肝脏是合成胆固醇很活跃的器官,其合成速度取决于代谢状态。此外,肝脏对胆固醇代谢的影响表现在以下几方面:①合成内源性胆固醇,并使其酯化;②分解和排泄胆固醇;③将胆固醇合成为胆汁酸;④调节血液胆固醇的浓度等。
肝脏每天合成1.0~1.2g胆固醇,血浆内胆固醇60%~80%来自肝脏。胆固醇以乙酰CoA为原料,经过30步酶促反应,将18个分子的乙酰CoA合成为一个分子的胆固醇。合成胆固醇的酶类存在于微粒体和胞质内。肝脏合成胆固醇受食物的种类、摄取的热量、肠道吸收能力、甲状腺素、雌激素、儿茶酚胺和某些药物的影响。饥饿时合成减少。胆汁酸可调节胆固醇的合成,回肠能调节合成胆固醇负反馈机的控制。
肝细胞微粒体和线粒体内含有卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT),使脂酰CoA与胆固醇形成胆固醇酯,也是胆固醇在肝脏的主要储存形式。约有6%的血浆胆固醇与脂肪酸进行酯化,成为胆固醇酯。血浆胆固醇酯的脂肪酸部分为亚油酸,而肝脏中的则为油酸。血浆胆固醇进入肝脏后可被肝细胞中的酯酶水解。血浆中的LCAT可催化卵磷脂上的脂酰基转移到胆固醇上,生成溶血卵磷脂和胆固醇酯。缺乏LCAT的患者,血浆胆固醇酯减少,而血卵磷脂浓度升高。
正常人空腹血浆的胆固醇含量为3.9~5.9mmol/L,其中酯化胆固醇占50%~70%。在肝细胞损害时,总胆固醇与胆固醇酯的比例降低,在严重肝衰竭时比值常在30%,并可伴有总胆固醇浓度下降。在胆道阻塞和胆汁淤积时,血清内总胆固醇浓度上升。低密度脂蛋白参与胆固醇的转运,高密度脂蛋白(HDL)将肝外组织多余的胆固醇运载回肝脏,随胆汁排出肝外。而肝脏是体内胆固醇降解的主要部位,胆固醇的周转比例约为每天2%,胆固醇的去路包括:①在肝内分解,形成胆汁酸;②在肝内还原成双氢胆固醇,可透过肠壁或随胆汁而排泄;③胆固醇未经转化即从胆汁排出,一部分又被小肠重吸收(肝肠循环),另一部分受肠菌作用,还原成类固醇,从粪便排出。
六、胆汁酸代谢
胆汁酸是酸性类固醇化合物,是胆汁的重要成分,在肝内由胆固醇转变生成。胆汁酸在分泌进胆汁之前,先与甘氨酸或牛磺酸结合,这些结合胆汁酸的pH为1.8~3.7,低于胆汁或肠内容物的pH值,它们常以钠盐或钾盐的形式存在,称为胆汁酸盐。胆汁酸对脂类物质的消化吸收以及对胆固醇代谢的调节等都具有重要作用。
1.胆汁酸的合成
胆汁酸大多为5β-胆烷酸的衍生物,基本化学结构与胆固醇相同。胆汁酸是由胆固醇在肝细胞质和微粒体酶系的催化下,将固醇环进行轻化、脱氢和还原,然后再在线粒体内将侧链断裂,去掉3个碳原子,生成C-24初级胆汁酸,即胆酸和鹅脱氧胆酸。初级胆汁酸在小肠脱羟基成为脱氧胆酸和石胆酸,称为次级胆汁酸。
胆汁酸合成过程中的第一个限速步骤是胆固醇的7α-羟化反应,由线粒体的7α-羟化酶参加,再经一系列反应生成胆酸和鹅脱氧胆酸。7α-羟基胆固醇-4烯-3酮是合成两个初级胆汁酸的中心,合成三羟基胆汁酸(胆酸)时需经12α位羟化,而合成鹅脱氧胆酸时只需经过双链还原即可,不需要在12α位进行羟化。
初级胆汁酸在肝脏中与甘氨酸或牛磺酸结合后排入胆汁,称为结合胆汁酸,它的钠盐或钾盐称为胆盐。正常人甘氨胆汁酸的结合物约为牛磺胆汁酸结合物的3倍,肝肠循环被阻断时可上升至10倍。胆汁酸合成的另一条途径是自26-羟基胆固醇开始,胆固醇首先在线粒体中进行C-26羟化反应,生成26-羟基胆固醇,在人类此化合物再经过代谢合成初级胆汁酸。与7α-羟胆固醇相比,更大一部分的26–羟基胆固醇生成鹅脱氧胆酸而不是生成胆酸,这是因为C-26导入羟基后可妨碍类固醇核进一步发生12α-羟基反应之故。胆固醇也能开始即在肝内进行侧链氧化生成石胆酸。
