胆囊胆固醇结石成因及其治疗研究进展

苗彦国，薛东波，张伟辉（哈尔滨医科大学附属第一医院　微创胆道外科，黑龙江　哈尔滨　150001）



胆囊胆固醇结石成因及其治疗研究进展

苗彦国，薛东波，张伟辉
（哈尔滨医科大学附属第一医院微创胆道外科，黑龙江哈尔滨150001）

[摘 要]胆囊结石是最常见的消化系统疾病，其发病率呈不断上升趋势。胆囊结石是一种多因素导致的疾病，胆汁中成分的改变是致石基础，胆囊功能紊乱是致石的重要条件，促-抗成核动力学体系改变是致石的关键。按胆囊结石的主要成分可分为胆固醇结石和胆色素结石。胆汁中脂质和蛋白质、胆囊功能、胆汁酸盐肠肝循环、肠内胆固醇吸收能力、脂质转运蛋白以及核受体等在胆固醇结石发病过程中起到重要作用。本综述着重阐述胆固醇结石发病机制及治疗研究进展。

[关键词]胆固醇结石；发病机制；治疗方法

胆囊结石是消化系统疾病中最常见的一种疾病，胆囊结石在不同人群中发病率不同。据统计，在西方发达国家，胆囊结石的发病率为5.9%～21.9%；在亚洲，胆囊结石的发病率为3.1%～10.7%。在我国，近年来随着饮食结构及饮食习惯的改变，胆囊结石的发病率逐步上升，发病率在4.21%～11.0%[1]。大多数的胆囊结石患者没有明显的临床症状，40%的患者在40岁以后出现临床症状以及严重的并发症，需行手术治疗[2]。研究胆囊结石成因以及发病机制，对胆囊结石的预防以及治疗，减轻医疗负担都有很大的帮助。

胆囊结石的主要成分为胆固醇、胆色素，还有少量比例不等的钙盐、黏液糖蛋白等。按胆石的主要成分可分为胆固醇结石和胆色素结石两大类，后者还可再分为棕色色素结石和黑色色素结石。此外，偶尔可见到以脂肪酸盐为主要成分的脂肪酸盐结石或以蛋白质为主要成分的蛋白结石。在全世界范围来看，70%～80%的胆囊结石为胆固醇结石[3]。本综述着重阐述胆固醇类结石发病机制及治疗的研究进展。

通过多年来的研究，已经明确胆囊胆固醇结石的形成包含三个连续性步骤：胆汁胆固醇过饱和、胆固醇结晶析出、在促核形成因素作用下聚集并逐渐形成结石。以下四类诱发胆固醇结石的因素已经被证实[4]：（1）促使胆汁中胆固醇过度饱和的因素；（2）促进胆固醇析出以及结晶核心形成的因素；（3）抑制胆囊基础功能的因素（浓缩作用、吸收作用以及分泌功能等）；（4）抑制胆汁酸肠肝循环的因素。我们可以从这四个方面来研究胆囊胆固醇结石的形成过程，从而发现其预防的方法以及新的治疗手段。

1 胆固醇结石的成因

1.1胆汁中成分与胆固醇结石的关系

Small和Admirand最先提出了“成石胆汁”的概念，并提出经典的“Admirand-Small三角”理论，即应用物理化学的互相平衡理论将胆固醇、胆酸盐及磷脂用等边三角形表示。随后Somjen等又提出了“泡”的概念，认为“泡”由胆固醇和磷脂构成，是胆固醇另一种溶解和转运的形式，从而补充了Small和Admirand的理论[5]。传统观点认为，当胆汁中胆固醇分泌过多或者胆盐和卵磷脂分泌到胆汁中不足以形成足够的胶团溶解过多的胆固醇的时候，过饱和胆汁就会形成，胆固醇晶体析出形成胆固醇结石。胆汁中胆固醇通过混合微胶粒（胆汁酸盐和磷脂组成）或者单层囊泡（大部分为磷脂和少量胆汁酸盐组成）进行转运，单层囊泡由直径较大的磷脂双分子层组成，其内部具有特征性的水溶性间隔，研究发现胆固醇结石患者中胆固醇大部分通过单层囊泡进行转运，富含胆固醇的单层囊泡相互聚集、融合形成多层囊泡，释出胆固醇单水结晶，产生胆固醇沉淀形成结石[6]。胆汁在胆囊中会发生成分和理化性质的改变，当胆囊稀释胆汁功能减弱，而其浓缩胆汁的能力没有发生改变的时候，会引起胆汁淤积，促使胆囊结石的形成[7]。熊去氧胆酸（UDCA）是亲水性胆汁酸的代表性物质，具有稳定胆固醇结构的作用，即使在胆固醇过饱和的情况下，也可以抑制晶体成核的过程。这种稳定性是由胆汁中蛋白质调节的，例如载脂蛋白或其他影响胆固醇晶体成核的重要物质。即使胆汁中胆盐池发生很微小的改变，也可以很严重地影响胆汁致石能力，这种观点也支持在临床上运用胆汁酸盐来预防和治疗胆囊结石[8]。

