胆囊结石发病机制的研究现状

宋森涛 曾 欣 谢渭芬

同济大学附属东方医院消化内科1(200120) 海军军医大学附属长征医院消化内科2

胆囊结石是临床常见病、多发病，约75%的胆囊结石患者无明显临床症状，而一旦出现临床并发症，会产生较为严重的经济和社会负担。胆囊结石按照性质可分为胆固醇型、胆色素型以及混合型3种类型，其中以胆固醇型最为常见，约占胆囊结石的75%～80%[1]。近年来，关于胆结石机制的相关研究较多，一般认为是遗传与环境因素共同作用的结果。本文就胆囊结石发病机制的研究现状作一综述。

一、遗传因素

胆囊结石的患病率存在显著的人种差异和家族聚集性，有学者推测遗传因素参与了结石发病。一项回顾性研究[2]分析了1900—1958年间出生的43 141对双胞胎中有症状胆囊结石的发生情况，发现所有被调查者中4 394例为症状性胆囊结石患者；无论性别，同卵双生较异卵双生者症状性胆囊结石的发病情况更为一致；进一步分析遗传和环境因素对症状性胆囊结石发生的作用，发现在双胞胎表型变异(症状性胆囊结石发生情况不一致)中，归因于单一遗传变异因素的比例为25%，即遗传力为25%。上述结果证实了遗传因素在结石发病中的重要作用。

近年研究发现，致石基因是结石产生的遗传基础。研究[3]发现不同种系的小鼠具有不同的胆囊结石易感性，即使给予同样的饮食，不同种系的小鼠结石发生率并不相同。目前小鼠体内已发现近100种基因可能与胆囊结石有关[4]。随着全基因组关联分析(GWAS)的深入开展，近年来有关人类致石基因的研究有了新突破。2007年Buch等[5]首先利用GWAS证实ABCG8为人类胆囊结石的易感基因。随后，越来越多人类致石基因通过GWAS或其他遗传学分析方法被发现[6]。目前在动物和人类研究中发现的胆囊结石相关基因大部分编码胆固醇和胆汁酸合成代谢以及转运过程的关键蛋白，如肝脏中的脂质调节酶、脂蛋白受体及其相关基因；胆囊激素受体、小肠脂质膜转运蛋白等[4]。

1. 胆固醇和胆汁酸代谢相关基因：胆固醇结石的形成是胆固醇过饱和的浓缩胆汁中固体胆固醇结晶沉积所致。早在1995年，Khanuja等[7]在胆囊结石高易感性的C57L/J小鼠和不易诱发结石的AKR/J小鼠中鉴定出分别位于染色体1和12上的两个致石基因Lith1、Lith2。后续研究[8]证实Lith1是决定肝脏胆固醇高分泌状态的关键基因，Lith2则影响胆汁酸非依赖性胆汁流。近来，Xie等[9]的研究探讨了清除剂受体和多配体转运蛋白CD36在胆囊结石发生中的作用，发现CD36基因敲除对饮食诱导的小鼠胆囊结石形成具有保护作用，其机制可能与减少胆汁胆固醇分泌、增加亲水性胆汁酸比例有关；有趣的是，CD36基因敲除后小鼠的胆汁酸池含量和粪便胆汁酸排泄并无显著变化，而特异性肝脏或肠道CD36基因敲除并不改善小鼠对致石饮食的敏感性。

人体胆固醇主要来源于肠道吸收，吸收效率受小肠黏膜的两个受体NPC1L1和ABCG5/G8调控。将胆固醇过饱和的胆汁通过十二指肠导管喂养胆囊结石易感的C57L小鼠2 d后，小鼠空肠ABCG5/G8表达水平显著增加，小鼠肠道细胞对胆固醇的摄取和吸收增加[10]。依泽替米贝是选择性NPC1L1抑制剂，骨桥蛋白(OPN)亦可抑制NPC1L1表达。研究发现，利用致石饮食构建胆囊结石C57L小鼠模型的同时给予依泽替米贝8周或12周，能有效减少肠道胆固醇吸收和胆汁胆固醇分泌，降低胆汁胆固醇饱和度，在胆囊结石易感小鼠中预防胆固醇结石形成[11]。而OPN基因敲除小鼠较野生型小鼠更难以通过致石饮食诱导胆囊结石形成，其机制与抑制NPC1L1表达，减少肠道对胆固醇的吸收有关[12]。

