肝囊腫發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

肝囊腫是肝內(nèi)單發(fā)或多發(fā)的囊性病變，臨床上最常見的類型是單純性肝囊腫，其次是多囊肝病(PLD)。多數(shù)單純性肝囊腫患者無明顯癥狀，很少危及生命，但部分難治性患者可反復(fù)發(fā)作導(dǎo)致重要臟器和血管壓迫或反復(fù)出現(xiàn)囊內(nèi)感染和出血，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。目前肝囊腫的治療主要包括硬化治療和手術(shù)治療，但復(fù)發(fā)率高。因此，明確肝囊腫的發(fā)病機(jī)制，有助于開發(fā)新的治療手段，以改善患者生活質(zhì)量。目前研究認(rèn)為肝囊腫的發(fā)生主要是由于膽管發(fā)育過程中膽管板重塑異常導(dǎo)致膽管板畸形(DPM)，引起膽管上皮細(xì)胞異常擴(kuò)增，管腔增大，持續(xù)分泌液體。因此，DPM 被認(rèn)為是肝囊腫發(fā)生較重要的病理學(xué)機(jī)制[1]。本文就肝囊腫的發(fā)病機(jī)制作一綜述。

1 PLD的發(fā)病機(jī)制

PLD 是常染色體遺傳病，主要包括3類：伴發(fā)于常染色體顯性多囊腎病(ADPKD)的PLD、伴發(fā)于常染色體隱性多囊腎病(ARPKD)的PLD和獨(dú)立型常染色體顯性多囊肝病(ADPLD)[2]。這3類PLD的發(fā)病主要是由于相應(yīng)的致病基因發(fā)生不同類型的突變，導(dǎo)致重要蛋白功能異常引起的[3]。根據(jù)PLD的分類不同，其致病基因不同。

1.1 伴發(fā)于多囊腎病的PLD

初級纖毛是突出于哺乳動(dòng)物細(xì)胞表面的無運(yùn)動(dòng)功能的纖毛結(jié)構(gòu)，包含多種信號受體、離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是一種信號敏感型細(xì)胞器，已證實(shí)其功能異常參與多種疾病的發(fā)生，這些疾病稱為纖毛病[4]。膽管上皮細(xì)胞是肝臟內(nèi)唯一存在初級纖毛的細(xì)胞，初級纖毛突入膽管腔，感受膽汁流動(dòng)、極性和構(gòu)成變化[5]。DPM 過程中存在初級纖毛功能異常，而初級纖毛發(fā)育異常又可促進(jìn)膽管發(fā)育異常，故初級纖毛功能失調(diào)是PLD發(fā)病的重要一環(huán)。

ADPKD的主要致病基因是多囊腎病基因1(PKD1)和PKD2。78%的ADPKD患者存在PKD1基因突變，15%的患者存在PKD2突變[2]。ARPKD的主要致病基因是多囊腎和多囊肝病基因(PKHD1)，近年來有文獻(xiàn)報(bào)道DAZ 相互作用樣蛋白(DZIP1L)突變亦可引起 ARPKD[6]。以上基因編碼的蛋白均定位于膽管細(xì)胞的初級纖毛，故以往多囊腎病和PLD也被視為纖毛病[5]。

PKD1和PKD2分別編碼多囊蛋白1(PC1)和PC2，兩者均為纖毛膜上的跨膜蛋白，可形成復(fù)合物，調(diào)控囊腫形成的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[7]。以往研究認(rèn)為PC1/PC2復(fù)合物主要調(diào)控鈣離子通道[8-9]。但Delling等[10]將一種可表達(dá)感受鈣離子通道信號蛋白的基因敲入小鼠，發(fā)現(xiàn)PC1/PC2復(fù)合物并不是鈣離子通道感受器。因此，目前對于PC1/PC2復(fù)合物導(dǎo)致PLD和多囊腎病發(fā)生的具體機(jī)制尚不清楚。PKHD1基因編碼Fibrocystin/Polyductin(FPC)蛋白，F(xiàn)PC 蛋白亦定位于初級纖毛[11]，以往研究認(rèn)為其主要通過調(diào)控PC2而與PC1/PC2復(fù)合物發(fā)生相互作用并調(diào)控下游通路[12-13]。DZIP1L基因編碼的蛋白位于纖毛中心粒，Lu等[14]對ARPKD家系進(jìn)行全外顯子測序，發(fā)現(xiàn)患者存在DZIP1L基因突變；他們還利用DZIP1L基因敲除的斑馬魚和小鼠進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該基因突變確實(shí)可引起多囊腎病的表型，證實(shí)DZIP1L基因是ARPKD的新致病基因。

