胆色素是体内铁卟啉化合物的主要分解代谢产物，包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素等，其中最主要是胆红素。这些化合物主要随胆汁排出体外。
胆红素是人胆汁的主要色素，呈橙黄色。当产生过多或肝脏排泄功能受损害，则血浆中胆红素排出受阻，浓度升高，达一定程度可引起黄疸。胆红素的毒性可引起大脑不可逆损害。但近年来人们发现，胆红素具有抗氧化剂功能，可抑制亚油酸和磷脂的氧化，其作用甚至优于维生素E。
胆红素的代谢是临床上十分重要的课题，肝是胆红素代谢的主要器官，有关胆红素的知识对于认识肝病具有重要意义。
1.胆红素的生成与转运 胆红素是蛋白质中卟啉部分正常分解代谢的最终产物。体内铁卟啉化合物包括血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和过氧化氢酶等。正常人每日可生成250～350mg胆红素，其中80%～85%以上来自衰老红细胞破坏释放的血红蛋白，其他主要来自于无效造血和含血红素的非血红蛋白物质，包括：①骨髓内作为制造红细胞原料的血红蛋白及血红素，在成为成熟红细胞成分之前有少量分解，并在肝内形成胆红素，它不受骨髓造血功能的影响，故称为胆红素的肝性成分或非造血成分；②骨髓中尚未释放入血的新生红细胞也可有少量分解，由此释放的血红蛋白转变成为胆红素，这种胆红素与造血功能密切相关，故又称为胆红素的“造血成分”；③肝脏和其他组织中极少量含有血红素的非血红蛋白物质（如肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和过氧化氢酶等）的分解产物。肌红蛋白由于更新率低，所占比例很小。
正常红细胞寿命为120d，衰老的红细胞在肝、脾、骨髓的单核吞噬细胞系统被破坏释放出血红蛋白。正常人每小时有（1～2）×108个红细胞破坏，约释放6g血红蛋白。
血红蛋白随后分解为珠球蛋白和血红素。珠球蛋白可降解为氨基酸，供体内再利用。血红素加氧酶将血红素铁卟啉环上的α－甲炔基氧化断裂，释放CO，并将两端吡咯环羟化，形成胆绿素。释放的铁可以被机体再利用，一部分CO从呼吸道排出。胆绿素在胞液胆绿素还原酶的催化下，生成胆红素。每克血红蛋白产生胆红素36.2mg。正常人将血红蛋白转变为胆红素的潜力很大，每日产生胆红素的最大能力达1.5g。这时的胆红素因未与葡萄糖醛酸结合而称为游离胆红素或非结合胆红素。
胆红素难溶于水，而溶于脂溶剂，如乙醇、四氯化碳等，与偶氮试剂呈间接反应，故也称间接胆红素。但对血浆白蛋白有极高的亲和力。所以，胆红素离开单核吞噬细胞后，在血液中主要与白蛋白结合而运输（图1-10）。
图1-10 正常胆色素代谢途径示意图
UDP.尿嘧啶核苷二磷酸；UDPGA.尿嘧啶核苷二磷酸－葡萄糖醛酸基转移酶
（引自：韩硬海.临床肝脏病学.济南：山东科学技术出版社，2004.）
正常人血浆胆红素浓度仅为1.7～17.1μmol／L（0.1～1.0mg／dl）。血液循环中含有足量的白蛋白，不与白蛋白结合的胆红素甚微。每一分子的白蛋白可运载2～3个分子的胆红素。这种紧密的结合不仅增高胆红素的水溶性，有利于运输，而且还限制胆红素通过半透膜（如细胞膜、胎盘、胆囊、血脑屏障、浆膜等）对组织造成的毒性作用。若白蛋白的含量明显降低、结合部位被其他物质所占据或降低胆红素对结合部位的亲和力，均可促使胆红素从血浆向组织转移。许多外来化合物（如磺胺类药物、镇痛药、抗炎药、某些利尿药以及一些食品添加剂）可以通过竞争胆红素的结合部位或改变蛋白的构象，干扰胆红素与白蛋白的结合。对有黄疸倾向的病人或新生儿应用上述药物应慎重，以免发生胆红素脑病。
2.胆红素在肝中的转变 血中的胆红素基本上是以胆红素－白蛋白复合体的形式运输的，肝细胞对胆红素有极强的亲和力。当胆红素运输到肝后，在被肝细胞摄取前先与白蛋白分离，然后迅速被肝细胞摄取。研究表明，肝细胞表面具有结合胆红素的特异受体，对胆红素主动摄取。实验证明，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。
