新生儿高铁血红蛋白血症是由于新生儿血红蛋白结构异常或者高铁血红蛋白还原酶异常，或是接触到氧化性物质后，血红蛋白转化为氧亲和力高的高铁血血红蛋白(methemoglobin，MetHb)，由此导致功能性低氧血症的一种罕见的疾病^[1]。新生儿因胎儿血红蛋白(fetal hemoglobin，HbF)的含量高，其γ-珠蛋白链的血红素部分对氧化的敏感性增加，所以新生儿对高铁血红蛋白血症的易感性增加。目前关于新生儿高铁血红蛋白血症的研究较少，现对该病的研究进展做一综述，以提高对其的认识。

1　病理生理学和临床表现

氧分子通过电子转移与血红蛋白结合，在靠近血红蛋白的位置产生超氧离子，使得脱氧或含氧血红蛋白中血红素基团的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，从而形成MetHb，阻碍氧气释放。内源性氧化反应通常以每天大约3%的速度将血红蛋白转化为MetHb，机体通过NADPH依赖的CYB5R参与MetHb的还原过程，使MetHb保持在正常范围内^[1]。当暴露于氧化剂或其代谢物时，血红蛋白向MetHb的转化增加，超过自身保护作用的能力，导致具有临床意义的MetHb增加^[2]。

新生儿高铁血红蛋白血症临床表现轻重不一，主要表现有青紫、面色苍白、中枢神经系统抑制、代谢性酸中毒等，其中青紫是最早出现且严重的临床症状^[1]，其表现的严重程度取决于MetHb的百分比、MetHb的增加速度、患者自身清除的能力以及身体状态。成人及儿童在MetHb < 15%时可无症状，≥15%出现青紫，而新生儿期>2%即可出现青紫^[1]。目前血气分析中MetHb以百分比表示，但青紫由MetHb的总量决定(用MetHb的百分数乘以总血红蛋白的浓度计算)，通常认为超过15 g/L的MetHb可能引起青紫。同时，高铁血红蛋白血症在贫血严重的患儿身上症状更加明显，因其功能性血红蛋白水平更低。暴露于氧化应激环境的持续时间和严重程度也可影响症状程度^[3]。因此，出生后出现不明原因的青紫且氧疗无效、血液呈棕褐色、低外周血氧饱和度与高动脉血氧饱和度(二者相差5%以上)应高度怀疑高铁血红蛋白血症。

2　病因及分类

新生儿MetHb升高的原因可能有三点：(1)胃液的酸碱度较低，细菌(如大肠杆菌)易于繁殖，可将硝酸盐还原成亚硝酸盐；(2)新生儿的高铁血红蛋白还原酶活性较低，约为成人的50%~60%；(3)HbF水平较高，比成人血红蛋白更容易氧化，特别是对于早产儿^[4]。

2.1　遗传性高铁血红蛋白血症

2.1.1　酶缺乏症

遗传性高铁血红蛋白血症是一种罕见的常染色体隐性遗传病，由编码CYB5R的CYB5R3基因中的双等位基因突变引起NADH依赖的CYB5R缺乏，MetHb异常累积所致高铁血红蛋白血症，目前已报道了80多种不同的CYB5R3基因致病变异^[1,5]。患者通常表现出红细胞增多症，可因血氧合减少导致心动过速和轻度呼吸困难等表现。根据酶缺乏的严重程度，可分为两种不同的亚型：Ⅰ型主要是由于错义变异，仅在红细胞中产生一种不稳定的酶，大多数是无症状的，预后相对较好，新生儿期可仅表现为青紫；Ⅱ型是所有组织中CYB5R低表达或低活性，并与脂质代谢和神经系统受累的改变有关。其机制可能与CYB5R在有氧代谢、胞质氧化型与还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸之间的比值调控异常相关，且普遍缺乏CYB5R。一般生后即起病，病死率高。其常见临床表现为智力发育落后，机制可能是子宫内缺氧引起CYB5R减少。检测CYB5R酶活性是区分遗传性CYB5R3缺乏症和获得性高铁血红蛋白血症的金标准。

