胆红素简介

胆红素

胆红素

IUPAC名

3-[2-[(3-(2-carboxyethyl)-5-[(3-ethenyl-4-methyl-5-oxo-pyrrol-2-ylidene)methyl]-4-methyl-1H-pyrrol-2-yl]methyl)-5-[(4-ethenyl-3-methyl-5-oxo-pyrrol-2-ylidene)methyl]-4-methyl-1H-pyrrol-3-yl] propanoic acid

英文名Bilirubin

识别

CAS号635-65-4

PubChem250

SMILES CC1=C(NC(=C1CCC(=O)O)CC2=C(C(=C(N2)C=C3C(=C(C(=O)N3)C)C=C)C)CCC(=O)O)C=C4C(=C(C(= O)N4)C=C)C

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性质

化学式C33H36N4O6

摩尔质量584.66214 g·mol−1

若非注明，所有数据来自25 ℃，100 kPa。

胆红素（英文：Bilirubin）是胆色素的一种，它是人胆汁中的主要色素，呈橙黄色。它是体内血红素的主要代谢产物，有毒性，可对大脑和神经系统引起不可逆的损害，但也有抗氧化剂功能，可以抑制亚油酸和磷脂的氧化。胆红素是临床上判定黄疸的重要依据，也是肝功能的重要指标。

结构

胆红素是由两个次甲基桥和一个亚甲基桥连接的链状四吡咯化合物，含有四个吡咯环。虽然胆红素含有2个羟基或酮基、4个亚氨基和2个羧基这些亲水基团，结构也与同为胆色素的胆绿素相差无几，但胆红素在水中的溶解性却比胆绿素要差很多。造成这个现象的原因是胆红素的亲水基团在分子内部形成六个分子内氢键，将整个分子卷为脊瓦状的刚性折叠结构，极性基团隐藏于分子内部，无法与水分子形成氢键而溶于水中。因此胆红素是非极性的脂溶性物质，难溶于水，但对血浆白蛋白具有很高的亲和力。胆红素在离开巨噬细胞之后，在血液中主要是与白蛋白结合而运输。

图1．胆红素的分子内氢键

它的两个环间碳-碳双键有顺反异构，由于它是环状四吡咯血红素的代谢产物，因此由血红素代谢直接生成的是胆红素的(4Z,15Z)-异构体。这个异构体在受波长为420－440nm的光照射下会异构化为一系列产物，包括右边信息框中所示的(4E,15E)-异构体、以及胆红素的(4Z,15E)-异构体、(4E,15Z)-异构体、光红素（Lumirubin）和一些光氧化产物等。这些产物不再具有由胆红素的分子内氢键而造成的刚性折叠型结构，因此比胆红素的脂溶性低，水溶性更强，很容易通过胆汁和尿液排泄。对于新生儿来说，他们体内的胆红素生成量不比成人少，但肝中的胆红素葡糖醛酸基转移酶的活性很低，排泄胆红素的能力比成人要弱得多，故很容易造成血液中的胆红素浓度增高，患上新生儿黄疸（高胆红素血症）。对

这些患儿通常采取的蓝光照射疗法，就是通过上面的异构化原理将胆红素转化为一系列亲水的产物，增加其水溶性，使得胆红素的代谢变得容易。

此外胆红素的两端也有两个环外羟基或酮基，因此也存在内酰胺-内酰亚胺类型的互变异构现象（见图2），不过一般情况下胆红素以含酮基的内酰胺型为主要存在形式。[1]

生成

人体内的铁卟啉化合物包括血红蛋白、过氧化物酶、过氧化氢酶、细胞色素和肌动蛋白等。正常人每日可以生成250－350mg胆红素，其中70％来源于衰老红细胞被破坏时释放出的血红蛋白中的血红素(heme)，其他30％主要来源于含铁卟啉酶类，如过氧化物酶、过氧化氢酶，也有一些是来源于细胞色素、肌动蛋白中的血质和造血过程中红细胞的过早破坏等，但所占比例较小。

