血清胆红素与冠心病关系的研究进展

张明明　谢翔　马依彤

830054乌鲁木齐，新疆医科大学第一附属医院心脏中心



·综述·

血清胆红素与冠心病关系的研究进展

张明明谢翔马依彤

830054乌鲁木齐，新疆医科大学第一附属医院心脏中心

【摘要】血清胆红素作为冠心病非传统危险因素，是体内一种内源性抗氧化剂。流行病学研究提出，血清总胆红素水平与冠心病发病率呈负相关。目前关于血清胆红素与冠心病预后关系和从血清胆红素水平、基因水平预测冠心病发病风险的研究，有望为冠心病防治提供新思路。

【关键词】胆红素；抗氧化；冠状动脉疾病；动脉粥样硬化

传统冠心病危险因素已得到广泛共识，近年来关于载脂蛋白B、载脂蛋白B与载脂蛋白A-I比值、白细胞介素18、血清胱抑素C、同型半胱氨酸和血清胆红素等与冠心病的关系成为研究热点。而随着对体内抗氧化物质的广泛研究，胆红素的抗氧化作用成为冠心病的研究热点。血清胆红素是体内衰老红细胞裂解释放出的血红蛋白产生的，其可抑制低密度脂蛋白的氧化修饰和清除氧自由基等，从而延缓动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)发生，最终降低冠心病发病风险。流行病学研究也认为血清总胆红素水平和冠心病发病风险呈负相关，现对血清胆红素与冠心病关系的研究进展综述如下。

1胆红素降低冠心病发病风险的机制

1.1胆红素抑制氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)的形成

Ox-LDL在AS过程中起核心作用，其主要作用途径包括：(1)参与血管内膜泡沫细胞形成；(2)促进细胞黏附和巨噬细胞源性泡沫细胞产生，ox-LDL可促进单核细胞黏附、泡沫细胞产生及促进中性白细胞黏附，单核细胞对动脉内皮黏附增多，是实验动物AS早期表现之一；(3)诱导平滑肌细胞增生、移行，从而产生平滑肌细胞源性的泡沫细胞；(4)促进血小板黏附、聚集和血栓形成；(5)导致内皮细胞损伤，ox-LDL氧化过程中产生的脂氢过氧化物，可导致内皮细胞损伤；(6)产生抗ox-LDL自身抗体，Kamezaki等[1]指出在人血清中具有抗ox-LDL的自身抗体，抗体的滴度与AS进程密切相关，表明免疫机制在AS发病过程中起了一定作用。

因此，抗低密度脂蛋白的氧化修饰成为阻断AS进程的关键环节。胆红素的抗氧化作用主要表现为胆红素分子内氢键作用，使整个分子形成卷曲状态，充分暴露碳10位置上的氢，从而易被氧化。其抗氧化活性是β-胡萝卜素、维生素E、维生素C等抗氧化剂的数倍，且其有有效清除过氧自由基的作用。可见胆红素在延缓AS的形成过程中具有重要调控作用。

1.2胆红素清除活性氧

氧在生物体内通过单电子还原产生化学性质活泼的物质称活性氧，包括超氧负离子自由基、过氧化氢和羟基自由基等。而多数心血管疾病都起因于自由基脂质过氧化作用，Sedlak和Sngder[2]指出胆绿素和胆红素通过二者氧化还原循环，可清除羟基自由基、超氧负离子自由基和脂质过氧化物，从而具有高效清除活性氧的能力。

1.3胆红素抑制蛋白激酶C活性

Mietus-Snyder等[3]指出胆红素通过抑制蛋白激酶C活性，从而抑制平滑肌泡沫细胞形成，起到防止AS形成的作用，而存在于血管外细胞间隙和肠道的胆红素，与白蛋白结合并穿过血管壁发挥着重要的抗氧化作用，在炎症部位可减轻巨噬细胞产生的氧自由基造成的损伤，具有清除自由基、保护器官免受损伤的重要作用。

1.4胆红素增加血红素氧化酶(heme oxygenase，HO)活性

胆红素浓度增加常伴有HO活性增加，在微粒体中HO将血红素催化降解成具有不同生物活性的产物如铁、一氧化碳及胆红素。而其代谢产物，在降低血压、减轻缺血再灌注引起的心脏损伤以及抗AS形成中起重要调节作用。Hopkins等[4]研究发现，在不同胆红素浓度人群中HO活性不同，其关系呈正相关。HO在氧化应激中被诱导，主要成分为HO-1，通过其产物一氧化碳、胆红素等产生抗氧化作用，而胆红素的抗氧化作用通过胆绿素还原酶循环具有放大效应。