2. 参与胆囊动力调节的相关基因：胆囊运动功能失调通过肝脏和肠道的神经激素机制来调节胆汁酸的肠肝循环，增加肝脏致石胆汁分泌和疏水性胆汁酸成分，促进胆汁酸再循环，诱导胆固醇结晶和结石的发生。内源性胆囊收缩素(CCK)可通过激活位于胆囊肌细胞上的CCK-1受体调节餐后胆囊排空。CCK基因敲除小鼠空腹胆囊容积增加，喂食致石饮食后出现胆囊排空缺陷，表现出胆固醇结晶和结石的快速形成，注射CCK后可延缓结石产生[13]。除餐后胆囊排空异常外，胆囊运动功能失调亦包括胆囊再充盈受损、餐后清空和再充盈阶段以及消化间期的胆囊容积节律性波动异常。血管活性肠肽和人成纤维细胞生长因子19(FGF19)参与胆囊的松弛调节，并通过反馈机制诱导下一餐前胆囊再充盈[14]。ABCB4基因Mdr2敲除小鼠存在胆汁酸代谢异常，可出现人类胆管病和胆石症类似的生化、组织学和临床特征，并诱导肝脏炎症和纤维化。利用腺相关病毒在12周龄Mdr2基因敲除小鼠中过表达FGF19可逆转肝损伤，减轻胆汁淤积相关纤维化，减少胆囊结石形成[15]。

3. 雌激素受体：有研究[16]给予卵巢切除小鼠皮下随机植入不同剂量的雌激素释放小丸，发现肝脏分泌的胆汁中胆固醇含量随着雌激素水平升高而显著增加，认为雌激素可通过肠道雌激素受体α(ERα)途径上调ABCG5/8、NPC1L1的表达，从而增强胆固醇吸收，参与胆囊结石的发生。为进一步探讨雌激素及其受体在胆囊结石中的作用机制，de Bari等[17]建立了ERα基因敲除的卵巢切除小鼠OVX Erα-/-，给予致石饮食并以6 μg/d雌二醇处理后，发现ERα+/+对照小鼠100%发生胆囊结石，而ERα-/-小鼠胆囊结石患病率仅为30%；且ERα-/-小鼠的肝脏胆固醇分泌显著减少，提示雌激素可能通过结合ERα促进肝脏胆固醇分泌。另一项研究[18]分别构建了ERα、G蛋白偶联受体30(GPR30)单独或联合基因敲除的卵巢切除小鼠模型，给予致石饮食和6 μg/d雌激素干预后，发现GPR30+/+和ERα+/+小鼠胆汁中可出现不同形态的胆固醇结晶沉着，而GPR30-/-/ERα-/-组小鼠胆固醇结晶形成明显延缓，提示GPR30和ERα均在雌激素致石过程中发挥作用。

4. 非编码RNA：Yang等[19]筛选了有或无胆囊结石者血清内差异表达的miRNA，发现9个在胆囊结石患者中上调的miRNA和8个下调的miRNA，进一步分析发现其中miR-210表达水平与其靶基因-重要跨膜转运蛋白ATP11A间存在负相关，miR-210上调可降低ATP11A表达，从而参与胆囊结石形成。此外，有研究[20]检测因急性胆管症状入院患者的血浆miR-122 水平，发现与无胆囊结石患者相比，胆囊结石患者血浆miR-122水平增加。

二、环境因素

1. 生活方式和饮食因素：早期研究[21]发现，饮食中同时存在胆固醇和胆酸是诱导小鼠胆囊结石的必要条件。由于小鼠胆汁中存在大量亲水性胆汁酸牛磺-B霉素酸，单独喂养高胆固醇饮食并不足以诱发胆囊结石；给予胆酸后，胆酸在肝脏与牛磺酸结合产生牛磺胆酸，可替代小鼠胆汁中原有的牛磺-B霉素酸，促进胆石形成。研究[22]表明，油腻饮食、荤食习惯、偏食动物油、不吃早餐、饮酒、缺乏锻炼是我国胆囊结石发病的主要危险因素。 Compagnucci等[23]评估了饮食和生活方式对49例胆囊结石患者和65名健康对照者胆囊结石发生的影响，发现结石患者的平均能量摄入量高于健康对照组，肥胖或超重可导致更高的胆囊结石风险，高总脂肪、饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸摄入量与胆囊结石风险增加有关。另一项meta分析发现，体力活动量与胆囊结石发病率呈负相关[24]。因此，欧洲肝脏研究协会推荐保持健康的生活方式和饮食习惯，定期体育锻炼，并保持理想的体重以预防胆固醇结石和症状性胆囊结石[25]。