目前仍有部分ADPKD和ARPKD患者的致病基因不明確。在尋找新致病基因的過程中，研究者發(fā)現(xiàn)PC1和PC2的糖基化異常也可能致病。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)是蛋白質(zhì)發(fā)生糖基化和折疊后最終成熟的細(xì)胞器。ER功能異常時(shí)，PC1或PC2發(fā)生異常糖基化和折疊，無法形成正常功能蛋白，最終被降解。因此，ER內(nèi)蛋白功能異常亦是PLD發(fā)病的原因之一。葡萄糖苷酶Ⅱα亞基(GANAB)基因編碼 ER 內(nèi)的葡糖苷酶Ⅱα亞基[15]。研究發(fā)現(xiàn)約有0.3%的ADPKD由GANAB基因突變引起，因此GANAB又被稱為“PKD3”基因。DNAJB11基因編碼ER中的關(guān)鍵分子伴侶蛋白，參與膜蛋白的折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌，近年來的研究發(fā)現(xiàn)ADPKD患者存在DNAJB11基因突變，并證實(shí)其是ADPKD的致病基因[6]。

上述研究表明，伴發(fā)于多囊腎病的 PLD 主要由纖毛相關(guān)基因突變引起，少部分亦可由ER相關(guān)基因引起。

1.2 ADPLD 的致病基因

經(jīng)典的ADPLD致病基因主要包括編碼 ER 蛋白的蛋白激酶C底物80K-H(PRKCSH)基因和SEC63基因以及編碼細(xì)胞膜表面蛋白的WNT通路相關(guān)基因LDL受體相關(guān)蛋白5(LRP5)[16-18]。約20%的ADPLD患者是由這三者的突變引起的[19]。Besse等[20]對102例ADPLD患者進(jìn)行全外顯子測序，發(fā)現(xiàn)編碼ER蛋白的α-1，3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶(ALG8)、GANAB和SEC61B基因存在突變，是ADPLD的新致病基因。

PRKCSH基因編碼ER內(nèi)SEC復(fù)合體中的調(diào)節(jié)β-亞基[17]，SEC63編碼SEC復(fù)合體中的SEC63p蛋白[21]，ALG8基因編碼ALG8，GANAB和SEC61B基因分別編碼葡糖苷酶Ⅱ的兩個(gè)亞基Ⅱα-亞基和Ⅱβ-亞基[20]。這些基因產(chǎn)物參與ER內(nèi)糖蛋白的成熟和易位，如果上述蛋白功能出現(xiàn)異常，則會(huì)導(dǎo)致糖基化蛋白的降解。Fedeles等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，將PRKCSH或SEC63基因敲除后，PC1和PC2水平均顯著下降，以PC1水平下降為主，而PC1過表達(dá)可減輕PRKCSH或SEC63基因敲除小鼠PLD的嚴(yán)重程度，提示兩者突變均是通過影響PC1的生物合成而導(dǎo)致ADPLD。Besse等[20]通過一系列細(xì)胞水平的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ALG8、GANAB和SEC61B基因表達(dá)缺失均影響PC1的生物合成。因此，ADPLD的5個(gè)ER相關(guān)的致病基因均通過調(diào)控PC1的水平發(fā)揮作用，其中GANAB是唯一既可導(dǎo)致ADPLD又可導(dǎo)致ADPKD的致病基因[23]。

LRP5編碼低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白質(zhì)5，它是細(xì)胞膜上的單次跨膜信號分子，與跨膜蛋白卷曲受體(Frizzled)形成復(fù)合物，介導(dǎo)經(jīng)典Wnt通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而調(diào)控下游的細(xì)胞增殖和囊腫生長。Cnossen等[18]在4個(gè)荷蘭的 ADPLD 家系中發(fā)現(xiàn)患者存在不同類型的LRP5突變，且突變的LRP5基因可導(dǎo)致Wnt信號通路強(qiáng)度減弱，證實(shí)LRP5是ADPLD的致病基因。