2.1.2　血红蛋白M症

由编码α-珠蛋白(HBA1，HBA2)、β-珠蛋白(HBB)或γ-珠蛋白(HBG1，HBG2)的基因变异引起珠蛋白功能异常形成血红蛋白M(M hemoglobin，Hb M)，珠蛋白与血红素结合位点的氨基酸被酪氨酸取代，酪氨酸与血红素铁之间产生共价连接，导致嵌入血红素中的Fe²⁺离子自发氧化并保持Fe³⁺状态，从而直接导致MetHb。这是一种常染色体显性遗传，临床主要表现为青紫，可无其他临床症状。至少有13种不同的HbM变体已被报道，以发现的地理名称分别命名为Boston、Saskatoon、Iwate和Hyde Park^[1]。而HbF γ链中的类似突变也已被报道，并命名为Hb F-M-Osaka和Hb F-M-Fort Ripley等。HbM由于其珠蛋白突变链的特性，紫绀出现及持续时间不一，α-珠蛋白伴随终身，其变异体可使患儿在出生时即表现为青紫，而生后6~9个月时β链取代胎儿γ链后，β-珠蛋白变异体引起的临床表现才会明显。pH 7.1的电泳可用于鉴定由影响α-、β-珠蛋白基因的突变引起的HbM变异，但仅在极少数情况下可鉴定γ-珠蛋白基因异常所致的变异体，临床上易漏诊。故当怀疑HbM变异时，建议行珠蛋白基因的靶向测序^[6]。

2.2　获得性高铁血红蛋白血症

获得性高铁血红蛋白血症是药物摄入或毒性暴露导致血红蛋白从亚铁状态加速氧化为氧化铁状态。在先天性CYB5R3缺乏症中，残留酶活性通常低于正常值的20%，故新生儿和早产儿患高铁血红蛋白血症的风险增加。新生儿期暴露于局部麻醉药，如利多卡因、丙胺卡因等可导致高铁血红蛋白血症。除了常规操作注射局麻药外，因早产儿皮肤屏障发育不完全，外用也易被吸收，且利多卡因及其代谢产物可引起继发性高铁血红蛋白血症。丙胺卡因在体内代谢为邻甲苯胺，抑制NADH依赖的CYB5R的作用，也可导致高铁血红蛋白血症^[7]。另外，暴露于其他有毒物质亦可使新生儿出现获得性高铁血红蛋白血症，例如尿布上使用了苯胺染料、亚硝酸盐污染水源等，其症状通常是贫血，并可出现呼吸急促、心动过速等^[8]。在新生儿病房中，治疗新生儿持续性肺动脉高压的NO也可能导致高铁血红蛋白血症。NO与血红蛋白结合后，使MetHb形成加速，从而引起高铁血红蛋白血症，故吸入NO时需要定期监测MetHb^[9]。

3　高铁血红蛋白血症的筛查和检测

3.1　经皮血氧饱和度测定筛查

研究发现，MetHb干扰氧饱和度仪探头对光的吸收，并影响氧饱和度的算法，从而干扰外周血氧饱和度的准确性。当存在大量MetHb时，大多数脉搏血氧仪给出大约85%的固定读数，且不会随着高铁血红蛋白血症或缺氧水平的变化而发生太大变化。因此当检测血氧饱和度在89%~92%时，增加供氧仍无法改善氧合，胸片、心脏彩超未见明显异常时，需考虑此病^[10]。

3.2　直接检测法

3.2.1　直接分析法

新鲜的血液样本(静脉血或动脉血)可进行吸收光谱分析，MetHb在631 nm波长处有吸收峰。但随着标本贮存时间延长，会出现MetHb增加的趋势，从而出现假阳性，因此对标本送检时间要求较高，临床实施困难。

3.2.2　血气分析法

MetHb的标准分析方法采用一种微处理器控制的、固定波长的血气分析仪对血液进行检测，可将630 nm吸收波长范围的物质均归类为MetHb，从而测定其含量；但也包含此波长范围的其他色素，如硫化血红蛋白、亚甲蓝和某些药物等，因此可能出现假阳性^[11]。

3.2.3　Evelyn-Malloy法

采用血气分析仪检测的MetHb需通过特异性Evelyn-Malloy法来加以确诊，其方法是加入氰化物和铁氰化物来消除630~635 nm波长处与MetHb浓度成正比的吸收峰。由于血气分析仪会将亚甲蓝"读"为MetHb，在使用亚甲蓝治疗后需要采用Evelyn-Malloy法测定MetHb浓度。目前国内已经很少有实验室进行该项检测。

3.3　间接检测法

3.3.1　血液颜色判别法

不同MetHb比率的血液具不同的颜色外观，这可能是临床考虑高铁血红蛋白血症的初步线索，目前已有MetHb浓度的比色卡用于临床早期判别，但特异度偏低^[12]。

3.3.2　同轴脉搏血氧仪

同轴脉搏血氧仪通过使用8个光波长代替了常规的2个光波长，从而可检测两种以上的人类血红蛋白，因此可显示碳氧血红蛋白和MetHb水平。但该方法在动脉血氧饱和度降低至95%以下时准确性降低，且需购置特殊器材，费用较高，尚未普及^[13]。

