營養(yǎng)學/維生素C缺乏病的生物化學及病理學

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臨床營養(yǎng)學

維生素C缺乏病
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維生素C因具有抗壞血病的作用，且屬于已糖醛酸，故又稱抗壞血酸（ascordic acid）?？箟难岬腃₂_，₃位上兩個烯醇式羥基，性質(zhì)非?；顫?，極易氧化生成單脫氫抗壞血酸（monodehydroascordic acid）、脫氫抗壞血酸（dehydroascordic acid）。后者又可被谷胱甘肽、半胱氨酸以及其它含硫氫基化合物還原，生成抗壞血酸（圖15-2）。這種可逆的氧化還原反應是維生素C具有多種生理功能的基礎。例如，膠原蛋白合成過程中脯氨酸（proline）及賴氨酸（lysine）的羥化；由色氨酸（tryptophan)生成5-羥色胺（5-hydroxytryptophan,serotonn）;由酪氨酸（tryrosine）生成對-羥苯丙酮酸（p-hydroxyphenylpyrurate)、尿黑酸（homogentisic acid）等氨基酸代謝物，均與維生素C的氧化還原反應有關。

抗壞血酸的氧化還原反應

圖15-2　抗壞血酸的氧化還原反應

維生素C與膠原蛋白合成關系密切。維生素C缺乏時，由于膠原蛋白合成障礙，從而導致創(chuàng)口、潰瘍不易愈合，骨胳、牙齒等易于折斷、脫落；毛細血管脆性增加，而引起皮膚、粘膜、肌肉出血等壞血病癥狀。

膠原蛋白的合成可分為細胞內(nèi)的前膠原合成和細胞外的膠原纖維形成兩個階段（圖15-3）。前膠原合成階段，首先是在成纖維細胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，通過相應的mRNA作為模板，合成比原膠原中α-肽鏈長30-40%的前-α肽鏈，即在α-肽鏈的氨基端及羧基端還存在著附加肽段。羧基端附加肽段含有闐胱氨酸殘基，有利于前-α肽鏈之間形成二硫鍵而加強聯(lián)接，最終產(chǎn)生三段螺旋的前膠原。

前膠原蛋白在成纖維細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后，可經(jīng)高爾基復合體從細胞中分泌出來，即進入細胞外的膠原纖維形成階段。在此階段中，細胞外液中存在的內(nèi)切酶，能使成纖維細胞分泌出來的前膠原水解，去除氨基及羧基端附加的肽段，生成原膠原。原膠原在細胞外液中能自行聚合成膠原微纖維，但不夠穩(wěn)定，韌性也較差。但細胞外液中存在的賴氨酰氧化酶（泛稱單胺氨化酶，MAO）能催化原膠原分子伸展部分的賴氨?；蛄u賴氨酰殘基，使其ε-氨基脫氨為醛基。此種醛基可與分子內(nèi)另一條α-肽鏈的類似醛基自動進行醛醇縮合，使兩條肽鏈之間形成共價交聯(lián)而趨于穩(wěn)定；此種醛基也可與另一分子原膠原中的賴氨酰ε-氨基或鄰近的組氨酸殘基作用，進行醛胺縮合，這樣就使原膠原分子間形成穩(wěn)定的共價交聯(lián)，使膠原微纖維韌性加強，能耐受更大的張力。

膠原生物合成示意圖

圖15-3　膠原生物合成示意圖

C 葡萄糖殘基Gal 半乳糖殘基

維生素C在膠原蛋白合成過程中的作用，主要是在前膠原蛋白合成階段的前α-肽鏈形成過程中，部分肺脯氨酸及賴氨酸需經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脯氨酰羥化酶（proline hydroxylase）及賴氨酰羥化酶（lysine hydroxylase）催化，形成羥脯酰胺及羥賴酰胺殘基。

此羥化過程需要氧、鐵及維生素C₀維生素C有激活此類酶的作用，因此，維生素C缺乏將使膠原蛋白合成發(fā)生障礙，導致結締組織形成不良，血管脆性增加乃至出血，即出現(xiàn)壞血病的一系列癥狀和體征。

由于維生素C與膠原蛋白合成關系密切，所以，由維生素C缺乏所引起的壞血病的病理變化主要在細胞間的結締組織，尤其是在膠原蛋白中，諸如正在生長的骨、齒和血管等。在骨中的病變主要是生長緩慢，軟骨基質(zhì)不能正常鈣化。此外，在軟骨、骨干聯(lián)結處的骨內(nèi)可見出血，軟骨基質(zhì)的骨小梁斷裂，有時可見脫位、分離或骨骺嵌入。

骨膜下出血，成人少見，但在嬰兒壞血病中常見。由于骨膜粘附的疏松導致毛細血管出血，出血又可使大片骨膜游離。此種骨膜下出血最常見于股骨下端、肱骨上端、脛骨兩端和中間肋骨及肋軟骨交界處。

皮膚毛細血管變脆，以致出現(xiàn)游點、瘀斑和血腫。由于齒齦內(nèi)出血可導致齒齦腫脹、組織脆弱甚至壞疽。由于牙槽骨吸收，可出現(xiàn)牙齒松動；兒童的牙齒發(fā)育異常，基質(zhì)形成極少，且呈海綿樣牙質(zhì)。