ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體G5/8（ABCG5/8）在膽囊膽固醇結(jié)石形成及治療中的作用

盧琴， 劉衛(wèi)輝

1 電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院， 成都 611731； 2 四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院消化內(nèi)科， 成都 610072

隨著中國(guó)飲食西方化，膽囊結(jié)石逐漸成為一種普遍的消化系統(tǒng)疾病，并產(chǎn)生了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，其病因及發(fā)病機(jī)制的研究也一直受國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。目前認(rèn)為，膽汁膽固醇過飽和狀態(tài)是膽囊膽固醇結(jié)石形成的主要因素。膽固醇代謝不平衡與膽囊結(jié)石等多種疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，因此，維持體內(nèi)膽固醇代謝平衡被認(rèn)為是預(yù)防和治療膽囊結(jié)石的關(guān)鍵。與此同時(shí)，目前控制膽固醇水平的分子機(jī)制也有深入研究，其中ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體（ATP-binding cassette，ABC）G5和G8（ABCG5/8）影響膽汁膽固醇的代謝及分泌，對(duì)預(yù)防和治療膽囊膽固醇結(jié)石具有重要的理論意義。本文主要圍繞與膽汁膽固醇分泌相關(guān)的ABCG5/8，針對(duì)其與膽囊膽固醇結(jié)石的研究進(jìn)展進(jìn)行了討論和總結(jié)，并探討了基于ABCG5/8預(yù)防膽固醇結(jié)石發(fā)展的治療靶點(diǎn)，為今后的藥物作用靶點(diǎn)方面的臨床治療提供相關(guān)理論支持。

1 膽囊膽固醇結(jié)石的流行病學(xué)與發(fā)病機(jī)制

膽囊結(jié)石是世界范圍內(nèi)的一個(gè)主要流行病和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，?？蓪?dǎo)致急性膽囊炎、胰腺炎等并發(fā)癥［1-3］。由于生活水平的提高、長(zhǎng)期高膽固醇飲食的攝入，膽囊結(jié)石發(fā)病率和患病率呈逐年上升趨勢(shì)。膽囊結(jié)石是一種常見的多因素疾?。?］，其危險(xiǎn)因素包括：高脂飲食、肥胖、糖尿病、代謝綜合征和久坐不動(dòng)的生活方式等［5-8］，主要是因?yàn)樗鼈儠?huì)影響膽汁中的膽固醇濃度。根據(jù)結(jié)石中膽固醇含量的不同，膽囊結(jié)石被分為三種類型［7，9］，包括膽固醇型結(jié)石（膽固醇含量≥70%）、色素型結(jié)石（膽固醇含量≤30%）、混合型結(jié)石（膽固醇含量30% ～ 70%）。其中，膽固醇結(jié)石是膽囊結(jié)石中最主要的類型［10］。

多種致病機(jī)制和危險(xiǎn)因素導(dǎo)致膽固醇結(jié)石的形成，涉及膽汁膽固醇分泌失衡、膽囊炎癥反應(yīng)、黏蛋白分泌改變、膽囊動(dòng)力障礙、腸道微生物改變［11］等多個(gè)方面。但臨床研究［12-14］發(fā)現(xiàn)，膽固醇的高分泌和膽汁膽固醇過飽和狀態(tài)是主要致病因素。除膽汁和膽囊的局部因素外，膽固醇結(jié)石的發(fā)生也是遺傳易感性及環(huán)境因素相互影響的結(jié)果［9，15］。Liang等［16］提出，遺傳因素和致石基因在膽固醇結(jié)石形成中起著重要的作用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者［17-18］通過病例對(duì)照研究、雙胞胎遺傳流行病學(xué)、連鎖分析家系和種族等多種途徑，探索了基因遺傳學(xué)與膽固醇結(jié)石發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性。此外，在喂食高膽固醇致石飼料的小鼠體內(nèi)觀察到多種致石基因改變，包括肝臟膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)體ABCG5/8。綜上，人類與小鼠的研究都表明了基因遺傳學(xué)在膽固醇結(jié)石形成過程中的作用，是導(dǎo)致結(jié)石形成的關(guān)鍵因素。

