喻美玲 徐積兄（通訊作者）

（1 南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究生部 江西 南昌 330038）

（2 高安市人民醫(yī)院 江西 高安 330800）

（3 南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科 江西 南昌 330006）

1.血清膽紅素的代謝及抗氧化作用

1.1 膽紅素的合成、代謝

血清膽紅素主要來(lái)源于衰老紅細(xì)胞的血紅蛋白[1]。單核吞噬細(xì)胞將衰老的紅細(xì)胞吞噬后釋放出血紅蛋白，血紅蛋白被分解成血紅素和球蛋白，血紅素在血紅素氧合酶（heme oxygenase，HO）的作用下，將血紅素葉琳環(huán)氧化斷裂，釋放出鐵離子，并形成膽綠素，膽綠素被膽綠素還原酶還原生成膽紅素。正常人由紅細(xì)胞破壞生成的膽紅素占總膽紅素的80%～85%，另外15%～20%的膽紅素（即所謂旁路膽紅素）來(lái)自含有亞鐵血紅素的非血紅蛋白物質(zhì)及骨髓中無(wú)效造血的血紅蛋白[2]。游離膽紅素（indirect bilirubin，IBIL）與血漿白蛋白結(jié)合后，被運(yùn)載至肝臟。在肝臟中，與膽紅素尿苷二磷酸葡萄糖醛酸作用，形成單葡萄糖醛酸紅素和雙葡萄糖醛酸膽紅素，即結(jié)合膽紅素（direct bilirubin，DBIL）。繼而隨膽汁排泄至腸道，在腸道細(xì)菌的作用下，結(jié)合膽紅素大部分被水解而脫下葡萄糖醛酸，然后逐步被還原成尿膽素及尿膽素原。約20%的尿膽原被腸道重吸收，經(jīng)門脈入肝，重新轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合膽紅素，再隨汁排入腸腔，這就是膽紅素的腸肝循環(huán)，小部分經(jīng)體循環(huán)隨尿排出[3]。

膽紅素合成、代謝過(guò)程中，HO 起到非常重要的作用。HO 是血紅素分解代謝的起始酶與限速酶，影響著膽紅素的活性，調(diào)控著機(jī)體內(nèi)膽紅素水平。其有HO-1、HO-2、HO-3 等3 種異構(gòu)體，其中HO-1 是機(jī)體內(nèi)源性保護(hù)系統(tǒng)的組成因子，參與機(jī)體應(yīng)激狀態(tài)下的防御機(jī)制。許多刺激因素如發(fā)熱、缺氧、氧化型LDL (ox-LDL)、炎性細(xì)胞因子、重金屬、血紅素等均可誘導(dǎo)HO-1 表達(dá)增高，因此，HO-1 在應(yīng)激狀態(tài)下對(duì)膽紅素的生成影響更大。

1.2 膽紅素的抗氧化及抗炎特性

1987 年Stocker 等首次提出膽紅素具有抗氧化作用，發(fā)現(xiàn)膽紅素能有效地清除脂質(zhì)體中產(chǎn)生的化學(xué)過(guò)氧自由基，其抗氧化性甚至超過(guò)維生素E。提示膽紅素作為內(nèi)源性抗氧化劑，可能在對(duì)抗疾病過(guò)程中發(fā)揮有益的作用[4]。1994 年有學(xué)者提出低濃度的膽紅素可能增加冠心病的風(fēng)險(xiǎn)，膽紅素逐漸受到廣泛的重視[5]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)膽紅素是一種四吡咯色素。由于氫鍵的作用，膽紅素分子形成卷曲、不對(duì)稱狀態(tài)，使CIO 位上的氫原子易于充分暴露而活化，此為膽紅素具有抗氧化作用的可能原因。膽紅素屬于分子結(jié)構(gòu)中的共軛雙鍵系統(tǒng)，機(jī)體內(nèi)氧分壓越低，膽紅素與白蛋白結(jié)合后的抗氧化性越強(qiáng)[6]。同時(shí)，膽紅素代謝中HO 起著不可忽視的作用。最近的研究表明誘導(dǎo)HO-1 在各種疾病中起到有益的作用，如動(dòng)脈粥樣硬化和膿毒癥，這些保護(hù)作用主要是由于它的抗氧化、抗炎癥和調(diào)節(jié)微循環(huán)等作用[7，8]。而且，很多研究證實(shí)了膽紅素對(duì)糖尿病主要并發(fā)癥具有保護(hù)作用。

