第 五 章 脂 类 代 谢 Metabolism of Lipid.

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1 第 五 章 脂 类 代 谢 Metabolism of Lipid

2 脂 类 概 述 定义 分类 脂肪和类脂的总称 脂肪 (fat)： 三脂酰甘油 (triacylglycerols,TAG)
或 甘油三酯 (triglyceride, TG) 类脂(lipoid)： 胆固醇 (cholesterol, CH) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 鞘脂 (sphingolipids)

3 脂类的分类、含量、分布及生理功能 分类 含量 分布 生理功能 95﹪ 脂肪 甘油三酯 脂肪组织、血浆 1. 供能 2. 提供必需脂酸
3. 促脂溶性维生素吸收 4. 热垫作用 5. 保护垫作用 6. 构成血浆脂蛋白 类脂 糖酯、胆固醇及其酯、磷脂 5﹪ 生物膜、神经、 血浆 1. 维持生物膜的结构和功能 2. 胆固醇可转变成类固醇激 素、维生素、胆汁酸等 3. 构成血浆脂蛋白

4 甘油磷脂(phosphoglycerides)
甘油三酯 FA 甘油 鞘 脂 FA 鞘氨醇 甘油磷脂(phosphoglycerides) 胆固醇酯 FA Pi X 甘油 FA 胆固醇 X = 胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、 肌醇、磷脂酰甘油等

5 饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸 游离脂肪酸 自身合成 多数饱和脂酸和单不饱和脂酸 食物供给 必需脂酸

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7 常 见 的 不 饱 和 脂 酸 习惯名 系统名 碳原子及双键数 双键位置 族 分布 △系 n系 软油酸 十六碳一烯酸 16：1 9 7
ω-7 广泛 油酸 十八碳一烯酸 18：1 ω-9 亚油酸 十八碳二烯酸 18：2 9,12 6,9 ω-6 植物油 α-亚麻酸 十八碳三烯酸 18：3 9,12,15 3,6,9 ω-3 γ-亚麻酸 6,9,12 花生四烯酸 廿碳四烯酸 20：4 5,8,11,14 6,9,12,15 timnodonic 廿碳五烯酸（EPA） 20：5 5,8,11,14,17 3,6,9,12,15 鱼油 clupanodonic 廿二碳五烯酸（DPA） 22：5 7,10,13,16,19 鱼油，脑 cervonic 廿二碳六烯酸（DHA） 22：6 4,7,10,13,16,19 3,6,9,12,15,18

8 甘油三酯的消化与吸收

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10 Metabolism of Triglyceride
第 一 节 甘油三酯的代谢 Metabolism of Triglyceride

11 甘油三酯 酮体 氧化供能 乙酰CoA FFA 糖酵解或糖异生途径 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油 甘油 葡萄糖 软脂酸 活化，-氧化 TAC
脂肪动员 FFA 活化，-氧化 乙酰CoA 酮体 氧化供能 TAC 氧化磷酸化 甘油 3-磷酸甘油 甘油激酶 磷酸二羟丙酮 糖酵解或糖异生途径 葡萄糖 NADPH ATP CO2 软脂酸 甘油二酯途径

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13 一、甘油三酯的合成代谢 （一）合成部位 （二）细胞定位 （三）合成原料 （四）基本过程 肝脏 、脂肪组织 、小肠为主 内质网
主要来自于葡萄糖代谢 （四）基本过程 甘油一酯途径（小肠粘膜细胞） 甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）

14 甘油二酯途径 酯酰CoA 转移酶 CoA 酯酰CoA 转移酶 CoA 酯酰CoA 转移酶 CoA 磷脂酸 磷酸酶 Pi R1COCoA

15 * G → 3-磷酸甘油 * 肝、肾甘油激酶 ATP ADP

16 二、甘油三酯的分解代谢 （一） 脂肪动员 储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。

17 关键酶 甘油一酯 甘油二酯 （DG） TG 甘 油 ATP + 脂解激素-受体 G蛋白 + AC HSLa(无活性) cAMP + PKA
HSLb(有活性) 甘油二酯脂肪酶 甘油一酯 甘油二酯 （DG） TG FFA FFA 甘油一酯脂肪酶 FFA 关键酶 甘 油 HSL-----激素敏感性甘油三酯脂肪酶

