1、 一、紅細胞膜的組成與結構紅細胞的多種重要生理功能,都與其膜息息相關。人的紅細胞膜是由蛋白質(占49.3%), 脂質(占42%),糖類(占8%)和無機離子等組成。蛋白質與脂質的比值約為1：1。電鏡下觀察紅細胞膜呈三層暗-亮-暗區(qū)帶,外層含糖脂、糖蛋白和蛋白質,具親水性;中間層含磷脂、膽固醇、蛋白質為疏水性;內層主要包含蛋白質,呈親水性。即紅細胞膜與其他細胞膜的結構相似,為脂質雙層結構,蛋白質鑲嵌在脂質雙層內。膜蛋白質大多數(shù)是與脂質或糖結合在一起的脂蛋白、糖蛋白。作SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS)，可見78條區(qū)帶，F(xiàn)airbank分別用1、2、3、4、5、6、7、8命名。其中一些含量少的蛋白

2、質按其相對分子質量的大小排列,稱2.1或4.1、4.2等。各區(qū)帶蛋白質的相關數(shù)據(jù)見表6-1。紅細胞膜用非離子去污劑(如Triton 100)處理,將外在質膜除去后,在電鏡下看不到脂質雙層結構,但在胞膜內表面可見一網狀結構支撐著整個細胞,稱之為膜骨架，主要由收縮蛋白、肌動蛋白、錨蛋白、原肌球蛋白、肌球蛋白、加合素、4.1蛋白、4.2蛋白、4.9蛋白相連接構成。這種網狀結構通過錨蛋白(又稱2.1蛋白)固定在細胞膜上。(圖6-1) 膜骨架系統(tǒng)對維持紅細胞的形狀、穩(wěn)定性和變形性起著重要作用。收縮蛋白是膜骨架最主要的組成部分。由鏈和鏈首尾相反方向扭合形成二聚體(SPD),其二聚體再以首尾相連形成四聚體(

3、SPT)。鏈和鏈分別含有22個和19個大約由106個氨基酸組成的重復片段,重復片段的螺旋1與螺旋2相連接,與螺旋3一起構成空間重復結構單位。鏈和鏈用限制性胰蛋白酶消化后,經SDS分析,分別顯示分解成5個和4個肽段,即I和I。紅細胞膜收縮蛋白自身聚合位點及其結構區(qū)域異常,會影響STP的形成和收縮蛋白與其他骨架蛋白的結合,而引起膜結構和功能的異常。帶3蛋白是紅細胞膜中含量最多的一種跨膜糖蛋白,其跨膜區(qū)多肽鏈穿膜14次，能高速轉運陰離子，維持細胞內離子的平衡,所以又稱為陰離子通道。紅細胞膜上的糖類很多,含量較多的是氨基糖類,包括氨基半乳糖(GalNH2)、氨基葡萄糖(GleNH2)、乙酰氨基葡萄糖(

4、GleNAc)、和乙酰氨基半乳糖(GalNAc)。此外還有巖藻糖（Fuc）和乙酰神經氨酸(NANA),又稱唾液酸或涎酸。膜上的糖都與蛋白質或脂類結合以糖蛋白或糖脂蛋白形式存在,糖蛋白的糖鏈大多數(shù)伸向膜外,有細胞天線之稱,具有受體反應、抗原性、信息傳遞等多種功能。紅細胞膜脂質包括3種成分：磷脂(占60%)，膽固醇和中性脂肪(占33%)，其余為糖脂。磷脂與膽固醇能與血漿中脂類交換。磷脂分為兩大類：甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂通常與絲氨酸、乙醇胺、膽堿及肌醇結合,分別稱為絲氨酸磷脂(PS)、乙醇氨磷脂(PE)、膽堿磷脂(PC)和肌醇磷脂(PI)。鞘磷脂(SM)不含甘油，代之為鞘氨醇。人紅細胞膜總磷脂中

5、，PC占28%，PE占27%，PS占14%，SM占27%，PI、磷脂酸和溶血膽堿磷脂占2%3%。這些磷脂都是兩性物質，即一個分子內有極性和非極性兩種基團。這種特性在膜脂質雙層形成中起重要作用。紅細胞膜含游離膽固醇較多，膽固醇酯較少。膽固醇含量與磷脂含量有一定的比例，膽固醇/磷脂(C/P)比值約為0.81.0。 紅細胞膜結構根據(jù)流動鑲嵌學說的基本論點，紅細胞膜以脂質雙層為膜的支架，膜蛋白鑲嵌在脂質雙層中又相互連結形成膜的骨架。膜結構有兩個最基本的特征：紅細胞膜的流動性和膜的不對稱性。紅細胞膜的不對稱性是指其脂質雙層中內外兩側脂類分布的不均一性及其理化性質的不同，以及膜蛋白在脂質雙層內外兩側分布的