2.血清膽紅素與2 型糖尿病并發(fā)癥的關(guān)系

2.1 血清膽紅素與2 型糖尿病大血管并發(fā)癥的關(guān)系

冠心病是2 型糖尿病患者致死的主要慢性并發(fā)癥之一。糖尿病是動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素，高血糖狀態(tài)可使機(jī)體產(chǎn)生過(guò)度的氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激可通過(guò)活性氧自由基影響內(nèi)皮功能。氧化劑和抗氧化機(jī)制之間的平衡對(duì)內(nèi)皮功能很重要。脂質(zhì)過(guò)氧化是動(dòng)脈粥樣硬化形成的發(fā)生發(fā)展的重要因素之一，而血清膽紅素可抑制脂質(zhì)的過(guò)氧化[9]。動(dòng)物研究表明，膽紅素可以通過(guò)Akt/eNOS（蛋白激酶/內(nèi)皮型一氧化氮合酶）/NO（一氧化氮）級(jí)聯(lián)[10]維持NO 生物利用度，逆轉(zhuǎn)糖尿病內(nèi)皮功能障礙。吉爾伯特綜合征（gilbert syndrome，GS）相關(guān)研究報(bào)道，GS 患者缺血性心臟病（ischemic heart disease，IHD）的患病率為2%，而普通人群患病率為12.1%，表明慢性高膽紅素血癥可通過(guò)提高血清的抗氧化能力防止IHD 的發(fā)展[11]。一項(xiàng)橫斷面研究表明血清膽紅素水平降低50%，冠狀動(dòng)脈疾病（coronary artery disease，CAD）風(fēng)險(xiǎn)增加47%[12]。Wang Jing 等[13]提出血清IBil 水平與2型糖尿病患者發(fā)生冠心病風(fēng)險(xiǎn)的降低相關(guān)，這可能為預(yù)防糖尿病血管并發(fā)癥提供有用的信息。此外，糖尿病參與左心室重構(gòu)，可導(dǎo)致心臟收縮功能障礙，是心血管事件的不良預(yù)后指標(biāo)。Inoue等一項(xiàng)隊(duì)列研究中[14]，膽紅素濃度低的患者發(fā)生左心重構(gòu)的發(fā)生率較高。在臨床中，低濃度血清膽紅素水平常見(jiàn)于穩(wěn)定性心絞痛患者[9]。當(dāng)出現(xiàn)急性冠脈綜合征或心功能不全時(shí)，心肌的缺血缺氧可激活HO，增加HO 的表達(dá)，從而使有抗氧化性的血清膽紅素水平一過(guò)性升高，起到代償性對(duì)抗心肌缺血的作用[9]。

糖尿病同樣是腦梗死的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。葉衛(wèi)豐等一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)2型糖尿病合并動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死患者體內(nèi)比對(duì)照組存在更多的過(guò)氧化物成分，使具有抗氧化能力的膽紅素水平降低。同時(shí)，部分腦梗死患者中可能出現(xiàn)葡萄糖醛酸酶基因改變，從而降低膽紅素的生成[15]。上述結(jié)果提示了血清膽紅素與顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄呈負(fù)相關(guān)，即血清膽紅素含量越低，發(fā)生顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的風(fēng)險(xiǎn)越大，從而增大罹患腦梗死的風(fēng)險(xiǎn)，血清膽紅素低濃度水平可能是導(dǎo)致腦梗死的危險(xiǎn)因素[16]。血清膽紅素屬于脂溶性抗氧化劑，可減弱低密度脂蛋白膽固醇的氧化作用，抑制補(bǔ)體參與動(dòng)脈炎性反應(yīng)，保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞[17]。另外，血清膽紅素含量降低可引起血脂升高[18]，進(jìn)一步加重患者腦動(dòng)脈血管硬化。因此，正常范圍內(nèi)較高的膽紅素水平是血管并發(fā)癥的保護(hù)因素，對(duì)血管并發(fā)癥的預(yù)防有一定的幫助[19]。