1.5胆红素增加血清胆固醇溶解能力

胆红素能促进胆固醇溶解并经胆道排除，有利于胆固醇代谢。

2胆红素代谢调控的研究

2.1胆红素的主要调控途径

HO是一种微粒体酶，是血红素分解代谢的起始酶和限速酶，在胆红素的代谢中HO起着重要作用。在细胞内微粒体中HO催化下，血红素原卟啉IX环上的α碳原子两侧断裂，原卟啉环打开，且释放出一氧化碳和亚铁离子及胆绿素。在胞液中胆绿素还原酶催化下，线性四吡咯的胆绿素迅速被还原为胆红素。HO同工酶-1(HO-1)是胆红素生成的限速酶，需要氧和NADPH参加，受底物血红素诱导，同时血红素又可作为酶的辅基起活化分子氧的作用。

2.2HO调节机制及研究现状

HO具有较高的活性，在胆红素的合成和分解代谢中起重要调控作用，使胆红素在人体内的含量处于一种动态平衡状态。目前已发现HO有3种不同基因控制的异构体酶，分别为HO-l、HO-2和HO-3。HO-1是机体处于应激情况下，如低氧、炎症反应、氧化应激、缺血再灌注损伤、休克等情况下胆红素生成的主要调节因子。在冠心病患者中，氧化应激是缺血再灌注损伤的一个重要发病机制，心肌再灌注损伤时HO表达增高，主要诱导HO-1。目前多项研究证据也表明HO-1可通过参与氧化应激反应，在心血管系统中发挥保护作用。Yet等[5]通过对HO-1基因敲除的小鼠进行心肌缺血缺氧处理，发现相对基因正常的小鼠，实验组小鼠右心室重量增加较多，其右心室扩张也较明显，但两组间肺动脉压力增加相似。一段时间后，出现右心室梗死伴血栓形成，但未出现左心室梗死。最终认为HO-1基因缺失使心肌细胞对缺氧的调节反应降低，相对易发生肺动脉高压。在缺血再灌注损伤过程中，Hangaishi等[6]发现HO的表达水平发生明显变化。通过对缺血再灌注损伤的小鼠研究发现，再灌注后最初HO表达逐渐开始增加，单核-巨噬细胞及纤维母细胞中HO表达也逐渐增强。通过预先腹腔输注血红素2 d处理，与对照组相比，实验组小鼠的心肌梗死面积较小，进一步比较若应用血红素抑制剂，则逆转这种保护作用。由此可见，在动物实验中氧化应激、心肌缺血-再灌注损伤过程中，HO调节具有关键的保护作用，通过对此关键酶的调控，在一定程度上可减少心肌损伤。因此HO基因研究在一定程度上成为研究的关键突破口。

2.3HO基因水平的研究

目前在HO-l基因5′端启动子已发现了3个多态性位点：(GT)n重复序列多态性(属于微卫星多态性)和两个单核苷酸多态性(SNPs)，G(-1135)A和T(- 413)A。在HO-1启动子的结构中，(GT)n重复序列多态性和T(- 413)A单核苷酸多态性可能在冠心病中发挥重要的功能性作用。Chan等[7]通过对264例冠心病患者与125名健康对照组研究发现，健康对照组SS基因型频率是病例组的3倍(18%比6%，P=0.001)，HO-1水平[(58.1±18.9) ng/ml 比(36.7±11.1)ng/ml，P<0.000 1]，多因素回归分析提示HO-1(OR：1.03，95%CI：1.003-1.05，P=0.03)，其认为SS纯合子对冠心病患者具有较高的保护作用。不同的是，在HO-1基因启动子区(GT)n重复序列多态性研究中，Zhang等[8]发现HO-1基因启动子多态性与多种氧化应激介导的疾病相关，而其等位基因、 基因型频率在冠心病组与对照组中分布差异无统计学意义。作者认为独立的HO-1启动子区(GT)n重复序列多态性与冠心病发病风险无关。但(GT)n重复序列多态性与高血压、糖尿病、吸烟存在交互作用，明显增加冠心病风险，当个体伴随高血压、糖尿病及吸烟等危险因素时，患病风险增加。因此在同等应激水平或相同危险因素存在下，(GT)n重复序列多态性可作为一个易感风险评估多态标记。同时Zhang等[9]研究发现，T(- 413)A多态性位点与冠心病发病相关，发现携带TT基因型的血脂异常个体冠心病患病风险降低，认为T(- 413)A可能是评价血脂异常个体冠心病易感风险的重要标志，基因-交互因素可增加冠心病发病风险。Chen等[10]对2 298例冠心病组与对照组(GT)n基因多态性研究发现，SS基因型具有较低的冠心病发病风险。Rong等[11]对11篇(GT)n基因多态性文献荟萃分析指出，其基因多态性与冠心病发病风险无明显关系，而糖尿病患者L等位基因则可增加冠心病的发病风险。Qiao等[12]纳入的10 170例冠心病患者和6 868例对照组患者的荟萃分析表明，在亚洲人群中HO-1基因启动子区S等位基因可降低冠心病的发病风险，提示HO基因型的多态性可能在冠心病基因型检测方面具有重要意义。

