胆囊结石成因研究进展
发表时间：2010-01-05 浏览次数：690次
胆囊结石成因研究进展作者：洪智贤 何小东 作者单位：100005 北京，中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院基本外科 胆囊结石已成为一种严重困扰人类健康的疾病，其发病率呈不断上升趋势。从全世界范围来看，70%～80%的胆囊结石为胆固醇结石［1］。对胆囊结石，尤其是胆固醇结石成因的研究一度成为胆道外科的热点。经过40多年的探索，这一研究已经从最初的对胆石、胆汁理化性质的分析，深入到了分子生物学、基因学等领域。最近的研究集中在胆固醇代谢、“致石基因” 的确认等方面。本文对近年来研究取得的进展作如下综述。1 “环境致病”与“基因致病” 流行病学调查表明，胆囊胆固醇结石的发病率在不同人种之间存在很大差别［2］。Nakeeb等［1］对一组无关个体进行了联合研究，发现一级亲属胆囊切除术阳性家族史是胆囊胆固醇结石发病的显著危险因素。最近，Katsika等［3］对出生于1900-1958年的43 141对瑞典双胞胎进行统计学分析，发现单卵性双胎发生症状性胆囊结石的一致性和相关性显著高于双卵性双胎，而且没有性别差异。他们统计得出在症状性胆囊结石的发病因素中，基因作用占25%，单独的环境因素占62%。这些研究表明，胆囊结石是多种未确定基因同环境因素相互复杂作用所导致的。 致石基因的存在在动物实验中得到证实。各种天然株系的鼠类具有不同的血胆固醇水平和胆石易患性。为了找到决定这种先天差别的基因定位于染色体的位置，Paigen等［4］通过将胆石易感小鼠C57L/J和抗胆石症小鼠AKR两个不同株系的杂交，采用数量性状定位(quantitative trait locus，QTL)方法，在染色体上找到了决定这种差别的基因所在区域，称为lith1基因。迄今已经有23种lith基因被确认［5］，其中lith1和lith2的重要性已肯定。Henkel等［6］研究发现，编码胆汁酸盐输出泵(bile salt export pump，BSEP)或ABCB11的基因被认为是lith1最有可能的候选基因。 致石基因产物使肝脏过度分泌胆固醇进入胆汁，最终导致胆石的形成。研究表明，致石基因的候选基因存在于调控胆固醇代谢各个环节中。因此，对胆固醇代谢的研究已经成为目前胆石成因研究中的焦点。但是，大部分的研究还限于动物试验。2 胆固醇代谢中的候选“致石基因” 近年来，一系列在胆固醇代谢中发挥重要作用的蛋白逐渐为人们所认识。编码这些蛋白的基因成了致石基因最可能的候选基因，是目前研究的热点。 2.1 ABCA1 转运胆固醇的转运蛋白被确定属于ATP结合盒转运家族［7］，包括ABCA1、ABCG5/ABCG8。这些转运蛋白可以将胆固醇从小肠细胞内重新泵回肠腔，从而限制了食物胆固醇的吸收［8］。两种核受体作为转录因子调节了ABCA1在小肠细胞的表达，分别为肝X受体(liver X receptor,LXR)与金合欢花醇X受体(farnesoid X receptor,FXR)。Repa等［8］的研究发现，饲以维甲类受体(retinoid X receptor,RXR)激动剂的小鼠，通过LXR与RXR形成的二聚体，可以有效的诱导ABCA1在小肠细胞上的表达，从而降低胆固醇的吸收。LXR、RXR、FXR等核受体的药理研究可能为预防和治疗胆石症提供一个新的方向。 2.2 BI类清道夫受体(scavenger receptor class B type Ⅰ,SRBI) SRBI是迄今发现的惟一细胞表面高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)受体。它通过选择性的摄取胆固醇和胆固醇酯，使胆固醇从血浆HDL通过肝脏进入胆汁。