胆结石成因的理论研究现状与进展

作者单位：237000 安徽省六安市立医院（高飞）；安徽省淮南东方医院集团肿瘤医院（李荣）

通讯作者：高飞

【关键词】 胆结石； 发病机制； 综述

胆结石的发生除了环境因素，包括胆囊内胆汁胆固醇饱和、成核理论和“泡”理论外［1］，近10年来研究认为，胆石的形成并不完全依赖于胆汁物理化学方面的改变，还与遗传、生活习惯、感染等有关。本文就近年来在胆结石成因、流行病和防治方面的研究作一综述。

1 流行病学与危险因素

胆囊胆固醇结石病（简称胆石病）的发病率随年龄增加。肥胖、短期内体重迅速下降、接受TPN治疗、妇女妊娠、糖尿病是危险因素。Kranz研究发现，高能量、含动物脂肪、蛋白和磷脂酰丝氨酸饮食是胆石病的危险因素。Van［2］认为胆石病是一种继发性疾病，胆汁淤滞以及小肠转运延迟使更多的胆酸（CA）在肠菌作用下，分解成脱氧胆酸（DCA），增加疏水性胆汁酸盐经肠肝循环后摄取，可增加胆汁胆固醇分泌，升高胆汁胆固醇饱和度，在成石机制中具有重要作用。

胆石病的发生具有一定的遗传倾向［3］，在特定种族的人群发病率很高，在我国甘肃平凉回汉民族杂居地区的一份调查中，回族居民的发病率高于汉族居民，可能与饮食习惯有关［4］。Nervi分析智利三种不同种族人群――智利西班牙人、土族印第安人和毛利人的线粒体DNA，提示某致石基因是土族印第安人胆石发生率较高的原因。

在我国新疆的一份调查中提示，胆结石发病率与性别、年龄、民族、饮食结构、营养状况、工作性质、睡眠时间、肥胖指数等相关。其易患因素对胆囊结石患病率影响大小，顺序为：性别>年龄>民族>饮食结构>营养状况>工作性质>睡眠时间>肥胖指数。同时还发现，喜油腻食物、每日摄入较多的肉类食品、脑力劳动者、睡眠时间25的人群有较高的胆囊结石患病率［5］。

2 发病机制

2.1 致石基因 胆石病发病受机体遗传因素和环境因素的影响，且显示有母系遗传的特征［6］。普通人群具有一定的遗传混杂性。因此，给胆石病易感基因的研究带来一定的困难。近交系小鼠是较好的模型。美国哈佛大学的Carey与Jackson试验室的Paigen合作，在1995年首先报道从胆石易感的小鼠C57L/J和抗胆石形成的小鼠AKR/J两个株系发现了小鼠致石基因――Lith1基因，它定位于小鼠2号染色体。此后，相继又发现了其他几个致石基因，分别定位于6、7、8、10、19和X染色体。其中2号染色体含核受体基因Retinoid X recepterα （NR2B1），该受体调控胆固醇分解，在胆固醇结石形成中起重要作用［7］。

秦俭等［8］在中国人群发现3号、4号、9号和11号染色体上，可能有胆囊结石病致病的基因位点；3号染色体上的致病基因位点可能与发病年龄较大患者发生胆囊结石病有关；9号染色体上致病基因位点可能与伴有高甘油三酯患者发生胆囊结石病有关。在胆石易感小鼠，高密度脂蛋白（HDL）摄取增加，肝脏胆固醇合成未相应减低，胆汁酸合成受到抑制。胆汁酸盐输出泵（bile salt export pump,BSEP）表达增加近6倍，固醇载体运载蛋白2（sterol carrier protein2, SCP2）随时间增加，多药耐药蛋白2（multiple drugs resistance protein2, MDRP2）功能增进。所有这些有关的蛋白中，仅BSEP定位于小鼠2号染色体，它可能是Lith 1基因的候选基因。这些蛋白的表达或功能的改变可以影响胆汁的组成，其在胆囊结石形成中的作用已经得到较充分的印证［9］。

