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胆红素代谢
图片名称：胆红素正常代谢示意图
图片描述：胆红素正常代谢示意图由衰老红细胞和旁路形成的胆红素，以非结合胆红素（间接胆红素）形式进入肝细胞并与葡萄糖醛酸结合。
此种结合胆红素（直接胆红素）经肝及随胆汁排入肠内，变为尿胆原。
后者大部分氧化为尿胆素从粪便排出，称粪胆素；一部分尿胆原由肠吸收回归肝内。
回至肝内的大部分尿胆素再转变为结合胆红素，又随胆汁排入肠内，形成“胆红素的肠肝循环”；所余小部分尿胆原则经体循环由肾排出。
胆红素的正常代谢
体内的胆红素来源于血红蛋白。
正常人每日由衰老的红细胞破坏生成的血红蛋白约7.5g，生成胆红素4275µmol（250mg），占总胆红素的80％～85％。
另外171～513µmol（10～30mg）的胆红素来源于骨髓幼稚红细胞的血红蛋白和肝中含有亚铁血红素的蛋白质（如过氧化氢酶、过氧化物酶及细胞色素酶与肌红蛋白等），占总胆红素的15％～20％。
上述形成的胆红素称为游离胆红素或非结合胆红素。
非结合胆红素与血清白蛋白结合，不能溶于水，不能从肾小球滤出，故尿液中不出现非结合胆红素。
非结合胆红素通过血循环运至肝脏后，与白蛋白分离并被肝细胞摄取，在肝细胞内与Y、Z载体蛋白结合，形成葡萄糖醛酸酯，称结合胆红素。
结合胆红素为水溶性，可通过肾小球滤过从尿中排出。
结合胆红素从肝细胞排出经高尔基复合体运至毛细血管微突、胆管而排入肠道。
在肠道，由肠道细菌的脱氢作用还原为尿胆原，大部分尿胆原氧化为尿胆素从粪便排出，称粪胆素；小部分在肠内被吸收，经肝门静脉回到肝内，回到肝内的大部分尿胆原再转变为结合胆红素，又随胆汁排入肠内，形成所谓“胆红素的肠肝循环”。
被吸收回肝的小部分尿胆原，经体循环由肾脏排出体外。
在正常情况下，胆红素进入与离开血循环保持动态平衡，故血中胆红素的浓度保持相对恒定。
正常血中总胆红素1.7～17.1 µmol/L （0.1～1.0mg/dl），其中结合胆红素0～6.8µmol/L（0～0.4mg/dl），非结合胆红素 1.7～10.261µmol/L（0.1～0.6mg/dl）。
胆红素代谢及其调节的研究进展一、本文概述胆红素代谢及其调节是生物学和医学领域中的一个重要研究内容，对于理解肝脏功能、黄疸发生机制以及相关疾病的预防和治疗具有重要意义。
胆红素是血红素分解的产物，其代谢过程涉及到多个生物转化步骤和复杂的调控机制。
本文旨在全面概述胆红素代谢及其调节的最新研究进展，从胆红素的产生、转运、结合、排泄等方面进行深入探讨，以期为提高胆红素代谢相关疾病的诊断和治疗水平提供理论依据。
文章将首先介绍胆红素的基本结构和性质，阐述其在体内的生成过程和主要代谢途径。
随后，将重点介绍胆红素转运蛋白、结合蛋白以及排泄机制的研究进展，包括相关基因的克隆与表达、蛋白结构的解析以及功能活性的研究等。
文章还将关注胆红素代谢的调控机制，包括激素、药物、环境因素等对胆红素代谢的影响，以及这些调控机制在生理和病理状态下的作用。
通过对胆红素代谢及其调节的研究进展进行全面梳理和评述，本文旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考信息，为推动胆红素代谢相关疾病的防治研究提供新的思路和方法。
