呂震,俞淵,唐乾利,王宇
(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué),廣西 南寧 530001;2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,廣西 南寧 530023;3.右江民族醫(yī)學(xué)院,廣西 百色 533000)
膽石病是外科的常見病,是肝系組織內(nèi)出現(xiàn)泥沙樣甚至類似石頭樣的物質(zhì),致使膽道梗阻、感染而出現(xiàn)一系列的臨床表現(xiàn)和體征的病變,給病人帶來極大的痛苦[1]。在西方國家白人中,膽石病的發(fā)病率為10%~15%,而發(fā)展中國家膽石病的發(fā)病率可高達(dá)60%~70%[2],我國膽石病平均發(fā)病率為10%[3]。ATP結(jié)合盒亞B族成員11(ATP binding cassette,sub-familly B member 11,ABCB11)基因表達(dá)參與膽小管側(cè)膜膽汁酸的分泌,也是膽汁淤積及膽石病的重要影響因素,對(duì)研究膽石病的發(fā)生機(jī)制有重要的意義。本文主要描述近年來關(guān)于ABCB11 基因及其蛋白的研究報(bào)道,為今后臨床治療在用藥作用靶點(diǎn)上提供相關(guān)理論支持。
ABCB11基因位于人類第二條染色體長(zhǎng)臂上2q24-31,其表達(dá)的蛋白稱為ABCB11蛋白,也稱膽汁鹽輸出泵BSEP(bile salt export pump)[4]。早在1995年,Childs發(fā)現(xiàn)了ABCB11基因是SPGP(sister P-glycoprotein)的一員,同時(shí)獲得了大鼠及小鼠的BSEP全長(zhǎng)cDNA[5],隨后,人類ABCB11 基因序列也被發(fā)現(xiàn),且人類BSEP基因與小鼠BSEP 基因證實(shí)具有同源性。ABCB11基因歸屬ATP 結(jié)合盒(ATP-binding cassette,ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族,主要在肝臟組織中細(xì)胞編碼表達(dá),其兩個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域(TMD)和兩個(gè)核苷酸結(jié)構(gòu)域(NBD)可構(gòu)成經(jīng)典的ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。但是不同的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)構(gòu)域因基因的不同而不同,其核苷酸序列可達(dá)30%~50%相同率[6]。
ABCB11是肝內(nèi)特殊糖蛋白,肝膽管細(xì)胞通過消耗ATP,將肝細(xì)胞中的膽鹽分泌到毛細(xì)膽管形成膽汁,在這一過程中BSEP 發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[4,7-8]。ABCB11基因的編碼表達(dá)高度受到法尼醇X 受體(farnesoid X receptor,F(xiàn)XR)和類視黃醇X 受體α-異二聚體(RXR)調(diào)節(jié),F(xiàn)XR 是膽汁酸調(diào)節(jié)的重要轉(zhuǎn)錄因子,膽汁酸的合成及轉(zhuǎn)運(yùn)均受其調(diào)控。BSEP被招募到肝細(xì)胞內(nèi)囊泡頂膜與具有cAMP 和調(diào)控PI3K 信號(hào)依賴的通路結(jié)合,從而降低細(xì)胞內(nèi)滲透壓導(dǎo)致肝細(xì)胞腫脹及膽汁酸的分泌[9]。BSEP 主要參與輸送單價(jià)膽鹽,包括初級(jí)膽鹽的膽酸(CA)和鵝脫氧膽酸(CDCA),次級(jí)膽汁酸鹽脫氧膽酸(DCA)及熊去氧膽酸(UDCA)等[10]。
2.1 ABCB11基因表達(dá)異常形成膽汁淤積 BSEP基因的改變會(huì)直接影響其蛋白表達(dá)和功能,并與多種淤膽型肝膽疾病有聯(lián)系。人類基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn)ABCB11基因的表達(dá)異常引起的家族性肝內(nèi)膽汁淤積,其通常發(fā)生在嬰兒期,我們稱之為進(jìn)行性家族性肝內(nèi)膽汁淤積癥Ⅱ型(PFIC2),這是一種常染色體隱形遺傳疾病。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了BSEP被確定為膽汁鹽依賴膽汁流動(dòng)的決定因素,ABCB11的額外突變和多態(tài)性被發(fā)現(xiàn)后,也證實(shí)了ABCB11基因顯著改變會(huì)導(dǎo)致BSEP的功能改變進(jìn)而導(dǎo)致肝臟疾病,這一系列從輕微到嚴(yán)重的病變逐步形成了膽汁淤積稱為BSEP缺陷綜合征[11-12]。