外周血胆红素水平与神经系统疾病、心血管疾病、糖尿病等多种疾病的相关性研究进展*

王诗韵 综述,曹文俊审校

复旦大学附属眼耳鼻喉科医院检验科，上海 200031

外周血胆红素作为内源性抗氧化剂参与多种疾病的病变，在疾病的发展过程中发挥重要作用，本文就胆红素在中枢和外周神经系统疾病、心血管疾病、糖尿病(DM)和眼科疾病中的抗氧化作用及其与疾病发生和发展相关性的临床研究进展进行综述。

1 胆红素的代谢及抗氧化作用

胆红素是铁卟啉类化合物的代谢终产物，主要来源于衰老红细胞的血红蛋白降解。血红素加氧酶将血红素分解为胆绿素、亚铁和一氧化碳，随后胆绿素通过胆绿素还原酶生成胆红素，即间接胆红素(IDBL)，IDBL在肝脏中与葡萄糖醛酸结合为直接胆红素，进一步被还原为尿胆原和粪胆原排出体外[1]。胆红素与清蛋白(Alb)紧密结合在血液中循环。

目前研究显示，胆红素作为内源性抗氧化剂密切参与人体内的氧化应激(OS)反应[2]。OS是指由于活性氧(ROS)和活性氮产生过多、线粒体功能障碍、抗氧化系统受损，从而导致体内氧化系统和抗氧化系统失衡，造成组织损伤。机体内源性抗氧化剂分为酶类和非酶类，非酶类抗氧化物如α-生育酚、胆红素、Alb、尿酸(UA)等直接清除有害自由基；而酶类抗氧化物则间接清除有害自由基。

胆红素含有一个共轭双键和一对活性氢原子，因此可以清除氧自由基，可通过清除ROS而抑制还原型辅酶Ⅱ氧化酶活性，并与其他抗氧化剂协同作用发挥抗氧化作用[2]。作为血浆总抗氧化能力的主要贡献者，胆红素比谷胱甘肽等水溶性抗氧化剂和维生素E等脂溶性抗氧化剂更有效地保护脂质免受氧化。研究发现，血清总胆红素水平<7 μmol/L是OS相关疾病的危险因素，如心血管疾病、糖尿病、代谢综合征、某些癌症和自身免疫疾病[3]。

2 胆红素的检验及研究方法

2.1联合检测 在临床研究中，胆红素通常与外周血中UA、Alb等同时检测。UA是全身组织和体液中含量最丰富的物质之一，具有很强的自由基清除能力。Alb在血清中的水平也很高，自由基捕获特性使其能通过结合ROS或活性氮来减少OS。Alb的神经保护特性可归因于其抗氧化功能。

2.2细胞及动物模型 除了上述指标检测被用于临床研究以外，动物模型和细胞模型也被用于其中。DORÉ等[4]早在1999年就建立的相关的动物模型，证明由HO-2形成的胆红素具有神经保护作用。KUMAGAI等[5]研究鳗鱼肌肉的胆红素诱导荧光蛋白，IDBL的产生和储存被认为提供了一种细胞内稳态系统，能够帮助应对鳗鱼迁徙的氧化挑战。

3 胆红素检验在疾病诊疗和研究中的进展

3.1中枢神经系统疾病(CNS) 具有直接抗氧化作用的IDBL大多与Alb结合，但其并不能通过血脑屏障，只有少量IDBL可以进入中枢神经系统。另一方面，研究表明，外周血OS物质及抗氧化物与CNS疾病直接相关[6]。此外，IDBL还是重要的抗炎分子[1]。综上所述，胆红素在CNS关键病变即神经元损伤方面发挥核心作用。

3.1.1阿尔兹海默症(AD) OS在AD的发病机制中发挥重要作用。临床研究显示，AD患者血胆红素水平显著降低[7]，体质衰弱的AD患者的胆红素水平也显著降低，因此促氧化和抗氧化失衡与衰弱的AD患者的病变及病程有关[8]。SONNEN等[9]针对AD转基因小鼠模型的研究发现自由基介导了脑损伤，OS标志物水平显著升高，ROS蓄积导致脑细胞受损，而线粒体为主要靶点[10]。