6、不對稱性。脂質雙層的外層富含PC和SM，內層脂類以PS和PE為主。這種不對稱性發(fā)生變化,會使紅細胞形態(tài)發(fā)生改變,如鐮狀紅細胞貧血患者的紅細胞膜內層的20%的PS外翻。PS為凝血酶原的激活劑,而促進了血栓的發(fā)生。近年來發(fā)現(xiàn)PS外翻還與紅細胞的老化、凋亡、細胞識別及細胞吞飲有關。膜蛋白在脂質雙層兩側的分布不對稱是絕對的，如糖蛋白、糖鏈都位于膜的外側。膜蛋白結構上兩側的不對稱性保證了膜的方向性功能。紅細胞膜的不對稱性是維持其正常形態(tài)和功能的基礎之一。膜的流動性是指膜內部分子的運動性，主要是指脂質和蛋白質的運動。.膜的脂類在一定溫度下， 可以從流動的液晶態(tài)轉為晶態(tài)，晶態(tài)也可轉為液晶態(tài)。生理條件下膜一般

7、處于液晶態(tài)，即膜脂總是處于流動狀態(tài)。由于脂質雙層的流動性，膜蛋白也在運動中，可在脂質雙層中作側向擴散和旋轉運動。膜的這種流動性與紅細胞形態(tài)和功能密切相關。膜骨架蛋白對維持紅細胞膜的這兩個基本特征有重要作用，任何損傷膜骨架蛋白的因素均可影響紅細胞膜的這兩個基本特征。二、紅細胞膜的功能 1.維持紅細胞的正常形態(tài)及變形性 紅細胞表面積大，呈雙凹盤狀，平均直徑7.2um左右，流動于血管和多個組織器官中。其變形性有利于其自身通過微循環(huán)，如脾竇的毛細血管直徑只有23um，正常紅細胞通過時形態(tài)從盤狀變?yōu)榧殫l狀，而得以通過，使血流通暢。而老化的紅細胞變形性差，則被扣捕清除。有核紅細胞也因不能通過骨髓血竇的毛細

8、血管而被阻擋。紅細胞的這一特性有其重要的生理意義。2.物質的運輸 紅細胞內外物質的交換都是通過紅細胞膜來完成的。紅細胞膜的脂質雙層保證了脂溶性強的02和C02靠單純物理擴散形式迅速通過。其他的物質運輸還有：(1)離子的運輸：紅細胞內外無機離子、糖等濃度差別很大，許多物質的運輸都有各自的機制。帶3蛋白是陰離子通道，主要介導HC03- /Cl穿過紅細胞膜，以1：1交換。紅細胞膜上的Na+ATP酶和Ca2+-Mg2+ATP酶,起著主動運輸?shù)淖饔谩＜t細胞內的K+是血漿中+含量的30倍，正是Na+-K+ATP酶泵出Na+泵入K+的結果。Ca2+-Mg2+ATP酶也使Ca2+濃度維持恒定。除以上離子的主動

9、運輸外，還有Na+-Na+；Na+-K+（不需ATP）；Ca2+-K+等的離子交換，維持了紅細胞內外滲透壓的平衡。(2)水的運輸：膜脂是疏水的，水分子較難通過。紅細胞膜上有水的通道，稱AQP(Aqua proin)-CHIP，維持細胞內外水的平衡，保護紅細胞不被破溶。(3)葡萄糖的運轉：紅細胞膜上有葡萄糖運轉體，稱GLUT。這是一個家族，共有5種(GLUT1-5)。紅細胞膜上存在GLUT1 ，含492個氨基酸，它的C端及N段都伸向胞漿面，跨膜部分穿膜12次，其運轉方式是通過變構將葡萄糖運到細胞內。3.紅細胞膜的抗原性 紅細胞膜上的血型抗原物質是由遺傳基因決定的，為糖蛋白或糖脂。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)400多

10、種抗原物質，分屬于20 多個血型系統(tǒng)。近年來發(fā)現(xiàn)衰老的紅細胞膜上出現(xiàn)了稱之為“老化抗原”(senescent ce11 antigen，SCA)的新抗原，與血漿中的自身抗體結合后，衰老的紅細胞被吞噬細胞識別清除。“老化抗原”的性質還不十分清楚。4.紅細胞的免疫功能 紅細胞不僅參與機體的免疫反應，還參與免疫調控，其免疫功能是其他免疫細胞所無法代替的。(1)清除免疫復合物的作用：紅細胞膜上有補體C3b的受體(CR1)，能粘附血漿中的抗原-抗體-補體復合物(IC)，攜帶IC的紅細胞通過肝脾時，吞噬細胞表面的Fc受體和CR1受體分別與IC中抗體的Fc段和補體C3b結合，此時紅細胞與IC解離，再度進入血

