脂质代谢异常与胆固醇结石相关性研究进展

严豪杰，崔乃强，张淑坤，赵二鹏，崔云峰，么国旺

综述

脂质代谢异常与胆固醇结石相关性研究进展

严豪杰1，2，崔乃强1，张淑坤3，赵二鹏1，崔云峰1，么国旺1

胆结石是一种常见病、多发病。流行病学调查显示，随着人口的老龄化，肥胖、糖尿病和高血脂发病率的升高，胆固醇结石的发病率也有逐年升高的趋势。研究发现，胆固醇结石的发生与全身脂质代谢异常尤其是胆固醇酯代谢异常有着密切的关系。本文就胆固醇结石和脂质代谢紊乱的关系做一综述。

高脂血症；载脂蛋白；脂蛋白；胆结石

目前对于胆固醇结石发病机制的研究，已从Admirand和Small基于胆汁热力学的生理化学阐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，促/抗成核因子的相互作用，肠道过多吸收胆固醇等。近年很多学者发现，胆囊胆固醇结石患者中，多数存在脂代谢方面的异常。脂代谢异常主要表现为血中甘油三酯、胆固醇、载脂蛋白和脂蛋白含量升高。根据血中脂质成分测定结果，习惯于将脂代谢异常分为高甘油三酯血症、高胆固醇血症和甘油三酯、胆固醇均高的混合型高脂血症。研究发现，胆固醇酯代谢异常与胆固醇结石的形成关系密切。

1　高甘油三酯血症增加胆石病的发生率

有学者在做“老年胆石症与高脂血症相关性分析”过程中，发现胆固醇结石患者中血清甘油三酯明显高于正常人[1]。认为可能原因是，甘油三酯能促进胆固醇的吸收，从肠道及组织中进入肝脏的胆固醇绝大部分在肝内降解为胆汁酸，随胆汁经胆道排入小肠。其中小部分降解为胆汁酸盐，从粪便中排出。大部分重吸收回入肝，形成肠肝循环。高甘油三酯血症患者体内，胆酸池容量增大，胆酸的吸收障碍，肠肝循环发生障碍，使肝HMGCOA还原酶活性增加。其结果使胆固醇合成亢进，胆汁中胆固醇过饱和明显，增加胆固醇结石的发生率。

文献报道，升高的甘油三酯通过与血浆中的瘦素（leptin）结合或直接作用于瘦素受体，抑制瘦素在血脑屏障的转运和信号传递。从而影响瘦素对下丘脑的作用和反馈调节，形成瘦素抗抵，造成血清瘦素水平升高[2]。瘦素可通过清除脂肪组织中过量胆固醇、增加血胆固醇排泄，导致胆汁胆固醇饱和。也可通过降低胆囊胆汁中胆盐的疏水性，缩短胆囊肌细胞长度和降低对胆囊收缩素反应性等作用，影响胆囊内胆固醇的饱和状态和胆囊动力从而引发胆囊内结石的形成[3]。