1.3 PLD發(fā)病的“二次打擊”學(xué)說

多囊腎病是一種單基因遺傳病，但研究者很早就發(fā)現(xiàn)同一家系內(nèi)患者的發(fā)病年齡和疾病嚴(yán)重程度差異很大。為了解釋這一表型差異現(xiàn)象，Qian等[24]于1996年提出了“二次打擊”學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為多囊腎病的腎小管上皮細(xì)胞從父代遺傳了PKD1或PKD2的種系突變，此時(shí)基因型為雜合子，并不發(fā)病，出生后在感染、中毒等后天因素作用下，正常的等位基因發(fā)生了體細(xì)胞突變，即雜合性丟失(LOH)，最終導(dǎo)致多囊腎病。因此，第二次基因突變的時(shí)間和部位決定了囊腫發(fā)病的時(shí)間和部位。在PLD患者的肝囊腫上皮細(xì)胞中也同樣發(fā)現(xiàn)了體細(xì)胞突變的情況。有研究發(fā)現(xiàn) ADPKD 患者的肝囊腫上皮細(xì)胞存在PKD1或PKD2的LOH[25-26]。而在ADPLD患者中同樣存在“二次打擊”現(xiàn)象，Wills等[27]收集了ADPLD患者的肝囊腫組織，發(fā)現(xiàn)29個(gè)囊腫中有22個(gè)存在PRKCSH基因的LOH，而3個(gè)囊腫中有2個(gè)存在PKD1或PKD2的LOH。SEC63基因亦存在LOH現(xiàn)象，但概率大幅低于PRKCSH基因[16]。雖然“二次打擊”學(xué)說得到公認(rèn)，但目前仍不清楚何事件促發(fā)了“二次打擊”、其發(fā)生的具體機(jī)制以及為何不同基因發(fā)生“二次打擊”的概率不同，受何機(jī)制調(diào)控。

2 單純性肝囊腫的發(fā)病機(jī)制

目前認(rèn)為單純性肝囊腫的發(fā)病主要與胚胎時(shí)期肝內(nèi)膽管板發(fā)育不良，膽管上皮細(xì)胞異常擴(kuò)增，膽管畸變堵塞，管腔增大，持續(xù)分泌液體導(dǎo)致管腔內(nèi)容物滯留有關(guān)。由于單純性肝囊腫并非遺傳性疾病，患者不存在基因組胚系突變，故以往學(xué)術(shù)界認(rèn)為單純性肝囊腫的發(fā)病與基因突變無關(guān)，其具體發(fā)病機(jī)制亦不清楚。Janssen等[28]對4例單純性肝囊腫患者的5個(gè)囊壁上皮組織進(jìn)行了全基因組高分辨率染色體微陣列分析和全基因組測序，結(jié)果顯示其中1個(gè)囊腫的上皮細(xì)胞中存在4號染色體長臂上2.6 Mb區(qū)域的雙等位基因缺失，而該區(qū)域包括了PKD2基因區(qū)，但該患者未檢測到PKD2的胚系突變。該研究提示膽管細(xì)胞發(fā)生體細(xì)胞突變可能是單純性肝囊腫的重要機(jī)制，為將來單純性肝囊腫發(fā)病機(jī)制的研究提供了新的方向。

3 小結(jié)與展望

目前關(guān)于肝囊腫的發(fā)病機(jī)制，尚待解決的問題主要包括以下幾個(gè)：(1)在PLD的致病基因中，PKD1和PKD2被研究得較多，PC1/PC2復(fù)合物是PLD發(fā)病過程中較關(guān)鍵的靶點(diǎn)，但目前關(guān)于該復(fù)合物導(dǎo)致PLD的具體機(jī)制尚不清楚。深入研究PC1/PC2的下游信號通路將有助于了解PLD的發(fā)病機(jī)制，開發(fā)PLD的新治療靶點(diǎn)。(2)目前合并多囊腎病的 PLD患者 的致病基因被研究得較為清楚，但仍有約50%的ADPLD患者的致病基因不明，繼續(xù)探討其致病基因是今后的重要研究方向。(3)在具有相同基因突變的ADPKD患者中，有些患者合并PLD，有些患者不合并PLD，表型差異的機(jī)制值得深入研究。(4)單純性肝囊腫的具體發(fā)病機(jī)制目前亦不清楚，膽管細(xì)胞是否發(fā)生PLD相關(guān)基因的體細(xì)胞突變可能是今后的研究方向之一。隨著基因檢測技術(shù)的發(fā)展和研究的深入，上述問題有望逐步得到解決，有助于開發(fā)新的基因療法以治療肝囊腫。