臨床生物化學/肝昏迷的生化機制

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臨床生物化學

肝膽疾病的生物化學與實驗診斷
- 某些肝病的生化機制
  - 乙醇在肝內的代謝及乙醇性肝損傷
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  - 膽石癥的生物化學
  - 肝癌的生化機制

肝昏迷又稱肝性腦病，是由嚴重的肝病所致的中樞神經系統功能紊亂，出現一系列精神癥狀直至進入昏迷。肝昏迷是肝功能不全的重危合并癥。引起肝昏迷的代謝因素極為復雜。表10-16列舉肝昏迷時血液成分的變化，可以看出肝昏迷時的代謝異常是多方面的。

目前認為氨基酸的代謝障礙可能是肝昏迷發生的生物化學基礎。下面從氨中毒、假神經遞質及氨基酸不平衡三方面來敘述肝昏迷的生物化學機制。

表10-16　肝昏迷時血液成分變化所反映的代謝異常

代謝指標	變化
⒈　含氮代謝物
⑴血氨	增高
⑵血液酚，吲哚	增高
⑶血漿氨基酸
芳香氨基酸	增加
支鏈氨基酸	減少
⑷血清胺類	增加
⑸核苷類	減少
⑹未結合膽紅素	增加
⑺糞卟啉	增加
⒉糖代謝
⑴血糖	減少
⑵丙酮酸，乳酸	增加
⑶α-酮戊二酸	增加
⒊脂代謝
⑴血清游離脂肪酸	增加
⑵血清短鏈脂肪酸	增加
⒋電解質及酸堿平衡
⑴血清Na⁺	減低
⑵血清K⁺	減低
⑶血清pH	升高或減低

㈠氨中毒與肝昏迷

40多年前即發現肝昏迷與氨代謝有密切關系，其依據是：①多數肝昏迷病人血氨增高，病情好轉時血氨降低；②慢性肝病病人攝入高蛋白膳食或含銨藥物，常誘發肝昏迷；③肝昏迷病人腦電圖變化與血氨平行；④對門腔靜脈吻合犬給以高蛋白可引起血氨升高及昏迷癥狀；⑤給猴注射醋酸銨，其血氨達200-400μg/dl時，顯示與人的肝昏迷相似的癥狀；⑥上述病人及實驗動物經過降血氨療法病情常可好轉。上述事實都表明氨中毒與肝昏迷有著密切關系。

關于氨中毒的機制，據認為是由于肝功能不全情況下，血氨的來源增多或去路減少，引起血氨升高，腦組織對氨毒性極為敏感，因而出現腦功能障礙而導致昏迷。正常血氨來自腸菌產氨（每日約4g）、腎泌氨、肌肉組織產氨等，而解除氨毒性的機制主要靠肝內的尿素合成。由于肝嚴重病變導致肝功能不全，清除氨的能力大為降低，加之門腔靜脈短路，使由腸管回血液的氨不經肝解毒而直接進入體循環，造成高氨血癥與肝昏迷。飲食蛋白過多、消化道出血、攝入銨鹽、放腹水以及應用利尿劑等均可引起血氨的升高或氨毒性增加，從而能誘發肝昏迷。

氨對腦組織的毒性作用在于氨主要是干擾了腦的能量代謝，使高能磷酸化合物（ATP等）濃度降低。氨對腦細胞代謝的干擾有下述幾方面：①氨能抑制丙酮酸脫氫酶的活性，影響乙酰輔酶A的生成，既干擾了三羧酸循環的起始步驟，又影響了神經遞質乙酰膽堿的生成；②氨中毒時，腦內以形成谷氨酰胺的方式解毒，從而消耗了較多的NADH（α-酮戊二酸經還原性氨基化而生成谷氨酸），影響線粒體氧化磷酸化的正常進行，妨礙ATP生成；③大量氨與α-酮戊二酸結合生成谷氨酸，可使三羧酸循環中的α-酮戊二酸耗竭，妨礙了供能物質在腦細胞中能量的釋放與轉換。由于α-酮戊二酸及草酰乙酸難于通過血腦屏障，腦內轉氨酶活性低，難于使α-酮戊二酸等得到補充，因此氨中毒使腦細胞三羧酸循環發生障礙，ATP的生成減少；④氨和谷氨酸合成谷氨酰胺時增加ATP消耗；⑤氨能激活神經細胞膜上的Na⁺、K⁺-ATP酶，并和K⁺有競爭作用，影響離子分布和神經傳導的正常進行。

