膽紅素在潰瘍性結腸炎中作用的研究進展

陳曉天 霍麗娟

潰瘍性結腸炎（UC）是炎癥性腸?。↖BD）的一種類型，近年來亞洲地區(qū)的UC 發(fā)病率呈升高趨勢。UC 病程較長且易復發(fā)，治療難度較大，病程中需動態(tài)監(jiān)測病情變化以指導后續(xù)治療決策。腸鏡及活體組織病理檢查是評估UC 病情嚴重程度及黏膜愈合情況的“金標準”，但其為侵入性檢查，患者依從性較差，不適用于UC 的長期監(jiān)測。血清學指標［如紅細胞沉降率（ESR）、C 反應蛋白（CRP）］評估UC 病情嚴重程度的特異度較低。因此，尋找簡便、無創(chuàng)性且準確度較高的UC 標志物具有重要意義。膽紅素是體內卟啉類化合物代謝的最終產物，是膽汁中的主要色素，包括直接膽紅素（DBil）和間接膽紅素（IBil）2 種形式。血液中過多的膽紅素沉積于組織中，對全身各系統(tǒng)產生毒性作用，因此膽紅素以往被視為體內代謝廢物。然而，研究發(fā)現膽紅素分子中含有一個活性氫原子和共軛雙鍵，是體內天然抗氧化劑，其對糖尿病、慢性腎臟疾病及心血管疾病患者起著保護作用[1-2]。目前膽紅素與UC 的關系尚未明確，本文就膽紅素在UC發(fā)病機制及病情評估方面的研究進展作一綜述，以期為UC 的診治提供新的思路。

1 膽紅素在UC 發(fā)病機制中的作用

UC 的發(fā)病機制尚未完全明確，其涉及遺傳、感染、免疫、環(huán)境和腸道菌群等方面，可概括為在腸道菌群參與下，環(huán)境因素作用于遺傳易感者，啟動腸道異常免疫反應和慢性炎癥，并進一步促進氧化應激，導致腸道及腸黏膜屏障受損。膽紅素在UC 發(fā)病機制中的作用主要包括以下幾個方面。

1.1 抗氧化作用

氧化應激在UC 患者的腸黏膜損傷中發(fā)揮著關鍵作用，UC 患者的抗氧化能力減弱，體內活性氧（ROS）等氧化產物累積導致脂質和蛋白質過氧化[3]。研究發(fā)現膽紅素可有效清除ROS 等氧化產物，且其抗氧化能力約占機體總抗氧化能力的30%，在避免脂質氧化方面比谷胱甘肽、維生素C 和維生素E 更有效[4-5]。研究表明，膽紅素既可以抑制還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶而減少ROS 的產生，也可以進行細胞內氧化還原循環(huán)清除已產生的ROS[6]。1 mol 膽紅素與白蛋白結合后可清除2 mol 氧自由基，進而抑制誘導型一氧化氮合酶（iNOS）表達上調，使一氧化氮（NO）生成減少，進一步抑制脂質過氧化，并可使腸道中性粒細胞浸潤及TNF-α 生成均減少，從而減輕了腸道炎癥反應[7]。Zucker 等[8]和Zhao 等[9]的研究發(fā)現，給予UC 模型小鼠腹腔注射膽紅素后，小鼠腸道總體抗氧化能力恢復，ROS 生成減少，iNOS 表達水平和血清硝酸鹽水平均降低，小鼠UC 癥狀減輕。Lee 等[10-11]等的研究分別制備了聚乙二醇化膽紅素納米顆粒（BRNP）和透明質酸-膽紅素納米藥物（HABN），發(fā)現給予結腸炎小鼠靜脈注射BRNP 或口服HABN 后，其體內ROS 水平均顯著下降，結腸炎癥反應均減輕，而透明質酸-膽固醇綴合物組小鼠無上述變化。研究表明，采用抗氧化劑干預后，結腸炎小鼠腸道炎癥反應減輕，這提示膽紅素等抗氧化劑在UC 治療中有潛在價值[12]。

