胆固醇结石成因研究进展

1、    胆固醇结石成因研究进展关键词 胆固醇；结石；胆固醇转运；胆囊 胆石症是临床上一种常见病、多发病。胆囊结石病的临床诊断和 治疗 已很成熟，但人群中过高的发病率使胆囊结石病的预防成为一项重要的工作。关于胆囊胆固醇结石发病机制的 研究 ,已从Admirand和Small基于热力学的生理化学解释转移到多种因素综合作用的结果，如胆汁成分的改变，肝脏代谢紊乱分泌过饱和胆汁，胆固醇凝脂泡及胆固醇单水结晶形成,促成核因子和抗成核因子作用的失衡等。本文就肝脏和胆囊在胆固醇结石形成中的作用作一综述。1 肝脏产生 成石性胆汁是胆固醇结石形成的必需和首要条件胆固醇结石的

2、形成是一个复杂的多因素过程，其病因至今尚不完全明了。国内外学者对此进行了大量的研究，发现肝脏分泌的胆汁异常是导致胆固醇过饱和、胆囊结石形成的一个首要原因1。1.1 肝脏胆固醇代谢异常肝脏胆固醇代谢主要受以下几方面 影响 :HMGR(羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶)，胆固醇生物合成限速酶;C7H(7a-羟化酶)，胆固醇转化成胆汁酸的限速酶;ACAT(酰基辅酶A:胆固醇酰基转移酶)，胆固醇向胆固醇酯及类固醇激素转化的限速酶。从 理论 上讲，肝脏HMGR含量增多或活性增高，C7H、ACAT含量减少和(或)活性降低，将会使胆固醇合成增多、转化减少，促进胆石的形成。但实际观察到的并非完全如此2，此三酶与胆

3、石形成的关系至今尚无定论。近年，有些学者从分子生物学角度对限速酶和胆石成因进行了研究，发现转C7H基因小鼠在致石饮食条件下能维持肝脏胆固醇代谢平衡，阻止动脉粥样硬化和胆固醇结石的发生3。ACAT2缺乏的小鼠对高胆固醇膳食诱导结石不敏感4。1.2 肝脏胆固醇转运异常参与胆固醇转运的主要有低密度脂蛋白(LDL)和其受体(LDLR)、高密度脂蛋白(HDL)和其受体(HDLR)、胆固醇携带蛋白2(SCP2)、小窝蛋白-1(caveolin-1)、尼曼-匹克体C1型(Npc1)、胆盐泵(BSEP)、多重耐药相关蛋白2(MRP2)和腺苷三磷酸结合盒转运体(ATP binding cassette,ABC)

4、、转运体家族G亚家族的新成员（ABCG5和ABCG8）等。LDL和LDLR虽参与胆固醇的代谢,但 目前 的研究表明LDL源性胆固醇并不是胆道胆固醇分泌的主要来源,因此LDL和LDLR并不是胆囊胆固醇结石的研究重点。SCP2是一种可溶性脂质转运蛋白,参与肝细胞内胆固醇向微管膜的转运。大量 文献 报道SCP2参与胆固醇的转运和代谢5。SCP2作为胆固醇代谢的调节因子，参与了胆固醇的生物合成和胆固醇向胆汁酸、胆固醇酯及类固醇激素的转化;另一方面作为胆固醇转运器，参与细胞内质网胆固醇的转运，并能将肝脏新合成的胆固醇直接从内质网快速转运至胆汁，促进成石性胆汁的分泌及结石的形成。在胆固醇结石患者，SCP2

5、能通过抑制C7H活性,减少胆固醇酯的生成，促进胆汁胆固醇过饱和2，在新合成的胆固醇转运至胆汁的过程中是必不可少的6。在结石易患鼠中SCP2参与了胆汁胆固醇的高分泌，促进了胆固醇结石的形成7。动物模型观察到在结石形成过程中SCP2表达水平升高8。胆汁胆固醇分泌增加时，SCP2mRNA转录增多，故推测肝细胞通过某一转录前机制特异地调节SCP2基因表达。SCP2基因表达的变化可能在胆固醇代谢中起显著作用，该基因的过度表达可加快胆固醇循环次数，抑制胆固醇酯的生成和高密度脂蛋白胆固醇的分泌。Fucks等8观察到在结石易患鼠中SCP2 mRNA含量与SCP2含量同步升高现象，认为是SCP2 DNA转录的上