胆汁酸的合成受胆汁酸池变化的控制。胆汁酸池中共有胆汁酸3~5g,每天排至肠道的胆汁酸为总胆汁酸池中的6~10倍,每天有12~40g胆汁酸进入肝肠循环,仅少量随粪便排出,与肝脏每天合成500~600mg的胆汁酸是相当的,这样就可使胆汁酸池中的胆汁酸量经常保持在恒定状态。当肝肠循环受阻时,肝脏合成胆汁酸的量可增至15倍。胆漏患者若补充胆汁酸则能抑制其在肝脏的合成。
胆固醇7α-羟化酶是一种需要细胞色素P450作为辅助因子的酶,其活性升高与胆汁酸合成速度密切相关。一氧化碳有逆转胆固醇的7α-羟化反应的作用,而考来烯胺虽能增加7α-羟化酶的活性,但不影响氨基比林去甲基酶的活性,后者也是一个需要细胞色素P450作为辅助因子的药物代谢酶,但若给大鼠用药造成细胞色素P450缺乏时,并不改变胆固醇的代谢,说明胆固醇的7α-羟化反应与药物代谢是两种不同的细胞色素P450酶所催化的。
甲状腺素虽能增加胆固醇的合成,但却造成血清胆固醇下降,其原因是甲状腺素有刺激胆固醇转变成胆汁酸的作用。甲状腺素还能改变胆酸与鹅脱氧胆酸的比值,使鹅脱氧胆酸生成增多,原因之一是甲状腺素刺激了线粒体中的胆固醇侧链的氧化系统,另一原因是由于改变了7α-羟基胆固醇-4烯-3酮在内质网和胞质中的分布,并加快在内质网中的代谢,使之不发生12α羟化反应,而直接合成鹅脱氧胆酸。
2.胆汁酸的肝肠循环
胆汁酸随胆汁进入小肠后,除协助对脂类食物的消化吸收外,又可受到肠道菌酶的作用而生成次级胆汁酸。随胆汁进入肠内的胆汁酸绝大部分(90%~95)可被重新吸收入血后再被肝脏摄取和处理并重新分泌入胆汁中,构成胆汁酸的所谓肝肠循环。
初级胆汁酸代谢库每天有1/4~1/3在细菌的作用下转变为次级胆汁酸或从粪便中排出。结合型初级胆汁酸生成次级胆汁酸的过程是在肠道厌氧菌酶的作用下,通过解结合反应和7α-脱羟基反应,使胆酸转变为脱氧胆酸,以及使鹅脱氧胆酸转变为石胆酸。在肠内产生的脱氧胆酸有1/3~1/2可被重吸收,在肝内与甘氨酸或牛磺酸结合,再分泌入胆汁中排进小肠,随后有如二羟基的结合型初级胆汁酸(甘氨鹅脱氧胆酸和牛磺鹅脱氧胆酸)一样反复进行肝肠循环。
石胆酸在体温条件下溶解度甚低,并可能被肠道菌强烈吸附,故在肠内生成后大部分随粪便排出。但是,在新生成的石胆酸中,大约仍可有1/5被重吸收进入肝内与甘氨酸或牛磺酸结合,且其中大部分的结合型石胆酸在肝细胞内又可能与硫酸在3-羟基上结合,生成两种新的结合型石胆酸,即硫酸甘氨石胆酸和硫酸牛磺石胆酸,其中以硫酸甘氨石胆酸生成更多。
正常体循环血液中只含有很少量的胆汁酸,应用放射免疫分析法测定,发现餐后体循环血液中的结合型胆酸可升高3~10倍,但由于肝脏能有效地将其摄取,故可迅速降至正常水平。若肝细胞因病变而影响其对血液中胆汁酸的摄取,则可导致血清胆汁酸水平升高。
正常血清胆汁酸总量极低,且大部分与蛋白质结合,故在健康人的尿中几乎不含胆汁酸。但血清中的胆汁酸并非全部与蛋白质结合,其游离部分理应从肾小球滤过,然而尿液中所含胆汁酸甚微,推测肾小管可能存在对其有效的重吸收功能。
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