胆管周围腺体结构功能及其在胆管疾病中的作用

季茹，陈建雄，蔡庆，李良子，霍枫

南部战区总医院 肝胆外科/器官移植科，广东 广州 510010

胆管周围腺体（peribiliary glands，PBG）是指沿肝外胆管、肝内大胆管和胆囊管周围分布的微小腺体，内衬胆管上皮细胞并通过小腺管连接到胆管腔。早在19世纪中叶国外学者就报道了这些“胆管壁上具有葡萄藤状结构的腺体”，并根据形态学表现命名为“胆管壁囊泡或憩室”。有学者认为这些腺体的功能仅是分泌黏液，亦有学者认为PBG类似微小胆囊可以保留和浓缩胆汁[1]。1961年Hou[2]首次发现PBG参与胆管损伤修复，在机械或化学损伤后3～14 d内上皮细胞由增生的PBG中迁移至受损处并完全修复受损的胆管。PBG具有和小肠隐窝相似的功能，是胆管上皮细胞修复更新的重要来源[3-4]。2011年Cardinale等[5]首次报道了PBG具有干/祖细胞龛特性。体外研究发现，PBG内细胞不仅可以向肝细胞和胆管细胞分化，还可以分化为胰岛样细胞分泌C肽[5-6]。此外，PBG近年来也因其在各种胆管疾病发病机制中的作用而受到越来越多的关注。本文将结合国内外研究进展，对PBG的胚胎发育、形态学特点、生理功能和在胆管疾病的病理生理表现等进行文献综述，旨在重新认识和探索PBG在胆管疾病预防和治疗中的作用。

1 PBG的胚胎发育过程

妊娠4周时，前肠末端腹侧壁形成的肝憩室，是肝脏、胆管系统、胆囊和腹侧胰腺的原基。8周左右胎肝间充质内出现具有向肝细胞和胆管细胞双向分化潜能的胆管板[7]。PBG同样由胆管板分化而来，胆管板上皮细胞向肝门的间充质浸润，并在30周时形成双层索，接着形成胆小管。在40周时胆小管的数量逐渐增加，相互连接并聚集形成胆管周围未成熟PBG。未成熟PBG开始反复分裂形成腺泡，聚集形成腺体小叶。出生后未成熟PBG的腺泡数量和小叶组织继续增多，并在15 岁左右完全发育成熟[8]。免疫组化染色显示，胆管板、间充质中的胆管索和胆小管以及发育而成的PBG均持续表达细胞角蛋白。胎肝和新生儿PBG中黏液腺泡中不含黏液，直到出生3 个月才开始分泌中性黏蛋白、唾液黏蛋白和硫黏蛋白。基底膜中层粘连蛋白在人胎肝干/祖细胞胆系分化和成熟中起着重要作用，而腱蛋白在PBG腺体小叶形成过程发挥了关键作用[9]。

2 PBG的结构和分布

PBG是由不同成熟阶段的浆液性和黏液性上皮细胞组成的小管-腺泡状腺体，其中浆液性腺泡多于黏液性腺泡，并含少量（1%～10%）内胚层谱系的干/祖细胞。腺上皮细胞由纤维基质支撑形成圆形或小叶状腺泡。PBG通过管道与胆管腔相通，内衬连续排列的胆管上皮细胞。根据解剖位置和与胆管腔的距离，PBG分为壁内型和壁外型。壁内型PBG位于胆管壁的浅纤维肌层，通过短小的管道与胆管腔直接相连，又称管周PBG；壁外型PBG位于距离胆管腔更远的纤维肌层，通过横向穿过胆管壁的更曲折的管道与中央胆管腔相连，又称深部PBG[1]。除与胆管腔相通外，分布于胆总管周围的PBG可通过狭窄的管道与邻近PBG连接成与胆管腔平行的通道，在胆管周围形成管状网络结构。壁内型PBG为结构相对简单的管状黏液腺，壁外型PBG是具有小管-腺泡状结构的黏液性和浆液性复合腺体。

胆管树按照胆管解剖学位置和管径可大致分为肝内胆管和肝外胆管。肝内大胆管由第一至三级分支构成，肝内小胆管由隔胆管和小叶间胆管构成。肝外胆管和肝内大胆管均有PBG分布，各胆管周围偶见小PBG，而小叶间胆管无PBG分布[10]。通常肝外胆管PBG密度高于肝内大胆管，并且胆管分叉处的PBG密度最高；胆囊管有较多的PBG，但胆囊的其他部位不含PBG[1]。