國內(nèi)相關(guān)學(xué)者也提出以低谷氨酸轉(zhuǎn)肽酶(GGT)為特征的PFIC2 各型臨床病變與肝細(xì)胞ABCB11 和ATP8B1的基因改變相關(guān)[13]。與PFIC2 相類似的一個(gè)病變叫良性復(fù)發(fā)性肝內(nèi)膽汁淤積(BRIC2),此病變的病情稍穩(wěn)定,也是常染色體隱形遺傳病變,可發(fā)生在任何年齡段,主要臨床表現(xiàn)是黃疸和瘙癢反復(fù)發(fā)作,病程可持續(xù)數(shù)周,可自行緩解,但病情嚴(yán)重后可發(fā)展為PFIC2[11]。同時(shí)有學(xué)者也提出以低谷氨酸轉(zhuǎn)肽酶(GGT)為特征的PFIC2各型臨床病變與肝細(xì)胞ABCB11和ATP8B1的基因改變相關(guān)[13]。據(jù)報(bào)道,臨床上還有其他類型的膽汁淤積癥,比如妊娠期內(nèi)膽汁淤積癥與ABCB11基因表達(dá)的改變也密切相關(guān),提示妊娠期這一獲得性生理因素可能會(huì)抑制BSEP的功能而造成膽汁淤積[14]。
2.2 膽汁淤積改變是形成膽石的重要因素 眾所周知膽汁的淤積后使得膽鹽不能及時(shí)進(jìn)入腸肛循環(huán),膽汁膽鹽濃度下降,影響微粒膠的形成,有利于膽固醇的成核、析出,從而導(dǎo)致膽固醇結(jié)晶形成結(jié)石。實(shí)驗(yàn)證明膽汁分泌是在肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞完成的,而膽固醇結(jié)石及膽色素結(jié)石患者的膽汁含有的膽汁酸量明顯低于正常人[15]。早有學(xué)者利用肝細(xì)胞在體外培養(yǎng)的方法,觀察大鼠肝膽管結(jié)石模型膽汁的分泌情況,發(fā)現(xiàn)大鼠膽汁中的膽汁酸含量有所下降,且出現(xiàn)了較高濃度的膽紅素(UCB),這提示膽汁鹽輸出泵的改變引起膽汁淤積帶來膽汁酸比例變化,這種比例改變?cè)懼哂行纬赡懡Y(jié)石的趨勢(shì)。Satoko等[16]研究發(fā)現(xiàn)ABCB11基因在膽汁酸的形成和膽汁酸的代謝中扮演著至關(guān)重要的角色,且其受到FXR 基因的調(diào)控,一旦FXR 的改變也會(huì)造成膽汁淤積及膽汁酸的變化,其中膽鹽比例的改變會(huì)降低膽固醇的溶解而導(dǎo)致膽固醇析出沉淀,這就是膽囊結(jié)石形成的重要危險(xiǎn)因素。可以看出ABCB11基因的改變而引起肝內(nèi)膽管膽汁淤積勢(shì)必會(huì)膽汁酸成分的變化,因此為膽囊結(jié)石形成有利條件。
早在1995 年就有報(bào)道小鼠的致石基因-Lith 1定位在小鼠2 號(hào)染色體上,其遺傳標(biāo)記D2mit44 的LOD(Log odds score)值是4.6,該基因片段與膽石病有關(guān)聯(lián)的候選基因有可能包括BSEP 基因。BESP 基因改變使得肝臟分泌膽汁酸和膽鹽減少,與此同時(shí),膽汁酸內(nèi)的膽固醇含量會(huì)增高7倍,這種改變使得膽汁膽固醇飽和度提高并易到達(dá)成石狀態(tài)。Anne等[17]發(fā)現(xiàn)膽汁鹽輸出泵基因ABCB11基因映射到Lith1位點(diǎn)上,并且在實(shí)驗(yàn)過程中讓小鼠BSEP 過表達(dá)后發(fā)現(xiàn)小鼠膽固醇吸收增加及膽汁中膽固醇結(jié)晶增多,導(dǎo)致膽囊膽固醇結(jié)石的概率大大增加,這項(xiàng)研究強(qiáng)烈支持ABCB11是致石基因。ABCB11蛋白主要作用就是參與分泌膽汁,但小鼠高表達(dá)后促進(jìn)食源性肥胖和高膽固醇血癥的形成,因?yàn)樵黾恿耸杷阅懼岬哪c內(nèi)膽固醇吸收并增加腸內(nèi)脂肪的吸收,因此在這ABCB11基因超表達(dá)一系列的表達(dá)過程中為膽囊膽固醇結(jié)石加速形成創(chuàng)造了基礎(chǔ)[17-19]。科學(xué)家在給C57L 小鼠喂高膽固醇飲食和研究肝細(xì)胞小管膜上的BSEP 與PKCα和HAX-1的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)膽固醇結(jié)石的形成與BSEP的表達(dá)下調(diào)有關(guān),BSEP 和HAX-1 的相互作用也有所增強(qiáng)[20]。最近一項(xiàng)臨床統(tǒng)計(jì)研究中發(fā)現(xiàn)在未超過18 周歲的膽石癥患者超過半數(shù)都提供了有ABCB11基因異常[21]。國內(nèi)學(xué)者也提出膽色素結(jié)石與肝細(xì)胞膽小管上的ABCB11和ABCC2基因有一定的相關(guān)性,肝細(xì)胞膽小管側(cè)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白改變后影響膽汁分泌功能,促進(jìn)膽汁膽色素易成石性[22]。