近年来也有一些研究[4]提示，胆固醇结石患者血甘油三酯水平升高与正常对照组无统计学意义。故高甘油三酯血症与胆固醇结石的关系仍有待更多的研究来明确。

2　胆固醇代谢异常促进结石形成

2.1肝脏与胆固醇代谢异常肝脏是胆汁的主要来源，肝脏的异常分泌引起胆汁成分的变化，导致胆固醇的过饱和结晶析出，是胆固醇结石形成的一个重要条件[5]。（1）肝脏对胆固醇合成与分解代谢异常，包括合成和分解异常。羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（hydroxymethylglutaryl-CoA reductase，HMGR）、7α-羟化酶（7 alpha hydroxylase，7AH）、酰基辅酶A（Acyl-CoAacetyl-CoA acyltransferase，ACAT）、胆固醇酰基转移酶分别是合成胆固醇、胆固醇转化为胆汁酸、胆固醇酯化的限速酶。Handelsma等[6]发现，胆固醇结石患者HMGR活性比一般人群高，其mRNA水平也显著高于一般人群。Zak等[7]研究发现，C7H的活性与胆固醇结石密切相关。Buhman等[8]研究发现ACAT2缺乏的小鼠对高胆固醇膳食诱导结石不敏感。这三种酶在胆固醇结石形成的过程中角色非常复杂，至于哪种酶的作用更占优势迄今尚无定论。（2）肝脏对胆固醇转运的异常。参与肝脏对胆固醇转运的载体包括ABCG5/ABCG8、BⅠ类清道夫受体（scavenger receptor class B typeⅠ，SRBI）、胆固醇载体蛋白2（sterol carrier protein 2，SCP2）、低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）和其受体（low-density lipoprotein receptor，LDLR）、尼曼匹克C1样蛋白1（NPC1L1）。胆固醇由肝细胞向胆汁的跨膜转运，是近年来胆固醇结石成因研究的一大突破。ABCG5/ ABCG8对胆固醇从肝脏到胆汁的分泌起着决定性的作用。Yu等[9]研究发现，ABCG5/ABCG8基因缺陷的小鼠，胆汁胆固醇分泌急剧减少。ABCG5/ABCG8转基因鼠，明显存在胆汁胆固醇过饱和。蒋兆彦等[10]研究发现，胆固醇结石患者肝脏胆小管侧膜胆固醇转运蛋白ABCG5和ABCG8表达明显高于正常人群。ABCG5/ABCG8的表达直接受到肝脏X受体（lver X receptors，LXRs）的调控，被认为是小鼠致石基因Lith9的候选基因[11]。给予LXRs激动剂，喂养的小鼠肝脏ABCG5与ABCG8表达明显升高[12]。LXRs等核受体的药理研究，有望为胆固醇结石的防治提供新的方向。SRBI是迄今发现的惟一细胞表面高密度脂蛋白（high-density lipoprotein，HDL）受体。它通过选择性的摄取胆固醇和胆固醇酯，使胆固醇以血浆HDL的形式通过肝脏进入胆汁。多项研究发现，肝脏SRBI基因过度表达的小鼠，其血浆HDL胆固醇通过SRBI被肝脏摄取而进入胆汁，从而使胆汁中胆固醇浓度增加[13]。相反，SRBI基因缺陷的小鼠，血浆胆固醇水平升高，而胆汁胆固醇的分泌减少[14]。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[15]，它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，在新合成的胆固醇转运至胆汁的过程中是必不可少的[16]。Fuchs等[17]通过动物模型观察到，在胆固醇结石形成过程中SCP2表达水平升高，SCP2 mRNA含量与SCP2含量同步升高。推测SCP2 DNA转录的上调导致了SCP2含量的增多，引起肝脏向胆汁内胆固醇转运增加，进而促进了胆固醇结石的形成。LDL和LDLR参与胆固醇的代谢，但目前的研究表明，LDL源性胆固醇并非胆汁胆固醇分泌的主要来源。因此认为，LDL和LDLR在胆固醇结石形成过程的作用甚微。尼曼匹克C1样蛋白1（Niemann-Pick C1 Like protein 1，NPC1L1）是小肠胆固醇吸收的主要转运蛋白。在啮齿类动物，NPC1L1仅在小肠和胆囊表达，而在人类，NPC1L1也在肝脏组织表达，参与人体肝细胞对胆汁胆固醇含量的调节[18]。Yu等[19]研究发现，当肝细胞内胆固醇含量降低，NPC1L1能迁至细胞膜侧，参与摄取细胞外胆同醇，以维持细胞内正常的胆固醇含量和生理功能。Temel等[18]采用转基因技术，使小鼠肝脏过度表达人类NPC1L1基因，在致石饲料喂养下，并未发现胆汁胆同醇分泌相应的增加。证实胆小管侧膜NPC1L1的作用是将胆汁中胆固醇重新摄取进入肝细胞内，调节细胞内和胆汁中胆固醇含量的平衡。NPC1L1基因表达在转录水平受转录调节因子的调控，如LXRs[20]与过氧化物增殖体激活受体（peroxide proliferation activation receptor，PPAR）[21]。人体肝细胞NPC1L1基因受（sterol regulating element binding protein 2，SREBP2）以及肝核因子1的转录调控[22]。通过研究这些转录因子对NPC1L1表达调节，可望发现新的药物来调控NPC1L1基因表达以增加肝脏对胆汁胆固醇的摄取，为胆固醇结石的防治提供新的靶点。

