梅方超,趙亮,王衛(wèi)星(武漢大學(xué)人民醫(yī)院 普通外科,湖北 武漢 430060)
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膽囊膽固醇結(jié)石形成因素分子生物學(xué)研究進(jìn)展
梅方超,趙亮,王衛(wèi)星
(武漢大學(xué)人民醫(yī)院普通外科,湖北武漢430060)
[摘 要]近年來膽囊結(jié)石的發(fā)病率呈逐漸上升的趨勢,其中以膽囊膽固醇結(jié)石為主。目前膽囊膽固醇結(jié)石的成因仍不完全明確,本文就近年該病的分子物學(xué)的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。
[關(guān)鍵詞]膽囊;膽固醇結(jié)石;分子生物學(xué);發(fā)病機(jī)制
膽囊結(jié)石是消化系統(tǒng)的一種常見病、多發(fā)病。隨著社會(huì)的發(fā)展,人們生活水平的提高、生活方式的改變,膽囊結(jié)石的發(fā)病率出現(xiàn)逐年上升趨勢[1-2]。有研究報(bào)道西方國家成年人膽石癥的發(fā)病率達(dá)10%~15%[3],據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道我國膽石癥在不同地區(qū)的發(fā)病率在3%~11%[4],在新疆克拉瑪依地區(qū)膽石癥的患病率甚至高達(dá)15.5%[5]。膽囊結(jié)石在保守治療無效時(shí)需采取手術(shù)治療,有研究認(rèn)為40%的40歲以上的膽囊結(jié)石患者需要采用手術(shù)治療[6];而術(shù)后可能出現(xiàn)結(jié)石復(fù)發(fā)、結(jié)石殘留、膽漏、腹腔感染、膽腸吻合口狹窄等并發(fā)癥需再次手術(shù),有相關(guān)研究認(rèn)為肝膽結(jié)石術(shù)后再次手術(shù)率高達(dá)13.67%[7]。研究膽囊結(jié)石的病因,對于治療和預(yù)防膽石癥有一定的指導(dǎo)意義。
膽固醇結(jié)石的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程,目前對膽囊結(jié)石的形成機(jī)制尚不完全明確,國內(nèi)外研究人員對此進(jìn)行了大量的探索,從膽固醇溶解熱力學(xué)平衡紊亂、膽道運(yùn)動(dòng)學(xué)異常和膽汁中促成核、抗成核因子平衡異常等研究,發(fā)展到分子生物學(xué)、基因?qū)W等微觀領(lǐng)域。膽固醇結(jié)石是膽囊結(jié)石的主要類型,本研究主要對膽囊膽固醇結(jié)石成因的分子生物學(xué)相關(guān)研究進(jìn)展作如下綜述。
膽汁中膽固醇過飽和是膽固醇結(jié)石發(fā)病的主要原因和先決條件,膽汁中的主要成分是肝臟合成、攝取和分泌,膽固醇過飽和膽汁的形成與肝臟代謝過程有關(guān)[8]。膽汁中的主要成分是膽固醇、磷脂和膽汁酸,肝臟膽固醇合成增加或(和)磷脂及膽汁酸合成減少都可導(dǎo)致膽汁中的膽固醇過飽和。
1.1HDL、SRBI及LRH-1
BI型清除劑受體(scavenger receptor B type I,SRBI)是在分子水平上第一個(gè)確定的高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)受體,SRBI在肝臟組織表達(dá)并可參與膽固醇在細(xì)胞與HDL之間流動(dòng)。Jiang等[9]在研究膽結(jié)石患者中發(fā)現(xiàn),SRBI在膽結(jié)石患者的肝組織中表達(dá)明顯升高,表明膽汁膽固醇增加可能主要來源于SRBI對血清HDL膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)。肝臟受體類似物1(liver receptor homologue 1,LRH-1)在膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)、膽汁酸合成和膽汁酸腸肝循環(huán)過程中起到重要的調(diào)節(jié)作用,SRBI的轉(zhuǎn)錄表達(dá)受到LRH-1的調(diào)節(jié)[10]。同時(shí)任明等[11]研究小鼠膽石癥時(shí)發(fā)現(xiàn),膽囊膽固醇結(jié)石的形成同肝臟LRH-1的表達(dá)異常相關(guān),LRH-1可能參與小鼠膽結(jié)石的形成,LRH-1可能通過調(diào)節(jié)SRBI的表達(dá),增加了膽汁中膽固醇的含量,進(jìn)而導(dǎo)致膽汁中的膽固醇過飽和狀態(tài)。
