膽囊結石發病機制的研究現狀

宋森濤 曾 欣 謝渭芬

同濟大學附屬東方醫院消化內科1(200120) 海軍軍醫大學附屬長征醫院消化內科2

膽囊結石是臨床常見病、多發病，約75%的膽囊結石患者無明顯臨床癥狀，而一旦出現臨床并發癥，會產生較為嚴重的經濟和社會負擔。膽囊結石按照性質可分為膽固醇型、膽色素型以及混合型3種類型，其中以膽固醇型最為常見，約占膽囊結石的75%～80%[1]。近年來，關于膽結石機制的相關研究較多，一般認為是遺傳與環境因素共同作用的結果。本文就膽囊結石發病機制的研究現狀作一綜述。

一、遺傳因素

膽囊結石的患病率存在顯著的人種差異和家族聚集性，有學者推測遺傳因素參與了結石發病。一項回顧性研究[2]分析了1900—1958年間出生的43 141對雙胞胎中有癥狀膽囊結石的發生情況，發現所有被調查者中4 394例為癥狀性膽囊結石患者；無論性別，同卵雙生較異卵雙生者癥狀性膽囊結石的發病情況更為一致；進一步分析遺傳和環境因素對癥狀性膽囊結石發生的作用，發現在雙胞胎表型變異(癥狀性膽囊結石發生情況不一致)中，歸因于單一遺傳變異因素的比例為25%，即遺傳力為25%。上述結果證實了遺傳因素在結石發病中的重要作用。

近年研究發現，致石基因是結石產生的遺傳基礎。研究[3]發現不同種系的小鼠具有不同的膽囊結石易感性，即使給予同樣的飲食，不同種系的小鼠結石發生率并不相同。目前小鼠體內已發現近100種基因可能與膽囊結石有關[4]。隨著全基因組關聯分析(GWAS)的深入開展，近年來有關人類致石基因的研究有了新突破。2007年Buch等[5]首先利用GWAS證實ABCG8為人類膽囊結石的易感基因。隨后，越來越多人類致石基因通過GWAS或其他遺傳學分析方法被發現[6]。目前在動物和人類研究中發現的膽囊結石相關基因大部分編碼膽固醇和膽汁酸合成代謝以及轉運過程的關鍵蛋白，如肝臟中的脂質調節酶、脂蛋白受體及其相關基因；膽囊激素受體、小腸脂質膜轉運蛋白等[4]。

1. 膽固醇和膽汁酸代謝相關基因：膽固醇結石的形成是膽固醇過飽和的濃縮膽汁中固體膽固醇結晶沉積所致。早在1995年，Khanuja等[7]在膽囊結石高易感性的C57L/J小鼠和不易誘發結石的AKR/J小鼠中鑒定出分別位于染色體1和12上的兩個致石基因Lith1、Lith2。后續研究[8]證實Lith1是決定肝臟膽固醇高分泌狀態的關鍵基因，Lith2則影響膽汁酸非依賴性膽汁流。近來，Xie等[9]的研究探討了清除劑受體和多配體轉運蛋白CD36在膽囊結石發生中的作用，發現CD36基因敲除對飲食誘導的小鼠膽囊結石形成具有保護作用，其機制可能與減少膽汁膽固醇分泌、增加親水性膽汁酸比例有關；有趣的是，CD36基因敲除后小鼠的膽汁酸池含量和糞便膽汁酸排泄并無顯著變化，而特異性肝臟或腸道CD36基因敲除并不改善小鼠對致石飲食的敏感性。

人體膽固醇主要來源于腸道吸收，吸收效率受小腸黏膜的兩個受體NPC1L1和ABCG5/G8調控。將膽固醇過飽和的膽汁通過十二指腸導管喂養膽囊結石易感的C57L小鼠2 d后，小鼠空腸ABCG5/G8表達水平顯著增加，小鼠腸道細胞對膽固醇的攝取和吸收增加[10]。依澤替米貝是選擇性NPC1L1抑制劑，骨橋蛋白(OPN)亦可抑制NPC1L1表達。研究發現，利用致石飲食構建膽囊結石C57L小鼠模型的同時給予依澤替米貝8周或12周，能有效減少腸道膽固醇吸收和膽汁膽固醇分泌，降低膽汁膽固醇飽和度，在膽囊結石易感小鼠中預防膽固醇結石形成[11]。而OPN基因敲除小鼠較野生型小鼠更難以通過致石飲食誘導膽囊結石形成，其機制與抑制NPC1L1表達，減少腸道對膽固醇的吸收有關[12]。