2.2胆囊与胆固醇的代谢异常正常的胆囊上皮细胞可以选择性吸收胆汁胆固醇和磷脂，Corradini等[23]通过离体的人胆囊模型研究发现，胆固醇结石患者胆囊上皮细胞选择性吸收胆汁胆固醇和磷脂能力明显减弱。胆固醇结石病患者的胆囊黏膜ABCG5/ABCG8基因表达上调，限制了胆囊上皮对胆固醇的吸收，使胆汁过饱和状态得以维持[24]。炎症和胆汁中高浓度的胆固醇可以导致胆囊上皮功能受损，影响胆固醇的吸收，引起胆固醇饱和指数升高，促进结石的发生。人胆囊上皮细胞亦可表达NPC1L1[22]，目前对于NPC1L1的研究主要在小肠和肝脏，其是否调控胆囊上皮细胞对胆固醇的吸收转运尚需进一步的研究。

2.3小肠与胆固醇的吸收、转运异常昔日对胆固醇结石成因的研究大多定位在肝脏和胆囊功能的异常，新近有文献报道，肠道对脂质特别是胆固醇的代谢异常在胆固醇结石的形成过程也起到了很重要的作用。体内胆固醇的来源主要分为两部分，20%～25%胆固醇由肝脏合成，其余由肠道食物吸收而来。NPC1L1是小肠吸收胆固醇的主要转运蛋白，该蛋白在小肠细胞顶端膜侧表达，其表达从小肠近端向远端呈逐渐降低趋势[25]。表达递减趋势的特征与小肠摄取胆固醇的能力相关联。蒋兆彦等[26]研究胆固醇结石患者近段空肠黏膜参与胆固醇摄取的相关基因表达，发现胆固醇结石患者NPC1L1基因的mRNA表达增加，提示小肠NPC1L1可能参与了胆固醇结石患者摄取过多肠腔内胆固醇。在小鼠模型应用Ezetimibe通过抑制肠道NPC1L1来减少胆固醇的吸收，可以预防胆固醇结石的发生[27]。ABCG5/ABCG8在小肠上皮细胞表达，能够减少小肠对胆固醇的吸收。Yu等[9]将人类ABCG5和ABCG8基因转入小鼠中，发现饮食中胆固醇吸收减少，而胆汁胆固醇水平增加，肝脏胆固醇合成也增加。在ABCG5和ABCG8基因敲除小鼠中，Yu等[28]发现血浆胆固醇明显增加，胆汁胆固醇浓度极低。正常饲料时小鼠血浆和肝脏胆固醇水平减少50%，但致石饲料时血浆和肝脏胆固醇水平分别增加2.4和18倍。此外，小肠黏膜胆固醇酯化关键酶ACAT2的mRNA表达增加，可促进游离胆固醇被小肠细胞摄取后迅速酯化，形成乳糜微粒并摄人体内，增加血浆胆固醇浓度，促进胆固醇结石的发生[29]。

3　载脂蛋白与结石形成

ApoA1主要存在于HDL，它具有激活卵磷酯胆固醇酰基转移酶（lecithin cholesterol acyltransferase，LCAT）的功能，参与胆固醇的逆向转运。使胆固醇酯化增加，并使磷脂转变为溶血卵磷脂。另一方面，有人发现肝脏选择性地利用HDL中的胆固醇即HDLc来合成胆汁酸，而ApoA1恰存在于HDL中。因此，ApoA1含量的减少可能通过上述机制导致胆汁中胆汁酸与磷脂含量的减少，胆固醇含量则增加，将十分有利于胆固醇结石的形成。另外，ApoA1在胆汁中主要存在于非微胶粒脂质粒子中，可使该脂质粒子处于稳定状态，从而抑制成核过程。可见ApoA1在胆汁脂类代谢以及胆汁析出结晶成核的过程两个不同方面，都起到抑制结石形成的作用。胆固醇结石病人与健康人的ApoAI-CIII-AIV 基因多态性情况的对比研究发现，女性患者携带Xmn I片段基因的概率明显较健康人大，认为ApoAI-CIII-AIV基因中的Xmn I片段在一定程度上有胆固醇结石的发生有一定得联系[30]。