但是也有學(xué)者在研究小鼠ABCB11基因過表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn),過度的ABCB11基因表達(dá)顯著地促進(jìn)了膽汁膽鹽和循環(huán)膽汁流量的增加,而膽固醇和磷脂的分泌及膽囊大小和收縮性與對(duì)照組基本相似,認(rèn)為ABCB11基因?qū)δ懝檀冀Y(jié)石可能沒有太大影響[23],對(duì)于這項(xiàng)研究成果尚未有過驗(yàn)證。
4.1 西醫(yī)治療 膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在膽汁的腸肛循環(huán)、膽汁排泄、腸道親脂性營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和膽固醇的溶解排泄都發(fā)揮著重要作用,而其遺傳或后天的缺陷都會(huì)帶來生理功能障礙而形成膽汁淤積和膽結(jié)石,因此藥物作用ABCB11轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和監(jiān)管核受體為臨床治療膽石病開創(chuàng)新思路[24]。目前膽石病用藥最多、療效最確切的主要是熊去氧膽酸(USAD),它是親水性膽汁鹽,毒性較小,口服后可促進(jìn)膽汁排泄,改善肝功能,但是對(duì)ABCB11 基因蛋白缺陷引起的膽石癥效果有限[25]。另外有報(bào)道稱膽汁轉(zhuǎn)流術(shù)對(duì)ABCB11 基因突變的E297G 或者D428G 的患者治療效果較好[26],膽汁轉(zhuǎn)流術(shù)是干擾減少腸肝循環(huán)數(shù),降低膽鹽的重吸收以降低體內(nèi)有毒膽鹽的蓄積。Warner等[27]研究發(fā)現(xiàn)BSEP抑制劑似乎是親脂性且要在一定的分子量范圍,通常認(rèn)為高分子疏水化合物是理想的BSEP 抑制物,當(dāng)分子量大于309且含更多的堿性化合物和更多的氫鍵共體化合物對(duì)BSEP 的抑制作用越明顯,這一發(fā)現(xiàn)為我們以后臨床治療BSEP過表達(dá)引起的膽石病提供新的思路。
4.2 中醫(yī)藥治療 中醫(yī)藥是中國醫(yī)學(xué)的瑰寶,能達(dá)到“簡(jiǎn)、便、效、廉”的理想效果。中醫(yī)藥在膽石癥的治療也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),但中藥對(duì)致石基因ABCB11基因蛋白的調(diào)控機(jī)制的研究尚未明確,報(bào)道也較少,其作用機(jī)制尚未得到公認(rèn),國內(nèi)只有少數(shù)學(xué)者研究。唐乾利教授在運(yùn)用大黃靈仙膠囊治療兔膽石癥的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),大黃靈仙膠囊顯著下調(diào)致石基因CYP7A1和ABCB11 表達(dá),總結(jié)出大黃靈仙膠囊能穩(wěn)定肝細(xì)胞ABCB11的表達(dá),改善兔肝膽固醇和膽汁代謝,有效地保護(hù)肝功能從而防治結(jié)石形成[28-31]。王暉等[32]在治療60例膽結(jié)石患者中體會(huì)到中西醫(yī)結(jié)合防治膽石病的效果更加顯著。
膽石的形成和發(fā)展是個(gè)極為復(fù)雜的問題,其發(fā)展機(jī)制還尚未完全明確,其關(guān)聯(lián)的致石基因ABCB11也有所爭(zhēng)議,到目前為止膽固醇結(jié)石基因雖然取得了小許成就,但是還未能確定哪些基因在膽石的行程中起到?jīng)Q定性的作用,基因的多態(tài)性研究將會(huì)成為膽石病中該基因調(diào)控機(jī)制及其臨床治療研究的突破口。在西藥對(duì)膽石致石基因ABCB11 治療效果較局限的情況下,中藥治療有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),但中醫(yī)藥在治療膽石病的經(jīng)驗(yàn)雖然非常豐富,且有強(qiáng)調(diào)調(diào)養(yǎng)、扶正祛邪、增強(qiáng)體質(zhì)、不良反應(yīng)少等優(yōu)勢(shì),在膽石治療方面能保護(hù)肝細(xì)胞、有效增加膽汁流量,改變膽汁成分,逐漸消除致石因素等特點(diǎn),但是其治療的具體機(jī)制及作用的BSEP基因靶點(diǎn)還尚未明確,在廣大學(xué)者對(duì)中醫(yī)藥的分子領(lǐng)域深入研究下,明確相關(guān)中藥對(duì)該基因蛋白的作用機(jī)理,將會(huì)對(duì)膽石癥的防治產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義。
