谢雯教授：胆汁淤积的病因及发病机制研究进展

谢雯教授：胆汁淤积的病因及发病机制研究进展 胆汁淤积的病因及发病机制研究进展 赵红 谢雯 欧蔚妮 闫杰 成军 正常胆汁流动取决于胆汁形成、分泌及排泄等过程中的所有结构、形态和功能的完整性、有序性。当这一有序过程被打断时这种完整性受到影响,从而引起一系列继发反应导致胆汁形成和排泄的障碍,出现胆汁淤积。胆汁淤积的原因比较复杂,常见的致病因素有病毒性、药物性、自身免疫性、内毒素、雌激素、酒精性、胃肠外营养等。现着重对这些病因及其发病机制的研究进展作一综述。 一、胆汁的形成、分泌和胆汁淤积的发病机制 肝细胞是一种高度极化的上皮细胞，它的基侧膜面向肝窦，顶端膜形成毛细胆管腔，在基侧膜面与毛细胆管膜交界处有一种特殊装置，称为紧密连接，将细胞旁间隙封闭,使毛细胆管与肝窦隔开,阻止胆汁流入血液。二个邻近肝细胞的胆管膜组成毛细胆管,胆管系统以此为起点,集合成小胆管、叶间胆管和间隔胆管。肝内胆汁形成的过程包括:(1) 将血液内的胆汁酸、胆红素、卵磷脂等有机物质从肝窦摄入肝细胞;(2) 以上物质在肝细胞内转运;(3) 胆汁通过毛细胆管、小胆管、叶间胆管和间隔胆管排出。 肝内胆汁淤积是指胆汁在上述途径中发生障碍。胆汁的摄取主要由肝细胞窦膜上的两种转运蛋白介导【1】:一种是钠离子-牛磺胆汁酸协同转运蛋白,为钠依赖性转运器;另一种是有机阴离子转运多肽，为钠非依赖性转运器。钠离子-牛磺胆汁酸协同转运蛋白的能量来自肝细胞窦膜上的Na+-K+-ATP酶所维持的穿膜钠梯度【2】。胆汁排泄依靠细胞支架的功能完整。细胞支架由微丝和微管组成,微丝由肌动蛋白组成,起自细胞侧膜的带状桥粒,围绕毛细胆管,以维持其张力,使胆汁排泄至小胆管。 胆汁淤积的产生机制主要包括以下几个方面:(1)转运蛋白的表达减少和消失，导致肝细胞摄取和毛细胆管分泌胆盐胆红素受损;(2)肝细胞膜结构、物理特性与酶活性的变化，如Na+-K+-ATP酶活性的抑制，肝细胞膜的液态流动性的改变，肝细胞线粒体的损伤等;(3)细胞骨架损伤，包括微管和微丝的损伤和功能抑制，及毛细胆管膜及连接复合体通透性改变均可引起淤胆。 二、病因及发病机制 1 病毒性因素 1.1 在病毒导致的肝损伤中，免疫反应起着重要的作用。无效的免疫反应不仅不能清除病毒,相反导致肝细胞的持续损伤。肝损伤的免疫学机制涉及到多种细胞,包括肝实质细胞、淋巴细胞、单核巨噬细胞、肝内皮细胞和星状细胞。肝实质细胞损伤时对胆红素的摄取、转化和 排泄减退。严重的肝细胞炎症往往有胆盐生成减少,毛细胆管微绒毛稀疏、消失，毛细胆管和小胆管壁通透性增加,胆汁内水份外渗。肝细胞内水份主动排人毛细胆管障碍，胆汁浓缩，与粘蛋白凝结成胆栓，阻塞胆管，影响胆汁流出。 1.2 病毒性肝炎的免疫反应可以激活淋巴细胞。激活的淋巴细胞可以通过死亡配体和受体的结合诱导肝细胞的凋亡，同时进一步激活巨噬细胞,导致多种炎症细胞因子的释放,继而导致细胞死亡级联反应,介导肝损伤，也可导致肝窦内皮细胞损害,加重肝脏微循环障碍,后者又可造成缺氧性肝细胞损伤。如此形成恶性循环,致使病情发展。 2 药物性因素 药物性胆汁淤积的发生率较高,引起胆汁淤积的常见药物有蛋白合成激素、氯丙嗪、红霉素、环孢霉素等。药物性胆汁淤积的原因如下: 2.1 药物对肝细胞的直接损伤:药物及其代谢产物对肝细胞及细胞器直接发生物理化学反应,使细胞膜及膜结构受到损害,直接破坏细胞代谢的结构基础。