胆囊结石与遗传因素

张峰铭，金盛哲，葛春林

胆囊结石的形成是胆囊和胆管中异常高水平的胆固醇或胆红素所导致的。胆囊结石很常见，并且约有20%以上的胆囊结石携带者最终会在成年出现症状。90%以上的胆囊结石是主要由胆固醇组成的，而其他则是由黑色或棕色的色素石组成。胆囊结石的病因仍未完全阐明。时至今日，如何从基础以及临床的角度解释胆囊结石的发病机制仍受到广泛的关注。

1 胆囊结石的流行病学研究

胆囊结石是世界范围内最常见的胆管疾病之一。从流行病学角度来看，最高的发病率出现在皮马印第安人(48%)，其次是在美国(20%)，欧洲(20%)及亚洲人口(5%～20%)。一项基于美国人口的调查显示，在经过年龄校正的女性中，胆囊结石发病率最高的为墨西哥裔美国人(27%)，其次为非西班牙裔白人(17%)和非西班牙裔黑人(5.3%)。而在经过年龄标准化的男性中，胆囊结石发病率最高为墨西哥裔美国人(8.9%)和非西班牙裔白人(8.6%)，二者都高于非西班牙裔黑人(5.3%)。以上都说明了遗传因素在胆囊结石形成的易感性上起到了重要的作用[1]。胆囊结石发病率在地理和种族上的差异提示了遗传因素是影响胆囊结石形成的风险因素[2]。

2 家系和双胞胎研究

2.1 家系研究 早在二十世纪六十年代，胆囊结石的高家族发病率就已经被人们发现。胆囊结石病人的同胞及亲属的发病率是其配偶及其他无关对照组3倍。Bass等[3]通过比较胆囊结石病人的198个一级亲属与非胆囊结石病人的200个一级亲属的患病率，得出了相似的结论。这些研究结果提示家族倾向性对胆囊结石的形成起到了重要的作用。

2.2 双胞胎研究 双胞胎研究通过分析基因型和表型与性别、年龄、生活方式等因素的交互作用，深入分析胆囊结石的遗传学特征。通过比较单卵双胞胎和双卵双胞胎的有症状胆囊结石患病的一致率，可以确定家系因素到底是与遗传因素有关还是与环境因素有关。瑞典的一项大型双胞胎调查研究显示遗传因素对有症状的胆囊结石病的发展起到了重要的作用[4]。在43 141对瑞典双胞胎中，单卵双胞胎的同病一致率为12%，显著高于双卵双胞胎6%。单卵双胞胎中的高同病一致率提示了遗传因素起到了重要的作用。研究人员总结得出，在双胞胎的表型变异中，遗传效应占25%，共同的环境效应占13%，独立的环境效应占62%。这些数据为遗传因素在胆囊结石中起到的重要作用提供了关键的依据。

3 胆囊结石单基因遗传倾向性

胆囊结石的形成是一个复杂的遗传学过程，包含了多种致石基因的易感等位基因及其与环境因素的交互作用。在一些特定的病人群体中，单基因突变被认为是形成胆囊结石的风险因素。

3.1 胆固醇7-羟化酶(CYP7A)基因 Pullinger等[5]在两名纯合子男性中发现了CYP7A单基因突变与伴有3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A (HMG-CoA)还原酶抑制剂抵抗的高胆固醇血症的胆囊结石病人之间的联系。在纯合子中CYP7A基因的缺失突变会导致酶功能的丧失。胆固醇转变成胆汁酸的限速酶即胆固醇7α-羟化酶活性下降时,胆固醇转变成胆汁酸受阻,胆汁中胆固醇增加。CYP7A1对于调控胆汁酸和脂质代谢有着重要作用。因此，CYP7A1可能影响胆固醇水平,从而导致胆固醇结石的发生[6]。Cheng等[7]发现，通过激活组成型雄甾烷受体可以提高CYP7A1的表达，加速胆固醇转变为胆汁酸盐，进而降低胆囊结石的形成。

3.2 ABCB4基因 ABCB4基因的错义突变是另一种类型的由单基因突变引起的胆囊结石病[8]，该种病病人由于胆汁中磷脂/胆汁酸盐比很低，因而胆管中常形成胆固醇结石。此外，伴有ABCB4突变基因的孕妇更易出现肝内胆汁淤积增加了孕期患胆囊结石的风险[9]。

3.3 胆囊收缩素A受体(CCK-AR)基因 研究人员发现，在一些伴有胆囊结石病人中，CCK-AR基因剪接异常，导致该受体功能丧失[10]。CCK-AR在Oddi括约肌中的异常表达会使Oddi括约肌功能失调，从而导致胆总管压力增高，更容易形成胆囊结石[11]。小鼠实验也证明CCK-AR可能参与胆囊结石的形成[12]。

3.4 ATP7B基因 Wilson病是由于ATP7B基因突变导致铜累积，进而损害肝功能，增加溶血[13]。Wilson病病人的一个亚群有着形成胆囊胆红素结石的高风险[14]。

3.5 ABCB11基因 ABCB11基因编码了胆小管胆汁盐外向泵，对形成胆固醇结石晶体发挥了重要作用。ABCB11基因的突变基因与家族性肝内胆汁郁积2型和良性复发性肝内胆汁郁积有关。Stokes、Lammert[15]的研究表明，伴有ABCB11突变的胆石症病人的普遍性与单基因胆石症一致，支持ABCB11基因为胆囊结石的易感基因。

