盧琴， 劉衛(wèi)輝

1 電子科技大學醫(yī)學院， 成都 611731； 2 四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院消化內科， 成都 610072

隨著中國飲食西方化，膽囊結石逐漸成為一種普遍的消化系統(tǒng)疾病，并產生了巨大的社會經濟負擔，其病因及發(fā)病機制的研究也一直受國內外廣泛關注。目前認為，膽汁膽固醇過飽和狀態(tài)是膽囊膽固醇結石形成的主要因素。膽固醇代謝不平衡與膽囊結石等多種疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關，因此，維持體內膽固醇代謝平衡被認為是預防和治療膽囊結石的關鍵。與此同時，目前控制膽固醇水平的分子機制也有深入研究，其中ATP結合盒轉運體（ATP-binding cassette，ABC）G5和G8（ABCG5/8）影響膽汁膽固醇的代謝及分泌，對預防和治療膽囊膽固醇結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的ABCG5/8，針對其與膽囊膽固醇結石的研究進展進行了討論和總結，并探討了基于ABCG5/8預防膽固醇結石發(fā)展的治療靶點，為今后的藥物作用靶點方面的臨床治療提供相關理論支持。

1 膽囊膽固醇結石的流行病學與發(fā)病機制

膽囊結石是世界范圍內的一個主要流行病和經濟負擔，?？蓪е录毙阅懩已?、胰腺炎等并發(fā)癥［1-3］。由于生活水平的提高、長期高膽固醇飲食的攝入，膽囊結石發(fā)病率和患病率呈逐年上升趨勢。膽囊結石是一種常見的多因素疾?。?］，其危險因素包括：高脂飲食、肥胖、糖尿病、代謝綜合征和久坐不動的生活方式等［5-8］，主要是因為它們會影響膽汁中的膽固醇濃度。根據結石中膽固醇含量的不同，膽囊結石被分為三種類型［7，9］，包括膽固醇型結石（膽固醇含量≥70%）、色素型結石（膽固醇含量≤30%）、混合型結石（膽固醇含量30% ～ 70%）。其中，膽固醇結石是膽囊結石中最主要的類型［10］。

多種致病機制和危險因素導致膽固醇結石的形成，涉及膽汁膽固醇分泌失衡、膽囊炎癥反應、黏蛋白分泌改變、膽囊動力障礙、腸道微生物改變［11］等多個方面。但臨床研究［12-14］發(fā)現，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，膽固醇結石的發(fā)生也是遺傳易感性及環(huán)境因素相互影響的結果［9，15］。Liang等［16］提出，遺傳因素和致石基因在膽固醇結石形成中起著重要的作用。國內外學者［17-18］通過病例對照研究、雙胞胎遺傳流行病學、連鎖分析家系和種族等多種途徑，探索了基因遺傳學與膽固醇結石發(fā)病機制的相關性。此外，在喂食高膽固醇致石飼料的小鼠體內觀察到多種致石基因改變，包括肝臟膽固醇轉運體ABCG5/8。綜上，人類與小鼠的研究都表明了基因遺傳學在膽固醇結石形成過程中的作用，是導致結石形成的關鍵因素。

2 ABCG5/8與膽囊膽固醇結石

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

在人體中，亞家族-G成員被認為是肝臟膽固醇轉運體，主要介導膽固醇外流以實現膽固醇的逆向運輸，以及維持膜的完整性以實現細胞生存［20］。ABCG亞家族在肝細胞小管膜上表達，介導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是膽固醇轉運蛋白，位于腸上皮細胞刷狀緣膜、肝臟細胞小管膜和膽囊壁上皮細胞膜，主要介導膽固醇的轉運，與膽固醇代謝密切相關。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，從而調節(jié)體內膽固醇水平，被認為是人類膽固醇結石的主要遺傳易感因素［24-25］。ABCG5/8在肝細胞和腸道細胞中顯著表達可導致膽汁中膽固醇分泌增加，是形成膽囊膽固醇結石的重要環(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、轉化以及分泌［26］。體內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逆向轉運的方式轉至肝臟，并排出至膽汁中。在膽固醇結石的形成過程中，膽固醇的動態(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)被認為是膽固醇結石形成的前提條件。因此，膽固醇結石被認為與膽固醇代謝密切相關，任何引起膽固醇平衡失調的因素都能導致膽固醇結石的形成。