二、胆红素代谢的生理过程胆红素代谢是一个复杂而精细的生理过程，涉及多个器官和多种酶类的参与。
在人体中，血红蛋白分解产生的血红素是胆红素生成的主要来源。
血红素在单核-巨噬细胞系统（如肝脏和脾脏）中，通过血红素加氧酶（heme oxygenase, HO）的催化作用下，分解为胆绿素、一氧化碳和铁离子。
胆绿素随后在胆绿素还原酶的作用下迅速还原为胆红素。
生成的胆红素主要以非结合胆红素（unconjugated bilirubin）的形式存在，这是一种水溶性的色素，可以自由通过细胞膜。
然而，非结合胆红素在血液中的运输需要通过与白蛋白结合来实现。
当非结合胆红素进入肝脏后，它会在UDP-葡萄糖醛酸转移酶的催化下，与UDP-葡萄糖醛酸结合，生成结合胆红素（conjugated bilirubin）。
结合胆红素是一种水溶性化合物，可以通过胆道系统排入小肠。
胆色素的正常代谢途径
胆色素是人体内胆红素代谢的产物，主要包括胆红素、胆绿素等。
其正常代谢途径如下：
1. 肠道代谢：胆色素随胆汁进入肠道，通过肠道细菌的作用，胆色素会被分解为粪胆原。
大部分粪胆原随粪便排出体外，少部分粪胆原被肠道重吸收进入肠肝循环外，最终随尿液排出体外。
2. 肾脏代谢：部分胆色素会随胆汁进入肾脏，随尿液一起排出体外。
肾脏会对胆色素进行代谢，将其转化为胆原，最终以尿液的形式排出体外。
如果出现胆色素代谢障碍，可能会导致高胆红素血症等疾病，需及时就医诊治。
胆红素代谢异常及其鉴别传感器研制胆红素代谢异常是一种常见的疾病，通常由于身体无法正常分解胆红素导致。
胆红素是由血液中的红细胞分解产生的，正常情况下会经过肝脏进一步代谢，并被排出体外。
然而，当身体无法正确处理胆红素时，胆红素水平会升高，从而引发一系列健康问题。
胆红素代谢异常的常见症状包括黄疸（皮肤和眼白变黄）、乏力、食欲不振和贫血等。
此外，代谢异常还可能导致肝脏和胆道系统的损害，严重的情况下甚至会导致神经系统的损伤。
为了及时发现和治疗胆红素代谢异常，科学家们致力于研制胆红素鉴别传感器。
这些传感器通过检测体内胆红素水平的变化，可以快速准确地确定胆红素代谢异常的发生和程度，为医生提供重要的诊断参考。
目前，已经有多种胆红素鉴别传感器被研发出来并被广泛应用。
其中，最常见的一种是经皮胆红素测定。
这种方法利用皮肤和眼白变黄的黄疸症状来判断胆红素代谢异常的存在。
医生会使用特殊的仪器来量测皮肤上黄疸部分的颜色深度，从而确定胆红素水平的高低。
此外，还有一种非常常见的胆红素鉴别传感器是血液检测法。
通过提取血液样本进行化验，医生可以测量血液中的胆红素浓度来确定是否有胆红素代谢异常。
然而，这些传统的鉴别方法存在一定的局限性。
经皮测定可能受到外界光照条件的影响，从而导致结果的不准确。
而血液检测法则需要采集血液样本，对患者来说可能会带来不便和痛苦。
因此，科学家们正在不断努力寻找更为便捷、准确的胆红素鉴别传感器。
近年来，一种新型的胆红素鉴别传感器基于纳米材料技术的发展取得了重要进展。
研究人员利用纳米颗粒的特殊性质，设计了一种能够迅速准确测量胆红素水平的传感器装置。
这种装置采用纳米颗粒的表面改性技术，能够具有高度选择性地吸附胆红素，从而实现对胆红素浓度的快速测定。
