膽囊結(jié)石與遺傳因素

張峰銘，金盛哲，葛春林

膽囊結(jié)石的形成是膽囊和膽管中異常高水平的膽固醇或膽紅素所導致的。膽囊結(jié)石很常見，并且約有20%以上的膽囊結(jié)石攜帶者最終會在成年出現(xiàn)癥狀。90%以上的膽囊結(jié)石是主要由膽固醇組成的，而其他則是由黑色或棕色的色素石組成。膽囊結(jié)石的病因仍未完全闡明。時至今日，如何從基礎以及臨床的角度解釋膽囊結(jié)石的發(fā)病機制仍受到廣泛的關注。

1 膽囊結(jié)石的流行病學研究

膽囊結(jié)石是世界范圍內(nèi)最常見的膽管疾病之一。從流行病學角度來看，最高的發(fā)病率出現(xiàn)在皮馬印第安人(48%)，其次是在美國(20%)，歐洲(20%)及亞洲人口(5%～20%)。一項基于美國人口的調(diào)查顯示，在經(jīng)過年齡校正的女性中，膽囊結(jié)石發(fā)病率最高的為墨西哥裔美國人(27%)，其次為非西班牙裔白人(17%)和非西班牙裔黑人(5.3%)。而在經(jīng)過年齡標準化的男性中，膽囊結(jié)石發(fā)病率最高為墨西哥裔美國人(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%)。以上都說明了遺傳因素在膽囊結(jié)石形成的易感性上起到了重要的作用[1]。膽囊結(jié)石發(fā)病率在地理和種族上的差異提示了遺傳因素是影響膽囊結(jié)石形成的風險因素[2]。

2 家系和雙胞胎研究

2.1 家系研究 早在二十世紀六十年代，膽囊結(jié)石的高家族發(fā)病率就已經(jīng)被人們發(fā)現(xiàn)。膽囊結(jié)石病人的同胞及親屬的發(fā)病率是其配偶及其他無關對照組3倍。Bass等[3]通過比較膽囊結(jié)石病人的198個一級親屬與非膽囊結(jié)石病人的200個一級親屬的患病率，得出了相似的結(jié)論。這些研究結(jié)果提示家族傾向性對膽囊結(jié)石的形成起到了重要的作用。

2.2 雙胞胎研究 雙胞胎研究通過分析基因型和表型與性別、年齡、生活方式等因素的交互作用，深入分析膽囊結(jié)石的遺傳學特征。通過比較單卵雙胞胎和雙卵雙胞胎的有癥狀膽囊結(jié)石患病的一致率，可以確定家系因素到底是與遺傳因素有關還是與環(huán)境因素有關。瑞典的一項大型雙胞胎調(diào)查研究顯示遺傳因素對有癥狀的膽囊結(jié)石病的發(fā)展起到了重要的作用[4]。在43 141對瑞典雙胞胎中，單卵雙胞胎的同病一致率為12%，顯著高于雙卵雙胞胎6%。單卵雙胞胎中的高同病一致率提示了遺傳因素起到了重要的作用。研究人員總結(jié)得出，在雙胞胎的表型變異中，遺傳效應占25%，共同的環(huán)境效應占13%，獨立的環(huán)境效應占62%。這些數(shù)據(jù)為遺傳因素在膽囊結(jié)石中起到的重要作用提供了關鍵的依據(jù)。

3 膽囊結(jié)石單基因遺傳傾向性

膽囊結(jié)石的形成是一個復雜的遺傳學過程，包含了多種致石基因的易感等位基因及其與環(huán)境因素的交互作用。在一些特定的病人群體中，單基因突變被認為是形成膽囊結(jié)石的風險因素。

3.1 膽固醇7-羥化酶(CYP7A)基因 Pullinger等[5]在兩名純合子男性中發(fā)現(xiàn)了CYP7A單基因突變與伴有3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A (HMG-CoA)還原酶抑制劑抵抗的高膽固醇血癥的膽囊結(jié)石病人之間的聯(lián)系。在純合子中CYP7A基因的缺失突變會導致酶功能的喪失。膽固醇轉(zhuǎn)變成膽汁酸的限速酶即膽固醇7α-羥化酶活性下降時,膽固醇轉(zhuǎn)變成膽汁酸受阻,膽汁中膽固醇增加。CYP7A1對于調(diào)控膽汁酸和脂質(zhì)代謝有著重要作用。因此，CYP7A1可能影響膽固醇水平,從而導致膽固醇結(jié)石的發(fā)生[6]。Cheng等[7]發(fā)現(xiàn)，通過激活組成型雄甾烷受體可以提高CYP7A1的表達，加速膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼猁}，進而降低膽囊結(jié)石的形成。

