多囊肝病的相關(guān)基因、發(fā)病機制與臨床治療進展

汪佳儒，楊華瑜，毛一雷

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院肝臟外科，北京 100730)

多囊肝病(polycystic liver disease，PLD)是一組遺傳性疾病，常表現(xiàn)為肝臟多發(fā)囊腫。PLD可以單獨發(fā)生，即為常染色體顯性多囊肝病(autosomal dominant polycystic liver disease，ADPLD)，也可以繼發(fā)于常染色體顯性多囊腎病(autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD)、常染色體隱性多囊腎病(autosomal recessive polycystic kidney disease，ARPKD)[1]。ADPKD是最常見的遺傳性腎病，在人群中的患病率為1/1 000～1/400[2]，ADPKD的人群常合并肝囊腫，有研究顯示35歲以上ADPKD人群中的肝囊腫發(fā)病率高達94%[3]。而ARPKD和ADPLD的發(fā)病率則分別為1/20 000和1/100 000[1]。PLD病人肝臟通?？梢蚤L到正常大小的10倍，當(dāng)肝臟嚴重腫大后會因壓迫腹部或胸部的器官而引起相應(yīng)的并發(fā)癥，如腹痛、早飽、食管反流、呼吸困難等[4]。目前針對PLD的治療主要是外科干預(yù)，如抽吸-硬化治療、開窗治療、局部肝切除術(shù)和肝移植術(shù)，不過存在復(fù)發(fā)率高，遠期療效不理想的問題。隨著基因分析和發(fā)病機制的研究發(fā)展，藥物治療和基因編輯治療現(xiàn)已成為研究熱點。本文主要對PLD發(fā)病機制和臨床治療方面的進展進行了綜述。

一、 PLD病的相關(guān)基因

PLD是由不同基因的突變引起的，這些突變進而導(dǎo)致肝囊腫或腎囊腫的發(fā)生。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了9個與PLD相關(guān)的基因，包括在ADPKD病人中發(fā)現(xiàn)的PKD1(約78%)[5]、PKD2(約15%)[6]和GANAB(約0.3%)[7]，在ADPLD病人中發(fā)現(xiàn)的PRKCSH(約20%)[8]、SEC63(約15%)[9]、GANAB(約2%)、SEC61B(約1%)，ALG8(約3%)、LRP5[10]、PKDH1[7]，以及在ARPKD病人中發(fā)現(xiàn)的PKDH1。

PRKCSH編碼葡萄糖苷酶Ⅱ的非催化β亞基(GⅡβ)，GANAB編碼催化α-亞基(GⅡα)。葡萄糖苷酶Ⅱ在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)糖蛋白折疊的質(zhì)量控制步驟起到關(guān)鍵作用。為了使葡萄糖苷酶Ⅱ完全活化，需要兩個亞基GⅡβ和GⅡα，其中GⅡα對調(diào)節(jié)酶活性有著重要的作用，而GⅡβ對調(diào)節(jié)GⅡα的折疊、成熟以及在葡萄糖苷酶Ⅱ復(fù)合物中的定位是必須的[11]。

SEC63的基因產(chǎn)物是SEC61易位子的輔助成分，SEC61易位子是一種ER駐留復(fù)合物，功能在于前體蛋白的蛋白易位、共翻譯途徑以及后翻譯途徑中的蛋白質(zhì)膜插入，還有被動的鈣泄露通道的作用[12]。而SEC63轉(zhuǎn)錄物在促進SEC61復(fù)合物通道的開發(fā)、共翻譯和后翻譯途徑中均有重要作用。SEC61B是最近發(fā)現(xiàn)的新ADPLD基因之一，它編碼SEC61易位子的β亞基，和SEC63轉(zhuǎn)錄物類似，SEC61B也與蛋白質(zhì)易位和膜插入相關(guān)[13]。