此外，这种装置还具有非常高的稳定性和可重复使用性，能够在多次测量中保持准确性。
除了基于纳米材料的传感器，还有一些组织和器官特异性的胆红素鉴别传感器正在被研发和应用。
通过进一步了解胆红素在人体内的分布和代谢机制，科学家们发现一些器官和组织对胆红素的吸收和代谢具有较强的特异性。
胆红素代谢的基本过程1.引言1.1 概述胆红素代谢是人体内一个重要的生物化学过程，它涉及到血液中红细胞的新陈代谢、胆红素的产生、运输和转化，以及最终的胆红素的排泄。
胆红素是由红细胞中的血红蛋白分解而来的产物，经过一系列复杂的代谢过程最终被排泄出体外。
在人体内，血红蛋白是红细胞中的主要成分之一。
当红细胞老化或损坏时，血红蛋白会被分解成血红蛋白链、血红蛋白铁和血红蛋白衍生物。
其中，血红蛋白衍生物通过一系列的酶促反应，被转化为间接胆红素。
间接胆红素具有一定的毒性，因此需要经过运输和结合过程，最终转化为可溶性的直接胆红素。
胆红素的运输途径主要有两种，一种是通过血液循环与血浆蛋白结合后被运输至肝脏，另一种是直接通过细胞膜进入肝细胞。
在肝细胞内，直接胆红素会经过一系列的转化反应，形成胆红素的水溶性结合物质，即结合胆红素。
结合胆红素通过胆汁的形式排泄出肝脏，进一步参与消化和吸收过程。
胆红素代谢的过程中还涉及到一些酶的参与，其中最为重要的是胆红素结合蛋白和胆红素转运蛋白。
它们分别负责将直接胆红素与葡萄糖醛酸或胆红素葡萄糖醛酸化酶结合，以及将结合胆红素转运至胆汁中。
胆红素代谢在人体内具有重要的生理和病理意义。
它不仅与肝脏疾病、溶血性贫血等疾病的发生发展密切相关，还直接影响到胆红素的水平和代谢产物在体内的稳态平衡。
因此，深入了解胆红素代谢的基本过程对于预防和治疗相关疾病具有重要的意义。
本文将就胆红素代谢的流程、相关酶的作用以及其在生理和病理过程中的意义进行详细探讨。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以如下所述：文章结构部分旨在为读者提供本文的整体框架和组织结构。
本文主要由引言、正文和结论三个部分组成。
引言部分介绍了本文的背景和目的。
其中，概述部分提供了对胆红素代谢的基本介绍，简要说明了胆红素代谢的重要性。
文章结构部分的目的是为读者提供一个清晰的导读，使读者能够理解整篇文章的结构。
正文部分是本文的核心部分，主要讨论了胆红素代谢的基本过程。
第四节胆红素代谢与黄疸一、胆红素的来源、生成与运输（一）胆红素的来源与生成用14C标记的甘氨酸的示踪试验及其他实验研究的结果表明，胆红素的来源不外以下几种：①大部分胆红素是由衰老红细胞破坏、降解而来，由衰老红细胞中血红蛋白的辅基血红素降解而产生的胆红素的量约占人体胆红素总量的75％；②小部分胆红素来自组织（特别是肝细胞）中非血红蛋白的血红素蛋白质（如细胞色素P450、细胞色素b5、过氧化氢酶等）的血红素辅基的分解；③极小部分胆红素是由造血过程中，骨髓内作为造血原料的血红蛋白或血红素，在未成为成熟细胞成分之前有少量分解，即无效造血所产生的胆红素。