2. 參與膽囊動力調節的相關基因：膽囊運動功能失調通過肝臟和腸道的神經激素機制來調節膽汁酸的腸肝循環，增加肝臟致石膽汁分泌和疏水性膽汁酸成分，促進膽汁酸再循環，誘導膽固醇結晶和結石的發生。內源性膽囊收縮素(CCK)可通過激活位于膽囊肌細胞上的CCK-1受體調節餐后膽囊排空。CCK基因敲除小鼠空腹膽囊容積增加，喂食致石飲食后出現膽囊排空缺陷，表現出膽固醇結晶和結石的快速形成，注射CCK后可延緩結石產生[13]。除餐后膽囊排空異常外，膽囊運動功能失調亦包括膽囊再充盈受損、餐后清空和再充盈階段以及消化間期的膽囊容積節律性波動異常。血管活性腸肽和人成纖維細胞生長因子19(FGF19)參與膽囊的松弛調節，并通過反饋機制誘導下一餐前膽囊再充盈[14]。ABCB4基因Mdr2敲除小鼠存在膽汁酸代謝異常，可出現人類膽管病和膽石癥類似的生化、組織學和臨床特征，并誘導肝臟炎癥和纖維化。利用腺相關病毒在12周齡Mdr2基因敲除小鼠中過表達FGF19可逆轉肝損傷，減輕膽汁淤積相關纖維化，減少膽囊結石形成[15]。

3. 雌激素受體：有研究[16]給予卵巢切除小鼠皮下隨機植入不同劑量的雌激素釋放小丸，發現肝臟分泌的膽汁中膽固醇含量隨著雌激素水平升高而顯著增加，認為雌激素可通過腸道雌激素受體α(ERα)途徑上調ABCG5/8、NPC1L1的表達，從而增強膽固醇吸收，參與膽囊結石的發生。為進一步探討雌激素及其受體在膽囊結石中的作用機制，de Bari等[17]建立了ERα基因敲除的卵巢切除小鼠OVX Erα-/-，給予致石飲食并以6 μg/d雌二醇處理后，發現ERα+/+對照小鼠100%發生膽囊結石，而ERα-/-小鼠膽囊結石患病率僅為30%；且ERα-/-小鼠的肝臟膽固醇分泌顯著減少，提示雌激素可能通過結合ERα促進肝臟膽固醇分泌。另一項研究[18]分別構建了ERα、G蛋白偶聯受體30(GPR30)單獨或聯合基因敲除的卵巢切除小鼠模型，給予致石飲食和6 μg/d雌激素干預后，發現GPR30+/+和ERα+/+小鼠膽汁中可出現不同形態的膽固醇結晶沉著，而GPR30-/-/ERα-/-組小鼠膽固醇結晶形成明顯延緩，提示GPR30和ERα均在雌激素致石過程中發揮作用。

4. 非編碼RNA：Yang等[19]篩選了有或無膽囊結石者血清內差異表達的miRNA，發現9個在膽囊結石患者中上調的miRNA和8個下調的miRNA，進一步分析發現其中miR-210表達水平與其靶基因-重要跨膜轉運蛋白ATP11A間存在負相關，miR-210上調可降低ATP11A表達，從而參與膽囊結石形成。此外，有研究[20]檢測因急性膽管癥狀入院患者的血漿miR-122 水平，發現與無膽囊結石患者相比，膽囊結石患者血漿miR-122水平增加。

二、環境因素

1. 生活方式和飲食因素：早期研究[21]發現，飲食中同時存在膽固醇和膽酸是誘導小鼠膽囊結石的必要條件。由于小鼠膽汁中存在大量親水性膽汁酸?；?B霉素酸，單獨喂養高膽固醇飲食并不足以誘發膽囊結石；給予膽酸后，膽酸在肝臟與?；撬峤Y合產生?；悄懰?，可替代小鼠膽汁中原有的?；?B霉素酸，促進膽石形成。研究[22]表明，油膩飲食、葷食習慣、偏食動物油、不吃早餐、飲酒、缺乏鍛煉是我國膽囊結石發病的主要危險因素。 Compagnucci等[23]評估了飲食和生活方式對49例膽囊結石患者和65名健康對照者膽囊結石發生的影響，發現結石患者的平均能量攝入量高于健康對照組，肥胖或超重可導致更高的膽囊結石風險，高總脂肪、飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸攝入量與膽囊結石風險增加有關。另一項meta分析發現，體力活動量與膽囊結石發病率呈負相關[24]。因此，歐洲肝臟研究協會推薦保持健康的生活方式和飲食習慣，定期體育鍛煉，并保持理想的體重以預防膽固醇結石和癥狀性膽囊結石[25]。