2 ABCG5/8與膽囊膽固醇結(jié)石

2.1 ABCG5/8基因概述 ABC屬于跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)家族，ABC家族是人體內(nèi)最大的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，廣泛分布于細(xì)胞外膜或內(nèi)膜，都有保守的ATP結(jié)合區(qū)域，在各個(gè)細(xì)胞器之間或跨細(xì)胞膜間通過結(jié)合、水解ATP作為輸送底物的能量，在維持高等真核生物細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)和甾醇平衡中發(fā)揮著關(guān)鍵的功能［19-21］，并在膽汁分泌中起關(guān)鍵作用［22］。膽汁鹽、膽固醇和磷脂是參與結(jié)石病理生理過程中最重要的脂類，它們由ABC家族的特定蛋白運(yùn)輸。ABC家族是主要的類固醇輸出體，負(fù)責(zé)膽固醇從外周細(xì)胞流出，并清除多余的膽固醇和飲食中的類固醇［23］。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能失調(diào)常與膽固醇結(jié)石密切相關(guān)，該轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有包括-A成員、-B成員和-G成員在內(nèi)的多個(gè)亞家族群，而調(diào)控這一類蛋白表達(dá)的基因也被視作候選的致石基因。

在人體中，亞家族-G成員被認(rèn)為是肝臟膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)體，主要介導(dǎo)膽固醇外流以實(shí)現(xiàn)膽固醇的逆向運(yùn)輸，以及維持膜的完整性以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生存［20］。ABCG亞家族在肝細(xì)胞小管膜上表達(dá)，介導(dǎo)多種化合物分泌到膽小管［22-23］。其中，ABCG亞家族成員里的ABCG5/8是膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，位于腸上皮細(xì)胞刷狀緣膜、肝臟細(xì)胞小管膜和膽囊壁上皮細(xì)胞膜，主要介導(dǎo)膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)，與膽固醇代謝密切相關(guān)。ABCG5/8通過將膽固醇從小腸上皮排入腸腔抑制膽固醇的吸收，并促使膽固醇分泌到膽汁中，從而調(diào)節(jié)體內(nèi)膽固醇水平，被認(rèn)為是人類膽固醇結(jié)石的主要遺傳易感因素［24-25］。ABCG5/8在肝細(xì)胞和腸道細(xì)胞中顯著表達(dá)可導(dǎo)致膽汁中膽固醇分泌增加，是形成膽囊膽固醇結(jié)石的重要環(huán)節(jié)。

2.2 ABCG5/8在膽固醇代謝中的作用 肝臟膽固醇的代謝主要包括膽固醇的攝取、合成、轉(zhuǎn)化以及分泌［26］。體內(nèi)有兩種方式可以保持膽固醇代謝平衡，一是減少腸道吸收；二是將外周組織中多余的膽固醇經(jīng)逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的方式轉(zhuǎn)至肝臟，并排出至膽汁中。在膽固醇結(jié)石的形成過程中，膽固醇的動(dòng)態(tài)平衡被高度破壞，涉及膽固醇的攝取、代謝和合成［3］。膽固醇過度分泌或合成膽汁酸減少所致的膽汁膽固醇過飽和狀態(tài)被認(rèn)為是膽固醇結(jié)石形成的前提條件。因此，膽固醇結(jié)石被認(rèn)為與膽固醇代謝密切相關(guān)，任何引起膽固醇平衡失調(diào)的因素都能導(dǎo)致膽固醇結(jié)石的形成。