1.2HMG-CoAR、C7H、ACAT
肝臟3-羥基-3-甲基-戊二酰輔酶A還原酶(HMG-CoAR)、膽固醇7a-羥化酶(C7H)和乙酰輔酶A-膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶(ACAT)是肝臟膽固醇調(diào)節(jié)重要酶。Zhao等[12]研究認(rèn)為HMGCoAR是肝臟合成膽固醇一種重要的限速酶,其增多時(shí)可以促進(jìn)肝臟合成膽固醇增加,同時(shí)肝臟內(nèi)蓄積的膽固醇也相應(yīng)的增加,膽汁中膽固醇飽和指數(shù)上升與肝臟合成的膽固醇增加可能有一定的關(guān)系。有研究發(fā)現(xiàn),致石飼料喂養(yǎng)C57、AKR小鼠后,HMG-CoAR表現(xiàn)活性低調(diào)節(jié),C7H活性下降,提示肝臟膽固醇的高分泌與HMG-CoAR和C7H調(diào)節(jié)異常相關(guān)[13]。ACAT在致石飼料喂養(yǎng)C57、AKR小鼠肝臟中活性升高,提示肝臟ACAT的調(diào)節(jié)主要在轉(zhuǎn)錄后水平[14],同時(shí)有研究表明肝臟ACATmRNA在致石飼料喂養(yǎng)C57、AKR小鼠肝臟中無明顯變化,提示ACAT的mRNA的表達(dá)可能與膽囊膽固醇結(jié)石形成無明顯關(guān)系[15],具體的機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。有研究表明,C57鼠肝臟HMGCoAR基因抵抗下調(diào)與核型SREBP-2的高表達(dá)相關(guān),提示C57鼠還存在轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)異常[13]。
1.3ABCG5/ABCG8、ABCB4、ABCB11
ABCG5/ABCG8是甾醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,與肝細(xì)胞膽固醇分泌相關(guān),ABCB4與肝臟磷脂的分泌相關(guān),ABCB11與肝臟膽汁酸鹽的分泌相關(guān)[16]。有研究認(rèn)為ABCG5和ABCG8在膽石的形成中起到一定的作用,可能與膽汁膽固醇過飽和相關(guān)[17-18]。有研究表明,在易成石小鼠C57L中發(fā)現(xiàn)ABCB11的表達(dá)未增加,隨著膽汁中膽固醇含量的增加,而膽汁中膽汁酸分泌未相應(yīng)增加,從而易導(dǎo)致過飽和膽固醇膽汁的出現(xiàn)[16,19]。有研究表明ABCB4在膽石癥患者中表達(dá)無差異,在ABCB4變異時(shí),膽汁中磷脂含量極低可導(dǎo)致一種特殊類型的膽石癥,稱為磷脂含量降低相關(guān)的膽石癥(low phospholipids associated cholelithiasis,LPAC)[20]。另有研究認(rèn)為ABCB4表達(dá)的變化在(primary intrahepatic stones,PIS)形成中沒有明顯的相關(guān)性[21]。
1.4LXRa、FXR、SXR
肝X受體a(liver X receptor a,LXRa)在體內(nèi)調(diào)節(jié)ABCG5和ABCG8的表達(dá),LXRa可因膽固醇的氧化產(chǎn)物氧化膽固醇刺激表達(dá),進(jìn)而使ABCG5與ABCG8的表達(dá)增加[22]。王蕾等[23]研究發(fā)現(xiàn),膽石癥患者ABCG5和ABCG8表達(dá)增加導(dǎo)致膽汁膽固醇過飽和,與肝臟LXRa表達(dá)增加的刺激作用有關(guān)。有研究表明膽囊膽固醇結(jié)石患者肝臟法尼醇受體(farnesoid X receptor,F(xiàn)XR)表達(dá)與對照組無差異,提示FXR可能與膽囊膽固醇結(jié)石形成無關(guān)[24]。人類固醇異生物受體(steroid xenobiotic receptor,SXR)具有核受體高度保守同源的序列,可在肝臟表達(dá)分布,有研究發(fā)現(xiàn)SXR在膽囊膽固醇結(jié)石患者的肝臟與對照組無明顯變化,提示SXR在肝臟中的表達(dá)同膽囊膽固醇結(jié)石的發(fā)生可能無關(guān)[25]。