ABCB4基因突变会导致进行性胆汁淤积性疾病，而ATP8B1和ABCB11基因突变会导致阵发性胆汁淤积，这些都可能诱导继发性胆囊结石的形成。ABCB4与CYP7A的基因突变在人群中出现的比例很低，但是遗传效应很高，符合孟德尔遗传定律。

上述基因影响了肝脏胆固醇代谢、肝小管脂质转运以及胆囊和小肠的运动情况，但参与影响这些功能的基因远不止这些。尽管这些基因突变不能完全解释绝大多数病人的胆囊结石形成的倾向性，但也为研究胆囊结石的病理生理提供了新的思路。

4 胆囊结石多基因遗传倾向性及基因多态性研究

人类和小鼠模型研究已经证实，多基因对胆固醇胆囊结石形成的倾向性起到重要的作用[16]。在绝大多数情况下，胆囊结石的形成是多种致石基因的多态性与多种环境因素的共同作用而产生的。

4.1 ABCG5/8基因 Buch等[17]利用全基因组关联(GWA)的分析方法，对280名胆囊结石病人和360名对照组成员进行了>500 000单核苷酸多态性(SNP)的研究，他们发现，在肝细胞小管膜上的固醇类转运体ABCG5/8的编码变异体rs11887534 (D19H)是胆固醇胆囊结石发生的风险因素。胆固醇转运体ABCG5/8的变异体也被证实是胆囊结石形成的遗传决定性因素[18]。

4.2 APOE基因 APOE是构成极低密度脂蛋白的主要蛋白及高密度脂蛋白的微量蛋白。APOE缺失或突变会导致Ⅲ型家族性高脂蛋白血症(HLPⅢ)[19]。乳糜微粒、极低密度脂蛋白和低密度脂蛋白残余物清除受损会导致血浆胆固醇和三酰甘油水平升高。APOE的某些基因多态性与胆囊结石的形成相关。APOE有三种等位基因突变形式，ε2，ε3和ε4。ε2基因型在女性胆囊结石形成中起保护作用[20]。ε3基因型是最为常见的突变型[21]。ε4基因型是胆囊结石形成的遗传风险因素[22]。Shatwan等[23]研究了APOE的各亚型与血浆中脂蛋白含量的关系，证实了APOE亚型不同会导致血浆胆固醇含量不同，进而对胆囊结石形成的风险不同。

4.3 APOB基因 APOB是富含三酰甘油的脂蛋白颗粒的重要结构组成部分，对哺乳动物胆固醇稳态的调节起到了重要的作用。Rudzińska等[24]通过研究发现，载脂蛋白B的SNP与女性胆囊结石发病有关。Gong等[25]指出，胆石症病人中APOB基因X+等位基因出现频率明显增加，同样证明了APOB基因可能是胆囊结石的易感基因。

4.4 β3肾上腺素能受体(ADRB3)基因 肾上腺素能受体是一种高表达于脂肪组织的跨膜受体，被认为与调节脂解作用有关。肾上腺素能受体同时高表达于胆囊组织，因此可能与胆囊收缩有关。Srivastava等[26]在研究中发现，胆石病组ADRB3-190等位基因频率显著高于非胆石病组。这一结果表明，ADRB3基因多态性与胆囊结石的形成有关。

4.5 黏蛋白(mucin) 黏蛋白，分为上皮型黏蛋白和分泌型黏蛋白。前者不形成凝胶，分布于上皮细胞表面，是膜蛋白的重要组成部分。后者由胆囊产黏蛋白细胞分泌，产生黏液凝胶，是一种促成核因子，在结石形成中起着重要作用。Yoo等[27]通过研究发现，在胆固醇结石病人组中，MUC3和MUC5B表达显著增高，并且在这些组中MUC3和MUC5B的mRNA都有上调，从而证明了MUC3和MUC5B在胆囊组织的高表达与胆固醇结石形成有关。

5 数量性状基因座(QTL)与致石基因的研究

传统的遗传图谱方法只能研究单基因性状，所以用这种方法定量研究多基因性状是不合适的。因此，性状的多种遗传模式、遗传异质性和环境情况的变化使双胞胎和家系的遗传学研究受到了影响[28]。连锁研究利用QTL分析，证明并确定了与胆囊结石易感性相关的基因组区域[29]。利用近交小鼠模型对胆囊结石的形成进行遗传学分析，可能会有利于人类发现致石基因，但这种方法却不能对致石基因准确定位。对远交小鼠开展的高密度SNP基因型分型与基于SNP的GWA研究，同样适用于对人类的研究[30]。Joshi等[31]通过对GWA研究发现ABCG8的SNP遗传位点rs4245791与胆囊结石发病相关。Rodriguez等[32]通过相似的研究方法发现了ABCG8的rs4953023、rs4299376遗传位点多态性对胆囊结石的发生起到了独立的作用。Wu等[33]通过SNP关联研究得出胆固醇转运蛋白NPC1L1(Niemann-Pick C1-Like 1)多态性与胆囊结石形成有关。

总之，胆囊结石的病因和病理过程是复杂的，包含多种因素的，遗传因素和环境因素在其中起到了重要的作用。遗传学分析和人类基因组研究的发展使得确定胆囊结石的独立风险因素成为了可能。GWA研究为发现影响胆囊结石的变异基因提供了最有效的途径。个人的基因风险数据可能会为胆囊结石的诊断及治疗带来新的突破。