18 （二）脂酸的β-氧化 部位： 肝、肌最活跃 (脑组织除外) 细胞定位：胞液、线粒体

19 脂酸的活化 —— 脂酰 CoA 的生成（胞液） + CoA-SH 脂酰CoA合成酶 ATP AMP PPi

20 2. 脂酰CoA进入线粒体 关键酶

21 3. 脂酸的β氧化 (线粒体) 脂酰CoA 反⊿2-烯酰CoA L(+)-β羟脂酰CoA β酮脂酰CoA 脂酰CoA+乙酰CoA 脱氢
脱氢酶 FAD FADH2 脱氢 反⊿2-烯酰CoA ⊿2--烯脂酰CoA 水化酶 H2O 加水 L(+)-β羟脂酰CoA NAD+ NADH+H+ L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 再脱氢 β酮脂酰CoA 硫解 β酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH 脂酰CoA+乙酰CoA

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23 肉碱转运载体 线粒体膜 2ATP H2O 脂酰CoA 合成酶 3ATP H2O TAC 脂酰CoA 脱氢酶 FAD FADH2 呼吸链
CoASH AMP PPi 脂酰CoA 合成酶 肉碱转运载体 ⊿--烯酰CoA 水化酶 2 H2O L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 NAD+ NADH+H+ H2O 呼吸链 3ATP 线粒体膜 β酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH TAC

24 4. 脂酸氧化的能量生成 —— 以16碳软脂酸的氧化为例 活 化：消耗2个高能磷酸键 β氧 化： 每轮循环
活 化：消耗2个高能磷酸键 β氧 化： 每轮循环 四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2

25 7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2 能量计算： 生成ATP 8×12 + 7×3 + 7×2 = 131 净生成ATP 131 – 2 = 129

26 （三）脂酸的其他氧化方式 1. 不饱和脂酸的氧化 反⊿2-烯酰CoA β氧化 不饱和脂酸 β氧化 顺⊿3-烯酰CoA 顺⊿2-烯酰CoA
异构酶 β氧化 不饱和脂酸 β氧化 顺⊿3-烯酰CoA 顺⊿2-烯酰CoA L(+)-β羟脂酰CoA D(-)-β羟脂酰CoA 表构酶 H2O “反”字上有超级连接，到下一张顺反异构反应。左下角按钮超级链接到丙酸的氧化。

27 2. 丙酸的氧化 Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸 CH3CH2CO~CoA 胆固醇侧链 羧化酶 CO2 （ATP、生物素）
消旋酶 L-甲基丙二酰CoA D-甲基丙二酰CoA 变位酶 5-脱氧腺苷钴胺素 琥珀酰CoA TAC

28 （四）酮体的生成和利用 乙酰乙酸(acetoacetate) 、β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体。 血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl) 代谢定位： 生成：肝细胞线粒体 利用：肝外组织细胞线粒体

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30 1. 酮体的生成

31 2. 酮体的利用

32 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA HMGCoA 乙酰乙酰CoA D(-)-β-羟丁酸 乙酰乙酸 丙酮 琥珀酰CoA 琥珀酸

33 3. 酮体生成的生理意义 酮尿 * 是肝脏输出能源的一种形式。尤其是长期饥 饿时的脑组织的重要能源。
* 是肝脏输出能源的一种形式。尤其是长期饥 饿时的脑组织的重要能源。 * 酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维 持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。 酮尿 酮症酸中毒

34 4. 酮体生成的调节 抑制脂解，脂肪动员 饱 食 胰岛素 进入肝的脂酸 脂酸β氧化 酮体生成 饥 饿 脂肪动员 FFA 胰高血糖素等
脂解激素 酮体生成 脂酸β氧化 通过对关键酶的调节实现

35 （饱 食） 糖代谢 FFA主要生成TG及磷脂 旺盛 乙酰CoA  乙酰CoA羧化酶 + 丙二酰CoA  脂酸β氧化↓ 酮体生成↓
－ 肉碱脂酰转移酶  脂酸β氧化↓ 酮体生成↓

36 三、脂酸的合成代谢 （一）软脂酸的合成 1. 合成部位 组 织：肝、脂肪为主 细胞定位： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸）
组 织：肝、脂肪为主 细胞定位： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝线粒体、内质网：碳链延长

37 2. 合成原料 乙酰CoA主要来源 NADPH的主要来源？ 乙酰CoA、ATP、HCO3﹣、NADPH、Mn2+ 乙酰CoA 氨基酸
G（主要） “柠檬酸-丙酮酸循环”链接到下一张，左下角按钮超级链接到丙二酰CoA 的合成 NADPH的主要来源？