如前所訴，膽紅素抗動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)制可能為：（1）膽紅素可以抑制高血糖誘導(dǎo)的活性氧自由基，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，從而保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞；（2）抑制低密度脂蛋白膽固醇的氧化修飾作用；（3）抑制補(bǔ)體活性；（4）高血糖、應(yīng)激等因素誘導(dǎo)HO-1表達(dá)上調(diào),通過(guò)膽紅素抗氧化特性發(fā)揮內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)作用。

關(guān)于膽紅素和糖尿病大血管患者的臨床研究報(bào)道較少，若想要進(jìn)一步明確兩者之間的關(guān)系，還需更進(jìn)一步的研究論證。

2.2 血清膽紅素與2 型糖尿病微血管并發(fā)癥的關(guān)系

2.2.1 血清膽紅素與糖尿病腎病的關(guān)系 糖尿病腎病（Diabetic nephropathy，DN）是2 型糖尿病的慢性微血管并發(fā)癥，是引起2 型糖尿病致殘、致死的并發(fā)癥之一。來(lái)自日本Tenri 研究小組的一項(xiàng)前瞻性臨床研究發(fā)現(xiàn)，2 型糖尿病患者血清膽紅素水平與糖尿病腎病進(jìn)展有關(guān)[20]。另一項(xiàng)觀察研究發(fā)現(xiàn)[21]，在已進(jìn)展到腎臟病3 期的患者中血清膽紅素水平較低，血清膽紅素濃度對(duì)糖尿病腎臟損害的進(jìn)展可能具有保護(hù)作用。Toya 等人[22]對(duì)膽紅素與蛋白尿進(jìn)行單因素和多因素分析表明，在膽紅素水平正常范圍內(nèi)，較高的血清膽紅素水平患者微量蛋白尿發(fā)展為大量蛋白尿的風(fēng)險(xiǎn)較低。中國(guó)一項(xiàng)橫斷面研究[23]發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的膽紅素濃度（0.80 ～1.90mg/dL）與蛋白尿和DN 的患病率呈負(fù)相關(guān)，提示膽紅素是中國(guó)1 型糖尿病患者DN 發(fā)展的保護(hù)因素，并可能為將來(lái)研究減緩DN 作用靶點(diǎn)提供方向。DN 的發(fā)生、發(fā)展與血清膽紅素的機(jī)制相關(guān)較多，Ahn[24]等推測(cè)血清膽紅素可以抑制氧化應(yīng)激和炎癥，從而阻礙DN 的發(fā)展。研究表明[25]，經(jīng)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞和系膜細(xì)胞中，膽紅素和膽綠素能夠抑制還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX4）mRNA和蛋白水平的表達(dá)增加。Fujii 等[26]研究表明，膽紅素和膽紅素的前體都可以通過(guò)抑制煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸依賴的超氧化物的產(chǎn)生來(lái)保護(hù)DN。此外，膽紅素具有抗炎作用。馬佐尼等[27]表明膽紅素可以抑制腫瘤壞死因子基因抑制內(nèi)皮粘附分子，包括e-選擇素（E-selectin）、血管細(xì)胞粘附分子1(VCAM-1)和細(xì)胞間粘附分子1(ICAM-1)。e-選擇素可能在白細(xì)胞浸潤(rùn)腎間質(zhì)[28]中起重要作用。而ICAM-1 和VCAM-1 與DN[29]的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。

