肝胆疾病之生物化学诊断

第九章 肝胆疾病的生物化学诊断 一、肝脏的结构特点及生物化学功能 (一) 肝脏的结构特点肝脏是人体最大的多功能实质性器官，其复杂而重要的代谢功能与肝脏的解剖结构特点密切相关。主要表现在：（1）有丰富的血管网，接受门静脉和肝动脉的双重血液供应，且有肝静脉和胆道系统出肝；（2）细胞表面有大量的微绒毛，增大了与血窦的接触面，有利于物质的转运；（3）细胞内含有丰富的线粒体、内质网、高尔基复合体等亚细胞结构，为肝细胞物质代谢提供了场所；（4）含有众多的酶系，为肝细胞物质代谢与加工提供了物质条件。故肝脏有“物质代谢中枢”之称。 （二）生物化学功能肝脏执行着人体生命活动所必需的生理作用，它不仅在糖类、脂类、蛋白质、维生素和激素等物质代谢中起重要作用，而且还具有分泌、排泄和生物转化等重要功能。主要包括：（1）接受来自消化道吸收的各种物质，如氨基酸、糖、脂肪酸、维生素和矿物质等，并对其进行加工和储存；（2）合成除γ球蛋白以外的几乎所有血浆蛋白质，如清蛋白、凝血因子等；（3）合成并分泌胆汁酸，调节胆固醇代谢并促进脂肪的吸收；（4）对体内产生和外界进入的非营养物质进行生物转化，以保护机体；（5）参与激素的灭活等。   二、肝脏的生物转化作用 肝脏是生物转化的主要器官。体内代谢产生如氨、胆红素等非营养物质或体外进入如毒物、药物、致癌物等经过肝脏的酶促化学修饰，一方面增加其极性或水溶性，易于分泌和排泄，起到灭活、解毒和保护机体的作用；另一方面有些物质经处理后则其毒性或药理作用会增强。这种体内外来源的非营养物质在肝脏的代谢转变过程称为生物转化。根据化学反应的性质，生物转化类型包括第一相反应（氧化、还原、水解）和第二相反应（结合）。分别由不同的酶系所催化，可发生在肝细胞的微粒体、线粒体和胞液内。结合反应是体内最重要的生物转化方式，供结合的物质主要有葡萄糖醛酸、活性硫酸和乙酰辅酶A以及谷胱甘肽、甘氨酸等，其中以葡萄糖醛酸结合最为普遍和重要。生物转化具有连续性、多样性和解毒与致毒双重性的特点。连续性是指非营养物质在肝内经一系列酶的催化连续进行的化学反应，最终将这些物质清除至体外；多样性是指在连续的化学反应中，非营养物质有的经过第一相的氧化、还原及水解可以清除，有的还要经过第二相结合反应才能清除；解毒与致毒双重性是指经过生物转化，有的非营养物质的活性基团被遮蔽而失去活性，有的却获得活性基团而被活化。生物转化的生理意义在于对体内生物活性物质进行灭活，同时有利于排除废物及异物，具有保护机体的作用。   三、胆红素与胆汁酸代谢及其紊乱 （一）胆红素代谢及其异常1. 胆红素代谢 胆红素是体内含铁卟啉化合物的分解代谢产物。80%的胆红素来源于衰老红细胞破坏、降解；20%源于无效红细胞生成和其他含血红素辅基的蛋白质分解。在血红素加单氧酶和胆绿素还原酶的作用下，血红素在网状内皮系统被氧化、还原生成胆红素。胆红素难溶于水，在血液中主要以胆红素-清蛋白复合物的可逆形式存在和运输；血浆中的胆红素通过肝细胞膜上的受体蛋白介导进入胞质，与胞液中的Y蛋白和Z蛋白结合成复合物，阻止其回流入血；在滑面内质网上经尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶的催化，胆红素迅速与尿苷二磷酸-α-葡萄糖醛酸反应，通过其丙酸基与葡萄糖醛酸结合生成极性较强的水溶性结合物—胆红素葡萄糖醛酸单酯和双酯，此即结合胆红素。葡萄糖醛酸双酯是主要产物，约占95%。然后在高尔基复合体、溶酶体等参与下，通过毛细胆管膜上的主动转运载体，被排泄至毛细胆管中，随胆汁进入肠道。