38 柠檬酸－丙酮酸循环 线 粒 体 膜 柠檬酸 柠檬酸 线粒体基质 胞液 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 苹果酸 苹果酸 草酰乙酸 草酰乙酸 H2O
NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶 CO2 CoA 草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶 CO2 线 粒 体 膜 苹果酸 苹果酸 草酰乙酸 CoA 乙酰CoA ATP AMP PPi ATP柠檬酸裂解酶 左下角按钮超级链接到上一张NADPH的来源 柠檬酸 柠檬酸

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40 3. 软脂酸合成酶系及反应过程 （1）丙二酰CoA的合成 总反应式 限速酶 丙二酰CoA + ADP + Pi
ATP + HCO3- + 乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylase) 限速酶

41 （2）脂酸合成 从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。

42 * 软脂酸合成酶 大肠杆菌 有7种酶蛋白（脂肪酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、β酮脂肪酰合成酶、β酮脂肪酰还原酶、β羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶和硫酯酶），聚合在一起构成多酶体系。

43 高等动物 7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。

44 三个结构域：底物进入缩合单位、还原单位、 软脂酰释放单位

45 酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4´-磷酸泛酰氨基乙硫醇， 是脂酰基载体

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47 软脂酸合成的总反应 CH3(CH2)14COOH CH3COSCoA + + 7 CO2 + 6H2O 7 HOOCH2COSCoA
8HSCoA + 14NADP+ CH3COSCoA + 7 HOOCH2COSCoA 14NADPH+H+

48 （二）脂酸碳链的延长 1. 内质网脂酸碳链延长酶系 2. 线粒体脂酸碳链延长酶系
以丙二酰CoA为二碳单位供体，由 NADPH+H+ 供氢，可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。 2. 线粒体脂酸碳链延长酶系 以乙酰CoA为二碳单位供体，由 NADPH+H+ 供氢，可延长至24碳或26碳，以硬脂酸最多。

49 （三）不饱和脂酸的合成 动物：有Δ4、Δ5、Δ8、Δ9去饱和酶，镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。
植物：有Δ9、Δ12、Δ15 去饱和酶 H++NADH NAD+ E-FAD E-FADH2 Fe2+ Fe3+ 油酰CoA+2H2O 硬脂酰CoA+O2 NADH-cytb5 还原酶 去饱和酶 Cytb5

50 亚 油 酸 的 合 成

51 （四）脂酸合成的调节 1. 代谢物的调节作用 － 乙酰CoA羧化酶 ＋ 软脂酰CoA及 其他长链脂酰CoA 柠檬酸、异柠檬酸
进食糖类而糖代谢加强，为脂酸的合成提供原料，同时也能增强各种合成脂肪有关的酶活性。

52 2. 激素调节 胰高血糖素 ＋ PKA 乙酰CoA羧化酶 － 乙酰CoA羧化酶 P 磷蛋白磷酸酶 （无活性） （有活性） ＋ 胰岛素

53 四、多不饱和脂酸的重要衍生物 前列腺素 ( Prostaglandin, PG) 血栓噁烷 ( thromboxane, TX)
白 三 烯 ( leukotrienes, LT) PG、 TX、 LT处均有超级连接到相应结构图片

54 （一）前列腺素、血栓噁烷、白三烯的化学结构及命名
PG 具二十碳的不饱和脂酸，以前列腺酸为基本骨架 具一个五碳环和两条侧链 花生四烯酸 （20:4△5，8，11，14） 前列腺酸

55 图片上有超级链接到第63张幻灯片：化学结构及命名

56 TX 有前列腺酸样骨架，但五碳环为含氧的噁烷代替。 图片上有超级链接到第63张幻灯片：化学结构及命名

57 LT 分子中有四个双键 (LTB4)

58 （二）PG、TX、LT的合成 1. 前列腺素及血栓噁烷的合成 合成部位： PG 除红细胞外的 全身各组织 TX 血小板 合成原料：
花生四烯酸 合成过程：

59 2. 白三烯的合成 花生四烯酸 白三烯（LTA4） 脱水酶 脂过氧化酶 （lipoxygenase） 氢过氧化廿碳四烯酸(5-HPETE, 5-hydroperoxy-eicotetraenoic acid) LTB4、LTC4、 LTD4及LTE4等

60 （三）PG、TX及LT的生理功能 1. PG PGE2诱发炎症，促局部血管扩张。 PGE2、PGA2 使动脉平滑肌舒张而降血压。
PGE2、PGI2抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动。 PGF2α使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收缩加强促分娩。

61 2. TX PGF2、TXA2 强烈促血小板聚集，并使血管收缩促血栓形成，PGI2 、PGI3对抗它们的作用。
TXA3促血小板聚集，较TXA2弱得多。

62 3. LT LTC4、LTD4及LTE4被证实是过敏反应的慢反应物质。 LTD4还使毛细血管通透性增加。
LTB4还可调节白细胞的游走及趋化等功能，促进炎症及过敏反应的发展。