综合上述研究结论，在HO基因调控冠心病发病风险方面仍存在较大分歧。其原因可能在于血清胆红素代谢的复杂性、与内环境因素交互作用的影响等，从而使各实验存在较大的异质性。但综合目前大部分研究观点，HO基因的调控，对降低冠心病的发病风险具有正向意义，其仍为冠心病防治的一个突破口，对其更深入的研究仍具有较大意义。

3胆红素与冠心病发病风险关系的研究

目前血清胆红素水平与冠心病发病率呈负相关的结论存在较大分歧。Schwertner等[13]回顾性分析冠心病患者的血清总胆红素与冠状动脉造影结果之间的关系时首次指出，低胆红素水平是冠心病新的独立危险因素。Ekblom等[14]对618例首次发生心肌梗死的病例组和1 184例对照组比较研究发现，心肌梗死组胆红素水平明显低于对照组。但多因素回归分析发现，高水平的血清胆红素并非心肌梗死的保护因素，其认为心肌梗死患者血清胆红素水平较低可能是合成减少、分解消除增加的原因。Stender等[15]纳入包括11 686例缺血性心肌病和心肌梗死患者与55 382例对照组的孟德尔概率研究，并荟萃分析11篇文献包括14 711病例组和60 324对照组，最终指出高胆红素水平与低缺血性心脏病和心肌梗死发病风险不相关，增加胆红素水平与降低缺血性心血管疾病风险无因果关联。Kunutsor等[16]通过严格的纳入评估，对12篇研究荟萃分析，得出在调整了传统的心血管危险因素后，血清胆红素水平与心血管事件及脑血管事件发生均有相关性(HR：0.95，95%CI：0.92-0.99，P=0.018；HR：0.93，95%CI：0.88-0.98，P=0.006)，且发现胆红素基线水平增加2倍，心血管风险可降低10%。但作者指出在胆红素与冠心病发病风险方面有无直接因果关系仍不明确，胆红素作为预测或控制冠心病的重要指标仍具有局限性。

由此可见，随着更多大规模流行病学研究的深入，血清总胆红素水平与冠心病发病率呈负相关关系的结论也不同程度遭到质疑，复杂而存在相互交换作用影响的胆红素代谢，可能是引起各研究结论不一致的重要原因。但在基础研究中，大量的实验结果显示，胆红素具有肯定的积极作用，因此目前仍需大量的实验研究去探究。而严密的实验设计、合理的控制干扰因素是进一步实验研究的重点和难点，也是取得更大研究进展的突破口和关键点。