11、循環(huán)，從而促進了吞噬細胞對IC 的清除，防止了IC 在組織沉積對組織細胞的損傷。雖然平均每個紅細胞上CR1位點數(shù)(950個)少于白細胞，但紅細胞的數(shù)量眾多，血循環(huán)中95%的CR1位于紅細胞膜上，紅細胞清除IC的機會比白細胞大5001000倍。同時也防止了由于IC過多地粘附在吞噬細胞等免疫細胞上而引起的免疫抑制作用，間接提高了吞噬細胞、淋巴細胞等的免疫功能。 (2)對免疫細胞的調控作用：紅細胞能將粘附的IC中的補體降解為C3d，后者可與膜上的CR2受體結合，誘導B細胞增殖分化，產生抗體；紅細胞膜上的LEA3(淋巴細胞功能抗原3)與T 淋巴細胞CD2作用而激活T淋巴細胞的免疫功能；紅細胞還能直接增

12、強NK細胞的抗腫瘤作用； 紅細胞膜上CR1、CR3和吞噬細胞上的CRl、CR3、FCR和CD4共同作用可明顯促進吞噬細胞的吞噬功能，而且紅細胞上的超氧化物歧化酶(SOD)能及時清除吞噬細胞在吞噬過程中釋放出的大量氧自由基，避免了其對吞噬細胞的損傷。 (3)對補體活性的調節(jié)：紅細胞膜上有三種抑制補體活化的分子：衰變加速因子(decay acce1erating factor，DAF，CD55)可下調C3轉化酶的活性，使C3不能轉化為C3b，從而補體反應不能進行。陣發(fā)性睡眠性血紅蛋白尿癥患者因缺失DAF，C3b增多而造成溶血；反應性溶血的膜抑制劑和補體8結合蛋白(C8 binding protei

13、n)分別是抑制C5b-8復合物形成和與C8 - 結合，結果都抑制了C9的聚合，不能形成膜攻擊復合物C5b6789，使紅細胞膜免受損傷。這些物質都是含糖肌醇磷脂的膜蛋白，靠糖肌醇磷脂固定在膜上。 5.紅細胞膜上的受體 除了前面已涉及到的有關免疫功能的受體外，紅細胞膜上還有：(1)激素類受體：有胰島素、高血糖素受體。(2)遞質類受體：有去甲腎上腺素、異丙基腎上腺素受體。上述的這兩類受體都是經核苷酸環(huán)化酶的作用，使ATP和GTP (三磷酸鳥苷)分別形成cAMP和cGMP(環(huán)磷酸鳥苷)，再作用于各種激酶調節(jié)細胞的代謝作用。(3)病毒受體：如流感病毒受體。(4)其他：幼紅細胞膜上有轉鐵蛋白受體(TfR)

14、，帶Fe3+的轉鐵蛋白先與TfR結合，通過胞飲作用進入細胞內參與Hb的合成。TfR隨著幼紅細胞的分化發(fā)育逐漸減少， 從原始紅細胞膜上有80萬個至網織紅細胞膜上10萬個，完全成熟的紅細胞膜上無；幼紅細胞膜上有紅細胞生成素(EPO)受體，可接受EPO，促使幼紅細胞增殖分化。 三、影響紅細胞膜穩(wěn)定的因素影響紅細胞膜穩(wěn)定的因素很多，常見的有： 1.紅細胞膜蛋白有遺傳性缺陷 包括收縮蛋白、錨蛋白、帶3蛋白、4.1蛋白、4.2蛋白等的缺陷。當某組分蛋白缺乏或結構異常致連結缺陷等，均可導致膜的穩(wěn)定性和變形性下降。膜蛋白的缺陷還可致膜脂質雙層不穩(wěn)定，形成囊泡而丟失。2.化學因素 如氧化損傷，特別是當紅細胞有酶

15、的缺陷和Hb異常，抗氧化能力下降時。氧化損傷可使膜骨架蛋白，特別是收縮蛋白發(fā)生聚集交聯(lián)，破壞了膜骨架的正常結構；膜脂質過氧化，脂肪酸鏈斷裂，脂質過氧化物與膜蛋白發(fā)生交聯(lián)；Hb氧化變性，形成變性珠蛋白小體(Heinz body)沉積在膜上，均可破壞膜的結構、穩(wěn)定性和變形性。3.免疫因素 紅細胞結合了自身抗體和(或)補體C3b后，被吞噬細胞識別，整個細胞被吞噬或是部分膜被反復多次吞噬，造成膜蛋白及膜脂質過度喪失，紅細胞變?yōu)榍蛐巍＿€可有補體被激活形成膜攻擊復合物（C5b6789），導致膜穿孔。4.酶代謝異常，ATP生成不足 能量代謝紊亂，鈉-鈣泵功能失調，膜鈣積聚；膜收縮蛋白磷酸化作用減弱，影響鈣與

