膽紅素對(duì)新生兒腦組織損傷及其早期監(jiān)測(cè)的研究進(jìn)展

[摘要] 新生兒高膽紅素血癥是新生兒期常見(jiàn)的病理狀態(tài)之一，嚴(yán)重者可因并發(fā)膽紅素腦病，造成嚴(yán)重的腦組織損傷，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥，甚至新生兒死亡。因此本文就膽紅素的理化性質(zhì)、對(duì)新生兒腦組織損傷及其早期監(jiān)測(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)，以提高人們對(duì)膽紅素的認(rèn)識(shí)，并為新生兒高膽紅素血癥在臨床中的治療及膽紅素腦病發(fā)生率的降低提供一定理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 新生兒；腦組織；膽紅素；早期檢測(cè)

[中圖分類號(hào)] R445.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701（2015）20-0157-04

Study progress of bilirubin in neonatal brain tissue injury and its early monitoring

DU Yiyang1 YIN Huaiqing2

1.Shanxi Medical University，Shanxi，Taiyuan 030001，China；2.Department of Pediatrics，the First Affiliated Hospital of Shanxi Medical University，Shanxi，Taiyuan 030001，China

[Abstract] Neonatal hyperbilirubinemia is one of the commonly seen pathological status in neonatal period. The severe case may lead to severe brain tissue injury due to the complication of bilirubin encephalopathy， and thus induce sequelae of nervous system and even cause neonatal death. Therefore， this paper aims to briefly summarize neonatal brain tissue injury and its early monitoring based on the physical and chemical characters of bilirubin， so as to improve people's understanding of bilirubin， and provide certain theoretical evidences for clinical treatment of neonatal hyperbilirubinemia and reduction of incidence rate of bilirubin encephalopathy.

[Key words] Newborns； Brain tissue； Bilirubin； Early monitoring

新生兒高膽紅素血癥（hyperbilirubinemia of newborn）是新生兒期中常見(jiàn)的病理狀態(tài)之一，約出現(xiàn)在60%～85%的新生兒中[1]，多由于胎兒紅細(xì)胞的壽命短及肝臟清除膽紅素功能不成熟而引起[2]，嚴(yán)重者可因并發(fā)膽紅素腦?。╞ilirubin encephalopathy）造成不可逆的腦損傷（brain injury，BI），從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥，甚至新生兒死亡，嚴(yán)重威脅新生兒的健康，給家庭和社會(huì)帶來(lái)巨大的負(fù)擔(dān)。因此，本文就膽紅素對(duì)腦組織的損傷及其早期監(jiān)測(cè)進(jìn)行綜述，對(duì)防治膽紅素腦病及后遺癥的發(fā)生具有一定意義。

1 膽紅素的理化性質(zhì)

膽紅素是血紅素的一種代謝產(chǎn)物，其主要來(lái)源于紅細(xì)胞血紅蛋白的分解代謝和肌紅蛋白及細(xì)胞色素等的破壞降解，其主要是在肝臟被清除。膽紅素的分類方法有兩種，第一為重氮法，將膽紅素分為直接膽紅素和間接膽紅素。第二為液相色譜分析法，將膽紅素分為非結(jié)合膽紅素（unconjugated Bilirubin，UCB），也稱α膽紅素或游離膽紅素；結(jié)合膽紅素（conjugated bilirubin，CB）是由β膽紅素和γ膽紅素組成的；δ膽紅素，又稱delta膽紅素[3]。

新生兒生理性膽紅素升高對(duì)機(jī)體有一定的保護(hù)作用，但病理性膽紅素升高會(huì)產(chǎn)生毒害作用[4]。具有親脂性的游離膽紅素可以通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散的方式進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)。80%的游離膽紅素在pH=7.4、水中的溶解度為70 g/100 gH2O的條件下常以有毒性的二價(jià)酸（BH2）形式存在，因此極易通過(guò)血腦屏障進(jìn)入到神經(jīng)細(xì)胞中[5]，從而產(chǎn)生毒性作用損傷神經(jīng)細(xì)胞。