1.2 抗炎作用

1.2.1 抑制Toll 樣受體4/MyD88/TRAF6/NF-κB 信號通路 腸道持續(xù)激活的炎癥反應是UC 發(fā)病的核心機制[13]，Toll 樣受體4（TLR4）/MyD88/TRAF6/NF-κB 炎癥信號通路發(fā)揮著關鍵作用。TLR4 是天然免疫系統(tǒng)的識別受體，位于各種免疫細胞表面，其在正常情況下呈低表達，但在UC 患者中表達顯著上調，最終產生過度的信號轉導，促進下游靶基因轉錄和炎癥因子（如TNF-α、IL-1β 和IL-6）表達。Zheng 等[14]的研究發(fā)現，對UC 模型小鼠采用IBil 灌胃后，小鼠結腸中TLR4 和MyD88 的表達水平及炎癥因子TNF-α、IL-1β 水平均顯著降低，小鼠的腹瀉和腸出血癥狀均減輕，組織病理學檢查示結腸中性粒細胞浸潤和隱窩損傷均減輕，這表明IBil 可抑制TLR4/MyD88/TRAF6/NF-κB 信號通路，從而發(fā)揮抗炎作用。Lee 等[10]的研究發(fā)現，靜脈注射BRNP 后，結腸炎小鼠的腸黏膜損傷區(qū)域縮小，炎癥細胞浸潤減輕，結腸中促炎因子IL-1β、TNF-α 水平均顯著降低，抗炎因子水平顯著升高，小鼠結腸炎癥反應顯著減輕。另有研究給予結腸炎模型小鼠口服HABN，也得出了相似的結論[11]。

1.2.2 抑制血管內皮細胞黏附分子-1 依賴途徑減少炎癥細胞聚集 研究表明UC 患者腸黏膜中存在嗜酸性粒細胞聚集和活化，該過程由血管內皮細胞黏附分子-1（VCAM-1）介導，其在炎癥區(qū)域的白細胞募集中起著關鍵作用[15]。Zucker 等[8]的研究發(fā)現，給予結腸炎模型小鼠腹腔注射膽紅素后，其腸道嗜酸性粒細胞和單核細胞浸潤均顯著減少，提示膽紅素可通過抑制VCAM-1 依賴途徑發(fā)揮抗炎作用。另有研究發(fā)現，采用膽紅素灌胃后，結腸炎小鼠結腸中CD3＋T 細胞、CD68＋T 細胞和單核/巨噬細胞數量均顯著減少[16]。膽紅素的這種作用與已經廣泛應用于克羅恩?。–D）治療的生物制劑那他珠單抗相同，提示膽紅素在UC 治療中有潛在價值。然而，血管內皮細胞由炎癥因子刺激產生VCAM-1，因此尚不清楚膽紅素抑制VCAM-1產生的作用是直接抑制作用，還是通過抑制炎癥因子的間接作用，有待進一步研究。

1.3 免疫調節(jié)作用

Th17 是與腸道炎癥反應相關的免疫效應細胞亞群，Th17 細胞表面的芳基烴受體（AHR）可調節(jié)自身的CD39 表達，后者賦予Th17 免疫抑制特性，這與UC 患者的慢性炎癥反應相關[17]。Longhi等[18]的研究發(fā)現，膽紅素可通過激活AHR 誘導Th17 細胞表面的CD39 表達，從而抑制結腸炎患者的Th17 免疫，發(fā)揮免疫抑制特性。此外，膽紅素還可使產生IL-17 的CD4＋T 細胞數量減少，使IL-22、TNF-α、IL-6 和IL-1 水平均升高，使表達IL-10的CD4＋T 細胞占比增高，并可促進Treg 再生，從而發(fā)揮免疫調節(jié)作用[19]。