另一種新發(fā)現(xiàn)的ADPLD基因是ALG8，編碼α-1,3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶，在N-糖基化過程中，ALG8將第二個葡萄糖殘基連接到脂質(zhì)連接的寡糖上[14]。本過程位于PRKSCH和GANAB的上游，SEC63和SEC61B的下游，表明基因之間的功能性連接。

與其他ADPLD基因不同，LRP5編碼的LRP5并不定位在ER或是纖毛上。LRP5是與Fz跨膜受體偶聯(lián)的共同受體，在β-連環(huán)蛋白依賴的Wnt途徑中起重要作用。Wnt信號通路是一種高度保守的通路，涉及許多發(fā)育過程，在如促進細胞增殖等方面均有重要作用[15]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，敲低PRKCSH和SEC63會導(dǎo)致Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的減少，進一步證明了這些基因之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系[16]。

多囊蛋白1(PC-1)和多囊蛋白2(PC-2)分別是PKD1和PKD2的基因產(chǎn)物，PC-1是機械和化學(xué)感受器，PC-2是非選擇性鈣通道[17]。多囊蛋白參與多種細胞功能的激活或抑制，如細胞增殖、細胞凋亡、細胞自噬以及分泌功能等[18]。據(jù)報道，功能性PC-1的存在可以防止囊腫形成，但是功能性PC-1水平的降低也會導(dǎo)致進行性加重的PLD，這提示功能性PC-1的水平是囊腫形成的限速步驟[19]。

纖維囊蛋白是PKHD1的基因產(chǎn)物，是位于初級纖毛中的膜蛋白[20-21]。纖維囊蛋白可以調(diào)節(jié)細胞形態(tài)建成、細胞黏附和增殖，同時還是膜結(jié)合受體。據(jù)報道，纖維囊蛋白能夠與初級纖毛中的PC-2形成復(fù)合物，從而激活PC-2鈣通道[22]。除此以外還有研究發(fā)現(xiàn)PC-1水平的降低使得PKHD1突變的小鼠對囊腫形成敏感[19-20]。雖然目前纖維囊蛋白的確切功能還未確定，但是其與PC-1和PC-2的關(guān)聯(lián)確實提示了其導(dǎo)致肝囊腫發(fā)生的分子機制。

二、PLD病的發(fā)病機制

膽管細胞的原發(fā)性纖毛是從頂膜延伸到膽管腔的感覺細胞器[23]，由能夠檢測到細胞外機械、化學(xué)[24-25]和滲透壓[26]信號，并將它們轉(zhuǎn)導(dǎo)至胞內(nèi)刺激的特異性受體和通道組成，從而調(diào)節(jié)各種功能，如細胞分化、細胞穩(wěn)態(tài)和細胞增殖等[27]。其中，PC-1/PC-2蛋白功能和(或)結(jié)構(gòu)異常，從而導(dǎo)致纖毛的結(jié)構(gòu)和(或)功能異常，隨后會出現(xiàn)細胞內(nèi)鈣水平和環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平升高，進而促進膽管細胞的過度增殖，導(dǎo)致肝囊腫的形成。PLD相關(guān)基因的突變可以直接或間接導(dǎo)致PC-1/PC-2蛋白形成/成熟障礙，使得纖毛無法正常發(fā)揮作用[19]。

膽管細胞的另一功能是流化和堿化肝細胞來源的膽汁，并通過分泌和再吸收調(diào)節(jié)膽汁的組成[28-29]。液體分泌的增多亦是肝囊腫發(fā)生過程的關(guān)鍵步驟，受到多種激素如胃泌素、促胰液素等的調(diào)節(jié)。肝細胞分泌的膽汁酸對于調(diào)節(jié)膽管膽汁也有重要作用，還對膽管細胞的多種功能均有調(diào)節(jié)作用。最近的一項研究也證明，PCK大鼠中最具細胞毒性的膽汁酸在肝內(nèi)的水平升高，進而刺激囊性膽管細胞增殖，從而促進肝囊腫形成[30]。

除此以外，還有研究證明血管內(nèi)皮生長因子、雌激素、胰島素樣生長因子以及雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的升高，這些都可能是未來藥物治療的靶點。