ABCG5/8是目前公認的致石分子，它由兩個跨膜區(qū)（TMD1、2）和兩個核苷酸結合區(qū)（NBD1、2）組成［27］，該結構有助于膽固醇轉運，維持體內膽固醇穩(wěn)態(tài)［28］。最新研究［25］認為，在高等真核生物中，ABCG5/8的功能是作為跨膜轉運蛋白參與膽固醇逆向轉運，在體內膽固醇代謝和膽汁膽固醇濃度調控中起重要作用。研究［29］也提出ABCG5/8會增加膽固醇轉運至膽汁，導致膽汁中的膽固醇含量相對增加，因此攜帶該分子的人更易形成膽固醇沉積，從而增加膽固醇結石的發(fā)病概率。綜上，ABCG5/8的高表達會增加膽汁中的膽固醇濃度，增加膽固醇結石的風險［6］。

2.3 ABCG5/8在膽囊膽固醇結石中的作用 流行病學調查、臨床觀察和雙胞胎研究，以及對近交系小鼠模型的膽固醇結石流行情況調查［30］，都支持膽固醇結石可能是由環(huán)境因素和多個未確定基因的相互作用影響。近年來，有關膽固醇結石基因多態(tài)性及表觀遺傳學的研究，強調了基因學在影響膽固醇結石的形成過程中扮演著重要角色。早期對膽囊膽固醇結石遺傳易感基因的探索主要來源于動物研究，在小鼠膽固醇結石模型中，膽固醇和膽汁酸的合成、運輸和代謝等過程都有遺傳易感因素參與。1995年，國外學者［31］首次發(fā)現了小鼠致石基因-LITH1，致石基因的存在在動物實驗中得到證實。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LITH基因的發(fā)現為這一消化系統(tǒng)疾病的關鍵診斷和成石前預防鋪平了道路，導致了更多的遺傳決定因素和分子機制在人類膽固醇結石形成方面的發(fā)現。目前，一系列與致石有關的基因已被鑒定出來，主要通過影響膽固醇的代謝平衡，繼而促使膽固醇結石的形成。國外學者［33］在小鼠研究的基礎上確認了ABCG5/8為人類LITH基因。至此，人們對膽固醇結石的發(fā)病機制研究逐漸轉向基因領域。

近年來，國內外研究認為，在膽固醇結石的形成過程中，調控脂質代謝、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的遺傳因素成為了候選的致石基因。有報道［12］稱，攜帶ABC轉運多態(tài)體的患者患膽固醇結石的風險增加。2007年Buch等［34］利用全基因組關聯(lián)分析（GWAS）首次確認ABCG8是人類膽囊結石的易感基因。之后，利用GWAS或其他遺傳學分析方法發(fā)現了越來越多的人類致石基因［35］。到目前為止已報道了幾種與膽固醇結石相關的易感基因變異體，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)性引起廣泛關注。在一份涉及德國、智利、丹麥、印度和中國的大樣本基因圖譜研究［36］中發(fā)現ABCG5/8這兩個基因的突變可能與膽固醇結石的易感能力有關。大量文獻［12，37-38］報道通過增加ABCG5/8的表達，將導致膽汁中膽固醇水平增加，ABCG5/8可能通過調控膽固醇代謝，維持膽汁中膽固醇過飽和狀態(tài)，最終導致膽固醇結石形成。此外，在含ABCG5/8的轉基因模型鼠體內檢測到膽汁膽固醇過飽和，表明ABCG5/8過表達很可能與膽固醇結石形成相關。通過在小鼠和人類的研究中，可以看到ABCG5/8過表達將促進膽汁膽固醇的高分泌，是膽固醇結石形成的重要環(huán)節(jié)。

肝臟X受體（liver X receptor，LXR）和法尼酯X受體（farnesoid X receptor，FXR）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，與膽固醇結石形成密切相關。LXR對脂質穩(wěn)態(tài)的控制起著至關重要的作用，其作為膽固醇感受器，對參與膽固醇外流、運輸和排泄的多個基因表達進行調節(jié)［39］。LXR/FXR可通過對膽固醇轉運蛋白ABCG5/8的轉錄調控來控制膽固醇水平。國內外學者發(fā)現，在膽固醇成石機制之一涉及膽汁脂類轉運機制的研究中，LXR/FXR和ABCG5/8扮演了重要角色，并進行了多次研究和探討。Uppal等［40］在小鼠模型中發(fā)現LXR的激活可通過上調ABCG5/8來促進膽汁膽固醇的分泌，參與膽固醇的代謝進一步影響膽固醇結石形成。此外，Wittenburg等［41］用定量性狀位點分析法發(fā)現ABCG5/8同FXR在近交系小鼠膽固醇結石的遺傳易感性和發(fā)病機制中起主要作用?？傊?，這些發(fā)現揭示了LXR/FXR可能通過調控其直接靶基因ABCG5/8來調節(jié)膽固醇/膽汁酸代謝，影響膽固醇/膽汁酸的平衡，從而導致膽固醇結石的形成。