在多项研究中发现，肝脏SRBI基因过度表达的小鼠，其血浆HDL胆固醇通过SRBI被肝脏摄取而进入胆汁，从而使胆汁中胆固醇浓度增加［9］。相反，在SRBI基因缺陷的小鼠，血浆胆固醇水平升高，而胆汁胆固醇的分泌减少［10］。SRBI基因已经被认为是胆囊胆固醇结石发病的重要候选致石基因。肝内存在的碳末端结合调节蛋白(Cterminal linking and modulating protein，CLAMP或PDZK1)，通过调控SRBI的稳定性和活性，也参与了胆汁胆固醇分泌的调节［11］。 2.3 ABCB11 ABCB11负责转运胆汁酸盐。编码ABCB11的基因已经被确认，是导致小鼠胆石发生的主要致石基因lith1最有可能的候选基因［6］。Wang等［12］研究发现，ABCB11基因缺失的小鼠胆汁酸盐分泌量减少到30%。在人类，ABCB11基因纯合子缺陷可以导致胆汁酸盐分泌的完全终止和严重的胆囊结石［13］。目前，ABCB11被认为是最重要的人类胆囊胆固醇结石发病可能的候选致石基因之一。 2.4 MDR Gummadi等［14］发现了MDR2在小鼠磷脂跨膜转运中发挥关键作用。MDR2基因编码一种跨膜蛋白，起到类似于翻转酶的作用，可以将磷脂翻转进入毛细胆管。MDR2基因剔除后小鼠丧失了分泌磷脂进入胆汁的能力，其胆汁酸盐分泌水平不变。在人类，与之相对应的蛋白是MDR3，即ABCB4，属于ABC转运家族。低磷脂相关性胆石症患者往往伴有肝内外胆管结石，而且发病年龄多<40岁。现在认为，其可能的机制是肝细胞质膜上ABCB4的编码基因出现错义突变［15］。 2.5 ABCG5/ABCG8 近年来关于胆石成因研究的一个重要进展是关于胆固醇进入胆汁的跨膜转运。在肝内表达的ABCG5/ABCG8分子对胆汁胆固醇的分泌具有决定作用。Yu等［16-17］研究发现，ABCG5/ABCG8基因缺陷的小鼠，胆汁胆固醇分泌急剧减少。而在ABCG5/G8转基因鼠，明显存在胆汁胆固醇过饱和。由于ABCG5/ABCG8的表达在胆囊胆固醇结石形成中发挥了重要作用，相关的药理研究可能为其预防和治疗带来希望。 2.6 其他 胆固醇载体蛋白2(sterol carrier protein 2，SCP2)在细胞内胆固醇的转运中发挥了重要作用。Fuchs等［18］发现SCP2基因剔除后，小鼠胆汁胆固醇的分泌速度同野生型小鼠之间并没有明显区别，两者在食物诱导下都出现胆囊结石。SCP2在胆石形成过程中可能没有起到主要作用。载脂蛋白E(apoE)曾受到广泛关注。国内外均有文献报道，apoE4等位基因是胆囊胆固醇结石形成在基因水平上的危险因素。但Cynthia等［19］和Fischer等［20］研究却表明apoE基因多态性与胆石形成无关。3 成核因子的确切作用 早在1979年人们就发现，胆囊胆固醇结石患者的胆汁出现胆固醇结晶的速度要快于相同胆固醇饱和度的对照胆汁［21］。由此推测，胆囊胆汁中可能存在着促进或者抑制胆固醇结晶形成的成分，即“促成核因子”与“抗成核因子”。两者之间的平衡影响了胆汁胆固醇的成核与结晶。80年代以来，一系列可能的促成核因子和抗成核因子被相继报道。在这些成分中，有关黏蛋白的研究开展最为广泛而深入，其作用也最为确定。 随着越来越多的促/抗成核因子的不断发现，人们一度期待，这些成分将被分离出来，并最终用于胆囊胆固醇结石的预防和治疗。遗憾的是，这一目标始终没能实现。近年来，促/抗成核因子的确切作用也受到质疑。van Erpecum等［22］利用胆石易患小鼠C57L/J和抗胆石症小鼠AKR两个不同株系进行实验，观察胆汁中促成核蛋白与胆石易患性之间的关系。结果发现，编码IGA、IGM、氨基肽酶N等促/抗成核因子的基因与任何已知的lith基因都没有共同的定位，也就是说，这些都不是致石基因的候选基因。除了黏蛋白浓度的改变可能起到一定作用外，胆汁自身脂质成分的改变(胆汁酸盐的疏水性增加和胆固醇的过饱和)足以导致胆石的形成，而无需其他促成核因子的参与。 