上海第二医科大学教案.docx
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上海第二医科大学教案
上海交通大学医学院教案
教案
课程名称:
实验诊断
授课题目
肝胆疾病的生物化学与实验诊断
授课日期
2012年9月28日
授课班级
医五一大班
授课时数
3学时
授课方式
理论
授
课
重
点
、
难
点
1.肝脏的生物转化反应
第一相反应:
直接改变物质的基团或使其分解,氧化、还原、水解。
第二相反应:
结合某些极性基团而使水溶性及极性都增加。
2.胆红素代谢与黄疸
3.肝性脑病的生化机理
(1)氨中毒学说;
(2)假神经递质学说;(3)氨基酸代谢失衡学说。
4.乙醇代谢与乙醇性肝损伤
5.A/G比值的临床意义
6.甲胎蛋白对原发性肝癌的诊断意义
授
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与
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间
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第一节概述(10min)(教具:
PowerPoint)
一、肝细胞的正常代谢功能
线粒体:
三羧酸循环,呼吸链及氧化磷酸化,脂肪酸的β-氧化及酮体生成,氨基酸的脱氨基,转氨基,尿素合成。
粗面内质网:
合成蛋白质(白蛋白、纤维蛋白原、凝血酶原等),酶。
滑面内质网:
糖原合成与分解,胆红素、激素、药物、染料及毒物的生物转化。
溶酶体:
肝细胞溶解和坏死,胆红素分泌,胆褐素和铁颗粒代谢,具有吞饮、储存、消化、运输代谢产物作用。
高尔基复合体:
分泌和排泄代谢产物,合成糖蛋白。
胞质:
糖酵解,磷酸戊糖通路,氨基酸激活,脂肪酸和胆固醇合成。
核:
调控,细胞再生。
肝细胞膜:
相互连接,物质交换,毛细胆管。
处理蛋白质。
糖代谢:
饱食:
合成糖原,脂肪酸;空腹:
肝糖原分解;饥饿:
糖异生,脂肪动员释放酮体。
脂类代谢:
肝合成并分泌胆汁;胆汁酸促进脂类的消化与吸收;合成三脂酰甘油、磷脂和胆固醇;胆固醇代谢。
蛋白质代谢:
合成与分泌蛋白质;清除血浆蛋白质;合成尿素;处理胺;清除芳香族氨基酸和芳香胺。
维生素代谢:
维生素A的贮存与释放;维生素D、K的代谢。
激素代谢:
类固醇激素灭活;胰岛素、肾上腺素、甲状腺素灭活。
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二、枯否细胞的功能
吞噬消灭病原微生物;清除内毒素;调节免疫和炎症反应;调控组织和基质修复;调控肝细胞增殖;肝储脂细胞的增殖;合成细胞外基质。
生物活性因子:
转化生长因子(TGF);肝细胞生长因子(HGF);胰岛素样生长因子Ⅱ(IGFⅡ);白介素6(IL-6);转化生长因子β(TGFβ);白介素1(IL-1);肿瘤坏死因子α(TNFα);干扰素(IFN)。
第二节肝的生物转化功能(30min)(教具:
PowerPoint)
接触化学物质63000种,11500余种作为食品添加剂或药物,50000余种在污染着环境。
经口服、注射、吸入或皮肤吸收:
药物、毒物、食物添加剂、化学致癌物、农药,代谢中产生的生物活性物质、代谢终末产物、肠道吸收的腐败产物,绝大部分是亲脂性的。
生物转化作用:
机体对非营养物质的代谢转变过程(biotransformation)。
广义而言,激素的灭活、结合胆红素的生成。
解毒与致毒。
主要在肝细胞内进行,肺、肠、肾等肝外组织也有一定的转化能力。
一、生物转化的反应类型
主要有四类反应,即氧化、还原、水解、结合。
第一相反应:
