膽汁淤積癥的生物機制研究進(jìn)展

盧穎，秦琳，譚道鵬，魯艷柳，何芋岐，楊艷，張倩茹*，周旭美*（. 遵義醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院 國家級藥學(xué)實驗教學(xué)示范中心 基礎(chǔ)藥理教育部重點實驗室，貴州 遵義 563000；. 遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院藥劑科，貴州 遵義 563000）

膽汁淤積是由于膽汁分泌及排泄障礙引起的肝臟以及體循環(huán)內(nèi)膽汁酸、膽固醇及膽紅素等膽汁成分過度堆積的一種病理生理過程。在具有原發(fā)性硬化性膽管炎、原發(fā)性膽汁性肝硬化（PBC）、非酒精性脂肪性肝病等慢性肝病史的住院患者中，膽汁淤積發(fā)病率高達(dá)10.26%[1]。膽汁淤積的臨床表現(xiàn)以發(fā)熱、疲勞、瘙癢、黃疸等非特異性癥狀為主[2]，起病隱匿且妊娠、藥物、手術(shù)、環(huán)境等多種因素均可導(dǎo)致其惡化，若不能及時改善則可能發(fā)展為肝硬化乃至肝衰竭，對患者的生命健康造成巨大危害，而目前對于膽汁淤積的發(fā)生機制及病程變化尚不十分明確。因此，本文對近10年來膽汁淤積的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行回顧，對膽汁淤積癥的發(fā)病機制、形成因素及相關(guān)疾病進(jìn)行總結(jié)與呈現(xiàn)，以期為膽汁淤積癥的臨床治療與藥物研發(fā)提供相關(guān)線索。

1 膽汁淤積癥的類型

按照發(fā)病部位的差異，膽汁淤積癥可分為肝內(nèi)膽汁淤積與肝外膽汁淤積兩種類型[3]。肝內(nèi)膽汁淤積主要由于肝臟內(nèi)部膽汁酸代謝和轉(zhuǎn)運障礙，導(dǎo)致膽汁成分入血；肝外膽汁淤積則是由膽結(jié)石、寄生蟲、腫瘤等因素導(dǎo)致膽總管部分或完全阻塞、肝外疝和嵌頓，引起肝外膽管系統(tǒng)異常梗阻。按照發(fā)病機制的不同，膽汁淤積癥可分為遺傳性膽汁淤積（又稱原發(fā)性膽汁淤積）與獲得性膽汁淤積（又稱繼發(fā)性膽汁淤積）兩種[4]。遺傳性膽汁淤積是致病基因突變引起的膽汁淤積，且具有一定的家族遺傳性；獲得性膽汁淤積通常是由后天因素（包括妊娠、藥物、手術(shù)、環(huán)境等）引起的膽汁淤積。

2 膽汁淤積的發(fā)病機制

膽汁淤積癥普遍認(rèn)為是肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生異常，轉(zhuǎn)運蛋白功能受損，膽汁酸通路中酶活性降低或細(xì)胞骨架發(fā)生改變，導(dǎo)致膽汁流量的減少和膽汁淤積形成[5]。例如，進(jìn)行性家族性肝內(nèi)膽汁淤積癥（PFIC）是一種常發(fā)生在嬰兒時期的遺傳性膽汁淤積性肝病，其發(fā)病機制與調(diào)控肝細(xì)胞運輸系統(tǒng)的ATP8B1、ABCB11、ABCB4、TJP2、NR1H4等基因發(fā)生突變，膽酸鹽外排泵（BSEP）、多藥耐藥3 蛋白（MDR3）等肝細(xì)胞轉(zhuǎn)運蛋白表達(dá)減少甚至缺失有關(guān)。目前發(fā)現(xiàn)的PFIC 有1 ～6 型，肝組織病理通常可見肝細(xì)胞及毛細(xì)膽管膽汁淤積，其中PFIC-1 型肝組織病理特征為電鏡下的粗顆粒狀膽汁，部分肝細(xì)胞可形成腺泡樣假玫瑰花結(jié)[6]，免疫組化可發(fā)現(xiàn)γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶表達(dá)缺失；PFIC-2 型肝組織病理特征為肝巨細(xì)胞的形成，肝細(xì)胞排列紊亂，免疫組化可發(fā)現(xiàn)BSEP 表達(dá)缺失；PFIC-3 型肝組織的病理特征為膽管增生和纖維化，免疫組化顯示MDR3蛋白表達(dá)減少；PFIC-4 型電鏡可見緊密連接異常，免疫組化顯示緊密連接蛋白2 的表達(dá)缺失[7]。

