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[摘要] 新生儿高胆红素血症是新生儿期常见的病理状态之一，严重者可因并发胆红素脑病，造成严重的脑组织损伤，从而导致神经系统后遗症，甚至新生儿死亡。因此本文就胆红素的理化性质、对新生儿脑组织损伤及其早期监测进行简要总结，以提高人们对胆红素的认识，并为新生儿高胆红素血症在临床中的治疗及胆红素脑病发生率的降低提供一定理论依据。
[关键词] 新生儿；脑组织；胆红素；早期检测
[中图分类号] R445.2 [文献标识码] A [文章编号] 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
新生儿高胆红素血症（hyperbilirubinemia of newborn）是新生儿期中常见的病理状态之一，约出现在60%～85%的新生儿中[1]，多由于胎儿红细胞的寿命短及肝脏清除胆红素功能不成熟而引起[2]，严重者可因并发胆红素脑病（bilirubin encephalopathy）造成不可逆的脑损伤（brain injury，BI），从而导致神经系统后遗症，甚至新生儿死亡，严重威胁新生儿的健康，给家庭和社会带来巨大的负担。因此，本文就胆红素对脑组织的损伤及其早期监测进行综述，对防治胆红素脑病及后遗症的发生具有一定意义。
1 胆红素的理化性质
胆红素是血红素的一种代谢产物，其主要来源于红细胞血红蛋白的分解代谢和肌红蛋白及细胞色素等的破坏降解，其主要是在肝脏被清除。胆红素的分类方法有两种，第一为重氮法，将胆红素分为直接胆红素和间接胆红素。第二为液相色谱分析法，将胆红素分为非结合胆红素（unconjugated Bilirubin，UCB），也称α胆红素或游离胆红素；结合胆红素（conjugated bilirubin，CB）是由β胆红素和γ胆红素组成的；δ胆红素，又称delta胆红素[3]。
新生儿生理性胆红素升高对机体有一定的保护作用，但病理性胆红素升高会产生毒害作用[4]。具有亲脂性的游离胆红素可以通过被动扩散的方式进入到细胞内。80%的游离胆红素在pH=7.4、水中的溶解度为70 g/100 gH2O的条件下常以有毒性的二价酸（BH2）形式存在，因此极易通过血脑屏障进入到神经细胞中[5]，从而产生毒性作用损伤神经细胞。
UCB及其白蛋白联结复合物在一些病理状态下，如未成熟儿、足月儿缺氧、脑膜炎、败血症等，易通过受损的血脑屏障（blood-brain-barrier，BBB）后与神经细胞膜的极性基团结合；最终在神经细胞膜中沉积引起不可逆的脑损伤，甚至永久性神经系统后遗症[6]。
2 胆红素对脑组织的损伤
2.1胆红素与血脑屏障
血脑屏障是分布在血液和脑组织间的一种动态屏障，由脑毛细血管内皮细胞、基膜和神经胶质膜构成，保护神经组织免受损伤，维持脑组织内环境的相对稳定[7]。
脑微血管内皮细胞（BMEC）具有独特性能，被认为是血脑屏障的主要成分，它们通过特殊的传入和传出运输系统调节血液中各种物质的通过[8]。Cardoso等[9]研究显示，暴露于UCB的脑微血管内皮细胞中内皮型一氧化碳合酶含量升高，亚硝酸盐代谢产物的增加，并释放细胞因子（如VEGF、IL-6），表明其发生了亚硝基化应激反应。一氧化碳和细胞因子均会增加血脑屏障的通透性。该研究还观察到与对照组细胞相比，暴露于胆红素的BMEC中线粒体肿胀明显，表明线粒体功能受损；BMEC细胞膜上β-链蛋白的分布发生变化，从而改变了细胞的通透性[10-12]。BBB完整性的破坏、通透性的改变可致白蛋白等大分子物质进入脑组织，使与之结合的胆红素更多地进入脑中发挥神经毒性。 2.2 胆红素与脑组织