直接改变物质的基团或使其分解,包括氧化、还原、水解反应。
第二相反应:
结合产物因其分子增加了某些极性基团而使水溶性及极性都增加。
二、依赖于细胞色素P-450的加单氧酶
催化的总反应:
RH+NADPH+H++O2―――ROH+H2O+NADP+
又称混合功能氧化酶。
微粒体、线粒体。
催化羟化和脱烷基反应,参与类固醇激素合成,灭活胆汁酸的合成,维生素D3的羟化反应。
细胞色素P-450的化学
细胞色素P-450是一类加单氧酶系的核心成员,以含铁原卟啉Ⅸ(血红素)为辅基。
各种同工酶的酶蛋白分子各异。
在酶分子中含有底物与分子氧二者的结合部位,底物结合在酶蛋白部分,氧结合在血红素中心铁离子处。
细胞色素P-450酶系的作用机理
三、其他生物转化酶系
1.非微粒体氧化酶系(胞液及线粒体)
(1)单胺氧化酶
(组胺、色胺、酪胺、尸胺、儿茶酚胺)
RCH2NH2+O2+H2O―――RCHO+NH3+H2O2
(2)醛脱氢酶与醇脱氢酶:
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CH3CH2OH―――――CH3CHO―――――CH3COOH
NAD+NADH+H+NAD++H2ONADH+H+
2.催化还原反应的酶系
(1)偶氮还原酶:
肝微粒体,经氢偶氮复合物最后生成胺
(2)硝基还原酶:
肝、肾、肺的微粒体
-NO2―――-NH2
3.催化水解反应的酶系
酯酶、酰胺酶、糖苷酶
四、致癌物质的生物转化
致癌物质的种类及致癌作用
人工合成:
芳香烃类、芳香胺类及硝基类、芳香族偶氮化合物、杂环化合物、脂肪族化合物、有机卤化物及无机化合物、N-亚硝基化合物。
微生物产生:
黄曲霉毒素、丝裂霉素C、灰黄霉素、放线菌素。
来自植物:
苏铁苷、香豆素、香樟素、单宁。
食物加热过程中产生:
苯骈(a)蒽、苯骈(a)芘、苯骈(e)芘、二苯骈蒽
肠菌作用产生:
由类固醇生成甲基胆蒽、环戊烷菲;由色氨酸生成吲哚、3-羟基犬尿氨酸、8-羟基犬尿酸、邻-氨基苯甲酸、犬尿酸、喹啉酸;由酪氨酸生成酚类;N-亚硝基化合物。
第三节胆汁酸代谢与胆石形成的生化(40min)(教具:
PowerPoint)
胆石病:
胆囊结石、胆管结石、肝内结石及其所引起的病理改变的总称。
胆石是胆汁中某些成分,如胆色素、胆固醇、糖蛋白及一些金属离子等,在特定情况下析出、聚积形成。
胆石的形成与胆汁的分泌异常、胆道运动的功能状态、胆汁流动的生物流变学改变等因素有关。
一、胆汁分泌
肝细胞分泌→毛细胆管→小胆管及各级肝内胆管→肝总管→胆总管→十二指肠。
肝胆汁:
700~1000ml/d,澄清透明,稍偏碱性,比重1.010。
胆囊胆汁:
水盐吸收,分泌粘蛋白,胆汁浓缩,比重1.040。
胆汁的主要成分
------------------------------------------------------------------------------------------------------
肝胆汁(%)胆囊胆汁(%)肝胆汁(%)胆囊胆汁(%)
------------------------------------------------------------------------------------------------------
水9786脂肪酸0.140.32
总固体314无机盐0.840.65
胆汁酸1.939.14比重1.011.04
粘蛋白和色素0.532.98pH7.1~7.36.9~7.7
胆固醇0.060.26
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肝细胞分泌:
毛细胆管由肝小叶的中央走向外周,在门管区形成小胆管。