综上，目前ICU中使用的带有MetHb检测模块的血气分析仪可以快速直接测定MetHb含量，可动态检测，且末梢血、静脉血和动脉血检测值无明显差异，血量要求小，已成为MetHb早期临床检测的主要方法，但检测值可能会有偏差。

4　新生儿高铁血红蛋白血症的临床意义

新生儿特别是早产儿MetHb水平较儿童及成人高，并且在生后48 h达到高峰，MetHb水平与胎龄、体重均呈负相关。随着新生儿年龄和体重的增长，MetHb水平逐渐下降。早产儿在出生后3~4周MetHb可降至足月儿和儿童的水平。

4.1　高铁血红蛋白血症和腹泻、酸中毒

高铁血红蛋白血症在腹泻、脱水及酸中毒中均有报道，其病因可能是婴儿或新生儿较高的肠道pH值，会促进革兰阴性菌(如大肠杆菌或空肠弯曲杆菌)的生长，将膳食硝酸盐转化为亚硝酸盐，进而诱发高铁血红蛋白血症^[14]。因此，新生儿和婴儿出现严重腹泻、酸中毒时需检测MetHb。

4.2　高铁血红蛋白血症和晚发型败血症

晚发型败血症患儿MetHb升高，特别是早产儿，多见于合并金黄色葡萄球菌感染，其病因可能是在败血症中，活化的内皮细胞会释放大量内源性NO从而导致高铁血红蛋白血症。此外，合并败血症的早产儿胃肠手术后的肠内营养延迟也提示较高的MetHb，因此败血症相关的高铁血红蛋白血症可能与肠道微生物群的生态失调相互作用^[15]。研究表明新生儿败血症与肠道微生态相关，肠道菌群移植可用于成人顽固性高铁血红蛋白血症的治疗，目前新生儿及儿童尚未见相关报道^[16]。

4.3　高铁血红蛋白血症和G6PD缺乏症

生理状态下，NADH依赖的CYB5R使MetHb水平保持在总血红蛋白的1%以内。由于G6PD是磷酸己糖旁路中的第一种酶，是红细胞中NADPH的唯一来源，而NADPH在生理条件下不活跃，它需要外源性电子受体，如亚甲蓝和核黄素才能被激活，从而将亚甲蓝还原为白亚甲蓝。因此G6PD缺乏症患者可能无法产生足够的NADPH将MetHb还原为血红蛋白。所以，确诊高铁血红蛋白血症的患儿应尽早完善G6PD酶检测^[17]。

4.4　高铁血红蛋白血症和新生儿食物蛋白性小肠结肠炎综合征(food protein-induced enterocolitis syndrome，FPIES)

FPIES是一种非IgE介导的过敏性疾病，可仅伴有胃肠道症状，如呕吐和腹泻^[18]。严重的FPIES病例可合并高铁血红蛋白血症。日本学者研究认为，高MetHb水平可能有助于诊断严重急性FPIES，13%~18%小于两个月的FPIES患儿有高铁血红蛋白血症。其原因可能与新生儿期MetHb基础水平升高相关。新生儿期FPIES患者轻微的病理变化可导致MetHb水平升高^[19]。因此，高MetHb水平可能有助于诊断严重急性FPIES。

4.5　高铁血红蛋白血症和早产儿脑室内出血(intraventricular hemorrhage，IVH)

严重的IVH发生在15%~20%的极早产儿中，相关的新生儿病死率为20%~50%。早产儿发生IVH后，脑脊液中MetHb和TNF-α浓度呈正相关，诱导促炎细胞因子的表达。体外实验和早产仔兔IVH造模术后24~72 h，脑室内脑脊液中MetHb浓度持续增加，并与72 h脑室周围组织TNF-α、IL-1β和Toll样受体-4的mRNA表达相关，胶质纤维酸性蛋白染色也伴有广泛的星形胶质细胞活化。因此，MetHb的形成可能是早产儿IVH后脑损伤发展的关键初始事件，在出血发生后有一个时间窗口(72 h)，如进行治疗干预，减少血红蛋白及其代谢物的脑室内蓄积，有可能限制IVH后的炎症反应和组织损伤，并改善预后^[20]。

5　高铁血红蛋白血症的治疗

5.1　一般治疗

可静脉补液和吸氧，必要时机械通气支持。轻度症状可以吸氧治疗，最大限度地提高剩余正常血红蛋白的携氧能力，并停止使用致病药物。如果没有持续的MetHb生成，在健康个体中红细胞可以通过CYB5R途径以每小时约15%的速率将MetHb还原为血红蛋白。足够的葡萄糖是保证内源性还原酶有效的前提条件。因为葡萄糖可通过磷酸己糖旁路形成NADPH，这是亚甲蓝发挥作用的必要条件。因此，新生儿腹泻和酸中毒引起的高铁血红蛋白血症可以通过积极的补充液体和碳酸氢盐来改善。