UCB及其白蛋白聯(lián)結(jié)復(fù)合物在一些病理狀態(tài)下，如未成熟兒、足月兒缺氧、腦膜炎、敗血癥等，易通過(guò)受損的血腦屏障（blood-brain-barrier，BBB）后與神經(jīng)細(xì)胞膜的極性基團(tuán)結(jié)合；最終在神經(jīng)細(xì)胞膜中沉積引起不可逆的腦損傷，甚至永久性神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥[6]。

2 膽紅素對(duì)腦組織的損傷

2.1膽紅素與血腦屏障

血腦屏障是分布在血液和腦組織間的一種動(dòng)態(tài)屏障，由腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、基膜和神經(jīng)膠質(zhì)膜構(gòu)成，保護(hù)神經(jīng)組織免受損傷，維持腦組織內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定[7]。

腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（BMEC）具有獨(dú)特性能，被認(rèn)為是血腦屏障的主要成分，它們通過(guò)特殊的傳入和傳出運(yùn)輸系統(tǒng)調(diào)節(jié)血液中各種物質(zhì)的通過(guò)[8]。Cardoso等[9]研究顯示，暴露于UCB的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞中內(nèi)皮型一氧化碳合酶含量升高，亞硝酸鹽代謝產(chǎn)物的增加，并釋放細(xì)胞因子（如VEGF、IL-6），表明其發(fā)生了亞硝基化應(yīng)激反應(yīng)。一氧化碳和細(xì)胞因子均會(huì)增加血腦屏障的通透性。該研究還觀察到與對(duì)照組細(xì)胞相比，暴露于膽紅素的BMEC中線粒體腫脹明顯，表明線粒體功能受損；BMEC細(xì)胞膜上β-鏈蛋白的分布發(fā)生變化，從而改變了細(xì)胞的通透性[10-12]。BBB完整性的破壞、通透性的改變可致白蛋白等大分子物質(zhì)進(jìn)入腦組織，使與之結(jié)合的膽紅素更多地進(jìn)入腦中發(fā)揮神經(jīng)毒性。

2.2 膽紅素與腦組織

膽紅素對(duì)腦組織的損傷主要通過(guò)聚集、結(jié)合、沉積等步驟，其中聚集和結(jié)合對(duì)腦組織的損傷具有可逆性。Shapiro SM等[13]的研究表明，UCB的神經(jīng)系統(tǒng)毒性取決于以下因素：細(xì)胞類型、發(fā)育階段、不同物種、暴露時(shí)間及濃度等。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在膽紅素作用下，海馬及紋狀體處腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞VEGF和 VEGFR-2表達(dá)增加，血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖并發(fā)生遷移形成較多未成熟的血管，白蛋白等大分子物質(zhì)外滲，促進(jìn)腦水腫的發(fā)生，增加膽紅素的滲出，與白蛋白結(jié)合的膽紅素更易停留在腦組織中[14]。

進(jìn)入腦組織后的膽紅素對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的損傷作用主要是通過(guò)壞死和凋亡的途徑。在損傷早期，膽紅素誘發(fā)細(xì)胞死亡的重要方式是凋亡，損傷后期的特征為突出的神經(jīng)元缺失及反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞增多或壞死[15-16]。王曉麗等[17]通過(guò)使用6種不同膽紅素劑量建立高膽紅素血癥及膽紅素腦病模型后發(fā)現(xiàn)，使用HE、尼氏染色方法可看出，各組大鼠大腦皮層及海馬等不同部位的神經(jīng)元數(shù)量隨著膽紅素注射劑量的增加而逐漸減少，并出現(xiàn)細(xì)胞腫脹、結(jié)構(gòu)紊亂，甚至核固縮、碎裂、溶解等，部分細(xì)胞呈嗜酸性變；隨著膽紅素沉積的顆粒在腦組織中逐漸增多，神經(jīng)元也出現(xiàn)不同程度的凋亡與壞死。