在肝小叶中,胆汁流动方向与血流方向是相反的,从而利于原胆汁与血流之间的物质交换。
初级胆汁酸直接由胆固醇转变而来,多与甘氨酸或牛磺酸结合;初级胆汁酸随胆汁排出肠道,经肠道菌作用,在第7位脱去羟基,转变为脱氧胆酸和石胆酸,称为次级胆酸。
然后又经肠肝循环重新吸收入肝并继之进入胆汁。
二、胆汁酸代谢与功能
1.胆汁酸的理化特点
2.胆汁酸的生物合成
(1)初级胆汁酸的生成
外源性胆固醇的80%~90%均变为胆汁酸。
7α羟化酶
3.胆汁酸的肠肝循环
三、胆石形成的生物化学
(一)胆固醇结石
好发于胆囊
1.胆固醇溶解
2.胆汁酸代谢与胆固醇结石的关系:
胆固醇溶解~胆固醇、胆汁酸盐、卵磷脂浓度。
胆固醇与胆汁酸混合形成微团后才分散在胆汁之中。
磷脂增加这种能力。
当胆固醇含量过高或胆汁酸浓度过低,则形成致石性胆汁,胆固醇易于析出。
3.胆囊分泌功能与胆囊结石:
胆汁中胆固醇的过饱和的同时即伴有胆囊粘膜粘液分泌的增加。
胆汁中粘蛋白参与了结石的形成。
粘蛋白分子上有很多结合脂质的疏水部位,在胆石形成时,疏水部位与胆固醇单晶体结合。
某些刺激可促使粘蛋白分泌增加。
前列腺素。
在浓度很高的纯胆固醇溶液中,胆固醇成为结晶而析出。
而在溶液中若存在颗粒性物质作为核心时,胆固醇则很容易析出,称为“异源性成核现象”。
粘蛋白则是促成核因素之一。
4.胆固醇结石的溶石疗法:
鹅脱氧胆酸(CDCA)能导致胆汁胆固醇可转为不饱和状态。
1972年使用CDCA治疗胆囊结石病人获得成功,1978年用熊去氧胆酸(UDCA)亦获得成功。
(二)胆色素结石
约占我国胆石症病人的1/3左右。
多与胆道感染,胆道寄生虫有密切关系。
由于结石中胆红素与钙结合为胆红素钙,故亦称胆红素钙结石。
多发于胆管系统。
胆汁中胆红素多以结合胆红素(CB)即直接胆红素为主,而非结合胆红素(UCB)仅为1%~2%。
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CB可溶于水,不形成沉淀,但胆色素钙结石中的胆红素主要为UCB。
在胆道感染时,肠道菌,主要是大肠杆菌和部分厌氧菌,所产生的β-葡糖醛酸苷酶将CB水解,释放出UCB和葡糖醛酸,UCB与胆汁中钙结合形成胆红素钙而沉淀出来。
肝组织中富含β-葡糖醛酸苷酶,其最适pH为4.6,有胆道感染时局部pH降低,此酶活性明显增高,可将CB水解为UCB而沉淀。
胆道寄生虫残体可成为结石核心。
第四节胆红素代谢与黄疸(40min)(教具:
PowerPoint)
一、胆红素的化学
脂溶性,透过细胞膜,毒性作用,抗氧化剂功能。
分子量585,4种异构体。
光敏感,构象改变,光氧化,光分解。
二、胆红素的来源
1.衰老红细胞(75~80%)
2.血红素蛋白(20~25%):
P450,细胞色素,过氧化物酶
3.未成熟红细胞
三、血红素的生成与运输
四、胆红素的生成
血红素加氧酶:
微粒体酶,存在于脾、肝、骨髓、肾、小肠、巨噬细胞
对血红素的亲和力高
胆绿素还原酶:
NADPH,高度底物特异性
五、胆红素的运输
正常成人每天产生250~350mg胆红素。
胆红素-白蛋白:
疏水键、盐键、氢键,Lys,Ser,Phe
第一结合部位,第二结合部位。
δ-胆红素:
高结合胆红素血症时,80%结合胆红素与白蛋白结合。
不被肝脏摄取,不从肾脏排出,半寿期21天。
δ胆红素特点:
(1)δ仅起源于血清中的结合胆红素
(2)不由肾小球滤出
(3)半寿期21天
(4)80%与重氮试剂呈直接反应
δ胆红素意义:
(1)总胆红素包括:
未结合胆红素、结合胆红素和δ胆红素
(2)高结合胆红素血症中δ胆红素占8~90%,大多为20~40%
(3)可解释血尿不符的原因
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六、肝细胞对胆红素的摄取