在β-葡萄糖醛酸苷酶的作用，80%～90%被水解而脱下葡萄糖醛酸，转变成未结合胆红素，然后经肠道厌氧菌的还原作用，逐步形成中胆素原、粪胆素原和尿胆素原，三者统称为尿胆原簇化合物（胆素原）。在肠道下段，三种胆素原接触空气分别被氧化成中胆素、粪胆素和尿胆素（统称为胆素），随粪便排出，呈棕黄色，成为粪便的主要颜色。约有10%～20%的胆素原被肠粘膜细胞重吸收，经门静脉入肝，其中大部分以原形再排入胆道，构成“胆素原的肠肝循环”；约2%～5%重吸收的胆素原进入体循环，而出现于尿中，并可氧化为尿胆素，成为尿的主要色素。2．胆红素代谢紊乱—黄疸正常人血清胆红素总量不超过17.2μmol/L(1.0mg/100ml),其中4/5是未结合胆红素,其余是结合胆红素。凡能引起胆红素生成过多、或肝细胞对胆红素的摄取、结合和排泄过程发生障碍等因素均可使血中胆红素增高，而出现高胆红素血症，即黄疸；有显性黄疸和隐性黄疸之分。黄疸按病因可分为溶血性、肝细胞性和梗阻性黄疸；按病变部位可分为肝前性、肝性和肝后性黄疸；按血中升高的胆红素的类型分为高未结合胆红素性黄疸及高结合胆红素性黄疸两类。胆红素形成过多、肝细胞处理胆红素的能力下降和胆红素在肝外的排泄障碍是黄疸的成因和发生机制。根据血、尿和粪便中胆红素及其代谢产物和有关肝功能检测指标，可进行黄疸的实验室诊断和鉴别诊断。在溶血性黄疸表现为①血中未结合胆红素含量增高，血清结合胆红素和总胆红素定量测定，总胆红素升高，结合胆红素仅为总胆红素的20%。②未结合胆红素不能由肾小球滤过，故尿中无胆红素排出。③肝最大限度地处理和排泄胆红素，因而肠道中形成的胆素原增多，粪便排出的粪胆素也增多，粪便颜色加深；尿中排出的尿胆素也相应增加。肝细胞性黄疸表现为①血中两种胆红素含量都增高。血清结合胆红素和总胆红素测定，总胆红素升高，结合胆红素占总胆红素的35%以上。②结合胆红素可由肾小球滤过，尿中出现胆红素。③结合胆红素在肝内生成减少，粪便颜色变浅。尿中胆素原含量变化则不定。一方面是从肠吸收的胆素原不能有效地随胆汁排出，使血中胆素原增加，尿中胆素原增加；另一方面是肝实质性损伤及炎症、肿胀等造成肝、胆管阻塞，结合胆红素不能排入肠道，尿中胆素原减少。阻塞性黄疸表现为①血中结合性胆红素含量增高，血清结合胆红素和总胆红素测定，总胆红素升高，结合胆红素占总胆红素的50%以上。②结合胆红素能被肾小球滤过，尿中出现胆红素。③胆红素不易或不能随胆汁排入肠道，因而肠腔胆素原很少或缺失，粪便颜色变浅或呈灰白色；尿中排出的胆素也相应变少。γ-胆红素与重氮试剂呈现直接反应，可作为严重肝病预后的指标。 （二）胆汁酸代谢及其异常1．胆汁酸代谢人类胆汁中的胆汁酸主要有胆酸（CA）、鹅脱氧胆酸(CDCA)、脱氧胆酸(DCA)和石胆酸(LCA)等。在肝细胞内以胆固醇为原料合成的胆汁酸称为初级胆汁酸（CA和CDCA）；按其是否与甘氨酸或牛磺酸结合分为游离型和结合型胆汁酸。人胆汁中的胆汁酸以结合型为主。随胆汁排入肠道的初级结合型胆汁酸在协助脂类消化吸收的同时，经肠菌酶作用形成次级游离胆汁酸（DCA和LCA）。在肠道中95%的胆汁酸通过主动和被动两种重吸收方式经门静脉到达肝脏，在肝细胞内游离胆汁酸被重新合成为次级结合型胆汁酸，与新合成的初级结合型胆汁酸一同再随胆汁排入肠道，构成胆汁酸的肠肝循环。其生理意义在于使有限量的胆汁酸被反复利用，最大限度地发挥其促进脂类物质消化吸收的生理作用。2.胆汁酸代谢异常血清胆汁酸测定可作为一项灵敏的肝清除功能实验。在急、慢性肝炎、门脉性肝硬化、胆汁淤积、原发性肝癌、药物性黄疸及酒精性肝硬化时，血清胆汁酸水平无区别地升高，有些病例可增高至正常血清浓度的100倍以上。