2. 腸道微生態：關于腸道微生態在膽囊結石形成中的變化及其作用機制尚處于早期研究階段。膽囊結石患者存在腸道微生態異常。有研究[26]利用16S rRNA對29例膽固醇結石患者的腸道、膽汁和膽囊結石的細菌組成以及38名健康對照者的腸道菌群進行研究，發現腸道變形桿菌增加而腸球菌、毛螺菌屬和羅氏菌屬減少。另一項研究[27]發現膽囊結石患者腸道富含顫螺菌屬，有益菌羅氏菌屬減少；顫螺菌屬豐度與次級膽汁酸濃度呈正相關，而與初級膽汁酸濃度呈負相關，擬桿菌屬呈相反表現。此外，亦有研究[28]顯示膽囊結石患者盲腸部位有伴隨7α-脫羥基活性升高的革蘭陽性厭氧菌數量增加。腸道微生態受飲食因素影響，致石飲食可改變腸道微生態狀況；同時，腸道微生態環境的變化亦可通過改變膽汁酸成分，調節回腸末端膽汁酸重吸收，并調控參與肝內膽汁酸合成的基因表達，在膽囊結石的發生中發揮重要作用[29]。近期研究[30]表明，給小鼠喂養致石飲食并形成膽囊結石后，腸道微生物多樣性和豐度均降低，厚壁菌門比例減少，厚壁菌門與擬桿菌屬比值下降。Fatemi等[31]的研究發現，在C57L/J小鼠中，感染幽門螺桿菌或幽門螺桿菌與肝螺桿菌共感染，會顯著增加膽固醇結石的發病風險。有趣的是，致石飲食似乎在無菌小鼠中可導致更嚴重的膽囊炎癥。通過菌群移植改變腸道微生態可抑制無菌小鼠膽固醇結石形成[32]。

三、其他因素

年齡、藥物以及合并疾病等其因他素亦被認為與膽囊結石的發病相關。膽囊結石的發病率隨年齡增長而增加，40歲后顯著升高，老年人的發病率可增加4～10倍，衰老是膽固醇結石形成的獨立危險因素[33]。動物實驗表明，隨著年齡增加，十二指腸和空腸中膽固醇轉運關鍵蛋白NPC1L1表達升高，膽汁脂質分泌率和膽固醇合成限速酶β-羥-β-甲戊二酸單酰輔酶A (HMG-CoA)還原酶活性顯著增加，膽固醇7α-羥化酶活性降低，膽囊增大，提示年齡增長會增加膽固醇的膽汁分泌和腸道吸收，減少膽汁鹽的肝臟合成和膽汁分泌，并降低膽囊收縮性，從而促進膽囊結石的發生[16,34]。

雌激素替代療法是膽固醇結石形成的危險因素。有研究[35]表明，絕經后婦女血清膽汁酸濃度顯著降低，血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇明顯升高，服用外源性雌激素后膽汁酸濃度增加，血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平下降，膽汁和膽囊結石中鈣離子含量均降低，因此外源性雌激素攝入(包括口服避孕藥和激素替代療法)可增加膽囊結石風險。Wang等[36]進行的meta分析亦證實雌激素替代療法與膽囊結石的發生呈正相關，但該研究未提示口服避孕藥增加膽囊結石風險。

此外，糖尿病和肥胖患者的膽囊結石發病率較高。胰島素抵抗可能通過以下途徑促進膽固醇結石形成：胰島素分泌增加導致HMG-CoA還原酶活性增強，從而有利于膽固醇合成；增加膽汁膽固醇轉運蛋白ABCG5和ABCG8表達，導致膽汁膽固醇分泌增加；糖尿病伴發神經病變可導致膽囊自主神經病變和膽囊淤滯[37]。

四、結語

綜上所述，隨著對膽囊結石遺傳學和病理生理學的了解日益加深，參與膽囊結石形成的致病因子均可能成為預防或治療的潛在靶標。改變飲食和生活方式、他汀類藥物、肝臟ABCG5/8表達抑制劑、腸道微生物群調節劑、促膽囊動力性藥物可能在將來膽囊結石的防治中發揮作用，但仍需開展大規模臨床和基礎研究，證實其有效性和安全性。