隨著人們對膽汁淤積的研究不斷深入，其發(fā)病機制還被認(rèn)為有：① 膽汁成分改變或膽管發(fā)生損傷，膽囊結(jié)石、腫瘤栓塞、藥物、寄生蟲等因素引起肝內(nèi)外膽管阻塞導(dǎo)致膽汁淤積，發(fā)生膽道梗阻的大鼠肝臟可觀察到肝細(xì)胞腫脹、炎癥細(xì)胞浸潤、小膽管增生、膽管壁增厚、肝細(xì)胞點狀壞死、纖維組織增生等病理改變[8]；② 機體發(fā)生炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)肝細(xì)胞內(nèi)信號通路或刺激炎癥細(xì)胞因子[9]，導(dǎo)致膽汁流動受阻引起膽汁淤積。在環(huán)境、病毒等刺激下機體產(chǎn)生自身免疫反應(yīng)被認(rèn)為是PBC 最為可能的發(fā)病機制，PBC 依據(jù)其病理學(xué)特征可分為膽管炎期、膽管增生期、瘢痕和纖維化期和肝硬化期，病理表現(xiàn)包括肝內(nèi)膽管結(jié)構(gòu)破壞、炎癥擴張或碎屑樣壞死、纖維化間隔和再生結(jié)節(jié)等[10]。

近年來，膽管上皮細(xì)胞的碳酸氫根分泌功能受損被認(rèn)為是膽汁淤積的發(fā)病機制之一，有假說提出，碳酸氫根分泌減少并在膽管上皮細(xì)胞內(nèi)累積，使膽汁酸進(jìn)入膽管上皮細(xì)胞致細(xì)胞損傷凋亡，膽道屏障破壞，機體發(fā)生免疫損傷或氧化應(yīng)激反應(yīng)從而引起膽汁淤積[11]。

3 膽汁淤積的形成因素

3.1 遺傳性因素

SLC25A13、ATP8B1、ABCB11等基因缺陷可能引起PFIC、良性復(fù)發(fā)性肝內(nèi)膽汁淤積癥等遺傳性膽汁淤積性疾病[12]。

3.2 獲得性因素

3.2.1 年齡 新生兒膽汁淤積性黃疸分為先天性膽道閉鎖性黃疸和非膽道閉鎖性膽汁淤積性黃疸，造成新生兒膽汁淤積的因素包括膽汁酸合成異常、膽管閉鎖、結(jié)石等[13]。而老年人因肝臟功能減退，對藥物的代謝能力降低，更容易發(fā)生藥物性肝損傷，造成膽汁淤積性黃疸[14]。由此可見，新生兒與老年人由于肝臟等器官發(fā)育不成熟或出現(xiàn)衰退等原因均可能造成膽汁淤積。

3.2.2 妊娠 在妊娠期間，孕婦體內(nèi)雌激素水平異?？蓳p害BSEP、MDR3、多藥耐藥相關(guān)蛋白2（MRP2）等轉(zhuǎn)運蛋白的表達(dá)與功能，抑制卵母細(xì)胞膽汁酸外排，造成妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積（ICP），危及胎兒生命健康[15]。ICP 的危險因素除常見的激素紊亂與病毒、尿道感染外，還包括孕婦的年齡、孕前體重、受教育程度、多胎妊娠、口服避孕藥史等[16]。

