较大进展是使用免疫学方法测CK-Mb的质量（μg/L），而不是用经典方法测CK-MB的活性浓度（U/L）。特别是使用抗CK-MB单克隆血清合并化学发光技术，不仅灵敏度很高，检出值为0.8μg/L，操作简单，时间短，特别适合于急症标本。在发达国家已逐步取代其方法成为测定MB的主要方法，临床上也常以CK-MB指数＞6％来诊断AMI，指数按下式计算CK-MB（μg/L）/CK（U/L）。最近有人报告用酶联法测糖原磷酸化酶BB同工酶的质量和CK、CK-MB、肌红蛋白以及肌钙蛋白，比其早期诊断AMI灵敏度高。

使用溶栓药后，需了解用药是否有效，即是否出现再灌注。冠状动脉血管造影是判断是否出现再灌注可靠的方法，但需一定设备，并且是一种损伤性检查，临床医师往往可以根据酶峰值出现时间提早来诊断，如栓塞溶解，出现再灌注，血液通过梗塞部分，可将释放到病变组织中的酶冲洗到血中，酶峰值出现变早。

从冠状动脉粥样硬化的病变和血栓形成、溶栓过程的动态变化，不难理解在典型的心绞痛和心肌梗死之间还存在着各种过渡的病变。例如在按WHOAMI诊断标准未能诊断AMI患者死亡时，可发现有小灶性坏死病变。

最近提出一个新的分类，将此类伴有坏死病变的缺血性心脏疾病命名为IMD（ischemicmyocardialdamage）缺血性心肌损伤，包括两类疾病：一类是符合WHO诊断标准的AMI，另一类缺乏典型心电图和酶学变化，但灵敏的心肌损伤指标如肌损伤MMD（mi-normyocardialdamage）。

另一方面心绞痛发作可不仅限于劳累时，一部分患者在安静时也可以出现心绞痛，其中一部分还可以进一步发展为AMI和出现猝死。临床上将其分类为不稳定型心绞痛，目前认为TnT和CK-MB质量测定有助于临床判断这些患者的预后，一些临床医师主张对这些患者开展一些较积极的抗凝或溶栓治疗。

最近发现一些心肌蛋白可作为心肌损伤的较好指标，尤其是TnT和肌钙蛋白I（TnI）。肌钙蛋白是由三个亚单位组成（TnT，TnI和TnC），它们为心肌的调节单位，在控制心肌收缩中起着重要作用，心肌TnT和TnI的抗原性与骨骼肌有明显差异，可以得到特异性很高的单克隆血清。由于血清中浓度很低，TnT一般不超过0.1μg/L，心肌病变时可成百倍升高，由于分子量较小，升高出现时间都长。目前用TnT诊断AMI，判断不稳定型心绞痛患者预后的价值已为临床所公认，但也发现在肾透析患者血中可有不明原因TnT浓度升高。TnI临床价值仍在探索中，有望成为另一灵敏的心肌损伤指标。

第四节　肝脏疾病的酶学诊断

从1995年卡门（Karmen）等发现急性肝炎患者在黄疸前期，血清中转氨酶（ALT，AST）活性就已明显增高以来，用于诊断肝脏疾病的酶不下几十种。在我国ALT是应用最广泛的酶，其次是碱性磷酸酶（ALP）、γ-谷氨酰基转移酶（GGTP），其它有精氨酸代琥珀酸裂解酶（ASAL）、酰苷脱氨酶（ADA）、5’-核苷酸酶、甘露醇脱氢酶等。总的说来这些酶都能比较确切反映肝胆系统的炎症或坏死性病变，在我国对反映肝脏合成功能方面的酶试验重视较差。公认假性胆碱脂酶（CHE）能反映肝脏蛋白合成能力。还有文献报告卵磷胆固醇酰基转移酶（LACT）也能反肝细胞酶和蛋白的合成能力，但目前此酶所用方法不实用。

1975年德国内科协会年会提出ALT、GGTP和CHE三种酶作为肝脏疾病时的酶过筛试验。三种酶分别反映肝脏的不同病理过程：ALT增高往往说明肝实质细胞的损伤；GGTP增高可以说明胆汁淤积和对肝的“诱导作用”；测定CHE可以检查肝脏的蛋白合成功能。当时德国选用这三种酶是建立在大量的临床观察的基础上，他们统计了10年内13000名肝脏疾病患者的检查结果，发现GGTP增高占病例的95％，GPT为83％，CHE有变化的为74％，其中63％活性下降，11％上升。其余酶阳性率的顺序为AST71％，ALP60％，GLDH47％和LDH34％。如同时测定GGTP、GPT和CHE三种酶可查出99％的肝胆疾病患者。

急性肝炎恢复期患者约有半数ALT是最后一个恢复正常的生化指标，另半数则是GGTP。另有文献报道在肝炎时ADA恢复正常迟于ALT。

大多数中毒病例如果累及肝脏，GGTP灵敏度往往高于转氨酶，尤其是酒精性脂肪肝。血中ALT活性正常而GGTP增高还见于胆石症、胆囊炎、药物的诱导作用以及肝脏慢性淤血等。

很早就知道CHE下降是判断肝脏疾病预后一个很好的指标。而在脂肪肝时随ALT和GGTP的增高，CHE也可能增高。

根据一个酶试验的结果就进行鉴别诊断和判断预后决非易事。所以后来一些学者企图通过比较不同酶变化的结果来提高酶试验应用的价值。DeRitis首先提出AST/ALT比值的诊断意义，ALT主要存在于细胞质中，AST则有一半位于线粒体中，另外ALT在血中半寿期明显高于AST3倍，所以在典型急性肝炎患者血ALT活性不仅升得高并且持续时间长，在急性肝炎时随时间延长DeRitis比值逐步下降。在病程的第1、2、3和4周，其比值分别为0.7、0.5、0.3和0.2。在慢性活动性肝炎和肝硬化时，由于细胞进一步坏死，AST增高程度往往超过ALT，DeRitis比值大于1。肝硬化尤其酒精性肝硬化，此比值可达3.0。文献上还曾介绍LD/AST、GGTP/AST等，但目前已少用。

国内外都有文献报告GGTP和ALP同工酶测定有辅助诊断肝癌作用。LD同工酶试验对肝病诊断也有一定价值。肝中LD以LD₅为主，但在正常血中一般不超过10％，所以肝病时测总LD活力价值不大，其阳性率很低，但如测定LD同工酶，则LD₅阳性率明显升高，急性肝炎LD₅增高患者中有半数LD总活力正常。慢性肝炎中此现象更明显，72％病例LD不增高但LD₅异常。一般都认为LD₅增高是肝细胞坏死的一个很好指标，可用于判断肝炎治疗效果。重症肝炎时，如LD₅持续增高常是需要换血疗法的一个重要指标。

急性肝炎时测定线粒体谷草转氨酶（m-AST）有助于了解肝病严重程度。Ideo等报告28例急性肝炎，血清m-AST/总AST为32.10（9.28U/L）。如果总AST升高明显，而m-AST/总AST比值较低，说明病情较轻，反之，如果比值较高，常有重度线粒体破坏，见于肝坏死。国内有人认为测定m-AST可以在一定程度上取代肝活检。

以往在解释为何肝病时血清酶变化明显时，往往简单地认为是因为肝脏是人体的代谢库，含有多种高浓度的酶，肝细胞病变时细胞膜通透性增加或者细胞坏死，细胞内酶释放入血以致血清中酶活性升高。这显然不能很好解释复杂的临床现象，例如不同的病因（病毒、毒品、淤血等）可以引起类似的肝细胞病变，但酶的变化规律并不相同。这与下列三个因素有关。

（一）肝组织结构和血清酶活性变化

肝有两大类型细胞（肝细胞和非肝细胞），通过近年来定量组织学的研究发现，每立方厘米肝细胞中非肝细胞（枯否细胞、内皮细胞和贮脂细胞）约为0.92亿，肝细胞含量在1.5亿到1.7亿之间，非肝细胞的数数为肝细胞的1/2。非肝细胞体积小于肝细胞，其总体积为肝细胞体积的10％。一般认为量为肝细肝细胞代谢比其它非肝细胞更为活跃，酶含量高于非肝细胞，但已有文献报道按每克蛋白质计算，非肝细胞所含的已糖激酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活力高于肝细胞。所以在研究肝脏疾病酶变化规律时，不能只看到肝细胞病变而忽视其它细胞特别是枯否细胞的病变。目前对这方面的研究是很不够的，特别缺乏非肝细胞病变和血清酶变化间关系的文章。值得一提的是腺苷脱氢酶（ADA），急性肝炎时血中此酶一般是中度增高，但是传染性单核细胞增多症时知中ADA增高非常明显，此现象还见于肠伤寒。这些都提示血中ADA活性变化可能和单核吞噬细胞系统病变有关。Neef将肝功能试验分类时，也提出ADA可以反映肝脏间质细胞的反应。还有文献报道肝硬化时N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶（ANG）活性增高，此酶主要存在于溶酶体，所以不能排除肝硬化时非肝细胞病变引起ANG增高。

肝细胞与非肝细胞在细胞的亚细胞器方面差异较大。例如肝脏中的线粒体都集中在肝细胞中，非肝细胞中的线粒体只占总数的1.2％。另一方面非肝细胞中含大量的溶酶体，可占总数的43％。膜结构主要存在于肝细胞中，非肝细胞结构面积仅占总面积的8％，但其中高尔基复合体膜面积为总高尔基复合体面积的15％，质膜占27％，溶酶体的膜更多为30％。这从另一方面说明肝细胞中膜结构主要集中于线粒体和内质网。

由于线粒体几乎全存在于肝细胞中，所以检测代表线粒体酶的变化往往能较准确地反映出肝细胞病变程度，尤其是坏死性变化。因为线粒体有两层膜，一般病变并不能促使线粒体中的酶释放入血。谷氨酸脱氢酶（GLDH）和异柠檬酸脱氢酶（以NADP为辅酶）是最能反映肝细胞线粒体苹果酸脱氢酶（m-MDH）的方法，在判断肝细胞病变估计肝病患者预后方面具有一定的价值。

还有人探讨了过氧化物体中的酶，如过氧化氢酶，与内质多有关的酶，如阿司匹林酯酶变化对肝病的诊断价值，但尚看不出有任何明显的临床意义。

（二）肝细胞的不均一性

近年来通过组织化学定性研究，显微分光光度计定量测定、电子显微镜观察等各种手段和技术已经知道，肝脏中不仅存在着肝细胞和非肝细胞的不同，不同的肝细胞也存在着差异，不仅表现在代谢功能上，还表现在细胞结构上。

现常以汇管区肝小叶动静脉终末分枝为中轴进行划分肝小叶，由内向外分为Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ带。

不同区带的肝细胞血液供应有差别。氧含量很高的肝动脉血和富含营养物质的肝门静脉血由汇管区的小叶间动脉和静脉进入肝小叶的血窦，依次同过Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ带，最后到达中央静脉，所以Ⅰ带的肝细胞氧和营养物质供应最充分。但另一方面通过血液进入肝脏的有毒物质和致病因子也先到达Ⅰ带。这些特点不可能不对各区带的肝细胞产生影响。在电子显微镜下Ⅰ带存在着大而均一的线粒体，Ⅲ带的线粒体少而大小不一。测定Ⅰ带线粒体剖面积，其平均值为0.43μm，嵴突长度的平均值微7.5μm约为Ⅲ带的2倍，其值分别为0.2μm²和0.3μm²。