三、治療

PLD無癥狀的時候，并不需要特殊的治療，而對于有癥狀的病人來說，治療的目標(biāo)是縮小肝臟體積，緩解癥狀以及改善生活質(zhì)量。主要的手段包括藥物治療和手術(shù)治療。近幾年來，關(guān)于藥物治療的研究發(fā)展迅速，生長抑素類似物和熊去氧膽酸已經(jīng)在臨床試驗中取得了一定的臨床結(jié)果。手術(shù)治療包括囊腫抽液及硬化劑治療、肝動脈栓塞術(shù)、腹腔鏡/開腹開窗術(shù)、部分肝切除術(shù)等。肝移植通常只針對癥狀嚴重的病人，5年生存率約為80%[31]，但存在著圍手術(shù)期風(fēng)險高及肝源稀少等問題。除此以外，基因編輯治療為這種遺傳性疾病提供了一個治療新思路。

(一)藥物治療

1.生長抑素類似物 生長抑素類似物可以抑制cAMP的產(chǎn)生，有報道稱用奧曲肽治療PCK大鼠可以顯著降低肝囊性體積和纖維化水平，另一項使用帕瑞肽的臨床前實驗證明，生長抑素類似物不僅對肝囊腫有一定的作用，也可以減少腎囊腫的發(fā)生[32-33]?；谶@種療效，目前已經(jīng)有幾項臨床試驗針對奧曲肽[34]和蘭瑞肽的安全性、有效性和治療價值進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)生長抑素類似物在前6個月可以使ADPLD和ADPKD病人的總肝臟體積(TLV)顯著降低，并耐受性良好，除膽囊結(jié)石、腹瀉、惡心、嘔吐、頭暈頭痛以外沒有其他嚴重的不良反應(yīng)。亞組分析顯示，年輕女性(≤48歲)受益最明顯，而對男性病人來說效果不佳[35]。除此以外，長期的藥物治療并不會持續(xù)地縮小囊腫體積，如使用奧曲肽治療4年與6個月相比，囊腫體積并不會進一步縮小，但是可以控制囊腫體積不再進一步增大[36]。

2.熊去氧膽酸 熊去氧膽酸(UDCA)是內(nèi)源性親水膽汁酸，口服UDCA可以促進人體內(nèi)富含碳酸氫鹽的膽汁淤積，進而使得其在肝臟中的濃度降低，除此以外還可以抑制膽管的增生[37-38]。目前，已經(jīng)有臨床實驗評估了UDCA在晚期PLD病人(即囊腫>20個，且TLV>2 500 ml的癥狀嚴重的ADPKD和ADPLD病人)中的治療價值[30-39]，提出病人均耐受良好，沒有觀察到除腹瀉和大便次數(shù)增加以外其他嚴重的不良反應(yīng)。雖然治療組和未治療組的TLV沒有顯著差異，但是亞組分析發(fā)現(xiàn)，ADPKD病人中，未治療組的TLV和總腎臟體積(TKV)較治療組均顯著增加，而在ADPLD病人中沒發(fā)現(xiàn)這些作用。除此以外，γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(γ-GT)和堿性磷酸酶的水平在UDCA治療組中顯著降低，尤其是γ-GT水平。這與另一項日本的研究結(jié)果相一致[40]，UDCA治療1年后，γ-GT和堿性磷酸酶均著降低(降低300 mg/d)。

(二)手術(shù)治療

1.抽吸-硬化治療 抽吸-硬化治療是一種經(jīng)皮穿刺治療癥狀性肝囊腫的方法，主要針對直徑>5 cm的囊腫進行治療，可以明顯改善臨床癥狀[41]。主要過程為超聲引導(dǎo)下的細針穿刺、囊腫囊液引流、硬化劑注入，然后讓病人側(cè)傾，使得硬化劑可以接觸所有的囊壁，從而使囊壁細胞固定、失活、失去分泌能力[42]。95%的乙醇是目前最常用的硬化劑，不過最近的一項研究顯示，使用聚桂醇作為硬化劑進行治療表現(xiàn)出與乙醇相似的囊腫減少率和癥狀緩解率，而且不良事件的發(fā)生率反而低于乙醇組[43]。在85%的病例中，這種治療可以迅速有效地緩解癥狀，但是療效一般只能保持6個月，之后需要再次引流[41]，故主要適用于不適合手術(shù)的病人。

