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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

 

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

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:

PowerPoint)

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:

PowerPoint)

(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

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