强人记事

第109章 酸碱平衡(1/2)

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梦:我们还是回归氨基的话题吧。

强:前面讲到氮有多种形式,除了氨基还存在活性氮,活性氮是如何产生的?

梦:体内的活性氮主要由氧自由基(ROS)氧化而成,氧自由基就是氧双键作用,由于氧元素的氧化能力高于氮元素,当游离的氧双键与氮化合物相遇时,氮化合物被氧化形成活性氮(RNS)。活性氮虽弱于氧自由基,但RNS仍能引起氧化应激。但从另一种角度,活性氮间接削弱了氧自由基的烈度,使氧化应激的范围缩小。

强:氧自由基哪里来的?

梦:氧自由基主要来源于红细胞和线粒体的功能虚弱,导致氧的泄露,形成氧自由基。例如线粒体呼吸链功能异常时,电子传递过程受阻和泄露,与氧气结合生成超氧阴离子、过氧化氢和羟自由基。

强:体内是否存在单体的游离氨?

梦:体内的游离氨以血氨的形式存在,血氨的代谢作用是维持氮的平衡、调节酸碱平衡以及作为原料合成含氮化合物,血氨对生命活动非常重要。氨基具有生命力,在单氨中氢基的弱磁力更强,能发挥促进和抑制的双重作用,进而影响蛋白质、酶和神经递质的活性,所以氨有时是好的,有时又是坏的。氮族都是有毒的,氨也不例外,氨具有较低的生命毒性,是生命力“过犹不及”的表现。由于氨的毒性,能干扰大脑能量代谢、影响神经递质平衡和损伤肝脏。

强:氨具有较多的负曲率,氨能对抗氧自由基吗?

梦:不能。这里就体现了氨欺软怕硬的“不要脸”本性,氧是强者,氨在氧面前只会抱大腿,沦为帮凶和小弟。氨的氢键在氧化环境下完全放弃电子所有权,摇身一变成为正曲率,开始抑制抗氧化酶的活性。细胞为了应对激活抗氧化防御系统,释放谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶,游离氨使抗氧化酶过度消耗,加剧了氧自由基的作用。氨在高氧的环境中是坏的,氨对线粒体具有毒性作用,它可破坏线粒体的结构和功能,导致线粒体膜电位下降,呼吸链功能紊乱,进而产生更多的ROS,形成恶性循环。所以,千万不要指望游离氨对抗氧化应激。

强:氨在高氧的环境中是坏的,是不是在低氧环境下是好的?

梦:是的。低氧时,机体因无氧呼吸增强而产生乳酸,导致血液pH值下降。这时氨是碱性的,可与氢离子结合形成铵离子(NH4+?),从而起到一定的缓冲作用,有助于维持血液的酸碱平衡。在低氧时氨能转化为NO舒张血管,增加局部组织的血流量,有利于改善组织的氧供,对低氧环境下的组织起到一定的保护作用。但也不要庆幸,氨总是毁誉参半,低氧条件下,血脑屏障的通透性可能增加,使得血氨更容易进入脑组织,产生干扰和中毒。所以血氨要维持在低水平才保险,防止其随时反水。为了避免了氨在体内蓄积过多而中毒,设计“尿素”合成途径,将氨转化为无毒的尿素排出体外。

强:血氨是如何合成尿素的?

梦:血氨中只有小部分氨可重新合成氨基酸和含氮化合物,绝大部分氨则通过鸟氨酸循环合成尿素,随尿排出,以解除氨的毒性作用。在肝细胞的线粒体和胞质中,氨在多种酶和氨基酸的参与下,经过多个化合、分解的反应步骤,最终转化为尿素和鸟氨酸。只有尿素被排出,鸟氨酸重新参与反应过程。在尿素合成过程中任何一种酶的缺陷,都会导致氨在体内积聚,产生氨中毒。

强:体内的血氨主要的来源是什么?

梦:体内的血氨的来源有三个途径,1是由蛋白质的氨基酸脱氨基而来,2是DNA代谢的嘧啶碱基脱氨形成,3是消化道吸收而来,其中消化道吸收占多数,主要是大肠的吸收。消化吸收的氨通过肝门静脉首先进入肝脏代谢,对肝脏的影响较大,而蛋白质和DNA代谢产生的氨对大脑和神经递质的影响较大。

强:血氨如何损伤肝脏?

梦:肝脏是处理氨的主要器官,当血氨浓度过高时,会超出肝脏的代谢能力,导致肝脏细胞受损。氨可抑制肝脏细胞内某些酶的活性,影响肝脏的正常代谢和解毒功能,长期高氨血症还可能导致肝纤维化。

强:血氨如何干扰脑能量代谢?

