胆红素在恶性肿瘤中的功能新见解及相关研究进展

邵 玉，姚景昊，李 曼，杨 燕

(蚌埠医学院第一附属医院肿瘤内科，安徽 蚌埠 233004)

恶性肿瘤是危害居民健康的第一大疾病，是世界范围内的一个主要公共健康问题[1]。中国每年恶性肿瘤发病率和死亡率占全世界的比率分别为23.7%和30%[2]。胆红素作为血红素分解代谢产物，最初被认为是一种有害废物。随着胆红素的多种潜在生理作用的发现，胆红素在健康促进和疾病预防中的新功能引起越来越多的关注，其在恶性肿瘤领域中的作用一直是研究的热点。研究表明，胆红素与恶性肿瘤的发生、发展相关，在疗效预测、预后评估等方面具有重要价值。随着胆红素在恶性肿瘤中的新功能不断被揭示，这种传统生物标志物可能为恶性肿瘤的诊断、治疗、评估等提供新的思路。因此，本文综述了目前关于胆红素与恶性肿瘤发生、发展、预后等方面的关系，以及其与恶性肿瘤相关的可能机制，以期对胆红素的功能有新的认识，为其临床应用提供新的启发。

1 胆红素与肿瘤

血清胆红素浓度与许多炎性、自身免疫性疾病的风险呈负相关[3]。由于胆红素的抗氧化、抗炎、调节代谢等新功能的发现，其在恶性肿瘤中的作用也不断被探索。

1.1 胆红素水平影响肿瘤的发生和发展国外学者Keshavan等[4]发现存在于肠腔浓度下的胆红素能够通过触发线粒体去极化诱导结肠腺癌细胞的凋亡，并推测胆红素可能在结肠肿瘤的发生中起作用。国内方面，Deng等[5]通过向小鼠注射不同浓度胆红素，发现当间接胆红素(Indirect bilirubin，IBIL)浓度达到100 μmol/L时，可减少小鼠肺部转移性鼻咽癌细胞的数量，减弱其侵袭能力。如上所诉，胆红素可能与肿瘤的发生、发展有关。不同肿瘤对胆红素的敏感性不同，需要进一步的研究来确定胆红素对肿瘤发生、发展作用的机制及不同肿瘤对胆红素敏感性不同的原因。

1.2 胆红素水平影响肿瘤患者的治疗效果Song等[6]研究发现非小细胞肺癌(Non small cell lung carcinoma，NSCLC)患者基线直接胆红素(Direct bilirubin，DBIL)水平高的患者使用含铂双药联合化疗能够得到更多的获益，高DBIL组化疗2个周期后的完全缓解率和部分缓解率均高于低DBIL组(11.11% vs 7.43%，P=0.045)。高DBIL组有10例(37.03%)无治疗反应(疾病稳定和疾病进展)，而低DBIL组有94例(63.51%)(P=0.010)。Yu等[7]的研究则得出了相反的结果。总胆红素(Total bilirubin，TBIL)≤13.0 μmol/L和IBIL≤4.1 μmol/L的中国结直肠癌患者接受伊立替康化疗的客观反应(完全缓解与部分缓解)比TBIL>13.0 μmol/L和IBIL>4.1 μmol/L的患者高出10倍以上(OR=11.250；95%CI：2.286～55.367；P=0.003)。提示较低的胆红素浓度是基于伊立替康治疗的结直肠癌患者治疗反应的独立预测因子。

目前针对胆红素水平与恶性肿瘤治疗疗效的关系研究结果仍存在争议，这可能提示胆红素在不同瘤种中的作用存在异质性，进一步的大样本研究可能揭示胆红素在疗效预测中的更多价值，帮助医生优化治疗方案，提高治疗效果。