[1] Internal Clinical Guidelines Team.Gallstone Disease (UK):Diagnosis and Management of Cholelithiasis,Cholecystitis and Choledocholithiasis[M].London:National Institute for Health and Care Excellence(UK):2014.
[2] Stinton LM,Myers RP,Shaffer EA.Epidemiology of gallstones[J].Gastroenterol Clin North Am,2010,39(2):157-169.
[3] 黃志強(qiáng).膽道外科的現(xiàn)狀與未來[J].中國實(shí)用外科雜志,1999,19(1):17-18.
[4] Stieger B,Meier Y,Meier PJ.The bile salt export pump[J].Pflugers Arch,2007,453(5):611-620.
[5] Childs S,Yeh RL,Georges E,et al.Identification of a sister gene to P-glycoprotein[J].Cancer Res,1995,55(10):2029-2034.
[6] Lzabella Klein,Balazs Sarkadi,Andras Varadi.An inventory of the human ABC proteins[J].Biochimica et Biophysica Acta,1999,1461(2):237-262.
[7] Langmann T,Mauerer R,Zahn A,et al.Real-time reverse transcription-PCR expression profiling of the complete human ATP-binding cassettetransporter superfamily in various tissues[J].Clin Chem,2003,49(2):230-238.
[8] Byrne S,Kearns J,Carolan R,et al.Refractory absence epilepsy associated with GLUT-1defi ciency syndrome[J].Epilepsia,2011,52(2):1021-1024.
[9] Suchy FJ,Ananthanarayanan M.Bile salt excretory pump:biology and pathobiology[J].Pediatr Gastroenterol Nutr,2006,43(Suppl 1):10-16.
[10] Stieger B.The role of the sodium-taurocholate cotransporting polypeptide(NTCP)and of the bile salt export pump(BSEP)in physiology and pathophysiology of bile formation[J].Handbook Exp Pharmacol,2011(201):205-259.
[11] Lam CW ,Cheung KM,Lsui MS,et al.A patient with novel ABCB11gene mutations with phenotypic transition between BRIC2and PFIC2[J].Hepatol,2006,44(1):240-242.
[12] Strautnieks SS,Byme JA,Paw likowska L,et al.Severe bile salt export pump deficiency 82 different ABCB11 mutations in 109families[J].Gastroenterology,2008,134(4):1203-1214.
[13] 陸怡,劉麗艷,王曉紅,等.低血清谷氨酸轉(zhuǎn)肽酶進(jìn)行性家族性肝內(nèi)膽汁淤積癥23例臨床分析[J].Chin J Evid Based Pediatr,2012,7(3):172-176.
