胆红素在溃疡性结肠炎中作用的研究进展

陈晓天 霍丽娟

溃疡性结肠炎（UC）是炎症性肠病（IBD）的一种类型，近年来亚洲地区的UC 发病率呈升高趋势。UC 病程较长且易复发，治疗难度较大，病程中需动态监测病情变化以指导后续治疗决策。肠镜及活体组织病理检查是评估UC 病情严重程度及黏膜愈合情况的“金标准”，但其为侵入性检查，患者依从性较差，不适用于UC 的长期监测。血清学指标［如红细胞沉降率（ESR）、C 反应蛋白（CRP）］评估UC 病情严重程度的特异度较低。因此，寻找简便、无创性且准确度较高的UC 标志物具有重要意义。胆红素是体内卟啉类化合物代谢的最终产物，是胆汁中的主要色素，包括直接胆红素（DBil）和间接胆红素（IBil）2 种形式。血液中过多的胆红素沉积于组织中，对全身各系统产生毒性作用，因此胆红素以往被视为体内代谢废物。然而，研究发现胆红素分子中含有一个活性氢原子和共轭双键，是体内天然抗氧化剂，其对糖尿病、慢性肾脏疾病及心血管疾病患者起着保护作用[1-2]。目前胆红素与UC 的关系尚未明确，本文就胆红素在UC发病机制及病情评估方面的研究进展作一综述，以期为UC 的诊治提供新的思路。

1 胆红素在UC 发病机制中的作用

UC 的发病机制尚未完全明确，其涉及遗传、感染、免疫、环境和肠道菌群等方面，可概括为在肠道菌群参与下，环境因素作用于遗传易感者，启动肠道异常免疫反应和慢性炎症，并进一步促进氧化应激，导致肠道及肠黏膜屏障受损。胆红素在UC 发病机制中的作用主要包括以下几个方面。

1.1 抗氧化作用

氧化应激在UC 患者的肠黏膜损伤中发挥着关键作用，UC 患者的抗氧化能力减弱，体内活性氧（ROS）等氧化产物累积导致脂质和蛋白质过氧化[3]。研究发现胆红素可有效清除ROS 等氧化产物，且其抗氧化能力约占机体总抗氧化能力的30%，在避免脂质氧化方面比谷胱甘肽、维生素C 和维生素E 更有效[4-5]。研究表明，胆红素既可以抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶而减少ROS 的产生，也可以进行细胞内氧化还原循环清除已产生的ROS[6]。1 mol 胆红素与白蛋白结合后可清除2 mol 氧自由基，进而抑制诱导型一氧化氮合酶（iNOS）表达上调，使一氧化氮（NO）生成减少，进一步抑制脂质过氧化，并可使肠道中性粒细胞浸润及TNF-α 生成均减少，从而减轻了肠道炎症反应[7]。Zucker 等[8]和Zhao 等[9]的研究发现，给予UC 模型小鼠腹腔注射胆红素后，小鼠肠道总体抗氧化能力恢复，ROS 生成减少，iNOS 表达水平和血清硝酸盐水平均降低，小鼠UC 症状减轻。Lee 等[10-11]等的研究分别制备了聚乙二醇化胆红素纳米颗粒（BRNP）和透明质酸-胆红素纳米药物（HABN），发现给予结肠炎小鼠静脉注射BRNP 或口服HABN 后，其体内ROS 水平均显著下降，结肠炎症反应均减轻，而透明质酸-胆固醇缀合物组小鼠无上述变化。研究表明，采用抗氧化剂干预后，结肠炎小鼠肠道炎症反应减轻，这提示胆红素等抗氧化剂在UC 治疗中有潜在价值[12]。

1.2 抗炎作用

1.2.1 抑制Toll 样受体4/MyD88/TRAF6/NF-κB 信号通路 肠道持续激活的炎症反应是UC 发病的核心机制[13]，Toll 样受体4（TLR4）/MyD88/TRAF6/NF-κB 炎症信号通路发挥着关键作用。TLR4 是天然免疫系统的识别受体，位于各种免疫细胞表面，其在正常情况下呈低表达，但在UC 患者中表达显著上调，最终产生过度的信号转导，促进下游靶基因转录和炎症因子（如TNF-α、IL-1β 和IL-6）表达。Zheng 等[14]的研究发现，对UC 模型小鼠采用IBil 灌胃后，小鼠结肠中TLR4 和MyD88 的表达水平及炎症因子TNF-α、IL-1β 水平均显著降低，小鼠的腹泻和肠出血症状均减轻，组织病理学检查示结肠中性粒细胞浸润和隐窝损伤均减轻，这表明IBil 可抑制TLR4/MyD88/TRAF6/NF-κB 信号通路，从而发挥抗炎作用。Lee 等[10]的研究发现，静脉注射BRNP 后，结肠炎小鼠的肠黏膜损伤区域缩小，炎症细胞浸润减轻，结肠中促炎因子IL-1β、TNF-α 水平均显著降低，抗炎因子水平显著升高，小鼠结肠炎症反应显著减轻。另有研究给予结肠炎模型小鼠口服HABN，也得出了相似的结论[11]。