1.3 胆红素水平影响肿瘤患者的预后Vitek等进行的一项嵌套病例对照研究发现，血清胆红素浓度与癌症死亡率呈负相关。在接受根治性切除术的NSCLC患者中，对于术前血清胆红素中度升高的患者，总生存期(Overall survival，OS)和无远处转移生存(Distant metastasis-free survival，DMFS)更长，提示IBIL是NSCLC根治性切除患者的独立预后因素[8]。Zhang等[9]的研究也发现高DBIL(≥4.0 μmol/L)的口腔鳞癌患者的总生存期比低DBIL(<4.0 μmol/L)的患者长，同时伴有淋巴结转移和低DBIL的患者总体生存率期最短。当然也有学者得到不同的结果。国外研究者发现循环胆红素水平较高的男性患结直肠癌风险较高[10]。Zhang等发现TBIL、DBIL水平的升高与肝内胆管癌(Intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC)患者较短的OS显著相关，基线TBIL、DBIL可以作为ICC患者OS的独立预后预测因子。Cao等的研究揭示了TBIL、DBIL水平升高与结直肠癌的进展相关，是结直肠癌患者的独立预后因素。所建立的诺模图也证实了TBIL、DBIL在结直肠癌患者中的预后意义。不同的肿瘤类型中，胆红素所起到的预后作用是不同的。肿瘤类型、人群种族、生活环境、研究方法的不同，都可能导致研究结果的差异。进一步研究不同肿瘤类型与TBIL、DBIL、IBIL之间关系，更深入的挖掘其中的机制，未来可能更加能够证明胆红素的潜在作用。

2 胆红素影响肿瘤发生发展的相关机制

2.1 胆红素抑制氧化应激反应氧化应激是肿瘤细胞的特征性表现之一，肿瘤细胞中活性氧(Reactive oxygen species，ROS)浓度较高[11]，较高水平的ROS造成氧化应激。ROS对细胞的结构和功能造成严重的损害，并可能诱发体细胞突变和肿瘤转化，ROS还通过修饰转录因子和第二信使影响肿瘤中重要的基因表达，增加人类癌症潜在风险。氧化与抗氧化平衡被认为是恶性肿瘤发生和发展的重要因素。ROS是细胞生理和病理活动的主要中间产物之一，通过激活信号转导子和转录激活子3、活化B细胞的核因子κ轻链增强子(Nuclear factor-kappaB，NF-κB)来调节各种信号通路、激酶和生长因子。这些信号通路与肿瘤细胞的侵袭、增殖、转移等过程相关。1987年Stocker等发现胆红素具有抗氧化性，随后学者对胆红素抗氧化性进行深入研究。胆红素的抗氧化性与其化学结构密切相关。胆红素是一种四吡咯色素，第十位碳桥上的氢完全暴露出来，可以与氧自由基的最外层孤对电子结合，从而直接清除ROS，抑制氧化损伤。此外，当细胞膜上的脂肪酸在ROS的刺激下形成不饱和脂肪酸自由基时，胆红素与这些自由基反应并消除它们，这阻止了不饱和脂肪酸自由基进一步形成脂质过氧化物[12]。因此，使用内源性抗氧化剂如胆红素清除多余的ROS，可以起到抗癌作用。

2.2 胆红素抑制血小板活性血小板与恶性肿瘤也存在一定的关系。有实验强调血小板是恶性肿瘤发生步骤的“积极参与者”，主要参与肿瘤生长、肿瘤细胞增殖和转移等过程。血小板计数的增加似乎是某些恶性肿瘤患者的预测因子，且高达20%的恶性肿瘤患者有血栓栓塞症[13]。氧化应激被认为是血小板活性升高的主要危险因素，其诱导血小板活化增加血栓形成，导致组织缺氧梗死。而ROS是血小板反应性的关键调节因子，在代谢中产生，并对细胞膜内成分氧化修饰，促进血栓形成。胆红素可以抑制氧化应激反应，减少ROS的生成，抑制血小板活化和潜在的器官梗死。因此，胆红素的抗氧化潜能可能通过影响血小板功能而间接在体内发挥保护作用。