63 第 四 节 磷 脂 的 代 谢 Metabolism of Phospholipid

64 磷 脂 定义 含磷酸的脂类 分类 甘油磷脂 ——由甘油构成的磷脂 （体内含量最多的磷脂） 鞘磷脂 ——由鞘氨醇构成的磷脂
磷 脂 定义 含磷酸的脂类 分类 甘油磷脂 ——由甘油构成的磷脂 （体内含量最多的磷脂） 鞘磷脂 ——由鞘氨醇构成的磷脂 FA Pi X 甘油 FA Pi X 鞘氨醇 X ：胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等

65 一、甘油磷脂的代谢 （一）甘油磷脂的组成、结构及功能 组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物 结构： 功能：构成生物膜的磷脂双分子层
多为花生四烯酸 X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等 功能：构成生物膜的磷脂双分子层

66 甘

67 机体内几类重要的甘油磷脂

68 (cephalin) (lecithin) 磷脂酰肌醇 (phosphatidyl inositol) 磷脂酰丝氨酸 (phosphatidyl serine)

69 心磷脂 (cardiolipin)

70 脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、
（二）甘油磷脂的合成 1. 合成部位：肝、肾、肠为主 2. 细胞定位：内质网 3. 合成原料 脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、 ATP、CTP “甘油二酯合成途径”“ CDP-甘油二酯合成途径”出均有超级链接到相应途径

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73 4. 合成基本过程 甘油二酯合成途径

74 CDP-甘油二酯途径

75 二软脂酰胆碱 X为胆碱 R1、R2为软脂酸 由Ⅱ型肺泡上皮细胞合成，可降低肺泡表面张力。

76 （三）甘油磷脂的降解 磷脂酶 (phospholipase , PLA) PLA1 PLB2 PLD PLA2 PLB1 PLC

77 二、鞘磷脂的代谢 （一）鞘脂化学组成及结构 鞘脂(sphingolipids) 含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。

78 按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂
磷脂乙醇胺 单糖或寡糖 按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂

79 （二）鞘磷脂的代谢 1. 鞘氨醇的合成 2. 鞘脂的合成 部位：脑组织最活跃 细胞定位：内质网
原料：软脂酰CoA、丝氨酸、磷酸吡哆醛NADPH+H+及FADH2 “合成过程”“神经鞘磷脂(sphingomyelin)的合成”均有超级链接到相应图片，左下角图标有超级链接到胆固醇代谢 2. 鞘脂的合成

80 合成过程 图片上有超级链接到上一张幻灯片

81 图片上有超级链接到神经鞘磷脂的降解

82 3. 神经鞘磷脂的降解 磷脂胆碱 神经鞘磷脂 N-脂酰鞘氨醇 脑、肝、肾、脾等细胞溶酶体中的 神经鞘磷脂酶 (属于PLC类)
先天性缺乏此酶，鞘磷脂不能降解而在细胞内积存，引起肝、脾长大及痴呆等鞘磷脂沉积病状

83 第 五 节 胆 固 醇 代 谢 Metabolism of Cholesterol

84 概 述 * 胆固醇(cholesterol)结构 固醇共同结构 环戊烷多氢菲

85 动物胆固醇(27碳) 酵母(28碳) 植物(29碳)

86 * 胆固醇的生理功能 是生物膜的重要成分 是合成某些生理活性物质的前体

87 * 胆固醇在体内含量及分布 含量： 约140克 分布： 广泛分布于全身各组织中 约 ¼ 分布在脑、神经组织 存在形式：游离胆固醇 胆固醇酯

88 一、 胆固醇的合成 （一）合成部位 组织定位：肝、小肠为主（除成年动物脑组织及成熟红细胞外） 细胞定位：胞液、光面内质网

89 （二）合成原料 （三）合成基本过程 葡萄糖代谢 1分子胆固醇 18乙酰CoA + 36ATP + 16(NADPH+H+)
柠檬酸-丙酮酸循环 （三）合成基本过程

