營(yíng)養(yǎng)學(xué)/維生素C缺乏病的生物化學(xué)及病理學(xué)
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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(chēng)抗壞血酸（ascordic acid）。抗壞血酸的C2，3位上兩個(gè)烯醇式羥基，性質(zhì)非常活潑，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(yīng)是維生素C具有多種生理功能的基礎(chǔ)。例如，膠原蛋白合成過(guò)程中脯氨酸（proline）及賴(lài)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(duì)-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(yīng)有關(guān)。
圖15-2 抗壞血酸的氧化還原反應(yīng)
維生素C與膠原蛋白合成關(guān)系密切。維生素C缺乏時(shí)，由于膠原蛋白合成障礙，從而導(dǎo)致創(chuàng)口、潰瘍不易愈合，骨胳、牙齒等易于折斷、脫落；毛細(xì)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(xì)胞內(nèi)的前膠原合成和細(xì)胞外的膠原纖維形成兩個(gè)階段（圖15-3）。前膠原合成階段，首先是在成纖維細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，通過(guò)相應(yīng)的mRNA作為模板，合成比原膠原中α-肽鏈長(zhǎng)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(qiáng)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(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后，可經(jīng)高爾基復(fù)合體從細(xì)胞中分泌出來(lái)，即進(jìn)入細(xì)胞外的膠原纖維形成階段。在此階段中，細(xì)胞外液中存在的內(nèi)切酶，能使成纖維細(xì)胞分泌出來(lái)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(xì)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(xì)胞外液中存在的賴(lài)氨酰氧化酶（泛稱(chēng)單胺氨化酶，MAO）能催化原膠原分子伸展部分的賴(lài)氨酰或羥賴(lài)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(lèi)似醛基自動(dòng)進(jìn)行醛醇縮合，使兩條肽鏈之間形成共價(jià)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(lài)氨酰ε-氨基或鄰近的組氨酸殘基作用，進(jìn)行醛胺縮合，這樣就使原膠原分子間形成穩(wěn)定的共價(jià)交聯(lián)，使膠原微纖維韌性加強(qiáng)，能耐受更大的張力。
圖15-3 膠原生物合成示意圖
維生素C在膠原蛋白合成過(guò)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(guò)程中，部分肺脯氨酸及賴(lài)氨酸需經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脯氨酰羥化酶（proline hydroxylase）及賴(lài)氨酰羥化酶（lysine hydroxylase）催化，形成羥脯酰胺及羥賴(lài)酰胺殘基。
此羥化過(guò)程需要氧、鐵及維生素C0維生素C有激活此類(lèi)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(dǎo)致結(jié)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(guān)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(xì)胞間的結(jié)締組織，尤其是在膠原蛋白中，諸如正在生長(zhǎng)的骨、齒和血管等。在骨中的病變主要是生長(zhǎng)緩慢，軟骨基質(zhì)不能正常鈣化。此外，在軟骨、骨干聯(lián)結(jié)處的骨內(nèi)可見(jiàn)出血，軟骨基質(zhì)的骨小梁斷裂，有時(shí)可見(jiàn)脫位、分離或骨骺嵌入。
骨膜下出血，成人少見(jiàn)，但在嬰兒壞血病中常見(jiàn)。由于骨膜粘附的疏松導(dǎo)致毛細(xì)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(jiàn)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(xì)血管變脆，以致出現(xiàn)游點(diǎn)、瘀斑和血腫。由于齒齦內(nèi)出血可導(dǎo)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(dòng)；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)。
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