[14] Yurong Lai.Transporters in Drug Discovery and Development.A volume in Woodhead Publishing Series in Biomedicine[M].London:Elsevier Ltd,2013:327-352.
[15] Esteller A.Physiology of bile secretion[J].World J.Gastroenterol,2008,14(90):5641-5649.
[16] Satoko Hirobe-Jahn,Simone Harsch,Olga Renner,et al.Association of FXR gene variants with cholelithiasis[J].Clincs and Research in Hepatology and Gastroenterology,2014,39(1):67-79.
[17] Henkel AS,Kavesh MH,Kriss MS.Hepatic overexpression of abcb11promotes hypercholesterolemia and obesity in mice[j].Gastroenterology,2011,141(4):1404-1411.
[18] Jiang ZY,Parini P,Eggertsen G ,et al.Increased expression of LXR alpha,ABCG5,ABCG8,and SR-BI in the liver from normolipidemic,nonobese Chinese gallstone patients[J].J Lipid Res,2008,49(2):464-472.
[19] Henkel A,Wei Z,Cohen DE.Mice overexpressing hepatic Abcb11 rapidly develop cholesterol gallstones[J].Mamm Genome,2005,16(12):903-908.
[20] Jing Kong,Bin-Bin Liu,Shuo-Dong Wu,et al.Enhancement of interaction of BSEP and HAX-1on the canalicular membrane of hepatocytes in a mouse model of cholesterol cholelithiasis[J].Int J Clin Exp Pathol,2014,7(4):1644-1650.
[21] Bertrand Condat,David Zanditenas,Véronique Barbu.et al.Prevalence of low phospholipid-associated cholelithiasis in young female patients[J].Digestive and Liver Disease,2013,45(11):915-919.
[22] 孔靜,吳碩東,陳永生,等.膽色素結(jié)石肝細(xì)胞膽小管側(cè)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白mRNA 表達(dá)的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國現(xiàn)代普通外科進(jìn)展,2012,15(12):925-928.
[23] Wang HH,Lamment F,Schmitz A,et al.Transgenic overexpression of Abcb11enhances biliary bile salt outputs,but does not affect cholesterol cholelithogenesis in mice[J].European Journal Of Clinical Investigation,2010,40(6):541-551.
[24] Emina Halilbasic,Thierry Claudel,Michael Trauner.Bile acid transporters and regulatory nuclear receptors in the liver and beyond[J].Journal of Hepatology,2013,58(1):155-168.
[25] Pedersen JM,Matsson P,Bergstr?m CA,et al.Early identification of clinically relevant drug Interactions with the human bile salt export pump(BSEP/ABCB11)[J].Toxicological Sciences,2013,136(2):328-343.
[26] Pawlikowska L,Strautnieks S,Jankowska I,et al.Differences in presentation and progression between severe FIC1and BSEP deficiencies[J].J Hepatol,2010,53(1):170-178.
[27] Warner DJ,Chen H,Cantin LD,et al.Mitigating the inhibition of human bile salt export pump by drugs:opportunities provided by physicochemical property modulation,in-silico modeling and structural modification[J].Drug Metab Dispos,2012,40(12):2332-2341.
[28] 唐乾利,黃煒,黃名威,等.大黃靈仙膠囊對(duì)膽結(jié)石防治作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國臨床新醫(yī)學(xué),2012,5(2):93-97.
[29] 黃名威,唐乾利,赫軍,等.豚鼠膽汁酸鹽輸出泵(BSEP)基因克隆及其在膽結(jié)石豚鼠肝組織中的表達(dá)分析[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床,2010,30(7):673-676.
[30] 唐乾利,俞淵,黃欣,等.大黃靈仙膠囊防治兔膽石病的代謝組學(xué)及超微病理研究[J].中華中醫(yī)藥雜志,2013,28(11):3359-3362.
[31] 李泉,黃欣,王兵,等.大黃靈仙膠囊預(yù)防保膽取石術(shù)后結(jié)石復(fù)發(fā)的基礎(chǔ)與臨床研究[J].右江民族醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2014,36(2):161-164.
[32] 王暉,楊玉龍.中西醫(yī)結(jié)合治療膽石病60 例臨床體會(huì)[J].中國醫(yī)藥指南,2013,11(13):667.