1.2.2 抑制血管内皮细胞黏附分子-1 依赖途径减少炎症细胞聚集 研究表明UC 患者肠黏膜中存在嗜酸性粒细胞聚集和活化，该过程由血管内皮细胞黏附分子-1（VCAM-1）介导，其在炎症区域的白细胞募集中起着关键作用[15]。Zucker 等[8]的研究发现，给予结肠炎模型小鼠腹腔注射胆红素后，其肠道嗜酸性粒细胞和单核细胞浸润均显著减少，提示胆红素可通过抑制VCAM-1 依赖途径发挥抗炎作用。另有研究发现，采用胆红素灌胃后，结肠炎小鼠结肠中CD3＋T 细胞、CD68＋T 细胞和单核/巨噬细胞数量均显著减少[16]。胆红素的这种作用与已经广泛应用于克罗恩病（CD）治疗的生物制剂那他珠单抗相同，提示胆红素在UC 治疗中有潜在价值。然而，血管内皮细胞由炎症因子刺激产生VCAM-1，因此尚不清楚胆红素抑制VCAM-1产生的作用是直接抑制作用，还是通过抑制炎症因子的间接作用，有待进一步研究。

1.3 免疫调节作用

Th17 是与肠道炎症反应相关的免疫效应细胞亚群，Th17 细胞表面的芳基烃受体（AHR）可调节自身的CD39 表达，后者赋予Th17 免疫抑制特性，这与UC 患者的慢性炎症反应相关[17]。Longhi等[18]的研究发现，胆红素可通过激活AHR 诱导Th17 细胞表面的CD39 表达，从而抑制结肠炎患者的Th17 免疫，发挥免疫抑制特性。此外，胆红素还可使产生IL-17 的CD4＋T 细胞数量减少，使IL-22、TNF-α、IL-6 和IL-1 水平均升高，使表达IL-10的CD4＋T 细胞占比增高，并可促进Treg 再生，从而发挥免疫调节作用[19]。

1.4 对肠黏膜屏障的保护作用

完整的肠黏膜上皮细胞及上皮细胞间的紧密连接是肠道机械屏障的结构基础。UC 患者肠道的消化蛋白酶增多，可消化细胞外基质，导致上皮细胞间紧密连接蛋白表达降低、肠道通透性增高和肠黏膜屏障受损[20]。既往研究表明，梗阻性黄疸和胆道外引流所致肠道胆汁缺乏会加重肠黏膜损伤和促进肠道细菌移位，而肠道中胆汁则可抑制细菌移位[21]，这提示胆汁中某些成分可能在保护肠黏膜屏障完整性中发挥着关键作用。Zhou 等[22]将大鼠胆总管结扎使其肠道中胆汁缺乏，发现肠道胰蛋白酶和糜蛋白酶活性显著增强，结肠炎症反应加重，并且结扎时间越长则炎症反应越严重；然而，在结扎胆总管后给予大鼠外源性胆红素灌胃，发现肠道消化蛋白酶活性受抑，紧密连接蛋白表达升高，结肠损伤显著减轻。Lee 等[11]的研究也发现，给予结肠炎小鼠口服HABN 后，结肠上皮细胞间紧密连接蛋白和抗菌肽的表达均上调，并可抑制结肠上皮细胞凋亡，恢复肠黏膜屏障功能。由此可见，胆红素可通过抑制消化蛋白酶的活性发挥保护肠黏膜屏障的作用。

1.5 对肠道菌群的影响

肠道菌群及其代谢产物在维持肠上皮细胞功能和免疫稳态中发挥着重要作用[23]。UC 患者的肠道菌群构成和功能均发生了变化，主要表现为微生物多样性降低，致病菌（如变形菌门）丰度增高，有益菌（如厚壁菌门和拟杆菌门）丰度降低[24]。唐炜等[25]的研究发现，高胆红素血症新生儿与正常新生儿的肠道菌群，以及高胆红素血症新生儿治疗前后的肠道菌群均存在较大差异。Zheng 等[14]给予结肠炎小鼠IBil 灌胃，发现其肠道拟杆菌丰度增高、放线菌丰度降低，肠道菌群失调得以纠正。Lee 等[11]的研究发现，给予结肠炎小鼠HABN处理后，小鼠肠道菌群丰度和多样性均显著增高，并且嗜黏蛋白阿克曼菌（可保护肠黏膜屏障）、梭状芽孢杆菌ⅩⅣα（可诱导Treg）和乳杆菌相对丰度均显著增高。

