血清胆红素水平与缺血性脑卒中的关系

黄文盛(综述)，庄伟端(审校)

(汕头大学医学院第一附属医院神经内科，广东 汕头 515041)

胆红素一直被认为是血红素分解代谢后的毒性产物，现在越来越多的证据表明胆红素具有强大的生理抗氧化功能。因此，胆红素也许对氧化应激介导的炎症、动脉粥样硬化、缺血性心脑血管等疾病有保护作用。有研究发现，较高水平的血清胆红素可以减少动脉粥样硬化斑块的形成，降低缺血性心脑血管疾病的发病率[1-3]。另外，还有学者认为适当地增加循环血中胆红素的水平对缺血性心脑血管疾病的治疗有帮助[2,4]。

1 胆红素的生成

机体每日产生250～400 mg胆红素，其中约80%来自于衰老红细胞破坏后所释放的血红蛋白。血红蛋白在单核吞噬系统中被分解并代谢为血红素，然后生成胆红素，后者释放入血。一小部分胆红素来自肌红蛋白和含有血红素的酶，如各种细胞色素、过氧化氢酶、过氧化物酶等的降解。

血红素加氧酶(heme oxygenase，HO)是胆红素生成的限速酶。HO是一种线粒体酶，存在于中枢和外周组织中。血红素从血红素蛋白中释放出来以后，在HO的催化下，生成线性胆绿素。胆绿素在胞液胆绿素还原酶的催化下，生成胆红素。

迄今已发现3种HO：HO-1、HO-2和HO-3。HO-1是诱导酶，主要存在于脾、肝和骨髓等降解衰老红细胞的组织器官，HO-1在胆红素代谢中的地位尤为重要，其生物合成可被血红素迅速激活，从而及时清除循环系统中的血红素。研究提示，HO-1是一种应激反应蛋白，它在抗氧化损伤中具有重要的细胞保护作用[5-6]。HO-1的表达增加主要与病理过程中CO的升高、胆绿素的生成、铁的释放有关，常见的疾病有动脉粥样硬化、心肌缺血、高血压、脑血管意外、缺氧等。HO-2是构成性酶，主要存在于大脑和睾丸，它不受底物的诱导，在大脑内保持恒定的表达水平，对大脑起抗氧化作用。HO-3的功能尚不清楚。

HO对机体的保护作用是通过催化生成的产物实现的，这些产物主要是CO、胆绿素与胆红素[7]。

2 胆红素的抗氧化作用

近期研究表明，循环中不同类型的胆红素都是有效的抗氧化物质，如游离胆红素、白蛋白结合胆红素、未结合胆红素和结合胆红素，它们都可以有效清除超氧自由基、保护低密度脂蛋白、对抗过氧化损伤、防止脂质氧化[8-9]。胆红素可通过清除过氧化脂质，切断过氧化脂质引起的连锁反应，防止细胞破坏。同时，胆红素还能清除氧自由基，于早期阶段终止自由基引起的细胞损害[10]。在动物与人的研究中都已经证实胆红素是一种生理抗氧化剂。Yamaguchi等[11]通过一组氧自由基生成的动物模型发现，在缺血/再灌注损伤的大鼠肝脏中，HO-1的表达和胆红素的代谢产物都增加；而用维生素C(已被肯定的生理抗氧化剂)喂养的动物模型，HO的诱导及胆红素的代谢产物都被削弱[12]。这表明胆红素和维生素C一样，作为一种生理抗氧化剂在体内缺血/再灌注中起到抗氧化应激的作用[11-12]。Sharma等[13]在对猪心脏进行缺血/再灌注研究时也证实，再灌注后30～90 min猪心肌细胞的胞质内HO-1 mRNA表达水平增高最显著。在人体试验中胆红素的产生与抗氧化防御机制有关，较高的血清胆红素与较低的氧化损伤的发生率有关。例如在人体中，氧化应激导致内源性抗氧化剂(包括胆红素)的消耗可导致脂质过氧化。在氧化应激损伤引起的新生儿疾病中，如坏死性小肠结肠炎、支气管肺发育不良、早产儿视网膜病变的血清胆红素水平较健康对照组低，同样在早产儿中，血清胆红素水平与其总抗氧化能力有直接关系[14-16]。