-------------------------―――――――
研究者名称分子量pI配基免疫定位
-------------------------―――――――
Berk553.5胆红素、BSP细胞膜
Wolkoff有机阴离子546.5胆红素、BSP细胞膜及
结合蛋白线粒体
Treieste胆红素379.0BSP、胆红素细胞膜
转位酶自由脂肪酸
-------------------------―――――――
BSP:
四溴酚酞磺酸钠
七、胆红素在肝内的转运
Y蛋白:
配基结合蛋白,肝细胞胞液总量的2%,碱性蛋白质,可与胆红素、血红素、类固醇、BSP、靛青绿等结合。
谷胱甘肽S-转移酶B。
Z蛋白:
酸性蛋白质,脂肪酸结合蛋白,对胆红素的结合次于Y蛋白。
八、肝胆红素的结合反应
胆红素葡萄糖苷酸10%
胆红素二葡萄糖苷酸90%
4-O-酰基胆红素葡萄糖苷酸少量
胆红素葡萄糖醛酸酯:
胆红素羧基与葡萄糖醛酸C-2、3、4位置结合形成。
胆红素尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶
九、肝对胆色素的排泄和肠肝循环
肠肝循环:
小肠下段生成的尿胆素原中约10~20%可被肠粘膜重新吸收,经门静脉吸收的尿胆素原,大部分又重新排入胆道,小部分进入体循环,随尿排出。
十、黄疸的发生机制
(1)胆红素形成过多
(2)肝细胞处理胆红素的能力下降
(3)胆红素在肝外的排泄障碍,逆流入血而引起黄疸
新生儿生理性黄疸成因:
(1)葡萄糖醛酸基转移酶活性不高
(2)胆红素产生较多
(3)缺乏Y蛋白摄取能力差
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第五节肝性脑病的生化机理(30min)(教具:
PowerPoint)
一、概述
hepaticencephalopathy,简称肝昏迷(hepaticcoma)
继发于急、慢性肝功能衰竭或严重慢性实质性肝疾病的一种神经精神综合征
1.临床表现:
轻症:
性格行为异常。
欣快,淡漠,轻率举止,易激动和烦躁。
重症:
精神错乱,睡眠障碍,行为失常。
最终:
木僵,嗜睡,昏迷,肝臭。
2.分类
内源性:
病毒性暴发性肝炎,中毒性或药物性肝炎伴有肝细胞广泛坏死所致,也称暴发性肝衰竭型脑病。
外源性:
继发于门脉性肝硬变,晚期血吸虫病肝硬变,也称门-体型脑病。
3.病因学
两种因素,肝功能不全与肝中毒。
二、氨的代谢异常
1.氨中毒学说依据:
(1)病人及动物模型血氨升高,治疗后下降;
(2)严重慢性肝病,高蛋白或含铵药物可诱发;
(3)病人脑电图变化与血氨浓度呈平行关系;
(4)行门腔静脉吻合术的动物,如饲以高蛋白,可使其加速死亡;
(5)给实验动物连续注入醋酸铵,当血氨高时,有相似的神经精神症状;
(6)经降氨疗法,病情可好转。
2.正常血氨的来源:
(1)肠道菌产氨;
(2)肾脏泌氨;
(3)肌肉等组织产氨。
3.解除氨毒的机制:
(1)肝内尿素的合成;
(2)谷氨酰胺的合成;
(3)氨基酸的生成。
4.氨中毒机理:
肝性脑病时血氨增高的原因:
氨的生成过多;氨的清除不足。
5.氨对脑的毒性作用:
(1)抑制丙酮酸脱氢酶,乙酰辅酶A生成减少。
干扰三羧酸循环,影响乙酰胆碱的合成。
(2)以形成谷氨酸解毒,消耗NADH,影响ATP生成。
(3)氨和α-酮戊二酸结合生成谷氨酸,耗竭α-酮戊二酸,损害脑细胞中能量的生成。
(4)氨和谷氨酸合成谷氨酰胺,增加ATP的消耗。
(5)氨对神经细胞膜正常离子转运有干扰。
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三、假神经递质学说