6、调导致了SCP2含量的增多，从而促进了胆固醇结石的形成。腺病毒介导的SCP2基因转染小鼠使肝脏蛋白水平提高了8倍，同时观察到肝脏胆固醇和胆汁胆固醇浓度升高，胆汁酸分泌和小肠重吸收胆固醇增多9。Caveolin-1是细胞膜内富含胆固醇和鞘磷脂的小窝的主要组成蛋白，也是胆固醇转运过程中伴随蛋白/胆固醇复合物的重要组成部分。Caveolin-1基因的转录受到胆固醇调节元件结合蛋白的调节，当胞内胆固醇浓度高时，通过此途径活化Caveolin-1基因转录。研究发现结石易患C57L小鼠胞膜Caveolin-1水平升高，这可能提示其在胆道胆固醇高分泌中起作用'10。但到目前为止对于Caveolin-

7、1在胆道胆固醇分泌及胆固醇结石形成中的确切作用仍未见详细报道。Npc1是一种多跨膜蛋白，可能是控制脂蛋白胆固醇的重要调节蛋白。无论是在普通饮食还是致石饮食条件下，与野生株小鼠相比Npc1基因敲除小鼠血浆总胆固醇浓度均增高；饮食对Npc1小鼠胆道胆固醇分泌的影响小于野生株小鼠，但无论是野生株小鼠还是Npc1小鼠由腺病毒介导的Npc1过表达均可引起胆道胆固醇分泌增加11 。所以小鼠肝脏Npc1表达是调节血浆高密度脂蛋白胆固醇水平以及肝脏胆固醇分泌的重要因素。遗憾的是目前尚无较全面的对其与胆固醇结石关系的研究报道。微管膜的胆盐分泌由表达于肝细胞微管膜上的BSEP介导，在正常的肝肠循环情况下一个较大的

8、胆盐池可推动胆固醇从微管膜进入胆汁，另外饮食所致胆盐池疏水性改变也可能加速胆道胆固醇的分泌，从而间接导致胆道胆固醇分泌增加。BSEP基因曾被作为结石基因Lith-1的备选基因。结石易患C57L鼠BSEP基因的mRNA及蛋白质水平明显高于抗结石AKR鼠12 。这可以解释C57L小鼠相对于AKR小鼠的胆盐高分泌。但是BSEP基因敲除小鼠的胆盐分泌减少，而胆道磷酸脂和胆固醇的分泌则增加13 。对于此模型小鼠胆汁中脂质的升高，有学者解释为胆汁酸在细胞内的堆积反馈性地减少胆汁酸的合成，从而使细胞内的游离胆固醇增多，引起了肝脏的胆固醇高分泌。MRP2是位于肝细胞胆管膜侧的转运子，介导二价胆盐和非胆盐有机阴

9、离子分泌进人胆汁。胆固醇结石易患C57L鼠和抗结石AKR鼠的基础MRP2 mRNA及蛋白质水平相同14 。研究者推测C57L小鼠MRP2基因可能存在一种使其转运活性增加的突变,以解释其胆汁流量的增加及继发于此的通过胆盐磷酸脂退耦装置引起的胆道胆固醇分泌增加。胆汁中胆盐的分泌、形成与肝细胞上的胆盐转运子密切相关，其中BSEP/MRP2为二种明确的胆盐转运子15。ABCG5和ABCG8在植固醇血症中突变，造成小肠高固醇吸收率和肝脏低固醇排泄率。Kamissako16等给小鼠服用Diosgenin,发现胆汁中胆固醇的分泌增加，与ABCG5和ABCG8表达增强对应。Graf17等用免疫 电子 显微镜观

10、察发现，ABCG5/ABCG8二聚体在内质网装配，溢出内质网，通过高尔基复合体转运，最后定位于质膜的顶端。在极性细胞WIF-B上，ABCG5和ABCG8共表达时位于细胞围成管腔的一极，原位杂交发现这些基因产物沿吸收肠段小肠上皮细胞微绒毛排列，提示这两个基因可能在阻止小肠吸收和促进肝脏排泄胆固醇中发挥作用。ABCG5和ABCG8基因剔除鼠血浆及肝脏胆固醇基础水平降低50%18，但喂以胆固醇后分别上升2.4倍和18倍。在剔除的小鼠胆汁中胆固醇含量明显低于对照组，喂以胆固醇也仅中度升高，与血浆胆固醇水平升高不相称。目前用于检测ABCG5/ABCG8蛋白的抗体不存在，尚不能从蛋白质水平对ABCG5/A