胆红素的生成过程包括：①衰老的红细胞在单核吞噬细胞系统被破坏，首先除去珠蛋白而分离出血红素；②血红素在单核吞噬细胞内微粒体的血红素加氧酶的作用下，将血红素卟啉环氧化断裂，释放出CO和铁，并形成胆绿素，血红素加氧酶存在于肝、脾、骨髓或巨噬细胞等单核吞噬细胞系统细胞中，在微粒体内属混合功能氧化酶，反应需要分子氧参加，并需要NADPH、NADPH-细胞色素P450还原酶共同存在；③胆绿素在胆绿素还原酶催化下生成胆红素Ⅸa，胆绿素还原酶存在于单核吞噬细胞系统细胞内的可溶性部分，以NADPH为辅酶。
在体内从血红素形成胆绿素，继而还原为胆红素，并进一步被结合、排泄，这样复杂的过程总共只需1-2min。
胆红素生成过程如图10-1所示。
图10-1 胆红素生成过程（二）胆红素在血液中的运输在单核吞噬细胞中生成的胆红素可进入血液循环，在血浆内主要以胆红素-白蛋白复合体的形式存在和运输。
除白蛋白外，α1-球蛋白也可与胆红素结合。
一般说白蛋白与胆红素的结合是可逆的。
当血浆胆红素浓度正常时，1分子白蛋白通常结合1分子胆红素，而当血浆胆红素增多时则可结合2分子胆红素。
正常成人每100ml血浆中的白蛋白结合胆红素的能力约为20-25mg，所以正常情况下白蛋白结合胆红素的潜力很大。
由于胆红素与白蛋白较紧密地结合成复合体，一方面改变了胆红素的脂溶性，另一方面又限制了它自由通过各种生物膜的能力，不致有大量游离胆红素进入组织细胞而产生毒性作用。
据报道有一部分胆红素与白蛋白共价结合，可能是白蛋白分子中赖氨酸残基的ε-氨基与胆红素一个丙酸基的羧基形成酰胺键，在血中停滞时间长，称为δ-胆红素。
δ-胆红素在肝细胞损伤及胆汁郁滞等高结合胆红素性黄疸时出现，与重氮试剂呈直接反应，可用离子交换柱层析法检测。
目前认为δ-胆红素检测的临床意义是：①δ-胆红素与急性黄疸性肝炎的恢复期密切相关，恢复期总胆红素下降，尤其结合胆红素明显降低，而δ-胆红素的相对百分比却显著增高，最后达总胆红素的80％-90％以上，这种表现可作为对急性黄疸性肝炎恢复期观察的可靠指征；②严重肝功不全病人血清中δ-胆红素常小于总胆红素的35％，死前可降至20％以下，患者恢复后δ-胆红素占总胆红素的40％-90％。
据此δ-胆红素可作为判断严重肝病预后的指征。
二、肝对胆红素的摄取、转化及排泄当胆红素随血液运输到肝后，由于肝细胞具有极强的摄取胆红素的能力，故可迅速被肝细胞摄取。
肝迅速地选择性地从血浆摄取胆红素的能力与下述机制有关。
⒈位于血窦表面的肝细胞膜上可能有特异的载体蛋白系统，胆红素等有机阴离子与膜上载体结合后，即从膜的外表面转移至内表面，然后进入胞质。
当白蛋白-胆红素复合物通过肝窦壁时，胆红素与白蛋白解离，只有胆红素被肝细胞所摄取。
⒉肝细胞内有两种色素受体蛋白即Y蛋白和Z蛋白Y蛋白与胆红素亲和力较高，在肝细胞中含量较大，约占肝细胞浆蛋白的5％，是肝细胞内主要的胆红素载体蛋白；Z蛋白是另一种胆红素载体蛋白，对长链脂肪酸具有很强的亲和力，可能是肝细胞内脂肪酸载体蛋白。
Y蛋白与Z蛋白利用其对胆红素的高亲和力，从细胞膜上接受进入胞质的胆红素，并将它运至内质网。
肝细胞对胆红素的转化在滑面内质网上进行。
在葡萄糖醛酸基转移酶的催化下，胆红素被转化为葡萄糖醛酸胆红素，胆红素在肝细胞内经结合转化后，其理化性质发生了变化，从极性很低的脂溶性的未结合胆红素变为极性较强的水溶性结合物－葡萄糖醛酸胆红素，从而不易透过生物膜。
这样既起到解毒作用，又有利于胆红素从胆道排泄。
在肝细胞内，胆红素通过其丙酸基与葡萄糖醛酸结合，主要生成双葡萄糖醛酸胆红素。