1971Fischer提出。
去甲肾上腺素,多巴胺是正常神经递质。
当严重肝病时,芳香族胺类不能在肝内分解消除,进入血液及脑组织,取代正常神经递质,引起神经系统的功能紊乱,最后导致意识障碍出现昏迷。
称假神经递质(falseneurotransmitter)。
依据:
(1)动物模型中,脑中羟苯乙醇胺和苯乙醇胺增多,但去甲肾上腺素量却减少;
(2)病人尿中羟苯乙醇胺和苯乙醇胺量均明显增加,且与脑神经功能的紊乱相平行;
(3)应用左旋多巴可以有效地改善脑病病情;
(4)食物中苯丙氨酸,酪氨酸含量越高,则动物模型死亡越快,且出现肝性脑病症状。
四、氨基酸代谢失衡学说
在严重肝功能损伤,血中支链氨基酸浓度明显下降,而芳香族氨基酸等的浓度则显著上升,芳香族氨基酸等过量进入中枢神经系统后,导致脑内有关代谢紊乱及正常功能障碍。
1.氨基酸失衡的原因:
(1)氨基酸代谢的组织器官特异性;
芳香族氨基酸-肝脏,支链氨基酸-肌肉
(2)胰岛素及胰高血糖素对氨基酸代谢的影响;
(3)肌肉中支链氨基酸代谢与解氨毒机制。
2.氨基酸代谢不平衡与脑病发生的关系:
(1)引起假神经递质浓度增高;
(2)5-羟色胺合成增加,是抑制性递质;
(3)支链氨基酸及丙氨酸下降影响能量代谢。
五、γ-氨基丁酸学说
1.论点和依据:
(1)认为GABA是哺乳动物脑内的主要抑制性神经递质;
(2)注入动物脑内,发生昏迷;
(3)病人血清中高;
(4)动物肝功能衰竭时,血清中高,GABA受体密度增加,而兴奋性递质受体数减少。
2.GABA来源:
是谷氨酸在谷氨酸脱羧酶作用下的产物,肝内代谢
3.GABA的作用机理
GABA可通过通透性已增高的血脑屏障而进入脑内,并与神经元突触后膜上的GABA受体结合,发挥突触后抑制效应,从而在肝性脑病的中枢抑制形成上起重要作用。
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第六节乙醇代谢与乙醇性肝损伤(30min)(教具:
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吸收:
胃30%,小肠上部70%。
代谢:
90~98%,排泄:
2~10%。
血中消失率:
100~200mg/kg/h,10g/h,240g/d。
与肝硬化、脂肪肝等有关。
一、乙醇在体内的代谢
特点:
(1)释放热能7kcal/g;
(2)大部分代谢,小部分排泄;
(3)肝脏内氧化;
(4)不能在体内储存;
(5)不存在调节乙醇氧化速度的反馈机制。
1.ADH乙醇氧化体系
(1)乙醇脱氢酶
MW80000,二聚体,两种亚基,Zn。
与胆固醇侧链的氧化反应有关。
(2)乙醛脱氢酶
酶Ⅰ对乙醛高亲和性(Km<10μmol/L)
酶Ⅱ对乙醛低亲和性(Km0.9~1.7mmol/L)
(3)ADH乙醇氧化体系的反应过程
2.微粒体乙醇氧化体系(MEOS)
MEOS在乙醇氧化中所占比例
一般20~25%
乙醇为4mmol/L,MEOS占20%
乙醇为40mmol/L,MEOS占50%
乙醇为80mmol/L,MEOS占75%
对正常人,血中乙醇达40~50mmol/L可将MEOS系统充分饱和,而ADH乙醇氧化体系在24mmol/L时即已饱和。
二、乙醇代谢对机体的影响
1.NADH/NAD+比值的上升
使肝中乳酸的利用降低,丙酮酸又被还原成乳酸,容易发生乳酸性酸中毒。
酸中毒又引起肾脏排泄尿酸的障碍,导致高尿酸血症。
2.乙醛对机体的影响
(1)损伤线粒体;
(2)交感神经样作用,引起乙醇性心肌症;
(3)与儿茶酚胺形成四氢异喹啉,酒瘾;
(4)使5-羟色胺代谢障碍,产生幻觉作用的四氢-β-咔啉,精神障碍;
(5)对辅酶A活性抑制;