2.肝動脈栓塞術(shù) 有研究表明PLD病人的肝囊腫主要由肝動脈供血而非門靜脈供血，經(jīng)導(dǎo)管動脈栓塞可以使得囊腫體積和整體肝臟體積縮小。2006年Ubara等[44]第一次使用線圈栓塞肝動脈的技術(shù)減少肝囊腫體積，并顯示確實的癥狀緩解，但這種手術(shù)操作復(fù)雜且容易復(fù)發(fā)。之后，不斷有人進行嘗試以簡化這種復(fù)雜的手術(shù)方式，陸續(xù)有人將N-丁基-2-氰基丙烯酸酯(NBCA)和碘化油的混合物以及三丙烯明膠微球等應(yīng)用于經(jīng)導(dǎo)管動脈栓塞中，并驗證了其安全性和有效性[45-46]，但目前還缺乏長期效應(yīng)的評估。

3.腹腔鏡/開腹開窗術(shù) 腹腔鏡/開腹開窗術(shù)多年來被認為是PLD的主要治療方法，主要用于一些局部囊腫較大的病人。腹腔鏡/開腹切除大部分囊腫壁，并可以通過打開的囊腫而進入更深的囊腫進行開窗，從而實現(xiàn)逐步多個開窗。開放的囊腫壁分泌的液體引流入腹腔并被大網(wǎng)膜及腹膜吸收。這種手術(shù)風(fēng)險較低，不過要注意開窗部位的選擇，以減少術(shù)后出血、膽汁泄露的風(fēng)險。在療效上來看，開窗術(shù)的有效性要長于抽吸-硬化治療，不過它的耐久性也不超過5年，之后就需要再次干預(yù)，近年來腹腔鏡的應(yīng)用減少了再次干預(yù)的困難[47-48]，而且并沒有降低手術(shù)的成功率。不過有報道指出，腹腔鏡組的復(fù)發(fā)率要高于開腹組，可能是與腹腔鏡手術(shù)中無法充分開窗所有囊腫有關(guān)。

4.肝局部切除術(shù) 部分肝段/肝葉切除術(shù)適用于囊腫分布相對集中的病例。這類手術(shù)通常用于反復(fù)穿刺抽液后仍有復(fù)發(fā)或出現(xiàn)嚴重的并發(fā)癥的PLD病人，但需要謹慎地設(shè)計手術(shù)方案。部分肝切除的長期效果取決于切除的肝臟體積，有回顧性研究報道75%的病人在手術(shù)后得到持續(xù)緩解[49-50]，并分析失敗案例主要由于剩余的肝臟體積過大或是其中包含的囊腫過多導(dǎo)致的癥狀復(fù)發(fā)。由于部分肝切除的圍手術(shù)期死亡率較低，且不存在肝移植伴隨的肝源稀少和風(fēng)險高的問題，成為重癥病人的首選。有學(xué)者認為將部分肝切除與開窗術(shù)聯(lián)合對于一些囊腫分布不那么集中的重癥病人是一種好的選擇。這種操作允許切除多個嚴重受影響的肝段，同時對節(jié)段內(nèi)部的囊腫實行開窗術(shù)，以最大程度地減少囊腫數(shù)目[49-50]，這種手術(shù)療效確切，能顯著改善因肝臟體積增大帶來的腹脹、腹痛、黃疸等癥狀。雖然術(shù)后可能會出現(xiàn)如膽瘺、出血、感染、腹水等并發(fā)癥，但總體而言，病人的生活質(zhì)量得到改善，且可以保持正常的肝腎功能[51]。