4胆红素与冠心病预后关系的研究

血清胆红素水平与冠心病长期预后的研究目前较少报道。Ajja等[17]对1 279名男性进行平均长达17年的随访，其中698人死亡，253人死于心血管疾病，发现血清胆红素水平与全因死亡率呈负相关(P=0.004 3)，胆红素水平0.90～2.60 mg/dl的人群相比0.10～0.69 mg/dl的人群全因死亡率低，在调整了吸烟、饮酒、体质指数、总胆固醇、高血压、糖尿病、心电图异常、心血管疾病家族史等因素后，多因素回归分析发现血清胆红素水平与全因死亡率仍呈负相关(P=0.001 8)。Mahabadi等[18]对纳入的3 553名研究对象分析发现，男性较女性的胆红素水平高[(0.60±0.28)mg/dl 比 (0.49±0.25)mg/dl，P=0.000 1]，血清胆红素水平高者一般伴随较高的高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇水平及较低的吸烟率。在冠状动脉病变积分与胆红素关联性分析中，只有在男性人群中有统计学意义，在调整了年龄后的多因素分析发现，冠状动脉病变积分与胆红素仍呈负相关，但在调整了传统的心血管危险因素后，其不再有统计学意义。在进行了平均(9.1±1.9)年的随访研究后，多因素回归分析发现，血清胆红素水平与冠心病患者发生心血管不良事件的关系无统计学意义(男性RR：0.88，P=0.26；女性RR：0.85，P=0.27)。Kunutsor等[16]对纳入的8 592名研究对象平均长达9.3年的预后研究发现，研究终点7 222人，其中773人发生主要或次要不良心血管事件，相对于传统的冠心病危险因素，增加血清胆红素作为不良心血管事件风险预测因子，其相关系数变为0.0013(P=0.13)，其对冠心病不良心血管事件风险预测意义不显著。

综合以上研究结论，血清胆红素水平与冠心病长期预后的关系研究仍然存在较大分歧，但血清胆红素水平与冠心病之间可能存在的密切联系是不可否认的，因此仍需大量的临床研究近一步探究。

5小结

综上所述，作为目前研究热点的非传统冠心病危险因素，关于血清胆红素的研究结论仍存在较大分歧。血清胆红素具有减缓AS，从而降低冠心病发病风险的可能生物学机制，主要表现在其抑制低密度脂蛋白的氧化修饰、抑制炎性反应等方面。大量的临床及动物实验也证实了不同水平的血清胆红素与冠心病发病率存在一定的因果联系，低血清胆红素可能是独立于其他传统冠心病危险因素的新的因素，似乎为冠心病的防治找到了新的突破口。但是在胆红素与冠心病发病风险方面有无直接因果关系，通过对胆红素的检测和调节从而达到冠心病防治的目的，将目前的实验成果转化为临床应用，还缺乏大量的临床及流行病学证据。

大量的临床及动物实验在血清胆红素与冠心病关系研究方面出现了不同的结论。其原因可能为血清胆红素代谢的复杂性、与内环境因素交互作用的影响等特点，从而使各实验存在较大的异质性，此为各实验设计、临床研究的难点所在。

目前值得肯定的是血清胆红素的代谢及抗氧化生物学机制。相对于临床研究，在胆红素基因学的研究则似乎更加具有同质性及可靠性。Kronenberg等[19]通过家系连锁分析也将血清胆红素的调节基因定位在2q34-37，9q21，10q25-26，18q12，且确定候选基因为UGT1A1。但迄今为止，关于胆红素基因学的研究仍相对较少，通过调控胆红素基因从而达到疾病防控目的进展缓慢。血清胆红素与冠心病的关系，仍需大量的临床实验研究证实，例如目前关于血清胆红素与冠心病预后关系的研究以及胆红素(UGT1A1)基因多态性与冠心病风险的研究，国内外大型临床研究更是较少报道。

利益冲突：无

参考文献

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(本文编辑：谭潇)

Fund program：National Natural Science Foundation of China (No.81470014); Xinjiang Science and Technology Projects (No.201491181)

Advances in serum bilirubin and coronary heart disease

ZhangMingming，XieXiang，MaYitong

DepartmentofCardiology，FirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity，Urumqi830054，China

【Abstract】Serum bilirubin is an endogenous antioxidant which was used for a nontraditional risk factors of coronary heart disease(CHD).Epidemiological data shows there is a negative correlation between serum bilirubin level and CHD.Currently for a new outlook to study on the serum bilirubin as a new marker to predict the risk of CHD from serum bilirubin level and gene level is expected in the future.

【Key words】Bilirubin；Antioxidant；Coronary artery disease；Atherosclerosis

(收稿日期:2015-11- 02)

Corresponding author：Xie Xiang，Email：xiangxie999@sina.com

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81470014)；新疆维吾尔自治区重大科技专项课题(201491181)

DOI：10.3969/j.issn.1007-5410.2016.02.016

通讯作者：谢翔，电子信箱：xiangxie999@sina.com