对已确诊的肝病患者，血清胆汁酸的测定与其他常规肝功能试验相比并无优越性，但在肝病早期、无黄疸的潜在性肝病进展期以及肝实质细胞微小坏死等情况下，常规肝功能实验尚未检出任何异常时，血清胆汁酸的测定确实具有诊断价值。血清胆汁酸浓度增高的特征取决于所患肝胆疾病的性质。在胆道梗阻时，病人血清中CA和CDCA浓度增加，但以CA为主，CA/CDCA﹥1；相反，肝实质细胞病变时，以CDCA为主，CD/CDCA﹤1，因此，血清中CA/CDCA比值可作为胆道阻塞性病变与肝实质细胞性病变的鉴别指标。血清总胆汁酸测定可用来区别高胆红素血症和胆汁淤积：TBA正常而胆红素升高可视为高胆红素血症；反之则视为胆汁淤积；二者均升高则考虑为胆汁淤积性黄疸。此外，在小肠疾病时，如回肠切除、炎症或分流（如造瘘）等，因胆汁酸的肠肝循环受阻，血清胆汁酸水平降低。   四、肝脏疾病的临床生物化学 （一）肝硬化 在解剖学上肝硬化表现为肝组织弥散性纤维化伴有结节性再生，是慢性肝损害的末期表现。慢性过量的乙醇摄入、病毒性肝炎和自身免疫性疾病等是肝硬化最常见的病因。其发病机理尚不完全清楚，可能有：①缺氧和炎症刺激，导致胶原纤维合成增强；②机体免疫机能不足，不能将HBV完全杀灭和排除，使肝细胞反复遭受破坏，以及肝细胞结节状再生，纤维组织不断增生，导致肝硬化；③可能跟Kuffer细胞分泌多种细胞因子及胶原酶等生物活性物质以及储脂细胞产生胶原等有关。此外，细胞外基质中纤维连接蛋白（FN）的沉积、肝细胞和胆管上皮细胞内角蛋白的表达异常等都与肝纤维化有关。肝硬化的生物化学诊断可表现有血清清蛋白减低，球蛋白增高，A/G比值降低或倒置；血清胆红素不同程度升高，胆胆汁酸盐不同程度升高，血ALT轻至中度升高；当肝细胞坏死严重时，AST活力常高于ALT，凝血酶原时间延长，且VitK不能加以纠正。单胺氧化酶活性也往往升高。此外，目前临床上应用比较广泛且与肝纤维化关系比较肯定的尚有透明质酸（HA）、层粘蛋白（LN）、Ⅲ型胶原前肽和IV型胶原等检测项目。（二）乙醇性肝损害进入体内的乙醇90%～98%在肝脏代谢，余下的2%～10%随尿及呼气而排泄。在肝脏，乙醇主要经乙醇脱氢酶（ADH）催化的乙醇氧化体系和微粒体乙醇氧化体系（MEOS）两条代谢通路进行代谢，过氧化氢酶体系也参与乙醇代谢。乙醛是乙醇在肝内代谢的重要中间产物。长期过量摄入乙醇对机体造成损害的作用机理尚不完全清楚。或因乙醇直接损伤所致；或因乙醇本身代谢影响肝细胞物质代谢平衡以及代谢中间产物对细胞产生毒性效应所致的间接损害。乙醇性脂肪肝主要表现为肝内中性脂肪增加，其形成机制包括：①一次大量摄取乙醇，通过儿茶酚胺作用引起末梢组织脂肪动员增强，同时伴有高脂血症的发生；②慢性乙醇摄取，NADH/NAD+比值增大，增加磷酸二羟丙酮向α-磷酸甘油的转化，提供甘油三酯合成的原料；同时，乙酰辅酶A过剩，脂肪酸的合成和酯化增强，两者均可引起肝细胞内脂肪合成增加；③NAD+/NADH比值缩小使三羧酸循环和脂肪酸氧化受抑；④大量乙醇摄取时脂蛋白的合成及分泌减少。可见脂肪增加和氧化减少可能是慢性乙醇摄取致脂肪肝的病因。乙醇性肝炎发生机制可能有①乙醇和乙醛可造成线粒体损伤，导致肝细胞坏死；②乙醇性肝损伤时，不仅肝内脂肪量增加，而且有胞液蛋白质的贮留和分泌障碍，主要为清蛋白和转铁蛋白。③乙醇引起的代谢亢进造成耗氧量增加，由于肝细胞缺氧而进一步加重肝细胞坏死；④乙醇在微粒体氧化过程中，氧自由基的出现可使细胞膜或亚细胞结构膜上的脂质过氧化，引起肝损伤；⑤乙醇性肝损伤时可出现IgA增多、白细胞粘着能力降低等免疫功能异常。许多生物化学指标可用于乙醇性肝病和慢性乙醇摄入的检测，但迄今为止，尚缺乏高度敏感和特异的诊断标志物。