胆红素对脑组织的损伤主要通过聚集、结合、沉积等步骤，其中聚集和结合对脑组织的损伤具有可逆性。Shapiro SM等[13]的研究表明，UCB的神经系统毒性取决于以下因素：细胞类型、发育阶段、不同物种、暴露时间及浓度等。有学者发现，在胆红素作用下，海马及纹状体处脑微血管内皮细胞VEGF和 VEGFR-2表达增加，血管内皮细胞增殖并发生迁移形成较多未成熟的血管，白蛋白等大分子物质外渗，促进脑水肿的发生，增加胆红素的渗出，与白蛋白结合的胆红素更易停留在脑组织中[14]。
进入脑组织后的胆红素对神经细胞的损伤作用主要是通过坏死和凋亡的途径。在损伤早期，胆红素诱发细胞死亡的重要方式是凋亡，损伤后期的特征为突出的神经元缺失及反应性星形胶质细胞增多或坏死[15-16]。王晓丽等[17]通过使用6种不同胆红素剂量建立高胆红素血症及胆红素脑病模型后发现，使用HE、尼氏染色方法可看出，各组大鼠大脑皮层及海马等不同部位的神经元数量随着胆红素注射剂量的增加而逐渐减少，并出现细胞肿胀、结构紊乱，甚至核固缩、碎裂、溶解等，部分细胞呈嗜酸性变；随着胆红素沉积的颗粒在脑组织中逐渐增多，神经元也出现不同程度的凋亡与坏死。
胆红素引起细胞凋亡的机制涉及线粒体功能障碍、Ca2 超载、某些信号通路激活等环节。当高胆红素血症时，神经细胞膜上的Na -K -ATP酶活性被抑制，从而打破了细胞内外的离子梯度平衡，使细胞出现水肿、呈嗜酸性变甚至出现核凹陷和线粒体肿胀。有研究用不同浓度胆红素干预发育中的大鼠脑组织神经细胞，将其分离培养，发现其线粒体肿胀、线粒体膜受损，通透性增加，细胞色素C被广泛地释放并聚集在细胞液中[18]，半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白（Caspase）被激活且其底物二磷酸腺苷核糖聚合酶降解，引起细胞凋亡的发生。多功能钙和钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ是一种重要酶，它可调控神经递质的合成和释放、基因的表达，胆红素可以通过改变钙调蛋白激酶Ⅱ，改变细胞内钙的调节，从而改变神经细胞功能[19]。
胆红素可在多个层面损伤神经细胞，其中听觉系统的损伤较为特殊。因脑干中存在与听觉有关的核团，其相对于听神经在受到损伤时表现得更敏感，因此脑干成为胆红素造成脑损伤的最初部位，进而损伤第八脑神经，甚至累及更大神经中枢，严重危及患儿生命。即便存活者也常遗留如手足徐动、眼球运动障碍、听觉障碍、智力低下等严重神经系统后遗症。
3 早期监测指标
由于胆红素的毒性作用，不仅易导致永久性的脑损伤，也易引起心、肾、肺等器官及血液、免疫系统的损害，目前临床尚无特效的治疗手段。因此，加强早期指标监测工作并积极治疗，从而有效减少胆红素脑病的发生，降低新生儿死亡率。
3.1 胆红素/白蛋白（B/A）比值
胆红素在血液中主要与血浆白蛋白结合，每个白蛋白分子上均存在两个位点与胆红素联结[20]。结合胆红素因不能透过细胞膜及血脑屏障引起细胞和脑组织损伤，因此B/A比值可以作为评价胆红素神经毒性的良好指标。王丹等[21]研究显示，与总胆红素（TBIL）相比，B/A比值更敏感，也提示其可较好地预测胆红素的神经毒性作用，但使用它判断高胆红素神经毒性时要结合具体情况，主要由于白蛋白联结间接胆红素的能力会受感染、缺氧、酸中毒、脂肪酸、血肿及某些药物的影响，特别在早产儿中，白蛋白的量少、结合能力不稳定。
3.2血管内皮微粒
内皮微粒（endothelial microparticles，EMPs）是一种小囊泡状物质，主要在多种刺激因素作用下由于内皮细胞（endothelial cell，EC）被激活或细胞凋亡而释放出来[22]。当胆红素异常升高时，可导致血管内皮的损害并使内皮微粒增高，神经系统及其他脏器的损害也会随着内皮微粒增高而可能加重。故高胆红素血症时，可以将内皮微粒作为评价内皮功能受损的指标。
3.3肌钙蛋白Ⅰ（CTNI）