3.1.2帕金森病(PD) PD的机制复杂，其病理特征是进行性的黑质多巴胺能神经元变性和路易小体的沉积。OS在导致黑质多巴胺能通路变性中起关键作用[11]。胆红素在PD中的作用因人群不同而显示较大差异。研究结果显示，中国人群PD患者血清中胆红素水平显著降低[12]。而MACAS-GARCA等[13]针对西班牙人群的研究结果截然相反，PD患者的胆红素水平显著高于健康者。造成这个结果的可能原因既涉及研究对象的遗传背景，也与病例选择、诊疗方案、基础代谢水平等的不同密切相关。同时也存在胆红素水平与PD无显著相关性的可能，仍需搜集更多样本进行进一步的研究。

3.1.3多发性硬化症(MS) 在MS损伤中，由巨噬细胞产生ROS，过量的ROS扩散到细胞内，并与细胞内成分发生反应，导致脱髓鞘和轴突损伤[14]。胆红素的神经保护特性可避免由自由基诱导的血脑屏障通透性病变，从而防止炎症细胞侵入中枢神经系统。OBRADOVIC等[15]的研究表明，与健康者相比，MS患者的胆红素、UA、Alb水平均显著降低。

3.1.4肌萎缩侧索硬化症(ALS) ALS是上运动神经元和下运动神经元损伤之后，导致包括四肢、躯干、胸部、腹部的肌肉逐渐无力和萎缩的疾病。研究显示，病程较长的ALS患者血清胆红素水平明显低于病程较短的ALS患者，由于胆红素对于运动神经元异常可能具有保护作用，因此，IDBL水平降低可能反映了患者体内存在内源性抗氧化系统异常，从而导致运动神经元氧化损伤和退化[16]。

3.2重症肌无力(MG) MG是一种针对神经-肌肉接头的自身免疫性疾病，由于循环中的抗体阻断了突触后神经肌肉接点的乙酰胆碱受体(AChR)，从而抑制了神经递质乙酰胆碱的传导通路。自由基可对AChR造成相当大的损害，研究显示，MG患者血清总胆红素、直接胆红素、IDBL、Alb和UA水平均显著降低[17]。

3.3心血管疾病 已有较多的研究证实血清胆红素水平与冠心病、冠状动脉疾病、周围血管疾病、卒中和颈动脉内膜内侧厚度呈负相关，这些研究均显示胆红素对心血管疾病有保护作用[18-21]。研究表明，胆红素与男性外周动脉粥样硬化[18]、冠状动脉钙化[19]、男性缺血性中风[20]均呈负相关(P<0.05)。疾病早期检测到胆红素水平降低可能作为动脉粥样硬化早期生物标志物[21]。但是，有研究发现，在脑出血患者中直接胆红素水平升高者卒中更严重且出院时预后更差，因此胆红素与出血性卒中的关系仍不清楚[22]。

3.4DM 研究发现，胆红素诱导血管内皮细胞发生OS反应，增加了细胞中葡萄糖的转运和葡萄糖转运蛋白-1的表达，获得了更高效的生物葡萄糖利用，从而起到保护作用[23]。CHERIYATH等[24]的研究表明，血清胆红素水平越高，DM的发病率越低。HAN等[25]对94 000例受试者进行研究，发现高血清胆红素水平与DM和DM肾病的风险降低有关。美国国家健康和营养调查对1.6万例受试者进行研究，也发现血清胆红素水平较高的人群有较低的DM发病率[26]。