16、膜收縮蛋白-肌動蛋白的網絡結構，均可使膜僵硬失去變形性。另外還導致K+、H20外流，使紅細胞脫水變形。5.生物因素 生物毒素(某些蛇毒、蜂毒、蝎毒、細菌毒素等)，可直接破壞紅細胞膜。如產氣莢膜梭狀芽胞桿菌產生的磷脂酶C能直接分解紅細胞膜磷脂 第二節(jié) 血紅蛋白一、血紅蛋白的組成血紅蛋白(hemoglobin，Hb)是成熟紅細胞的主要蛋白質，占細胞干重的96%，占細胞容積的35%。約65%的血紅蛋白合成于有核紅細胞期，另有35%合成于網織紅細胞階段。正常血紅蛋白是由兩對珠蛋白肽鏈和4個亞鐵血紅素構成的4個亞基組成的，其相對分子質量64 458 。其合成受鐵的供應、原卟啉和珠蛋白合成的影響。()血紅

17、素血紅素(heme)是鐵原子和原卟啉的復合物，是Hb、Mb、多種酶(如過氧化物酶)和多種細胞色素的輔基，其合成場所在有核紅細胞和肝細胞的線粒體內。血紅素合成后，離開線粒體，在胞質內與珠蛋白肽鏈結合為血紅蛋白。在血紅素合成過程中， 酶的缺陷引起卟啉或其前體在體內蓄積可導致卟啉病(prophyria)。鐵的供應不足或鐵利用障礙，均會影響血紅素的合成，使紅細胞內游離原卟啉增高，其檢測結果可作為判斷鐵代謝狀況的間接指標。(二)珠蛋白 人類血紅蛋白的珠蛋白肽鏈有6種，分別命名為：、鏈。鏈含141個氨基酸殘基，非肽鏈(、肽鏈)含146個氨基酸殘基。珠蛋白肽鏈的分子結構及合成由基因決定， 和珠蛋白基因相互鄰

18、近，組成“基因簇”，位于第16號染色體的短臂上，、珠蛋白基因相互鄰近，組成“基因簇”，位于第11號染色體短臂上，其遺傳方式為常染色體共顯性遺傳。珠蛋白肽鏈的合成從胚胎期開始是先有鏈和鏈的合成并迅速達到高峰，35個月時鏈開始合成，到妊娠末期鏈的合成上升，而鏈合成下降， 鏈在胚胎期和成人后合成均是低水平的，而、鏈只在胚胎的312周內合成。珠蛋白按四級結構和血紅素形成血紅蛋白。(三)生理性血紅蛋白的種類如前所述，正常人珠蛋白多肽鏈的合成從胚胎至成人呈規(guī)律性的變化。正常成人血紅蛋白有3種，分別是由兩條鏈和兩條非鏈組成，既HbA(22)，占血紅蛋白總量的96%-98%；HbA2(22)，一直處于低水平，

19、占總量的1.0%- 3.1%；HbF(22)占總量的2%以下；HbF(又稱胎兒血紅蛋白)，是胎兒血紅蛋白的主要成分，占其總量的80%以上，胎兒出生后，HbF即迅速下降，2歲時接近成人HbF水平。此外尚有3種胚胎血紅蛋白：Hb Gower1，Hb Gower2，Hb Portland。這3種血紅蛋白在胚胎3周開始出現(xiàn)至12周完全消失，此后HbF 開始占優(yōu)勢。珠蛋白生成障礙貧血的患者，胚胎期的鏈合成可延續(xù)至成人，用聚丙烯酰胺凝膠電泳可檢出該鏈 二、影響血紅蛋白結構和功能的因素 血紅蛋白的功能主要是運輸O2和CO2。影響血紅蛋白結構和功能的因素有：1. 珠蛋白基因缺失或缺陷 造成血紅蛋白結構和功能異

20、常，分為兩大類：一類是由珠蛋白基因缺失或基因缺陷導致一種或一種以上的珠蛋白肽鏈不能合成或合成不足，如珠蛋白基因缺失，鏈不能合成或合成不足，結果形成的HbH(4)、Hb Barts(4)兩種異常血紅蛋白，都對氧有極高的親和力，失去向組織釋放氧的功能，而且極不穩(wěn)定，易發(fā)生沉淀形成包涵體，導致溶血； 另一類是基因缺陷導致某一肽鏈的一級結構中的某一氨基酸被替換或丟失，影響了血紅蛋白結構的穩(wěn)定性和功能。如對氧的親和力過高導致紅細胞增多癥；結構的異常導致血紅素中的Fe2+ 易被氧化成Fe3+，形成高鐵血紅蛋白(MHb)，失去運輸氧的功能，而且常不穩(wěn)定，易形成變性珠蛋白小體(Heinz小體)，導致溶血。珠蛋