Apo B是LDL的主要载脂蛋白。肝LDL-Apo B受体的活性是肝脏胆固醇摄人和血清胆同醇水平的主要决定因素。有人在通过小鼠实验研究Apo B与胆固醇结石的关系，发现Apo B48缺乏的小鼠同Apo B48正常的小鼠对比，胆固醇的吸收明显减少，从而使胆固醇结石的发生率减低[31]。在对载脂蛋白B基因XbaI、EcoRI位点多态性的研究中[32]，提示Xba IX+等位基因和EcoR IE-等位基因可能为胆石病的易感基因。有学者认为，上述基因变异是通过ApoB分子数量的增加，肝细胞表面LDL受体向肝内转运的胆同醇增加，分泌人胆汁的胆固醇增多，胆汁酸合成减少，从而导致胆汁胆固醇过饱和，增加胆汁的致石性。国外对胆囊结石病人Apo B基因多态性研究结果表明，Apo B基因中SNPs可能也是引起胆囊胆固醇结石的危险因素[33]。

4　脂蛋白异常影响结石形成

国外有研究发现，在胆石病患者中，极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）水平升高[34]。德国东北部一个大规模的调查研究证明，HDL水平低也是胆石病的独立危险因素[35]。所以有学者提出，脂蛋白代谢可以通过影响胆汁酸、胆固醇等的合成及分泌，进而影响结石的形成。

4.1脂蛋白代谢影响胆汁酸的合成和分泌HDL在机体胆固醇的逆向转运中起重要作用。肝细胞HDLR与HDL结合后，其胆固醇酯经质膜的酯酶水解后直接产生游离胆固醇，后者主要用于胆汁酸的合成，这是体内胆固醇分解排出的重要方式。研究发现，胆囊胆固醇结石患者血浆HDL较非胆石组患者显著性降低，可能是HDL水平低导致肝脏合成胆汁酸减少，从而导致胆汁胆固醇过饱和，有利于结石的形成。有学者对高密度及低密度脂蛋白受体在兔胆囊结石成石中的变化及意义研究中发现，胆固醇结石成石中存在HDLR异常。认为可能是HDLR及LDLR活性改变，可影响肝脏胆固醇的摄取及生物转化，进而影响胆汁酸代谢。流行病学调查发现，胆汁中胆固醇饱和指数（cholesterol saturation index，CSI）与血HDL-C水平呈负相关，而与血LDH-C水平呈正相关。基础研究表明，HDL不仅能够刺激肝细胞合成胆汁酸，而且肝细胞能选择性利用HDL-C合成胆汁酸。

4.2脂蛋白代谢影响胆固醇的合成及分泌脂蛋白代谢异常可能改变胆汁中胆固醇的含量，进而影响胆固醇结石的形成。血中LDL是含胆固醇最多的脂蛋白，从LDL摄取的胆固醇可用于胆汁酸的合成或直接分泌人胆汁。LDL-C可能是胆汁中胆固醇的主要来源。肝细胞通过LDL受体摄取血浆LDL等脂蛋白增加，相应地使分泌入胆汁的胆固醇量增多。同时，肝细胞内外源性胆固醇增加，将抑制胆固醇的合成。由于内源性胆固醇是胆汁酸合成的底物，胆固醇合成的抑制会导致胆汁酸合成的减少。肝细胞的胆固醇增多，还可直接抑制胆固醇7a-羟化酶活性，减少胆汁酸的生成。由于胆汁中胆固醇增加或胆汁酸减少，都可使胆汁胆固醇饱和度增加，结石形成。

经过几十年的探索，人们对胆石病形成机制的认识不断深入。当前胆固醇结石成因的研究，有关肝脏胆固醇代谢导致胆汁胆固醇过饱和机制以及致石基因的研究是重点。目前脂质代谢与胆固醇结石研究的理论体系已经基本形成，其最新参考文献及研究成果甚少，需进一步探索及总结。随着研究的深入，以及其他一些脂代谢相关疾病如冠心病、糖尿病、代谢综合征等研究的相互渗透，将对胆固醇结石的发病机制的认识会进一步的提高，并将对胆固醇结石病的防治起到积极的作用。

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（收稿：2014-12-26修回：2015-07-02）

（责任编辑张静喆）

R657.4+2

A

1007-6948(2015)04-0419-04

10.3969/j.issn.1007-6948.2015.04.029

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崔乃强，E-mail：nctsui@126.com