5.肝移植術(shù) 如上文所述，對于囊腫較大或分布相對集中的PLD病人來說，抽吸-硬化治療、開窗術(shù)和部分肝切除可以給病人提供足夠的姑息治療，但是對于小的、彌漫分布的囊腫來說，肝移植仍舊是這一類病人的唯一選擇。由于肝源匱乏、圍手術(shù)期風(fēng)險高、術(shù)后需要長期服用免疫抑制藥物等原因，移植的選擇需要慎重。移植的適應(yīng)證包括惡病質(zhì)、體重減輕、復(fù)發(fā)性囊腫感染、門靜脈高壓和腹水。這類病人應(yīng)當(dāng)盡早接受移植，因為隨著疾病的進展和時間的積累，病人可能伴隨著嚴重的殘疾、虛弱和營養(yǎng)不良等，而有報道[52]指出，肌肉含量低/內(nèi)臟脂肪含量高的病人在接受肝移植后的生存率要低于肌肉含量高/內(nèi)臟脂肪含量低的病人，強調(diào)了早期移植的必要性。一項評估了11名接受肝移植或者肝腎移植的預(yù)后及生活質(zhì)量的研究報告顯示，病人1年、5年和10年生存率分別為81.8%、81.8%和65.5%，并且對病人的問卷調(diào)查(SF-36)顯示病人的生理健康評分為(87.1±6.9)分，心理健康評分為(81.5±6.4)分，表明病人能夠維持正常的生活[53]。總的來說，雖然存在著各種限制，但是晚期PLD病人確實可以在肝移植后得到生活質(zhì)量的改善。

(三)基因治療

到目前為止，PLD病人的藥物治療僅限于PC1/PC2通路的下游效應(yīng)因子，但取得療效十分有限。手術(shù)治療創(chuàng)傷大，復(fù)發(fā)率高，除肝移植外并不能完全清除肝臟的囊腫，可謂治標(biāo)不治本。PLD作為一種遺傳性疾病，其遺傳基礎(chǔ)為治愈這種疾病提供了一個可能——基因治療，即通過糾正致病基因、將治療基因添加到基因組的特定位置、或刪除有害基因序列等治療疾病。目前關(guān)于黃斑變性、囊性纖維化的基因治療的臨床試驗已經(jīng)進行，旨在評估其安全性和有效性[54-55]。目前已經(jīng)有幾種病毒和非病毒載體用于靶向肝臟基因治療的表達系統(tǒng)[56]，不過還沒有取得確切的結(jié)果。

四、結(jié)語

目前PLD并沒有標(biāo)準(zhǔn)化的治療。首先對于沒有癥狀的病人，因為囊腫的存在并不會對病人肝功能造成損傷，所以并不考慮治療。對于有癥狀的病人，治療的選擇會根據(jù)病人囊腫的數(shù)目及分布情況決定。對于數(shù)目較少的大囊腫，尤其是位置相對表淺的囊腫，抽吸-硬化治療是首選的治療方法。對于囊腫分布相對集中的重癥病人，應(yīng)該優(yōu)先選擇部分肝切除術(shù)。而對于彌漫性肝囊腫的重癥病人，肝移植一度是他們的唯一選擇。近幾年來，PLD的遺傳基礎(chǔ)和發(fā)病機制方面的研究均取得了巨大的進展。盡管相關(guān)藥物在動物模型中的研究還沒有全部轉(zhuǎn)化到人身上，但是已經(jīng)提出了一些有希望的靶標(biāo)，如mTOR通路、cAMP和Ca2+水平等，已經(jīng)有臨床實驗驗證了生長抑素類似物和UDCA的安全性，不過兩者均未表現(xiàn)降低肝臟體積的作用，而是可以限制肝臟體積的增加，早期應(yīng)用藥物治療以防止PLD病人疾病進展的安全性和有效性還需要進一步的臨床實驗來證明。除此以外，基因編輯技術(shù)在近年來也有了長足的發(fā)展，也為PLD的治療提供了新的選擇。