资料来源：李存保. 胆红素研究的进展. 内蒙古医学院学报，1989，11（1）：57-60

1826年，Tiedemann 和 Gmelin 用含有亚硝酸的硝酸处理胆色素，引起一系列颜色变化，开始了胆红素的研究。1847年，Virchow 对血浆渗出中 haematoidin 的形成进行研究。1883年，Ehrlich 发现胆红素的偶氮反应，直到1923年 Fischer和Reindel证实 haematoidin 和胆红素bilirubin 是一致的[1]，从此才开始了较为系统的胆红素的研究。

1  胆红素的形成和来源

1938年，Lemberg等提出胆红素的非促酶降解学说，由吡咯血红素利用体外偶联反应得到胆绿素，进而得到胆红素。该胆红素具有四种异构体，和天然产物只是α异构体的事实不符合。1958年，日本学者中岛、吉田等提出酶促降解机理。1968年，吉田和Schmid等人发现了存在于线粒体的胆红素加氧酶，并在该酶存在下，以血红素为底物，加入NADPH及分子氧，在37℃培养30min可得到胆绿素。Schmid和吉田分别于1970年和1979年用不同的方法得到胆绿素还原酶。胆绿素 IXα在该酶作用下能迅速生成胆红素IXα，血红素^{血红素加氧酶}→胆绿素^{胆绿素还原酶}→胆红素。

胆红素来源为：大部分是由衰老红细胞被破坏降解而来，极小部分是造血过程中，骨髓内作为制造红细胞原料的血红素在成为成熟红细胞成分之前有少量分解，或者骨髓中尚未释放入血的新生红细胞有少量分解而来，还有来自组织中非红蛋白的血红素蛋白质类，如肝细胞微粒体中细胞色素P-450 和细胞色素b5的分解[2]。

2  胆红素的结构

1937年，Fischen等人证明了体内血红蛋白辅基血红素的天然分裂产物为胆红素IXα。1942 年合成了这种橙黄色化合物，同时提出胆红素的线性吡咯结构。Bergstrom认为亚铁原卟啉IX中，连接四个吡咯环的次甲基在不同位置断裂时，可产生不同构型的胆红素IX异构体，即胆红素IXα，胆红素IXβ，胆红素IXγ，胆红素IXδ。1963年，Fog等认为胆红素四吡咯结构并非线型，而是卷曲状的。1977 年，Bonnett 用X射线衍射法研究胆红素结晶，证实了这种结构，并且提出在四种异构体中，只有 IXα构型能形成卷曲结构，因为胆红素内部氢键的形成与側基位置有密切关系。即两个丙酸基必须对称地位于中央的两个吡咯环上，而这一条件只有IXα构型具备。其它三者皆不具备，不能形成委曲结构，所以推测后三者都具有水溶性。这与后来科学家们通过实验所取得的结果完全一致[3]。Lemberg、Bonnett 和Mcdonagh等[4]对胆红素IXα第5和第15位双键Z、E构型进行研究，日本儿科医生大酉钟寿等用高压液相层析法成功地从胆红素中分离出 E-E、Z-E、E-Z、Z-Z构型，同时对这些构型的UV、NMR、IR 光谱和偶氮反应进行了详细研究，证明在光照疗法后的新生儿血清中确实存在胆红素IXα的四种异构体。

1971年，Mcdonagh和Assisi发现普通胆红素中除天然胆红素IXα外，尚有胆红素XⅢα和胆红素Ⅲα。1972年，他们又利用TLC法分离制得这几种异构体的纯品[5]，近年来又有不少学者对游离胆红素、结合胆红素的分离鉴定方法进行了许多研究[4,6]，都取得巨大成就。

3  胆红素的性质

胆红素是淡橙色或深棕红色的单斜晶体，分子式：C33H36N4O6。分子量584.15，二甲酯衍生物的熔点198-200℃，干燥避光下稳定，易溶于碱液。在450nm 有最大吸收，呈弱酸性。

3.1 胆红素的溶解性

Overbeek，Mcdonagh和Broderven对胆红素的溶解度进行了详尽的讨论，水中难溶，酸性溶液中几乎不溶，易溶于碱液。胆红素IXα由于生成分子内氢键的卷曲结构，其水溶性比胆红素IXβ、胆红素IXγ、胆红素IXδ要小，胆红素XⅢα和胆红素Ⅲα同胆红素IXα的情况相似。在有机溶剂中，胆红素溶解度一般随溶剂极性的增大而增大。在芳香族化合物中溶解度一般比在脂肪族中大，在醇类和乙醚中溶解度较小，在对称的具有芳香性的吡咯，嘧啶以及不对称酮类中较大。

3.2 胆红素的酸性

Broderven进行胆红素的酸量滴定和¹³CNMR 研究，利用 Born平衡式进行计算，认为胆红素IXα可分两步滴定。第一步是两个羧基被滴定，第二步是两端酰胺环氮原子上的氢，两个羧基的平均电离常数 PK₁=4.0，两个酰胺氮上氢的PX₂=13.0，还有许多学者对酸性进行研究[4,7]，其结果亦不尽相同。

3.3 胆红素的光学性质

胆红素IXα在450 nm 有最大吸收，其光学性质常应用含量测定。1972年，Sheard利用Lembert-Beer定律对胆红素吸收光谱进行了详细研究。1921年，Hcilmeyer对胆红素氯仿溶液和碱溶液的光谱进行研究。1966年，Broderson 利用胆红素吸收光谱测定其阴离子的二聚常数log_dim=-1.41（25℃，PH=8.05，π=0.1）[8]。此外，胆红素的光谱尚可用于酸量滴定中，以便求取酸性电离常数。胆红素光谱性质在胆红素纯度和含量测定中应用尤其广泛。