20世纪70年代末期以来，已从胆汁中分离出许多作用不同的蛋白质类物质，根据其在胆固醇结晶、成核过程中的作用不同，可分为：促成核效应蛋白、抗成核效应蛋白、兼性成核效应蛋白及成核无关蛋白。国内外学者利用蛋白质组学技术发现黏蛋白、免疫球蛋白、纤维连接蛋白、氨基肽酶N、急性期反应蛋白等具有促成核效应，而载脂蛋白A1和A2、粘液糖蛋白、小扁豆凝集素亲和蛋白家及非糖蛋白具有抗成核效应，其中糖蛋白在胆固醇结晶成核中起到不同作用，可能与其在胆汁中浓度有关[9]。国内外对抗成核蛋白的研究远少于促成核蛋白，但抗成核蛋白在临床应用中更具前景，因其可显著抑制单层囊泡的聚集、融合及胆固醇结晶形成。在进一步研究中，可以依据某些蛋白质的生化性质以及生理作用来探讨研究其在胆固醇结石发病过程中所起到的作用。

1.2核受体和脂质转运蛋白与胆固醇结石的关系

核受体是一类配体依赖的转录因子，目前已发现部分核受体对脂肪酸代谢、胆固醇代谢、胆固醇逆向转运以及载脂蛋白的表达具有调控作用，LXR和FXR是目前研究的热点。法尼醇X受体（farneesoid X recepter，FXR）作为细胞内胆汁酸盐信号传感器，具有调节肝细胞内ABCB11和ABCB4表达水平的作用，而且还可以通过调节众多基因的转录来维持胆固醇以及胆盐的平衡，影响溶解在胆汁里面胆汁酸和磷脂的含量。ABCG11（又称胆盐输出泵，BSEP）位于肝胆管细胞膜上，具有输出胆盐的作用。Kong等[10]通过PCR和免疫蛋白印迹技术发现胆囊结石患者肝组织内BSEP，MRP2和MDR3的mRNA及其表达水平下降，而在正常人肝组织内这些蛋白表达正常，他们认为胆固醇结石与这些蛋白低表达密切相关。其后Kong等[11]通过喂养C57L/J小鼠致石性食物，并利用免疫组化及免疫蛋白印迹技术定位BSEP及其表达水平后发现BSEP表达水平降低可导致胆汁中胆盐浓度降低，促进小鼠体内胆囊结石形成。人体内多耐药糖蛋白3（MDR3，即ABCG4）其功能产物为磷脂酰胆碱转出酶调节磷脂从双分子层由内向外移动，是磷脂转运体，将磷脂转移到胆汁中。Lammert等[12]通过喂养ABCG4基因缺陷小鼠致石性食物12周后分析小鼠胆汁内成分变化，发现小鼠胆汁内磷脂浓度降低，15周以后成年雌性小鼠肝内外胆固醇结石发病率显著升高。低磷脂型胆石症的潜在发病机制被认为和MDR3基因的一个错义突变引起的胆汁中磷脂减少有关。然而，将孪生同胞分为对照组以及胆囊结石组研究中，大量胆囊结石患者未发现ABCB4和ABCB11多态性与胆囊结石形成之间的必然联系[13]。而且，在儿科胆囊结石患者以及有明显胆囊结石家族病史的患者中也未发现ABCB4 和ABCB11基因突变频率有所增加[14]。

肝X受体（LXR）具有调节ABCG5/G8胆固醇转运蛋白的能力，激活LXR基因可以增加胆囊结石形成的风险。国内外学者发现LXR及ABCG5/G8在胆固醇代谢及胆囊结石发病中起到重要作用，他们认为ABCG5/G8高表达可促进胆囊结石形成[15]。在一小群中国非肥胖血脂正常的胆囊结石患者中发现肝内ABCG5，ABCG8和LXRαmRNA表达显著增加，同时胆汁中胆固醇浓度以及胆固醇饱和指数也同时升高[16]。宋秀云等[17]发现胡椒碱可以抑制肝脏内Abcg5和Abcg8以及LXR的表达，从而减少肝脏细胞分泌到胆汁中胆固醇的含量，或许是其可以抑制胆固醇结石的形成的机制。胡椒碱或许可以用来治疗胆囊结石，但仍需进一步研究。由核受体及脂质转运蛋白介导的胆汁酸合成负反馈、胆固醇转运、载脂蛋白水平的调控、糖代谢等诸多调控领域中，是否存在其他的与胆囊胆固醇结石形成相关的因素，未经实验证明，需要进一步研究。

