遺傳因素在膽囊結(jié)石形成中的作用

范永茂，張悅

（1.暨南大學第二臨床醫(yī)學院，廣東 深圳 518020；2. 暨南大學第二臨床醫(yī)學院/深圳市人民醫(yī)院肝膽胰外科，廣東 深圳 518020）

0 引言

膽囊結(jié)石（Gallstone disease，GSD）是全球高發(fā)的一類消化系統(tǒng)疾病，位于北美洲的女性印第安人是全球患膽囊結(jié)石風險最高的人群，發(fā)病率高達64.1%[1]。在歐洲國家人群中，大約有20%的人患有膽囊結(jié)石；非洲地區(qū)的人群發(fā)病率最低；亞洲人群的發(fā)病率居中，大約在5%-20%[2,3]。在我國，隨著國家的發(fā)展和進步，各族人民生活水平不斷提升，膽囊結(jié)石的發(fā)病率也逐年升高。盡管有很多膽囊結(jié)石患者沒有任何臨床癥狀，可能在整個生命過程中都不會發(fā)作，但也有超過20%的膽囊結(jié)石患者會出現(xiàn)劇烈腹痛、發(fā)燒、惡心嘔吐甚至黃疸等癥狀，這就需要臨床干預[2,4]。膽囊結(jié)石疾病對我們的衛(wèi)生服務體系造成了巨大的負擔，但它的發(fā)病機制至今仍沒有被完全闡明。目前普遍認為，膽囊結(jié)石主要與肝臟膽固醇高分泌、腸道膽固醇吸收增加、膽囊動力減退、胰島素抵抗、膽紅素代謝異常、膽道感染和遺傳等因素密切相關(guān)。隨著基因檢測、生物信息學等技術(shù)的興起和發(fā)展，越來越多的遺傳因素被發(fā)現(xiàn)和證實與膽囊結(jié)石形成有關(guān)。

1 膽固醇吸收和代謝與膽囊結(jié)石

目前已經(jīng)證實，膽固醇吸收增加和代謝異常都與膽囊結(jié)石的形成有密切關(guān)系，故調(diào)節(jié)膽固醇吸收和代謝的相關(guān)基因突變可能會導致膽囊結(jié)石患病風險增高。

1.1 腸道膽固醇吸收

飲食攝入的脂質(zhì)在膽汁和胰液的共同作用下消化形成脂肪酸、膽固醇等小分子物質(zhì)，主要在十二指腸下段及空腸上段被吸收進入腸粘膜細胞。膽固醇的吸收過程是受到多個基因調(diào)控。Niemann-Pick C1-like 1（NPC1L1）蛋白是腸粘膜細胞從腸道吸收膽固醇的轉(zhuǎn)運蛋白，NPC1L1基因表達降低會抑制腸道膽固醇的吸收，有利于降低血漿膽固醇水平[5]。依澤替米貝就是通過抑制NPC1L1來達到降低血脂功效的，還能起到預防和溶解膽結(jié)石的效果[6]。此外，ABCG5和ABCG8基因編碼的甾醇轉(zhuǎn)運蛋白G5和G8抑制腸黏膜細胞從腸腔攝入膽固醇，避免了膽固醇在體內(nèi)的過度積累。Knut E.Berge等[7]給小鼠高膽固醇飲食后發(fā)現(xiàn)ABCG5和ABCG8的表達在腸道中增加了大約兩倍，而小鼠的血漿膽固醇水平幾乎沒有變化，由此驗證了這一觀點。

腸道吸收進入人體的膽固醇含量減少，血漿膽固醇水平也會相應降低，人體總膽固醇池下降，分泌進入到膽汁的膽固醇就不會過飽和，膽固醇聚合成核最終變?yōu)槟懩医Y(jié)石的過程可能因此得到抑制。

1.2 膽固醇的轉(zhuǎn)運

膽固醇是不溶于水的，所以膽固醇在血漿中的運輸需要依賴載脂蛋白的幫助才能完成。人體中的載脂蛋白種類眾多，功能不盡相同。來自中國上海的一篇報道指出，血清脂質(zhì)水平同膽囊結(jié)石的發(fā)生有密切關(guān)系[8]。Serdar Sara?等[9]通過對比90名膽囊結(jié)石患者和50名正常對照組的載脂蛋白水平，發(fā)現(xiàn)膽結(jié)石患者的ApoB水平明顯升高。一項meta分析認為，ApoB rs693的基因多態(tài)性與膽囊結(jié)石易感性有關(guān)[10]。ApoE也被證實與膽結(jié)石發(fā)生有關(guān)，ApoE多態(tài)性會影響歐洲人群和墨西哥人群膽囊結(jié)石的發(fā)病風險[11,12]。

