膽汁酸代謝與膽固醇結(jié)石病*

蔡強(qiáng) 韓天權(quán) 蔣兆彥（上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院外科 上海消化外科研究所 上海 200025）

·專家講座·

膽汁酸代謝與膽固醇結(jié)石病*

蔡強(qiáng) 韓天權(quán) 蔣兆彥**
（上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院外科 上海消化外科研究所 上海 200025）

膽汁酸是膽汁的主要成分，由膽固醇在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)化合成。膽汁酸具有調(diào)節(jié)膽固醇飽和度和排除機(jī)體過(guò)多膽固醇的作用。膽固醇過(guò)飽和是膽固醇結(jié)石病發(fā)病機(jī)制中的重要因素。本文綜述膽汁酸代謝與膽固醇結(jié)石病發(fā)病關(guān)系的研究進(jìn)展。

膽汁酸 膽固醇結(jié)石病 肝臟

膽固醇結(jié)石病（簡(jiǎn)稱膽石?。┦桥R床上常見(jiàn)疾病之一，在西方國(guó)家成年人中的發(fā)病率為15%~20%，我國(guó)為7%~10%，隨著我國(guó)人民生活水平的提高、生活方式的改變，其發(fā)病率呈不斷上升趨勢(shì)[1]。膽石病由遺傳與環(huán)境多因素共同作用所致，與機(jī)體膽固醇代謝異常密切相關(guān)，其中膽汁膽固醇過(guò)飽和是膽石病發(fā)病的必要條件[2-3]。膽汁酸是膽汁的主要成分，具有溶解膽汁中膽固醇并調(diào)節(jié)膽固醇飽和度的重要作用。本文綜述膽汁酸的代謝過(guò)程及其與膽石病發(fā)生的關(guān)系。

1　膽汁酸的組成

膽汁酸由膽固醇在肝臟中轉(zhuǎn)化合成，包括初級(jí)膽汁酸和次級(jí)膽汁酸。初級(jí)膽汁酸在肝細(xì)胞合成，包括膽酸（cholic acid，CA）和鵝脫氧膽酸（chenodexycholic acid， CDCA）。部分初級(jí)膽汁酸在小腸下段及結(jié)直腸內(nèi)受腸道細(xì)菌作用，經(jīng)水解和7a-脫羥基反應(yīng)生成次級(jí)膽汁酸，包括脫氧膽酸（deoxycholic acid，DCA）和石膽酸（lithocholic acid，LCA）。游離膽汁酸通常與?；撬峄蚋拾彼峤Y(jié)合，形成結(jié)合膽汁酸。

2　膽汁酸的合成與調(diào)節(jié)

膽固醇7a-羥化酶（cholesterol 7a-hydroxylase，CYP7A1）是膽汁酸合成的限速酶，在肝細(xì)胞中催化膽固醇形成7a-羥膽固醇。近年來(lái)，核受體對(duì)CYP7A1基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是膽汁酸代謝研究的熱點(diǎn)。法尼醇X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）是核受體家族中的一員，在肝細(xì)胞內(nèi)，F(xiàn)XR激活后與視黃醛X受體（retinoid X receptor，RXR）形成二聚體，增加小分子異二聚體伴侶（short heterodimer partner，SHP）表達(dá)[4]。SHP與肝受體同源物1（liver receptor homolog-1，LRH-1）形成異二聚體抑制LRH-1對(duì)CYP7A1基因的激活轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制了CYP7A1的表達(dá)[4]。LRH-1也是一種核受體，與CYP7A1基因反應(yīng)元件結(jié)合，為CYP7A1基因表達(dá)所必須[5]，稱為FXR/SHP依賴途徑。

此外，肝細(xì)胞核因子4α（hepatic nuclear factor 4α，HNF-4α）也是調(diào)節(jié)CYP7A1表達(dá)的重要核受體。膽汁酸通過(guò)cJNK（c-Jun N-terminal kinase）級(jí)聯(lián)反應(yīng)信號(hào)途徑抑制HNF-4α，繼而抑制CYP7A1和膽固醇12a-羥化酶（cholesterol 12a-hydroxylase，CYP8B1）的轉(zhuǎn)錄。同時(shí)，HNF-4α也能被SHP所抑制[6]。

3　膽汁酸的肝腸循環(huán)與轉(zhuǎn)運(yùn)

肝細(xì)胞將膽汁酸分泌入膽汁，95%的膽汁酸又在回腸末端被重吸收，經(jīng)門(mén)靜脈回到肝臟，最后由肝細(xì)胞膽小管側(cè)膜分泌入膽汁，稱為膽汁酸腸肝循環(huán)[7]，是膽汁酸代謝的重要環(huán)節(jié)，使有限的膽汁酸反復(fù)利用，促進(jìn)脂類的消化與吸收。