3 胆红素与动脉粥样硬化

低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL)发生氧化修饰是动脉粥样硬化的关键。LDL在细胞加氧酶作用下使其氧化形成氧化修饰低密度脂蛋白(oxidized modified low-density lipoprotein，ox-LDL)，ox-LDL的产生可导致内皮细胞损伤和功能改变，从而促使脂质斑块形成。胆红素具有抗氧化活性，它能阻止LDL被氧自由基氧化，抑制ox-LDL的形成，从而减少胆固醇在内皮下的积聚；胆红素还可通过增加胆固醇的溶解，促进胆固醇从胆汁排出，降低血浆中胆固醇的水平，阻止动脉粥样硬化的发生[17]。

1994年，Schwertner等[3]对877例美国男性飞行员的冠状动脉造影及血清总胆红素作回顾性分析时发现,血清总胆红素水平与冠状动脉粥样硬化程度呈显著独立负相关，提出低血清胆红素可能是动脉粥样硬化的危险因素。Nakayama等[18]通过原位杂交及免疫组织化学法发现，动脉粥样硬化伴高胆固醇血症的兔的斑块泡沫细胞中HO-1表达水平升高，且有胆红素的存在，表明胆红素很可能在泡沫细胞内发挥抗氧化作用。Johnson等[19]在体外试验中发现，在不断供给氧自由基的新鲜血浆中，LDL的氧化修饰只有在胆红素等抗氧化剂大量消耗后才能进行，如果将外源性胆红素回加到氧化反应体系中，LDL脂质过氧化反应立即受到抑制。这些研究从不同方面证实了胆红素在人体中的抗LDL氧化修饰能力。Djoussé等[20]还发现有遗传史的动脉粥样硬化患者比无遗传史的患者体内的胆红素水平低。

Ishizaka等[1]在胆红素与动脉粥样硬化发病风险关系的研究中发现，胆红素水平每升高17.1 μmol/L，患颈动脉粥样硬化斑块的风险就降低63%(OR=0.37,95%CI0.28～0.49)。Erdogan等[21]发现，在胆红素正常范围内，不论男女，胆红素水平较低组，颈动脉内膜-中膜厚度均显著增厚，表明低水平的胆红素可能是动脉粥样硬化的独立危险因素。Yang等[22]的研究也表明，血清胆红素水平与动脉粥样硬化呈负相关性。张凤巧等[23]对156例原发性高血压男性患者进行颈动脉彩色多普勒超声检查，发现原发性高血压患者颈动脉粥样硬化斑块组总胆红素及间接胆红素水平显著低于正常对照组，原发性高血压患者颈动脉粥样硬化斑块形成与总胆红素及间接胆红素水平呈负相关。

4 胆红素与缺血性脑卒中

4.1缺血性脑卒中的危险因素 Perlstein等[2]对美国13 214例成年人进行回顾性研究，有脑卒中病史的研究组患者其平均血清胆红素水平低于无脑卒中病史的对照组，进一步分析发现，血清胆红素水平每升高1.71 μmol/L，其患脑卒中的风险就降低9%(OR=0.91,95%CI0.86～0.96)。Kimm等[24]对韩国78 724例健康成年人进行前瞻性研究，依据不同胆红素水平(0～10.2、10.3～15.3、15.4～22.1、22.2～34.2 μmol/L)将研究对象分成4组，随访7年，以出现脑卒中事件作为研究终点。在控制了多项混杂因素后发现，在男性研究组中，胆红素水平较高组比胆红素水平最低组罹患缺血性卒中的风险低，而且随着胆红素水平的上升，各种类型脑卒中的发病风险均有下降。

4.2血清胆红素与急性脑梗死的关系 血清胆红素水平与脑卒中初期的神经功能缺损程度呈正相关。Pineda等[25]的研究纳入743例急性脑梗死患者，在控制各项影响脑卒中严重程度的混杂因素后发现，直接胆红素水平与脑卒中初期的严重程度显著相关(P=0.001)，直接胆红素水平与美国国立卫生研究院卒中量表评分(national institute of health stroke scale，NIHSS)呈正相关。Luo等[26]对531例急性脑梗死患者进行研究，发现这些患者的NIHSS与血清直接胆红素水平(r=0.229，P=0.000)、总胆红素水平(r=0.224，P=0.000)都呈正相关。章立等[27]对814例急性脑梗死患者进行回顾性分析，根据血清直接胆红素水平分为直接胆红素≤6.8 mmol/L组和直接胆红素>6.8 mmol/L组，比较两组传统危险因素和NIHSS，以缺血性脑卒中患者严重程度(NIHSS>12分)为因变量进行多元回归分析发现，直接胆红素>6.8 mmol/L组NIHSS>12分的患者比例显著高于直接胆红素≤6.8 mmol/L组，表明直接胆红素、高血压病史、糖尿病史是缺血性脑卒中严重程度的危险因素。Xu等[28]对2361例急性脑梗死患者进行研究，血清胆红素水平与NIHSS呈正相关，提示脑卒中期的氧化应激反应可能诱导胆红素合成，使胆红素水平增高；且胆红素的合成水平与氧化应激的程度相关，是胆红素作为一种生理性抗氧化剂对氧化应激的一种反应[4]。但也有学者得出不同的结论，李婷等[29]检测了177例脑梗死急性期患者的血清胆红素水平，结果发现脑梗死急性期组患者的血清总胆红素、直接胆红素水平显著高于非急性期组及对照组，随着神经功能缺损严重程度的增加，脑梗死急性期组三种胆红素水平虽有升高趋势，但差异无统计学意义。郝振芬等[30]的研究发现，急性脑梗死患者与正常对照组相比，其血清总胆红素及间接胆红素水平显著低于正常对照组，差异有统计学意义。