3 PBG的功能

尽管PBG早在19世纪就被发现，一直认为PBG的主要功能只是分泌黏液。但近年的研究证实了PBG是胆管上皮细胞增殖和更新的重要来源，它在胆管疾病的病理生理进程的作用也日益受到重视。

3.1 分泌和吸收功能

胆汁中的黏液糖蛋白大部分由PBG分泌产生，其主要单糖成分为N-乙酰糖胺、半乳糖和果糖[9]。这些黏液糖蛋白分泌到胆汁中，一方面成为胆汁的“润滑剂”，有利于胆汁的排泄；另一方面在胆管腔表面形成由黏液和多糖-蛋白质复合物构成的屏障，对胆汁中有害成分和病原微生物具有自我保护功能[1，8]。免疫组化分析显示，在PBG浆液性腺泡的细胞质中含有α-淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、磷脂酶A等消化道酶，分泌至胆管腔后可在胆汁中检测到。胆汁中还可以检测到乳铁蛋白和溶菌酶，这些酶具有杀菌活性并负责非特异性黏膜免疫防御细菌感染[8-9]。此外，PBG还具有一些其他生理功能，如通过主动吸收水、钠、碳酸氢盐、氯等物质参与胆汁成分和浓度的调节。

3.2 局部免疫作用

IgA作为免疫球蛋白的一种，主要包括血清型IgA和分泌型IgA两种类型，后者主要存在于外分泌液中并参与黏膜的局部免疫反应。人体胆汁中含有大量以IgA为主的免疫球蛋白，并主要以分泌型IgA的形式存在。既往研究证实，胆汁IgA主要来源于人胆管上皮下浆细胞局部合成，经基底膜上跨膜糖蛋白转运后分泌至胆管腔，通过与相应病原微生物的结合阻止其黏附在黏膜表面，从而在局部抗感染中发挥着重要作用[11]。

3.3 干细胞和定向祖细胞龛

近年研究发现，PBG内含有多能干细胞和部分表达肝细胞、胆管细胞和胰腺细胞特征的定向祖细胞[5，12]。这些干/祖细胞在PBG中的位置有两个特点。第一个特点是“纵向”或“由远向近”分布，即在胰胆管汇合部、胆总管下段以干细胞为主，随着向肝内和胰腺走形逐渐以定向祖细胞为主[6]。免疫组化染色显示，胆胰管汇合部PBG高表达干细胞的多向分化潜能（NANOG、OCT4和SOX2）、自我复制（SALL4）和增殖（Ki-67）标志物，在肝门部PBG高表达胆管或内胚层标志物SOX9 和SOX17，而在肝内胆管则更多地表达成熟肝细胞特征性白蛋白（album，ALB）。第二个特点是“径向”分布，壁外型PBG主要表达干细胞特征，而壁内型PBG表达更多的是定向祖细胞特征[1]。深部PBG的干细胞在通过小管迁移至胆管腔的过程中逐渐分化为表达ALB、CK19或CK7的成熟细胞[13-14]。

PBG和小肠隐窝均起源于内胚层，两者来源的干/祖细胞均表达小肠干细胞标志物Lgr5[15]，是修复上皮损伤或缺损的重要来源。但小肠上皮细胞正常状况下每4～5 d更新一次，更新的细胞主要来源于小肠隐窝[16]，而胆管上皮细胞的更新比较慢。目前尚不清楚PBG来源的干/祖细胞是否参与了胆管上皮细胞的正常更新，还是仅在胆管上皮细胞明显损伤和丢失的病理条件下参与。

4 胆管疾病的PBG改变

4.1 细菌性胆管炎

在细菌性胆管炎中可观察到PBG发生明显组织学变化，壁内型PBG显著增生和囊腔扩张并充满黏液。Ki-67 染色结果提示，轻度的细菌性胆管炎只引起成熟胆管上皮细胞的增殖，重度胆管炎才引起PBG的过度增生[12，17]。目前对导致PBG增生和高分泌的触发器和信号通路尚未阐明，可能与特定化学物质、细菌感染或炎症浸润引起的慢性刺激有关[1]。

4.2 肝内胆管结石

肝内胆管结石分为原发性和继发性两大类。原发性肝内胆管结石表现为扩张的肝内胆管中存在多发性结石，结石类型主要为胆红素钙结石（calcium bilirubinate stone，C-BSt），胆固醇结石（cholesterol stone，ChoSt）少见。研究发现，肝内胆管结石与胆汁细菌感染、胆汁淤积和高分泌黏蛋白相关[8]。C-BSt患者胆管炎症、纤维壁增厚和PBG增生程度显著高于ChoSt患者，管周和深部PBG均显著增生并伴有腺炎和纤维化。增生的PBG分泌大量的黏蛋白至胆管腔，引起胆红素钙结晶聚集形成胆管结石[18]。此外，增生的PBG分泌更多的乳铁蛋白、溶菌酶、分泌型IgA和胰酶，这些物质可通过杀菌作用来抑制结石形成[8]。因此，PBG与结石形成的促进和抑制过程密切相关。少数肝内胆管结石患者合并胆管上皮内瘤变和胆管导管内乳头状肿瘤，亦认为与PBG中干/祖细胞的异常分化有关。

