外周血膽紅素水平與神經系統疾病、心血管疾病、糖尿病等多種疾病的相關性研究進展*

王詩韻 綜述,曹文俊審校

復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院檢驗科，上海 200031

外周血膽紅素作為內源性抗氧化劑參與多種疾病的病變，在疾病的發展過程中發揮重要作用，本文就膽紅素在中樞和外周神經系統疾病、心血管疾病、糖尿病(DM)和眼科疾病中的抗氧化作用及其與疾病發生和發展相關性的臨床研究進展進行綜述。

1 膽紅素的代謝及抗氧化作用

膽紅素是鐵卟啉類化合物的代謝終產物，主要來源于衰老紅細胞的血紅蛋白降解。血紅素加氧酶將血紅素分解為膽綠素、亞鐵和一氧化碳，隨后膽綠素通過膽綠素還原酶生成膽紅素，即間接膽紅素(IDBL)，IDBL在肝臟中與葡萄糖醛酸結合為直接膽紅素，進一步被還原為尿膽原和糞膽原排出體外[1]。膽紅素與清蛋白(Alb)緊密結合在血液中循環。

目前研究顯示，膽紅素作為內源性抗氧化劑密切參與人體內的氧化應激(OS)反應[2]。OS是指由于活性氧(ROS)和活性氮產生過多、線粒體功能障礙、抗氧化系統受損，從而導致體內氧化系統和抗氧化系統失衡，造成組織損傷。機體內源性抗氧化劑分為酶類和非酶類，非酶類抗氧化物如α-生育酚、膽紅素、Alb、尿酸(UA)等直接清除有害自由基；而酶類抗氧化物則間接清除有害自由基。

膽紅素含有一個共軛雙鍵和一對活性氫原子，因此可以清除氧自由基，可通過清除ROS而抑制還原型輔酶Ⅱ氧化酶活性，并與其他抗氧化劑協同作用發揮抗氧化作用[2]。作為血漿總抗氧化能力的主要貢獻者，膽紅素比谷胱甘肽等水溶性抗氧化劑和維生素E等脂溶性抗氧化劑更有效地保護脂質免受氧化。研究發現，血清總膽紅素水平<7 μmol/L是OS相關疾病的危險因素，如心血管疾病、糖尿病、代謝綜合征、某些癌癥和自身免疫疾病[3]。

2 膽紅素的檢驗及研究方法

2.1聯合檢測 在臨床研究中，膽紅素通常與外周血中UA、Alb等同時檢測。UA是全身組織和體液中含量最豐富的物質之一，具有很強的自由基清除能力。Alb在血清中的水平也很高，自由基捕獲特性使其能通過結合ROS或活性氮來減少OS。Alb的神經保護特性可歸因于其抗氧化功能。

2.2細胞及動物模型 除了上述指標檢測被用于臨床研究以外，動物模型和細胞模型也被用于其中。DORé等[4]早在1999年就建立的相關的動物模型，證明由HO-2形成的膽紅素具有神經保護作用。KUMAGAI等[5]研究鰻魚肌肉的膽紅素誘導熒光蛋白，IDBL的產生和儲存被認為提供了一種細胞內穩態系統，能夠幫助應對鰻魚遷徙的氧化挑戰。

3 膽紅素檢驗在疾病診療和研究中的進展

3.1中樞神經系統疾病(CNS) 具有直接抗氧化作用的IDBL大多與Alb結合，但其并不能通過血腦屏障，只有少量IDBL可以進入中樞神經系統。另一方面，研究表明，外周血OS物質及抗氧化物與CNS疾病直接相關[6]。此外，IDBL還是重要的抗炎分子[1]。綜上所述，膽紅素在CNS關鍵病變即神經元損傷方面發揮核心作用。

3.1.1阿爾茲海默癥(AD) OS在AD的發病機制中發揮重要作用。臨床研究顯示，AD患者血膽紅素水平顯著降低[7]，體質衰弱的AD患者的膽紅素水平也顯著降低，因此促氧化和抗氧化失衡與衰弱的AD患者的病變及病程有關[8]。SONNEN等[9]針對AD轉基因小鼠模型的研究發現自由基介導了腦損傷，OS標志物水平顯著升高，ROS蓄積導致腦細胞受損，而線粒體為主要靶點[10]。

