對(duì)于膽結(jié)石組成和形成機(jī)理的進(jìn)展

梁劍

(平果市人民醫(yī)院,廣西 平果,531499)

膽結(jié)石也叫做膽石癥，是臨床常見的多發(fā)性疾病，主要有膽囊結(jié)石與膽管結(jié)石兩種情況。根據(jù)膽結(jié)石的化學(xué)成分，又可分為膽色素類結(jié)石、膽固醇類結(jié)石、混合性結(jié)石。不同類型的膽結(jié)石，病因與病機(jī)也有所不同，但主要的發(fā)病機(jī)制主要有膽汁成分改變、膽道感染、膽道運(yùn)動(dòng)功能異常等[1]，而形成因素涉及方方面面，比如環(huán)境因素、飲食因素、年齡因素、性別因素、自身因素、遺傳因素等[2]。從過去臨床報(bào)道[3-6]中發(fā)現(xiàn)，關(guān)于膽結(jié)石病因、病機(jī)、診治方面的報(bào)道較多，而關(guān)于其組成、形成機(jī)理方面的報(bào)道則十分少見。大部分膽固醇類結(jié)石中膽固醇含量較多，可達(dá)到80%以上[7]，而其他非膽固醇類結(jié)石患者組分主要為蛋白，少許含有鈣鹽等。雖然對(duì)膽結(jié)石研究較多，但關(guān)于膽色素類結(jié)石的組成及其形成機(jī)理還無統(tǒng)一定論，國外有學(xué)者認(rèn)為質(zhì)子化的膽紅素具有水不溶性的原因，而國內(nèi)有學(xué)者通過合成不同膽紅素衍生物并研究不同條件與環(huán)境下的光氧化性質(zhì)。總的來說，關(guān)于膽結(jié)石組成及形成機(jī)理是十分復(fù)雜的課題，并非三言兩語就可概括。本文就膽結(jié)石組成及形成機(jī)理進(jìn)展進(jìn)行了簡單的論述，現(xiàn)將其綜述如下。

1 膽結(jié)石組成分析

1.1 膽色素型結(jié)石的溶石與組成

膽色素型結(jié)石是比較常見的膽結(jié)石類型，但關(guān)于其研究報(bào)道較少。有研究利用溶劑浸泡與提取，結(jié)合絡(luò)合溶石法，可在吻合條件下解決膽色素型結(jié)石的溶石難題，從而進(jìn)一步利用ICP、凝膠電泳、元素分析、NMR、原子吸收譜等譜學(xué)方法，完成了膽色素型結(jié)石的組成和結(jié)構(gòu)表征實(shí)驗(yàn)[8]，最終發(fā)現(xiàn)膽色素型結(jié)石中含有蛋白質(zhì)、糖蛋白、膽紅素鈣聚合物、多糖等物質(zhì)，并且還有磷酸鹽、膽固醇、脂肪酸鹽，以及少許膽汁酸與膽汁酸金屬絡(luò)合物等，甚至在部分對(duì)象中還檢測出金屬離子（比如Ca、Na、Si、Mg、Cu 等），占比達(dá)到3%左右，且各個(gè)組分之間有著十分復(fù)雜的交互作用。

1.2 生物分子、金屬離子交互作用及其水化作用

上世紀(jì)70年代末至80年代初，為了弄清生物分子與金屬離子的交互作用，一些學(xué)者利用生物分子與金屬離子交互作用及水化作用開展了大量的基礎(chǔ)研究，且開展了諸多創(chuàng)新性與探索性工作，比如FT-IR 分辨率增強(qiáng)技術(shù)、二階導(dǎo)數(shù)光譜技術(shù)、曲線擬合技術(shù)等，進(jìn)一步對(duì)生物分子開展了表征分析[9]。利用這些技術(shù)分析后，發(fā)現(xiàn)牛膽結(jié)石（牛黃）與諸多膽結(jié)石中均可檢測出蛋白。

同時(shí)，蛋白和結(jié)石其他組分之間交互作用，導(dǎo)致構(gòu)象變化[10]。1986/1987年有學(xué)者根據(jù)結(jié)石在黏蛋白層析出而提出“水溶性生物大分子和金屬離子絡(luò)合配位，可促進(jìn)難溶膽紅素鹽與膽酸鹽的凝聚、分相及外延生長”。

1.3 非化學(xué)計(jì)量

對(duì)膽色素型結(jié)石而言，膽紅素鈣的結(jié)構(gòu)是比較重要的研究組成，因其單晶制備與結(jié)構(gòu)測定至今無定論，而譜學(xué)方法是相對(duì)可行的手段，受到了一些學(xué)者的認(rèn)可。利用碳酸鈣單晶面外延生長膽紅素鈣的碳酸鈣紅色單晶，結(jié)合FTIR-PAS 等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)膽紅素鈣在膽色素型結(jié)石中廣泛存在，說明這類結(jié)石患者中，可能有膽紅素鈣與碳酸鈣的交互作用，導(dǎo)致了膽色素型結(jié)石的發(fā)生與發(fā)展[11]。通過紅外光譜、EXAFS 及X 射線粉末衍射譜等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)膽紅素鈣并非單純的羧酸鈣，其鈣橋與氫鍵可連接膽紅素絡(luò)合物，且在多個(gè)配位結(jié)構(gòu)中均可存在膽紅素鈣，說明其具有非化學(xué)計(jì)量特征，膽紅素鈣的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)特殊性，可促進(jìn)學(xué)者進(jìn)一步理解膽色素型結(jié)石在膽汁中的沉積與生成機(jī)理。