2.2.2 血清膽紅素與糖尿病視網(wǎng)膜的關(guān)系 糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病患者最常見(jiàn)的微血管并發(fā)癥之一，也是糖尿病患者致盲最危險(xiǎn)的因素[30]，DR 發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，近年研究表明，氧化應(yīng)激是導(dǎo)致DR 發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。高血糖可導(dǎo)致自由基、超氧自由基等活性自由基（reactive oxygen species，ROS）的過(guò)度產(chǎn)生。ROS 的積累可導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，致使神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞及周圍組織損傷，最終導(dǎo)致DR[31]。Castilho[32]等通過(guò)將視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞暴露于高濃度的葡萄糖、一氧化氮和過(guò)氧化氫中，檢測(cè)細(xì)胞活力和凋亡，測(cè)定活ROS 的生成及HO-1 的含量，證實(shí)了HO-1 在高糖和氧化/硝基化應(yīng)激條件下對(duì)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的潛在保護(hù)作用。臨床研究也證實(shí)了膽紅素對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變的保護(hù)作用，Divya[33]等的橫斷性研究表明血清總膽紅素水平低與DR 風(fēng)險(xiǎn)增加顯著相關(guān)。Hassan Aamir[34]等研究結(jié)果同樣提示：血清膽紅素濃度與DR 患病率呈負(fù)相關(guān)，可預(yù)測(cè)DR隨時(shí)間的發(fā)展。大多數(shù)關(guān)于血清膽紅素和DR 的研究只關(guān)注總膽紅素，而沒(méi)有區(qū)分膽紅素的類型。顯然，需要進(jìn)一步研究膽紅素亞型與DR 之間的關(guān)系。而部分研究得出了不一致的結(jié)論，Liu Miao 等提出血清總膽紅素與DR 發(fā)生率呈U 型關(guān)系[35]，較高的總膽紅素水平（超出正常范圍）提示肝細(xì)胞損傷，而后者被證明與糖尿病和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。

目前關(guān)于膽紅素和糖尿病視網(wǎng)膜病變都是一些小樣本、橫斷面研究，需要更多大樣本、前瞻性的研究來(lái)證實(shí)膽紅素對(duì)視網(wǎng)膜保護(hù)的作用。

2.3 血清膽紅素與糖尿病周圍神經(jīng)病變的關(guān)系

糖尿病周圍神經(jīng)病變（Diabetic peripheral neuropathy，DPN）是導(dǎo)致并發(fā)糖尿病足及無(wú)痛性截肢的最常見(jiàn)原因，同時(shí)糖尿病周圍神經(jīng)病變治療效果差，病情恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，甚至難以改善。DPN 的發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，氧化應(yīng)激是發(fā)生發(fā)展的重要因素之一。一項(xiàng)納入728 例中老年2 型糖尿病患者的研究表明[36]：IBIL 在輕度、中度、重度DPN 亞組的表達(dá)水平比較分析，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05），并且IBIL 隨 DPN 嚴(yán)重程度的增加而降低。因此推測(cè)血清膽紅素可能通過(guò)抗氧化應(yīng)激保護(hù)糖尿病周圍神經(jīng)病變。一項(xiàng)韓國(guó)研究觀察了總膽紅素和對(duì)稱性多發(fā)性神經(jīng)病變（distal symmetrical polyneuropathy，DSPN）[37]之間的關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)，總膽紅素水平與DSPN 存在負(fù)相關(guān)，而IBIL 未發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。JIN[38]等則對(duì)血清膽紅素的所有成分（總膽紅素、間接膽紅素和直接膽紅素）進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)IBIL 水平與DSPN 的存在呈負(fù)相關(guān)，并且證實(shí)了IBIL 是膽紅素中最活躍的抗氧化劑。因此，膽紅素和糖尿病神經(jīng)病變的相關(guān)研究可能為糖尿病周圍神經(jīng)病變的防治提供理論基礎(chǔ)。

3.小結(jié)

氧化應(yīng)激在2 型糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)展過(guò)程中起關(guān)鍵作用，而血清膽紅素，特別是間接膽紅素具有較強(qiáng)的抗氧化性，國(guó)內(nèi)外最新研究表明，血清膽紅素的水平，可在2 型糖尿病并發(fā)癥預(yù)測(cè)及早期干預(yù)中起到重要作用，可以在2 型糖尿病并發(fā)癥預(yù)防與治療中提供新的方向及研究目標(biāo)。在生理范圍內(nèi)，膽紅素對(duì)糖尿病并發(fā)癥具有保護(hù)作用。但是，關(guān)于血清膽紅素在2型糖尿病并發(fā)癥作用仍需大量基礎(chǔ)及臨床研究。