目前常用的检测指标有：血转氨酶升高，AST/ALT比值通常大于2；ALP活性增高，约为正常参考值的2～4倍；γ-GT显著上升；90%患者血中出现转铁蛋白异质体（一种无糖基结合的转铁蛋白）。此外，非特异性的异常检查有：高尿酸血症、高乳酸血症、高甘油三酯血症和低血糖等。（三）肝昏迷肝昏迷又称肝性脑病，是由严重肝病所致的以代谢紊乱为基础的中枢神经系统综合征。关于肝性脑病的发病机理至今尚未完全阐明，目前氨中毒、假神经递质、氨基酸失衡和短链脂肪酸中毒等四种学说是肝昏迷形成的主要观点。氨中毒学说的基本论点是当肝功能严重受损时，清除氨的能力大大减低，血氨水平升高。增高的血氨通过血脑屏障进入脑组织，干扰神经细胞能量代谢，从而引起脑功能障碍。假神经递质学说的基本论点是在肝功能不全时，因解毒功能降低或侧枝循环的形成，肠道内形成的胺类直接由体循环通过血脑屏障入脑，经非特异羟化酶作用，形成假神经递质，其在网状结构的神经突触部位堆积，使神经突触部位冲动的传递发生障碍，从而引起神经系统的功能障碍而导致昏迷。氨基酸失衡学说的基本论点是在肝功能不全时，一方面由于芳香族氨基酸分解代谢障碍，使血浆芳香族氨基酸含量增多；另一方面血中胰岛素升高，使血液支链氨基酸含量减少，结果芳香族氨基酸通过以载体为中介的转运系统进入脑组织增多，在脑组织内生成假性神经递质和过多的5-羟色胺，儿茶酚胺生成减少和儿茶酚胺能神经元功能降低，而引起中枢神经系统功能障碍。在肝性脑病患者血液中，其短链脂肪酸浓度明显增高，将大量短链脂肪酸给动物注射可引起昏迷。因此有人认为短链脂肪酸增多与肝性脑病的发生有关，因而提出短链脂肪酸中毒学说，其对脑损害的机制尚不清楚。肝昏迷的生物化学诊断尚缺乏特异性指标。可表现有①血清胆红素显著增高；②血清清蛋白减低；③低胆固醇血症；④AST及ALP由高值转为低值；⑤血尿素氮呈低值；⑥血糖降低；⑦凝血酶原时间延长；⑧血浆纤维蛋白原呈低值；⑨血氨增高；⑩血液pH增高，PCO2降低（呼吸性碱中毒）等。（四）胆石症胆石症按结石的成分及形成机制不同分为胆固醇、胆色素及混合性结石三大类，以胆固醇结石居多。胆固醇结石形成的机制涉及胆汁中胆固醇、胆汁酸盐和卵磷脂比例失调；胆汁酸组成的改变；胆汁微胶粒δ电位降低以及胆囊迷走神经切除和遗传等因素。（五）肝癌HBV是肝癌发病的主要原因，但致病机理尚不完全清楚，可能与免疫介导肝细胞损伤、HBV直接致癌和病毒癌基因的表达及细胞癌基因的激活等有关。目前肝癌实验室诊断以AFP和AFP异质体诊断价值最高。   五、肝胆疾病的肝功能实验室检查 （一）肝脏分泌与排泄功能实验 包括内源性物质的分泌与排泄及外源性物质的清除能力检测。前者如胆红素、胆汁酸检测等，后者通过血管内注射染料并观察其在血清中的滞留情况而检测肝脏的分泌与排泄能力，如BSP滞留百分率正常注射后1小时，血中查不到这种染料，或只是很微量，若注射后30分钟，滞留率在10%～40%，表示轻度肝功能损害；滞留50%～80%，表示中度肝功能受损；滞留率﹥90%表示严重肝功能不全。（二）代谢性肝功能实验 蛋白质、糖和脂类三大物质代谢相关指标检测可有助于肝细胞损伤的诊断和鉴别诊断。肝脏结构和功能受损伤时，血浆蛋白质浓度变化取决于肝损害的类型、严重程度和持续的时间。在急性肝损害时，血浆蛋白质浓度变化不大；而在慢性肝病时血浆清蛋白降低，γ-球蛋白升高，出现清蛋白与球蛋白（A/G）的比值降低，甚至倒置；晚期肝病患者，尿素合成能力低下，血浆尿素水平呈低值；血中氨基酸平衡紊乱表现为支链氨基酸和芳香族氨基酸的比值下降等。