这促使科学家们去研究不同区带细胞中酶的分布情况。表7-9是综合各学者报告的结果。

表7-9 肝小叶不同区带酶分布情况

Pett和Wmmer还进一步报告了各个酶在Ⅰ带和Ⅲ带浓度间的比值。琥珀酸脱氢酶比值为0.91，苹果酸脱氢酶为1.68，乳酸脱氢酶为1.32，异柠檬脱氢酶为0.52，谷氨酸脱氢酶为0.55，NADH四唑还原酶为0.58，磷酸甘油氧化酶为1.0。

不同病因引起肝的病理变化不尽相同，如右心衰竭时，Ⅲ带供血情况最差，此处肝细胞往往大量坏死，ICD和GLDH大量释放入血。肝炎则往往是肝脏弥漫性病变或者Ⅰ带肝细胞病变更严重些，所以ICD和GLDH变化较小。临床医师注意到右心衰竭时血中氨基转移酶也往往明显增高，如能同时测一下ICD和GLDH活性，往往有助于急性肝炎的鉴别诊断。有学者提出如ICD/AST比值≤1.5则主要是肝细胞坏死，反之如比值≥1.5，则是Ⅲ带肝细胞坏死。

（三）肝血窦的解剖特点

肝血窦缺乏完整的内皮细胞层，肝细胞通过狄氏腔直接和血液相接触，已知狄氏腔有广大的表面积高达600m²，为人肺表面积的7倍，因此即使轻微的肝细胞病变，细胞中的酶也很容易释放到肝血液中，并很快分布到全身，以致末梢血中酶浓度迅速并明显增高。人体其它器官例如肌肉、肾脏中虽也含有大量酶，如肾脏中谷氨酰基转移酶（GGTP）含量甚至是肝组织的25倍，但这些器官病变时，细胞中的酶不可能直接释放入血液，而是先释放入组织液或肾小管中，以后通过毛细管内皮（已知骨骼肌中毛细管通透性很低）或者淋巴系统才能进入血液中。所以这些器官病变时血中酶活力增高较慢也不太明显。升高的酶分子量往往较小，因为大分子的酶通不过毛细血管壁。这些限制因素对肝脏是不存在的，所以肝病时酶活性不仅升得高而且升得快。近年来学者们还注意到肝病时血中往往能查到一些大分子的酶或者酶复合体，研究最多的是高分子碱性磷酸酶。国内外都有文献报道肝病时碱性磷酸酶阳性率很高，梗阻性黄疸时几乎可达100％，这些高分子酶复合体在其它疾病时往往少见。

第八章　肿瘤标志物的临床实验室检查

近二十多年来，为了提高对肿瘤的早期检测、鉴别诊断、疗效观察以及预后判断，人们从肿瘤细胞的化学特性、细胞病理、免疫反应和基因表达产物等诸多方面寻找各种特异性强、灵敏度高的肿瘤标志物，并取得了较快的进展。肿瘤标志物的研究对肿瘤的诊断有极其重要的意义，推动了临床实验室的检测水平的提高和发展。

第一节　概述

一、肿瘤标志物的发展概况

在世界上首先报告肿瘤标志物的是1846年由Bence-Jones发现在尿中有一种随温度变化而改变成凝溶状态的蛋白质，后经证实这是患有多发性骨髓瘤病人的浆细胞所产生，由尿液排泄的蛋白质，并被命名为B-J蛋白。100多年后，人们对这种蛋白质又有了新的认识，其本质是免疫球蛋白的轻链部分，除了在尿液，也可在血清中利用电泳技术将其检测。现已分别检测出多发性骨髓瘤患者浆细胞所分泌的全部的“单克隆系”免疫球蛋白。B-J蛋白的发现，开创了肿瘤标志物的新时期，故常将这一年代称为肿瘤标志物的开创期，或称肿瘤标志物的第一阶段，见表8-1。

表8-1 主要肿瘤标志物的发现阶段

第二阶段从1928年到1963年，在这段期间发现了与肿瘤相关的标志物，包括激素、同工酶、蛋白质。但是这些标志物的应用，特别是肿瘤所表达的这些物质的理化特性，经过相当的一段时间后，才被人们逐渐认识。尤其是在1963年至1969年期间，即第三阶段中发现并证实，在肿瘤的所产生的蛋白质物质中，某些胎儿期蛋白在肿瘤状态时重新出现，从而认为对这种胎儿蛋白的检测，十分有利于对肿瘤的诊断。第四阶段是1975年起，发现了单克隆抗体，并在肿瘤细胞系中获得了肿瘤抗原和成功地使用癌胚胎抗原臂如CA125、CA153、CA549等。近年来，随着分子遗传学的理论和技术的发展，分子探针的使用，单克隆抗体的筛选成功，基因的定位，包括肿瘤基因和抑癌基因的测定，使肿瘤标志物的检测的内容更广，技术更先进。

二、肿瘤标志物的定义

所谓肿瘤标志物，指在肿瘤发生和增殖过程中，由肿瘤细胞生物合成、释放或者是宿主对癌类反应性的一类物质。这类物质可能是循环物质，可在细胞、组织或体液中出现，人们能利用化学、免疫和分子生物学等技术对血液或分泌物进行定性或定量地检测。通过对这类物质的分析，能帮助人们从正常组织中区别肿瘤或测定肿瘤细胞核、细胞质以及对细胞膜上的特性进行分析，以此作为辨认肿瘤细胞的标志。近年来，分子生物学技术的发展，通过对细胞基因的遗传和表达物质的检测，为研究肿瘤的发生机制以及肿瘤的筛选及早期诊断提供了可靠的标志性的依据。

根据肿瘤标志物的来源以及它的特异性，大致可分为两大类。只是一种肿瘤所产生的特异性物质，称之为该肿瘤的特异性标志物。例如前列腺特异性抗原（PSA）就是前列腺肿瘤所产生的特异性标志物质，只有患前列腺癌时，PSA才会显著性升高。但更多的肿瘤标志物，则是在一类组织类型的相似而性质不同的肿瘤发生时，其含量会有较大的变化，一般称这类物质为肿瘤辅助标志物。这类标志物往往易同良性肿瘤或正常组织发生混淆。但在肿瘤发生时，这类标志物的含量要明显高出良性肿瘤或正常组织。

三、肿瘤标志物的分类

近年来，由于医学检测水平的提高，与肿瘤相关的标志性物质不断地被发现。但是肿瘤标志物的来源和性质非常复杂，所以至今还未有一个统一的肿瘤标志物的分类方法，综合各种专业书籍以及学术报告，肿瘤标导物分类大致有两种：其一按肿瘤标志物的来源，第二是按肿瘤标志物本身的化学特性。本章是按后者的分类进行介绍，主要包括：①肿瘤胚胎性抗原标志物；②糖类标志物；③酶类标志物；④激素类标志物；⑤蛋白质类标志物；⑥基因类标志物。

四、肿瘤标志物的临床应用

近年来，肿瘤标志物在临床上已得到较广泛的应用（表8-2），作为一种良好的肿瘤标志物应该具有下列条件：①标志物的含量变化应与肿瘤的生长、消退、转移有直接的定性或定量的比例关系；②标志物应具有较高的特异性，能比较明显地区别于正常人群和良性肿瘤，但一般的情况下，酶的活性在普通疾病及良性肿瘤状态也会变化，易对肿瘤诊断造成混淆；③检测这类标志物的方法简便，易推广，而且成本较低。尽管目前的标志物或多或少的存在一些遗憾，但是随着检测技术的发展，方法学的改进，特别是标志物项目的增加，结合各种项目检测的微量的变化，经综合评价，为人群的筛选、临床诊断、预后观察以及肿瘤复发、转移评价带来较为有力的证据。这些年来，随着肿瘤标志物与临床诊断的符合率的增加，不少标志物已逐渐成为肿瘤检测中可依赖的指标。

表8-2 肿瘤标志物的临床应用

第二节　常见的肿瘤标志物及其应用评价

肿瘤标志物经过一百多年的发展历史，尽管至今为止，具有明确诊断作用的标志物不是很多，但有不少标志物经过临床实践已被大家熟悉和应用。

一、肿瘤胚胎性抗原标志物

在人类发育过程中，许多原本只在胎盘期才具有蛋白类物质，应随胎儿的出生而逐渐停止合成和分泌，但因某种因素的影响，特别是肿瘤状态时，会使得机体一些“关闭”的基因激活，出现了返祖现象，而重新开启并重新生成和分泌这些胚胎、胎儿期的蛋白（表8-3）。

表8-3 胚胎类肿瘤标志物

这类蛋白虽然与肿瘤组织不一定都具有特定的相关性，但与肿瘤的发生存在着内在的联系，故被作为一种较为常见的肿瘤标志物。

（一）癌胚抗原（carcinoembryonicantigen，CEA）

癌胚抗原是1965年Gold和Freedman首先从胎儿及结肠癌组织中发现的，CEA是一种分子量为22ku的多糖蛋白复合物，45％为蛋白质。CEA的编码基因位于19号染色体。一般情况下，CEA是由胎儿胃肠道上皮组织、胰和肝的细胞所合成，通常在妊娠前6个月内CEA含量增高，出生后血清中含量已很低下，健康成年人血清中CEA浓度小于2.5μg/L。

CEA属于非器官特异性肿瘤相关抗原，分泌CEA的肿瘤大多位于空腔脏器，如胃肠道、呼吸道、泌尿道等。正常情况下，CEA经胃肠道代谢，而肿瘤状态时的CEA则进入血和淋巴循环，引起血清CEA异常增高，使上述各种肿瘤患者的血清CEA均有增高。在临床上，当CEA大于60μg/L时，可见于结肠癌、直肠癌、胃癌和肺癌。CEA值升高，表明有病变残存或进展。如肺癌、乳腺癌、膀胱癌和卵巢癌患者血清CEA量会明显升高，大多显示为肿瘤浸润，其中约70％为转移性癌。一般来说，手术切除后6周，CEA水平恢复正常，否则提示有残存肿瘤，若CEA浓度持续不断升高，或其数值超过正常5-6倍者均提示预后不良。连续随访定量检测血清CEA含量，对肿瘤病情判断更具有意义。

有报道在胃肠道恶性肿瘤患者体内存在着CEA的异质体，经等电聚焦电泳检测可显示8-12个CEA峰，已知其中三个峰为癌特异峰，称CEA-S，其余可能属于正常的结肠交叉反应抗原簇或致癌过程中的其它过量产物。

除血液之外，其它生物液体，如胰液和胆汁内CEA定量可用于诊断胰腺或胆道癌；浆液性渗出液的CEA定量可作为细胞学检查的辅助手段；尿液CEA定量可作为判断膀胱癌预后的参考。血清CEA定量结合甲状腺降钙素测定，有助于甲状腺髓样癌的诊断和复发的估计。