4.3 胆管周围囊肿

胆管周围囊肿是指由先天性及获得性因素引起的PBG囊性扩张，直径多为0.1～2.0 cm，少数达5.0～6.0 cm[19]。先天性因素可能与常染色体显性遗传性多囊肾、多囊肝、胆管错构瘤等纤维囊性病变相关；获得性因素主要为长期慢性肝病基础，如酒精性肝病、病毒性肝炎、肝硬化、门静脉血栓和胆管结石等，引起PBG缺血、坏死、堵塞或慢性炎症等改变，导致黏液潴留[19]。胆管周围囊肿最常分布于肝内胆管第一、二级胆管分支周围，肝外胆管周围少见。胆管周围囊肿的影像学检查主要包括肝脏增强CT、MRCP、ERCP和经皮经肝胆道造影等，主要表现为胆管周围多发簇状小囊肿，要注意和其他肝内囊性病变相鉴别[8]。单纯胆管周围囊肿无临床症状，可保守观察。Bazerbachi等[20]发现约33%的胆管周围囊肿患者因误诊而不恰当地选择手术治疗。但若囊肿较大可压迫胆管引起梗阻性黄疸，继发胆管结石、胆管炎甚至胆管癌变，可考虑行手术治疗[21]。

4.4 原发性硬化性胆管炎

原发性硬化性胆管炎（primary sclerosing cholangitis，PSC）是一种主要累及肝内大胆管和肝外胆管的淤胆性疾病，其特征是进行性胆管损伤和闭塞性同心性胆管周围纤维化，导致胆道狭窄并最终进展为终末期肝病[22]。Terasaki等[23]在1997 年首次报道了PBG参与PSC的疾病进展过程，PBG显著增生与淋巴浆细胞浸润和胆管纤维化相关。Carpino等[13]研究发现PSC肝脏中纤维化胆管周围见PBG大量增生和黏液上皮化生，PBG中表达PCNA/SOX9/EpCAM的干细胞和定向祖细胞被大量动员，并伴有Hedgehog信号通路的激活，提示PBG在PSC胆管病变进展中起关键作用。该研究为探索PSC的发病机制提供了新的研究角度，但PBG是否与PSC相关胆管癌发生存在关联还需要进一步研究[24]。2020年该团队通过PSC动物模型和临床标本研究，进一步证实了PBG中SOX9+胆管祖细胞大量增殖并参与修复损伤胆管，WNT信号通路驱动胆管祖细胞的增殖和迁移，Notch信号通路诱导其向成熟表型分化[25]。

4.5 缺血性胆病

为缓解供肝短缺问题，各国学者正致力于扩大供体来源，包括使用扩大标准供者的器官。限制使用扩大标准供肝的一个重要因素是移植术后缺血性胆病（ischemic type biliary lesions，ITBL）的发生，是导致再次肝移植的主要原因[26]。非吻合型胆道狭窄（non-anastomotic stenosis，NAS）是最常见的ITBL类型，发生率约1%～30%[26]。缺血-再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury，IRI）和胆汁盐毒性是移植过程中发生ITBL的主要危险因素，进而导致胆管周围纤维化和狭窄。与肝细胞相比，胆管细胞能更好地应对缺氧期，但再灌注时复氧后会产生大量的活性氧并缺乏足够的抗氧化剂（如谷胱甘肽）来代偿，因此胆管上皮细胞更易受复氧的损伤[27]。几乎所有移植肝都发现胆管上皮细胞的损伤。胆管上皮细胞的再生能力已被证明是影响移植肝长期预后的关键因素[17]。研究发现，胆管系统能否从IRI中恢复取决于PBG活性和胆管周围血管丛（peribiliary vascular plexus，PVP）的血供[28-29]。胆管上皮损伤后增殖的肝胆祖细胞主要来源于深部PBG，内皮细胞损伤导致的PVP血供受损导致PBG弥漫性损伤并表达更多VEGF-A和VEGF-2受体[30]。