3 ABCG5/8與膽囊膽固醇結石的治療

3.1 膽固醇結石的西醫(yī)治療 對于癥狀性膽囊膽固醇結石的主要治療方法是膽囊切除術，而大多數膽囊膽固醇結石患者愿意接受保守治療，目前常用藥物如熊去氧膽酸（UDCA）。據臨床報道［42］，UDCA不僅能抑制膽汁中脂質堆積的活性，也能減少癥狀性膽固醇結石患者膽道疼痛的發(fā)生率。盡管UDCA對患者有好處，但這種方法存在療效低、起效時間長和結石復發(fā)等問題。膽固醇結石是一個主要的公共衛(wèi)生問題，需要高度有效、可行和預防復發(fā)的治療。因此，亟需更好的藥物來治療膽固醇結石，而目前逐漸發(fā)現可通過調節(jié)ABCG5/8獨立通路降低膽固醇濃度，減少實驗性動物的膽固醇結石形成。Cheng等［43］報道了組成型雄烷受體（CAR）激動劑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，保護小鼠免受膽固醇結石的影響。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，調節(jié)肝膽固醇分泌，從而防止膽固醇結石形成。因此，ABCG5/8可能成為防治膽固醇結石的潛在靶點，這也為未來開發(fā)新型治療策略提供思路。

3.2 膽固醇結石的中醫(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石方面取得了較好的效果，具有副作用小、價格低廉等優(yōu)點。沈亮等［45］發(fā)現升清膠囊可通過降低LXR-α、FXR、ABCG5、ABCG8 mRNA及蛋白的表達，從而降低C57BL/6J小鼠膽固醇結石的成石率。此外，Gao等［46］通過利膽湯喂養(yǎng)膽固醇結石小鼠模型，發(fā)現其能抑制ABCG5/8的表達，減少膽固醇從肝臟向膽囊的轉運，對高脂飲食所致小鼠膽固醇結石具有一定的保護作用。除了傳統(tǒng)的中藥方劑外，國內研究也提出許多具有前景的中草藥，這些藥物作用位點多集中于膽固醇穩(wěn)態(tài)，其中主要關注ABCG5/8的表達，通過調節(jié)實驗性小鼠的膽固醇水平，并減輕膽固醇結石的形成。Song等［47］早先發(fā)現胡椒堿（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，從而預防小鼠模型膽固醇結石的形成。接著，黃芩苷常被認為在膽固醇代謝中具有調節(jié)作用，Chen等［48］觀察到黃芩苷對致石飲食誘導的膽固醇結石小鼠具有保護作用，其作用可能是通過抑制LXR活性導致ABCG5/8表達降低實現的。最近，Zhuang等［49］也發(fā)現一種安全且低成本的治療高血脂藥物——皂甙，它在小鼠膽固醇結石模型中能降低ABCG5/8的表達，改善脂代謝紊亂，從而防止致石飲食誘導的小鼠膽固醇結石的形成，并促進膽固醇結石的溶解，這將可能是一種很有前途的預防和溶解膽固醇結石的策略。這些結果提示中醫(yī)藥治療膽固醇結石在未來具有廣闊的應用前景，但ABCG5/8用于膽固醇結石的防治尚未進行臨床試驗，隨著研究的不斷深入，未來需要更多探討靶向ABCG5/8治療膽固醇結石的安全性和有效性，ABCG5/8拮抗劑有望成為膽囊膽固醇結石防治的新藥。

4 總結與展望

ABCG5/8在膽固醇結石形成的過程中有著重要的作用，然而，將ABCG5/8作為未來預防這種疾病發(fā)展的可能治療靶點尚未討論，且關于基因遺傳學與膽固醇結石發(fā)病機制的關系仍需要更多的研究來證實和闡明。期待未來基因組測序技術的發(fā)展能夠更加系統(tǒng)地探究膽固醇結石中基因組學的變化特點，以及更好的了解膽固醇結石的發(fā)病機制。相信隨著研究的進一步深入，更多的膽固醇結石的防治藥物將會出現，甚至是針對結石易感基因的靶向治療，將為膽固醇結石的新藥開發(fā)及臨床早期預防提供新方向。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：盧琴負責查閱文獻，撰寫論文；劉衛(wèi)輝指導文章撰寫及修改、審閱論文。