（二）甲胎蛋白（alpha-fetoprotein，AFP）

甲胎蛋白是1956年Bergstrandh和Czar在人胎儿血清中发现的一种专一性的甲种球蛋白。1963年G.I.Abelev首先发现AFP主要是由胎盘层其次是卵黄囊合成，胃肠道粘膜和肾脏合成较少。1964年Tatarinov发现肝细胞癌患者血清中检测到AFP。AFP是一种在电场中泳动于α-球蛋白区的单一多聚体肽链的糖蛋白，其分子量平均为70ku，含糖4％，AFP的编码基因位于4号染色体4q11-12，与血清白蛋白、维生素D结合蛋白同属一大家族。近年来已发现了AFP的异质体。妊娠的妇女的血和尿中的AFP含量会持续增高，从妊娠6周开始合成，至12-15周达高峰。胎儿血浆中的AFP值可达到3mg/ml，随后即逐渐降低，出生后，AFP合成很快受抑制，其含量降至50μg/L，周岁末婴儿的浓度接近成人水平，一般健康成人血浆AFP浓度低于25μg/L。

AFP是原发性肝癌的最灵敏、最特异的肿瘤标志，血清AFP测定结果大于500μg/L以上，或含量有不断增高者，更应高度警惕。肝癌患者血清AFP含量变化的速率和程度与肿瘤组织分化程度高低有一定相关性，分化程度较高的肿瘤AFP含量常大于200μg/L。

检测AFP的免疫学方法主要有免疫扩散电泳（火箭电泳）、γ-射线计数¹²⁵I标记检测法和定性、定量酶免疫方法。用不同的植物凝集素可以检测和鉴别不同组织来源的AFP的异质体。如用小扁豆凝集素（LCA）亲和交叉免疫电泳自显影法，可以检测LCA结合型AFP异质体。

血清AFP含量的检测对其它肿瘤的监测亦有重要临床价值。如睾丸癌、畸胎瘤、胃癌、胰腺癌等患者血清AFP含量可以升高。某些非恶性肝脏病变，如病毒性肝炎、肝硬化，AFP水平亦可升高，故必须通过动态观察AFP含量和ALT酶活性的变化予以鉴别诊断。

（三）胰胚胎抗原（pancreaticoncofetalantigen，POA）

胰胚胎抗原是1974年Banwo等人自胎儿胰腺抽提出的抗原，1979年被国际癌症生物学和医学会正式命名。POA是一种糖蛋白，分子量为40ku，在血清中以分子量900ku复合形式存在，但可降解为40ku。正常人群血清中RIA法测定小于7ku/L。

胰腺癌的POA的阳性率为95％，其血清含量大于20ku/L，当肝癌、大肠癌、胃癌等恶性肿瘤时也会使POA升高，但阳性率较低。

二、糖类抗原标志物

肿瘤标志物相关物质是指由肿瘤细胞表面的抗原物质或者是肿瘤细胞所分泌的物质，这类物质又是单克隆抗体，故又称为糖类抗原（carbohydrateantigen，CA）。这类标志物出现为临床肿瘤的诊断带来方便，糖类抗原标志物产生又可分为两大类，为高分子粘蛋白类（表8-4）和血型类抗原（表8-5）。

表8-4 糖类高分子粘蛋白抗原肿瘤标志物

表8-5　血型类抗原肿瘤标志物

这类抗原标志物的命名是没有规律的，有些是肿瘤细胞株的编号，有些是抗体的物质编号，常用检测方法是单克隆抗体法，有的还同时用两种不同位点的单抗做成双位点固相酶免疫法，这些比一般化学法测定的特异性有很大的提高。而对一些糖类抗原的异质体，则通常用不同的植物凝集素来进行分离检测。

（一）CA125

1983年由Bast等从上皮性卵巢癌抗原检测出可被单克隆抗体OC125结合的一种糖蛋白。分子量为200ku，加热至100℃时CA125的活性破坏，正常人血清CA125中的（RIA）阳性临界值为35ku/L。

CA125是上皮性卵巢癌和子宫内膜癌的标志物，浆液性子宫内膜样癌、透明细胞癌、输卵管癌及未分化卵巢癌患者的CA125含量可明显升高。当卵巢癌复发时，在临床确诊前几个月便可呈现CA125增高，尤其卵巢癌转移患者的血清CA125更明显高于正常参考值。CA125测定和盆腔检查的结合可提高试验的特异性。动态观察血清CA125浓度有助于卵巢癌的预后评价和治疗控制，经治疗后，CA125含量可明显下降，若不能恢复至正常范围，应考虑有残存肿瘤的可能。95％的残存肿瘤患者的血清CA125浓度大于35kU/L。然而，CA125血清浓度轻微上升还见于1％健康妇女，3％-6％良性卵巢疾患或非肿瘤患者，包括孕期起始3个月、行经期、子宫内膜异位、子宫纤维变性、急性输卵管炎、肝病、胸腹膜和心包感染等。

（二）CA15-3

CA15-3是1984年Hilkens等从人乳脂肪球膜上糖蛋白MAM-6制成的小鼠单克隆抗体（115-DB）；1984年Kufu等自肝转移乳腺癌细胞膜制成单克隆抗体（DF-3），故被命名为CA15-3。CA15-3分子量为400ku，分子结构尚未清楚。正常健康者血清CA15-3含量（RIA法）小于28kU/L。

30％-50％是乳腺癌患者的CA15-3明显升高，它也是监测乳腺癌患者术后复发的最佳指标，当CA15-3大于100kU/L时，可认为有转移性病变，其含量的变化与治疗结果密切相关。肺癌、胃肠癌、卵巢癌及宫颈癌患者的血清CA15-3也可升高，应予以鉴别，特别要排除部分妊娠引起的含量升高。

（三）CA19-9

CA19-9是1979年Koprowski等用结肠癌细胞免疫小鼠，并与骨髓瘤杂交所得116NS19-9单克隆抗体，它是一种分子量为5000ku的低聚糖类肿瘤相关糖类抗原，其结构为Le^a血型抗原物质与唾液酸Le^xa的结合物。正常人群的CA19-9血清含量为（RIA法）2-16kU/L。

CA19-9是胰腺癌和结、直肠癌的标志物。血清CA19-9阳性的临界值为37kU/L。胰腺癌患者85％-95％为阳性。当CA19-9小于1000kU/L时，有一定的手术意义，肿瘤切除后CA19-9浓度会下降，如再上升，则可表示复发。结直肠癌、胆囊癌、胆管癌、肝癌和胃癌的阳性率也会很高，若同时检测CEA和AFP可进一步提高阳性检测率。良性疾患时如胰腺炎和黄疸，CA19-9浓度也可增高，但往往呈“一过性”，而且其浓度多低于120kU/L，必须加以鉴别。

（四）CA50

CA50是1983年Lindholm等从抗人结、直肠癌Colo-205细胞株的一系列单克隆抗体中筛选出的一株对结、直肠癌有强烈反应，但不与骨髓瘤细胞及血淋巴细胞反应的单克隆抗体，所能识别的抗原称CA50。Ca50存在于细胞膜内，其抗原决定簇为唾液酸Le^a血型物质与唾液酸-N-四氧神经酰胺。在正常人群，CA50血清浓度（RIA法）小于20kU/L。

一般认为，CA50是胰腺和结、直肠癌的标志物，因CA50广泛存在胰腺、胆囊、肝、胃、结直肠、膀胱、子宫，当细胞恶变时，由于糖基转化酶的失活或胚胎期才能活跃的某些转化酶被激活，造成细胞表面糖类结构性质改变而形成CA50，因此，它又是一种普遍的肿瘤标志相关抗原，而不是特指某个器官的肿瘤标志物。所以在多种恶性肿瘤中可检出不同的阳性率。1983年，建立了放射免疫分析法，1987年应用CA50单抗，在国内建立了IRMA技术用于肿瘤的早期诊断，胰腺癌、胆囊癌的阳性检测率达90％，对肝癌、胃癌、结直肠癌及卵巢肿瘤诊断亦有较高价值，在胰腺炎、结肠炎和肺炎发病时，CA50也会升高，但随炎症消除而下降。

三、酶类标志物

酶及同工酶是最早出现和使用的肿瘤标志物之一（表8-6）。肿瘤状态时，机体的酶活力就会发生较大变化，这是因为：①肿瘤细胞或组织本身诱导其它细胞和组织产生异常含量的酶；②肿瘤细胞的代谢旺盛，细胞通透性增加，使得肿瘤细胞内的酶进入血液，或因肿瘤使得某些器官功能不良，导致各种酶的灭活和排泄障碍；③肿瘤组织压迫某些空腔而使某些通过这些空腔排出的酶返流回血液。

在肿瘤标志酶中根据来源可将其分为两类：①组织特异性酶，因组织损伤或变化而使储存在细胞中的酶释放，如前列腺特异性抗原等；②非组织特异性酶，主要是肿瘤细胞代谢加强，

表8-6 酶类肿瘤标志物

特别是无氧酵解增强，大量酶释放到血液中，如已糖激酶等。

在酶标志物分析中，同工酶的分辨和检出是提高标志物临床应用的重要的环节，从目前所知的肿瘤标志同工酶可分为三大类型：①异位型同工酶：指某种瘤组织改变了自己的分泌特性，而去分泌表达了其它成年组织的同工酶的类型；②胚胎型同工酶，某些组织在肿瘤状态时，使酶的同工酶谱退化到胚胎时未分化状态，而分泌出大量的胚胎期的同工酶，这种变化往往与肿瘤的恶性程度成正比；③胎盘型同工酶，有些肿瘤组织会分泌出某些原属胎盘阶段的同工酶谱。从目前的资料分析，这类胎盘型同工酶已达20余种。酶的活性变化常常与组织器官的损伤有密切关系。在机体中，能造成酶活性变化的因素太复杂，从而使在诊断肿瘤时特异性受到很大影响。

（一）前列腺特异性抗原（prostatespecificantigen，PSA）

1971年，Hara等首先发现PSA是由前列腺上皮细胞合成分泌至精液中，是精浆的主要成分之一；1979由Wang等从前列腺肥大症患者的前列腺组织中分离出来的丝氨酸蛋白酶，分子量34ku，编码基因定位于19q13，PSA仅存在于前列腺上皮细胞的胞质、导管上皮和粘液内，具有糜蛋白酶样和胰蛋白酶的活性，PSA在正常男性（RIA法、ElA法）含量小于2.5μg/L。

PSA是前列腺癌的特异性标志物，也是目前少数器官特异性肿瘤标志物之一。前列腺癌是男性泌尿系统的主要囊性肿瘤，血清PSA定量的阳性临界值为大于10μg/L，前列腺癌的诊断特异性达90％-97％。

血清PSA除了作为检测和早期发现前列腺癌，还可用于治疗后的监控，90%术后患者的血清PSA值可降至不能检出的痕量水平，若术后血清PSA值升高，提示有残存肿瘤。放疗后疗效显著者，50％以上患者在2个月内血清PSA降至正常。

（二）α-L岩藻糖苷酶（α-L-fucosidase，AFU）

1980年由Deugnier等首先在3例原发性肝癌患者血清中发现AFU活性升高。AFU是存在于血清中的一种溶酶体酸性水解酶，分子量230ku，单个亚基分子量50ku。AFU正常参考值（化学法）为324±90μmol/L。