膽紅素引起細(xì)胞凋亡的機(jī)制涉及線粒體功能障礙、Ca2+超載、某些信號(hào)通路激活等環(huán)節(jié)。當(dāng)高膽紅素血癥時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞膜上的Na+-K+-ATP酶活性被抑制，從而打破了細(xì)胞內(nèi)外的離子梯度平衡，使細(xì)胞出現(xiàn)水腫、呈嗜酸性變甚至出現(xiàn)核凹陷和線粒體腫脹。有研究用不同濃度膽紅素干預(yù)發(fā)育中的大鼠腦組織神經(jīng)細(xì)胞，將其分離培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其線粒體腫脹、線粒體膜受損，通透性增加，細(xì)胞色素C被廣泛地釋放并聚集在細(xì)胞液中[18]，半胱氨酰天冬氨酸特異性蛋白（Caspase）被激活且其底物二磷酸腺苷核糖聚合酶降解，引起細(xì)胞凋亡的發(fā)生。多功能鈣和鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶Ⅱ是一種重要酶，它可調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)的合成和釋放、基因的表達(dá)，膽紅素可以通過(guò)改變鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ，改變細(xì)胞內(nèi)鈣的調(diào)節(jié)，從而改變神經(jīng)細(xì)胞功能[19]。

膽紅素可在多個(gè)層面損傷神經(jīng)細(xì)胞，其中聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的損傷較為特殊。因腦干中存在與聽(tīng)覺(jué)有關(guān)的核團(tuán)，其相對(duì)于聽(tīng)神經(jīng)在受到損傷時(shí)表現(xiàn)得更敏感，因此腦干成為膽紅素造成腦損傷的最初部位，進(jìn)而損傷第八腦神經(jīng)，甚至累及更大神經(jīng)中樞，嚴(yán)重危及患兒生命。即便存活者也常遺留如手足徐動(dòng)、眼球運(yùn)動(dòng)障礙、聽(tīng)覺(jué)障礙、智力低下等嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。

3 早期監(jiān)測(cè)指標(biāo)

由于膽紅素的毒性作用，不僅易導(dǎo)致永久性的腦損傷，也易引起心、腎、肺等器官及血液、免疫系統(tǒng)的損害，目前臨床尚無(wú)特效的治療手段。因此，加強(qiáng)早期指標(biāo)監(jiān)測(cè)工作并積極治療，從而有效減少膽紅素腦病的發(fā)生，降低新生兒死亡率。

3.1 膽紅素/白蛋白（B/A）比值

膽紅素在血液中主要與血漿白蛋白結(jié)合，每個(gè)白蛋白分子上均存在兩個(gè)位點(diǎn)與膽紅素聯(lián)結(jié)[20]。結(jié)合膽紅素因不能透過(guò)細(xì)胞膜及血腦屏障引起細(xì)胞和腦組織損傷，因此B/A比值可以作為評(píng)價(jià)膽紅素神經(jīng)毒性的良好指標(biāo)。王丹等[21]研究顯示，與總膽紅素（TBIL）相比，B/A比值更敏感，也提示其可較好地預(yù)測(cè)膽紅素的神經(jīng)毒性作用，但使用它判斷高膽紅素神經(jīng)毒性時(shí)要結(jié)合具體情況，主要由于白蛋白聯(lián)結(jié)間接膽紅素的能力會(huì)受感染、缺氧、酸中毒、脂肪酸、血腫及某些藥物的影響，特別在早產(chǎn)兒中，白蛋白的量少、結(jié)合能力不穩(wěn)定。

3.2血管內(nèi)皮微粒

內(nèi)皮微粒（endothelial microparticles，EMPs）是一種小囊泡狀物質(zhì)，主要在多種刺激因素作用下由于內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cell，EC）被激活或細(xì)胞凋亡而釋放出來(lái)[22]。當(dāng)膽紅素異常升高時(shí)，可導(dǎo)致血管內(nèi)皮的損害并使內(nèi)皮微粒增高，神經(jīng)系統(tǒng)及其他臟器的損害也會(huì)隨著內(nèi)皮微粒增高而可能加重。故高膽紅素血癥時(shí)，可以將內(nèi)皮微粒作為評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能受損的指標(biāo)。

