06.1.3 胆红素代谢检测
肝脏三大系统：
1. 肝细胞系统（蛋白合成、葡萄糖和其他糖类的有氧及无氧代谢，糖原合成及分解，氨基酸和核酸代谢，氨基酸和二羧酸通过转氨酶相互转化，脂蛋白合成及代谢，外源物质的代谢如药物~常需要细胞是色素酶P450氧化系统，储存铁和维生素如A/D/B12，合成激素如血管紧张素/类胰岛素生长因子I/三碘甲状腺氨酸，清除激素如胰岛素/甲状旁腺素/雌激素/皮质醇），同时肝脏也是氨代谢为尿素的唯一产所；白蛋白和除了血管性血友病因子（von Willebrand factor，在内皮细胞和巨核细胞中合成）的所有凝血因子的合成都在肝脏进行。
2. 肝胆系统，主要处理胆红素的代谢（转运到肝细胞，结合葡萄糖醛酸，分泌到胆小管和肠道）
3. 网状内皮系统，即库普弗（Kupffer）细胞，主要功能包括：（a）防御细菌和清楚抗原抗体复合物（b）分解破坏衰老红细胞的血红蛋白生成胆红素（但大部分的该过程发生在脾脏）进入肝细胞
胆红素代谢
血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素中均有血红素四吡咯环，血红素主要代谢为胆红素，健康人每天产生250-350mg胆红素。
胆红素是血液循环中衰老红细胞在肝、脾及骨髓的单核巨噬细胞系统中分解和破坏的产物。红细胞破坏释放出血红蛋白，然后代谢生成游离珠蛋白和血红素，血红素(亚铁原卟啉)经微粒体血红素氧化酶的作用，生成直链的胆绿素（开环反应，释放铁离子并产生一氧化碳，其中一氧化碳最终以碳氧血红蛋白的形式转运~碳氧血红蛋白可作为溶血的标志物；临床上也可通过呼出气CO的产量评估胆红素的产生速率，1g血红蛋白可产生34mg及600umol未结合胆红素《儿科学 第九版 P111》），进一步在胆绿素还原酶【一种磷酸酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADPH）依赖的酶】作用下被催化还原为胆红素。【产生的胆红素大部分经门脉系统进入肝脏-肝血窦】
正常人由红细胞破坏生成的胆红素占总胆红素的80%-85%，其余15%~20%来自含有亚铁血红素的非血红蛋白物质(如肌红蛋白、过氧化氢酶及细胞色素酶)及骨髓中无效造血的血红蛋白，这种胆红素称为旁路胆红素( shunt bilirubin)。以上形成的胆红素称为游离胆红素( free bilirubin)，在血液中与清蛋白结合形成的复合体，称为非结合胆红素( unconjugated bilirubin，UCB)。非结合胆红素不能自由透过各种生物膜，故不能从肾小球滤过。
未结合胆红素与白蛋白结合后一般是“无毒的”，即不易进入中枢神经系统。但是，游离状态的未结合胆红素呈脂溶性，能够通过血-脑屏障，进入中枢神经系统，引起胆红素脑病；某些情况，如低血白蛋白水平、窒息、酸中毒、感染、早产和低血糖等，可显著降低胆红素与白蛋白结合率；游离脂肪酸、静脉用脂肪乳剂和某些药物，如磺胺、头孢类抗生素、利尿剂等也可竞争性影响胆红素与白蛋白的结合。《儿科学 第九版 P112》
胆红素最常见的反式结构形式是高度不溶于水的，光照可以改变胆红素的光学异构性使其转化为在水中溶解度更高的顺式胆红素，从而可以从肾小球滤过进入尿液清除。这就是光疗治疗新生儿高胆红素血症的原理。
以清蛋白（白蛋白）为载体的非结合胆红素随血流进入肝脏，在窦状隙与清蛋白分离后，迅速被肝细胞摄取。肝细胞清除非结合胆红素的效率非常高，达5mg/ (kg·d)【半衰期非常短，60%的胆红素注射后5min可出现在肝细胞中】。游离胆红素在肝细胞内和YZ蛋白(主要是Y蛋白，又称配体结合蛋白)结合后，再与谷胱甘肽转移酶B结合并被运送到肝细胞的光面内质网(SER)，在那里胆红素与配体结合蛋白分离，在（尿苷二磷酸）葡萄糖醛酸转移酶（UGT1A基因编码UDPGT）的催化下，与胆红素尿苷二磷酸葡萄糖醛酸作用，形成单葡萄糖醛酸胆红素和双葡萄糖醛酸胆红素（在胆汁中为1：4，而在血浆中为1：1，这间接说明单葡萄糖醛酸胆红素更容易进入血液），即结合胆红素( conjugated bilirubin，CB)。也有少量形成了三葡萄糖醛酸胆红素。
结合胆红素及非结合胆红素