成人心死亡（donation after circulatory death，DCD）供体肝移植后NAS的发生率大约是脑死亡（donation after brain death，DBD）供体肝移植的3倍，但是儿童DCD供体肝移植NAS的发生率与儿童DBD供体肝移植相比无显著升高[31]。分析其原因，胆管上皮细胞的再生能力可能存在年龄依赖性差异，婴幼儿时期肝内大胆管和肝外胆管壁上单位面积的PBG密度最高，而PBG密度随着年龄增长、胆管直径增加而逐渐下降，成年后达到平台期[32]。

上述研究表明，PBG参与了移植后供肝胆管上皮细胞的增殖和再生。因此充分保护PBG的功能和活性已成为优化供肝保存方法的重要目标之一[33-34]。与静态冷保存相比，机械灌注技术在保护供肝PBG方面表现出一定优势，可能的机制包括：一是机械灌注可以保证供肝在体外保存阶段的内部血液供应，主动降解有害代谢产物，从而减少活性氧的产生，抑制下游炎性因子活化，减少PVP内血栓形成[35]；二是机械灌注可恢复线粒体功能并提高肝脏和胆管组织的ATP水平，显著增加ATP依赖性胆汁盐转运蛋白，减少高胆汁盐成分的异常胆汁，以及维持胆管细胞附近正常的碱性环境[28，36]；三是促进PBG中干细胞的增殖和分化。研究表明，机械灌注下向灌注液中添加刺激PBG内肝胆祖细胞增殖和成熟的药物或其他类型干细胞，使得供肝内胆管树的修复和再生成为了现实[37-38]。

4.6 胆管恶性肿瘤

胆管癌（cholangiocarcinoma，CCA）是一种具有胆道上皮分化特征的高度恶性肿瘤。根据其解剖位置，CCA可分为肝内CCA（intrahepatic CCA，iCCA）、肝门部CCA（perihilar CCA，pCCA）或远端CCA（distal CCA，dCCA）。既往认为，CCA是胆管上皮细胞癌变引起的恶性肿瘤。近年研究表明，CCA不仅来源于成熟的胆管上皮细胞，也可以来源于PBG，尤其是PBG内的干/祖细胞[8，39-41]。上文提及的与PBG异常增生相关的胆管病（如胆管炎、肝胆管结石、PSC等）均为CCA的危险因素。PBG内细胞表达的OCT4、NANOG、PDX1、SOX9和SOX17不仅是胆管和胰腺的干/祖细胞标志物，同时也是肿瘤干细胞的标志物。此外，pCCA和dCCA最常发生的部位如胆囊管、肝门区和壶腹部，均为PBG密集分布的部位。这些特点揭示了PBG及其内胚层来源的干/祖细胞在pCCA/dCCA发病机制中具有重要地位[41]。

Nakagawa等[42]通过杂交K19CreERT小鼠和Cdh1flox/flox小鼠获得了胆管细胞特异性Kras激活、TGFβR2 和E-钙黏蛋白缺失的基因编辑小鼠（KTCK19CreERT），通过他莫昔芬（tamoxifen，TAM）给药4 周可快速诱导侵袭性肝外CCA，并更好地观察PBG对胆管损伤的反应。对肝外胆管组织学分析结果显示，在致癌过程中PBG逐渐增大，形态发育不良，并伴细胞异常分裂象；通过与Rosa26-LSL-LacZ报告小鼠杂交后（KTC-LacZ-K19CreERT）的遗传谱系追踪实验，表明PBG是CCA的重要细胞来源。此外，Sato等[43]组织学研究提示由PBG引起的pCCA倾向于通过PBG管状网络结构扩散，从而导致导管周围浸润。当然，干/祖细胞和肿瘤起源细胞的病理生理过程与组织微环境密切相关，这些微环境通过提供细胞-细胞接触和（或）分泌信号因子的方式调节细胞转化，组织微环境是如何维持和调节PBG内干/祖细胞的功能还需要进一步探索[44]。

5 小结和展望

PBG腺体增生和分泌黏液增加可发生在多种胆管疾病中，但目前还不能明确这种现象是PBG对炎症和胆管损伤的继发性保护性反应，还是PBG参与这些疾病进展的致病因素。除分泌功能外，PBG是胆管严重损伤后胆管上皮细胞增殖和更新的重要来源，但确切的刺激信号通路尚不清楚。近期研究证实PBG具有内胚层系多能干细胞/定向祖细胞龛的功能，引发了学者们对其在胆管修复和再生领域的研究兴趣，有望开发调节或刺激肝胆疾病内源性再生的新疗法。此外，机械灌注等新兴技术为保护PBG提供了新的治疗选择，联合类器官、外源性细胞和新的治疗药物有望进一步提高扩大标准供肝的利用率。