AFU是原发性肝癌的一种新的诊断标志物，广泛分布于人体组织细胞、血液和体液中，参与体内糖蛋白、糖脂和寡糖的代谢。原发性肝癌患者血清AFU活力显著高于其它各类疾患（包括良、恶性肿瘤）。虽然AFU升高的机制不甚明了，但可能有以下几种：①肝细胞和肿瘤细胞的坏死使溶酶体大量释放入血；②正常肝细胞的变性坏死可使摄取和清除糖苷酶的功能下降；③肿瘤细胞合成糖苷酶的功能亢进；④肿瘤细胞可能分泌某种抑制因子，抑制肝细胞对糖苷酶的清除能力或释放某些刺激因子，促进肝细胞或肿瘤细胞本身合成糖苷酶。总之，血清AFU活性升高可能是由多种因素综合作用的结果，是对原发性肝细胞性肝癌检测的又一敏感、特异的新标志物。

血清AFU活性动态曲线对判断肝癌治疗效果、估计预后和预报复发有着极其重要的意义，甚至优于AFP。但是，值得提出的是，血清AFU活力测定在某些转移性肝癌、肺癌、乳腺癌、卵巢或子宫癌之间有一些重叠，甚至在某些非肿瘤性疾患如肝硬化、慢性肝炎和消化道出血等也有轻度升高，在使用AFU时应与AFP同时测定，可提高原发性肝癌的诊断率，有较好的互补作用。

现发现AFU在用琼脂糖凝胶等电聚焦电泳分析时存在8种不同等电点的同工酶，其范围在3.5-6.5之间，正常人的AFU同工酶有两种类型：低峰值型和Ⅳ主峰型。乙型肝炎患者出现3种AFU同工酶谱：Ⅷ主峰型，Ⅳ、Ⅷ双峰型和Ⅳ主峰、Ⅴ次峰型。原发性肝癌患者血清AFU同工酶变化复杂，有5种类型：低峰值型，Ⅳ、Ⅴ双峰型，Ⅲ、Ⅳ双峰型，Ⅴ型和Ⅵ型。根据各自的峰型特点，AFU同工酶对正常人、肝炎和原发性肝癌患者的鉴别诊断具有一定的临床应用价值。

（三）神经原特异性烯醇化酶（neuron-specificenolase，NSE）

烯醇化酶是催化糖原酵途径中甘油分解的最后的酶。由3个独立的基因片段编码3种免疫学性质不同的亚基α、β、γ，组成5种形式的同工酶αα、ββ、γγ、αγ、βγ。二聚体是该酶分子的活性形式，γ亚基同工酶存在于神经原和神经内分泌组织，称为NSE。α亚基同工酶定位于胶质细胞，称为非神经原特异性烯醇化酶（NNE）。NSE和NNE的分子量分别为78ku和87ku，正常参考范围为0.6-5.4μg/L。

NSE是神经母细胞瘤和小细胞肺癌的标记物。神经母细胞瘤是常见的儿童肿瘤，占1-14岁儿童肿瘤的8％-10％。NSE作为神经母细胞瘤的标志物，对该病的早期诊断具有较高的临床应用价值。神经母细胞瘤患者的尿中NSE水平也有一定升高，治疗后血清NSE水平降至正常。血清NSF水平的测定对于监测疗效和预报复发均具有重要参考价值，比测定尿液中儿茶酚胺的代谢物更有意义，小细胞肺癌（SCLC）是一种恶性程度高的神经内分泌系统肿瘤，约占肺癌的25％-30％，它可表现神经内分泌细胞的特性，有过量的NSE表达，比其它肺癌和正常对照高5-10倍以上。SCLC患者血清NSE检出的阳性率可高达65％-100％，目前已公认为NSE可作为SCLC高特异性、高灵敏性的肿瘤标志物，有报道，NSE水平与SCLC转移程度相关，但与转移的部位无关，NSE水平与其对治疗的反应性之间也有一个良好的相关性。

四、激素类标志物

激素是一类由特异的内分泌腺体或散在体内的分泌细胞所产生的生物活性物质，当这类具有分泌激素功能的细胞癌变时，就会使所分泌的激素量发生异常。常称这类激素为正位激素异常。而异位激素则是指在正常情况下不能生成激素的那些细胞，转化为肿瘤细胞后所产生的激素，或者是那些能产出激素的细胞癌变后，分泌出的是其它激素细胞所产生的激素（表8-7）。衡量异位激素的条件是：①有非内分泌腺细胞合成的激素；②某种内分泌细胞却分泌其他分泌腺细胞的激素；③肿瘤患者同时伴有分泌异常综合征；④这类肿瘤细胞在体外培养时也能产生激素；⑤肿瘤切除或经治疗肿瘤消退时，此种激素含量下降，内分泌综合征的症状改善。

表8-7 激素类肿瘤标志物

一般来讲，异位激素的化学本质与正位激素相似，不同类型的恶性肿瘤可分泌不同种类的异生性激素或分泌出同一种的激素，而同一种肿瘤细胞可分泌一种或多种不同的异生性激素。这给检查带来了难度，常见的可分泌异生性激素的恶性肿瘤是肺未分化小细胞癌、神经外胚层肿瘤及类癌等。根据肿瘤状态、机体内的激素含量的变化，观察这些激素动态变化，无疑会给临床诊断带来标志性的依据。

（一）降钙素（calcitonin，CT）

CT是由甲状腺滤泡细胞C细胞合成、分泌的一种单链多肽激素，故又称甲状腺降钙素，是由32个氨基酸组成，分子量3.5ku。CT的前体物是一个由136个氨基酸残基组成大分子无活性激素原，分子量为15ku，可迅速水解成有活性的CT，人类CT的半寿期只有4-12min，正常情况下它的靶器官是骨、肾和小肠，主要作用是抑制破骨细胞的生长，促进骨盐沉积，增加尿磷，降低血钙和血磷。放射免疫测定为常用方法，正常参考值为小于100ng/L。

目前，甲状腺髓样癌患者的CT一定会升高，因为降钙素的半寿期较短，所以降钙素可作为观察临床疗效的标志物。

肺癌、乳腺癌、胃肠道癌以及嗜铬细胞瘤患者可因高血钙或异位分泌而使血清CT增加，另外，肝癌和肝硬化患者也偶可出现血清CT增高。

（二）人绒毛膜促性腺激素（humanchorionic gonagotropin，hCG）

hCG是由胎盘滋养层细胞所分泌的一类糖蛋白类激素，在正常妊娠妇女血中可以测出hCG。hCG有α、β两个亚基，α-亚基的分子量约为13000，α-亚基的生物特性与卵泡刺激素（FSH）和黄体生成激素（LH）的α-亚基相同。β-亚基的分子量约15000，β-亚基为特异性链，可被单克隆抗体检测，也是一个较好的标志物。在每个亚基上有两条N-糖链，其中3/4是复杂型双天线，1/4是以单天线的形式出现。由此决定了各类hCG激素的生物特性。通常情况下，尿中的hCG的总量（ELISA法）小于30μg/L，血清hCG小于10μg/L，β-hCG小于3.0μg/L。当胎盘绒毛膜细胞恶变为恶性葡萄胎后，hCG会明显增高，这时hCG糖链结构有部分转为三天线和四天线的结构。当发生绒毛膜上皮癌后，除有三、四天线外，还出现更为异常的偏二天线的糖链结构，而且这些异常糖链结构具有与曼陀罗凝集素（DSA）特异的亲和力。正常情况下，结合率为42.3％-72.4％，绒毛膜上皮癌的结合率为53.5％-87.1％。hCG还会在乳腺癌、睾丸癌、卵巢癌增高。当子宫内膜异位症、卵巢囊肿等非肿瘤状态时，hCG也会增高。

（三）儿茶酚胺类及其衍生物

儿茶酚胺类激素是以其结构中均含儿茶酚又属于胺类而得名。正常情况下，它是由肾上腺髓质中的一些交感神经节纤维末梢终止髓质细胞（又称嗜铬细胞）产生和分泌，包括肾上腺素（E）、去甲肾上腺素（NE）和多巴胺（DA）等，它们既是激素又是神经递质。

⒈变肾上腺素（metanephrine）变肾上腺素是儿茶酚胺的甲氧化代谢产物，由于甲基化是在肝脏内微粒体中进行，而儿茶酚胺的形成都是在肾上腺髓质的嗜铬细胞及交感神经末梢处形成，所以，从检测尿中的变肾上腺素浓度可间接地了解儿茶酚胺的分泌。

目前使用高效液相的紫外检测仍是最为有效的方法之一，正常值为0.30-1.50μmol/24h尿。变肾上腺素浓度增高是分泌型嗜铬细胞瘤的主要标志物，它比儿茶酚胺和香草扁桃酸更稳定。

⒉垂草扁桃酸（VMA）香草扁桃酸（3-甲氧-4羟苦杏仁酸，VMA）是肾上腺素和去甲肾上腺素经单胺氧化酶（MAO）和儿茶酚胺-0-甲基转移酶（COMT）的作用下，甲基化和脱氨基而产生的降解产物。VMA主要是从尿中排出。

高效液相电化学检测是常用的方法，正常参考值随年龄增长而增加，成人为5.0-35.0μmol/24h尿。

能合成儿茶酚胺类的肾上腺髓质的嗜铬细胞及交感神经细胞末梢，均源于胚胎期神经嵴，这两种组织含有相同的酶。一旦这类组织增殖，则尿中VMA就会增高，所以它常被认为是神经母细胞瘤、神经节瘤和嗜铬细胞瘤的标志物。

约有70％神经母细胞瘤的患者均有VMA增高，在IV期神经瘤患者VMA/HVA的比值可作为预后评价指标，在儿童的神经母细胞瘤患者中，VMA也是一项重要指标。

VMA又可作为嗜铬细胞瘤的诊断首选标志物，但有时增高程度不稳定，宜同时测定尿中儿茶酚胺和变肾上腺素。

⒊高香草酸（HVA）高香草酸（3-甲氧-4-羟苯乙酸，HVA）是多巴胺的主要代谢产物，儿茶酚在肝脏内经羧化和氨基氧化而成。

常采用高效液相电化学检测方法，正常参考值与VMA相似，也随年龄增长而增加，成人为15-40μmol/24h尿。尿中HVA增加与多巴合成量有关。在神经母细胞瘤、儿童交感神经肿瘤时，常选用HVA作为诊断和随访的一种主要的标志物。

五、其它蛋白质类标志物

蛋白质肿瘤标志是最早发现的标志物（表8-8）。在现有的标志物中，如β₂微球蛋白、免疫球蛋白。一般来讲这类标志物特异性稍差，但检测方法相对比较容易，常作常规检测项目。

表8-8 蛋白质类肿瘤标志物

（一）β₂－微球蛋（β₂-microglobulin。β₂m）

β₂m由Berggard和Bearn于1996年从肾脏患者尿中分离出的一种蛋白质，由于它的分子量仅为1.2ku，电泳时显于β₂m区带，故被命名为β₂-微球蛋白。β₂m是人体有核细胞产生的一种由100个氨基酸残基组成的单链多肽低分子蛋白。β₂m血中含量（RIA、EIA法）正常参考范围为3.1±0.96mg/L，尿β₂m为0.31±0.34mg/L；脑脊液β₂m为1.27±0.11mg/L。