过高的胆红素可侵犯心肌细胞造成心肌损伤。当胆红素异常升高时，心肌细胞膜的完整性被破坏，导致胞质内大量酶溶解释放入血，引起血清水平升高，而心肌酶水平升高要早于心电图、心脏彩超的变化，因此CK-MB是常用来衡量心肌损伤程度的指标。但有研究显示[23]，肌钙蛋白是横纹肌收缩的重要调节蛋白，它有I、T、C 3个亚单位，而CTNI仅在心肌细胞中表达，它的浓度会随着心肌受损的时间而变化，心肌受损1～6 h后升高，7 d内维持较高浓度，2周左右降至正常，因其反映心肌的微小损伤且敏感性高而被称为”最小的心肌损伤”标志。故肌钙蛋白Ⅰ可作为高胆红素血症心肌损伤的早期诊断指标。
3.4血清β2微球蛋白（β2-MG）
血清胱氨酸蛋白酶抑制剂C（Cys C）、肌酐（Cr）、尿素氮（BUN）及肌酐清除率是常用的评价肾功能的指标，但它们在肾脏功能损害至少50%左右才开始增高，且新生儿期不宜对其进行检测。β2-MG是一种可以自由通过肾小球的分子量较小的蛋白质，几乎能被肾小管完全吸收，且其水平变化早于Cr和BUN水平的变化，是反映肾小管功能受损的敏感指标[24]。但Cys C却是精确评估肾小球滤过率的指标。不但因其可自由从肾小球滤过且能完全被肾小球上皮细胞重吸收并于细胞内降解而不返回血循环的病理机制，而且其具有敏感性高及不受年龄、性别、肌肉质量、疾病状态影响的特点[25-27]。
4前景及展望
综上所述，由于胆红素的异常升高产生毒害作用，引起新生儿高胆红素血症，严重时并发胆红素脑病造成严重的脑损伤，导致严重的神经系统后遗症，甚至引起新生儿死亡。然而，目前有学者对胆红素又有了新的认识：认为胆红素对机体的作用具有两面性。虽然游离胆红素可聚集、结合并通过生物膜，损伤脑、心、肾、胃肠、肺等组织和细胞，但同时它也是一种强抗氧化剂，具有比维生素C、 维生素E和胡萝卜素更强的抗氧化性[28]，是新生儿防御各种氧化物质损伤的血浆自由基清除剂之一[29]，但其具体机制目前尚不十分清楚。 至于胆红素对脑组织甚至整个机体在何种条件下起到保护或损伤的作用，还有待进一步的研究。目前，胆红素对脑组织的损伤还没有有效治疗方法。因此，全面了解胆红素的理化性质，加强早期指标的监测，提早进行临床干预，从而降低新生儿死亡率，才能为家庭和社会减轻巨大的负担。
[参考文献]
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（收稿日期：2015-04-30）
[关键词] 新生儿；脑组织；胆红素；早期检测
[中图分类号] R445.2 [文献标识码] A [文章编号] 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
新生儿高胆红素血症（hyperbilirubinemia of newborn）是新生儿期中常见的病理状态之一，约出现在60%～85%的新生儿中[1]，多由于胎儿红细胞的寿命短及肝脏清除胆红素功能不成熟而引起[2]，严重者可因并发胆红素脑病（bilirubin encephalopathy）造成不可逆的脑损伤（brain injury，BI），从而导致神经系统后遗症，甚至新生儿死亡，严重威胁新生儿的健康，给家庭和社会带来巨大的负担。因此，本文就胆红素对脑组织的损伤及其早期监测进行综述，对防治胆红素脑病及后遗症的发生具有一定意义。
1 胆红素的理化性质
胆红素是血红素的一种代谢产物，其主要来源于红细胞血红蛋白的分解代谢和肌红蛋白及细胞色素等的破坏降解，其主要是在肝脏被清除。胆红素的分类方法有两种，第一为重氮法，将胆红素分为直接胆红素和间接胆红素。第二为液相色谱分析法，将胆红素分为非结合胆红素（unconjugated Bilirubin，UCB），也称α胆红素或游离胆红素；结合胆红素（conjugated bilirubin，CB）是由β胆红素和γ胆红素组成的；δ胆红素，又称delta胆红素[3]。
新生儿生理性胆红素升高对机体有一定的保护作用，但病理性胆红素升高会产生毒害作用[4]。具有亲脂性的游离胆红素可以通过被动扩散的方式进入到细胞内。80%的游离胆红素在pH=7.4、水中的溶解度为70 g/100 gH2O的条件下常以有毒性的二价酸（BH2）形式存在，因此极易通过血脑屏障进入到神经细胞中[5]，从而产生毒性作用损伤神经细胞。