11、BCG8在肝脏胆固醇高分泌及胆囊结石形成的作用进行 分析 ，只能从mRNA水平进行推测。2 胆囊在胆固醇结石形成中的作用 2.1 胆囊动力学的改变胆囊动力学异常主要包括胆囊收缩功能减弱和Oddi括约肌张力增加。在肥胖患者由于高胰岛素血症介导对CCK敏感性下降致使胆囊收缩性受损，胆结石发病率增加19。妊娠期间由于孕酮及雌激素的作用，致使胆囊运动受损，胆结石发病率增加20。2.2 胆囊粘膜功能的异常胆囊粘膜功能的异常可能是胆石形成的致病因素之一。Corradini21通过离体的人胆囊模型表明，胆石病人的胆囊失去调节胆汁胆固醇溶解度的能力，胆囊上皮细胞选择性吸收胆汁胆固醇和磷脂的能力减弱。他还用不同

12、脂蛋白灌注胆囊的试验表明，HDL能促进胆囊上皮吸收胆汁胆固醇，减少胆囊壁胆固醇的积聚。Lee22认为胆囊上皮不仅有主动吸收、分泌和改变胆汁成分的功能，而且能感受胆汁化学成分和其他化学信号的改变并作出调整。2.3 胆囊感染细菌参与胆固醇结石的形成已引起国内外学者的广泛关注。Swidsinski23运用聚合酶链反应(PCR)技术和16SrRNA序列分析法，在20例胆汁细菌培养结果为阴性的胆固醇结石中发现大量细菌DNA,阳性率为80，其中疮丙酸杆菌的阳性率为45，其余菌种包括大肠杆菌、化脓性链球菌、绿脓杆菌和艰难梭状芽孢杆菌等。近年来螺杆菌在胆系感染中的地位及其与胆石成因的关系日益受到关注。Fox2

13、4等利用2对特殊的螺杆菌16SrRNA基因引物C97，C98或C97，C05对23例胆囊炎胆囊切除标本的胆汁和粘膜进行检测，结果发现13例胆汁和9例胆囊组织呈阳性。经16SrRNA序列分析，证实其中的细菌为Hhepaticus、Hrappini和Hpullorum等多种耐胆汁环境的螺杆菌。Kano25的解释则是过饱和胆汁可改变胆囊粘膜的组成，表现为磷脂酶A2(PLA2)和PGE2含量增加，使平滑肌收缩信号传导受阻，导致炎症引起的粘蛋白分泌。胆结石和炎症的关系密切，胆结石的形成过程中，常包含有慢性炎症的过程，抑制胆囊炎症可以减少胆结石的形成和复发26。 规律 服用非甾体类抗炎药NSAIDS类药物

14、已被认为是一个独立的保护性因子27，可以明显降低胆结石的复发率。总之，在本文中我们提到了一些可能引起胆固醇结石的对肝脏胆固醇转运异常起作用的结石相关蛋白。尽管已经有很多关于这些蛋白质与胆固醇结石的研究，但是结石与肝脏胆固醇转运关系的研究仍然比较缺乏。近年来，一些学者开始使用基因敲除/转染技术研究这些蛋白质的编码基因与肝脏胆固醇分泌的关系。值得一提的是，目前很多研究都是基于小鼠等动物模型，虽然这些动物与人类有基因同源性，但动物模型中的改变并不一定能准确反映人体表现甚至可能是相悖的。而本文中提到的一些参与胞内胆固醇转运以及微管膜胆固醇分泌的蛋白质对于肝脏胆固醇高分泌以及胆固醇结石可能有更大的价值，

15、但到目前为止缺乏其与胆固醇结石以及肝脏胆固醇高分泌的相关性研究,但对于这些蛋白质的参 考 文 献 1 vanBerge-Henegouwen GP, Venneman NG, Portincasa P,et al. Relevance of hereditary defects in lipid transport protein for the pathogenesis of cholesterol gallstone diseaseJ.Scand J Gastroenterol Suppl,2004,39(241):60-69. 2 Ito T,Kawata S, Imai Y,et al

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