β₂m是恶性肿瘤的辅助标志物，也是一些肿瘤细胞上的肿瘤相关抗原。β₂m是人类白细胞抗原（HLA）的轻链部分，链内含有一对二硫键，β₂m与HLA-A、B、C抗原的重链非共价地相结合而存在于细胞膜上。一般认为除成熟红细胞和胎盘滋养层细胞外，其它细胞均含有β₂m。因此，起源于人体间质细胞上皮和造血系统的正常细胞和恶性细胞均能合成β₂m。它可从有核细胞中脱落进入血循环，使血液中的β₂m升高。血清β₂m不但可以在肾功能衰竭、多种血液系统疾病及炎症时升高，而且在多种疾病中均可增高，故应排除由于某些炎症性疾病或肾小球滤过功能减低所致的血清β₂m增高。肿瘤患者血清β₂m含量异常增高，在淋巴系统肿瘤如慢性淋巴细胞白血病、淋巴细胞肉瘤、多发性骨髓瘤等中尤为明显，在肺癌、乳腺癌、胃肠道癌及子宫颈癌等中也可见增高。由于在肿瘤早期，血清β₂m可明显高于正常值，故有助于鉴别良、恶性口腔肿瘤。脑脊液中β₂m的检测对脑膜白血病的诊断有特别的意义。

（二）铁蛋白（ferritin，Fer）

铁蛋白是1884年Schmiedeber所发现的水溶性铁贮存蛋白，1937年被Laufberger命名为铁蛋白，1965年Richter等从恶性肿瘤细胞株中分离出铁蛋白，并发现铁蛋白存在于各种组织和体液中。铁蛋白是一种脱铁蛋白组成的具有大分子（450ku）结构的糖蛋白，由24个亚单位聚集而成，每个铁蛋白分子可贮存4500个铁原子。正常血清中含量（RIA法、EIA法）男性为20-250μg/L，女性为10-120μg/L。

铁蛋白具有两个亚基，为肝脏型（L型）和心脏型（H型），不同比例的亚基聚合而成纯聚体和杂合体，可得到不同的同工铁蛋白图谱。在肿瘤状态时，酸性同分异构体铁蛋白增高，一般情况下与白血病、肺癌、乳腺癌有关，当肝癌时，AFP测定值较低的情况下，可用铁蛋白测定值补充，以提高诊断率。在色素沉着、炎症、肝炎时铁蛋白也会升高。

（三）本周蛋白（Bence-Jonesprotein，BJP）

早在1845年由一位内科医生兼化学病理学家HenryBenceJones首次描述了这种蛋白，它可被氨基水杨酸、三氯醋酸、硝酸和盐酸沉淀，加热到45-60℃时，沉淀又再现，故又名为凝溶蛋白。1963年，Schwary和Edelman对骨髓瘤球蛋白轻链的胰蛋白酶水解产物和同一患者的本周蛋白进行比较，结果表明本周蛋白由完整的轻链组成，在大多数病例中，本周蛋白的沉淀系数为3.6s，分子量为45000u，属于游离轻链的双体，当沉淀系数为1.8s时，分子量为22500u，多属于单体。

本周蛋白是多发性骨髓瘤的典型标志物，或称其为“免于球蛋白轻链”标志物。免疫球蛋白的轻链可分为Kappa（κ-Ig）和Lambda（λ-Ig）两类，然而，一个克隆的浆细胞中能产生两种轻链混存于单一抗体分子中。慢性淋巴瘤、骨肉瘤等均会引起本周蛋白阳性，肾病时也会阳性。目前用于检测本周蛋白的方法很多，如：①热沉淀：此种反应易受pH及多种理化因素影响，因此宜用pH4.9醋酸缓冲液调到恒定环境；②醋酸纤维薄膜电泳：可用清晨第一次尿，浓缩尿液50倍左右后，进行CAM电泳，经丽春红染色，BJP区带在α₂-γ区间可被显现；③聚丙烯酰胺溶胶电泳：是以聚丙烯酰胺凝胶作支持物的电泳技术，它是一种不连续的凝胶电泳，故能使蛋白质各组份被清楚地分开，BJP呈现的位置与CAME相同；④非浓缩尿与银染技术：由Shate建立的一种不需浓缩尿的银染技术，提高了尿中BJP检测敏感性；⑤免疫电泳；⑥固定免疫电泳：它作为一种更为灵敏的筛选BJP方法，比一般免疫电泳灵敏度提高近10倍。

六、肿瘤标志物的联合应用

用肿瘤标志物测定肿瘤在临床上已应用了许多年，为临床的诊断和疗效观察起了很多的作用，但在应用过程中，确实也存在着特异性不强、阳性率不高等不足。为了提高诊断的阳性差，临床上常将几项相关的标志物组成联合标志物组，同时对某一肿瘤进行检测，应用多变量分析的方法，提高临床的诊断的准确性。

（一）肺癌的诊断的标志物

CEA是最早用于肺癌的诊断，特别对非小细胞肺癌的诊断有一定的意义。目前临床上常将CEA和总唾液酸蛋白（TSA）联合检测，可提高诊断的灵敏度和特异性。或CEA与降钙素以及ACTH联合检测能对治疗的效果提供依据。

在肺癌的基因检测中，往往以检测P⁵³基因和RB基因的表达为主。

肺癌的肿瘤标志物的临床应用如能结合细胞学的检查，其价值就更大。

（二）乳腺癌的诊断的标志物

乳腺肿瘤的标志物有不少，最早使用的是CEA、hCG、铁蛋白等。近年来，癌抗原物质的出现，特别是CA153、CA549标志物的检查为乳腺肿瘤的诊断带来一种较为可靠的依据。在基因检测方面，主要有P⁵³、C-erb-2等。现有学者认为，乳腺肿瘤的患者的家族中存在着一种易感性的基因，这就是BRCA1和BRCA2，这对早期诊断和发现乳腺肿瘤有一定的意义。

（三）肝癌的诊断标志物

到目前为止，AFP仍然是肝癌诊断的最佳标志物，除此之外，还有γ-GT、AFU、GGT-Ⅱ、RNAase同工酶、AKP同工酶、醛缩酶同工酶、β₂-微球蛋白相关抗原等。在肝癌的检测中，以几项标志物协同使用，能提高诊断阳性率。

（四）胰腺癌的诊断标志物

胰腺癌的早期诊断比较困难，手术切除率低，从目前的胰腺癌的诊断标志物来看，CA19-9是比较好的诊断标志物，其阳性值与肿瘤大小有一定的相关性。CA19-9又可与CA50或与胰腺癌组织抗原一起，作为胰腺癌诊断的联合指标。

（五）卵巢癌的诊断标志物

从目前的卵巢癌的诊断的单个标志物来看，特异性不高。如能将几个标志物联合检测可提高诊断的阳性率。

现可组合的标志物有：CEA、hCG、SIEX、CA125、CA19-9等单克隆抗体，在基因检测方面有K-ras癌基因等。

第三节　基因类肿瘤标志物的进展及其临床应用

随着分子生物学的理论和技术的发展，癌基因和抑癌基因的检测已成为肿瘤临床诊断新一代的标志物。

正常细胞的生长与增殖是由两大类基因调控的，一类是正向调控信号，主要是起促进细胞生长和增殖，并且阻止其发生终末分化倾向，癌的基因起着这一方面的作用，另一类为负向调控信号，主要是使细胞成熟，促进终末分化，最后是细胞凋亡，抑癌基因则在这方面起作用。正常情况下这两类信号保持着动态平衡，十分精确地调控细胞增殖和成熟。一旦这两类信号中有一类信号过强或过弱均会使细胞生长失控而恶变。

一、癌基因

癌基因或肿瘤基因是指在自然或实验条件下，具有潜在的诱导细胞恶性转化的基因。在研究逆转录病毒时发现，将某些逆转录病毒的基因片段嵌入细胞基因中，并使这些基因迅速地表达，结果是被嵌入的细胞呈恶性转变，特别是如果将这些逆转录病毒进入正常细胞染色体DNA的特定部位，就能很快地改变这些连接部位的基因表达，而使细胞癌变。从目前的资料分析（表8-9），引起细胞恶变功能的基因已达30余种。

表8-9 常见癌基因类肿瘤标志物

（一）ras基因家族及其表达产物

1980年Langbcheim等通过基因转染实验发现了与Harvery及Kristein小鼠肉瘤病毒相似的细胞癌基因，即c-Ha-ras（1）基因，定位于第11号染色体的11p15区；c-Ha-ras（2）基因为伪基因（pseudogene），定位于X染色体上；c-Ki-ras（1）基因为伪基因，定位于第6号染色体6p11-p12区。Ras基因编码产物为p21^ras蛋白，其本质为膜相关的G蛋白，具有GTP酶的活化性，参与信号传导。

当机体发生肿瘤时，编码p21^ras蛋白的第12、13及61位氨基酸的核苷酸可以发生点突变，突变型的p21^ras蛋白不具有GTP酶活化，无法使GTP水解为GOP。另外尚可在肿瘤中发现p21^ras蛋白表达过度。

⒈可用于ras基因检测的方法

⑴PCR-SSCP（单链构象多态性，singlestrandcomformatinpolymorphism）、DGGE（变性梯度凝胶电泳，denaturedgradientgelelectrophoresis）、PCR-ASO（等位基因特异性寡核苷酸杂交，allelespecificoligonucleotide）和测序技术（sequencing）：探测点突变。

⑵免疫组织化学：用RAP-5单抗。

⑶Southern印迹法及Northern印迹法。

⑷ELISA法及Western印迹法。

⒉ras基因家族与肿瘤的关系（表8-10）

表8-10 ras基因家族与肿瘤的关系

（二）myc基因家族及其表达产物

1997年Duesberg等发现myc癌基因与禽类MC29病毒具有相似性。Myc基因家族共有6成员：c-myc、N-myc、L-myc、P-myc、R-myc及B-myc。其中c-myc、N-myc及L-myc与一些人类肿瘤相关。c-myc定位于第8号染色体的8q24区，其编码产物为439个氨基酸残基的蛋白质。N-myc定位于第2号染色体的2p23-p24区，其产物为456个氨基酸残基蛋白质。L-myc定位于第1号染色体的1p32区，编码产物为364个氨基酸残基的蛋白质。以上蛋白产物定位于核内，为核转录调节因子，能够与特殊的DNA顺序结合，当机体发生肿瘤时，myc基因家族成员可以发生染色体基因易位、基因扩增以及表达过度。

⒈可用于myc基因检测的方法

⑴标准细胞核型分析：基因易位。

⑵原位杂交：ELISA法。

⑶Southern印迹法及Northern印迹法。

⑷RT-PCR方法。

⒉myc基因家族成员与肿瘤的关系（表8-11）

表8-11 myc基因家族成员与肿瘤的关系

（三）表皮生长因子受体

1984年Downward研究发现表皮生长因子受体与C-erb-B具有相似顺序，首先提出具有致癌潜能。

EGFR基因定位于第7号染色体上，编码产物为P170的糖蛋白，属于受体型酪氨酸蛋白激酶，能够与表皮生长因子及其他配基结合。当机体发生肿瘤时，往往发现EGFR的过度表达。