ABCG5/8是目前公認(rèn)的致石分子，它由兩個(gè)跨膜區(qū)（TMD1、2）和兩個(gè)核苷酸結(jié)合區(qū)（NBD1、2）組成［27］，該結(jié)構(gòu)有助于膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)，維持體內(nèi)膽固醇穩(wěn)態(tài)［28］。最新研究［25］認(rèn)為，在高等真核生物中，ABCG5/8的功能是作為跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，在體內(nèi)膽固醇代謝和膽汁膽固醇濃度調(diào)控中起重要作用。研究［29］也提出ABCG5/8會(huì)增加膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)至膽汁，導(dǎo)致膽汁中的膽固醇含量相對(duì)增加，因此攜帶該分子的人更易形成膽固醇沉積，從而增加膽固醇結(jié)石的發(fā)病概率。綜上，ABCG5/8的高表達(dá)會(huì)增加膽汁中的膽固醇濃度，增加膽固醇結(jié)石的風(fēng)險(xiǎn)［6］。

2.3 ABCG5/8在膽囊膽固醇結(jié)石中的作用 流行病學(xué)調(diào)查、臨床觀察和雙胞胎研究，以及對(duì)近交系小鼠模型的膽固醇結(jié)石流行情況調(diào)查［30］，都支持膽固醇結(jié)石可能是由環(huán)境因素和多個(gè)未確定基因的相互作用影響。近年來，有關(guān)膽固醇結(jié)石基因多態(tài)性及表觀遺傳學(xué)的研究，強(qiáng)調(diào)了基因?qū)W在影響膽固醇結(jié)石的形成過程中扮演著重要角色。早期對(duì)膽囊膽固醇結(jié)石遺傳易感基因的探索主要來源于動(dòng)物研究，在小鼠膽固醇結(jié)石模型中，膽固醇和膽汁酸的合成、運(yùn)輸和代謝等過程都有遺傳易感因素參與。1995年，國(guó)外學(xué)者［31］首次發(fā)現(xiàn)了小鼠致石基因-LITH1，致石基因的存在在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。由于人類與小鼠的基因組間存在較高的同源性［32］，小鼠體內(nèi)LITH基因的發(fā)現(xiàn)為這一消化系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵診斷和成石前預(yù)防鋪平了道路，導(dǎo)致了更多的遺傳決定因素和分子機(jī)制在人類膽固醇結(jié)石形成方面的發(fā)現(xiàn)。目前，一系列與致石有關(guān)的基因已被鑒定出來，主要通過影響膽固醇的代謝平衡，繼而促使膽固醇結(jié)石的形成。國(guó)外學(xué)者［33］在小鼠研究的基礎(chǔ)上確認(rèn)了ABCG5/8為人類LITH基因。至此，人們對(duì)膽固醇結(jié)石的發(fā)病機(jī)制研究逐漸轉(zhuǎn)向基因領(lǐng)域。

近年來，國(guó)內(nèi)外研究認(rèn)為，在膽固醇結(jié)石的形成過程中，調(diào)控脂質(zhì)代謝、膽固醇代謝的各種蛋白或受體扮演了重要角色，控制這些蛋白或受體表達(dá)的遺傳因素成為了候選的致石基因。有報(bào)道［12］稱，攜帶ABC轉(zhuǎn)運(yùn)多態(tài)體的患者患膽固醇結(jié)石的風(fēng)險(xiǎn)增加。2007年Buch等［34］利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）首次確認(rèn)ABCG8是人類膽囊結(jié)石的易感基因。之后，利用GWAS或其他遺傳學(xué)分析方法發(fā)現(xiàn)了越來越多的人類致石基因［35］。到目前為止已報(bào)道了幾種與膽固醇結(jié)石相關(guān)的易感基因變異體，其中最主要的是ABCG5/8［9］。ABCG5/8的基因突變和單核苷酸多態(tài)性引起廣泛關(guān)注。在一份涉及德國(guó)、智利、丹麥、印度和中國(guó)的大樣本基因圖譜研究［36］中發(fā)現(xiàn)ABCG5/8這兩個(gè)基因的突變可能與膽固醇結(jié)石的易感能力有關(guān)。大量文獻(xiàn)［12，37-38］報(bào)道通過增加ABCG5/8的表達(dá)，將導(dǎo)致膽汁中膽固醇水平增加，ABCG5/8可能通過調(diào)控膽固醇代謝，維持膽汁中膽固醇過飽和狀態(tài)，最終導(dǎo)致膽固醇結(jié)石形成。此外，在含ABCG5/8的轉(zhuǎn)基因模型鼠體內(nèi)檢測(cè)到膽汁膽固醇過飽和，表明ABCG5/8過表達(dá)很可能與膽固醇結(jié)石形成相關(guān)。通過在小鼠和人類的研究中，可以看到ABCG5/8過表達(dá)將促進(jìn)膽汁膽固醇的高分泌，是膽固醇結(jié)石形成的重要環(huán)節(jié)。