1.4 對腸黏膜屏障的保護作用

完整的腸黏膜上皮細胞及上皮細胞間的緊密連接是腸道機械屏障的結構基礎。UC 患者腸道的消化蛋白酶增多，可消化細胞外基質，導致上皮細胞間緊密連接蛋白表達降低、腸道通透性增高和腸黏膜屏障受損[20]。既往研究表明，梗阻性黃疸和膽道外引流所致腸道膽汁缺乏會加重腸黏膜損傷和促進腸道細菌移位，而腸道中膽汁則可抑制細菌移位[21]，這提示膽汁中某些成分可能在保護腸黏膜屏障完整性中發(fā)揮著關鍵作用。Zhou 等[22]將大鼠膽總管結扎使其腸道中膽汁缺乏，發(fā)現腸道胰蛋白酶和糜蛋白酶活性顯著增強，結腸炎癥反應加重，并且結扎時間越長則炎癥反應越嚴重；然而，在結扎膽總管后給予大鼠外源性膽紅素灌胃，發(fā)現腸道消化蛋白酶活性受抑，緊密連接蛋白表達升高，結腸損傷顯著減輕。Lee 等[11]的研究也發(fā)現，給予結腸炎小鼠口服HABN 后，結腸上皮細胞間緊密連接蛋白和抗菌肽的表達均上調，并可抑制結腸上皮細胞凋亡，恢復腸黏膜屏障功能。由此可見，膽紅素可通過抑制消化蛋白酶的活性發(fā)揮保護腸黏膜屏障的作用。

1.5 對腸道菌群的影響

腸道菌群及其代謝產物在維持腸上皮細胞功能和免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用[23]。UC 患者的腸道菌群構成和功能均發(fā)生了變化，主要表現為微生物多樣性降低，致病菌（如變形菌門）豐度增高，有益菌（如厚壁菌門和擬桿菌門）豐度降低[24]。唐煒等[25]的研究發(fā)現，高膽紅素血癥新生兒與正常新生兒的腸道菌群，以及高膽紅素血癥新生兒治療前后的腸道菌群均存在較大差異。Zheng 等[14]給予結腸炎小鼠IBil 灌胃，發(fā)現其腸道擬桿菌豐度增高、放線菌豐度降低，腸道菌群失調得以糾正。Lee 等[11]的研究發(fā)現，給予結腸炎小鼠HABN處理后，小鼠腸道菌群豐度和多樣性均顯著增高，并且嗜黏蛋白阿克曼菌（可保護腸黏膜屏障）、梭狀芽孢桿菌ⅩⅣα（可誘導Treg）和乳桿菌相對豐度均顯著增高。

腸道細菌可產生β-葡萄糖醛酸苷酶（β-GD），β-GD 可將腸道中的DBil 轉變?yōu)镮Bil。He 等[26]的研究發(fā)現，結腸炎小鼠糞便中β-GD 活性減弱，將β-GD（來源于大腸桿菌）和糞便材料移植到小鼠結腸后，其糞便中消化蛋白酶活性減弱、腸黏膜屏障功能改善、結腸炎癥反應減輕，這與該團隊采用IBil 灌胃處理的結果一致。由此可見，來源于腸道細菌的β-GD 的有益作用可能是通過調節(jié)膽紅素水平實現的。然而，并非所有細菌均可產生β-GD，因此腸道菌群的變化會影響β-GD 的產生，從而影響腸道及血清中膽紅素水平。因此，膽紅素與腸道菌群有雙向作用，共同參與調節(jié)腸道炎癥反應。近年來糞菌移植、服用益生菌等調節(jié)腸道菌群的方法在UC 治療中呈現出較好的應用前景，而膽紅素與腸道菌群的關系提示其可能成為調節(jié)腸道菌群的新靶點：一方面，通過糞菌移植使腸道中產β-GD 細菌的豐度增高，促進DBil 向IBil 轉變，進而使血清膽紅素水平升高；另一方面，尋找膽紅素的理想給藥方式，使腸道及血清中膽紅素水平升高，進而發(fā)揮調節(jié)腸道菌群的作用，使腸道中有益菌豐度增高，從而減輕腸道炎癥反應。

1.6 其他作用

研究表明UC 患者的血栓形成風險增高[27]。另有研究發(fā)現，低血清膽紅素水平是血栓形成的危險因素，這可能與膽紅素具有抑制血小板聚集、誘導血小板凋亡的作用有關[28]。此外，在慢性全冠狀動脈閉塞患者中，血清膽紅素水平較高者有利于良好的側支循環(huán)的發(fā)育和建立[29]，這可能與膽紅素對血管平滑肌細胞增殖的天然抑制作用有關，膽紅素可在血管平滑肌細胞有絲分裂期間抑制MAPK 信號通路，以拮抗血管平滑肌細胞增殖，改善血管內皮功能[30]。因此，膽紅素的抗血小板聚集及改善血管內皮功能的作用可能在降低UC 患者血栓形成風險方面具有重要意義。