⒈可用于EGFR的检测方法

⑴竞争配基结合分析（competitiveligand-bindingassay）。

⑵体内显象：用¹¹¹烟标记的针对EGFR的单克隆抗体。

⑶Northern印迹法及Western印迹法。

⒉表皮生长因子受体与肿瘤的关系（表8-12）EGFR的过度表达与许多临床肿瘤

表8-12 表皮生长因子受体与肿瘤关系

密切相关，尚有研究表明与一些肿瘤的预后也有一定相关。

二、抑癌基因（suppressergene）

机体中有一类对正常细胞增殖起负调节作用的基因称为抑癌基因（表8-13）。当这类基因丢失、失活或变异时，往往会促使细胞失控而呈恶性生长。

表8-13 常见抑癌基因类肿瘤标志物

（一）RB基因及其表达产物

1986年Friend等成功地克隆了RB基因。RB基因定位于第13号染色体的13q14区，共有27个外显子，26个内含子，DNA长度约200kb。其编码的蛋白质产物为p110。

RB蛋白磷酸化为其调节细胞生长分化的主要形式，细胞G₁/S其RB蛋白磷酸化受周期依赖性激酶cdk2调节。在肿瘤细胞中突变的RB蛋白失去了同核配体结合的功能。当机体发生肿瘤时，RB基因的主要变化形式有：缺失、突变、甲基化、表达失活及与病毒和细胞癌蛋白结合引起功能性失活。

⒈可用于RB基因检测的方法

⑴PCR-SSCP、DGGE、PCR-ASO及测序技术：检测点突变。

⑵PR-PCR、PCR。

⑶PCR-RFLP限制片段长度多态性（restrictionfragmentlengthpolymorphism）。

⒉RB基因与肿瘤的关系

⑴RB基因突变约见于40％的视网膜母细胞瘤。

⑵RB基因还与成骨细胞肉瘤、软组织肉瘤、小细胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌、食管癌及膀胱癌有关。

⑶近期研究表明RB基因还与卵巢癌有关。

（二）p53基因及其产物

1981年Crawford等发现了p53基因，并认为其为癌基因。以后Hinds、Finlay等通过研究发现传染了myc或ras癌基因的细胞中，若存在野生型p53基因，则出现生长抑制。因此提出p53基因属于抑癌基因。

P53基因定位于第17号染色体17p13区，由11个外显子和10个内含子组成，编码393个氨基酸残基的蛋白质即p53蛋白。p53的功能为转录因子，生物学功能为G1期DNA损坏的检查点。人类肿瘤中P53基因突变主要在高度保守区内，以175、248、249、273、282位点突变率最高，不同种类肿瘤其突变类型不同。另外p53变化形式还有缺失、基因重排与肿瘤病毒癌蛋白结合而失活。

⒈可用于p53基因检测的方法：同RB基因检测方法。

⒉p53基因与肿瘤的关系（表8-14）

表8-14 p53基因与肿瘤的关系

第九章　治疗药物监测

第一节　概论

治疗药物监测（therapeuticdrugmonitoring，TDM）是自本世纪60年代起，在临床药理学、药代动力学和临床化学基础上，结合现代分析检测技术，形成和发展的一门应用性边缘学科。其主要任务是通过灵敏可靠的方法，检测病人血液或其它体液中的药物浓度，获取有关药动学参数，应用药代动力学理论，指导临床合理用药方案的制定和调整，以及药物中毒的诊断和治疗，以保证药物治疗的有效性和安全性。

药物是治疗疾病的主要手段之一。任何药物都不会在体内创造一新的生理、生化过程，而是通过调整疾病过程中失调的内源性活性物质量或生理生化过程，杀灭抑制病原体等，达到治疗作用。显然，药物作用靶位浓度不足或过量，势必导致药物治疗的无效或产生新的不良作用，甚可导致药源性疾病的产生，乃至危及生命。因此，如何根据每个病人的具体情况，制定有效而安全的个体化药物治疗方案，长期以来一直是困扰临床医生的一个难题。虽然试图通过按体重、体表面积、不同年龄等方法，计算调整用药剂量，但由于影响药物体内过程的因素众多，具体病人情况千差万别，因此仍未能很好地解决这一问题。本世纪60年代末药代动力学的发展成熟，使人们得以用简练的数学公式表达药物在体内随时间的量变规律。而60年代末和70年代初，相继报告了普鲁卡因胺和地高辛药物效应与血药浓度的关系，形成了以血药浓度为客观依据，调整剂量指导临床用药的设想。随着科学技术的发展，各种高灵敏度、特异性的检测方法的引入，使仅微量存在的药物检测得以进行。另一方面，越来越多的药物的有效血药浓度范围及中毒浓度也相继确定。以血药浓度为客观依据，运用药代动力学理论指导制定合理用药方案的优越性，日益为广大临床医生接受和采用，从而促进了TDM的发展。目前，TDM在欧美等发达国家，已成为临床化学实验室的主要常规工作之一。国内一些有条件的医院也从80年代起，逐步开展了这一工作。近年来，世界卫生组织（WHO）及我国卫生部药物不良反应监测中心的统计资料均显示，因用药不当而致死者远远高于同期死于各种传染病的人数。而用药不当死亡者中，大多是剂量不当所致。可以说随着医疗技术整体水平的提高，在TDM的指导下制定和调整个体化的合理用药方案，是药物治疗学发展的必然趋势。另一方面，也应看到TDM工作的开展，使历来主要为诊断服务的临床化学实验室工作，开辟了积极参与临床药物治疗的广阔新领域。

一、药物在体内的基本过程

（一）生物膜对药物的转运

药物的体内过程包括吸收（血管内给药除外）、分布、生物转化和排泄四过程。在这些过程中都涉及细胞膜、细胞内器膜等生物膜对药物的转运。从基本结构上讲，生物膜均是由镶嵌有蛋白质的双层流动态类脂质分子构成，其间有直径约0.6nm的小孔。生物膜对药物的转运方式根据是否耗能，分做主动转运和被动转运两类。

⒈主动转运生物膜可通过其间镶嵌的某些特异性载体蛋白，消耗能量转运某些药物。主动转运的最大特点是可逆浓度差进行，并在经同一载体转运的药物间存在竞争性抑制。在药物转运上，主动转运仅限于极少数本身即为内源性活性物质，或与内源性物质有极相近结构的药物。

⒉被动转运包括所有不消耗能量，仅能顺浓度差进行的跨膜转运。被动转运包括扩散、滤过和易化扩散三种。由于不能耗能，被动转运均不能逆浓度差进行。除易化扩散外，亦不存在竞争性抑制。

⑴扩散：指穿过生物膜的双层类脂质分子进行的药物跨膜被动转运。影响药物扩散速度的因素除膜两侧的浓度差外，主要为药物脂溶性高低。虽然药物本身的化学结构已决定了其脂溶性，但由于多数药物均为弱酸或弱碱性物质，在一定pH溶液中会发生不同程度的解离。根据Handerson-Hasselbalch公式可推得：

式中pKs为弱酸药或弱碱性药共轭酸的解离平衡常数。

由于对同一物质而言，其解离态脂溶性总是低于分子态。因此，生理情况下膜两侧存在pH差异时（如细胞内、外液间），必然在膜两侧产生以10的指数方次变化的解离程度差异。从理论上讲，只有分子态的药物脂溶性高，才能以扩散方式被动扩散，因此膜两侧有无浓度差仅是指分子态药物而言。当膜两侧存在pH差异时，分子态被动扩散平衡，膜两侧包括解离态的总药物浓度却可有较大不同。

⑵滤过：指通过小孔进行的被动转运。由于生物膜上的小孔直径过小，只有少数分子量小于100的药物如尿素、乙醇等，可以此方式进行。但毛细血管内皮细胞间呈疏松连结，存在8nm左右的间隙，除少数大分子蛋白药物外，允许绝大多数药物自由通过。因此，药物通过毛细血管的吸收、分布，以及通过肾小球排泄时，滤过为主要的转运方式。

⑶易化扩散：借助膜上特异的载体但不耗能的被动转运方式，此种方式在药物转运中极少见。

（二）吸收

吸收（absorption）是指药物从给药部位进入体循环的过程。血管内给药不存在吸收。血管外注射给药时，药物主要通过毛细血管内皮细胞间隙，以滤过方式迅速进入血液。其吸收速度主要受注射部位血管丰富程度和药物分子大小影响。口服药物的吸收大多通过胃、肠道粘膜以被动扩散方式进行。虽然弱酸性药物在酸性胃液中解离少，可有部分被吸收，但由于吸收面积、血液供应及停留时间等的巨大差异，包括弱酸性药物在内，口服药物的主要吸收部位在小肠。影响口服药物吸收的因素众多，主要为药物本身的脂溶性、分子大小等理化性质、药物制剂的崩解速度及溶解度、胃排空速度、肠蠕动等胃肠道功能状态以及胃肠血流动力学状况等。

某些药物口服后吸收过程中，在通过胃肠道粘膜及第一次随肝门静脉血流经肝脏时，可有部分被胃肠粘膜，更主要是被肝细胞中酶代谢失活，从而使进入体循环的量减少。这一现象称“首过消除”（firstpasselimination）或“第一关长效应”。首过消除强的药物，由于不同个体对同一药物代谢能力存在较大差异，可对口服药物吸收度（生物利用度）产生明显影响。

（三）分布

分布（distribution）是药物随血液循环输送至各器官、组织，并通过转运进入细胞间液、细胞及细胞器内的过程。必须指出，药物在体内的分布可达到动态平衡，但往往并不是均匀（浓度相等）的。只有分布到靶器官、组织或细胞的药物，才能产生药理效应。而以被动转运方式分布的药物，其靶位浓度与血药浓度往往是成比例的。药物在体内的分布主要受下列因素影响：

⒈药物的分子大小、pKa、脂溶性等理化性质。

⒉药物与血浆蛋白的结合绝大多数药物都可程度不等地和血浆蛋白以弱的VanderWaals引力、氢键、离子键等迅速形成可逆的结合，并按质量作用定律处于动态平衡。通常弱酸性药主要和白蛋白结合，弱碱性药和α₁-酸性糖蛋白或脂蛋白结合。由于蛋白质的大分子性及两性电解质性，与血浆蛋白结合的药物既不能以滤过方式，也不能以被动扩散的方式进行跨血管转运。只有游离的药物才能进行被动转运分布，发挥作用。药物和血浆蛋白的可逆性结合，可视做药物在体内的一种重要的暂时贮存形式及调节方式。药物与血浆蛋白结合可达饱和，此时再加大剂量将会导致游离药物浓度不成比例的升高，甚至中毒。与血浆蛋白同一位点结合的药物间存在竞争性抑制，使游离药物浓度发生改变，这点在高血浆蛋白结合率药物尤应引起重视。如抗凝血药双香豆素的血浆蛋白结合率高达99％，若同时服用竞争同一蛋白结合位点的消炎药保泰松，即使仅使双香豆泰血浆蛋白结合率降为98％，但可发挥作用的游离药物浓度却增加了一倍，势必造成自发性出血等毒性反应。此外血浆蛋白浓度的变化，亦将影响药物的血浆蛋白结合率。基于上述种种原因，理想的TDM应直接测定血中游离部分的药物浓度。