肠道细菌可产生β-葡萄糖醛酸苷酶（β-GD），β-GD 可将肠道中的DBil 转变为IBil。He 等[26]的研究发现，结肠炎小鼠粪便中β-GD 活性减弱，将β-GD（来源于大肠杆菌）和粪便材料移植到小鼠结肠后，其粪便中消化蛋白酶活性减弱、肠黏膜屏障功能改善、结肠炎症反应减轻，这与该团队采用IBil 灌胃处理的结果一致。由此可见，来源于肠道细菌的β-GD 的有益作用可能是通过调节胆红素水平实现的。然而，并非所有细菌均可产生β-GD，因此肠道菌群的变化会影响β-GD 的产生，从而影响肠道及血清中胆红素水平。因此，胆红素与肠道菌群有双向作用，共同参与调节肠道炎症反应。近年来粪菌移植、服用益生菌等调节肠道菌群的方法在UC 治疗中呈现出较好的应用前景，而胆红素与肠道菌群的关系提示其可能成为调节肠道菌群的新靶点：一方面，通过粪菌移植使肠道中产β-GD 细菌的丰度增高，促进DBil 向IBil 转变，进而使血清胆红素水平升高；另一方面，寻找胆红素的理想给药方式，使肠道及血清中胆红素水平升高，进而发挥调节肠道菌群的作用，使肠道中有益菌丰度增高，从而减轻肠道炎症反应。

1.6 其他作用

研究表明UC 患者的血栓形成风险增高[27]。另有研究发现，低血清胆红素水平是血栓形成的危险因素，这可能与胆红素具有抑制血小板聚集、诱导血小板凋亡的作用有关[28]。此外，在慢性全冠状动脉闭塞患者中，血清胆红素水平较高者有利于良好的侧支循环的发育和建立[29]，这可能与胆红素对血管平滑肌细胞增殖的天然抑制作用有关，胆红素可在血管平滑肌细胞有丝分裂期间抑制MAPK 信号通路，以拮抗血管平滑肌细胞增殖，改善血管内皮功能[30]。因此，胆红素的抗血小板聚集及改善血管内皮功能的作用可能在降低UC 患者血栓形成风险方面具有重要意义。

2 血清胆红素对UC 患者病情的评估价值

2.1 血清胆红素与UC 发病的关系

Schieffer 等[31]的研究发现，UC 患者血清总胆红素（TBil）水平较健康人显著降低，且低血清TBil 水平与UC 发病相关。Shi 等[32]的研究发现，血清TBil 和IBil 水平与UC 发病均呈负相关，且两者的水平越低则相关性越显著，ROC 曲线分析结果显示血清TBil≤6.735 μmol/L 可作为预测UC 的定义标准，对UC 具有中等预测价值。Tian 等[33]的研究发现，与健康对照组相比，UC 组患者的血清胆红素水平显著降低，提示血清TBil 水平降低与UC 发病相关。

2.2 血清胆红素与UC 活动性及严重程度的关系

Mayo 评分、CRP、ESR 及一些血清炎症因子水平均可反映UC 活动性及严重程度[34]。王春莹等[35]的研究发现，活动期UC 患者的血清TBil 水平较缓解期患者显著降低，且与炎症因子水平及Mayo 评分均呈负相关。陈影影等[36]的研究发现，随着UC 严重程度或病变区域增加，患者的血清TBil 水平呈下降趋势，轻度与重度UC 患者、直肠型与广泛结肠型UC 患者的血清TBil 水平的差异均显著。Zhao 等[37]的研究发现UC 患者的血清TBil 水平与CRP、ESR 水平均呈负相关。Zhang 等[38]的研究发现，血清TBil 水平较低的患者发生严重UC 的风险较高，血清TBil≤8.00 μmol/L 和血清TBil为8.01～10.90 μmol/L 时，重度UC 的OR值分别为2.35 和2.04，而血清TBil 为10.91～15.80 μmol/L或更高的患者发生严重UC 的风险没有增高。上述研究结果均表明血清胆红素水平在评估UC 病情活动性及严重程度方面具有重要价值。

2.3 血清胆红素与UC 患者肠黏膜愈合的关系

随着疾病评估方法和治疗方案的改进，UC 的治疗目标已从临床缓解转变为黏膜愈合[39]，疾病过程中及时评估UC 患者的黏膜愈合情况可以指导后续的治疗决策。Shiraishi 等[40]将UC 患者分为低、中、高和极高血清IBil 组，将Mayo 评分0 分定义为黏膜愈合，分析了UC 患者血清IBil 水平与黏膜愈合的关系，结果显示极高血清IBil 水平与黏膜愈合呈独立正相关，血清胆红素水平越高越有利于黏膜愈合。因此，血清胆红素水平有望作为UC患者肠黏膜愈合情况及疗效的评价指标。

3 小结

血清胆红素在评估UC 病情严重程度、活动性及黏膜愈合等方面具有重要价值，有望作为UC病程中监测病情变化的新指标。此外，许多UC 患者对现有的治疗方法应答欠佳，胆红素的抗氧化、抗炎、调节免疫及肠道菌群的有益作用提示其有潜力用于UC 治疗，如通过粪菌移植等方法调节肠道菌群，增高肠道产β-GD 细菌的丰度以提高肠道及血清中胆红素水平，或利用口服给药载体将胆红素传输至炎症部位以发挥抗炎等有益作用。然而，胆红素不溶于水的特性使其临床应用受限，而BRNP 和HABN 等纳米颗粒已被证实具有良好的生物兼容性，不会沉积在组织中引起黄疸，有望成为新的UC 治疗药物，其最佳给药方式及安全有效的血清水平尚需进一步研究。