3.2.3 手術(shù) 特發(fā)性術(shù)后膽汁淤積通常發(fā)生在心臟外科手術(shù)或腹部大手術(shù)后1 ～2 周，可能是由于術(shù)中使用麻醉劑、體外循環(huán)血量降低、失血過多等原因引起肝臟缺氧缺血，導(dǎo)致肝細(xì)胞功能障礙甚至肝細(xì)胞死亡。此外，長期的腸外營養(yǎng)與腸道功能衰竭均可導(dǎo)致肝內(nèi)膽汁淤積[17]，這種膽汁淤積被稱為腸外營養(yǎng)相關(guān)膽汁淤積，與新生兒喂養(yǎng)不當(dāng)、腸道菌群失衡、禁食時長、感染等有關(guān)[18]。手術(shù)造成的膽汁淤積通常與患者營養(yǎng)與能量得不到充分供給導(dǎo)致肝臟、胃腸道正常生理功能無法有效維持相關(guān)。

3.3 藥物

非甾體抗炎藥、抗高血壓藥、抗糖尿病藥、抗驚厥藥、降脂藥和精神藥物等多種臨床藥物可引起膽汁淤積、藥物性膽管病和消失性膽管綜合征，其中阿莫西林等抗菌藥物比其他種類的藥物更容易造成急性或慢性的膽汁淤積[19]。藥物造成的膽汁淤積通常是由于藥物自身毒性、自身免疫反應(yīng)等原因造成膽道生理結(jié)構(gòu)被破壞[20]。

3.4 疾病

膽汁淤積是敗血癥、肝外細(xì)菌感染和酒精性肝炎的常見并發(fā)癥。當(dāng)機體發(fā)生炎癥反應(yīng)或致病菌侵入血液循環(huán)并在體內(nèi)生長繁殖產(chǎn)生毒素引起全身性感染，可繼發(fā)肝膿腫、膽結(jié)石以及膽管炎等疾病，造成膽汁淤積，膽汁酸激活炎癥巨噬細(xì)胞中的NLRP3 炎癥小體被認(rèn)為是膽汁淤積相關(guān)膿毒癥的發(fā)病機制[21]。

3.5 生活習(xí)慣

膽石癥是指膽道系統(tǒng)形成結(jié)石，大部分的結(jié)石為膽固醇結(jié)石，膽固醇結(jié)石中膽固醇含量約占90%。膽固醇攝入過多引發(fā)高膽固醇血癥，進(jìn)而導(dǎo)致膽固醇結(jié)石的形成。膽固醇積聚于膽道中造成膽汁淤積，而膽石癥的發(fā)生與膳食結(jié)構(gòu)、日常用水水質(zhì)等均有著密切聯(lián)系[22]。

3.6 其他

膽汁淤積的形成還可能與地理位置、季節(jié)交替等環(huán)境變化有關(guān)，例如妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥的發(fā)病率差異在不同地理位置之間為0.05%～20%。在芬蘭等低硒地區(qū)ICP 發(fā)病率較高[23]，有假說提出，血清硒水平的降低可能是ICP 的病因之一，原因是谷胱甘肽過氧化物酶是一種依賴于硒的強抗氧化劑，硒水平的降低可能引起氧化應(yīng)激反應(yīng)[24]。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)ICP 發(fā)病率具有季節(jié)性變化，在冬季達(dá)到峰值，而在夏季有下降的趨勢[23]。與此同時，有研究顯示ICP患者在夏季的血清硒水平明顯高于冬季[25]，進(jìn)一步表明地理位置與季節(jié)變化共同影響著ICP 的發(fā)病率。此外，環(huán)境改變可使處于PBC 潛伏期的患者病情惡化為臨床癥狀明顯期，在長期吸煙、接觸某些特殊化學(xué)物品及有毒垃圾的人群中PBC 發(fā)病率較高，這可能與環(huán)境改變造成機體免疫功能低下引起肝內(nèi)膽汁淤積有關(guān)[26]。