21、白的異常還可使紅細胞形態(tài)異常，如靶形紅細胞、鐮狀紅細胞等。 2. 酶缺陷 高鐵血紅蛋白還原酶系統(tǒng)的缺陷導致高鐵血紅蛋白(MHb)形成。 3. 化學藥物中毒 常見的有氧化性藥物、硫化物、一氧化碳(CO)等，導致MHb、SHb、HbC0形成。 第三節(jié) 紅細胞代謝一、紅細胞糖代謝紅細胞完全成熟后，不再有細胞器。為維持其正常生理功能，保證一定的能量代謝，仍保留了一整套完整的糖代謝的酶類。紅細胞的主要能源是葡萄糖，其分解代謝為無氧酵解和磷酸戊塘兩個途徑。糖代謝產物的能量與中間代謝產物用來維持細胞本身的生命活動主要有以下幾個方面的作用： 維持紅細胞內高鉀、低鈉、低鈣狀態(tài)；維持血紅蛋白分子中的鐵處于2價鐵形

22、式；防止細胞內各種蛋白質分子(Hb、酶、膜蛋白等)中一SH基被氧化，維持紅細胞的正常形態(tài)；調節(jié)血紅蛋白對氧的親和力。 ()葡萄糖無氧酵解1無氧糖酵解 是紅細胞獲得能量的唯一途徑。在糖酵解途徑中，葡萄糖分解為丙酮酸或乳酸。每1mol葡萄糖分解可凈獲得2mol ATP。其代謝產物NADH是高鐵血紅蛋白還原酶的輔酶，在維持血紅蛋白分子中的鐵處于還原狀態(tài)，保持血紅蛋白的攜氧能力等方面具有作用。通常情況下，紅細胞內90%95%的葡萄糖代謝通過無氧酵解途徑。22，3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)代謝支路 該代謝支路是葡萄糖無氧酵解過程中，在1,3- 二磷酸甘油酸(1,3-DPG)形成后，存在的另一條代謝

23、途徑，稱為2,3-DPG支路。該支路調節(jié)決定了ADP磷酸化為ATP的量，更重要的是調節(jié)了紅細胞內2,3-DPG的濃度，進而調節(jié)了血紅蛋白對氧的親和力。在所有的貧血性疾病患者的紅細胞中，2,3-DPG的含量可明顯增高，而且增高程度與血紅蛋白濃度呈負相關。2,3-DPG含量代償性增高導致血紅蛋白與氧的親和力降低，有利于氧向組織內釋放。 3糖酵解途徑的酶缺乏 現(xiàn)發(fā)現(xiàn)有10種酶缺乏可引起溶血，包括己糖激酶(HK)、葡萄糖磷酸異構酶(GPI )、磷酸果糖激酶(PFK)、磷酸果糖醛縮酶(PFA或ALD)、磷酸丙糖異構酶（TPI)、甘油醛磷酸脫氫酶(GAPD)、磷酸甘油酸激酶(PGK)、烯醇化酶(END或P

24、PE)、丙酮酸激酶（PK)、二磷酸甘油酸變位酶(DPGM)。其中紅細胞PK缺乏引起的溶血性貧血略微多見。另外PGK、TPI和PFK缺乏除了導致溶血性貧血外，若伴有多個組織的同時缺陷，則出現(xiàn)神經、精神和肌肉的癥狀，如智力、語言發(fā)育障礙和步行困難。(二)磷酸戊糖途徑與谷胱甘肽途徑1磷酸戊糖途徑 紅細胞內約5%10%的葡萄糖進入磷酸戊糖途徑(又稱磷酸己糖通路)。該代謝途徑所生成的還原性輔酶(NADPH)通過谷胱甘肽途徑，在防止紅細胞的多種蛋白質分子中SH基團被氧化和維持紅細胞膜穩(wěn)定中起重要作用。磷酸戊糖途徑生成的磷酸核糖可參與嘌呤核苷的生物合成，又可合成ATP，這對血液的體外保存有重要意義。2谷胱甘

25、肽途徑 NADPH是谷胱甘肽還原酶(GR)的輔酶，有使谷胱甘肽處于還原狀態(tài)的能力。還原性谷胱甘肽(GSH)通過與含二硫化合物的蛋白質(P-S-S-R)的交換作用，使含有一SH基團的蛋白質保持在還原狀態(tài)(P-SH)。另外，GSH在谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的催化下，可使體內產生的H202降解為H20，防止了H202對紅細胞的損傷。谷胱甘肽的生物合成需要有谷胱甘肽合成酶(GSH-Syn)與谷胱甘肽合成酶(GSH-Syn)的催化。3磷酸戊糖途徑及谷胱甘肽途徑酶缺陷 最常見的為葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G-6-PD)的缺陷， 另外還有葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G-6-PD)、谷胱甘肽還原酶(GR)