4.3血清胆红素与脑梗死的预后 血清胆红素水平与脑梗死预后的相关性存在争议。李婷等[29]对急性脑梗死患者于发病3个月后采用改良Rankin量表(modified Rankin scale,mRS)进行预后评估，发现预后良好者(mRS为0～2分)入院时的血清总胆红素、直接胆红素水平均高于预后不良者(mRS>3分)，血清总胆红素升高与预后良好独立相关(OR=0.807，95%CI0.718～0.907，P<0.01)。Pineda等[25]的研究发现，直接胆红素水平与急性脑梗死患者出院时功能缺损程度无相关性。Xu等[28]也发现，血清胆红素水平与急性脑梗死患者短期临床预后无明显相关性。

5 胆红素对缺血性脑卒中起保护作用的可能机制

5.1胆红素的抗氧化作用 胆红素是人体内含量最丰富的内源性抗氧化剂、是血清中抗氧化活性的主要成分。氧化应激诱导HO-1表达，从而增加胆红素的水平。大脑细胞中胆红素的水平虽仅为10 μmol/L，但在氧化应激时却能对抗比其水平高10 000倍的过氧化氢[7]。

5.2胆红素的抗炎作用 炎性反应在动脉粥样硬化的发生、发展及血栓形成中起至关重要的作用。很多研究显示，HO及胆红素具有抑制炎性反应的作用[4]。HO-1可通过其产物——胆红素，抑制炎性因子的活性、黏附分子的表达，减少白细胞聚集、黏附和渗出，并能减少单核细胞对LDL的趋化作用[31-32]。

5.3胆红素抑制免疫反应的作用 胆红素参与免疫反应过程已被证实，Nakagami等[33]的研究发现,胆绿素和结合胆红素在体外均有抑制补体依赖反应的作用。Arriaga等[34]发现胆红素能降低血浆中补体活性，其作用呈胆红素剂量依赖性。

5.4胆红素的血管保护作用 有研究表明，胆红素能够清除氧自由基，对抗膜磷脂及脂肪酸的氧化，保护血管内皮细胞免受氧化应激损伤。此外，胆红素可通过恢复一氧化氮合酶基因的表达，抑制内皮功能的紊乱，改善内皮依赖性血管舒张反应[35]。

5.5胆红素对血管平滑肌细胞增殖的抑制作用 有研究表明，胆红素对血管平滑肌细胞的增殖有抑制作用，血管平滑肌增殖是动脉粥样硬化斑块形成、血管成形术、动脉剥脱术、血管旁路移植术后引起血管再狭窄的一个重要因素[26]。Ollinger等[36]研究发现，胆红素及胆红素的前体——胆绿素能防止颈动脉球囊扩张损伤后的内膜增生。

5.6胆红素的脑保护作用 大脑神经元内含有丰富的HO-2，HO-2降解血红蛋白生成的胆红素，对脑神经具有重要的保护作用。Doré等[37-38]发现适当水平的胆红素对神经具有保护作用。在神经系统内，HO-2是调控胆红素生成的主要酶，它比HO-1的作用更重要。

6 结 语

目前，血清胆红素水平与缺血性脑卒中的关系越来越受到重视，但血清胆红素与缺血性脑卒中的发生、发展和预后的相关性以及其确切机制尚有待进一步研究。血清胆红素由于其特殊的生理性质，因此适度地提高血清胆红素水平可能在一定程度上起到预防脑卒中的作用。然而，血清胆红素水平具体控制在一个什么范围是安全有效的，以及如何有效地提高血清胆红素或血红素加氧酶的水平，如何合理利用胆红素的抗氧化作用，都值得继续探究。

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