2.2 细菌

2.2.1 胆道细菌 色素结石和胆固醇结石的形成具有不同的发病机制。许多研究提示，细菌在低胆固醇含量的色素胆石形成中的作用。细菌β-葡萄糖醛酸酶和磷脂酶能水解胆汁脂质，产生钙敏感的阴离子和钙盐沉积，成为色素结石形成的起源。

应用灵敏的RT-PCR技术，研究者发现在所有的色素结石和50%～80%的混合性胆固醇结石中存在细菌DNA，而胆固醇含量大于90%的胆石中未检测到细菌DNA。主要的菌种是大肠杆菌和假单胞菌属细菌。这些细菌有β-葡萄糖醛酸酶和磷脂酶-C基因的表达。Lee用PCR法分析细菌16S rRNA，10例胆石中的8例、10例胆囊上皮中的8例和7例胆汁中5例为阳性；在胆囊息肉患者和胃癌患者的胆汁和胆囊上皮也有较低的阳性率，表示细菌可以侵入胆道系统，胆道系统并不总是无菌的。细菌进入胆道的途径有经门静脉循环或由小肠经Oddi括约肌，形成无症状的带细菌胆汁。胆道感染后，细菌内毒素有可能激活了肝脏的枯否氏细胞（kupffer cell,KC），其分泌的炎性细胞因子通过旁分泌方式，改变了肝细胞的正常代谢，并有可能通过信号传递系统，改变细胞内某些酶的活性和表达，从而在胆色素石的形成中发生作用［10］。细菌进入胆囊后，胆汁发生细菌繁殖，致使胆囊胆汁成分构成产生有利于结石形成的变化，促进胆固醇结石的形成［11］。

2.2.2 肠道细菌 肠道细菌在胆石形成中也具有一定作用。革兰染色阴性细菌的7α脱羟作用使CA转变为DCA。Berr发现，在回肠袋-肛管吻合的患者，次级胆汁酸形成和进入肠肝循环增加，胆汁酸池DCA/CA比例大于1.5，发生胆石病的机会增加。从这类患者的粪便中能分离到18种CA-7α脱羟化细菌，提示肠道菌群的改变对于一些患者发生胆石病具有重要作用。对胆结石和胆汁的细菌培养也发现胆管色素结石内部含有与肠道细菌菌群相识的细菌种类。通过扫描电镜和投射电镜观察到色素结石中含有细菌形态［12］。细菌感染不但可以导致β-G酶水解结合胆红素而成为难溶于水的游离胆红素，与钙离子结合成盐沉淀，还有可能出现磷脂酶A1作用于磷脂等分解脂肪酸和甘油，前者同样可能与钙离子结合变成脂肪酸钙而组成色素结石的成分［13］。

3 生活习惯

控制饮食习惯可能具有预防胆石的作用。空腹胆囊胆汁的胆固醇饱和指数较高，可能的原因是肠肝循环减少，胆囊内胆汁浓缩和黏膜吸收所导致的。Attli提出提早进早餐，推迟晚餐或睡前喝一杯牛奶可预防胆石形成。对于年龄、性别、妊娠、肥胖、体重迅速减轻、TPN、生长抑素、高甘油三酯血症、饮食、Crohn病、肝硬化疾病等危险因素对胆石病的作用尚需通过长期观察后再作进一步的判断。目前从针对这些危险因素的相应治疗措施的疗程、患者的耐受性、治疗的副作用和费用来看，都存在一定的困难。