3.2 ABCB4基因 ABCB4基因的錯義突變是另一種類型的由單基因突變引起的膽囊結(jié)石病[8]，該種病病人由于膽汁中磷脂/膽汁酸鹽比很低，因而膽管中常形成膽固醇結(jié)石。此外，伴有ABCB4突變基因的孕婦更易出現(xiàn)肝內(nèi)膽汁淤積增加了孕期患膽囊結(jié)石的風險[9]。

3.3 膽囊收縮素A受體(CCK-AR)基因 研究人員發(fā)現(xiàn)，在一些伴有膽囊結(jié)石病人中，CCK-AR基因剪接異常，導致該受體功能喪失[10]。CCK-AR在Oddi括約肌中的異常表達會使Oddi括約肌功能失調(diào)，從而導致膽總管壓力增高，更容易形成膽囊結(jié)石[11]。小鼠實驗也證明CCK-AR可能參與膽囊結(jié)石的形成[12]。

3.4 ATP7B基因 Wilson病是由于ATP7B基因突變導致銅累積，進而損害肝功能，增加溶血[13]。Wilson病病人的一個亞群有著形成膽囊膽紅素結(jié)石的高風險[14]。

3.5 ABCB11基因 ABCB11基因編碼了膽小管膽汁鹽外向泵，對形成膽固醇結(jié)石晶體發(fā)揮了重要作用。ABCB11基因的突變基因與家族性肝內(nèi)膽汁郁積2型和良性復發(fā)性肝內(nèi)膽汁郁積有關。Stokes、Lammert[15]的研究表明，伴有ABCB11突變的膽石癥病人的普遍性與單基因膽石癥一致，支持ABCB11基因為膽囊結(jié)石的易感基因。

ABCB4基因突變會導致進行性膽汁淤積性疾病，而ATP8B1和ABCB11基因突變會導致陣發(fā)性膽汁淤積，這些都可能誘導繼發(fā)性膽囊結(jié)石的形成。ABCB4與CYP7A的基因突變在人群中出現(xiàn)的比例很低，但是遺傳效應很高，符合孟德爾遺傳定律。

上述基因影響了肝臟膽固醇代謝、肝小管脂質(zhì)轉(zhuǎn)運以及膽囊和小腸的運動情況，但參與影響這些功能的基因遠不止這些。盡管這些基因突變不能完全解釋絕大多數(shù)病人的膽囊結(jié)石形成的傾向性，但也為研究膽囊結(jié)石的病理生理提供了新的思路。

4 膽囊結(jié)石多基因遺傳傾向性及基因多態(tài)性研究

人類和小鼠模型研究已經(jīng)證實，多基因?qū)δ懝檀寄懩医Y(jié)石形成的傾向性起到重要的作用[16]。在絕大多數(shù)情況下，膽囊結(jié)石的形成是多種致石基因的多態(tài)性與多種環(huán)境因素的共同作用而產(chǎn)生的。

4.1 ABCG5/8基因 Buch等[17]利用全基因組關聯(lián)(GWA)的分析方法，對280名膽囊結(jié)石病人和360名對照組成員進行了>500 000單核苷酸多態(tài)性(SNP)的研究，他們發(fā)現(xiàn)，在肝細胞小管膜上的固醇類轉(zhuǎn)運體ABCG5/8的編碼變異體rs11887534 (D19H)是膽固醇膽囊結(jié)石發(fā)生的風險因素。膽固醇轉(zhuǎn)運體ABCG5/8的變異體也被證實是膽囊結(jié)石形成的遺傳決定性因素[18]。

