蔣兆彥,沈惟一,胡 海
(同濟大學附屬東方醫(yī)院膽石病中心,上海 200120;同濟大學醫(yī)學院膽石病研究所,上海 200331)
膽囊膽固醇結石?。ê喎Q膽石?。┑陌l(fā)病率逐年升高,在上海地區(qū)超過13%[1],且90%為膽固醇性膽囊結石[2]。膽汁中膽固醇過飽和被認為是導致膽固醇結石形成的先決條件。膽固醇、膽汁酸、磷脂比例決定膽固醇在膽汁中的飽和度,三者進入腸道再次吸收回到肝臟并再次分泌進入膽汁,形成腸肝循環(huán)。近年來,腸道因素在膽石病防治中的研究取得了一些進展。
腸上皮細胞刷狀緣頂端特異性表達的尼曼匹克C1 樣蛋白1(Niemann Pick C1 like 1,NPC1L1)是腸道攝取膽固醇的關鍵轉運蛋白[3]。在腸道不同分段中表達水平不同,近端空腸部分(膽固醇攝取的主要部位)表達最多,遠端回腸幾乎無[4]。腸腔中的膽固醇與NPC1L1相互作用,使C端構象改變,招募NUMB 蛋白[NUMB 內(nèi)吞銜接蛋白(endocytic adaptor protein)]。后者與LIMA1蛋白[LIM 結構域和肌動蛋白結合蛋白1(LIM domain and actin binding 1)]一同完成膽固醇的胞吞和NPC1L1的重復利用[5-6]。
NPC1L1腸道表達受到膽固醇濃度的負反饋調(diào)節(jié),高膽固醇環(huán)境抑制NPC1L1 的表達[7]。在轉錄調(diào)控層面,核因子固醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白2(sterolregulatory element binding proteins 2,SREBP2)、過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferatorsactivated receptor α,PPARα)激活會促進NPC1L1 表達,而小異二聚體伴侶(small heterodimer partner,SHP)、肝臟X 受體(liver X receptor, LXR)則起抑制作用[3]。鑒于NPC1L1 在膽固醇腸道吸收中的核心地位,更多的調(diào)控機制有待進一步探索。近年的研究發(fā)現(xiàn)泛素-蛋白酶體降解途徑對NPC1L1 表達起到一定作用[8],信號轉導和轉錄激活因子3 (signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)等新的轉錄調(diào)控因子調(diào)控機制也有待進一步闡明。
從溶解度考慮,膽汁酸有助于膽固醇吸收,腸道對膽汁酸的吸收效率很高,糞便中僅損失膽汁酸總分泌量的5%[9]。與膽固醇主要吸收部位不同,膽汁酸主要在回腸遠端通過鈉依賴性膽汁酸轉運蛋白(apical sodium-dependent bile acid transporter,ASBT)重吸收;并由腸細胞基底膜外側有機溶質(zhì)轉運體α/β (organic solute transporter α/β, OSTα/β)蛋白分泌經(jīng)門靜脈循環(huán)回到肝臟,完成“肝腸循環(huán)”[9]。
ASBT 同樣處于膽汁酸吸收的中心位置,但通常認為,法尼醇X 激動受體(farnesoid X-activated receptor, FXR)在維持膽汁酸平衡及膽石病發(fā)病方面作用更大。腸細胞內(nèi)FXR 被鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid, CDCA)等配體激活,轉錄翻譯產(chǎn)生成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor,FGF)15(鼠)/19(人)入血回肝抑制細胞色素P450 家族成員7A1 (cytochrome P450 family 7 subfamily A member 1, CYP7A1),減少膽固醇向膽酸的轉化[10]。另外,肝內(nèi)FXR 可直接被膽汁酸激活,產(chǎn)生SHP 阻遏各類膽汁酸生成酶的轉錄[9]。膽汁酸的生成和再攝取在膽固醇性膽囊結石發(fā)生中起到重要作用。
