血清胆红素与2 型糖尿病并发症关系研究进展

喻美玲 徐积兄（通讯作者）

（1 南昌大学医学院研究生部 江西 南昌 330038）

（2 高安市人民医院 江西 高安 330800）

（3 南昌大学第一附属医院内分泌科 江西 南昌 330006）

1.血清胆红素的代谢及抗氧化作用

1.1 胆红素的合成、代谢

血清胆红素主要来源于衰老红细胞的血红蛋白[1]。单核吞噬细胞将衰老的红细胞吞噬后释放出血红蛋白，血红蛋白被分解成血红素和球蛋白，血红素在血红素氧合酶（heme oxygenase，HO）的作用下，将血红素叶琳环氧化断裂，释放出铁离子，并形成胆绿素，胆绿素被胆绿素还原酶还原生成胆红素。正常人由红细胞破坏生成的胆红素占总胆红素的80%～85%，另外15%～20%的胆红素（即所谓旁路胆红素）来自含有亚铁血红素的非血红蛋白物质及骨髓中无效造血的血红蛋白[2]。游离胆红素（indirect bilirubin，IBIL）与血浆白蛋白结合后，被运载至肝脏。在肝脏中，与胆红素尿苷二磷酸葡萄糖醛酸作用，形成单葡萄糖醛酸红素和双葡萄糖醛酸胆红素，即结合胆红素（direct bilirubin，DBIL）。继而随胆汁排泄至肠道，在肠道细菌的作用下，结合胆红素大部分被水解而脱下葡萄糖醛酸，然后逐步被还原成尿胆素及尿胆素原。约20%的尿胆原被肠道重吸收，经门脉入肝，重新转变为结合胆红素，再随汁排入肠腔，这就是胆红素的肠肝循环，小部分经体循环随尿排出[3]。

胆红素合成、代谢过程中，HO 起到非常重要的作用。HO 是血红素分解代谢的起始酶与限速酶，影响着胆红素的活性，调控着机体内胆红素水平。其有HO-1、HO-2、HO-3 等3 种异构体，其中HO-1 是机体内源性保护系统的组成因子，参与机体应激状态下的防御机制。许多刺激因素如发热、缺氧、氧化型LDL (ox-LDL)、炎性细胞因子、重金属、血红素等均可诱导HO-1 表达增高，因此，HO-1 在应激状态下对胆红素的生成影响更大。

1.2 胆红素的抗氧化及抗炎特性

1987 年Stocker 等首次提出胆红素具有抗氧化作用，发现胆红素能有效地清除脂质体中产生的化学过氧自由基，其抗氧化性甚至超过维生素E。提示胆红素作为内源性抗氧化剂，可能在对抗疾病过程中发挥有益的作用[4]。1994 年有学者提出低浓度的胆红素可能增加冠心病的风险，胆红素逐渐受到广泛的重视[5]。近年来研究发现胆红素是一种四吡咯色素。由于氢键的作用，胆红素分子形成卷曲、不对称状态，使CIO 位上的氢原子易于充分暴露而活化，此为胆红素具有抗氧化作用的可能原因。胆红素属于分子结构中的共轭双键系统，机体内氧分压越低，胆红素与白蛋白结合后的抗氧化性越强[6]。同时，胆红素代谢中HO 起着不可忽视的作用。最近的研究表明诱导HO-1 在各种疾病中起到有益的作用，如动脉粥样硬化和脓毒症，这些保护作用主要是由于它的抗氧化、抗炎症和调节微循环等作用[7，8]。而且，很多研究证实了胆红素对糖尿病主要并发症具有保护作用。

