植物固醇血癥的臨床診斷現(xiàn)狀及相關(guān)分子致病機制的研究進展

程仕彤，王銀玲，周雯雯，侯丹鳳，鄧明涵，何川，王綠婭，2(.中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院檢驗科，沈陽000；2.首都醫(yī)科大學附屬北京安貞醫(yī)院&北京市心肺血管疾病研究所動脈硬化研究室，北京00029)

植物固醇血癥(phytosterolemia)，也稱作谷固醇血癥(sitosterolemia)，是一種罕見的常染色體隱性遺傳病(OMIM：210250)。植物固醇廣泛存在于各種植物的細胞膜中，可以游離形式存在，也可與糖類或脂肪酸結(jié)合存在。植物固醇在植物油類、豆類、堅果類食物中含量較高，在水果、蔬菜、谷類食物中含量相對較少，在各類食品添加劑中含量各異，差異較大。人類主要從日常飲食中攝取植物固醇，由腸道吸收再借由膽汁分泌排出體外。植物固醇血癥患者由于植物固醇在腸道過量吸收，并且通過膽汁外排不足導致，大量的植物固醇堆積在患者血液中，導致多發(fā)性皮膚和肌腱黃色瘤，并可能進一步引發(fā)如動脈粥樣硬化等心血管疾病[1-6]和溶血性貧血等血液系統(tǒng)疾病[7-10]。早期發(fā)現(xiàn)和診斷植物固醇血癥，及時對癥干預，可以有效控制患者的血漿植物固醇濃度，降低患者的動脈粥樣硬化及早發(fā)冠心病等疾病的發(fā)病風險，延緩病情進展，改善患者預后。

1 植物固醇血癥的臨床診斷現(xiàn)狀

國際上尚無官方的植物固醇血癥的臨床診療指南，臨床醫(yī)生多參考已發(fā)表的病例報告來進行臨床診斷和治療。植物固醇血癥預后良好但檢出率卻不容樂觀，因此好多患者耽誤最佳治療時機。

1.1植物固醇血癥的發(fā)病率被嚴重低估 目前，世界范圍內(nèi)報道的植物固醇血癥僅有百例左右，所以一直認為植物固醇血癥的發(fā)病率極低(在百萬分之一以下)[1]。Tada等[11]根據(jù)孟德爾遺傳定律和普通概率學推算，作為常染色體隱性遺傳疾病，植物固醇血癥的發(fā)病率大約應為單個突變攜帶率的平方的1/4。查詢Exome Aggregation Consortium (ExAC)數(shù)據(jù)庫(收錄超過6萬人的外顯子組測序數(shù)據(jù))可知人群中攜帶ABCG5或ABCG8功能缺失型突變的概率大約是0.004 4[12]，由此可推算出植物固醇血癥的發(fā)病率約為1/20.7萬，也就是說僅中國就有近7千人，全世界有超過3.6萬人患病。目前臨床報道僅約百人，這說明可能存在著大量的植物固醇血癥患者由于誤診和漏診而沒有得到及時有效的治療。

1.2植物固醇血癥的臨床診斷和治療依賴于實驗室檢測方法和參考區(qū)間的建立和推廣 植物固醇血癥目前尚無規(guī)范統(tǒng)一的臨床診斷標準，患者最主要的臨床特征是肌腱或結(jié)節(jié)性黃色瘤以及早發(fā)和快速進展的動脈粥樣硬化[13]。實驗室檢查植物固醇血癥患者最直接的特征是明顯升高的血漿植物固醇水平(研究報道大致范圍在10～65 mg/dL[14])，但目前臨床常規(guī)使用的酶比色法無法區(qū)分膽固醇和植物固醇，因此需要借助氣相色譜或液相色譜等[15]技術(shù)進行植物固醇的定量或半定量檢測。

目前僅有少數(shù)臨床實驗室可以提供氣相色譜或液相色譜檢測，由于現(xiàn)階段臨床實驗室的常規(guī)檢測方法無法區(qū)分膽固醇和植物固醇，這也成為了植物固醇血癥誤診和漏診率極高的重要原因之一。