结合胆红素被转运到与胆小管相连的肝窦状隙的肝细胞膜表面，直接被排入胆小管，而非结合胆红素不能穿过肝细胞膜。一旦胆红素进入胆小管，便随胆汁排入肠道，在肠道细菌作用下进行水解、还原反应，脱去葡萄糖醛酸和加氢，生成尿胆素原( urobilinogen)和尿胆素( urobilin)，大部分【转化为粪胆原】随粪便排出；【部分排入肠道的结合胆红素可被肠道的β-葡萄糖醛酸酐酶水解，或在碱性环境中直接与葡萄糖醛酸分离成为未结合胆红素，再通过肠壁经门静脉重吸收到肝脏】约20%的尿胆原被肠道重吸收，经门静脉入肝，重新转变为结合胆红素，再随胆汁排入肠腔，这就是胆红素的肠肝循环，在肠肝循环过程中仅有极少量尿胆原溢入体循环，从尿中排出。胆红素的代谢过程见图：
诊断学 五年制第九版P358 胆红素代谢过程图
胆红素代谢 From Henry's Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods23rd Edition
A：In overproduction disease, such as hemolytic anemia, unconjugated bilirubin is produced at rates that exceed the ability of the liver to clear it.
C：In both Gilbert’s and Crigler-Najjar syndromes, mutations in the gene encoding UDP glucuronyl transferase (UDPGT1A1).
Gilbert综合征：系由肝细胞摄取UCB功能障碍及微粒体内葡萄糖醛酸转移酶不足，致血中UCB增高而出现黄疸。一般黄疸较轻，呈波动性，肝功能检查正常。
Crigler-Najjar综合征：系由肝细胞缺乏葡萄糖醛酸转移酶，致UCB不能形成CB，导致血中UCB增多而出现黄疸。本病由于血中UCB甚高（可入脑），故可产生核黄疸(nuclearjaundice)，见于新生儿预后极差。B：In Gilbert’s syndrome, there may also be a defect in the bilirubin transporter protein.
Gilbert综合征：系由肝细胞摄取UCB功能障碍及微粒体内葡萄糖醛酸转移酶不足，致血中UCB增高而出现黄疸。一般黄疸较轻，呈波动性，肝功能检查正常。D：Mutations in the MRP2/cMOAT/ABCC2 gene result in defective secretory proteins resulting in the Dubin-Johnson syndrome, an autosomal recessive disease.
Dubin-Johnson综合征：系由肝细胞对CB及某些阴离子(如靛氰绿、X线造影剂)向毛细胆管排泄发生障碍，致血清CB增加而发生的黄疸。E：（1）Conjugated hyperbilirubinemia is also found in the Rotor syndrome, possibly virus induced. （2）In adults, blockade of any of the major bile ducts, especially the common bile duct, by stones or space-occupying lesions such as tumors, is the most common cause of conjugated hyperbilirubinemia.
Rotor综合征：系由肝细胞摄取UCB和排泄CB存在先天性缺陷致血中胆红素增高而出现黄疸。
直接胆红素的检测
直接胆红素（有水溶性）在血液中半衰期<24小时，但结合白蛋白的直接胆红素为胆素蛋白质，半衰期为17天，因此解除病因后黄疸可能仍会持续一段时间。大多数血清结合胆红素升高的患者尿胆红素升高（尿胆红素试纸），但尿胆素原的测定对肝功能或损伤的标准检测几乎没有帮助。
Binder LD, Kupka T: Failure of prediction of liver function test abnormalities with the urine urobilinogen and urine bilirubin assays, Arch Pathol Lab Med 113:73–76, 1989.