一般红细胞的寿命约为120天。衰老的红细胞在肝、脾、骨髓的单核巨噬细胞系统中被破坏释放出血红蛋白，正常人每小时即有1-2亿个红细胞破坏，释放出约6g血红蛋白。血红蛋白然后分解为球蛋白和血红素。球蛋白可降解为氨基酸，供体内再利用。血红素则在氧分子和NADPH的存在下，被主要由肝和脾的星形细胞构成的单核巨噬细胞的微粒体中非常活跃的血红素加氧酶氧化，血红素铁卟啉环上两个乙烯基吡咯之间的次甲基（－CH＝）氧化断裂为一氧化碳，同时两端的吡咯环被羟化，形成胆绿素。血红素加氧酶是胆红素合成中的限速酶。生成的一部分一氧化碳随呼吸道排出，通过检测呼出气中的一氧化碳可以得知体内红细胞破坏的速率。铁(Ⅲ)则被再利用。随后胆绿素在细胞质基质中的胆绿素还原酶的催化下，被NADPH迅速还原为胆红素。胆红素在特定条件下又可被重新氧化为胆绿素，因此有些研究认为胆红素在体内的抗氧化剂功能与这个性质有很大关系。

[2][3]

图2．胆红素的生物合成

切换为简体

运输

胆红素对血浆白蛋白有很高的亲和力，因此在离开单核吞噬细胞之后，在血液中主要是与白蛋白结合而运输，少量与α

球蛋白结合为复合物运输。每个白蛋白

1

分子上有一个高亲和力位点和一个低亲和力位点，每个白蛋白可以与两个胆红素相结合。血液中含有足量的白蛋白，故不与白蛋白结合的胆红素很少，正常人血浆中胆红素的浓度只有0.2－1.0mg/dl。这种结合作用十分紧密，增加了胆红素在水中的溶解性，有利于运输，同时也限制了胆红素自由通透细胞膜对组织造成的毒性作用。

若白蛋白过少，或者白蛋白与胆红素的结合位点受到外来药物或食物添加剂的竞争，致使胆红素对结合部位的亲和力降低，那么胆红素便从血液向组织转移，对组织产生毒性作用。外来化合物如磺胺类药物、镇痛药、抗炎药、利尿剂、水杨酸、胆汁酸和脂肪酸等，可与胆红素竞争与白蛋白结合，增加游离胆红素通透细胞膜进入细胞的可能性。胆红素是亲脂性物质，透入细胞的胆红素会与脑部基底核的脂类结合，干扰脑部的正常功能，导致胆红素脑病，因此对有黄疸倾向者或新生儿应用这些药物时应当慎重。

在肝中的转变

摄取作用

胆红素在以胆红素-白蛋白为主要形式随血液循环到肝脏后，胆红素与白蛋白解离，并迅速被肝细胞摄取。肝细胞对胆红素有很强的亲和力，这是由于肝细胞膜表面有结合胆红素的特异受体，可对胆红素主动摄取，而且肝细胞内含有Y蛋白和Z蛋白两种载体蛋白，可以特异地结合包括胆红素在内的有机阴离子并主动将其摄入细胞内。肝细胞对胆红素的摄取作用是一个耗能的可逆过程，因此当胆红素生成过多超过肝细胞的处理能力，或者肝细胞处理胆红素的能力下降时，已经透入肝细胞的胆红素便可以返流入血，使血液中胆红素升高。有研究显示成年雌性大鼠由于雌激素的作用，肝对胆红素的摄取效率明显高于雄性，这可能是女性血浆胆红素浓度低于男性的原因。

胆红素在进入肝细胞后，在胞浆中与两种载体蛋白——Y蛋白和Z蛋白相结合，以胆红素-Y蛋白和胆红素-Z蛋白的形式进入内质网。Y蛋白是一种碱性蛋白，由分子量为22kd和27kd的两个亚基组成，含量丰富，约占人肝细胞胞液蛋白总量的2％（大鼠为5％）。Z蛋白是一种酸性蛋白，分子量12kd。Y蛋白比Z蛋白对胆红素的亲和力强，且含量多，是肝细胞摄取胆红素时的主要载体蛋白。它具有谷胱甘肽S-转移酶的活性，除了对胆红素有很强的亲和力外，对甲状腺素、