90 （三）合成基本过程 1. 甲羟戊酸 的合成 限速酶

91 2. 鲨烯的合成 3. 胆固醇的合成

92 （四）胆固醇合成的调节 ＋ － 高糖、高饱和脂肪膳食 胰岛素、甲状腺素 脱磷酸 HMG-CoA还原酶 胆固醇 饥饿与禁食 胰高血糖素及皮质醇
磷酸化

93 二、胆固醇的转化 （一）转变为胆汁酸 (bile acid)（肝脏） （二）转化为类固醇激素 （三）转化为7 - 脱氢胆固醇（皮肤）

94 第 六 节 血 浆 脂 蛋 白 代 谢 Metabolism of Lipoprotein

95 一、血 脂 定义 血浆所含脂类的统称 来源 外源性——食物 内源性——组织细胞的合成

96 组成与含量 总 脂 400~700mg/dl (5 mmol/L) 甘油三酯 10~150mg/dl (0.11 ~ 1.69 mmol/L) 总 磷 脂 150~250mg/dl (48.44 ~ mmol/L) 总胆固醇 100~250mg/dl (2.59 ~ 6.47 mmol/L) 游离脂酸 5~20mg/dl (0.195 ~ mmol/L) * 血脂含量所受影响因素较多，波动范围很大

97 二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构 分 类  ♁ 血脂以脂蛋白(lipoprotein)形式在血浆中运行 CM  前  电泳法
超速离心法 CM、VLDL、LDL、HDL 血浆脂肪

98 血 浆 脂 蛋 白 的 组 成 特 点 CM VLDL LDL HDL 密度 组 成 脂类 含TG最多， 80~90% 含TG 50~70%
＜0.95 0.95~1.006 1.006~1.063 1.063~1.210 组 成 脂类 含TG最多， 80~90% 含TG 50~70% 含胆固醇及其酯最多，40~50% 含脂类50% 蛋白质 最少, 1% 5~10% 20~25% 最多，约50% 载脂蛋白组成 apoB48、E AⅠ、AⅡ AⅣ、CⅠ CⅡ、CⅢ apoB100、CⅠ、CⅡ CⅢ、 E apoB100 apo AⅠ、 AⅡ

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101 三、载脂蛋白 (apolipoprotein, apo) 种类（18种） apo A、 apo B、 apo C、 apo D、 apo E
(Ⅰ Ⅱ Ⅳ) ( ) (Ⅰ Ⅱ Ⅲ ) ① 结合和转运脂质 ② 参与脂蛋白受体的识别 ③ 调节脂蛋白代谢关键酶活性

102 四、血浆脂蛋白的代谢 （一）乳糜微粒 小肠合成的TG和合成吸收的磷脂、胆固醇 + apo B48 、 AⅠ、 AⅡ、 AⅣ

103 LPL 毛细血管内皮细胞; 水解CM的TG、磷脂 运输外源性TG及胆固醇

104 （二）极低密度脂蛋白 肝细胞合成的TG 磷脂、胆固醇及其酯 + apo B100、E LPL LPL、HL VLDL LDL VLDL 残粒
FFA FFA 外周组织

105 内 源 性 VLDL 的 代 谢 运输内源性TG

106 （三）低密度脂蛋白 代 谢 LDL受体代谢途径 LDL的非受体代谢途径 由VLDL转变而来
示意图 左下角图标有超级链接到高密度脂蛋白HDL LDL的非受体代谢途径

107 LDL受体 代谢途径

108 转运肝合成的内源性胆固醇

109 （四）高密度脂蛋白 参与胆固醇的逆转运

110 ABCA1，即ATP结合盒转运蛋白AI (ATP-binding cassetle transporter A1)，又称为胆固醇流出调节蛋白(cholesterol-efflux regulatory protein, CERP)，存在于巨噬细胞、脑、肾、肠及胎盘等的细胞膜 。 2261个氨基酸残基 ATP结合部位 跨膜域

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112 五、血浆脂蛋白代谢异常 1. 高脂蛋白血症——血脂高于参考值上限。 诊断标准
成人 TG > 2.26mmol/l 或 200mg/dl （空腹14~16h） 胆固醇 > 6.21mmol/l 或 240mg/dl 儿童 胆固醇 > 4.14mmol/l 或 160mg/dl “脂蛋白及血脂改变”出有超级链接到下一张幻灯片 左下角图标有超级链接到最或一张幻灯片

113 分类 ① 按脂蛋白及血脂改变分六型 图片上有超级链接到上一张幻灯片 ② 按病因分： 原发性(病因不明) 继发性(继发于其他疾病)

114 2. 遗传性缺陷 已发现脂蛋白代谢关键酶如LPL及LCAT，载脂蛋白如apoCⅡ、B、E、AⅠ、CⅢ，脂蛋白受体如LDL受体等的遗传缺陷，并阐明了某些高脂蛋白血症及发病的分子机制。 3. 脂蛋白异常与动脉粥样硬化有关