胆红素的测定通常使用重氮化的磺胺酸，它与胆红素的卟啉环形成偶氮化合物，反应产物在540 nm时有强吸收峰。由于未结合胆红素反应缓慢，因此使用咖啡因或甲醇等催化剂来测定总胆红素。不用这些催化剂可以确定直接反应或直接胆红素。
直到20世纪80年代初，直接胆红素等于结合胆红素的观点才被接受。采用干法载玻片技术，用差示分光光度法分别测定结合胆红素和未结合胆红素，观察到这两种物质的总和并不等于总胆红素。约70%至80%的结合胆红素和胆素蛋白以及一小部分未结合胆红素在直接胆红素试验中被测定。虽然现在可以直接测量结合胆红素，而不用通过测定直接胆红素来进行估计，直接胆红素测定法仍被广泛使用。直接胆红素测定法收样本处理和实验试剂的影响较大，即长时间暴露在光线下会引起光异构化，增加直接反应的胆红素量；不正确的pH缓冲液也会使未结合胆红素转为直接胆红素的量增多。
总胆红素的参考值与年龄和性别有关。胆红素水平通常在14至18岁左右达到峰值，在25岁时降至稳定的成人水平；在各个年龄段，男性的胆红素值都高于女性；与静息状态相比，剧烈运动可使胆红素值显著升高；非裔美国人的胆红素水平明显低于其他种族。
当红细胞破坏过多（溶血性贫血）肝细胞胆红素转运蛋白缺陷（ Gilbert综合征）、葡萄糖醛酸结合缺陷（ Gilbert综合征、 Crigler-Najjar-综合征）胆红素排泄障碍（ Dubin-Johnson-综合征）及胆道阻塞（各型肝炎胆管炎症等）均可引起胆红素代谢障碍，临床上通过检测血清总胆红素、结合胆红素非结合胆红素尿内胆红素及尿胆原，借以诊断有无溶血及判断肝、胆系统在胆色素代谢中的功能状态。
非结合胆红素：即间接胆红素，脂溶性
结合胆红素：即直接胆红素，水溶性
（一）血清总胆红素测定
血清中胆红素与偶氮染料发生重氮化反应有快相与慢相两期，前者为可溶性结合胆红素，后者为不溶解的非结合胆红素。应用 Jendrassik-Grof方法，使用茶碱和甲醇作为溶剂，以保证血清中结合与非结合胆红素完全被溶解，并与重氮盐试剂起快速反应，即为血清总胆红素（ serum total bili rubin， STB）.
【参考值】
新生儿 0~1天：34~103 μmol/L
新生儿 1~2天：103~171 μmol/L
新生儿 3~5天：68~137μmol/L
成人：3.4~17.1 μmol/L
【临床意义】
1. 判断有无黄疸、黄疸程度及演变过程，当STB>17.1μmol/L，但<34.2μmol/L时为隐性黄疸或亚临床黄疸；34.2~171μmol/L为轻度黄；171~342mol/L为中度黄疸；>342μmol/L为高度黄疸。在病程中检测可以判断疗效和指导治疗。
2. 根据黄疸程度推断黄疸病因溶血性黄疸通常<85.5μmol/L，肝细胞黄疸为17.1~171μmol/L，不完全性梗阻性黄疸为171~265μmol/L，完全性梗阻性黄疸通常>342μmol/L
3. 根据总胆红素，结合及非结合胆红素增高程度判断黄疸类型，若STB增高伴非结合胆红素明显增高提示为溶血性黄疸，总胆红素增高伴结合胆红素明显升高为梗阻性黄疸，三者均增高为肝细胞性黄疸。
（二）血清结合胆红素与非结合胆红素测定
血清中不加溶解剂，当血清与重氮盐试剂混合后快速发生颜色改变，在1分钟时测得的胆红素即为结合胆红素（CB）。总胆红素减去结合胆红素即为非结合胆红素（UCB）。
【参考值】
结合胆红素0~6.8μmol/L；
非结合胆红素1.7~10.2μmol/L