3.3肌鈣蛋白Ⅰ（CTNI）

過(guò)高的膽紅素可侵犯心肌細(xì)胞造成心肌損傷。當(dāng)膽紅素異常升高時(shí)，心肌細(xì)胞膜的完整性被破壞，導(dǎo)致胞質(zhì)內(nèi)大量酶溶解釋放入血，引起血清水平升高，而心肌酶水平升高要早于心電圖、心臟彩超的變化，因此CK-MB是常用來(lái)衡量心肌損傷程度的指標(biāo)。但有研究顯示[23]，肌鈣蛋白是橫紋肌收縮的重要調(diào)節(jié)蛋白，它有I、T、C 3個(gè)亞單位，而CTNI僅在心肌細(xì)胞中表達(dá)，它的濃度會(huì)隨著心肌受損的時(shí)間而變化，心肌受損1～6 h后升高，7 d內(nèi)維持較高濃度，2周左右降至正常，因其反映心肌的微小損傷且敏感性高而被稱為”最小的心肌損傷”標(biāo)志。故肌鈣蛋白Ⅰ可作為高膽紅素血癥心肌損傷的早期診斷指標(biāo)。

3.4血清β2微球蛋白（β2-MG）

血清胱氨酸蛋白酶抑制劑C（Cys C）、肌酐（Cr）、尿素氮（BUN）及肌酐清除率是常用的評(píng)價(jià)腎功能的指標(biāo)，但它們?cè)谀I臟功能損害至少50%左右才開(kāi)始增高，且新生兒期不宜對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。β2-MG是一種可以自由通過(guò)腎小球的分子量較小的蛋白質(zhì)，幾乎能被腎小管完全吸收，且其水平變化早于Cr和BUN水平的變化，是反映腎小管功能受損的敏感指標(biāo)[24]。但Cys C卻是精確評(píng)估腎小球?yàn)V過(guò)率的指標(biāo)。不但因其可自由從腎小球?yàn)V過(guò)且能完全被腎小球上皮細(xì)胞重吸收并于細(xì)胞內(nèi)降解而不返回血循環(huán)的病理機(jī)制，而且其具有敏感性高及不受年齡、性別、肌肉質(zhì)量、疾病狀態(tài)影響的特點(diǎn)[25-27]。

4前景及展望

綜上所述，由于膽紅素的異常升高產(chǎn)生毒害作用，引起新生兒高膽紅素血癥，嚴(yán)重時(shí)并發(fā)膽紅素腦病造成嚴(yán)重的腦損傷，導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥，甚至引起新生兒死亡。然而，目前有學(xué)者對(duì)膽紅素又有了新的認(rèn)識(shí)：認(rèn)為膽紅素對(duì)機(jī)體的作用具有兩面性。雖然游離膽紅素可聚集、結(jié)合并通過(guò)生物膜，損傷腦、心、腎、胃腸、肺等組織和細(xì)胞，但同時(shí)它也是一種強(qiáng)抗氧化劑，具有比維生素C、 維生素E和胡蘿卜素更強(qiáng)的抗氧化性[28]，是新生兒防御各種氧化物質(zhì)損傷的血漿自由基清除劑之一[29]，但其具體機(jī)制目前尚不十分清楚。

至于膽紅素對(duì)腦組織甚至整個(gè)機(jī)體在何種條件下起到保護(hù)或損傷的作用，還有待進(jìn)一步的研究。目前，膽紅素對(duì)腦組織的損傷還沒(méi)有有效治療方法。因此，全面了解膽紅素的理化性質(zhì)，加強(qiáng)早期指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，提早進(jìn)行臨床干預(yù)，從而降低新生兒死亡率，才能為家庭和社會(huì)減輕巨大的負(fù)擔(dān)。

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（收稿日期：2015-04-30）