26、、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、 谷胱甘肽合成酶(GSH-Syn) -谷氨酰半胱氨酸合成酶（-GCS）、谷胱甘肽硫轉移酶（GST）等酶的缺陷。（三）其他： 1網織紅細胞的糖代謝 網織紅細胞由于具有線粒體，含有較完整的線粒體酶系統(tǒng)，因此網織紅細胞內的葡萄糖不僅通過無氧糖酵解途徑和磷酸戊糖途徑代謝，也可通過三羧酸循環(huán)代謝。其耗氧量是成熟紅細胞的60倍，葡萄糖的消耗量是成熟紅細胞的7.5倍以上。網織紅細胞的這種能量代謝特點，使其能以很高的速率促進ADP磷酸化為ATP，并提供合成血紅素的琥珀酸。 2. 紅細胞的其他能源代謝 紅細胞除將葡萄糖作為主要能源外，還可利用其他物質作為能源，包括：腺苷、肌

27、苷、果糖、甘露糖、半乳糖、二羥丙糖、乳酸等。在某些特定情況下具有重要意義，如血液儲存等。 二、紅細胞鐵代謝鐵(iron)是人體必需的微量元素，幾乎存在于所有的細胞內。在人體內鐵除主要參與血紅蛋白、肌紅蛋白的合成外，還參加體內的一些生物氧化過程，包括線粒體的電子傳遞、兒茶酚胺代謝及DNA的合成。另外，約有半數(shù)參加三羧酸循環(huán)的酶和輔酶均含有鐵或需有鐵的存在。當鐵缺乏時，除導致缺鐵性貧血外，同時影響細胞和組織的氧化還原功能，導致多方面的功能紊亂。1.人體內鐵的分布 正常人體內鐵的總量約為35g (男性約為50mg/kg、女性約為40mg/ kg)。人體內鐵的分布中，血紅蛋白鐵占比例最大，轉運鐵僅占0

28、.1%，但轉運中的鐵是最活躍的部分。組織鐵中各種酶和輔酶含有的鐵含量也很少，但對每一個細胞的代謝至關重要；易變池鐵指鐵離開血漿進入組織或細胞間，與細胞膜或細胞間的蛋白短暫結合的鐵。貯存鐵部分，包括鐵蛋白和含鐵血黃素，其功能是貯存體內多余的鐵，當身體需要時，仍可動員為功能鐵。 2. 鐵的來源與吸收 體內代謝的鐵有內、外兩個來源 (1)外源性鐵：主要來源于食物，以海帶、木耳、香菇、肝、肉類、動物血及豆類中較豐富。成年人每天從食物中可獲得1020mg鐵，但只有10%的鐵(即12mg)被吸收。鐵的吸收部位主要在十二指腸和空腸上段的粘膜，是主動的細胞轉運。食物中的鐵經胃酸、胃酶及氨基酸作用轉變?yōu)镕e2+

29、與鐵螯合物結合，防止了因不溶解而沉淀。鐵的吸收過程是腸道粘膜細胞內的轉鐵蛋白(Tf)分泌至腸腔內與鐵結合后，再與腸粘膜微絨毛的受體結合而進入腸粘膜細胞內。在粘膜細胞內，F(xiàn)e2+被銅藍蛋白及其他亞鐵氧化酶氧化為Fe3+后，與細胞內的轉鐵蛋白結合越過細胞膜進人毛細血管網。一部分鐵與去鐵鐵蛋白結合形成鐵蛋白，存于細胞內，35天后隨腸粘膜細胞的更新脫落而排出體外。另外，當誤服大量鐵劑時，鐵亦可被動擴散進入粘膜細胞內，使腸道對鐵的吸收失去控制，而發(fā)生急性鐵中毒。影響鐵吸收的因素有：體內鐵的貯存量減少時，吸收量增加； 胃腸道的分泌物中胃酸有利于食物中鐵的游離和形成Fe2+的螯合物而被吸收，分泌的粘蛋白及膽

30、汁也有穩(wěn)定和促進鐵吸收的作用；食物的組成，食物中的肌紅蛋白、血紅蛋白經蛋白酶消化后，游離的血紅素鐵可直接進入腸粘膜細胞；蛋白質分解后的氨基酸、酰胺及胺類可與鐵形成易于溶解的亞鐵螯合物以利于吸收，而蔬菜及谷類食物中的鐵多為高鐵化合物，易與植物中的植酸、草酸、磷酸形成不溶解的鐵復合物，無法被吸收；藥物的影響，如維生素C、琥珀酸、乳酸、枸櫞酸等可使Fe3+還原為Fe2+， 以利于吸收，而氧化劑、磷酸鹽、鞣酸、碳酸鹽可影響鐵的吸收。 (2)內源性鐵：當紅細胞衰亡后，被肝、脾及骨髓中的單核-吞噬細胞系統(tǒng)吞噬清除。正常人每24小時約有6.3g血紅蛋白被氧化為高鐵血紅蛋白后血紅素與珠蛋白解離，釋放出的鐵約為