3.1.2帕金森病(PD) PD的機制復雜，其病理特征是進行性的黑質多巴胺能神經元變性和路易小體的沉積。OS在導致黑質多巴胺能通路變性中起關鍵作用[11]。膽紅素在PD中的作用因人群不同而顯示較大差異。研究結果顯示，中國人群PD患者血清中膽紅素水平顯著降低[12]。而MACAS-GARCA等[13]針對西班牙人群的研究結果截然相反，PD患者的膽紅素水平顯著高于健康者。造成這個結果的可能原因既涉及研究對象的遺傳背景，也與病例選擇、診療方案、基礎代謝水平等的不同密切相關。同時也存在膽紅素水平與PD無顯著相關性的可能，仍需搜集更多樣本進行進一步的研究。

3.1.3多發性硬化癥(MS) 在MS損傷中，由巨噬細胞產生ROS，過量的ROS擴散到細胞內，并與細胞內成分發生反應，導致脫髓鞘和軸突損傷[14]。膽紅素的神經保護特性可避免由自由基誘導的血腦屏障通透性病變，從而防止炎癥細胞侵入中樞神經系統。OBRADOVIC等[15]的研究表明，與健康者相比，MS患者的膽紅素、UA、Alb水平均顯著降低。

3.1.4肌萎縮側索硬化癥(ALS) ALS是上運動神經元和下運動神經元損傷之后，導致包括四肢、軀干、胸部、腹部的肌肉逐漸無力和萎縮的疾病。研究顯示，病程較長的ALS患者血清膽紅素水平明顯低于病程較短的ALS患者，由于膽紅素對于運動神經元異常可能具有保護作用，因此，IDBL水平降低可能反映了患者體內存在內源性抗氧化系統異常，從而導致運動神經元氧化損傷和退化[16]。

3.2重癥肌無力(MG) MG是一種針對神經-肌肉接頭的自身免疫性疾病，由于循環中的抗體阻斷了突觸后神經肌肉接點的乙酰膽堿受體(AChR)，從而抑制了神經遞質乙酰膽堿的傳導通路。自由基可對AChR造成相當大的損害，研究顯示，MG患者血清總膽紅素、直接膽紅素、IDBL、Alb和UA水平均顯著降低[17]。

3.3心血管疾病 已有較多的研究證實血清膽紅素水平與冠心病、冠狀動脈疾病、周圍血管疾病、卒中和頸動脈內膜內側厚度呈負相關，這些研究均顯示膽紅素對心血管疾病有保護作用[18-21]。研究表明，膽紅素與男性外周動脈粥樣硬化[18]、冠狀動脈鈣化[19]、男性缺血性中風[20]均呈負相關(P<0.05)。疾病早期檢測到膽紅素水平降低可能作為動脈粥樣硬化早期生物標志物[21]。但是，有研究發現，在腦出血患者中直接膽紅素水平升高者卒中更嚴重且出院時預后更差，因此膽紅素與出血性卒中的關系仍不清楚[22]。

3.4DM 研究發現，膽紅素誘導血管內皮細胞發生OS反應，增加了細胞中葡萄糖的轉運和葡萄糖轉運蛋白-1的表達，獲得了更高效的生物葡萄糖利用，從而起到保護作用[23]。CHERIYATH等[24]的研究表明，血清膽紅素水平越高，DM的發病率越低。HAN等[25]對94 000例受試者進行研究，發現高血清膽紅素水平與DM和DM腎病的風險降低有關。美國國家健康和營養調查對1.6萬例受試者進行研究，也發現血清膽紅素水平較高的人群有較低的DM發病率[26]。