2.血清胆红素与2 型糖尿病并发症的关系

2.1 血清胆红素与2 型糖尿病大血管并发症的关系

冠心病是2 型糖尿病患者致死的主要慢性并发症之一。糖尿病是动脉粥样硬化的危险因素，高血糖状态可使机体产生过度的氧化应激，氧化应激可通过活性氧自由基影响内皮功能。氧化剂和抗氧化机制之间的平衡对内皮功能很重要。脂质过氧化是动脉粥样硬化形成的发生发展的重要因素之一，而血清胆红素可抑制脂质的过氧化[9]。动物研究表明，胆红素可以通过Akt/eNOS（蛋白激酶/内皮型一氧化氮合酶）/NO（一氧化氮）级联[10]维持NO 生物利用度，逆转糖尿病内皮功能障碍。吉尔伯特综合征（gilbert syndrome，GS）相关研究报道，GS 患者缺血性心脏病（ischemic heart disease，IHD）的患病率为2%，而普通人群患病率为12.1%，表明慢性高胆红素血症可通过提高血清的抗氧化能力防止IHD 的发展[11]。一项横断面研究表明血清胆红素水平降低50%，冠状动脉疾病（coronary artery disease，CAD）风险增加47%[12]。Wang Jing 等[13]提出血清IBil 水平与2型糖尿病患者发生冠心病风险的降低相关，这可能为预防糖尿病血管并发症提供有用的信息。此外，糖尿病参与左心室重构，可导致心脏收缩功能障碍，是心血管事件的不良预后指标。Inoue等一项队列研究中[14]，胆红素浓度低的患者发生左心重构的发生率较高。在临床中，低浓度血清胆红素水平常见于稳定性心绞痛患者[9]。当出现急性冠脉综合征或心功能不全时，心肌的缺血缺氧可激活HO，增加HO 的表达，从而使有抗氧化性的血清胆红素水平一过性升高，起到代偿性对抗心肌缺血的作用[9]。

糖尿病同样是脑梗死的独立危险因素。叶卫丰等一项研究中发现2型糖尿病合并动脉粥样硬化性脑梗死患者体内比对照组存在更多的过氧化物成分，使具有抗氧化能力的胆红素水平降低。同时，部分脑梗死患者中可能出现葡萄糖醛酸酶基因改变，从而降低胆红素的生成[15]。上述结果提示了血清胆红素与颅内动脉粥样硬化性狭窄呈负相关，即血清胆红素含量越低，发生颅内动脉狭窄的风险越大，从而增大罹患脑梗死的风险，血清胆红素低浓度水平可能是导致脑梗死的危险因素[16]。血清胆红素属于脂溶性抗氧化剂，可减弱低密度脂蛋白胆固醇的氧化作用，抑制补体参与动脉炎性反应，保护血管内皮细胞[17]。另外，血清胆红素含量降低可引起血脂升高[18]，进一步加重患者脑动脉血管硬化。因此，正常范围内较高的胆红素水平是血管并发症的保护因素，对血管并发症的预防有一定的帮助[19]。

如前所诉，胆红素抗动脉粥样硬化的机制可能为：（1）胆红素可以抑制高血糖诱导的活性氧自由基，抑制脂质过氧化，从而保护内皮细胞；（2）抑制低密度脂蛋白胆固醇的氧化修饰作用；（3）抑制补体活性；（4）高血糖、应激等因素诱导HO-1表达上调,通过胆红素抗氧化特性发挥内皮细胞保护作用。

关于胆红素和糖尿病大血管患者的临床研究报道较少，若想要进一步明确两者之间的关系，还需更进一步的研究论证。

2.2 血清胆红素与2 型糖尿病微血管并发症的关系

2.2.1 血清胆红素与糖尿病肾病的关系 糖尿病肾病（Diabetic nephropathy，DN）是2 型糖尿病的慢性微血管并发症，是引起2 型糖尿病致残、致死的并发症之一。来自日本Tenri 研究小组的一项前瞻性临床研究发现，2 型糖尿病患者血清胆红素水平与糖尿病肾病进展有关[20]。另一项观察研究发现[21]，在已进展到肾脏病3 期的患者中血清胆红素水平较低，血清胆红素浓度对糖尿病肾脏损害的进展可能具有保护作用。Toya 等人[22]对胆红素与蛋白尿进行单因素和多因素分析表明，在胆红素水平正常范围内，较高的血清胆红素水平患者微量蛋白尿发展为大量蛋白尿的风险较低。中国一项横断面研究[23]发现糖尿病患者的胆红素浓度（0.80 ～1.90mg/dL）与蛋白尿和DN 的患病率呈负相关，提示胆红素是中国1 型糖尿病患者DN 发展的保护因素，并可能为将来研究减缓DN 作用靶点提供方向。DN 的发生、发展与血清胆红素的机制相关较多，Ahn[24]等推测血清胆红素可以抑制氧化应激和炎症，从而阻碍DN 的发展。研究表明[25]，经氧化应激诱导的培养的血管内皮细胞和系膜细胞中，胆红素和胆绿素能够抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX4）mRNA和蛋白水平的表达增加。Fujii 等[26]研究表明，胆红素和胆红素的前体都可以通过抑制烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸依赖的超氧化物的产生来保护DN。此外，胆红素具有抗炎作用。马佐尼等[27]表明胆红素可以抑制肿瘤坏死因子基因抑制内皮粘附分子，包括e-选择素（E-selectin）、血管细胞粘附分子1(VCAM-1)和细胞间粘附分子1(ICAM-1)。e-选择素可能在白细胞浸润肾间质[28]中起重要作用。而ICAM-1 和VCAM-1 与DN[29]的发病机制密切相关。