4 膽汁淤積的生物機制

4.1 膽汁酸合成

膽汁酸作為膽固醇的代謝產(chǎn)物，可分為初級膽汁酸和次級膽汁酸。在膽汁酸合成過程中發(fā)生多級酶促反應(yīng)，涉及到多種酶[27]，例如膽固醇7α-羥化酶（CYP7A1）、3β-羥基-C27-類固醇脫氫酶（HSD3B7）等[28]。若這些酶的功能與活性發(fā)生改變甚至失活時均可能會導(dǎo)致膽汁酸合成速度異常，正常的膽汁酸結(jié)構(gòu)與生理功能受到破壞，膽汁酸親水性降低，有毒的膽汁酸中間產(chǎn)物形成，造成膽汁淤積。

CYP7A1、HSD3B7 是初級膽汁酸合成的關(guān)鍵酶。CYP7A1 屬于細(xì)胞色素P450 氧化還原酶系，受法尼醇X 受體（FXR）的調(diào)控進(jìn)而影響膽汁酸合成速度[29]，當(dāng)CYP7A1 表達(dá)過低時抑制膽固醇分解，導(dǎo)致膽固醇在體內(nèi)蓄積形成高膽固醇血癥。HSD3B7 是初級膽汁酸合成通路中唯一的異構(gòu)酶，可維持膽汁酸正常生理功能、促進(jìn)膽固醇吸收[30]。HSD3B7 缺乏或失活通常表現(xiàn)為兒童時期的肝臟受損，可引發(fā)膽汁淤積性肝病、新生兒黃疸、先天性膽汁酸合成缺陷癥等多種疾病[31]。

Δ4-3-氧代類固醇5β-還原酶（AKR1D1）、膽汁酸-輔酶A 氨基酸-N-酰基轉(zhuǎn)移酶（BAAT）等是次級膽汁酸合成的關(guān)鍵酶。AKR1D1 是一種具有還原能力的酶，對固醇核環(huán)結(jié)構(gòu)具有修飾作用并參與類固醇激素代謝，當(dāng)AKR1D1 發(fā)生缺陷時，具有肝毒性的膽汁酸在肝內(nèi)積累，造成新生兒進(jìn)行性膽汁淤積癥、新生兒肝衰竭、先天性膽汁酸合成缺陷癥等疾病[32]。BAAT 參與膽汁酸酰化，催化膽酸、鵝去氧膽酸等游離型膽汁酸與甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合，形成結(jié)合型膽汁酸[33]。BAAT 發(fā)生缺陷引起膽汁酸與氨基酸錯誤結(jié)合，導(dǎo)致肝內(nèi)膽汁淤積、家族性高膽烷血癥等疾病，臨床上可表現(xiàn)為瘙癢、黃疸、生長遲緩、凝血時間延長、脂溶性維生素吸收不良等癥狀[34]。膽汁酸合成途徑見圖1。

圖1 膽汁酸合成途徑（KEGG：ko00120）Fig 1 Synthesis pathway of bile acid（KEGG：ko00120）

4.2 膽汁酸轉(zhuǎn)運

膽汁酸在腸道通過頂端Na＋依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運體（ASBT）、有機溶質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白α/β被重吸收進(jìn)入門靜脈，并通過肝細(xì)胞基底膜上的Na＋依賴性?；悄懼猁}協(xié)同轉(zhuǎn)運多肽（NTCP）、非Na＋依賴型有機陰離子轉(zhuǎn)運多肽（OATPs）返回肝臟。重吸收回肝臟的膽汁酸再與新合成的結(jié)合型膽汁酸一起由肝細(xì)胞膽管側(cè)膜BSEP 分泌入膽道系統(tǒng)，而未被重吸收的膽汁酸由MRP2 分泌入膽道系統(tǒng)，完成膽汁酸由膽囊至小腸的轉(zhuǎn)運。膽汁酸轉(zhuǎn)運促進(jìn)膽汁流動，也促進(jìn)了內(nèi)源性化合物如膽紅素、激素以及包括藥物在內(nèi)的外源性物質(zhì)的消除。而當(dāng)膽汁酸轉(zhuǎn)運體受到抑制或發(fā)生缺陷時，膽汁酸的轉(zhuǎn)運與排泄受損，肝臟和血液中膽汁酸水平升高，引起炎癥反應(yīng)或膽管堵塞，造成膽汁淤積。膽汁酸轉(zhuǎn)運蛋白主要分為ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族、溶質(zhì)載體蛋白家族兩類。膽汁酸轉(zhuǎn)運與重吸收見圖2。