近年來,腸道菌群與膽石病發(fā)生的關系也再度受到關注[11]。膽石病病人的腸道菌群組成與正常人體有顯著差異[12]。成石飼料喂養(yǎng)的小鼠也呈現(xiàn)類似改變[13]。乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬等菌株表達膽汁酸水解酶(bile salt hydrolase,BSH)活性[14],可將腸道中結合膽汁酸水解成游離膽汁酸,其親水性下降,重吸收減少,促進肝臟膽固醇轉化成新生膽汁酸以維持膽汁酸池的總量穩(wěn)定,并降低膽固醇[15]。另外,腸道部分菌種存在對膽酸7α 位脫羥的能力,這對于人類膽汁酸池中含量最豐富的次級膽汁酸(脫氧膽酸、石膽酸)的形成至關重要,這兩類膽酸對宿主生理有明顯影響[16]。此外,腸菌代謝產(chǎn)物也可影響膽石病的發(fā)生。筆者研究發(fā)現(xiàn),脫硫弧菌分解腸道內(nèi)容物產(chǎn)生硫化氫進入肝臟誘導FXR 并抑制CYP7A1,使肝內(nèi)膽固醇傾向于直接排入膽汁而不是向膽汁酸轉化[17]。衍生自三甲胺的代謝物氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide,TMAO)則可誘導肝臟膽小管側膜ATP 結合轉運蛋白G5/8(ATP binding cassette subfamily G5/8,ABCG5/8)的表達,增加膽固醇分泌,促進結石發(fā)生[18]。
抑制腸道膽固醇吸收是預防膽石病最直接的手段。依折麥布(ezetimibe)是目前臨床應用的NPC1L1 抑制劑,其直接與NPC1L1 胞外結構域結合,阻止構象變化,有效減少膽固醇吸收,降低血脂成分,并預防膽固醇結石形成[19-20]。此外,不少植物提取成分在減少膽固醇吸收、預防膽石病或冠心病方面頗具潛力,如薯蕷皂苷元、姜黃素[21-22]等。這類藥物大多靶向NPC1L1,但具體作用機制有待研究。筆者近期研究顯示,植物甾醇能減少小鼠腸道NPC1L1 的表達,來防止由成石飼料引起的膽固醇性膽囊結石[21]。另外,薯蕷皂苷元的作用可能是抑制STAT3磷酸化,減少下游NPC1L1的表達。
膽固醇從腸腔內(nèi)吸收到進入載脂蛋白,中間的關鍵蛋白質(zhì)遠不止NPC1L1 一種,通過靶向抑制膽固醇內(nèi)化(LIMA1)、膽固醇酯化[甾醇-O-?;D移酶(sterol-O-acyltransferase, SOAT2)]等均有望降低膽固醇吸收[6]。培養(yǎng)生長過程消耗膽固醇或黏附膽固醇的腸道菌群可能也是未來膽石防治的方向[23]。
改變膽汁酸來減少膽石發(fā)生的實際應用并不多。目前臨床使用的口服熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid, UDCA)通過其親水性增加膽固醇的溶解度,從而預防結石或溶石[24]。另一方面,相較于膽酸/石膽酸這類疏水性膽汁酸,UDCA帶來的親水性反而會降低膽固醇的吸收[25],是UDCA 防治膽石病的又一機制。菌群的存在對于腸道膽汁酸成分的影響很大,游離膽汁酸對FXR 的親和力更強[15],通過基因修飾腸菌BSH 抑制結合膽汁酸水解或抑制膽汁酸7α 脫羥酶活性,減少次級膽汁酸生成,可改善膽汁酸的組成及疏水性??诜a充特定益生菌改善腸道微生態(tài),亦或調(diào)節(jié)膽固醇腸道吸收,進而防治膽石病。
膽石病作為與代謝相關的良性疾病,通過飲食調(diào)節(jié)或口服藥物干預將更有利于其臨床防治。腸道因素在膽石癥的病因中不可忽視,同樣也將是膽石癥有效防治的重要突破點。