UCB及其白蛋白联结复合物在一些病理状态下，如未成熟儿、足月儿缺氧、脑膜炎、败血症等，易通过受损的血脑屏障（blood-brain-barrier，BBB）后与神经细胞膜的极性基团结合；最终在神经细胞膜中沉积引起不可逆的脑损伤，甚至永久性神经系统后遗症[6]。
2 胆红素对脑组织的损伤
2.1胆红素与血脑屏障
血脑屏障是分布在血液和脑组织间的一种动态屏障，由脑毛细血管内皮细胞、基膜和神经胶质膜构成，保护神经组织免受损伤，维持脑组织内环境的相对稳定[7]。
脑微血管内皮细胞（BMEC）具有独特性能，被认为是血脑屏障的主要成分，它们通过特殊的传入和传出运输系统调节血液中各种物质的通过[8]。Cardoso等[9]研究显示，暴露于UCB的脑微血管内皮细胞中内皮型一氧化碳合酶含量升高，亚硝酸盐代谢产物的增加，并释放细胞因子（如VEGF、IL-6），表明其发生了亚硝基化应激反应。一氧化碳和细胞因子均会增加血脑屏障的通透性。该研究还观察到与对照组细胞相比，暴露于胆红素的BMEC中线粒体肿胀明显，表明线粒体功能受损；BMEC细胞膜上β-链蛋白的分布发生变化，从而改变了细胞的通透性[10-12]。BBB完整性的破坏、通透性的改变可致白蛋白等大分子物质进入脑组织，使与之结合的胆红素更多地进入脑中发挥神经毒性。 2.2 胆红素与脑组织
胆红素对脑组织的损伤主要通过聚集、结合、沉积等步骤，其中聚集和结合对脑组织的损伤具有可逆性。Shapiro SM等[13]的研究表明，UCB的神经系统毒性取决于以下因素：细胞类型、发育阶段、不同物种、暴露时间及浓度等。有学者发现，在胆红素作用下，海马及纹状体处脑微血管内皮细胞VEGF和 VEGFR-2表达增加，血管内皮细胞增殖并发生迁移形成较多未成熟的血管，白蛋白等大分子物质外渗，促进脑水肿的发生，增加胆红素的渗出，与白蛋白结合的胆红素更易停留在脑组织中[14]。
进入脑组织后的胆红素对神经细胞的损伤作用主要是通过坏死和凋亡的途径。在损伤早期，胆红素诱发细胞死亡的重要方式是凋亡，损伤后期的特征为突出的神经元缺失及反应性星形胶质细胞增多或坏死[15-16]。王晓丽等[17]通过使用6种不同胆红素剂量建立高胆红素血症及胆红素脑病模型后发现，使用HE、尼氏染色方法可看出，各组大鼠大脑皮层及海马等不同部位的神经元数量随着胆红素注射剂量的增加而逐渐减少，并出现细胞肿胀、结构紊乱，甚至核固缩、碎裂、溶解等，部分细胞呈嗜酸性变；随着胆红素沉积的颗粒在脑组织中逐渐增多，神经元也出现不同程度的凋亡与坏死。
胆红素引起细胞凋亡的机制涉及线粒体功能障碍、Ca2 超载、某些信号通路激活等环节。当高胆红素血症时，神经细胞膜上的Na -K -ATP酶活性被抑制，从而打破了细胞内外的离子梯度平衡，使细胞出现水肿、呈嗜酸性变甚至出现核凹陷和线粒体肿胀。有研究用不同浓度胆红素干预发育中的大鼠脑组织神经细胞，将其分离培养，发现其线粒体肿胀、线粒体膜受损，通透性增加，细胞色素C被广泛地释放并聚集在细胞液中[18]，半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白（Caspase）被激活且其底物二磷酸腺苷核糖聚合酶降解，引起细胞凋亡的发生。多功能钙和钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ是一种重要酶，它可调控神经递质的合成和释放、基因的表达，胆红素可以通过改变钙调蛋白激酶Ⅱ，改变细胞内钙的调节，从而改变神经细胞功能[19]。
胆红素可在多个层面损伤神经细胞，其中听觉系统的损伤较为特殊。因脑干中存在与听觉有关的核团，其相对于听神经在受到损伤时表现得更敏感，因此脑干成为胆红素造成脑损伤的最初部位，进而损伤第八脑神经，甚至累及更大神经中枢，严重危及患儿生命。即便存活者也常遗留如手足徐动、眼球运动障碍、听觉障碍、智力低下等严重神经系统后遗症。