⒊特殊的膜屏障血脑屏障和血眼屏障都是由该处毛细血管内皮细胞间联接紧密、孔隙小，并在其外包裹有一层神经胶质细胞膜形成的脂质膜屏障。只有高度脂溶性的药物才能以被动扩散的方式进入脑脊液、脑组织和房水。而通常所说的胎盘屏障和一般生物膜没有明显的区别，因此，在药物分布上几乎不存在。这也是孕妇用药必须考虑对胎儿影响的原因。

⒋生理性体液pH差异生理情况下细胞外液pH约为7.4，细胞内液为7.0，乳汁更低，约为6.7。由于前述pH对药物解离的影响，弱酸性药将主要分布在血液等细胞外液中，而弱碱性药则在细胞内液和乳汁中分布高。

⒌主动转运或特殊亲和力少数药物可被某些组织细胞主动摄取而形成浓集，如甲状腺滤泡上皮细胞对碘的主动摄取，使甲状腺中I^-浓度比血浆高数十倍。另有少数药物对某些组织、细胞成分具特殊亲和力或形成难解难离的共价结合，亦可产生药物在这些部位的高分布。

（四）生物转化

机体对药物进行的化学转化、代谢称生物转化（biotransformation）。不能简单地将生物转化视为药理活性的灭活。事实上，有些药物必须经生物转化才生成具药理活性的代谢物。如可待因需在肝脏脱甲基代谢为吗啡，才能发挥镇咳止痛作用。但生物转化总的结果是使药物极性升高，有利排泄。药物的生物转化主要在肝细胞微粒体混合功能氧化酶（肝药酶）的催化下进行，主要反应类型、该酶系的组成及催化过程，都与肝细胞对内源性物质的生物转化相同，请参阅本书第十章。

现已明确，至少有200余种常用药为肝微粒体混合功能氧化酶的诱导剂或抑制剂。这些药物较长期使用时，对自身及与其同时使用的其他药物生物转化能力的影响，是TDM工作中必须注意的。如使用双香豆素抗凝治疗的病人，服用诱导剂镇静催眠抗癫痫药苯巴比妥30天，可使降血糖的稳态血药浓度由28μg/ml下降至14μg/ml左右；而抑制剂氯霉素使用2天，可使降血糖药甲磺丁脲稳态血药浓度上升近1倍。肝微粒体混合功能氧化酶存在饱和性，当体内药量（血药浓度）超过其最大代谢能力后，将会出现药物消除动力学方式的转化（参见本章第二节）。

（五）排泄

排泄（excretion）是药物及其代谢物排出体外的过程。药物的生物转化和排泄统称为消除（elimination）。药物排泄的主要途径为经肾脏随尿排出。游离的原型药物和代谢物均可通过肾小球毛细血管壁小孔隙滤入原尿中，也有少数弱酸、弱碱药可在近曲小管上皮细胞，以主动转运方式分泌入原尿中。原尿液中的原型药物仍可以被动扩散等方式被肾小管重吸收，此时尿液pH通过对药物解离度的影响，明显改变原尿液中药物被重吸收的量。此亦是弱酸或弱碱性药物中毒时，可通过碱化或酸化尿液，促进药物排泄的原因。而代谢物因极性高，一般不会被重吸收。随原尿逐渐浓缩，其中的药物及代谢浓度均上升，最终可远远超出血中浓度。这种浓集现象是许多药物产生肾毒性的原因，另一方面对用以治疗泌尿道疾患的药物，则有其利于发挥治疗作用的意义。

除经肾脏排泄外，部分药物及其经肝细胞生物转化而成的代谢物，可随胆汁经胆道系统排入十二指肠。进入肠腔的药物及其代谢物可随粪便排出体外，亦有一些药物及其葡糖醛酸或硫酸酯代谢物经肠道细菌水解后，可重新被肠道吸收，形成肠肝循环。某些药物肠肝循环较显著，如强心药洋地黄毒甙在体内可有约20％处于肠肝循环中。此外，挥发性气体药可由肺排泄，而汗液中也可排出少量药物。某些药物特别是弱碱性药，可有相当部分自偏酸性的乳汁中排泄，这点在给哺乳期妇女用药时必须考虑到。

二、药物体内过程与药代动力学

事实上，药物从进入人体内起，即同时在吸收、分布、生物转化和排泄的综合影响下，随着时间而动态变化着的（图9-1）。

显然，孤立地研究上述体内过程中的某环节的变化，笼统地描述某一过程的快慢、强弱，均不能客观全面地反映体内药物随时间的量变及其规律。同样，当取样测定某一体液中的药物浓度，其结果除代表取样瞬间该体液中的药物浓度外，既不能了解在此之前，亦不能预测在此之后的变化情况，实无多大价值。药代动力学则是以必要的数学模型、参数和公式，定量表达某种体液中药物或代谢物在前述体内过程的综合作用下，随着时间的量变规律。此外，应用药代动力学理论，还可了解药物的吸收、分布、消除的规律。如图9-1所示，由于血液中的药物在药物体内过程中起着中心枢纽作用，可将其视作药物体内过程的一面镜子，因此，血液中的药代动力学是最常采用的。在药代动力学理论的指导下，就能够根据血药浓度测定的结果，客观地推测药物的体内过程，判断剂量是否得当，并制定出调整方案。因此，可以说药代动力学是TDM工作的必备重要基础理论。

图9-1 药物体内过程及其与血浆中药物的关系示意图

三、血药浓度与药物效应

无论是药物的治疗作用还是不良反应，从本质上说，都是通过药物和靶位上的受体等大分子物质间的相互作用而产生的。这种相互作用符合质量作用定律，因此，药物效应是否出现及其强弱，取决于靶位的药物浓度。从这点上讲，理想的TDM应直接检测靶器官或组织的药物浓度。但大多数药物都是作用于心、肝、肾、胃肠道、中枢及周围神经系统等，从这些部位以损伤性手段取样，在现阶段是困难且不能为病人所接受的。

前已述及，血液中的药物在药物体内过程中起着中心枢纽作用，除直接在靶位局部用药外，到达上述脏器的药物均是从血液分布而至。药物在体内达分布平衡时，虽然血液和靶位的药物浓度往往并不相等，但对绝大多数药物，特别是以被动转运方式分布的药物，其血药浓度与靶位药物浓度的比值则是恒定的。换言之，即药物效应与血药浓度间存在着相关性。这一设想自60年代以来，已为众多研究报告所肯定。根据血药浓度与治疗作用和毒性反应间的关系，不少药物治疗血药浓度范围及中毒水平都已确定。这些工作为TDM的开展，尤其是血液浓度测定结果的解释判断，提供了参考依据。当然，若其他易于获取的体液药物与血液或靶位药物浓度间，也同样存在恒定比值关系，亦可通过检测这些体液中的药物浓度进行TDM。必须指出，上面提到的治疗血药浓度范围和中毒水平，仅是得自群体资料的参考值，由于个体间靶器官、组织或细胞对药物反应性存在差异等原因，因此在解释判断TDM结果时，不能仅拘泥于上述标准，必须结合病人的具体临床表现及治疗效果，作出结论。

第二节　药代动力学基础及有关参数的应用

药代动力学（pharmacokinetics）简称药动学，从广义上讲，泛指研究药物的体内过程即机体对药物的吸收、分布、生物转化和排泄过程及其量变规律。狭义的药动学则是指以数学模型和公式，研究体内药物随时间的量变规律。本节主要介绍后者中与TDM有关的内容。在TDM工作中，药动学主要用于：①建立监测个体的体内药量或药物浓度随时间变化的数学表达式，并求算出有关药动学参数；②应用上述动力学模型、表达式和药动学参数，制定和调整个体化的用药方案，保证药物治疗的有效性和安全性。

一、药动学模型

药动学模型是为了定量研究药物体内过程的速度规律而建立的模拟数学模型。常用的有房室模型和消除动力学模型。

（一）房室模型

房室（compartment）是由具有相近的药物转运速率的器官、组织组合而成。同一房室内各部分的药物处于动态平衡。房室仅是按药物转运动力学特征划分的抽象模型，并不代表解剖或生理上的固定结构或成分。同一房室可由不同的器官、组织组成，而同一器官的不同结构或组织，可能分属不同的房室。此外，不同的药物，其房室模型及组成均可不同。运用房室模型，可将机体视做由一或多个房室组成的系统，从而将复杂的分布过程模型化。

若某药在体内各部位间均有较高及相近的转运速率，可在体内迅速达到分布平衡，则该药属单房室模型。属于单房室模型的药物，在体内达分布平衡后，其血药浓度将只受吸收和消除的影响。而某药在体内不同部位间转运速率存在较大差异的话，则将血液及其他血液供应丰富、并具有较高转运速率的部分，称做中央室，而把其余部分划归周边室，并可依次再分做第一周边室、第二周边室等，此即多室模型。根据划分的房室数，相应称为二室模型、三室模型等。属于多室模型的药物，其首先在中央室范围内达分布平衡，然后再和周边室间达到分布平衡，因此其血药浓度除受吸收和消除的影响外，在室间未达分布平衡前，还受分布的影响。

（二）消除动力学模型

消除动力学（eliminationkinetics）研究体内药物浓度变化速率的规律，可用下列微分方程表示：

dC/dt＝－kCⁿ

式中C为药物浓度，t为时间，k为消除速率常数，n代表消除动力学级数。当n＝1时即为一级消除动力学，n＝0时则为零级消除动力学。药物消除动力学模型即指这两种。

⒈一级消除动力学一级消除动力学（firstordereliminationkinetics）的表达式为：

dc/dt＝－kC积分得C_t＝Ce^-kt

由上指数方程可知，一级消除动力学的最主要特点是药物浓度按恒定的比值减少，即恒比消除。有关一级消除动力学的其他性质及特点，将在本节二、三中详细讨论。

⒉零级消除动力学零级消除动力学（zeroordereliminationkinetics）时，由于n＝0，因此其微分表达式为：

dc/dt＝－k积分得C_t＝C－kt

由此可知，零级消除动力学的最基本特点为药物浓度按恒量衰减，即恒量消除。有关零级消除动力学的其它特点和性质，将在本节四中讨论。

必须指出，并不是某药固定按一级或零级动力学消除。任何药物当其在体内量较少，未达到机体最大消除能力时（主要是未超出催化生物转化的酶的饱和限时），都将按一级动力学方式消除；而当其量超过机体最大消除能力时，将只能按最大消除能力这一恒量进行消除，变为零级消除动力学方式，即出现消除动力学模型转换。苯妥英钠、阿司匹林、氨茶碱等常用药，在治疗血药浓度范围内就存在这种消除动力学模型转移，在TDM工作中尤应注意。

二、单室模型一级消除动力学

（一）单剂静脉注射

⒈模式图及药-时关系单室模型的药物可迅速在体内达到分布平衡，故可不考虑分布的影响。静脉注射用药时，药物直接迅速进入血液，因此也不受吸收的影响。此时体内药量将仅受包括生物转化和排泄在内的消除影响，可建立如下模式图。