由此可見，調(diào)控載脂蛋白的基因如果發(fā)現(xiàn)突變，可能會干擾膽固醇的轉(zhuǎn)運過程，影響膽固醇代謝，最終可能增加膽囊結(jié)石的患病風險。

1.3 膽固醇的生物合成

除了腦組織和成熟的紅細胞外，人體幾乎所有組織都可以合成膽固醇，其中肝臟是最主要的合成場所。3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶是膽固醇生物合成途徑中的關(guān)鍵限速酶，它決定了膽固醇合成的效率。目前臨床使用非常廣泛的他汀類降脂藥物就是通過抑制HMG-CoA還原酶的活性來降低血脂水平。B A Chapman等[13]對接受辛伐他汀治療的27名膽囊結(jié)石患者進行隨訪，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過12個月的辛伐他汀治療后，可以明顯降低血脂水平和膽汁膽固醇飽和指數(shù)（CSI），結(jié)石直徑也有所縮小。

作為肝臟合成膽固醇的關(guān)鍵酶，HMGCoA起到舉足輕重的作用。調(diào)控膽固醇合成的相關(guān)基因出現(xiàn)異常，膽固醇可能會合成增多。對于未來膽囊結(jié)石的藥物預防和治療，HMGCoA還原酶也許是一個非常重要的突破點。

1.4 膽固醇的分泌

血漿脂質(zhì)水平雖然被證實與膽囊結(jié)石形成有關(guān)，但直接參與結(jié)石形成的是通過肝臟分泌到膽汁中的那部分膽固醇。所以，那些調(diào)控肝臟分泌膽固醇的基因就顯得更為重要了，但這些調(diào)控機制尚未被完全闡明，仍舊存在許多未解之謎。M Fuchs等[14]通過對結(jié)石易感的C57L/J系小鼠和具有結(jié)石抗性的AKR/J系小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，高密度脂蛋白受體(SRBI)可以促進肝臟攝取更多的血漿高密度脂蛋白，并促進了肝臟向膽汁中分泌膽固醇。ABCG5/G8基因除了在腸道表達，也在肝臟細胞中也有表達。通過ABCG5/G8轉(zhuǎn)運蛋白向膽汁中分泌游離膽固醇是肝臟清除膽固醇的一大重要途徑。ABCG5/G8 低表達的小鼠膽汁中膽固醇含量降低，而ABCG5/G8表達增加促進膽固醇分泌到膽汁[15]。

決定膽汁中膽固醇飽和程度的調(diào)控基因?qū)Y(jié)石形成的影響是顯而易見的，因為它們影響的是膽囊結(jié)石萌芽和發(fā)展的直接環(huán)境。膽汁膽固醇飽和度的改變可能是由許多與膽囊結(jié)石形成有關(guān)的各種間接因素引起的。

2 膽汁酸代謝與膽囊結(jié)石

肝臟以膽固醇為前體合成膽汁酸，膽汁酸是膽固醇主要的代謝產(chǎn)物。合成的膽汁酸以膽鹽的形式分泌到膽汁中，可以增加膽汁中的膽固醇溶解度，在一定程度上抑制膽囊結(jié)石的產(chǎn)生。膽固醇7α羥化酶（CYP7A1）是膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸過程中的關(guān)鍵酶。Faiza Qayyum等[16]在100149名白色人種對CYP7A1的8個罕見突變和2個常見突變位點進行了檢測和相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)CYP7A1的基因突變會導致血漿低密度脂蛋白降低，并且增加了膽囊結(jié)石和心肌梗死的患病風險。膽汁酸的合成還受到膽汁酸核受體FXR的調(diào)控。Antonio Moschetta等[17]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR基因缺陷的小鼠膽汁膽固醇過飽和，更容易形成膽固醇結(jié)晶和膽石癥，使用了FXR激動劑以后可以降低膽固醇結(jié)晶，起到預防膽囊結(jié)石的作用。