臨床醫(yī)生僅憑患者就診的臨床癥狀和表現(xiàn)(黃色瘤、早發(fā)動脈粥樣硬化和/或早發(fā)冠心病等)來做診斷，極容易混淆植物固醇血癥與家族性高膽固醇血癥，所以植物固醇血癥也被稱為假性純合家族性高膽固醇血癥[15]。2種疾病在臨床非常容易混淆而造成誤診，尤其是嬰兒期的患者。因為有相當一部分植物固醇血癥患者在嬰兒時期會由于哺乳導致低密度脂蛋白膽固醇水平極端增高[16-17]，而這種現(xiàn)象會在斷奶后得到很大程度的緩解。值得一提的是，雖然斷奶后低密度脂蛋白水平大幅下降，但其植物固醇水平卻并不受斷奶影響[11]，這種現(xiàn)象背后的機制尚不明確，但有學者認為與餐后殘留脂蛋白顆粒的影響有關(guān)[18]。

由于植物固醇血癥與家族性高膽固醇血癥的致病基因和遺傳背景不同，基因檢測可作為植物固醇血癥的診斷及鑒別診斷的金標準使用，根據(jù)患者是否攜帶已知的ABCG5/G8基因的功能缺陷型突變來進行診斷(見圖1)，若患者為致病突變的純合子或復合雜合子，則可確診[19-21]，但由于基因檢測的成本較高以及對人員能力和環(huán)境的要求也較高，目前尚未能大面積推廣。目前臨床上對于二者的鑒別診斷主要依賴于對患者家族史的調(diào)查(植物固醇血癥患者父母的膽固醇水平常在正常范圍，而家族性高膽固醇血癥患者父母的膽固醇水平則通常明顯高于參考區(qū)間上限)和使用依折麥布和/或他汀類藥物后的治療反饋(植物固醇患者對于藥物的反饋明顯，而純合型家族性高膽固醇血癥患者則不明顯)。

氣相色譜法或高相液相色譜法檢測植物固醇水平也可用于植物固醇血癥的診斷和鑒別診斷，且成本相對較低，方法也較為成熟、結(jié)果可靠[22]，是目前最適用于臨床的檢測方法[23]?？紤]到植物固醇血癥和家族性高膽固醇血癥的遺傳背景、發(fā)病原因、治療方案以及預后都有較大差異，開展和推廣基于氣相色譜法或者高相液相色譜法的植物固醇檢測項目對于提高植物固醇血癥的檢出率和已確診患者的早期診斷和治療都非常重要。綜上，氣相色譜法或液相色譜法仍是目前最適用于臨床開展的植物固醇水平檢測方法[23]。

圖1 已知的ABCG5和ABCG8基因的致病突變和多態(tài)性[10]

另一個診斷難點在于目前尚無統(tǒng)一的診斷截斷值，人體內(nèi)植物固醇水平的參考區(qū)間尚未明確。2019年Yoshida等[22]用氣相色譜法檢測血清植物固醇，并基于健康日本人建立了植物固醇參考區(qū)間：谷固醇、菜油甾醇和谷甾醇的參考區(qū)間別為0.99～3.88 μg/mL、2.14～7.43 μg/mL和0.77～3.60 μg/mL(男性)，以及1.03～4.45 μg/mL、2.19～8.34 μg/mL和0.64～2.78 μg/mL(女性)。植物固醇血癥患者血清谷固醇和菜油甾醇水平較高，分別為(94.3±47.3)μg/mL和(66.3±36.6)μg/mL[22]。而我國，目前尚未有植物固醇參考區(qū)間相關(guān)報道。