肝臟X受體（liver X receptor，LXR）和法尼酯X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）作為膽汁酸傳感器，是控制膽固醇和膽汁酸代謝的重要途徑，與膽固醇結(jié)石形成密切相關(guān)。LXR對(duì)脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的控制起著至關(guān)重要的作用，其作為膽固醇感受器，對(duì)參與膽固醇外流、運(yùn)輸和排泄的多個(gè)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)［39］。LXR/FXR可通過對(duì)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCG5/8的轉(zhuǎn)錄調(diào)控來控制膽固醇水平。國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在膽固醇成石機(jī)制之一涉及膽汁脂類轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的研究中，LXR/FXR和ABCG5/8扮演了重要角色，并進(jìn)行了多次研究和探討。Uppal等［40］在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)LXR的激活可通過上調(diào)ABCG5/8來促進(jìn)膽汁膽固醇的分泌，參與膽固醇的代謝進(jìn)一步影響膽固醇結(jié)石形成。此外，Wittenburg等［41］用定量性狀位點(diǎn)分析法發(fā)現(xiàn)ABCG5/8同F(xiàn)XR在近交系小鼠膽固醇結(jié)石的遺傳易感性和發(fā)病機(jī)制中起主要作用?？傊@些發(fā)現(xiàn)揭示了LXR/FXR可能通過調(diào)控其直接靶基因ABCG5/8來調(diào)節(jié)膽固醇/膽汁酸代謝，影響膽固醇/膽汁酸的平衡，從而導(dǎo)致膽固醇結(jié)石的形成。

3 ABCG5/8與膽囊膽固醇結(jié)石的治療

3.1 膽固醇結(jié)石的西醫(yī)治療 對(duì)于癥狀性膽囊膽固醇結(jié)石的主要治療方法是膽囊切除術(shù)，而大多數(shù)膽囊膽固醇結(jié)石患者愿意接受保守治療，目前常用藥物如熊去氧膽酸（UDCA）。據(jù)臨床報(bào)道［42］，UDCA不僅能抑制膽汁中脂質(zhì)堆積的活性，也能減少癥狀性膽固醇結(jié)石患者膽道疼痛的發(fā)生率。盡管UDCA對(duì)患者有好處，但這種方法存在療效低、起效時(shí)間長(zhǎng)和結(jié)石復(fù)發(fā)等問題。膽固醇結(jié)石是一個(gè)主要的公共衛(wèi)生問題，需要高度有效、可行和預(yù)防復(fù)發(fā)的治療。因此，亟需更好的藥物來治療膽固醇結(jié)石，而目前逐漸發(fā)現(xiàn)可通過調(diào)節(jié)ABCG5/8獨(dú)立通路降低膽固醇濃度，減少實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物的膽固醇結(jié)石形成。Cheng等［43］報(bào)道了組成型雄烷受體（CAR）激動(dòng)劑1，4-雙-［2-（3，5-二氯吡啶氧基）］苯能降低膽固醇濃度并防止膽固醇結(jié)石的形成。膽固醇水平的降低主要是由于抑制了CAR激活小鼠中ABCG5/8的表達(dá)，保護(hù)小鼠免受膽固醇結(jié)石的影響。此外，Zhao等［44］通過基因修飾的小鼠模型證明了miRNA-223可通過靶向ABCG5/8，調(diào)節(jié)肝膽固醇分泌，從而防止膽固醇結(jié)石形成。因此，ABCG5/8可能成為防治膽固醇結(jié)石的潛在靶點(diǎn)，這也為未來開發(fā)新型治療策略提供思路。