圖2 膽汁酸轉(zhuǎn)運與重吸收Fig 2 Transport and reabsorption of bile acid

4.2.1 溶質(zhì)載體蛋白家族 溶質(zhì)載體蛋白家族為跨膜轉(zhuǎn)運蛋白，包括NTCP、ASBT 等轉(zhuǎn)運蛋白。NTCP 可將大約90%的結(jié)合型膽汁酸攝入肝細(xì)胞[35]，剩余約10%的結(jié)合型膽汁酸由OATPs攝入肝細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)NTCP 轉(zhuǎn)運膽汁酸功能被抑制時，OATPs 表達(dá)上調(diào)對膽汁酸轉(zhuǎn)運起代償作用[36]。NTCP 使肝細(xì)胞對膽汁酸敏感，膽汁酸在肝細(xì)胞中不斷積累刺激炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)，使機體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)造成膽汁淤積性肝損傷[37]。

ASBT 又稱回腸膽汁酸轉(zhuǎn)運蛋白，腸道內(nèi)95%以上的膽汁酸經(jīng)ASBT 轉(zhuǎn)運。ASBT 與膽汁淤積癥的發(fā)病和治療有關(guān)。ASBT 的表達(dá)顯著上調(diào)、FXR 表達(dá)下調(diào)時可引發(fā)PFIC[38]。A4250、volixibat、maralixibat 等ASBT 抑制劑減少了膽汁重吸收，使得膽汁的消除速率大于膽汁生成速率，用于多種類型膽汁淤積性肝病的治療。

Citrin 蛋白屬于線粒體內(nèi)溶質(zhì)載體蛋白家族載體蛋白，其編碼基因為SLC25A13，主要參與氨基酸在線粒體內(nèi)外的轉(zhuǎn)運，與尿素循環(huán)密切相關(guān)。SLC25A13基因突變是嬰兒發(fā)生膽汁淤積的常見誘因，可導(dǎo)致新生兒肝內(nèi)膽汁淤積癥。

4.2.2 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族 ABC 轉(zhuǎn)運家族有7個亞族，BSEP 屬于ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族B 亞族，其編碼基因為ABCB11，是膽酸鹽分泌的限速轉(zhuǎn)運體，可將膽酸鹽從肝細(xì)胞內(nèi)排出至膽管，并貯存于膽囊內(nèi)。BSEP 蛋白缺陷導(dǎo)致PFIC2、良性復(fù)發(fā)性肝內(nèi)膽汁淤積癥、ICP 等多種疾病[39]。

MRP2 屬于ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族C 亞族，編碼基因為ABCC2。MRP2 可將膽紅素轉(zhuǎn)運并隨膽汁進(jìn)入膽管，減輕膽酸鹽細(xì)胞毒性作用。當(dāng)毛細(xì)膽管排泌膽酸的正常通道受阻引起膽汁淤積時MRP2 表達(dá)下調(diào)，而位于肝細(xì)胞基底外側(cè)膜的膽酸轉(zhuǎn)運蛋白（MRP3）表達(dá)上調(diào)，MRP3 與MRP4可介導(dǎo)膽汁酸、膽紅素、藥物等底物外排入血液，在MRP2 功能受損時形成代償機制[40]。