2 血清膽紅素對UC 患者病情的評估價值

2.1 血清膽紅素與UC 發(fā)病的關系

Schieffer 等[31]的研究發(fā)現，UC 患者血清總膽紅素（TBil）水平較健康人顯著降低，且低血清TBil 水平與UC 發(fā)病相關。Shi 等[32]的研究發(fā)現，血清TBil 和IBil 水平與UC 發(fā)病均呈負相關，且兩者的水平越低則相關性越顯著，ROC 曲線分析結果顯示血清TBil≤6.735 μmol/L 可作為預測UC 的定義標準，對UC 具有中等預測價值。Tian 等[33]的研究發(fā)現，與健康對照組相比，UC 組患者的血清膽紅素水平顯著降低，提示血清TBil 水平降低與UC 發(fā)病相關。

2.2 血清膽紅素與UC 活動性及嚴重程度的關系

Mayo 評分、CRP、ESR 及一些血清炎癥因子水平均可反映UC 活動性及嚴重程度[34]。王春瑩等[35]的研究發(fā)現，活動期UC 患者的血清TBil 水平較緩解期患者顯著降低，且與炎癥因子水平及Mayo 評分均呈負相關。陳影影等[36]的研究發(fā)現，隨著UC 嚴重程度或病變區(qū)域增加，患者的血清TBil 水平呈下降趨勢，輕度與重度UC 患者、直腸型與廣泛結腸型UC 患者的血清TBil 水平的差異均顯著。Zhao 等[37]的研究發(fā)現UC 患者的血清TBil 水平與CRP、ESR 水平均呈負相關。Zhang 等[38]的研究發(fā)現，血清TBil 水平較低的患者發(fā)生嚴重UC 的風險較高，血清TBil≤8.00 μmol/L 和血清TBil為8.01～10.90 μmol/L 時，重度UC 的OR值分別為2.35 和2.04，而血清TBil 為10.91～15.80 μmol/L或更高的患者發(fā)生嚴重UC 的風險沒有增高。上述研究結果均表明血清膽紅素水平在評估UC 病情活動性及嚴重程度方面具有重要價值。

2.3 血清膽紅素與UC 患者腸黏膜愈合的關系

隨著疾病評估方法和治療方案的改進，UC 的治療目標已從臨床緩解轉變?yōu)轲つび蟍39]，疾病過程中及時評估UC 患者的黏膜愈合情況可以指導后續(xù)的治療決策。Shiraishi 等[40]將UC 患者分為低、中、高和極高血清IBil 組，將Mayo 評分0 分定義為黏膜愈合，分析了UC 患者血清IBil 水平與黏膜愈合的關系，結果顯示極高血清IBil 水平與黏膜愈合呈獨立正相關，血清膽紅素水平越高越有利于黏膜愈合。因此，血清膽紅素水平有望作為UC患者腸黏膜愈合情況及療效的評價指標。

3 小結

血清膽紅素在評估UC 病情嚴重程度、活動性及黏膜愈合等方面具有重要價值，有望作為UC病程中監(jiān)測病情變化的新指標。此外，許多UC 患者對現有的治療方法應答欠佳，膽紅素的抗氧化、抗炎、調節(jié)免疫及腸道菌群的有益作用提示其有潛力用于UC 治療，如通過糞菌移植等方法調節(jié)腸道菌群，增高腸道產β-GD 細菌的豐度以提高腸道及血清中膽紅素水平，或利用口服給藥載體將膽紅素傳輸至炎癥部位以發(fā)揮抗炎等有益作用。然而，膽紅素不溶于水的特性使其臨床應用受限，而BRNP 和HABN 等納米顆粒已被證實具有良好的生物兼容性，不會沉積在組織中引起黃疸，有望成為新的UC 治療藥物，其最佳給藥方式及安全有效的血清水平尚需進一步研究。