紅細胞的代謝（二）

  4.血紅素的生成：胞液中生成的糞卟啉原Ⅲ再進入線粒體中，在糞卟啉原氧化脫羧酶作用下，使2、4位的丙酸基(P)脫羧脫氫生成乙烯基(V)，生成原卟啉原IX。再經原卟啉原IX氧化酶催化脫氫，使連接4個吡咯環的甲烯基氧化成甲炔基，生成原卟啉IX。最后在亞鐵螯合酶(ferrochelatase)催化下和Fe2＋結合生成血紅素。(圖10-18)。

  A.乙酸基　P.丙酸基　M.甲基　V.乙烯基

  圖10-18　血紅素的生物合成及其調節

　　血紅素生成后從線粒體轉入胞液，與珠蛋白結合而成為血紅蛋白。正常成人每天合成6克Hb，相當于合成210mg血紅素。

　　(二)血紅素合成的調節

　　血紅素的合成受多種因素的調節，其中主要是調節ALA的生成。

　　1.ALA合成酶　血紅素合成酶系中，ALA合成酶是限速酶，其量最少。血紅素對此酶有反饋抑制作用。目前認為，血紅素在體內可與阻遏蛋白結合，形成有活性的阻遏蛋白，從而抑制ALA合成酶的合成。此外，血紅素還具有直接的負反饋調節ALA合成酶活性的作用。實驗表明，血紅素濃度為5×10－6M時便可抑制ALA合成酶的合成，濃度為10-5～10-4M時則可抑制酶的活性。正常情況下血紅素生成后很快與珠蛋白結合，但當血紅素合成過多時，則過多的血紅素被氧化為高鐵血紅素(hematin)，后者是ALA合成酶的強烈抑制劑，而且還能阻遏ALA合成酶的合成。

　　雄性激素——睪丸酮在肝臟5β-還原酶作用下可生成5β-氫睪丸酮，后者可誘導ALA合成酶的產生，從而促進血紅素的生成。某些化合物也可誘導ALA合成酶，如巴比妥、灰黃霉素等藥物，能誘導ALA合成酶的合成。

　　2.ALA脫水酶與亞鐵螯合酶：ALA脫水酶和亞鐵螯合酶對重金屬敏感，如鉛中毒可抑制這些酶而使血紅素合成減少。

　　3.造血生長因子：目前已發現多種造血生長因子，如多系(multi)一集落刺激因子，中性粒細胞－巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF)、白細胞介素3(IL－3)，及促紅細胞生成素等。其中促紅細胞生成素(erythropoiefin,EPO)在紅細胞生長，分化中發揮關鍵作用。人EPO基因位于7號染色體長臂21區，由4個內含子和5個外顯子組成。所編碼的多肽由193個氨基酸殘基組成。在分泌過程中經水解去除信號肽，成為166個氨基酸的成熟肽。分子量為18398。EPO為一種糖蛋白，由多肽和糖基兩部分組成，總分子量為34000。糖基在Epo合成后分泌及生物活性方面均有重要作用。成人血清Epo主要由腎臟合成，胎兒和新生兒主要由肝臟合成。當循環血液中紅細胞容積減低或機體缺氧時，腎分泌Epo增加。Epo可促進原始紅細胞的增殖和分化、加速有核紅細胞的成熟，并促進ALA合成酶生成，從而促進血紅素的生成。

　　此外鐵對血紅素的合成有促進作用。而血紅素又對珠蛋白的合成有促進作用。

　　血紅素合成代謝異常而引起卟啉化合物或其前身體的堆積，稱為卟啉癥(porphyria)。先天性紅細胞生成性卟啉癥(congenital erythropoietic porphyria)是由于先天性缺乏尿卟啉原Ⅲ同合酶，而使線狀四吡咯向尿卟啉原Ⅲ的轉變受阻，致使尿卟啉原Ⅰ生成增多。病人尿中有大量尿卟啉Ⅰ和糞卟啉Ⅰ出現。

　　二、成熟紅細胞的代謝特點

　　成熟紅細胞不僅無細胞核，而且也無線粒體、核蛋白體等細胞器，不能進行核酸和蛋白質的生物合成，也不能進行有氧氧化，不能利用脂肪酸。血糖是其唯一的能源。紅細胞攝取葡萄糖屬于易化擴散，不依賴胰島素。成熟紅細胞保留的代謝通路主要是葡萄糖的酵解和磷酸戊糖通路以及2.3一二磷酸甘油酸支路(2，3-biphosphoglycerate，2.3桞PG)。通過這些代謝提供能量和還原力(NADH，NADPH)以及一些重要的代謝物(2，3桞PG)，對維持成熟紅細胞在循環中約120的生命過程及正常生理功能均有重要作用。

　　(一)糖酵解

　　循環血液中的紅細胞每天消耗約30g葡萄糖，其中90～95%經糖酵解被利用。一分子葡萄糖經酵解可產生2分子ATP。紅細胞中生成的ATP主要用于維持紅細胞膜上的離子泵(鈉泵、鈣泵)，以保持紅細胞的離子平衡；維持細胞膜可塑性；谷胱甘肽合成及核苷酸的補救合成等。缺乏ATP則紅細胞膜內外離子平衡失調，紅細胞內Na＋進入多于K＋排出、Ca＋＋進入增多，紅細胞因吸入過多水分而膨大成球狀甚至破裂。同時由于ATP缺乏，可使紅細胞膜可塑性下降，硬度增高，易被脾臟破壞，造成溶血。

　　紅細胞無氧酵解中生成的NADH＋H＋是高鐵血紅蛋白還原酶的輔助因子，此酶催化高鐵血紅蛋白還原為有載氧功能的血紅蛋白。