3.5眼部疾病

3.5.1糖尿病視網膜病變(DR) DR是DM主要的微血管并發癥。LIU等[27]研究了1 839例中國老年(80～102歲)DM患者，發現DR等慢性并發癥的發病率隨總膽紅素水平的升高而顯著降低。YASUDA等[28]的橫斷面研究中發現膽紅素水平最高的受試者DR的患病率降低4倍。DR的發病機制復雜，如OS、炎癥、腎素-血管緊張素系統和視網膜神經變性等均為其高危因素[29-30]，其中ROS累積可損害眼部組織和血管。視網膜血管中由于葡萄糖代謝極為旺盛，而更易發生OS所致損傷。研究顯示，抗氧化劑對DM大鼠的視網膜病變具有保護作用，且在病程的任何階段抑制炎癥級聯反應，都可抑制早期DR的進展[31]。同時也有研究表明，直接膽紅素是DR進展的重要獨立預測因子[32]。因此，膽紅素水平升高可能通過抑制OS減緩DR的進程。

3.5.2色素性視網膜炎(RP) RP是一種遺傳性疾病，OS等非遺傳因素也參與疾病發生和發展。基因突變導致視桿細胞死亡，當視桿細胞大部分死亡后，視錐細胞也開始凋亡，OS可能促進了視桿和視錐細胞退化[33]。RP的動物模型研究結果發現，退化的視網膜組織中，核酸、蛋白質和脂質均發生了顯著的OS損傷[34]。OVESON等[35]的小鼠模型研究結果表明，血清膽紅素水平升高，可保護視桿細胞和視錐細胞免受OS引起的損傷。

3.5.3中心性漿液性脈絡膜視網膜病變(CSC) CSC是由于脈絡膜毛細血管灌注不足引起的炎癥和OS導致黃斑漿液性脫離引起的眼底疾病[36]。URFALIOGLU等[36]在病因不明的CSC患者中檢測到OS和抗氧化酶水平發生了變化，其中促氧化指標丙二醇水平顯著升高，抗氧化指標過氧化氫酶水平顯著降低。另一項研究表明，CSC組膽紅素水平顯著低于健康對照組，提示總膽紅素水平升高可能是CSC的保護因素[37]。

3.5.4年齡相關性黃斑變性(AMD) AMD是視網膜黃斑和黃斑周圍區域的退行性疾病，可導致中心視力喪失。視網膜色素上皮(RPE)是一種高度特化、獨特的上皮細胞，它與頂端側的感光器以及基底側的布魯赫膜和脈絡膜毛細血管相互作用，RPE對于維持視力至關重要。RPE的損傷是AMD的主要危險因素[38]，已知OS是RPE損傷的主要致病因素。目前除了PINNA等[39]做過膽紅素在AMD患者與非AMD白內障患者中的差異的相關研究外，尚缺乏較大樣本的研究。

綜上所述，在中樞和外周神經系統疾病、心血管疾病、DM、眼科疾病等OS介導的慢性疾病中，外周血膽紅素水平均發生顯著變化，提示其發揮了抗氧化作用且意義重大。

4 展 望

目前外周血膽紅素的抗氧化作用已得到了一致認可，其在微血管病變中的作用也有學者進行了一定的研究，但膽紅素與眼科疾病，如青光眼、RP、AMD，這些同樣與OS密切相關的疾病卻鮮有相關研究。筆者將進一步探尋膽紅素水平變化與它們的關系。除此之外，膽紅素的抗氧化性在疾病中的發生機制也有待于進一步地完善。目前很多研究在探討膽紅素與疾病的關系時都未區分膽紅素種類，將總膽紅素、直接膽紅素和間接膽紅素都統稱為膽紅素，這可能是導致一些臨床研究出現矛盾結果的原因之一。

目前已經證明外周血中多項指標有一定的抗氧化作用，在今后的臨床工作中，可以開展更全面的聯合檢測，建立外周血OS指標群，更直觀地反映患者OS受損程度。雖然外周血是人體較易獲取的標本，一系列的抗氧化作用也確實能從外周血相關指標中反映出來，但缺乏特異性是其最大的問題，因此仍需繼續深入檢測局部組織液，在眼科疾病中可以收集淚液，在手術過程中采集房水，必要時穿刺留取腦脊液。在之后的研究中應注重方法的優化，做到將每一次試驗標準化，增加其重復性，同時標本的用量要微量化，盡可能減少對患者的創傷。此后可以增加研究的樣本量，在不同的人群中開展前瞻性研究，較系統地評估膽紅素在疾病的病變程度和進展過程中的診斷價值，并進行隨訪觀察和復發監測。