應當指出，氨中毒現象并不能解釋所有肝昏迷的發生，有些病例血氨并不高，降血氨療法亦不一定有效，尚須探討其他機制。

㈡假神經遞質學說

在腸管內，一部分氨基酸經腸菌的氨基酸脫羧酶作用而形成胺類，如苯丙氨酸及酪氨酸脫羧形成苯乙胺及酪胺，正常情況下可被肝內單胺氧化酶分解而清除。肝功能不全時，由于肝內單胺氧化酶活性降低或門體側支循環的形成，于是芳香胺類直接經體循環入腦，經腦內非特異羥化酶作用，于是苯乙胺羥化而生成苯乙醇胺，酪胺經羥化而生成鱆胺（β-羥酪胺）由于苯乙醇胺及鱆胺與兒茶酚胺遞質（多巴胺、去甲腎上腺素）結構相似，又不能正常地傳遞沖動，故稱假神經遞質。

假神經遞質被釋放后引起神經系統某些部位（如腦干網狀結構上行激動系統）功能發生障礙，使大腦發生深度抑制而昏迷。黑質、紋狀體通路中的多巴胺被假遞質取代后，使乙酰膽堿的作用占優勢，因而出現撲翼樣振顫，當然，假遞質學說也不能解釋全部肝昏迷的發生機制（圖10-3）。

㈢氨基酸不平衡與肝昏迷

近20年來關于肝昏迷時氨基酸代謝異常的資料表明：在嚴重肝功能損傷和有門腔靜脈短路的條件下，由于種種原因引起體內氨基酸代謝異常。最突出的表現是血中支鏈氨基酸（纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸）濃度明顯降低，芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）明顯增高，從而引起腦功能障礙。

由于芳香族氨基酸主要在肝內分解，當肝功能不全時，芳香族氨基酸在肝內代謝發生障礙，因而在血中的濃度增高；支鏈氨基酸主要在肌肉組織中代謝，由于肝功能不全時胰島素的滅活發生障礙，在高水平的胰島素的作用下，支鏈氨基酸大量進入肌肉組織被分解，因此血漿中的支鏈氨基酸的濃度降低。

芳香族氨基酸進入腦組織，可引起假神經遞質的產生增多，色氨酸可使5-羥色胺的生成增

假遞質學說

圖10-3　假遞質學說

多，后者為抑制性神經遞質，使中樞進入抑制狀態。而支鏈氨基酸的降低使得血腦屏障上芳香族氨基酸占了優勢，缺少了競爭載體的對象，于是大量進入腦內，上述氨基酸代謝的不平衡引起嚴重的后果。上述三種學說可能解釋不同情況下肝昏迷發病機制的主要方面。

肝昏迷（肝功能不全）的檢驗所見可有：①血清膽紅素可呈顯著的高值（能達40mg/dl），說明有膽汁排泄障礙；②血清白蛋白減低，表明其蛋白合成能力低；③低膽固醇血癥，亦是合成能力降低所致；④AST及ALP由高值轉為低值，見于大量肝細胞壞死的情況；⑤BUN呈低值，表示肝合成尿素功能低下；⑥血糖降低，由于肝糖原儲備減少；⑦凝血酶原時間延長是由于肝中凝血酶原、Ⅶ因子、Ⅸ因子、Ⅹ因子的合成減低；⑧血漿纖維蛋白原呈低值，在肝內合成減低；⑨血氨增高是尿素合成降低所致；⑩血液pH增高，PCO₂降低（呼吸性堿中毒）是因腦水腫引起的換氣過度所致。