3.1肝細(xì)胞對(duì)膽汁酸的攝取

經(jīng)門(mén)靜脈返回肝臟的膽汁酸在肝細(xì)胞基底側(cè)膜通過(guò)Na+/?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運(yùn)蛋白（sodium taurocholatecotransporting polypeptide，NTCP）以及Na+非依賴多特異性有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體家族（multispecific organic anion transporters，OATPs）完成，其中約90%由NTCP攝取[8]。有研究發(fā)現(xiàn)NTCP在膽汁淤積患者中的表達(dá)顯著下降，提示膽汁酸對(duì)NTCP表達(dá)有抑制作用[9]。此外，NTCP表達(dá)還受雌激素、催乳素以及促炎性因子調(diào)控[10]。在人肝細(xì)胞，膽汁酸活化FXR，增加SHP的表達(dá)，SHP抑制了HNF1α、HNF4α和糖皮質(zhì)激素受體（the glucocorticoid receptor，GR）與NTCP基因的相互作用，從而下調(diào)NTCP表達(dá)[10]。

3.2肝細(xì)胞對(duì)膽汁酸的分泌

膽鹽輸出泵（bile salt export pump，BSEP）位于肝細(xì)胞膽小管側(cè)膜，是肝細(xì)胞向膽汁分泌膽汁酸的轉(zhuǎn)運(yùn)體[11]。家族性進(jìn)行性肝內(nèi)膽汁淤積及良性復(fù)發(fā)性肝內(nèi)膽汁淤積癥的發(fā)生，與BSEP基因突變直接相關(guān)。BSEP基因的啟動(dòng)子可被FXR與RXR形成的二聚體所激活，使其表達(dá)增加；當(dāng)雌激素作用或遭受炎癥損傷時(shí)，BSEP基因表達(dá)下降；當(dāng)梗阻性膽汁淤積時(shí)，BSEP能相對(duì)正常地向外轉(zhuǎn)運(yùn)膽汁酸以緩解肝細(xì)胞內(nèi)膽汁酸的堆積[10]。

3.3腸道膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體

頂端鈉依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（apical sodiumdependent bile acid transporter，ASBT）位于回腸末端上皮細(xì)胞內(nèi)，負(fù)責(zé)膽汁酸在腸道內(nèi)的重吸收[12]。在人體，膽汁酸與FXR結(jié)合，通過(guò)FXR/SHP途徑，增加SHP表達(dá)，拮抗維甲酸受體α（retinoic acid receptorα，RARα）或LRH-1以下調(diào)ASBT表達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其表達(dá)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)[13]。在回腸上皮細(xì)胞內(nèi)，活化的FXR也能通過(guò)促成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子19（fibroblast growth factor 19，F(xiàn)GF19）的合成，經(jīng)自分泌或旁分泌途徑抑制ASBT表達(dá)[14]。FGF19通過(guò)與肝細(xì)胞表面成纖維生長(zhǎng)因子受體4（fibroblast growth factor receptor 4，F(xiàn)GFR4）結(jié)合，經(jīng)β Klotho信號(hào)通路，抑制CYP7A1基因表達(dá)[15]。

膽汁酸進(jìn)入回腸上皮細(xì)胞，與胞質(zhì)中的回腸膽汁酸結(jié)合蛋白（the ileal bile acid binding protein，IBABP）結(jié)合，轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞基底膜側(cè)，經(jīng)基底側(cè)膜的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體二聚體（the organic solute and steroid transporter，OSTα/ OSTβ）將膽汁酸分泌出回腸細(xì)胞進(jìn)入門(mén)靜脈回到肝臟。OSTα/OSTβ基因表達(dá)也受FXR的轉(zhuǎn)錄調(diào)控[16]。

4　膽汁酸代謝與膽石病的關(guān)系

長(zhǎng)期以來(lái)，膽汁中膽汁酸含量降低和（或）組成變化被認(rèn)為與膽石病發(fā)生密切相關(guān)。膽汁酸既有脂溶性又有水溶性，具有較強(qiáng)的界面活性，能與磷脂、膽固醇在膽汁中形成復(fù)合微膠粒，一旦膽汁酸代謝改變或膽固醇含量過(guò)高，膽汁內(nèi)膽固醇不能維持微膠粒狀態(tài)而從膽汁中析出微晶，則集結(jié)成石[17]。

正常情況下，人體內(nèi)總膽汁酸（膽汁酸池）儲(chǔ)備量為3~5 g，且保持相對(duì)恒定。當(dāng)膽汁酸含量降低，容易促成膽汁膽固醇過(guò)飽和[18]。有研究報(bào)道膽石病患者的膽汁酸是正常人的1/3~1/2[19]。膽石病患者的膽汁酸量降低，一方面與肝臟合成、分泌膽汁酸量降低有關(guān)，另一方面則可能是膽汁酸腸道轉(zhuǎn)運(yùn)體異常導(dǎo)致膽汁酸經(jīng)腸肝循環(huán)丟失過(guò)多。馬保金等[20]發(fā)現(xiàn)膽石病患者的血清膽汁酸明顯高于非膽石病患者，而膽汁中的膽汁酸又低于非膽石病患者，提示膽石病患者肝臟轉(zhuǎn)化膽固醇為膽汁酸的能力降低，可能與患者血清膽汁酸升高對(duì)CYP7A1活性的抑制有關(guān)。智利Mapuche印第安人對(duì)膽石病具有高度易患性，G?lman等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，印第安人血清膽汁酸合成中間產(chǎn)物C4（7a-hydroxy-4-cholesten-3-one）含量顯著增加，提示膽汁酸合成增加，推測(cè)這是由于膽汁酸經(jīng)腸肝循環(huán)丟失過(guò)多，膽汁酸代謝池量明顯下降，刺激肝臟膽汁酸合成所致。Bergheim等[22]則在膽石病患者中發(fā)現(xiàn)患者腸道黏膜膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABST和OSTα/ OSTβ表達(dá)降低。