3.5眼部疾病

3.5.1糖尿病视网膜病变(DR) DR是DM主要的微血管并发症。LIU等[27]研究了1 839例中国老年(80～102岁)DM患者，发现DR等慢性并发症的发病率随总胆红素水平的升高而显著降低。YASUDA等[28]的横断面研究中发现胆红素水平最高的受试者DR的患病率降低4倍。DR的发病机制复杂，如OS、炎症、肾素-血管紧张素系统和视网膜神经变性等均为其高危因素[29-30]，其中ROS累积可损害眼部组织和血管。视网膜血管中由于葡萄糖代谢极为旺盛，而更易发生OS所致损伤。研究显示，抗氧化剂对DM大鼠的视网膜病变具有保护作用，且在病程的任何阶段抑制炎症级联反应，都可抑制早期DR的进展[31]。同时也有研究表明，直接胆红素是DR进展的重要独立预测因子[32]。因此，胆红素水平升高可能通过抑制OS减缓DR的进程。

3.5.2色素性视网膜炎(RP) RP是一种遗传性疾病，OS等非遗传因素也参与疾病发生和发展。基因突变导致视杆细胞死亡，当视杆细胞大部分死亡后，视锥细胞也开始凋亡，OS可能促进了视杆和视锥细胞退化[33]。RP的动物模型研究结果发现，退化的视网膜组织中，核酸、蛋白质和脂质均发生了显著的OS损伤[34]。OVESON等[35]的小鼠模型研究结果表明，血清胆红素水平升高，可保护视杆细胞和视锥细胞免受OS引起的损伤。

3.5.3中心性浆液性脉络膜视网膜病变(CSC) CSC是由于脉络膜毛细血管灌注不足引起的炎症和OS导致黄斑浆液性脱离引起的眼底疾病[36]。URFALIOGLU等[36]在病因不明的CSC患者中检测到OS和抗氧化酶水平发生了变化，其中促氧化指标丙二醇水平显著升高，抗氧化指标过氧化氢酶水平显著降低。另一项研究表明，CSC组胆红素水平显著低于健康对照组，提示总胆红素水平升高可能是CSC的保护因素[37]。

3.5.4年龄相关性黄斑变性(AMD) AMD是视网膜黄斑和黄斑周围区域的退行性疾病，可导致中心视力丧失。视网膜色素上皮(RPE)是一种高度特化、独特的上皮细胞，它与顶端侧的感光器以及基底侧的布鲁赫膜和脉络膜毛细血管相互作用，RPE对于维持视力至关重要。RPE的损伤是AMD的主要危险因素[38]，已知OS是RPE损伤的主要致病因素。目前除了PINNA等[39]做过胆红素在AMD患者与非AMD白内障患者中的差异的相关研究外，尚缺乏较大样本的研究。

综上所述，在中枢和外周神经系统疾病、心血管疾病、DM、眼科疾病等OS介导的慢性疾病中，外周血胆红素水平均发生显著变化，提示其发挥了抗氧化作用且意义重大。

4 展 望

目前外周血胆红素的抗氧化作用已得到了一致认可，其在微血管病变中的作用也有学者进行了一定的研究，但胆红素与眼科疾病，如青光眼、RP、AMD，这些同样与OS密切相关的疾病却鲜有相关研究。笔者将进一步探寻胆红素水平变化与它们的关系。除此之外，胆红素的抗氧化性在疾病中的发生机制也有待于进一步地完善。目前很多研究在探讨胆红素与疾病的关系时都未区分胆红素种类，将总胆红素、直接胆红素和间接胆红素都统称为胆红素，这可能是导致一些临床研究出现矛盾结果的原因之一。

目前已经证明外周血中多项指标有一定的抗氧化作用，在今后的临床工作中，可以开展更全面的联合检测，建立外周血OS指标群，更直观地反映患者OS受损程度。虽然外周血是人体较易获取的标本，一系列的抗氧化作用也确实能从外周血相关指标中反映出来，但缺乏特异性是其最大的问题，因此仍需继续深入检测局部组织液，在眼科疾病中可以收集泪液，在手术过程中采集房水，必要时穿刺留取脑脊液。在之后的研究中应注重方法的优化，做到将每一次试验标准化，增加其重复性，同时标本的用量要微量化，尽可能减少对患者的创伤。此后可以增加研究的样本量，在不同的人群中开展前瞻性研究，较系统地评估胆红素在疾病的病变程度和进展过程中的诊断价值，并进行随访观察和复发监测。