图9-2 单室模型单剂静脉注射模式图

图9-2中x为剂量，x_t为t时体内药量，C_t表示t时的血药浓度，V为表观分布容积，k为消除速率常数。当按一级动力学方式消除时，体内药量随时间变化的微分方程为：

dx/dt＝－kX式⑴

积分得X＝Xe^-kt式⑵

因体内药量不可能直接测定，故引入比例常数：表观分布容积V，以便用血药浓度表示，即V＝X/C，所以X＝VC。代入式⑵可得

CCe^-kt式⑶

式⑶取对数得IgC＝IgC－kt/2.303式⑷

⑶和⑷式即为单室模型单剂静脉注射给药时的药-时关系表达式。

⒉药动学参数及计算

⑴药-时关系表达式：从式⑷可看出，当血药浓度以对数表示时，与时间t的关系为简单的直线关系。因此，在静脉注射药物后不同时间取血，测定血药浓度。根据血药浓度对数值及相应时间，以图解法或线性回归法（最小二乘方法），即可求得如式⑷的直线方程（图9-3）。

图9－3 单剂静脉注射血药浓度－时间关系示意图

IgC＝a－bt

此直线方程与纵轴的截距a＝IgC，故C＝Ig^-1a；而斜率b＝k/2.303，可计算出消除速率常数：

k＝2.303b。

⑵消除速率常数：消除速率常数（eliminationrateconstant，k）表示单位时间内机体能消除药物的固定分数或百分比，单位为时间的倒数。如某药的k＝0.2h^-1，表示机体每小时可消除该小时起点时体内药量的20％，此即一级消除动力学的恒比消除特点。此时虽然单位时间消除的百分比不变，但随着时间的推移，体内药量逐渐减少，单位时间内消除的药量也逐渐减少，而不是恒定不变的，消除速率常数是反映体内药物消除快慢的一个重要参数。必须指出，一个药物的消除速率常数在不同的个体间存在差异，但对同一个体来说，若无明显的影响药物体内过程的生理化、病理性变化，则是恒定的，并与该药的剂型、给药途径、剂量（只要在一级动力学范围内）无关。

⑶半寿期：药动学中的半寿期（halflife，t_1/2）通常是指血浆消除半寿期，即血浆中药物浓度下降一半所需要的时间。根据这一定义，当t＝t_1/2时，C＝2C，代入式⑷并整理可得

t_1/2＝0.693/k式⑸

从式⑸可看出，由于一级消除动力学时，k为一常数，半寿期亦为一常数。半寿期恒定不变，是一级消除动力学的又一特征。和消除速率常数一样，半寿期也是衡量药物消除快慢的又一临床常用参数，二者的关系如式⑸所表达。在药物的临床药动学参数资料中，常告知半寿期，只要知道半寿期，根据式⑸即可求得消除速率常数k值。半寿期在指导用药方案的制定中，有较大意义，将在后面讨论。

⑷表现分布容积：如前所述，表观分布容积（apparentvolumeofdistribution，V）是为了用血药浓度计算体内药量而引入的比例常数，表示假设体内药物按血药浓度均匀分布所需要的容积。前已谈到药物在体内分布可达动态平衡，但并非均匀一致，因此表观分布容积仅是一理论容积，并不代表真实的解剖或生理空间。但只要知道某药的表观分布容积V，应用测定的血药浓度，即可根据X_t＝C_t·V，计算得实际工作中无法测定的任一时刻体内的药量，并可按上式计算出欲达某一血药浓度C所需使用的剂量X＝CV。此外，表现分布容积还可用于评估药物在体内的分布特点。人的总体液量约0.6L/kg体重，若某药的V远远大于0.6L/kg体重，提示该药主要分布于细胞内，被某组织、脏器主动摄取或对某些组织成分有特殊亲和力，致使包括血浆在内的细胞外液中浓度低。大多数弱碱性药由于细胞内液比细胞外液偏酸而存在这一情况，如奎尼丁的表观分布容积可超出2L/kg体重。反之，若某药表观分布容积远远低于0.6L/kg体重，则其主要分布于血浆等细胞外液中。多数弱酸性药便是如此，如水杨酸的表观分布容积仅0.2L/kg体重。

单室模型静脉注射用药时V的求算可采用外推法，即根据前面介绍的药-时关系表达式求得t＝0时的C值及注射剂量X，按V＝X/C而计算出。其单位最常采用容积单位/kg体重。同前述药动学参数一样，V也是仅取决于药物本身的理化性质、体内分布特点，而与该药剂型、用药方式、并在一级消除动力学范围内与剂量都无关。在所有药动学参数中，V和k是两个最基本的参数。

⑸清除率：药物清除率（clearance，Cl）是指单位时间内机体从血浆中消除某种药物的总能力，其数值即等于该时间内机体能将多少体积血浆中的该药完全消除。与k和t_1/2相同，Cl也是衡量体内药物消除快慢的一个药动学参数，但与k和t_1/2不同，Cl以具体的解剖生理学概念来表示，可更直观形象地反映机体对药物的消除能力。由于药物在体内按血浆浓度分布的总体积为V，而k表示单位时间内药物被消除的分数，故代表单位时间内机体能消除多少体积血浆药物的清除率可按Cl＝Vk计算，单位为体积单位/时间单位。

⑹曲线下面积：血药浓度-时间曲线与纵轴和横轴间围成的范围面积即曲线下面积（areaundertheC-tcurve，AUC），单位为浓度单位×时间单位。由于任何药物不论以何种剂型或途径用药，进入体内后，只要是同一种药物分子，其消除均相同。因此AUC是评估进入体内药量多少的一个客观指标。在后面介绍的生物利用度的计算，以及近年建立的非模式消除动力学分析矩量法（statisticalmomenttheory）中，均有重要意义。

AUC的计算方法有称重法、梯形法和积分法3种。其中称重法为剪下曲线下纸片称取重量，除以单位面积纸片的重量，即为该曲线的AUC。该法较不准确，现已少用。下面介绍后两种计算方法。

1）梯形法：如图9-4所示，可将曲线下范围分做若干个等高梯形，分别计算各个梯形面积累加而成。即：

图9-4 单剂静脉注射时的药-时曲线下面积

此法不论何种房室模型及何种途径给药均适用。但本法只能求算测定血药浓度的时间范围内的AUC。

2）积分法：当药-时曲线按足够小的时间间隔dt划分时，可视做若干个矩形，每个矩形的面积分别为C·dt，将其积分得：

药动学中积分法求算的AUC，均表示曲线随时间无限外延，直至体内药量完全消除时的面积。此外式⑺仅适用于单室模型、一级消除动力学单剂静脉注射给药的情况。

（二）恒速静脉滴注

恒速静脉滴注用药，是临床特别是危重症抢救中常用的方法。此时通过TDM工作，制定和调整滴注药物速度，对确保抢救效果有重要意义。

⒈模式图和药-时关系表达式恒速静脉滴注与单剂静脉注射不同，此时药物一方面以恒速的零级动力学方式进入体内，另一方面又以恒比的一级动力学方式从体内消除（图9-5）。

图9-5 单室模型恒速静脉滴注模式图

图中R为滴注速度，R＝X/t，X为t时间内滴注入体内的总药量。余参数意义同图9-2。此时体内药量随时间变化的微分表达式为：

dx/dt＝R－kX积分得X＝R/k(l-e^-kt)式⑻

或C＝R/Vk(l-e^-kt)式⑼

式⑻、⑼即为恒速静脉滴注、单室模型一级消除动力学的体内药量或血药浓度随时间变化的基本表达式。

⒉药动学参数及计算

⑴稳态血药浓度：稳态血药浓度（steadystateplasmaconcentration，C_ss）指单位时间内自体内消除的药量与进入体内的药量相等时的血药浓度。此时，血药浓度将维持在坪值或波动在一定范围内（多剂分次给药时）。恒速静脉滴注时，只要滴注速度R能使体内药量保持在一级动力学消除范围内，则当t→∞时，式⑼中e^-kt→0，式⑼可写作

C_ss＝R/（k·V）式⑽

从式⑽可看出，由于k、V都是常数，恒速滴注时，R也不变，故此时血药浓度亦为一常量，即达到稳态浓度。并且从式⑽还可看出，C_ss高低仅与R成正比。这也是只要滴注速度得当，长期静脉恒速滴注，血药浓度不会无限上升产生毒性反应的原因。此外，知道某药的k、V值及达到治疗作用所需的C_ss后，则可根据式⑽计算出所需的滴注速度R＝C_ss·k·V，需指出的是，当恒速静脉滴注药物用于抢救心衰或休克病人时，随着血流动力学的改善，病人的k及V均可改变，必须通过TDM及时调整滴注速度，以保持在所需的C_ss。

若将时间用半寿期数n表示，即t＝nt_1/2＝0.693n/k，应用前面学过的公式，可得到达稳态前血药浓度C与C_ss的关系：

C＝C_ss[1－（1/2）ⁿ]式⑾

从式⑾可计算出恒速静脉滴注经过5个半寿期，血药浓度可达C_ss的96.8％，6个半寿期达98.4％。因此，临床上通常视恒速静脉滴注经过5-6个半寿期后，达到了稳态血药浓度。

⑵静脉滴注的负荷剂量：从上可知，为达C_ss，至少需恒速静脉滴注5-6个半寿期以上。而临床抢救中常需迅速达到有效血药浓度，此时可考虑使用负荷剂量法。负荷剂量（loadingdose，D）是为了迅速或立即达到稳态浓度而首先使用的增大剂量。静脉滴注用药时，有下面两种负荷剂量法。

1）先静脉注射一负荷剂量，立即达C_ss，继之以恒速滴注维持。根据前面所学知识可得D＝C_ss·V＝R/k。故根据治疗浓度确定的所需C_ss和该药的V，或为达所需C_ss计算出的恒速滴注速度R和该药的k，即可按上式求得所需D，静脉推注后，立即改为R速度恒速滴注，便可立即达到C_ss并维持之。

2）先快速滴注t时间，迅速达所需C_ss水平，再改为恒定的慢速滴注维持。此法较上法安全，尤适用于毒性大、治疗浓度与中毒浓度接近的药物。此时可根据下式（推导从略）计算出所需的负荷速度R^*：

R^*＝R/l-e^-kt式⑿

式中R为达所需C_ss计算出的恒定慢速滴注速度，t为计划的负荷滴注时间。按R^＊滴注t时间后，血药浓度即可迅速升至C_ss水平，调整滴注速度为R，即可维持在C_ss水平。

⑶其它药动学参数计算：若已知某药其它方式用药时的有关药动学参数，前已述及也可用于恒速静脉滴注。当需通过恒速静脉滴注计算药动学参数，可使用终止滴定法。即在恒速静脉滴注t时间后，停止滴注，以t时间为零时，测定随后几个不同的时点（t’）的血药浓度，同前静脉注射法求得直线方程：

IgC_t＝

应注意此式的t为开始滴注到停止滴注的时间。然后根据下列各式：

分别计算出各有关药动学参数。

（三）血管外单剂用药

⒈模式图和药-时关系表达式口服、肌肉或皮下注射用药时，和前面讨论的血管内给药不同。此时即存在药物从用药部位吸收进入血液的过程，也存在药物自体内（血液）消除的影响。由于绝大多数药物均是以被动转运的方式吸收，故上述两个过程都按一级动力学方式进行。其模式图如下（图9-6）：

X_a：t时吸收部位药量

K_a：吸收速率常数其它参数同图9-3

图9-6 血管外用药模式图

根据上述关系及模式图，可建立如下微分方程组：

dx_a/dt=-K_a·X_a（吸收部位药物衰减速率）

dx_a/dt=-K_a·X_a--K·X（血液等药物分布室内药物衰减速率）