2.2.2 血清胆红素与糖尿病视网膜的关系 糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病患者最常见的微血管并发症之一，也是糖尿病患者致盲最危险的因素[30]，DR 发病机制尚未完全阐明，近年研究表明，氧化应激是导致DR 发生、发展的关键因素之一。高血糖可导致自由基、超氧自由基等活性自由基（reactive oxygen species，ROS）的过度产生。ROS 的积累可导致细胞产生氧化应激反应，致使神经节细胞、视网膜血管内皮细胞及周围组织损伤，最终导致DR[31]。Castilho[32]等通过将视网膜内皮细胞暴露于高浓度的葡萄糖、一氧化氮和过氧化氢中，检测细胞活力和凋亡，测定活ROS 的生成及HO-1 的含量，证实了HO-1 在高糖和氧化/硝基化应激条件下对视网膜内皮细胞的潜在保护作用。临床研究也证实了胆红素对糖尿病视网膜病变的保护作用，Divya[33]等的横断性研究表明血清总胆红素水平低与DR 风险增加显著相关。Hassan Aamir[34]等研究结果同样提示：血清胆红素浓度与DR 患病率呈负相关，可预测DR随时间的发展。大多数关于血清胆红素和DR 的研究只关注总胆红素，而没有区分胆红素的类型。显然，需要进一步研究胆红素亚型与DR 之间的关系。而部分研究得出了不一致的结论，Liu Miao 等提出血清总胆红素与DR 发生率呈U 型关系[35]，较高的总胆红素水平（超出正常范围）提示肝细胞损伤，而后者被证明与糖尿病和心血管疾病风险增加有关。

目前关于胆红素和糖尿病视网膜病变都是一些小样本、横断面研究，需要更多大样本、前瞻性的研究来证实胆红素对视网膜保护的作用。

2.3 血清胆红素与糖尿病周围神经病变的关系

糖尿病周围神经病变（Diabetic peripheral neuropathy，DPN）是导致并发糖尿病足及无痛性截肢的最常见原因，同时糖尿病周围神经病变治疗效果差，病情恢复时间长，甚至难以改善。DPN 的发病机制非常复杂，氧化应激是发生发展的重要因素之一。一项纳入728 例中老年2 型糖尿病患者的研究表明[36]：IBIL 在轻度、中度、重度DPN 亚组的表达水平比较分析，差异有统计学意义（P ＜0.05），并且IBIL 随 DPN 严重程度的增加而降低。因此推测血清胆红素可能通过抗氧化应激保护糖尿病周围神经病变。一项韩国研究观察了总胆红素和对称性多发性神经病变（distal symmetrical polyneuropathy，DSPN）[37]之间的关系。他们发现，总胆红素水平与DSPN 存在负相关，而IBIL 未发现类似结果。JIN[38]等则对血清胆红素的所有成分（总胆红素、间接胆红素和直接胆红素）进行了研究，发现IBIL 水平与DSPN 的存在呈负相关，并且证实了IBIL 是胆红素中最活跃的抗氧化剂。因此，胆红素和糖尿病神经病变的相关研究可能为糖尿病周围神经病变的防治提供理论基础。

3.小结

氧化应激在2 型糖尿病及其并发症的发展过程中起关键作用，而血清胆红素，特别是间接胆红素具有较强的抗氧化性，国内外最新研究表明，血清胆红素的水平，可在2 型糖尿病并发症预测及早期干预中起到重要作用，可以在2 型糖尿病并发症预防与治疗中提供新的方向及研究目标。在生理范围内，胆红素对糖尿病并发症具有保护作用。但是，关于血清胆红素在2型糖尿病并发症作用仍需大量基础及临床研究。