【临床意义】
根据结合胆红素与总胆红素比值，可协助鉴别黄疸类型，如CB/STB<20%提示为溶血性黄疸，20%~50%之间常为肝细胞性黄疸，比值>50%为梗阻性黄疸。结合胆红素测定可能有助于某些肝胆疾病的早期诊断。肝炎的黄疸前期、无黄疸型肝炎、失代偿期肝硬化、肝癌等，30%~50%病人表现为CB增加，而STB正常。
（三）尿液胆红素检查
非结合胆红素不能透过肾小球屏障，因此不能在尿中出现；而结合胆红素为水溶性，能够透过肾小球基底膜在尿中出现。正常成年人尿中含有微量胆红素，大约为3.4umol/L，通常的检验方法不能被发现，当血中结合胆红素浓度超过肾阈（34mmol/L）时，结合胆红素可自尿中排出。采用加氧法检查，胆红素被氧化为胆绿素而使尿呈绿色；若用重氮反应法检查，胆红素成为重氮胆红素，尿呈紫色。
【参考值】
正常人为阴性反应。
【临床意义】
尿胆红素试验阳性提示血中结合胆红素增加，见于:
1. 胆汁排泄受阻 肝外胆管阻塞，如胆石症、胆管肿瘤、胰头癌等；肝内小胆管压力升高如门静脉周围炎症、纤维化，或因肝细胞肿胀等。
2. 肝细胞损害 病毒性肝炎，药物或中毒性肝炎，急性酒精性肝炎。
3. 黄疸鉴别诊断 肝细胞性及梗阻性黄疸尿内胆红素阳性，而溶血性黄疸尿内胆红素则为阴性。先天性黄疸中Dubin-Johnson-综合征和 Rotor综合征尿内胆红素阳性，而 Gilbert和 Crigler-Najja 综合征则为阴性
4. 碱中毒时胆红素分泌增加，可出现尿胆红素试验阳性。
（四）尿中尿胆原检查
在胆红素肠肝循环过程中，仅有极少量尿胆原逸入血液循环，从肾脏排出。尿中尿胆原为无色不稳定物质，可与苯甲醛（ Ehrlich试剂）发生醛化反应，生成紫红色化合物，从而可进行定性和定量的检查。
【参考值】
定量:0.84~4.2μmol/（L·24h）;
定性：阴性或弱阳性。
【临床意义】
尿内尿胆原在生理情况下仅有微量，但受进食和尿液酸碱度的影响，在餐后或碱性尿中，由于肾小管对尿胆原重吸收减少和肠道尿胆原生成增加，故尿中尿胆原稍增加；相反在酸性尿中则减 少。若晨尿稀释4倍以上仍呈阳性，则为尿胆原增多。
1. 尿胆原增多
（1）肝细胞受损，如病毒性肝炎，药物或中毒性肝损害及某些门静脉性肝硬化病人。
（2）循环中红细胞破坏增加及红细胞前体细胞在骨髓内破坏增加，如溶血性贫血及巨幼细胞贫血。
（3）内出血时由于胆红素生成增加，尿胆原排出随之增加；充血性心力衰竭伴肝淤血时，影响胆汁中尿胆原转运及再分泌，进入血中的尿胆原增加。
（4）其他，如肠梗阻、顽固性便秘，使肠道对尿胆原回吸收增加，使尿中尿胆原排出增加。
2. 尿胆原减少或缺如
（1）胆道梗阻，如胆石症、胆管肿瘤、胰头癌、 Vater壶腹癌等，完全梗阻时尿胆原缺如，不完全梗阻时则减少，同时伴有尿胆红素增加。
（2）新生儿及长期服用广谱抗生素时，由于肠道细菌缺乏或受到药物抑制，使尿胆原生成减少。
临床通过血中结合胆红素、非结合胆红素测定及尿内尿胆红素、尿胆原的检查对黄疸诊断与鉴别诊断有重要价值（表4-6-1）
黄疸鉴别诊断
肝硬化10大病因（八年制 内科学上册 第三版 P547）
1. 病毒性肝炎 乙型、丙型和丁型肝炎病毒引起的肝炎均可进展为肝硬化，大多数患者经过慢性肝炎阶段。急性或亚急性肝炎如有大量肝细胞坏死和纤维化可以直接演变为肝硬化。 我国的肝硬化患者有一半以上是由乙肝病毒引起。慢性乙型肝炎演变为肝硬化的年发生率为 0.4%~14.2%。病毒的持续存在、中到重度的肝脏坏死炎症以及纤维化是演变为肝硬化的主要原因。乙型和丙型或丁型肝炎的重叠感染常可加速肝硬化的进展。