2. 肠道微生态：关于肠道微生态在胆囊结石形成中的变化及其作用机制尚处于早期研究阶段。胆囊结石患者存在肠道微生态异常。有研究[26]利用16S rRNA对29例胆固醇结石患者的肠道、胆汁和胆囊结石的细菌组成以及38名健康对照者的肠道菌群进行研究，发现肠道变形杆菌增加而肠球菌、毛螺菌属和罗氏菌属减少。另一项研究[27]发现胆囊结石患者肠道富含颤螺菌属，有益菌罗氏菌属减少；颤螺菌属丰度与次级胆汁酸浓度呈正相关，而与初级胆汁酸浓度呈负相关，拟杆菌属呈相反表现。此外，亦有研究[28]显示胆囊结石患者盲肠部位有伴随7α-脱羟基活性升高的革兰阳性厌氧菌数量增加。肠道微生态受饮食因素影响，致石饮食可改变肠道微生态状况；同时，肠道微生态环境的变化亦可通过改变胆汁酸成分，调节回肠末端胆汁酸重吸收，并调控参与肝内胆汁酸合成的基因表达，在胆囊结石的发生中发挥重要作用[29]。近期研究[30]表明，给小鼠喂养致石饮食并形成胆囊结石后，肠道微生物多样性和丰度均降低，厚壁菌门比例减少，厚壁菌门与拟杆菌属比值下降。Fatemi等[31]的研究发现，在C57L/J小鼠中，感染幽门螺杆菌或幽门螺杆菌与肝螺杆菌共感染，会显著增加胆固醇结石的发病风险。有趣的是，致石饮食似乎在无菌小鼠中可导致更严重的胆囊炎症。通过菌群移植改变肠道微生态可抑制无菌小鼠胆固醇结石形成[32]。

三、其他因素

年龄、药物以及合并疾病等其因他素亦被认为与胆囊结石的发病相关。胆囊结石的发病率随年龄增长而增加，40岁后显著升高，老年人的发病率可增加4～10倍，衰老是胆固醇结石形成的独立危险因素[33]。动物实验表明，随着年龄增加，十二指肠和空肠中胆固醇转运关键蛋白NPC1L1表达升高，胆汁脂质分泌率和胆固醇合成限速酶β-羟-β-甲戊二酸单酰辅酶A (HMG-CoA)还原酶活性显著增加，胆固醇7α-羟化酶活性降低，胆囊增大，提示年龄增长会增加胆固醇的胆汁分泌和肠道吸收，减少胆汁盐的肝脏合成和胆汁分泌，并降低胆囊收缩性，从而促进胆囊结石的发生[16,34]。

雌激素替代疗法是胆固醇结石形成的危险因素。有研究[35]表明，绝经后妇女血清胆汁酸浓度显著降低，血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇明显升高，服用外源性雌激素后胆汁酸浓度增加，血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平下降，胆汁和胆囊结石中钙离子含量均降低，因此外源性雌激素摄入(包括口服避孕药和激素替代疗法)可增加胆囊结石风险。Wang等[36]进行的meta分析亦证实雌激素替代疗法与胆囊结石的发生呈正相关，但该研究未提示口服避孕药增加胆囊结石风险。

此外，糖尿病和肥胖患者的胆囊结石发病率较高。胰岛素抵抗可能通过以下途径促进胆固醇结石形成：胰岛素分泌增加导致HMG-CoA还原酶活性增强，从而有利于胆固醇合成；增加胆汁胆固醇转运蛋白ABCG5和ABCG8表达，导致胆汁胆固醇分泌增加；糖尿病伴发神经病变可导致胆囊自主神经病变和胆囊淤滞[37]。

四、结语

综上所述，随着对胆囊结石遗传学和病理生理学的了解日益加深，参与胆囊结石形成的致病因子均可能成为预防或治疗的潜在靶标。改变饮食和生活方式、他汀类药物、肝脏ABCG5/8表达抑制剂、肠道微生物群调节剂、促胆囊动力性药物可能在将来胆囊结石的防治中发挥作用，但仍需开展大规模临床和基础研究，证实其有效性和安全性。