(6)抑制脑内Na+,K+-ATP酶。
三、肝中的乙醇代谢及影响
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第七节肝细胞损伤时常用的生化试验(60min)(教具:
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(LaboratoryExaminationsforHepaticDiseases)
一、绪论
1.肝功能检查的重要性
肝脏疾病是我国人民的常见病、多发病,仅乙型肝炎,全国约有一亿二千万以上人口呈病毒感染或发病状态,全国每年约有9~10万人死于原发性肝癌。
2.肝功能检查的目的。
(1)了解肝脏各项功能有无损害及损害程度;
(2)通过动态观察判断预后;
(3)临床药物的筛选及疗效观察;
(4)健康检查及对某些术前病人耐受能力的评价等。
3.肝功能检查的分类
蛋白质代谢、糖类代谢的试验、脂类代谢的试验、酶学代谢的试验、胆红素和胆汁酸代谢的试验、色素的排泄试验、激素的代谢试验、维生素的代谢试验、药物转化功能的试验、免疫功能试验。
二、蛋白质代谢功能的试验
由肝脏合成的蛋白质约占人体每天合成蛋白质总量的40%以上。
当肝脏发生病变时,肝细胞合成蛋白质功能减退,血浆中蛋白质即会发生质和量的改变,血浆白蛋白等由肝脏合成的蛋白质减少,此外由于损伤的肝细胞以及其他致病因子,如肠道细菌经门体短路入体循环可以作为抗原,刺激免疫系统而致γ球蛋白升高。
1.A/G:
(1)急性肝脏损害的早期或病变范围较小时,A/G比值仍可正常。
(2)如白蛋白低于30g,球蛋白高于40g,A/G比值即可小于1,提示有慢性肝实质性损害。
(3)血清白蛋白和A/G比值的动态观察常可提示病情的发展和估计预后。
病情恶化时白蛋白逐渐减少,A/G比值下降;病情好转则白蛋白渐渐回升,A/G也接近正常;如果白蛋白持续低于30g,A/G比值倒置,则预后较差。
2.甲胎蛋白对原发性肝癌的诊断意义
(1)早期诊断:
升高数十倍至数万倍。
≥500μg/L者,均可诊为肝癌。
我国自1971年普查,无症状体征的亚临床癌在肝癌病人中占44.7~71.2%,58.8%为直径≤5cm的小肝癌。
(2)准确诊断:
ALT正常,排除妊娠与生殖腺胚胎性肿瘤,AFP呈持续阳性一个月,诊断肝癌的准确性可达100%。
AFP>200μg/L持续2个月者,准确性达97.7%。
(3)对肝癌患者病情和预后判断:
AFP含量与肿瘤大小成正相关。
与恶性程度相关。
手术或药物治疗有效时,AFP含量多下降,复发或恶化时,又上升。
(4)局限性:
占原发性肝癌30~40%的胆管细胞癌,多为阴性,即使是肝细胞癌也有10%左右阴性。
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一些良性肝病、新生儿、孕妇及胃癌等,出现假阳性的百分率也相应升高。
(5)AFP异质体:
根据对刀豆凝集素ConA和小扁豆凝集素(LCA)结合能力的不同,AFP可分为结合型或非结合型,特别是LCA能识别肝癌AFP糖链的岩藻糖基。
三、胆红素代谢功能试验
珠蛋白,Fe(代谢,再利用)
衰老红细胞→血红蛋白∠血红素→胆绿素→
胆红素(游离、非结合、间接胆红素):
不溶于水,不能由肾脏排出
↓肝脏
↓葡萄糖醛酸基转移酶
葡萄糖醛酸-胆红素(结合、直接胆红素):
溶于水,可由肾脏排出
1.黄疸时胆红素代谢异常(Disturbancesofbilirubinmetabolism)
当各种原因造成胆红素产生过多,肝细胞摄取、结合和排泄等过程发生障碍时,均可导致患者血、尿、便中胆红素及其代谢产物的改变,血中胆红素增高,临床可出现黄疸,根据其产生的原因不同可有以下几种情况:
(1)溶血