患者得到確診后，臨床對于植物固醇血癥的治療方案尚無官方統(tǒng)一標準，但通常臨床治療目標是將患者的血漿植物固醇水平降到正常范圍(10 mg/L以下)，血漿膽固醇水平也控制在正常范圍(見各實驗室參考區(qū)間)，再進一步降低已發(fā)黃色瘤的體積和數(shù)量，并防止新發(fā)黃色瘤的生成[24]。常規(guī)治療方案包括限制性飲食控制以及藥物控制：(1)飲食控制：限制植物固醇及膽固醇的攝入。既往認為植物固醇血癥患者僅對植物固醇敏感，可不限制膽固醇攝入，但近期研究認為限制膽固醇攝入有助于降低膽固醇水平并有助于黃色瘤的消退[25]。(2)藥物控制：主要使用低劑量的膽固醇吸收抑制劑依折麥布，視情況適當搭配膽汁酸螯合劑和他汀類藥物。目前看此類藥物的療效反饋都很好，且新近應用于家族性高膽固醇血癥患者的PCSK9抑制劑類藥物對植物固醇血癥患者的治療前景也非常樂觀[11]，或可考慮用于對常規(guī)藥物不耐受或反饋不良的患者。(3)其他：對于上述治療方案都不敏感或無法耐受的患者，視其動脈粥樣硬化的情況而定，也可以考慮在必要時接受部分回腸搭橋手術(shù)[24]或定期的血液凈化術(shù)[11]。無論哪種治療方案都需要依賴于實驗室植物固醇水平檢測結(jié)果以及適用于中國人群的植物固醇參考區(qū)間作為依據(jù)來指導臨床治療方案的實施和調(diào)整。

綜上，無論是植物固醇血癥的診斷還是治療，都依賴于實驗室檢測方法和參考區(qū)間的建立和推廣，而我國植物固醇的實驗室檢測方法并未在臨床實驗室普及，也未見基于代表性大樣本中國人群的植物固醇參考區(qū)間建立的相關(guān)研究和報道，這兩方面都亟需改善。

2 植物固醇血癥的分子致病機制及相關(guān)調(diào)控因子

2.1植物固醇血癥的分子致病機制 人類每天進食大量植物固醇，但實際吸收量不足攝入量的5%。植物固醇和膽固醇在腸道中都經(jīng)由甾醇轉(zhuǎn)運體NPC1L1吸收，大部分膽固醇隨后被?；o酶A-膽固醇?；D(zhuǎn)移酶2(ACAT2)酯化，而植物固醇大部分不經(jīng)代謝而由ABCG5/G8二聚體泵入膽汁外排[26]。ABCG5/G8這兩個基因的功能缺陷型純合子或復合雜合子突變均可導致人體內(nèi)固醇類代謝穩(wěn)態(tài)的失衡并進一步導致植物固醇血癥的發(fā)生[19-21]。

植物固醇與膽固醇相同，在組織內(nèi)大量積累可引發(fā)炎癥反應，還可以游離形式存在，穿透動脈壁，隨后吸引大量單核細胞并刺激其分化為巨噬細胞吞噬甾醇后形成泡沫細胞，進一步引發(fā)動脈粥樣硬化病變[26]。在這個環(huán)節(jié)中，相對于膽固醇，植物固醇更加容易氧化，所以擁有比膽固醇更高的導致動脈粥樣硬化和早發(fā)冠心病發(fā)生和發(fā)展的致病風險。除此以外，植物固醇還可以對細胞產(chǎn)生直接毒性作用，滲入人體細胞膜降低膜流動性及通透性并導致脂質(zhì)代謝障礙。

2.2植物固醇血癥相關(guān)的調(diào)控因子 植物固醇血癥的兩個關(guān)鍵致病基因ABCG5和ABCG8屬于三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體(ATP binging cassette transporter，ABC)家族，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相互作為伴侶蛋白可結(jié)合形成穩(wěn)定的二聚體結(jié)構(gòu)。聚合物僅在腸上皮細胞和肝細胞中表達，生物功能包括對腸道攝取各類甾醇的限制作用以及對肝臟優(yōu)先將植物固醇泵入膽汁的協(xié)助和促進作用[23]。ABCG5和ABCG8很可能參與分泌膽汁時對植物固醇的優(yōu)先排出機制[27]，已知對于ABCG5和ABCG8具有調(diào)控作用的因子則主要作用于其轉(zhuǎn)錄和二聚體結(jié)構(gòu)形成階段[28]。