梦:当血氨进入脑细胞,与细胞内的α -酮戊二酸结合生成谷氨酸,这一过程消耗了大量的α-酮戊二酸。而α-酮戊二酸是三羧酸循环的重要中间产物,其大量消耗会使三羧酸循环减弱,而三羧酸循环是线粒体内氧化磷酸化的过程,最终导致ATP生成减少,影响脑细胞的能量供应,使大脑宕机。血氨还能增加神经细胞膜对钾离子的通透性,使细胞内钾离子外流,导致细胞膜超极化,产生抑制性电位,从而抑制神经元的兴奋。

强:血氨如何影响神经递质平衡?

梦:氨与谷氨酸在合成酶的作用下合成谷氨酰胺,使脑内的谷氨酸大量消耗,同时增加谷氨酰胺,谷氨酰胺是合成γ-氨基丁酸的前体物质。谷氨酸是大脑中最主要的兴奋性神经递质,参与神经信号的传递、突触可塑性以及学习和记忆等过程。γ-氨基丁酸则抑制性神经递质和神经元的活动,防止神经元过度兴奋,可以稳定情绪、协助睡眠。谷氨酸与γ-氨基丁酸形成一对互相抑制的关系,有助于维持大脑神经活动的平衡。而氨正是打破了这个平衡,谷氨酸减少导致中枢神经系统的兴奋性降低,γ-氨基丁酸增加进一步抑制神经兴奋,引起神经系统功能紊乱,导致如意识障碍或昏迷。

强:既然高血氨这么危险,危急时刻血氨转化尿素太慢了,能否直接排泄?

梦:当然可以。当血氨短期内升高过快,就需要肾上腺分泌泄水素增加排泄,将单氨从肾脏直接排出。然而氨的过量排泄又会增加肾脏的负担,影响肾脏的正常功能,甚至可能引起肾功能损害或结石,所以直接排氨只能是权宜之计,常态排氨还要依靠尿素。

强:按照阴阳理对称论,对应血氨这个“反骨仔”,一定有制约物吧?

梦:是的,为了制约血氨的毒性,设计出氨基的反结构物质,以嘌呤为底物,三个碳氧双键成三角形排列,形成尿酸。血氨为碱性,尿酸为酸性,二者无论在结构还是酸碱度都形成互相制约的关系。

强:尿酸好像也不是什么好东西。

梦:血氨和尿酸单独来看,都不像“正派角色”,但一物降一物,懂不懂?世界上本没有好坏之分,都是物质放错了位置,坏都是“好”失去了制约。尿酸看似坏的,但尿酸可以制约血氨;相反,你觉得血氨是坏的,血氨又能制约尿酸。

强:我知道了,高尿酸的痛风症,是失去血氨制约的结果。为什么尿酸总是在关节中结晶沉积?

梦:尿酸的pH值是5.75,血液的pH值通常在 7.35 - 7.45 之间,呈弱碱性,在这种环境中,尿酸以尿酸盐阴离子的形式存在,利于在血液中运输和排泄。酸性环境会促进尿酸分子更容易形成结晶。尿酸的溶解度较低,当温度降低时,尿酸的溶解度也随之下降,尿酸更容易达到过饱和状态。而四肢的远端关节温度相对身体核心部位略低,关节内富含润滑的软骨素,属于酸性的粘多糖,恰好集齐了低温和酸性两个条件,所以尿酸首先在大脚趾的跖趾关节或指关节处结晶析出。当尿酸结晶在关节腔内形成,就像钢针一样刺破滑膜组织,细胞内容物渗出,其中的细胞因子能吸引免疫细胞前来处理,引发炎症反应。而炎症又会进一步破坏关节的内环境稳定,促使更多尿酸结晶形成,形成恶性循环。

强:下医认为,高尿酸是嘌呤代谢障碍导致的,您如何解释呢?

梦:无需解释,我且问嘌呤是哪里来的?

强:这个难不住我,体内的所有物质只能来自两个途径,要么是通过食物消化吸收的,要么体内代谢产生的。而代谢产生的来源,要么是加工新合成的,要么是老化分解的。

梦:确实如此。合成途径——机体可以利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等小分子物质,在一系列酶的催化下,经过复杂的生化反应合成嘌呤核苷酸。分解途径——体内嘌呤主要来源于细胞内DNA的代谢分解,DNA由核苷酸组成,当核苷酸分解,其中的嘌呤碱基被释放出来,成为体内游离的嘌呤和嘧啶。吸收途径——日常饮食中,富含核酸的食物,如动物内脏、肉类、海鲜以及豆类,在肠道内被消化酶分解为核苷酸,进一步水解产生嘌呤碱基,然后被吸收成为体内嘌呤。任何一个途径出错,都会导致嘌呤增加,形成高尿酸。

强: 什么原因导致合成途径生成高尿酸?

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