1.5羧基肽酶E、微囊蛋白-1
羧基肽酶E(CPE)是一個(gè)外周的膜蛋白,可與眾多激素酶原特異性地結(jié)合并催化它們轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的激素發(fā)揮作用。有研究表明CPE變異與小鼠膽囊膽固醇結(jié)石的形成關(guān)系密切[26]。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,在人體肝臟中的CPE表達(dá)下降時(shí),膽囊收縮素原轉(zhuǎn)化為膽囊收縮素(CCK)減少,而CCK缺乏導(dǎo)致膽囊收縮障礙,小腸運(yùn)動(dòng)減緩,使膽汁飽和度增加,進(jìn)而致膽結(jié)石形成增加[27]。微囊是細(xì)胞質(zhì)膜上向內(nèi)凹陷形成的囊泡狀結(jié)構(gòu),參與調(diào)節(jié)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn),而微囊蛋白-1在囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)、膽固醇穩(wěn)態(tài)及脂質(zhì)運(yùn)輸中具有重要作用。有研究表明有研究提示微囊蛋白-1在肝臟和膽囊組織中的表達(dá)變化調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn),在膽囊膽固醇結(jié)石的最終形成起到了一定的作用[28]。
膽囊黏膜吸收分泌功能異常,膽囊的動(dòng)力學(xué)改變都影響膽囊膽固醇結(jié)石的形成。
2.1膽囊中膽固醇的吸收
腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1(ABCA1)是細(xì)胞膜脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)蛋白,促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)游離膽固醇和磷脂的流出,在膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)(RCT)和高密度脂蛋白(HDL)生成的起始步驟中起到重要作用[29]。有研究表明膽囊結(jié)石同膽囊黏膜中ABCA1的表達(dá)減弱相關(guān)[30],提示ABCA1參與膽囊黏膜對脂質(zhì)的吸收,當(dāng)ABCA1的表達(dá)減弱,膽囊黏膜對脂質(zhì)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力下降,加劇了膽固醇的過飽和,促進(jìn)膽固醇結(jié)石的形成。B族I型清道夫受體(SR-BI)可以參與膽固醇的選擇性攝取,有研究表明膽囊結(jié)石同膽囊黏膜SR-BI表達(dá)減少相關(guān)[31]。
2.2膽囊中膽汁酸的吸收
有研究表明G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1(GPBAR1)定位在人體膽囊黏膜上皮細(xì)胞頂膜側(cè),且在膽囊結(jié)石膽囊黏膜中表達(dá)明顯增強(qiáng)[32]。而在研究給GPBAR1基因敲除小鼠喂養(yǎng)致石飲食時(shí)發(fā)現(xiàn),基因敲除小鼠不易形成膽囊結(jié)石,提示GPBAR1表達(dá)與膽囊結(jié)石形成有一定的關(guān)系[33]。同時(shí)有研究表明多藥耐藥相關(guān)蛋白-3、4(MRP3、MRP4)蛋白在膽囊膽固醇結(jié)石人群中的表達(dá)高于無膽固醇結(jié)石的人群,提示MRP3、MRP4促進(jìn)膽囊膽固醇結(jié)石的形成[34]。
2.3膽汁中蛋白