31、21mg，是吸收的外源性鐵的1520倍，其絕大多數(shù)與轉鐵蛋白結合被再利用。為了保持體內鐵的動態(tài)平衡，正常成年男性及無月經婦女每天需吸收0.51mg，嬰兒約需0.51.5mg，有月經婦女約需12mg，孕婦約需25mg的鐵。加上利用的內源性21mg，一般正常成人每天利用鐵的量是22mg左右。 3.鐵的轉運及利用 每個轉鐵蛋白可結合12個Fe3+,與轉鐵蛋白結合后的鐵被運輸至骨髓及各個組織中。結合了F3+的轉鐵蛋白在幼紅細胞和網織紅細胞表面與轉鐵蛋白受體(TfR)結合,通過胞飲作用進入細胞內后,轉鐵蛋白與再度被還原成Fe2+的鐵離子分離,Fe2+在線粒體與原卟啉合成血紅素。多余的鐵以鐵蛋白的形式存于

32、細胞內。鐵的利用受血紅素合成障礙和巨噬細胞對鐵的釋放異常的影響。4.鐵的貯存與排泄 鐵主要以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式貯存在骨髓、肝、脾等多種細胞中和血漿內。鐵蛋白是水溶性的氫氧化鐵磷酸化合物與去鐵鐵蛋白結合而成,其分子近似球形, 有一蛋白質外殼,其內部可容納2000個鐵原子,當鐵最大飽和時,其相對分子質量約為800000。 血清鐵蛋白(serum ferritin,SF)測定結果是判斷體內鐵貯存量最敏感的指標之一。含鐵血黃素是變性式聚合的鐵蛋白,為水溶性。骨髓中巨噬細胞內外的含鐵血黃素和鐵蛋白,由于其在幼紅細胞外,稱為細胞外鐵(extracellular iron), 和存在于幼紅細胞內的鐵蛋

33、白,即細胞內鐵,均可經鐵染色(普魯士藍反應)鏡下進行觀察,為骨髓可染鐵,它的多少反應了機體貯存鐵的多少。當機體缺鐵時,貯存鐵被消耗,可合成全身1/31/2的血紅蛋白,以致可染鐵減少或消失。當貯存鐵耗盡后再繼續(xù)缺鐵才會出現(xiàn)貧血. 骨髓可染鐵消失是診斷缺鐵的重要指標之一。如有細胞外鐵的存在,可排除缺鐵性貧血。骨髓可染鐵的鏡下觀察還可發(fā)現(xiàn)鐵過多或鐵代謝障礙時的鐵分布異常。 正常成人每天約排出1mg鐵,主要隨胃腸道脫落的上皮細胞、膽汁等排出,少量經泌尿生殖道 皮膚及粘膜脫落的上皮細胞排泄。育齡婦女平均每天排出2mg鐵,主要由月經排出較多的鐵。當體內鐵負荷過多時,每天可排出4m鐵,而在缺鐵時,鐵的排泄可

34、減少50%。 5、鐵代謝異常 鐵的攝入、利用和排泄靠自身進行動態(tài)調節(jié)與平衡,任何因素破壞其動態(tài)平衡，則發(fā)生鐵代謝紊亂。常見由于各種原因導致的鐵缺乏而致的缺鐵性貧血、鐵利用障礙導致鐵的鐵粒幼細胞貧血和慢性疾病性貧血。也可見鐵過多(如食物中鐵過多而致鐵的攝人量過多、腸粘膜對鐵吸收調節(jié)功能失常和多次輸血等)而致的血色病和含鐵血黃素沉著癥等 三 紅細胞核苷酸代謝 細胞分裂增殖的基本條件之是DNA的合成,影響DNA合成的常見因素為葉酸(Folacin) 和維生素B12(vitanB12)缺乏。1.葉酸和維生素B12,在DNA合成中的作用 葉酸經腸道吸收入肝,受葉酸還原酶、二氫葉酸還原酶及NADPH的作用

35、,轉變?yōu)榫哂谢钚缘乃臍淙~酸(TPH)。 TPH是DNA合成過程中的輔酶-其最重要的作用是轉運“一碳團”，參與嘌呤核苷酸的代謝,特別是胸腺嘧啶核苷酸的合成。當葉酸缺乏時,DNA合成受阻。而維生素B12的作用是使5-甲酰四氫葉酸去掉甲基轉為可參與胸腺嘧啶核苷酸合成的四氫葉酸,故維生素B12缺乏時,可致四氫葉酸的再生發(fā)生障礙,結果和葉酸缺乏相似,影響了DNA的合成。葉酸和維生素B12,在dNA合成申的作用見圖-6-2。 DNA合成障礙，合成速度減慢，細胞增殖的S期延長可致細胞核發(fā)育障礙。造血組織受影響最大，在更新較快的細胞，如胃腸道上皮細胞中也存在著類似的改變，故在臨床上常表現(xiàn)為巨幼細胞貧血并伴有胃