MDR3 屬于ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族B 亞族，MDR3 缺陷可導(dǎo)致膽固醇從膽汁中析出結(jié)晶形成結(jié)石阻塞膽道，影響膽道磷脂分泌，造成PFIC3、ICP、PBC、低磷脂相關(guān)膽石癥等[41]。

4.3 膽汁酸代謝調(diào)控

膽汁酸作為代謝調(diào)控因子可以激活核受體和膜受體，對膽汁酸代謝進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)。多條通路與膽汁酸負(fù)反饋調(diào)節(jié)有關(guān)，其中較為重要的通路是FXR-SHP 通路，在此通路中，F(xiàn)XR 由于膽汁酸的不斷累積而被激活，誘導(dǎo)下游的小異二聚體伴侶表達(dá)，抑制CYP7A1 活性，負(fù)反饋調(diào)節(jié)膽汁酸的合成[42]。另一方面，膽汁酸-FXR-FGF15/19 信號通路是膽汁酸代謝調(diào)控的重要腸道途徑，在此通路中，腸道FXR 被過度蓄積的膽汁酸激活，誘導(dǎo)回腸細(xì)胞上的成纖維細(xì)胞生長因子15/19 表達(dá)，成纖維細(xì)胞生長因子與肝細(xì)胞表面成纖維細(xì)胞生長因子受體發(fā)生特異性結(jié)合，從而抑制膽汁酸合成，避免膽汁酸過度累積[43]。膽汁酸代謝調(diào)控見圖3。

圖3 膽汁酸代謝調(diào)控Fig 3 Regulation of bile acid metabolism

4.3.1 核受體 核受體是調(diào)控膽汁酸代謝的一類關(guān)鍵信號傳導(dǎo)蛋白。FXR 等核受體位于細(xì)胞核內(nèi)，可與進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的配體發(fā)生特異性結(jié)合，并通過信息傳導(dǎo)調(diào)控多種蛋白的表達(dá)。FXR 又稱膽汁酸受體，可上調(diào)BSEP、MDR2/3、MRP2、ASBT、OSTα/OSTβ表達(dá)，促進(jìn)膽汁酸腸道重吸收。同時，F(xiàn)XR 可下調(diào)NTCP、OATPs 表達(dá)，避免膽汁酸在肝臟過度累積[44]。FXR 編碼基因為NR1H4，有研究顯示，PFIC5 是由NR1H4基因突變引起的膽汁淤積癥[45]。類視黃醇X 受體為維生素A 類似物，可以和FXR 等多種核受體形成二聚體從而發(fā)揮生理功能，參與膽汁酸代謝[46]。

維生素D 受體為甾體激素受體，與維生素D3結(jié)合誘導(dǎo)CYP3A4 表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)石膽酸代謝[47]。在妊娠期間母體免疫系統(tǒng)中，維生素D 還可以通過維生素D 受體作用于輔助性T 細(xì)胞，使Th1 型細(xì)胞向Th2 型細(xì)胞方向轉(zhuǎn)換，防止ICP 發(fā)生[48]。

4.3.2 膜受體 G 蛋白膽汁酸偶聯(lián)受體5 作為膜受體，可被膽汁酸特異性識別。研究表明，具有G 蛋白膽汁酸偶聯(lián)受體5 缺陷的小鼠易發(fā)生膽汁淤積性肝損傷[49]。

5 展望

膽汁淤積是一種由膽汁分泌或排泄障礙引起的病理生理過程，膽汁淤積未得到及時有效的治療將會造成肝臟進(jìn)一步的損傷，甚至引發(fā)肝纖維化、肝硬化等較為嚴(yán)重的肝臟相關(guān)疾病。本文通過將膽汁淤積的生物機制同膽汁酸合成、轉(zhuǎn)運、代謝調(diào)控等生物過程及相關(guān)靶點進(jìn)行聯(lián)系，進(jìn)一步闡述了FXR、NTCP、ASBT 等蛋白可能具有作為膽汁淤積臨床治療潛在靶點的可能性，對膽汁淤積的形成與發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)，對后續(xù)研究具有一定的啟發(fā)性。