3.2 膽固醇結(jié)石的中醫(yī)治療 近年來隨著中醫(yī)藥的快速發(fā)展，傳統(tǒng)中藥在治療膽固醇結(jié)石方面取得了較好的效果，具有副作用小、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。沈亮等［45］發(fā)現(xiàn)升清膠囊可通過降低LXR-α、FXR、ABCG5、ABCG8 mRNA及蛋白的表達(dá)，從而降低C57BL/6J小鼠膽固醇結(jié)石的成石率。此外，Gao等［46］通過利膽湯喂養(yǎng)膽固醇結(jié)石小鼠模型，發(fā)現(xiàn)其能抑制ABCG5/8的表達(dá)，減少膽固醇從肝臟向膽囊的轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)高脂飲食所致小鼠膽固醇結(jié)石具有一定的保護(hù)作用。除了傳統(tǒng)的中藥方劑外，國(guó)內(nèi)研究也提出許多具有前景的中草藥，這些藥物作用位點(diǎn)多集中于膽固醇穩(wěn)態(tài)，其中主要關(guān)注ABCG5/8的表達(dá)，通過調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)性小鼠的膽固醇水平，并減輕膽固醇結(jié)石的形成。Song等［47］早先發(fā)現(xiàn)胡椒堿（一種潛在的降膽固醇藥物）可能有助于抑制ABCG5/8和LXR的表達(dá)，從而預(yù)防小鼠模型膽固醇結(jié)石的形成。接著，黃芩苷常被認(rèn)為在膽固醇代謝中具有調(diào)節(jié)作用，Chen等［48］觀察到黃芩苷對(duì)致石飲食誘導(dǎo)的膽固醇結(jié)石小鼠具有保護(hù)作用，其作用可能是通過抑制LXR活性導(dǎo)致ABCG5/8表達(dá)降低實(shí)現(xiàn)的。最近，Zhuang等［49］也發(fā)現(xiàn)一種安全且低成本的治療高血脂藥物——皂甙，它在小鼠膽固醇結(jié)石模型中能降低ABCG5/8的表達(dá)，改善脂代謝紊亂，從而防止致石飲食誘導(dǎo)的小鼠膽固醇結(jié)石的形成，并促進(jìn)膽固醇結(jié)石的溶解，這將可能是一種很有前途的預(yù)防和溶解膽固醇結(jié)石的策略。這些結(jié)果提示中醫(yī)藥治療膽固醇結(jié)石在未來具有廣闊的應(yīng)用前景，但ABCG5/8用于膽固醇結(jié)石的防治尚未進(jìn)行臨床試驗(yàn)，隨著研究的不斷深入，未來需要更多探討靶向ABCG5/8治療膽固醇結(jié)石的安全性和有效性，ABCG5/8拮抗劑有望成為膽囊膽固醇結(jié)石防治的新藥。

4 總結(jié)與展望

ABCG5/8在膽固醇結(jié)石形成的過程中有著重要的作用，然而，將ABCG5/8作為未來預(yù)防這種疾病發(fā)展的可能治療靶點(diǎn)尚未討論，且關(guān)于基因遺傳學(xué)與膽固醇結(jié)石發(fā)病機(jī)制的關(guān)系仍需要更多的研究來證實(shí)和闡明。期待未來基因組測(cè)序技術(shù)的發(fā)展能夠更加系統(tǒng)地探究膽固醇結(jié)石中基因組學(xué)的變化特點(diǎn)，以及更好的了解膽固醇結(jié)石的發(fā)病機(jī)制。相信隨著研究的進(jìn)一步深入，更多的膽固醇結(jié)石的防治藥物將會(huì)出現(xiàn)，甚至是針對(duì)結(jié)石易感基因的靶向治療，將為膽固醇結(jié)石的新藥開發(fā)及臨床早期預(yù)防提供新方向。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：盧琴負(fù)責(zé)查閱文獻(xiàn)，撰寫論文；劉衛(wèi)輝指導(dǎo)文章撰寫及修改、審閱論文。