2. 血吸虫病 血吸虫卵在门静脉分支中堆积，造成嗜酸性粒细胞浸润、纤维组织增生，导致窦前区门静脉高压，在此基础上发展为血吸虫性肝硬化。
3. 肝脏血液循环障碍 慢性右心心力衰竭、慢性缩窄性心包炎和各种病因引起的肝静脉阻塞综合征(柏卡综合征)、肝窦阻塞综合征( hepatic sinusoidal obstruction syndrome，hsos)(又称肝小静脉闭塞病 hepatic veno-occlusive disease，HVOD)引起肝内长期淤血、缺氧，导致肝小叶中心区肝细胞坏死、纤维化,演变为肝硬化。
4. 长期胆汁淤积 包括原发性胆汁性肝硬化( primary biliary cirrhosis，PBC)和继发性胆汁性肝硬化。后者由各种原因引起的肝外胆道长期梗阻所致。高浓度胆酸和胆红素对肝细胞的毒性作用可导致肝细胞变性、坏死、纤维化,进而发展为肝硬化。
5. 免疫紊乱 自身免疫性肝炎最终可发展为肝硬化。
6. 遗传和代谢性疾病 由遗传和代谢疾病的肝脏病变发展成肝硬化，又称代谢性肝硬化。在我国，以由铜代谢障碍所致的肝豆状核变性( Wilson病, Wilson disease)最为多见。西方国家较为多见的是由铁代谢障碍引起的血色病(hemochromatosis)和a1-抗胰蛋白酶(a1-antitrypsin，a1-AT)基因异常引起a1-AT缺乏症。酪氨酸代谢紊乱造成酪氨酸血症以及肝糖原累积症等都可引起肝硬化。
7. 药物或毒物长期服用 对肝脏有损害的药物如甲氨蝶呤、异烟肼等或长期反复接触化学毒物如砷、四氯化碳等，均可引起药物性或中毒性肝炎，最后演变为肝硬化。
8. 慢性酒精性肝病 在欧美国家慢性酒精中毒为肝硬化最常见的原因(约50%~90%)，我国较为少见(约10%)，但近年来有升高趋势。长期大量饮酒可导致肝硬化。有长期饮酒史，一般超过5年，折合乙醇量男性≥40g/d，女性≥20g/d；或2周内有大量饮酒史，折合乙醇量>80g/d。但应注意性别、遗传易感性等因素的影响。乙醇量(g)换算公式=饮酒量(ml)×乙醇含量(％)×0.8。AST/ALT>2、GGT升高、MCV升高为酒精性肝病的特点，而缺糖转铁蛋白(CDT)测定虽然较特异但临床未常规开展。禁酒后这些指标可明显下降，通常4周内基本恢复正常(但GGT恢复至正常较慢)有助于诊断。
9. 非酒精性脂肪性肝病 是仅次于（病毒性肝炎和慢性酒精性肝病）的最为常见的肝硬化前期病变，目前有增加的趋势。危险因素有肥胖、糖尿病、高甘油三酯血症、空回肠分流术、药物全胃肠外营养、体 重极度下降等。
10. 隐源性肝硬化 由于病史不详，组织病理辨认困难、缺乏特异性的诊断标准等原因未能查出病因的肝硬化，约占5%~10%。其他可能的病因包括营养不良、肉芽肿性肝损害、感染等。
转氨酶升高与肝功能损伤（定位为肝脏还是其他脏器）：
需要参考：AST、ALT、CK、CKMB
AST、ALT升高可能是心肌或横纹肌损害（临床表现：胸闷，心悸，肌肉酸痛；通常AST>ALT；胆红素无升高），特别是肌肉压伤（卧床），心脏手术后。
肝功能损伤常有恶心呕吐食欲下降，乏力（供能减少，糖原代谢障碍）；胆红素也升高
肝功能（肝衰竭）：PTA 小于40为阈值
AFP升高：可能为肝细胞再生、肝癌
ALT 40，AST 50 U/L
肝损伤的确定：
溶血性：血红蛋白下降，尿血红蛋白（酱油样小便）