4 胆固醇代谢紊乱

胆固醇结石病是一种多因素过程，胆固醇高分泌被认为是致石性胆汁形成的重要原因，国内外学者对此进行了大量的研究，发现其发病机制的主要方面是胆汁胆固醇分泌增加导致的胆汁胆固醇饱和指数升高、胆囊结石形成的一个首要原因［14］。性激素、老年、肥胖和体重迅速降低引起的胆石病都和胆汁胆固醇过度分泌有关。其中雌激素（E2）和孕激素（P）通过作用于胆囊相应的受体，使调控胆囊肌肉收缩的信号分子表达降低，导致胆囊收缩运动受损，胆囊胆汁淤积，同时E2可以通过对肝脏脂质代谢的影响，使胆汁中胆固醇的饱和度增加，胆汁成石指数提高，促进了胆囊结石的形成［15］。Hahn报道，植物的甾醇血清浓度降低及其与胆固醇的比值降低，能提示胆汁胆固醇分泌的增高。女性的7α羟固醇血浓度降低反映胆汁酸合成减少，是女性胆石病的又一个发病因素。Vlahcevic指出，肝脏胆固醇平衡的紊乱是导致胆汁胆固醇饱和度升高的原因。任何一个人都不能用单一的胆固醇代谢异常来解释其发病机制。

5 成核与结晶

胆汁胆固醇结晶形成是胆固醇结石病发生的重要过程。Konikoff复习了对胆汁中胆固醇结晶过程的研究。胆汁胆固醇成核和生长形成结晶有几个过程。Carey等［16］认为，在模拟胆汁中，根据脂质成分的相对含量，有5核成核途径。这些途径主要表现在胆固醇沉积物的不同和出现顺序的不同。胆汁中胆固醇的结晶形成受多种因素影响，如磷脂酰胆碱的浓度、脂肪酸链的长度和饱和度、饱和碳链的部位、磷脂头部基团的种类以及胆汁酸盐的相对浓度和疏水性等。钙促进胆固醇结晶的形成，增加晶体量；钙结合蛋白APF抑制其作用。

20世纪80年代早期认为蛋白质影响胆固醇结晶的形成。但是，到目前为止，所报道的结晶形成的影响因素不能解释含胆石胆汁和对照组胆汁结晶过程的差异。Groen认为胆汁中蛋白增加可能继发于胆固醇过饱和胆汁对胆道上皮的刺激。

Soloway描述了胆固醇结石的成核和生长。大多数胆固醇结石有一个色素中心，但其中心仍然主要是胆固醇成分。胆石中心内，胆固醇晶体随机地聚集生长内部结构重建时，胆固醇晶体围绕中心呈放射状排列。脂质化的胆红素的钙盐弥散到胆固醇成分中，黏液糖蛋白的其它一些蛋白分子随之向内弥散，从外到内形成浓度梯度。沿色素中心周围的梯度，形成一圈圈的沉积。

6 脂质运输、代谢与分泌

近年来，对于胆汁脂质来源、肝内转运途径和分泌过程的研究兴趣极大。作为胆石发病的必要条件，胆汁成分的异常是胆石病研究者关注的重点。与胆汁成分异常有关的环节包括：肝脏胆固醇摄取、胆固醇合成和转化为胆汁酸以及胆汁脂质在肝内的转运和分泌机制，其中胆汁的生成和转运成为胆石病研究的新热点，在胆固醇结石形成机制中有作重要的地位［17］。

6.1 肝脏胆固醇摄取 血浆高密度脂蛋白（HDL）参与机体胆固醇逆转运，将机体内过多的胆固醇转运至肝脏代谢。参与该摄取过程的是肝脏清道夫受体（SR-BI）。小鼠肝脏过度表达该受体时，血浆HDL含量降低，同时，胆汁中胆固醇含量升高；若破坏肝脏表面的SR-BI，则在升高血浆HDL的同时，胆汁中胆固醇含量降低。致石饲料喂养时，C57L/J小鼠肝脏SR-BI表达升高30%，而AKR/J小鼠则无显著改变。同时测定的LDL受体表达则无变化。SR-BI在调节血脂过程中具有重要作用，其功能与动脉粥样硬化的关系已进入了较深入的研究，它和胆石病的关系正受到关注［18］。