结合胆红素被排泄至毛细胆管的过程，有内质网、高尔基复合体、溶酶体等参与，毛细胆管膜上也存在一种以载体为中介的转运过程，这一过程必须对抗浓度梯度。
当肝细胞损伤时，可由于结合型胆红素的排泄障碍而造成肝细胞淤滞性黄疸。
由于肝细胞内有亲和力强的胆红素载体蛋白及葡萄糖醛酸基转移酶，因而不断地将胆红素摄取、结合、转化及排泄，保证了血浆中的胆红素不断地经肝细胞而被清除（图10-2）。
三、胆红素在肠管中的变化及其肠肝循环结合胆红素（葡萄糖醛酸胆红素）随胆汁排泄至肠管后，在回肠末端至结肠部位，在肠管菌丛的作用下大部分被水解而脱下葡萄糖醛酸，然后逐步被还原成二氢胆红素、中胆红素、二氢中胆红素、中胆素原、粪胆原及少量d－尿胆原，后三者与重氮试剂的呈色反应相同，统称为胆素原。
正常人每天从粪便排出的胆素原为40-280mg，胆素原在肠管下段接触空气后分别被氧化成为尿胆素、粪胆素和d-尿胆素（三者统称为胆素），随粪便排出，成为粪便的主要色素。
在小肠下段生成的胆素原约有10％-20％可被肠粘膜重吸收，再经肝门静脉入肝，重吸收入肝的胆素原大部分以原形再排入胆道，构成肠肝循环，小部（每日0.4-4.0mg）经体循环随尿排出。
图10-2 胆色素代谢概况四、黄疸的发生机制黄疸是指高胆红素血症引起皮肤、巩膜和粘膜等组织黄染的现象。
正常人血清胆红素小于1mg/dl（10mg/L），其中未结合胆红素占80％。
当胆红素超过正常范围，但又在2mg/dl 以内，肉眼难于察觉，称为隐性黄疸。
如胆红素超过2mg/dl（可高达7-8mg/dl）即为显性黄疸。
黄疸按原因可分为溶血性、肝细胞性和梗阻性黄疸；按发病机制可分为胆红素产生过多性、滞留性及反流性黄疸；按病变部位可分为肝前性、肝性和肝后性黄疸；按治疗观点又可分为内科性和外科性黄疸。
较为合理的是按血中升高的胆红素的类型分为高未结合胆红素性黄疸及高结合胆红素性黄疸两大类，然后再按病因、发病机制等细分。
黄疸发生的机制如下：（一）胆红素形成过多胆红素在体内形成过多，超过肝脏处理胆红素的能力时，大量未结合胆红素即在血中积聚而发生黄疸。
未结合型胆红素形成过多的原因包括溶血性与非溶血性两大类。
临床上任何原因引起大量溶血时，红细胞破坏释放的大量血红蛋白即成为胆红素的来源。
非溶血性的胆红素形成过多则多见于无效造血而产生过多胆红素。
（二）肝细胞处理胆红素的能力下降这包括：①肝细胞对胆红素的摄取障碍；②肝细胞对胆红素的结合障碍（肝细胞中葡萄糖醛酸基转移酶活性降低）；③肝细胞对胆红素的排泄障碍（肝内胆汁淤滞、乙醇性肝炎等）。
（三）胆红素在肝外的排泄障碍，逆流入血而引起黄疸新生儿生理性黄疸的成因有下述几方面：①新生儿肝细胞内葡萄糖醛酸基转移酶活性不高；②胆红素在新生儿体内产生较多；③新生儿肝细胞内缺乏Y蛋白，故摄取胆红素的能力也比成人差，这些都可能促使新生儿生理性黄疸的发生。