梗阻性（肝外）：解毒功能（呕吐，血毒素升高，人体放射，毒素升高引发呕吐放射，吐出胃中毒素，肾功能损害毒素升高时也可引发呕吐反射），皮肤瘙痒，大便颜色变浅，结合胆红素升高为主，胆管和胆囊扩张
肝细胞性：解毒、转化功能下降，消化道症状明显，胆汁淤积性（与梗阻类似，但是影像学表现为毛细胆管病变为主）
假性黄疸：食物（如胡萝卜素血症）、球结膜下脂肪积聚等
常见参考值
1. 黄疸轻中重
STB>17.1μmol/L，但<34.2μmol/L时为隐性黄疸或亚临床黄疸；34.2~171μmol/L为轻度黄；171~342mol/L为中度黄疸；>342μmol/L为高度黄疸。成人超过2mg/dL可出现肉眼可见的黄疸，新生儿则要超过5~7mg/dL2. Child-Pugh 评分
该评分系统是基于酒精性肝硬化患者的临床数据，包括肝性脑病、腹水、ALB、胆红素及PT 5 个指标建立的肝硬化严重程度评估方法。根据患者分值可将肝功能分为A、B、C 3个等级，Child-Pugh A、B、C 级患者1 年内发生肝病相关病死率分别为<5%、20%、55%。Child-Pugh 评分可作为肝硬化患者预后评估较可靠的指标。该评分不足是：Child-Pugh 评分中使用了腹水量、肝性脑病分级较主观指标，可能会因评价者掌握的标准变化差异较大，且Child-Pugh 分级存在不精确性，不同病因或同一分级的肝硬化患者，其临床病情可能有较大差异。其中总胆红素（μmol/L）<34为1分，34～51为2分，>51为3分。
Child-Pugh评分
徐小元,丁惠国,李文刚,徐京杭,韩莹,贾继东,魏来,段钟平,令狐恩强,庄辉.肝硬化诊治指南.实用肝脏病杂志,2019,22(6):770-786.
内科学 第九版 P346
肝功能指标与肝脏的健康与否并不完全平行，因此对肝功能的评估,应该结合病人的症状、体征、影像资料及病理综合判断，当确定有肝脏损伤及肝功能减退时，应注意寻找各种致病原因,并采用Child-Pugh评分(表4-1-1)对肝功能进行分级评估,便于临床诊治决策。由于肝功能分级可随病情而波动，应灵活运用。
3. 新生儿病理性黄疸
四过一复现：过早、过快、过重、过长、退而复现
病理性黄疸（pathologic jaundice）又称为非生理性高胆红素血症(non-physiological hyperbilirubinemia)。病理性黄疸相对生理性黄疸而言是血清胆红素水平异常增高或胆红素增高性质的改变，某些增高是属于生理性黄疸的延续或加深，而更重要的是要积极寻找引起其增高的原发病因，及时干预，预防胆红素脑损伤的发生。出现下列任一项情况应该考虑有病理性黄疸：
①生后24小时内出现黄疸；
②血清总胆红素值已达到相应日龄及相应危险因素下的光疗干预标准(见图6-11)，或超过小时胆红素风险曲线的第95百分位数(见图6-10)；或胆红素每日上升超过85μmol/L(5mg/dl)或每小时>0.5mg/dl；
③黄疸持续时间长，足月儿>2周，早产儿>4周；
④黄疸退而复现；
⑤血清结合胆红素> 34μmol/L(2mg/dl)
儿科学 第九版 P113 不同新生儿光疗标准
4. 胆红素脑病：血清总胆红素大于342μmol/L（20mg/dL）或(和)上升速度>0.5mg/dl(8.5μmol/L)、胎龄>35周新生儿；低出生体重儿在较低血清总胆红素水平,如10~14mg/dL(171~239μmol/L)也可发生胆红素脑病； 多于生后 4 -7天发生。