4.2 APOE基因 APOE是構(gòu)成極低密度脂蛋白的主要蛋白及高密度脂蛋白的微量蛋白。APOE缺失或突變會導致Ⅲ型家族性高脂蛋白血癥(HLPⅢ)[19]。乳糜微粒、極低密度脂蛋白和低密度脂蛋白殘余物清除受損會導致血漿膽固醇和三酰甘油水平升高。APOE的某些基因多態(tài)性與膽囊結(jié)石的形成相關。APOE有三種等位基因突變形式，ε2，ε3和ε4。ε2基因型在女性膽囊結(jié)石形成中起保護作用[20]。ε3基因型是最為常見的突變型[21]。ε4基因型是膽囊結(jié)石形成的遺傳風險因素[22]。Shatwan等[23]研究了APOE的各亞型與血漿中脂蛋白含量的關系，證實了APOE亞型不同會導致血漿膽固醇含量不同，進而對膽囊結(jié)石形成的風險不同。

4.3 APOB基因 APOB是富含三酰甘油的脂蛋白顆粒的重要結(jié)構(gòu)組成部分，對哺乳動物膽固醇穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)起到了重要的作用。Rudzińska等[24]通過研究發(fā)現(xiàn)，載脂蛋白B的SNP與女性膽囊結(jié)石發(fā)病有關。Gong等[25]指出，膽石癥病人中APOB基因X+等位基因出現(xiàn)頻率明顯增加，同樣證明了APOB基因可能是膽囊結(jié)石的易感基因。

4.4 β3腎上腺素能受體(ADRB3)基因 腎上腺素能受體是一種高表達于脂肪組織的跨膜受體，被認為與調(diào)節(jié)脂解作用有關。腎上腺素能受體同時高表達于膽囊組織，因此可能與膽囊收縮有關。Srivastava等[26]在研究中發(fā)現(xiàn)，膽石病組ADRB3-190等位基因頻率顯著高于非膽石病組。這一結(jié)果表明，ADRB3基因多態(tài)性與膽囊結(jié)石的形成有關。

4.5 黏蛋白(mucin) 黏蛋白，分為上皮型黏蛋白和分泌型黏蛋白。前者不形成凝膠，分布于上皮細胞表面，是膜蛋白的重要組成部分。后者由膽囊產(chǎn)黏蛋白細胞分泌，產(chǎn)生黏液凝膠，是一種促成核因子，在結(jié)石形成中起著重要作用。Yoo等[27]通過研究發(fā)現(xiàn)，在膽固醇結(jié)石病人組中，MUC3和MUC5B表達顯著增高，并且在這些組中MUC3和MUC5B的mRNA都有上調(diào)，從而證明了MUC3和MUC5B在膽囊組織的高表達與膽固醇結(jié)石形成有關。

5 數(shù)量性狀基因座(QTL)與致石基因的研究

傳統(tǒng)的遺傳圖譜方法只能研究單基因性狀，所以用這種方法定量研究多基因性狀是不合適的。因此，性狀的多種遺傳模式、遺傳異質(zhì)性和環(huán)境情況的變化使雙胞胎和家系的遺傳學研究受到了影響[28]。連鎖研究利用QTL分析，證明并確定了與膽囊結(jié)石易感性相關的基因組區(qū)域[29]。利用近交小鼠模型對膽囊結(jié)石的形成進行遺傳學分析，可能會有利于人類發(fā)現(xiàn)致石基因，但這種方法卻不能對致石基因準確定位。對遠交小鼠開展的高密度SNP基因型分型與基于SNP的GWA研究，同樣適用于對人類的研究[30]。Joshi等[31]通過對GWA研究發(fā)現(xiàn)ABCG8的SNP遺傳位點rs4245791與膽囊結(jié)石發(fā)病相關。Rodriguez等[32]通過相似的研究方法發(fā)現(xiàn)了ABCG8的rs4953023、rs4299376遺傳位點多態(tài)性對膽囊結(jié)石的發(fā)生起到了獨立的作用。Wu等[33]通過SNP關聯(lián)研究得出膽固醇轉(zhuǎn)運蛋白NPC1L1(Niemann-Pick C1-Like 1)多態(tài)性與膽囊結(jié)石形成有關。

總之，膽囊結(jié)石的病因和病理過程是復雜的，包含多種因素的，遺傳因素和環(huán)境因素在其中起到了重要的作用。遺傳學分析和人類基因組研究的發(fā)展使得確定膽囊結(jié)石的獨立風險因素成為了可能。GWA研究為發(fā)現(xiàn)影響膽囊結(jié)石的變異基因提供了最有效的途徑。個人的基因風險數(shù)據(jù)可能會為膽囊結(jié)石的診斷及治療帶來新的突破。