骨橋蛋白(OPN)是一種非膠原性酸性骨基質(zhì)糖蛋白,可通過分子內(nèi)部一RGD序列與受體avβ3整合蛋白結(jié)合參與鈣離子的代謝和組織的礦化[35]。有研究報(bào)道膽囊黏膜上皮細(xì)胞表達(dá)OPN,在脫落的膽囊上皮細(xì)胞也有OPN的表達(dá),同時(shí)發(fā)現(xiàn)在膽囊膽固醇結(jié)石的膽囊上皮中OPN的表達(dá)顯著增高[36],提示在膽固醇結(jié)石的形成過程中OPN可能起到一定的作用。另有研究表明OPN作為一種抑制成核因子在膽囊膽固醇結(jié)石中發(fā)揮作用,而膽結(jié)石的形成是因?yàn)镺PN不能持續(xù)增強(qiáng),進(jìn)而使促/抑成核因子平衡體系發(fā)生改變,最終膽汁中的膽固醇相應(yīng)增多,形成膽囊膽固醇結(jié)石[37]。有研究表明膽囊結(jié)石組中黏蛋白5AC(MUC5AC)較對照組中MUC5AC表達(dá)的陽性率明顯升高,提示MUC5AC可能參與到膽囊結(jié)石的形成[38]。鈣連蛋白和鈣網(wǎng)蛋白(CRT)是定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上同源性的分子伴侶,與糖蛋白的分泌有一定的相關(guān)[39]。有研究表明在膽固醇結(jié)石患者中CRT表達(dá)上調(diào),CRT上調(diào)引起促成核因子的合成增加或修復(fù)錯(cuò)配增多,結(jié)果導(dǎo)致結(jié)石形成[40]。
近年來,對小腸運(yùn)動(dòng)在膽囊膽固醇結(jié)石形成過程中的作用逐漸受到重視,有研究表明,膽囊結(jié)石患者膽汁的腸道運(yùn)輸時(shí)間延長[41],腸蠕動(dòng)功能不良,可使膽鹽在小腸的停留時(shí)間延長,DCA生成增多。另有研究表明,小腸運(yùn)動(dòng)功能減退可以促進(jìn)膽固醇結(jié)石的形成,在膽結(jié)石形成之前已經(jīng)出現(xiàn)小腸運(yùn)動(dòng)功能轉(zhuǎn)運(yùn)減退,說明小腸運(yùn)動(dòng)功能減退是膽結(jié)石形成的原因之一[42]。腸道轉(zhuǎn)運(yùn)可以影響到膽囊的運(yùn)動(dòng)功能,促進(jìn)結(jié)石形成,然而導(dǎo)致小腸動(dòng)力下降的始動(dòng)因素尚不完全明確,Cajal間質(zhì)細(xì)胞(interstitial cells of cajal,ICCs)在胃腸動(dòng)力中可能起到一定的作用,有研究認(rèn)為ICCs是慢波的起搏細(xì)胞,可以調(diào)節(jié)胃腸平滑肌節(jié)律性運(yùn)動(dòng),當(dāng)缺乏ICCs時(shí),小腸推進(jìn)蠕動(dòng)消失,出現(xiàn)胃排空延遲及膽汁的反流[43],關(guān)于小腸功能減退與膽結(jié)石形成的機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。
其他如脂質(zhì)代謝障礙、糖尿病、脂肪肝、胃切除手術(shù)、雌性激素、細(xì)菌感染等因素都可能與膽結(jié)石的形成有一定的關(guān)系。
綜上所述,膽囊膽固醇結(jié)石是一個(gè)多因素性疾病,由外界環(huán)境因素及遺傳因素復(fù)雜相互作用的結(jié)果。目前肝臟、膽囊膽固醇代謝異常導(dǎo)致膽汁中膽固醇過飽和及致石的分子、基因是研究的熱點(diǎn)。隨著研究的深入,將有可能明確膽囊膽固醇結(jié)石形成的關(guān)鍵基因并了解其功能,有助于膽結(jié)石的預(yù)測,并對預(yù)防和治療膽結(jié)石有一定的意義。
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(本文編輯:魯翠濤)
[通訊作者簡介]王衛(wèi)星,教授,博士,E-mail:sate.llite@163.com。
作者簡介][第一梅方超(1986-),男,湖北黃岡人,碩士。
[基金項(xiàng)目]湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2013CFB458)。
[收稿日期]2015-07-17
[中圖分類號]R575.6
[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A
doi:10.11952/j.issn.1007-1954.2016.02.024