6.2 胆汁脂质在肝内转运通道和分泌 国内外大量研究发现，肝脏分泌的胆汁异常是导致胆固醇过饱和、胆囊结石形成的一个首要原因［14］。在肝细胞内存在转运和分泌胆汁脂质――胆汁酸盐、磷脂和胆固醇的通道。胆汁的形成、和分泌主要与肝细胞的转运蛋白密切相关。这些蛋白的表达和功能的改变可能影响胆汁的组成，从而对胆囊结石形成起到一定的作用。其中的一些蛋白如转运胆盐的转运子有BSEP、MDRP2、牛磺胆酸钠转运蛋白（sodium taurocholate cotransporting ploypeptide,NTCP）在胆囊结石病人肝组织中这些蛋白的mRNA和蛋白的表达均下降，BSEP、MDRP2的表达降低可能与胆囊结石的形成有关。NTCP可能与结石的形成无关［16］。

7 胆囊的作用

胆囊收缩功能异常是胆石形成的条件之一。胆囊收缩功能下降可加速结石的形成［20］，胆囊收缩功能下降机制不是很清楚，怀孕、肥胖、糖尿病、长期服用奥曲肽与阿托品、低热卡饮食、TPN、迷走神经干切除、高位脊髓损伤都可以影响其收缩功能［2］。胆囊收缩素（CCK）等物质调节胆囊收缩，通过与特定膜受体结合，经细胞内第二信使信号传递系统引起胆囊收缩。研究发现，胆石病患者胆囊CCK受体活性降低，在胆囊收缩功能减弱的患者尚有CCK受体数量减少［21］。从基因表达水平发现，胆石病患者CCK受体的mRNA表达降低，使胆囊空腹体积增加，胆囊收缩功能下降，导致胆囊胆汁淤积，促进结石形成［22］。

胆囊黏膜具有吸收和分泌功能，在成石中也可能起到一定的作用。Corradini［23］研究表明，正常胆囊上皮具有脂质吸收作用，而胆石病患者胆囊上皮细胞选择性吸收胆汁胆固醇和磷脂的能力降低，这可能使胆囊失去调节胆汁胆固醇溶解度的能力。胆囊上皮具有分泌黏蛋白（mucin, MUC）功能，成石胆囊上皮黏蛋白分泌增加［24］，分析胆石成分检测到黏蛋白成分［25］，且黏蛋白能加速成核，提示胆囊黏蛋白特别是MUC5表达增加是胆石病的另一个发病因素［26］。近年来研究表明：胆囊胆固醇息肉的存在可以促使胆囊结石的形成［21］。胆囊胆固醇息肉患者胆汁胆固醇过饱和胆固醇饱和指数升高，且胆囊黏膜胆固醇脂含量和胆汁胆固醇饱和度呈正相关。当胆汁胆固醇过饱和，胆汁磷脂泡相互融合并导致胆固醇成核及单水结晶形成，最终形成肉眼可见的结石［1］，胆囊息肉可为结石形成提供依附支架，或脱落为结石成核，形成结石［20］。

8 胆道的作用

近年来研究发现，Oddi括约肌异常与胆结石形成关系密切［13］。有研究发现，原发性胆管结石症中有周围憩室，显著高于其他非胆管结石疾病患者的周围憩室的发生率［27］。通过对胆道测压及肠液是否返流入胆道的研究发现，原发性胆色素结石不但有肠胆反流，而且有胰胆反流的存在［28］。也有证据证实，胆管色素结石确实存在Oddi括约肌的解剖形态异常［29］。

综上所述，胆固醇类结石是在胆汁胆固醇过饱和的前提下和在促成核因子的作用下，胆固醇结晶析出、凝聚形成的。胆囊收缩素受体缺乏、细菌和免疫球蛋白通过不同的作用机制，直接或间接地影响胆固醇类结石的形成［30，31］。基因在结石的形成过程中也发挥着重要的作用。细菌感染、黏蛋白等可促进结石形成。

尽管现在对胆囊结石发病机制的研究已达分子水平，但很多方面存在疑问，如胆囊结石形成与感染的先后关系以及胆囊在结石复发中的角色等。因此，如何防止胆汁胆固醇过饱和、对胆囊结石病的细菌感染的进一步研究、保留胆囊治疗的可行性等，将会成为今后预防和治疗胆囊结石研究的一个方向。有理由相信，只要研究者坚持不懈的努力，新世纪胆石病的研究进入一个新阶段是完全可能的。

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（收稿日期：2011-06-20）