1.3胆囊功能和胆固醇结石的关系

胆囊具有储存和浓缩胆汁的功能，胆囊黏膜上皮能吸收胆汁中的某些成分，也能分泌多种物质到胆汁中。当致石胆汁导致胆囊吸收和分泌改变以及胆囊运动功能障碍时，会导致胆囊结石的形成。胆囊结石与胆囊收缩功能下降以及胆囊体积增大有关。研究表明，胆囊结石患者的胆囊充盈与排空功能受损，胆囊结石患者通常会出现餐后胆囊排空障碍的现象，胆汁在胆囊中的时间延长，从而增加胆固醇结晶从过饱和胆汁析出后结晶成核，以及它们聚合、增长成为肉眼可见结石的时间缩短[18]。过量的胆固醇镶嵌在胆囊平滑肌细胞的细胞膜上，胆囊壁细胞的膜流动性降低，胆囊收缩功能减弱。胆囊收缩功能下降是由于胆囊收缩素体水平下降引起的，胆囊收缩功能减弱与胆囊对CCK及乙酰胆碱的最大反应不相关，说明在成石过程中胆囊收缩减弱是结石形成的因素而不是结果。Cong等[19]体外实验发现胆汁中胆固醇含量升高可抑制胆囊收缩功能，其机制与胆囊黏膜和肌层中过多的小窝蛋白-3 和CCK-1R结合进而影响CCK功能有关。疏水性胆汁酸盐可以和胆囊平滑肌细胞膜上的G蛋白胆汁酸盐受体结合，激活GscAMP-PKA信号通路，引起钾离子通道开放，从而胆囊平滑肌细胞膜超极化，导致胆囊运动功能受损[20]。虽然胆囊运动功能减弱这一条件在胆囊结石发病机制中起到的作用比胆囊胆固醇过度饱和小，但是它可以加快胆囊结石形成的过程。胆固醇结石动物模型实验研究发现，胆汁中过饱和胆汁的存在与胆囊收缩功能的减弱是胆囊结石形成的两大因素，二者相互影响和促进。引起胆囊收缩功能减弱的因素很多，比如妊娠、肥胖、糖尿病、胃部手术，生长抑素类似物治疗，低热量饮食和全静脉营养等[7]。

1.4胆汁酸盐的肠肝循环，肠内胆固醇的吸收与胆固醇结石的关系

生理情况下，肝脏分泌到胆汁中的胆固醇来源于新合成的胆固醇、高密度脂蛋白中的胆固醇以及肠道吸收的胆固醇。饮食中以及从胆汁中重吸收的胆固醇通过肝肠循环运送到肝内，然后分泌到胆汁中。当饮食中的胆固醇量增加时，可以通过固醇调节元件结合蛋白-1（SREBP-I）途径负反馈抑制肝脏内胆固醇的合成，这一生理过程可以导致分泌到胆汁中胆固醇含量增多，胆固醇酯化作用增强，分泌到肝肠循环中的高密度脂蛋白量也增多。其他研究也证实了这一观点，研究人员发现高胆固醇饮食可以使胆固醇结石患者体内胆汁中胆固醇的分泌量增加，胆汁酸的合成减少，胆囊中胆盐池也相应地减少；而在对照组中未发现这种现象[21]；这表明肠内胆固醇吸收在胆囊结石发病过程中的起到重要作用。在我国的胆囊结石患者空肠内发现肠道内胆固醇吸收蛋白NPC1L1和ACAT2表达增强，表明增加肠道内吸收以及固醇类酯化作用在胆囊结石发病过程中起到重要作用[22]。胆汁中胆固醇增多贯穿于胆囊结石发病的整个过程，包括结石形成早期，结石形成后，甚至于在接受胆囊切除术后的患者，抑制肠道胆固醇吸收可预防胆囊胆固醇结石形成。依泽替米贝可通过抑制肠道内NPC1L1的表达抑制小肠内胆固醇吸收，使转运到肝脏及分泌胆汁中的胆固醇减少，显著降低胆汁中胆固醇饱和度，并促进胆汁中形成大量不饱和胶团，抑制胆固醇结晶形成，预防胆固醇结石形成，并促进已形成的胆固醇结石溶解[23]。