2.3 胆红素具有抗炎作用早在19世纪就有学者提出炎症和癌症之间可能存在联系，炎症被认为是导致肿瘤发生发展的重要原因。慢性炎症与肿瘤发生的各个步骤有关，包括细胞增殖、侵袭等[14]。胆红素在内毒素血症、败血症等动物模型中表现出显著的抗炎能力，其机制包括抑制炎症细胞的浸润和降低促炎细胞因子的水平。胆红素还能够通过破坏血管细胞粘附分子-1，阻止白细胞迁移到靶组织，而抑制炎症相关反应，这一发现增加了胆红素作为炎症反应的内源性调节作用的可能性。Yao等人利用含有胆红素的纳米颗粒选择性地针对胰腺病变，并以与胰蛋白酶反应的方式释放胆红素，结果示急性胰腺炎的严重程度有所减轻。其通过抑制NF-κB信号和激活核因子E2相关因子/血红素加氧酶-1(Nuclear factor erythroid-2-related factor 2/heme oxygenase 1,Nrf2/HO-1)信号通路发挥抗炎作用。胆红素通过上述两个途径减少氧化应激、降低炎症因子的表达、抑制巨噬细胞和中性粒细胞的聚集发挥抗炎作用[15]。多种肿瘤中发现NF-κB的表达增高，而NF-κB信号途径参与恶性肿瘤的发生及侵袭转移过程。因此胆红素可能对多种炎症细胞因子起调节作用进而调整机体的炎症反应过程发挥抗肿瘤的作用。

2.4 胆红素影响血管内皮功能肿瘤的形成依赖于血管生成，新形成的血管有利于肿瘤的生长和发展。血管内渗允许侵袭性癌细胞通过血管内皮转移到血管腔内，这是肿瘤转移的重要阶段[16]。血管内皮不仅起屏障作用，还可以分泌一些活性物质。一般情况下血管内皮可保持平衡，若失去平衡，内皮功能障碍，就会导致恶性肿瘤等相关疾病的发生。内皮功能受损一般是由于ROS过量导致一氧化氮(Nitric Oxide，NO)失活增加和(或)NO生成减少所致。IBIL通过抑制包括NF-κB在内的转录因子的激活，增加NO的利用度，减少内皮粘附分子的表达，从而内皮功能障碍情况得到改善[17]。为了验证胆红素的血管内皮保护作用，研究者将内皮细胞模型暴露在不同浓度的胆红素中，实验结果得出细胞外胆红素浓度微小的变化可以转化为细胞内对氧化应激的防御能力。因此，需要进一步研究如何安全有效地提高胆红素水平以增强内皮功能，从而减少肿瘤血管的生成。

2.5 胆红素作为信号分子发挥作用胆红素被证明具有广泛而强大的作用，近年来的数据表明，胆红素可以作为信号分子影响各种细胞调节系统。过氧化物酶体增殖物激活受体(Peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs)与肿瘤发生有关。配体激活的PPARγ能够促进细胞周期阻滞和癌细胞凋亡[18]。对IBIL的结构研究显示，其可影响PPARγ的表达，据报道胆红素作为PPARγ的激动剂激活5'-腺嘌呤核苷酸激活的蛋白激酶。PPARγ激活5'-腺嘌呤核苷酸激活的蛋白激酶还导致哺乳动物雷帕霉素靶点(Mammalian target of rapamycin，mTOR)信号的抑制以及下游因子的去磷酸化[19]。肿瘤的发生、发展与mTOR信号通路的活化有关，抑制mTOR信号通路是治疗肿瘤的一个重要方法。IBIL还是芳香烃受体(Aryl hydrocarbon receptor，AHR)的有效内源性激活剂，是一种配体激活的转录因子。AHR信号通路具有广泛的影响，与多种肿瘤如乳腺癌、肺癌的发生密切相关，而内源性底物如胆红素的刺激可介导细胞周期阻滞。胆红素激活AHR下调细胞周期蛋白D1和Rb蛋白诱导G1细胞周期阻滞来抑制细胞增殖磷酸化，这在体外的人结肠癌细胞和人胰腺癌中得到证实[20]。因此，胆红素对AHR激活的机制可能有助于胆红素的抗癌作用的理解。

3 问题与展望

恶性肿瘤一直以来是全球最大的公共卫生问题。较多证据表明胆红素是一种高生物活性分子，对恶性肿瘤等疾病有着不同程度的影响。值得注意的是，最近对胆红素新的研究方向可能解释许多恶性肿瘤的临床观察结果。尽管我们对胆红素影响恶性肿瘤发生、发展的潜在机制仍知之甚少，但其已经在各种恶性肿瘤的疗效预测、预后评估等方面崭露头角。未来应更加深入探索胆红素这种传统标志物的各种新功能及其机制，为恶性肿瘤的诊治提供新的思路与见解。