36、腸道癥狀。2、葉酸的代謝 葉酸由喋啶、對氨基苯甲酸和谷氨酸組成，在綠葉蔬菜中的含量豐富，水果中的檸檬、香蕉、瓜類及動物臟器(尤其是肝)、酵母和香菇中亦含有大量葉酸。但葉酸不耐熱，可被過度烹煮而破壞。 人體本身不能合成葉酸，必須靠食物供給。食物中的葉酸為多聚谷氨酸葉酸，溶解度低，須在小腸內被-谷氨酰胺羧基肽酶分解為單谷氨酸葉酸后方能在空腸近端被吸收。吸收后的葉酸，在肝中被還原為TFH再轉變?yōu)槎喙劝彼猁}貯存在肝內。葉酸結合蛋白(FBP)對葉酸的吸收、轉運和貯存具有重要意義，目前已知FBP分為可溶性葉酸結合蛋白(s-FBP)和膜葉酸結合蛋白兩大類，s-FBP存在于血清、乳汁、腦脊液、尿液和唾液中。目

37、前對FBP的來源及生理功能還不十分清楚。正常人每天需要葉酸200 ug ，孕婦和哺乳者為300400ug。人體內葉酸貯存量約520 mg， 可供人體50100天之用，故當停止攝入葉酸幾個月后就可發(fā)生葉酸缺乏癥。嬰幼兒葉酸攝入不足時會導致脂肪瀉、口炎性腹瀉。維生素C有促進四氫葉酸合成的作用，當其缺乏時可加重葉酸缺乏。鎮(zhèn)靜劑如苯巴比妥、撲癇酮等可抑制葉酸代謝，抗癌藥如甲氨蝶呤可抑制葉酸還原為TFH，都可引發(fā)巨幼細胞貧血。 葉酸除主要參與DNA合成外，還在組氨酸轉變?yōu)楣劝彼岬姆磻行枰猅FH參加。當葉酸缺乏時，其中間產物亞甲基谷氨酸(FIGLU)增多，尿中排泄量增多，臨床上常用組氨酸負荷試驗作為葉酸

38、缺乏的診斷試驗。葉酸及其代謝產物主要由腎排泄。糞便中有少量排泄，膽汁中的葉酸濃度是血中的210倍，但大部分可由空腸再吸收。 3.維生素B12的代謝 維生素B12又稱氰鈷胺(CNCbl)或鈷胺素(cobalalmin,CB1)，分子中含有鈷原子(Co3+)和多個酰胺基，為一種結構復雜的淡紅色水溶性維生素。Co3+能與一CH3、CN、一0H和5-脫氧腺苷基團結合，生成4種化合物：有治療用維生素BI2(CNCb1)和羥鈷胺(OHCbl)，還有腺苷鈷胺(AdoCbl)和甲基鈷胺(MeCbl)作為輔酶參與人體內的各種生化反應。血漿中鈷胺的主要形式是甲基鈷胺。 人類維生素B12的主要來源是食物，肝、腎、肉

39、類、蛋類、牛奶及海洋生物中含量豐富。成人每天約需要25ug，而體內貯量約為45mg，可供35年使用，故一般情況下是不會缺乏的。 維生素B12的吸收與轉運 食物中的維生素B12在胃內經鹽酸和胃蛋白酶作用分離出來后，先與胃內來自唾液的R-蛋白結合。到十二指腸后，在胰蛋白酶的參與下，與胃底粘膜壁細胞分泌的內因子(intrinsic factor,IF)結合形成維生素B12內因子復合體。該復合體可抵抗腸道消化酶和腸道細菌、寄生蟲對維生素B12的破壞和攝取。維生素B12內因子復合體在有Ca2+、Mg2+及pH5的條件下，與回腸末端腸粘膜絨毛上的特殊受體結合，通過胞飲作用維生素B12進人腸上皮細胞。然后在線粒體等細胞器內與轉鈷蛋白(TC )結合進入門靜脈，被運到組織中，其中一半貯存于肝細胞內。維生素B12的吸收和轉運還有一個肝腸循環(huán)，即每天有鈷胺隨膽汁排入腸腔，而幾乎90%的鈷胺再與IF結合被重吸收利用。故即使是嚴格的素食者也需1015年后才會發(fā)生維生素Bl2缺乏。影響維生素B12吸收和轉運的因素有：胃腸疾病導致的胃酸、胃蛋白酶分泌減少；全胃切除和一些疾病如惡性貧血的內因子完全缺乏時影響最大，因為膽汁中的維生素B12亦不能再吸收；胰腺分泌胰蛋白酶缺乏等。 維生素B12參與體內多種生化反應，除參與DNA的合成外，與人體關系