3.4 胆红素的其他性质

胆红素在碱性溶液中易氧化成胆绿素，而胆绿素亦可还原成胆红素。胆红素具有偶氮反应、多聚作用、岐化作用和酰基转移作用，氯仿液中稳定。胆红素性质在许多专著中都有论述。

4  胆红素的分析和测定

从1916年 Van Den Bergh[1]用重氮反应鉴定胆红素以来，人们对胆红素的分析和测定进行大量研究，提出许多分析方法和含量测定方法。Michaelsson（1916年），Van Roy（1968年），Homsher（1979年）等人研究了血浆和尿胆红素的测定，同时对胆红素单葡萄糖醛酸和双葡萄糖醛酸结合物以及总胆红素的分析作了详细研究。Malloy提出利用光电比色法测定胆红素，Ichida利用改良的强碱性偶氮胆红素兰反应进行总胆红素和游离胆红素的超微量分析。Wertens利用重氮化的对位碘代苯胺进行测定。Watenabe利用十六烷基磺酸钠作为助溶剂进行测定。Pearlman利用表面活性剂作为助溶剂测定。Brody利用重氮化的α-氯代苯胺-5-磺胺，对血浆中总胆红素进行离心法测定。近年来，Jansen和Wooldridge等人分别用HPLC进行各种胆红素的分离和测定。目前我国应用较多的方法是甲醇法、二氯苯胺法、对氨基苯磺酸法等。上述几种方法都是利用胆红素重氮反应原理，只是所选用加速剂、助溶剂、显色剂不同，而使这些方法略有区别。

5  胆红素的分离、提取和合成

早在1907年，Alpert Rane用氯仿和乙醇从马血中提取胆红素，但是产量大低且受血中含量的限制。1922年，William，Kiister 等从胆结石中，在氨的气氛下，用甲醇提取，获得胆红素IXα的氨合物，进而得到胆红素IXα，并且讨论其醇化的问题。四十年代在胆红素提取方面有许多方法获专利权（美国专利：2166037，2331574，2363474等）。这些专利大部分是成盐后，调节酸度，然后氯代芳香烃萃取，进而获得胆红素。上述几种提取方法，由于过程复杂而且产率和纯度不高，在应用上受到限制。1961年，Gray从胆汁中用氯仿直接萃取胆红素，然后用乙醚清洗，用甲醇在索格利特提取器中进一步提取，再用氯仿萃取，所得结果为：猪胆汁收率万分之二点零九，人胆汁万分之一点六[9]。但他的方法也因繁杂，且消耗氯仿太多，既费时又产率不高，应用范围不广泛。随后人们用金属离子沉淀胆红素，然后酸化得产品。常用的有钙盐法和钡盐法，即分别石灰乳和氯化钡作为沉淀剂而制备的方法。随着实践中不断有人对沉淀法进行改进[10]，使设备尽量趋于简化，产率也有所增高。

沉淀法的优点是设备不复杂，便于土法生产，但花费较长时间，产率也不理想。在70年代末、80年代初，人们开始了色谱法和离子交换树脂法，利用这些方法提取到的胆红素不仅纯度高、而且收率也较高，还可进一步获得各种胆红素异构体。优点是实验周期短，收效快，但因树脂昂贵，处理繁杂，使成批生产受到限制。1987年，中国专利（87107251）利用氯仿为萃取剂，采用快速分层的直接萃取法，直接调节酸度，然后用氯仿萃取，蒸馏而得产品。该法大大简化了生产工艺，处理简单，而且产品纯度高，收率亦很可观，目前许多厂家已使用该法进行生产。

在研究胆红素分离提取的同时，有不少学者从事胆红素的合成，在本世纪三十年代， Fisher 就开始胆红素合成的研究.在1942年人工合成了这一橙黄色的胆红素IXα晶体。在70年代 ，Pleninger和Thompson也对胆红素合成进行了大量的研究，他们采用不同方法合成了胆红素。近年来，许多研究者从事这项工作，并取得了可喜的成就。

6 胆红素的生物学意义

胆红素IXα和胆绿素IXα的分子结构仅在第 10 位上相差一个双键，结果导致胆绿素为水溶性的，不易穿过生物膜。胆红素为脂溶性的，极易透过生物膜。在哺乳动物中，血红素分解产生胆绿素，必须转化为胆红素后才能从体内排出。如果胆红素排泄受阻，就会引起疾病。如新生儿黄疸、核黄疸等均与胆红素代谢有关。另外，胆红素IXα在体内积蓄过多，会引起胆红素中毒，特别是在脑细胞中。机体排出胆红素毒性的方法，是将其转化为水溶性的胆绿素，然后使之排出体外，这个功能是由肝细胞完成。

1956年，美国医生Cremen等发现，经光照射后，新生儿的血清胆红素明显下降，从而开始了胆红素光照疗法的研究。Jacbsen，Medonagh，Ostrow 以及日本的大酉钟寿等对此作了大量工作，从机理上到作用和意义上都作了较为详细的描述。胆红素钙盐有镇惊、镇静、解热、降压，促进红血球新等作用[11]，而且是人工牛黄的重要组成原料。近年来，有人发现胆红素对乙型肝炎病毒以及W₂₅₆癌细胞均有抑制作用，在制备特效抗癌药物方面可能具有可喜前景。