10-9分类高胆红素血症发生机制临床原因高未结合胆红素血症肝前性胆红形成过多溶血性⒈先天性红细胞膜、酶或血红蛋白的遗传性缺陷等⒉获得性、物理因素：严重烫伤等化学因素：氨基法、硝基苯等生物因素：败血症、疟疾蛇毒等免疫因素：血型不合输血等其他因素：脾功能亢进等非溶血性造血系统功能紊乱，如恶性贫血、珠蛋白生成障碍性贫血、铅中毒等引起的无效造血肝性肝细胞处理胆红素能力下降胆红素的摄取障碍新生儿生理性黄疸药物（如黄绵马酸）性黄疸体质性黄疸（轻型慢性间歇性幼年性黄疸）胆红素结合障碍酶的缺乏酶的不足酶的抑制体质性黄疸（重型慢性间歇性幼年性黄疸）新生儿生理性黄疸哺乳性黄疸，药物（新生霉素）引起的黄疸高结合胆红素血症肝细胞对胆红素排泄障碍肝细胞混合性机制肝内淤滞性黄疸（如胆汁淤滞性肝炎、妊娠复发性黄疸、药物引起的胆汁淤滞）体质性黄疸（慢性家族性非溶血性黄疸、慢性特发性黄疸）感染、化学试剂、毒物、营养不良、代谢障碍、肿瘤等所致的肝病变肝后性排泄肝障碍外胆道梗阻结石、肿瘤、狭窄、炎症、寄生虫等所致的胆道高未结合胆红素血症及高结合胆红素血症的常见疾病见表10-10，10-11。
表10-10 高未结合胆红素血症的疾病一胆红素生成增加⒈溶血性黄疸⑴新生儿溶血性黄疸（血型不合妊娠）⑵遗传性异常血红蛋白病：镰状细胞贫血、珠蛋白生成障碍性贫血⑶红细胞膜异常症：遗传性球形红细胞症、遗传性椭圆形红细胞症⑷先天性红细胞酶异常症：丙酮酸激酶缺损症、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺损症⒉早期胆红素的增加⑴原发性早期高胆红素血症⑵先天性骨髓性卟啉症二肝内胆红素处理功能异常⒈结合酶活性低⑴新生儿高胆红素血症⑵肝未成熟迁延性新生儿黄疸⑶Grigler-Najjar综合征（肝葡萄糖醛酸基转移酶缺陷）⒉结合障碍⑴哺乳性黄疸：母乳中孕烷3α，20β-二醇对葡萄糖醛酸基转移酶的抑制所引起⑵Lucey-Driscoll综合征：孕烷二醇等对葡萄糖醛酸基转移酶的抑制所引起⒊肝的摄取机制及向肝细胞内转运障碍⑴Gilbert综合征：先天性或家族性葡萄糖醛酸基转移酶活性低下，肝细胞膜的异常或肝细胞内色素结合蛋白的异常，引起胆红素在肝细胞内转运的障碍⑵先天性甲状腺功能低下症：肝排泄胆红素功能降低，新生儿黄疸症状长期持续⒋胃肠道狭窄或闭锁表10-11 高结合胆红素血症的疾病一肝细胞损伤⒈乳儿肝炎⒉急性肝炎⑴病毒性肝炎：血清性肝炎、传染性肝炎、水疱疹性肝炎、先天性风疹症候群、卵黄囊-B病毒肝炎、腺病毒感染、巨细胞病毒肝炎等⑵细菌感染并发的肝炎、败血症、肺炎、肾盂肾炎⑶先天性梅毒⑷弓形体病⒊慢性肝炎⒋肝硬化二由肝细胞向毛细胆管排泄的异常⒈Dubin-Johnson综合征⒉Rotor综合征三肝内胆汁淤滞⒈先天性肝内胆管闭锁症⒉总胆管性肝炎⒊原发性胆汁性肝硬化⒋Byler病引起的先天性肝内胆管闭锁四肝外胆汁淤滞⒈肝外胆道闭锁症⒉总胆管扩张症五由先天性代谢异常所引起的非溶血性黄疸⒈半乳糖血症⒉酪氨酸血症⒊α1-抗胰蛋白酶缺乏症⒋果糖血症五、黄疸的鉴别试验⒈高结合胆红素性黄疸与高未结合胆红素性黄疸的鉴别依靠结合胆红素与未结合胆红素的分别定量。
高结合胆红素性黄疸血中结合胆红素增高，高未结合胆红素性黄疸时则血中未结合胆红素增高；高结合胆红素性黄疸时尿中胆红素阳性，胆素原视病因而异，可以增加（肝炎）、减少或消失（梗阻）；高未结合胆红素性黄疸时，尿中胆红素阴性，尿中胆素原增加。
⒉梗阻与非梗阻性（肝细胞性）高结合胆红素性黄疸的鉴别可联合应用反映胆道梗阻（ALP、LAP、γ-GT、血清总胆固醇、总胆汁酸）及肝细胞损伤（ALT、AST、LDH活性、血清总蛋白及白蛋白定量等）的检验指标来加以鉴别。