膽汁酸的合成，既代謝、減少了人體內(nèi)的膽固醇含量，又增加了膽汁中膽固醇的溶解度，是人體天然的抵御膽囊結(jié)石形成的機制。這一機制被破壞時，患膽石癥的風險就會大大升高。

3 膽紅素代謝與膽囊結(jié)石

膽紅素大多是由紅細胞裂解、破壞后血紅蛋白分解產(chǎn)生，主要通過膽汁排泄。溶血性疾病是指各種原因?qū)е碌募t細胞大量破壞，產(chǎn)生的大量膽紅素超出了肝臟代謝的能力，表現(xiàn)為血漿中游離膽紅素含量增多，經(jīng)膽汁排出的膽紅素也過多。已經(jīng)有研究證明，血液中膽紅素水平升高可能與膽囊結(jié)石，尤其是膽色素類結(jié)石的形成有關(guān)[18]。另外，吉爾伯特綜合征是一種常染色體顯性遺傳病，它會引起膽紅素尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶（UGT）的結(jié)構(gòu)改變，影響膽紅素的代謝，導致非溶血性的血漿膽紅素含量上升。丹麥一項長期大樣本量的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)人群血漿膽紅素水平升高會增加發(fā)生癥狀性膽石癥的風險，而這個現(xiàn)象與尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶1A1（UGT1A1）的基因突變有關(guān)[19]。已有很多西方國家報道了UGT1A1的基因突變是導致膽囊結(jié)石的危險因素[20,21]。國內(nèi)也有學者對國人的UGT1A1基因突變進行了相關(guān)研究，但尚未發(fā)現(xiàn)UGT1A1基因多態(tài)性與我國青年人膽囊結(jié)石的發(fā)病有直接關(guān)系[22]。

膽紅素是膽汁的重要組成成分，它在膽汁中的濃度過高可能是膽囊結(jié)石形成的一大誘因，特別是膽色素結(jié)石。因而患有膽紅素代謝相關(guān)疾病的患者可能需要更加關(guān)注膽結(jié)石的患病情況。

4 黏蛋白與膽囊結(jié)石

黏蛋白是一種高分子量的上皮糖蛋白，主要由膽囊上皮合成和分泌的。黏蛋白可以分為兩大類：一類是膜結(jié)核型，具有疏水端和親水端，可能與細胞信息傳遞功能相關(guān)；另一類是分泌型，其分子結(jié)構(gòu)具有伸展性，能增加膽汁的粘稠度，也對膽囊黏膜有保護作用；目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和認識的黏蛋白種類大約有二十多種，其中可能與膽囊結(jié)石有關(guān)的大約占了三分之一；黏蛋白可能通過降低膽汁流動性使膽汁淤積、與細菌結(jié)合增加感染幾率、使膽汁中膽固醇/磷脂比例失衡等途徑促進了膽囊結(jié)石的形成[23]。已經(jīng)證實很多種類型的黏蛋白直接參與了膽囊結(jié)石的形成。MUC1基因缺陷小鼠與野生型小鼠喂養(yǎng)致石飼料后，MUC1缺陷小鼠黏蛋白分泌量明顯減少，膽固醇結(jié)晶也變得緩慢，膽囊結(jié)石發(fā)生率顯著降低[24]。而后該作者又證實，在致石飼料喂養(yǎng)下，MUC1轉(zhuǎn)基因小鼠的黏蛋白表達水平、膽囊結(jié)石發(fā)生率遠高于野生型小鼠[25]。浙江大學的一篇研究由膽囊結(jié)石的鈣化程度進行分類后對膽囊組織的黏蛋白進行檢測，發(fā)現(xiàn)鈣化程度越高的結(jié)石對應的膽囊組織中MUC4含量越高[26]。韓國學者Kyo-Sang Yoo等[27]發(fā)現(xiàn)膽固醇結(jié)石患者的膽囊壁中MUC3和MUC5B的表達顯著升高。

我們普遍認為黏蛋白是一類重要的促核因子，它在膽囊結(jié)石形成過程，尤其是初始階段起到重要作用。目前對于黏蛋白的研究尚未透徹，我們還不知道膽結(jié)石患者黏蛋白為什么會分泌增多，它們的分泌受到哪些因素的調(diào)控，以及膽汁中的黏蛋白具體是如何促進結(jié)石的形成。