3 早期监测指标
由于胆红素的毒性作用，不仅易导致永久性的脑损伤，也易引起心、肾、肺等器官及血液、免疫系统的损害，目前临床尚无特效的治疗手段。因此，加强早期指标监测工作并积极治疗，从而有效减少胆红素脑病的发生，降低新生儿死亡率。
3.1 胆红素/白蛋白（B/A）比值
胆红素在血液中主要与血浆白蛋白结合，每个白蛋白分子上均存在两个位点与胆红素联结[20]。结合胆红素因不能透过细胞膜及血脑屏障引起细胞和脑组织损伤，因此B/A比值可以作为评价胆红素神经毒性的良好指标。王丹等[21]研究显示，与总胆红素（TBIL）相比，B/A比值更敏感，也提示其可较好地预测胆红素的神经毒性作用，但使用它判断高胆红素神经毒性时要结合具体情况，主要由于白蛋白联结间接胆红素的能力会受感染、缺氧、酸中毒、脂肪酸、血肿及某些药物的影响，特别在早产儿中，白蛋白的量少、结合能力不稳定。
3.2血管内皮微粒
内皮微粒（endothelial microparticles，EMPs）是一种小囊泡状物质，主要在多种刺激因素作用下由于内皮细胞（endothelial cell，EC）被激活或细胞凋亡而释放出来[22]。当胆红素异常升高时，可导致血管内皮的损害并使内皮微粒增高，神经系统及其他脏器的损害也会随着内皮微粒增高而可能加重。故高胆红素血症时，可以将内皮微粒作为评价内皮功能受损的指标。
3.3肌钙蛋白Ⅰ（CTNI）
过高的胆红素可侵犯心肌细胞造成心肌损伤。当胆红素异常升高时，心肌细胞膜的完整性被破坏，导致胞质内大量酶溶解释放入血，引起血清水平升高，而心肌酶水平升高要早于心电图、心脏彩超的变化，因此CK-MB是常用来衡量心肌损伤程度的指标。但有研究显示[23]，肌钙蛋白是横纹肌收缩的重要调节蛋白，它有I、T、C 3个亚单位，而CTNI仅在心肌细胞中表达，它的浓度会随着心肌受损的时间而变化，心肌受损1～6 h后升高，7 d内维持较高浓度，2周左右降至正常，因其反映心肌的微小损伤且敏感性高而被称为”最小的心肌损伤”标志。故肌钙蛋白Ⅰ可作为高胆红素血症心肌损伤的早期诊断指标。
3.4血清β2微球蛋白（β2-MG）
血清胱氨酸蛋白酶抑制剂C（Cys C）、肌酐（Cr）、尿素氮（BUN）及肌酐清除率是常用的评价肾功能的指标，但它们在肾脏功能损害至少50%左右才开始增高，且新生儿期不宜对其进行检测。β2-MG是一种可以自由通过肾小球的分子量较小的蛋白质，几乎能被肾小管完全吸收，且其水平变化早于Cr和BUN水平的变化，是反映肾小管功能受损的敏感指标[24]。但Cys C却是精确评估肾小球滤过率的指标。不但因其可自由从肾小球滤过且能完全被肾小球上皮细胞重吸收并于细胞内降解而不返回血循环的病理机制，而且其具有敏感性高及不受年龄、性别、肌肉质量、疾病状态影响的特点[25-27]。
4前景及展望
综上所述，由于胆红素的异常升高产生毒害作用，引起新生儿高胆红素血症，严重时并发胆红素脑病造成严重的脑损伤，导致严重的神经系统后遗症，甚至引起新生儿死亡。然而，目前有学者对胆红素又有了新的认识：认为胆红素对机体的作用具有两面性。虽然游离胆红素可聚集、结合并通过生物膜，损伤脑、心、肾、胃肠、肺等组织和细胞，但同时它也是一种强抗氧化剂，具有比维生素C、 维生素E和胡萝卜素更强的抗氧化性[28]，是新生儿防御各种氧化物质损伤的血浆自由基清除剂之一[29]，但其具体机制目前尚不十分清楚。 至于胆红素对脑组织甚至整个机体在何种条件下起到保护或损伤的作用，还有待进一步的研究。目前，胆红素对脑组织的损伤还没有有效治疗方法。因此，全面了解胆红素的理化性质，加强早期指标的监测，提早进行临床干预，从而降低新生儿死亡率，才能为家庭和社会减轻巨大的负担。
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（收稿日期：2015-04-30）