Lee等［23］认为，由于大部分促/抗成核因子都是在体外实验中确认的，并不能真正反映生理条件下的真实情况。实验中，在模拟胆汁中添加的蛋白浓度往往不是生理条件下的浓度。而且，胆汁中蛋白成分的改变是导致胆石形成的原因抑或是胆石存在的继发结果，目前是很难鉴别的。4 胆囊收缩功能障碍的形成 胆囊收缩功能异常，排空延迟，使得胆囊内过饱和胆汁形成的胆固醇结晶不能被及时的排入肠道，聚集成石。这是胆石形成机制的经典学说。Panletzki等［24］对一组经体外碎石治疗的患者进行了前瞻性的研究，发现胆囊收缩功能异常是导致碎石术后结石复发的独立危险因素。但是胆囊收缩功能的异常只存在于胆固醇结石患者，在胆色素结石患者则不存在或不明显［25］。近年来的研究逐步揭示了胆囊胆固醇结石患者胆囊收缩功能障碍形成的机制。 胆囊收缩素(cholecystokinin，CCK)与胆囊收缩功能异常的关系一度受到广泛重视。在动物模型中，胆固醇结石形成的早期就出现了胆囊平滑肌对CCK敏感性的下降［26］。Sato等［27］发现，CCK受体基因缺陷的小鼠容易出现胆泥和胆石形成。Zhu等［28］也观察到胆石症患者胆囊CCK受体的数量或活性有明显的下降。这些研究表明，高浓度胆固醇可以渗透进入平滑肌，并在其细胞膜上沉积，从而影响平滑肌的收缩。其机制可能是由于平滑肌细胞膜脂质成分和膜流动性的改变，使得膜上L型钙离子通道失活，继而改变了膜上相关受体和G蛋白的活性，平滑肌细胞对刺激其收缩或弛缓的相关因子(CCK、VIP等)失去反应，最终导致了胆囊内胆汁的淤积［25］。 由此可见，胆囊收缩功能障碍是机体从胆固醇代谢异常到胆囊胆固醇结石形成过程中的一个重要环节。有学者提出，应该更加重视胆囊生理功能的研究，把研究的方向转移到如何防止高浓度胆固醇胆汁对胆囊功能的损害上，从而防止结石的形成。5 肠道——影响胆石形成的第三个器官 在胆石成因的经典学说中，影响胆囊胆固醇结石形成的器官是肝脏和胆囊。近年来有诸多报道认为，肠道在其中发挥了特有的作用，是影响胆石形成的第三个重要器官。 与无结石对照组相比，胆囊胆固醇结石患者大肠运送时间、小肠菌丛对胆汁酸的7α脱羟基能力、厌氧菌量、肠腔pH值均明显增加［29］。这些因素导致了通过肝肠循环回到胆汁中的脱氧胆酸(Deoxycholic acid,DCA)明显增加，使得胆汁酸盐疏水性增强，从而促进胆汁胆固醇析出，增加胆固醇饱和指数和加快胆固醇结晶速度［30］。最近还发现，肠道运动功能的改变也影响了胆囊的收缩功能［30］。但是，Gustafsson等［31］对上述观点提出了质疑。他们选取了一组DCA在胆汁酸总量中所占比例平均为50%的患者(13例)和另一组该比例平均为21%的患者(109例)进行对照研究，结果发现两组患者在胆汁脂质、胆固醇饱和度、成核时间、胆固醇结晶等方面差异无统计学意义。这些结论相反的报道表明，肠道功能对胆石形成的影响和确切的机制还有待进一步研究。 经过几十年的探索，人们对胆囊结石形成机制的认识不断深入。目前，更多的学者认为，胆石形成的根源在于胆固醇代谢的异常，而胆囊局部因素和肠道功能的改变也起到了重要作用。其他危险因素(如性激素、细菌、胰岛素抵抗等)最终也是通过以上途径影响了胆石的形成。随着对胆固醇代谢和致石基因的深入研究，有理由相信，关于胆囊结石形成机制的研究将取得较大的突破。由于胆囊结石发病率不断升高，其对人类健康的影响不容忽视。1998年，美国直接用于胆囊疾病的治疗费用高达57亿美元［32］。即便如此，每年仍有约半数新增患者得不到治疗。在我国，这一形势更为严峻。因此，揭开胆石成因的谜团，研究更有效的预防和治疗措施，将具有重大的现实意义。【参考文献】 ［1］ Nakeeb A, Comuzzie A G, Martin L, et al. 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