胆红素进入肝细胞后，与胞质中两种载体蛋白——Y蛋白和Z蛋白相结合形成复合物，并以此形式进入内质网。Y蛋白是一种二聚体蛋白，平均半衰期为2d，含有YB和YA两种不同的亚单位，是肝细胞质中含量最多的蛋白质，选择性地存在于细胞质的上清液中，不存在于细胞核及其他细胞器中。Y蛋白比Z蛋白对胆红素的亲和力强，且含量丰富，约占人肝细胞液蛋白总量的2%，是肝细胞内主要的胆红素载体蛋白。Y蛋白具有谷胱甘肽S－转移酶的活性，除对胆红素有高亲和力外，对固醇类物质、四溴酚酞磺酸钠（BSP）、甲状腺激素、胆道造影剂、某些染料以及一些有机阴离子均有很强的亲和力，可竞争性影响胆红素的转运。苯巴比妥可诱导新生儿Y蛋白，加强胆红素的转运。因此，临床上可应用苯巴比妥消除新生儿生理性黄疸。Z蛋白是一种可溶性酸性蛋白质，与胆红素的亲和力也强，但其在肝细胞内的浓度较Y蛋白低，在胆红素代谢中的重要性仅次于Y蛋白。
胆红素Y蛋白复合物被转运到滑面内质网，在葡萄糖醛酸基转移酶的催化下，胆红素接受来自UDP－葡萄糖醛酸的葡萄糖醛酸基，生成葡萄糖醛酸胆红素。由于胆红素分子中含有2个羟基，每分子胆红素可结合2分子葡萄糖醛酸。双葡萄糖醛酸胆红素是主要的结合产物，仅有少量单葡萄糖醛酸胆红素生成。这些与葡萄糖醛酸结合的胆红素称为结合胆红素。结合胆红素水溶性强，可随胆汁入小肠，但因为它不是脂溶性，不能透过脂膜，因此不会通过肠黏膜吸收；同时，也不能透过血脑屏障和脑细胞膜，不会造成脑细胞的损害，见图1-10。
3.胆红素的排泄 肝细胞将结合胆红素排出的过程并不十分清楚，但这一过程肯定是一个主动的、有载体介导的、限速的分泌过程。制约肝脏将胆红素从血浆运送入胆汁能力的不是结合过程，而是结合胆红素胆汁分泌。而且毛细胆管壁微绒毛的数量和其上ATP的活力以及微绒毛的形态功能发生变异，都可能影响胆汁排泄。
4.胆红素在肠道中的变化和胆色素的肝肠循环 在正常情况下，经肝细胞转化生成的葡萄糖醛酸胆红素随胆汁进入肠道，因此所有分泌入肠道内的胆红素都是结合的。除新生儿期外，结合胆红素在小肠内基本上不能吸收；只有到达回肠末端和结肠后，在肠道细菌的β－葡萄糖醛酸苷酶的作用下大部分脱去其葡萄糖醛酸基，并被逐步还原成中胆素原、粪胆素原和d－尿胆素原。这些物质统称为胆素原。在肠道下段，无色的胆素原被氧化为胆素。胆素呈黄褐色，是粪便的主要色素，日排出总量为40～280mg。胆道完全梗阻时，因胆红素不能排入肠道形成胆素原和胆色素，所以粪便呈灰白色。新生儿的肠道细菌稀少，粪便中未被细菌作用的胆红素使粪便呈橘黄色。
肠道中10%～20%的胆素原可被肠黏膜细胞重吸收，经门静脉入肝。其中大部分再经胆汁排入肠道，形成胆素原的肝肠循环。只有少量经血液循环入肾并随尿排出。在任何情况下，正常人每日随尿排出0.5～4.0mg胆素原，只占总胆色素生成的一小部分。在有肝病或胆色素生成增多时，如发生溶血时，尿中尿胆素原增多。胆素原接触空气后被氧化成尿胆素，后者是尿的主要色素。
5.胆红素排泄的旁路 胆红素排泄的其他途径有：
（1）当肝细胞内缺乏胆红素代谢所需的酶而产生非结合高胆红素血症时，可见少量的非结合胆红素分泌入胆汁，另有一些非结合胆红素直接经过肠壁到达肠腔。
（2）当肝内或肝外胆汁淤积时，使血浆结合胆红素增高，这时结合胆红素的肾排泄成为重要的排泄旁路。结合胆红素的肾排泄被认为是由于血浆中结合胆红素的小的可透析部分被肾小球滤过所致。另外人们也注意到，在发病初期，胆红素尿在高结合胆红素血症的水平相当低时就可出现，反之，黄疸开始消退时，高结合胆红素血症还在相当高的水平时，胆红素就可消失。肾脏这种胆红素阈的变化机制尚不清楚。
参考文献
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