ABCG5和ABCG8僅在在肝臟、小腸和膽囊上皮組織中表達，且二者在轉(zhuǎn)錄水平上受到共同調(diào)控，共享一個長度為374 bp的雙向啟動子[21-22,29-30]。在轉(zhuǎn)錄水平上有可能參與對ABCG5和ABCG8調(diào)控的包括NR2A1、NR2A1、NFκB、Forkhead box protein O1等[30-34]。肝臟X受體(LXR)可參與到ABCG5和ABCG8啟動子激活過程中進而起到調(diào)節(jié)作用，且已有研究證實肝細胞ABCG5/G8mRNA表達可受膽固醇攝入以及LXR和類視黃醇X受體(NR2B1)拮抗劑影響[35-36]。研究發(fā)現(xiàn)法尼醇X受體(FXR;NR1H4)受體激動劑已被證明可以調(diào)節(jié)培養(yǎng)肝細胞中的ABCG5/G8mRNA表達，提示其直接作用機制[35,37]。在ABCG5和ABCG8形成二聚體結(jié)構(gòu)的階段，起到調(diào)節(jié)作用的主要是ABCG5和ABCG8的一些關(guān)鍵位點(如ABCG5上的R419和R550；ABCG8上的L572、L596、L405等)的錯義突變和單核苷酸多態(tài)性等(表1)。目前，對于ABCG5和ABCG8激活固醇類外排的作用機制尚不能完全明確。

表1對ABCG5和ABCG8形成二聚體結(jié)構(gòu)起調(diào)控作用的關(guān)鍵氨基酸序列位點[26]

錯義突變多態(tài)性ABCG5R550,R419,R389,N437,E146,G269 C600,Q604,M622,I523ABCG8L572,G574,L596,R543,L501,R405,R184,P231,R263,L195G575,T400,L36,E340

2.3植物固醇血癥致病突變的攜帶者(雜合子)應引起臨床重視 植物固醇血癥主要涉及兩個相鄰的三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白ABCG5(甾體1)和ABCG8(甾體2)，這兩個蛋白相關(guān)的功能缺陷型純合子或復合雜合子突變均可導致植物固醇血癥的發(fā)生[19-21]。既往認為僅攜帶一個ABCG5/G8突變的為攜帶者，與正常人無異，但新進研究表明攜帶者也會表現(xiàn)出相應的臨床癥狀，只是比較輕微[38-39]。有研究發(fā)現(xiàn)一部分不攜帶LDLR致病突變的高膽固醇血癥患者是由于攜帶ABCG5/G8突變而導致膽固醇水平異常[40-41]，還有研究發(fā)現(xiàn)極高低密度脂蛋白膽固醇血癥患者中單個的ABCG5/G8單核苷酸缺失型突變可導致18 mg/dL的低密度脂蛋白膽固醇水平差異[42]。這些都可以說明植物固醇血癥雖然被定義為隱性遺傳病，但其實單個ABCG5/G8突變也可以對膽固醇水平產(chǎn)生影響，因此ABCG5/G8突變攜帶者也很可能是高膽固醇血癥人群的重要組成部分，再考慮到ABCG5/G8突變攜帶率高達1/227，這部分人群不應被忽略，應當引起臨床重視。

3 總結(jié)與展望

雖然相對于其他單基因遺傳疾病來說，目前關(guān)于植物固醇血癥的病例報告很少，但是需注意其發(fā)病率目前正被嚴重低估，且極易漏診和誤診。而眾多潛在的雜合ABCG5/G8突變攜帶者通常也同樣表現(xiàn)出植物固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平升高的癥狀，且這些突變對于家族性高膽固醇血癥患者的臨床表型和預后都有影響，需要臨床足夠重視。植物固醇血癥的早期發(fā)現(xiàn)和治療都依賴于實驗室檢測方法和參考區(qū)間的建立和推廣，而我國植物固醇的實驗室檢測方法并未在臨床實驗室普及，也尚未建立基于中國人群的植物固醇參考區(qū)間，這兩方面都迫切需要改善。在此基礎(chǔ)上，未來有望借助植物固醇檢測項目的推廣以及臨床對于該疾病的認知度和重視程度的提高來改善該疾病的臨床檢出率和治療達標率。