2 胆固醇结石的治疗

2.1外科手术治疗

胆囊切除术，尤其是腹腔镜胆囊切除术，是治疗合并胆绞痛及并发症胆囊结石患者的首要选择。腹腔镜胆囊切除术已经趋于完善，而且实践证明腹腔镜胆囊切除术比开腹手术住院时间短、术后并发症、费用更低。随着腔镜技术的进步，近年来国内外出现了一些新的手术方式，如经脐单孔腔镜技术、单孔多端腹腔内窥镜技术及经自然孔道腹腔镜胆囊切除术等。但有报道称单孔腔镜技术并不比标准腹腔镜下胆囊切除术有明显优势，不建议作为常规的胆囊结石的手术方式[24]。经自然孔道腹腔镜胆囊切除术最常选用经阴道切口，但此项技术的发展最大的瓶颈是没有合适的手术器械[2]。胆囊切除术忽视了一个胆囊的功能，术后患者常出现腹胀、腹泻等消化不良症状，术后患者胆汁反流性胃炎、胃溃疡、近端结肠癌的发病率升高。近年来，国内学者认为保胆取石术可作为胆囊切除术治疗胆囊结石的补充。保胆取石术适用于经影像学确诊且胆囊功能正常、胆管通畅的结石患者，术后结石复发是其最重要的弊端，有学者认为与术中结石残留、取石过程中粘膜损伤与出血有关，但保胆取石术目前缺乏有力地循证医学证据，仍未列入胆囊结石诊疗常规[25]。我们要深入研究胆囊结石的成因机制，尤其是胆囊在其形成过程中的作用，在临床中既要反对盲目切除有功能的胆囊，又要反对不顾一切盲目保胆取石。

2.2口服药物溶石疗法

口服药物主要是熊去氧胆酸等胆酸制剂，但这类药物对非胆固醇类结石无效。这类疗法具有疗程长、价格昂贵、复发率高及随访时间长达两年等特点，近年来临床较少应用。

2.3灌注溶石疗法

经胆道直接灌注胆固醇溶剂和胆色素结石溶剂，如经T管滴入辛酸单脂治疗胆固醇结石，经鼻胆管交替滴入甘油辛酸单脂和BA-ED-TA（内含熊去氧胆酸、肌肽及四醋酸乙二胺）治疗混合型和胆色素结石，但此法耗时长，难度大，可引起溶血、胆囊炎、胆管炎及胰腺炎等严重的毒副作用和并发症。有待发现溶解各种性质结石且无较大毒副作用的溶剂[26]。

2.4体外冲击波碎石

体外冲击波碎石是一种无创治疗方式，适用于胆囊功能正常、结石直径较小且X线能透过的阴性结石患者。尽管其严重并发症较少，但术后易复发，而且因结石大小及部位的原因很难清除干净。有报道称胰胆管部位的较大结石在ERCP术后行体外冲击波碎石可以缓解疼痛及抑制术后胆管扩张[27]。

3 结论

经过几十年的探索，人们对胆囊胆固醇结石形成机制认识不断深入，已从基于热力学简单的生理化学方面转移到多种因素综合的结果。现阶段胆囊胆固醇结石发病机制的研究已达到分子水平，核受体、蛋白质组学及致石基因已经成为研究重点。任何疾病的发生都不是单一脏器的病变，所以无论致石基因的探索，还是核受体以及蛋白质研究，都是以肝脏的脂类代谢和转运作为调控目标。前者在基因水平上决定结石的易感性；后者通过细胞内信号转导调控脂类代谢和转运，对该病的治疗更有帮助。国外正在研究表观基因学在胆固醇代谢以及胆囊结石疾病中的潜在机制[28]，相信随着对这方面研究的不断深入，我们可以对胆囊胆固醇结石的发病机制有更一步的认识，对该病的预防和治疗具有重大意义。

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（本文编辑：鲁翠涛）

[通讯作者简介]张伟辉，主任医师，教授，博士生导师，E-mail：zhang-weihui626@hotmail.com。

作者简介][第一苗彦国（1989-），男，河南濮阳人，在读硕士。

[基金项目]国家自然科学基金项目（81170397）。

[收稿日期]2015-05-13

[中图分类号]R575.6

[文献标识码]A

doi:10.11952/j.issn.1007-1954.2016.02.023