肝脏疾病对糖代谢的影响主要表现为磷酸戊糖途径和糖酵解途径相对增强，血中丙酮酸含量可显著上升，血糖浓度难以维持正常水平，空腹血糖降低，糖耐糖曲线异常等；在某些慢性肝细胞损伤时，脂肪动员增加，导致酮血症；在慢性肝内、外胆汁郁积病人，血胆固醇和磷脂明显增高，可出现异常的Lp-X；在肝功能障碍时，往往会表现出血浆胆固醇酯/胆固醇的比值下降及血浆脂蛋白电泳谱异常，出现低密度脂蛋白（LDL）积累等。（三）临床酶学诊断 各种肝病时来自胞浆、线粒体、细胞膜的酶在血中水平升高，升高程度与肝病的类型有关。用于诊断肝胆疾病的酶有几十种，目前常用的血清酶检测按其与肝胆病变的关系分为三类：①反映肝实质细胞损伤为主的酶类，主要有ALT、AST等；②反映胆汁郁积为主的酶类，主要有γ-GT、ALP、5ˊ-NT等；③反映肝纤维化为主的酶类，主要有单胺氧化酶（MAO）、β-脯氨酸羟化酶（β-PH）等。此外，反映肝脏合成能力的酶学检查主要是CHE和LCAT等测定。（四）肝脏疾病的特殊检查 包括肝活检、放射性同位素检测和血清学检查等。肝活检在确定肝细胞黄疸的原因、证实肝硬化、酒精性肝炎、慢性肝炎、胆汁性肝硬化和肝肿瘤等的存在是很有价值的，但应注意其适应证和禁忌证。放射性同位素技术在检测肝脏的病理生理，测定肝细胞功能和肝血流，确定肝的外形和大小，证实肝脏有无占位性病变，间接地提供有无门脉高压存在的证据等方面具有重要作用。肝脏疾病的血清学检查主要是检查肝炎病毒的感染情况。   六、肝功能检验项目选择原则与评价 （一）肝脏功能实验室检查的目的①寻找肝脏疾病的病因和病原，从而做出筛选；②检测损伤的类型和定位，了解肝脏损伤程度，评估预后和观察病情；③了解和监测肝脏功能状态；④判断疗效和对手术的耐受性；⑤健康咨询，帮助了解各种理化和环境因素对肝脏的损害；⑥其他系统疾病对肝脏功能的影响和损伤。（二）肝功能实验项目选择与组合的原则 项目选择应遵循的原则：①根据实验项目的性质和特点，应尽可能选用相对灵敏和特异的实验项目；②按临床实际应用的需要；③结合具体病情及所在医院的实验室条件。肝脏功能的实验室检查种类繁多，任何单个的某项检查并不能概括肝脏的功能全貌，应对检测项目加以联合，其遵循的原则是：①一般选用3～5个项目；②实验结果应能标明肝脏的主要功能和损伤的情况；③方法简便，易于标准化；④病人痛苦小，经济负担轻。（三）肝脏功能实验的评价 到目前为止，尚缺乏肝功能评价的金标准，对肝功能实验的结果应综合 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，合理地加以解释。应注意（1）实验结果的非特异性。肝脏与身体其他组织器官有很多共性的代谢规律，其实验室检查与其他非肝脏疾病或生理变化存在重叠或相关，可造成假阳性。因此，在分析结果时应该注意到肝外因素的作用。（2）实验结果的局限性。肝脏生物化学功能复杂，实验项目繁杂，每项检查的灵敏性、特异性和准确性又各不相同。因此，应综合分析实验结果才能得出正确的结论。（3）实验结果的不灵敏性。肝脏的储备、代偿和再生能力较强，在肝损害早期，试验结果往往正常，只有肝损害达到一定程度时才显示出功能的改变。此外，肝损害与其病理组织形态的变化并不一定完全成正比例，结果改变轻微不一定说明肝脏病变很轻；反之，肝病理形态改变明显，也可能实验结果正常，这与实验项目的灵敏性、特异性等密切相关。（4）实验结果的不准确性。肝功能试验的结果受到实验技术、实验设备、试剂质量及操作人员的技术熟练程度等多种因素的影响，即有实验室误差的存在。此外，检验人员还须与临床医生展开对话，动态观察病人和综合分析结果，才可得出较为正确的结论。         关闭窗口