5.2　亚甲蓝

亚甲蓝是降低MetHb水平的主要药物。它通过接受来自NADPH的电子而起作用，同时其代谢产物还可以将红细胞中的Fe³⁺还原为Fe²⁺。通常的起始剂量是1~2 mg/kg(0.2 ml/kg的1%溶液)，在3~5 min内静脉输注。如果高铁血红蛋白血症在30~60 min内没有显著下降，可以按1 mg/kg重复给药。一些国家的治疗则是每天口服亚甲蓝100~300 mg，并根据MetHb水平调整剂量。但是，随着亚甲蓝反复使用及剂量增加(4 mg/kg)，可能会导致作为氧化剂的亚甲蓝水平升高，而作为还原剂的白亚甲蓝水平不变，最终使高铁血红蛋白血症恶化的风险增加。因此，使用亚甲蓝时应谨慎选择合适的剂量。亚甲蓝治疗后，如高铁血红蛋白血症病情恶化，应进行紧急换血。另外，高铁血红蛋白血症合并G6PD缺乏症伴明显溶血性贫血的患者，在亚甲蓝给药后可能出现亨氏体溶血性贫血^[21]。所以，在使用亚甲蓝前应进行G6PD缺乏症检测。紧急情况下至少需询问家族史，了解是否来自G6PD缺乏症高发区。对于HbM和不稳定的血红蛋白，亚甲蓝和维生素C治疗均无效，应避免使用^[22]。但有文献报道，如果MetHb水平显著升高，不稳定HbM可能对亚甲蓝有反应，其机制尚不明确^[21]。

5.3　维生素C

维生素C可减少过度氧化应激，也可以直接降低MetHb，但反应速度太慢，通常需要多次给药，可能24 h或更长时间才能降低MetHb水平，且单独使用时效果不佳。当亚甲蓝不可用以及在高铁血红蛋白血症合并G6PD缺乏症时，维生素C是首选治疗方法。儿童的剂量范围从0.5 g每12小时1次共16剂到1 g每4小时1次共8剂不等。目前新生儿使用维生素C的安全性及剂量均不明确，有文献报道MetHb患者合并G6PD缺乏时使用大剂量维生素C可诱发溶血^[23]。急性严重的高铁血红蛋白血症可能需要大剂量的维生素C，因此，使用维生素C前亦需完善G6PD检测。

5.4　N-乙酰半胱氨酸

体外研究表明，N-乙酰半胱氨酸可以作为辅助因子来增强还原性、增加细胞内谷胱甘肽。患有高铁血红蛋白血症和G6PD缺乏症，以及由乙酰氨基酚引起的高铁血红蛋白血症患者可以考虑使用^[24]。

5.5　核黄素(维生素B₂)

核黄素可以通过NADH加速降低MetHb水平。有文献报道在遗传性高铁血红蛋白血症中使用核黄素有效，剂量为20~30 mg每日1次或20 mg每日3次，但目前相关研究较少^[25]。

5.6　其他治疗

5.6.1　高氧

严重的MetHb患者在排除G6PD前或因合并G6PD无法使用亚甲蓝或者维生素C时，高氧治疗可能是一种可行的方法。在致命的急性MetHb的动物模型中，高氧肺通气会加速MetHb的降解。因此，紧急情况时，治疗第一步是识别诱因，消除诱导剂并提供高流量氧气^[26]。

5.6.2　天然抗氧化剂

咖啡因被认为是天然抗氧化剂，体外实验表明咖啡因代谢物1-MU能有效抵消亚硝酸盐的作用。而咖啡因具有非常高的生物利用度(99%)，因此能够对抗亚硝酸盐的不利影响^[27]。所以，咖啡因有望成为亚甲蓝、维生素C治疗禁忌证患儿的替代方案之一。目前咖啡因已广泛应用于早产儿原发性呼吸暂停，而早产儿是高铁血红蛋白血症的高发人群，因此，咖啡因有可能是早产儿可使用的抗氧化剂，但目前尚未有早产儿使用咖啡因对MetHb影响的相关报道。

6　小结与展望

综上所述，新生儿高铁血红蛋白血症是一种罕见病，且症状性高铁血红蛋白血症易被误诊、漏诊，无症状性高铁血红蛋白血症诊断更加困难，即使早期确诊，亦可因缺乏基因学证据，引起错误治疗，延误病情。对这类患儿应尽早明确病因，及时、快速、有效治疗。MetHb易于监测，可能是反映多种疾病严重程度、预测疾病预后的指标之一。