除膽汁酸池含量降低，膽汁酸本身的組成改變?cè)谀懯纬芍幸簿哂兄匾饬x。有研究發(fā)現(xiàn)，降低膽汁酸的疏水性和膽汁中的脂質(zhì)含量可以推遲膽固醇結(jié)晶化[23]。DCA具有很強(qiáng)的疏水性，當(dāng)其含量增加時(shí)，可促使肝臟分泌更多的膽固醇進(jìn)入膽汁，形成過(guò)飽和膽汁[2]。DCA還能影響膽固醇結(jié)石的成核過(guò)程，促進(jìn)膽汁中IgA、黏連蛋白等多種促核蛋白分泌增加，導(dǎo)致結(jié)石成核時(shí)間縮短[2]。此外，Nakeeb等[1]發(fā)現(xiàn)DCA含量增加可使小腸運(yùn)動(dòng)減緩，進(jìn)而抑制膽汁酸的腸肝循環(huán)。Henkel等[24]發(fā)現(xiàn)小鼠BESP基因過(guò)表達(dá)能迅速導(dǎo)致膽石形成，可能與膽汁中疏水性膽汁酸含量增加有關(guān)。然而，Gustafsson等[25]檢測(cè)膽石病患者膽汁，未發(fā)現(xiàn)存在過(guò)多的疏水性膽汁酸DCA，因此對(duì)于膽汁酸比例的改變與膽石病發(fā)生的關(guān)系仍無(wú)法確定。

膽汁酸是腸道攝取膽固醇的重要溶質(zhì)，特別是CA，CA有促進(jìn)小腸攝取膽固醇的作用，膽石病患者膽汁中CA/CDCA比例升高[26]。甾醇12a-羥化酶（sterol 12a-hydroxylase，CYP8B1）羥化C4形成CA，為CA合成所必需。Murphy等[27]發(fā)現(xiàn)給CYP8B1基因敲除小鼠喂飼含0.1%CA飼料后，其腸道膽固醇吸收增加50%。此外，CYP8B1催化7a-羥化膽汁酸的12a位羥基化，控制CA轉(zhuǎn)化為CDCA的速率，其活性與膽汁中CA/ CDCA比例及膽汁酸池疏水性密切相關(guān)[27]。有報(bào)道顯示，在CYP8B1基因敲除小鼠，喂養(yǎng)膽固醇飼料后，其膽汁膽固醇結(jié)晶顯著少于野生型小鼠[28]。

膽汁膽固醇過(guò)飽和是膽石病發(fā)生的必要條件，膽固醇過(guò)飽和的膽汁能影響膽囊運(yùn)動(dòng)功能，使膽囊內(nèi)的膽汁停滯時(shí)間延長(zhǎng)，膽固醇結(jié)晶更易析出。膽囊運(yùn)動(dòng)功能受損使膽汁酸腸肝循環(huán)次數(shù)增加，導(dǎo)致疏水性膽汁酸DCA在膽汁酸池中的比例增加。DCA具有促進(jìn)肝臟分泌膽固醇進(jìn)入膽汁的作用，其細(xì)胞毒性又使膽囊運(yùn)動(dòng)功能的損傷進(jìn)一步加重[18]。因此，由膽固醇過(guò)飽和引起的惡性循環(huán)是膽石病發(fā)生的重要因素，而膽汁酸代謝紊亂和膽固醇穩(wěn)態(tài)破壞是膽石病發(fā)病的根源[29]。

綜上所述，膽汁酸代謝改變?cè)谀懝檀冀Y(jié)石形成機(jī)制中起著重要的作用，對(duì)其深入的研究為防治膽石癥具有重要意義。

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Metabolism of bile acid and cholesterol gallstone disease

CAI Qiang, HAN Tianquan, JIANG Zhaoyan
(Department of Surgery, Shanghai Institute of Digestive Surgery, Ruijin Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200025, China)

Bile acid, a major component of bile, is converted from cholesterol in the liver. It regulates the cholesterol saturation and eliminates excessive cholesterol in the body. Cholesterol supersaturation is regarded as an essential factor for pathogenesis of cholesterol gallstone disease. This paper reviewes the progress in metabolism of bile acid and its relation to cholesterol gallstone disease.

bile acid; cholesterol gallstone disease; liver

R657.4+2

A

1006-1533（2015）18-0003-04

國(guó)家自然科學(xué)基金（81070367，81270537）

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簡(jiǎn)介：蔣兆彥，副主任醫(yī)師，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院普外科，擅長(zhǎng)膽石病防治的臨床和基礎(chǔ)研究。E-mail:zhaoyanjiang@gmail.com

2015-05-25）