2 膽結(jié)石形成機(jī)理分析

2.1 膽紅素銅絡(luò)合物與膽色素型結(jié)石形成機(jī)理

研究證實(shí)了膽色素型結(jié)石含有較多膽紅素銅，為了進(jìn)一步探究膽紅素銅在這類結(jié)石中的作用機(jī)理，可先對(duì)膽紅素銅進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等分析，發(fā)現(xiàn)Cu 會(huì)和吡咯環(huán)、內(nèi)酰胺環(huán)N 配位，且處于優(yōu)先級(jí)[12]，這類化合物ESR 信號(hào)極強(qiáng)，對(duì)光、氧敏感，呈深黑色，與黑色結(jié)石外表類似。結(jié)合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Cu2+催化作用下，自由基導(dǎo)致膽紅素氧化作用，使Cu2+作為橋，交聯(lián)形成高分子，這種作用后，膽紅素骨架出現(xiàn)改變，最終出現(xiàn)共軛體系規(guī)模增大，這可能和色素類結(jié)石結(jié)構(gòu)本質(zhì)有關(guān)。

2.2 膽鹽表面活性與金屬離子和膽鹽交互作用

膽鹽是生物體最為重要的一種表面活性劑，但其不以真溶液存在，而是單膠團(tuán)或復(fù)合膠團(tuán)為主，說明膽結(jié)石形成可能與膽鹽表面活性物質(zhì)有關(guān)[13]。膽汁含有多種金屬離子，而金屬離子和膽鹽有交互作用，從研究中發(fā)現(xiàn)牛黃膽酸鈉加入金屬離子后導(dǎo)致膠團(tuán)增大，使其與膽固醇與磷脂等復(fù)合后形成更大的膠團(tuán)。當(dāng)人體內(nèi)的脫氧膽酸鈉和金屬離子處于正常范圍時(shí)，M2+不會(huì)和脫氧膽酸鈉單分子反應(yīng)，而是DC-膠團(tuán)作用，將M2+作為橋梁，使不同DC-膠團(tuán)交互作用，形成復(fù)雜絡(luò)合物（有凝膠性質(zhì)、大分子網(wǎng)狀），改變了膽鹽介質(zhì)特征，使得膽汁生理平衡被打破。這種平衡的打破，導(dǎo)致了磷脂與膽固醇在膽汁中的分解減弱，促使結(jié)石形成，因?yàn)槟z介質(zhì)對(duì)結(jié)石形成有促進(jìn)作用[14]?？梢?，膽鹽表面活性物質(zhì)和金屬離子的交互作用，形成較大形態(tài)的凝膠網(wǎng)狀絡(luò)合物，可能是導(dǎo)致結(jié)石形成的機(jī)理之一。

2.3 體外模擬實(shí)驗(yàn)探究結(jié)石形成機(jī)理

1989年關(guān)于體內(nèi)結(jié)石生成與圖形生長的體外模擬研究逐漸開展起來，最終獲取了多種周期沉淀與分形結(jié)構(gòu)，因結(jié)石形成與生長并非熱力學(xué)平衡過程，且結(jié)石解剖面的周期性環(huán)狀沉淀與分形圖案出現(xiàn)并非線性科學(xué)，為此進(jìn)入了近代非線性科學(xué)概念，以便進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)結(jié)石的形成機(jī)理[15]。

比如一維試管實(shí)驗(yàn)、二維圓盤實(shí)驗(yàn)、三維擴(kuò)散體系實(shí)驗(yàn)、電場圖形生長實(shí)驗(yàn)等，可得到周期沉淀和分形結(jié)構(gòu)圖形，配合FT-IR、NMR、元素分析等，可研究沉淀圖形的微觀結(jié)構(gòu)，證實(shí)結(jié)構(gòu)和真實(shí)膽結(jié)石層狀結(jié)構(gòu)有可比性，之后這類實(shí)驗(yàn)不斷增多，均獲取了規(guī)律性的結(jié)果。

3 結(jié)語

膽結(jié)石作為常見多發(fā)性疾病，其組分繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且組成是連續(xù)變化的。雖然關(guān)于膽結(jié)石組成及其形成機(jī)理的臨床研究較少，但關(guān)于其體外模擬實(shí)驗(yàn)在國外較多，國內(nèi)還處于起步階段。利用體外模擬實(shí)驗(yàn)，可對(duì)結(jié)石形成與圖形生長情況進(jìn)行深化理解。1990年以來，這方面的模擬實(shí)驗(yàn)報(bào)道越來越多，受到國際同行認(rèn)可。但人體的生命過程十分復(fù)雜，結(jié)石的成癮與預(yù)防也是全球性難題，依舊有諸多問題需要探索，才能更好地服務(wù)于結(jié)石的診斷與治療。