5 膽囊收縮功能與膽囊結(jié)石

除了膽汁成分的改變，膽囊收縮功能減低也是膽囊結(jié)石形成的一大重要因素。膽囊收縮能力如果受到影響，膽汁排出延緩，膽汁中的溶質(zhì)容易積聚、沉淀在膽囊中，在各種促核因子的作用下，逐漸聚合形成膽囊結(jié)石。其中，膽囊收縮素受體CCKR變異是導致膽囊收縮力減退的一個重要因素。膽囊收縮素CCK是一種神經(jīng)腸肽類激素，主要由小腸近端的內(nèi)分泌細胞合成和分泌[28]。當進食了富含蛋白質(zhì)和脂肪的食物后，就會刺激小腸大量分泌CCK[29]。CCK通過CCKA受體和CCKB受體發(fā)揮作用，可以促進膽囊收縮和膽汁的分泌。有研究發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠對比，CCK基因敲除小鼠膽囊收縮能力降低，促進了膽汁在膽囊的瘀滯和膽固醇的結(jié)晶[30]。類似的，日本學者發(fā)現(xiàn)CCKA受體基因缺陷的小鼠形成膽囊結(jié)石的風險也會更高[31]，使用CCKA受體拮抗劑會對小鼠造成相似的結(jié)石易感性[32]。此外，CCK分泌降低還通過減慢腸蠕動的方式增加了膽囊結(jié)石風險，因為腸道蠕動緩慢會增加腸道內(nèi)膽固醇的吸收[30]。

膽囊收縮對排空和更新膽囊膽汁起到至關(guān)重要的作用，只有不斷排出陳舊膽汁、接受肝臟新合成的膽汁，才能保證膽囊中暫存膽汁中各類成分的穩(wěn)定性，較少結(jié)石形成的風險。

6 雌激素與膽囊結(jié)石

臨床上，女性膽囊結(jié)石患者比男性大約多2-3倍，這可能與不同性別之間的雌激素水平差異有關(guān)。很多女性患者是在妊娠后發(fā)現(xiàn)了膽囊結(jié)石，這可能跟妊娠期間雌激素水平變化密切相關(guān)。Ornella de Bari等[33]發(fā)現(xiàn)雌激素能夠引起肝臟合成膽鹽減少，合成膽固醇增加，還可能損害膽囊的收縮功能，最終誘發(fā)了膽囊結(jié)石的形成。這可能是通過雌激素受體α(ERα)和雌激素受體G蛋白偶聯(lián)受體30（GPR30）兩條不同的途徑引起的[34]。希臘的一項研究檢測了膽結(jié)石患者及對照組的雌激素受體的基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)在希臘人群中，雌激素受體α的基因多態(tài)性與膽石癥患病風險有關(guān)[35]。

雌激素的作用復雜，它導致膽囊結(jié)石易感性增加的具體機制還需要更加深入的研究。對雌激素導致膽石癥風險增加機制的透徹研究，可以為預防和治療因妊娠、口服避孕藥物等導致的膽石癥提供很大幫助。

7 結(jié)語

總而言之，膽囊結(jié)石是一類臨床上很常見但卻又復雜的疾病，它的病因、危險因素繁多，不僅僅是單一致病因素導致的。調(diào)控膽囊功能和膽汁中各類成分合成代謝的相關(guān)基因出現(xiàn)異常，就可能改變膽囊內(nèi)的環(huán)境，誘發(fā)膽囊結(jié)石的形成。對于膽囊結(jié)石發(fā)病機制的研究，我們?nèi)蕴幱谝粋€初級階段，我們距離真正揭開膽囊結(jié)石面紗還有很長的路要走。為什么有的膽囊結(jié)石患者結(jié)石是單發(fā)的，有的患者的結(jié)石又是多發(fā)；為什么有的結(jié)石呈現(xiàn)圓形或橢圓形，有的又呈不規(guī)則多面體形等等，仍有許許多多的疑惑亟待解決。現(xiàn)如今，基因檢測、基因工程相關(guān)技術(shù)的高度發(fā)展，為遺傳因素與膽囊結(jié)石關(guān)系的研究提供了廣闊的探索空間。我們已經(jīng)明確了遺傳因素在膽囊結(jié)石形成中是起到重要作用的，我們還需繼續(xù)深究其作用途徑及調(diào)控機制，真真正正了解膽囊結(jié)石的“前世今生”。