近年来,细胞分子水平的研究表明,此型药物性肝病的发生与肝脏内细胞色素P450密切相关。一般认为,某些药物在肝脏内经P450作用,代谢转化为活性毒性代谢产物,主要包括亲电子基、自由基和氧基等,与蛋白质、核酸、脂质等大分子物质发生共价结合或造成脂质过氧化,最终导致肝细胞坏死。药物经P450氧化还原形成自由基，这种代谢产物主要影响肝细胞内的膜系统,可以使肝细胞膜和细胞器膜的不饱和脂肪酸过氧化,改变膜的流动性与通透性,使膜的Ca2+ATP酶失活,胞质内Ca2+浓度增高,破坏细胞骨架,激活磷酸酶,并使氨基酸功能基团受损,核酸转化和突变,使肝细胞死亡。 2.2 干扰肝细胞正常代谢:药物或其代谢产物可以干扰肝细胞代谢的某些环节。近年研究发现,药物影响主要存在以下环节:胞膜运载胆盐的受体、细胞膜的流动性、Na+-K+-ATP酶活性、离子交换、细胞骨架和细胞质膜的完整性改变等。蛋白合成激素引起胆汁淤积与肝细胞膜的Na+-K+-ATP酶活性受抑制,肝细胞基底面和顶面膜的流动性下降,肝细胞间紧密连接的通透性增大有关。氯丙嗪所引起的胆汁淤积主要是氢氧化中间代谢产物造成肝细胞膜的Na+-K+-ATP酶的活性受损,以及毛细胆管周围的微丝受损引起胆汁酸排泄受到抑制的结果。红霉素则主要通过抑制肝细胞膜的Na+-K+-ATP酶活性和毛细胆管膜的Mg2+-ATP酶活性引起胆汁淤积。 3 自身免疫性因素 3.1 原发性胆汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis，PBC)是肝内胆管进行性破坏，以慢性胆汁淤积为主要特征的一种自身免疫性疾病。一般认为本病的主要发病机理为机体对自身抗原 的耐受性被打破,因而肝内中、小胆管不断受到免疫系统的攻击,遂发生破坏性胆管炎及胆汁淤积。Talwalkar等发现患者(未予治疗)毛细胆管和肝内胆管上Cl--HC03- 阴离子交换器2(AE2)及其mRNA水平都明显下降。而AE2通过Cl-内流、HC03-外流可调节细胞内pH值，一旦AE2表达减少，细胞内pH值改变，可致抗原性改变，引发自身免疫。Zollner等【3】发现原发性胆汁性肝硬化患者会发生胆汁淤积的可能机制为:(1)免疫介导的胆管损伤;(2)胆管细胞和肝细胞紧密连接渗透性的改变，导致胆盐及其他胆汁成分反流;(3)肝内小胆管一旦受到破坏则可导致胆汁淤积,而淤积的疏水性胆酸可造成胆管上皮细胞及肝细胞的破坏,反过来进一步加重胆汁淤积。 3.2 原发性硬化性胆管炎(primary sclerosing cholangitis，PSC)是一种病因不明的，以肝内和/或肝外胆管炎症、纤维化为特征的慢性胆汁淤积性肝病。PSC常伴发多种自身免疫疾病的现象提示其发病有免疫因素参与,目前研究发现PSC患者同时存在体液免疫和细胞免疫异常。体液免疫方面的证据多为非特异性:PSC患者血中各种免疫球蛋白水平不同程度升高;抗细胞核因子及抗平滑肌抗体阳性;血液和胆汁中的免疫复合物水平增高及廓清受损;血中多发现抗中性粒细胞浆抗体 (antineutrophilcytoplasmic antibody，ANCA) 【4】。在细胞免疫方面,发现肝门管区及胆管周围浸润的炎性细胞均以,淋巴细胞为主,门管区多数是具有免疫辅助诱导功能的T淋巴细胞亚型CD4,胆管周围主要聚集有抑制免疫和细胞毒性的另一亚型CD8细胞【5】。 正常人的胆管上皮皆由HLA-?级抗原表达,研究发现PSC患者的胆管上皮由HLA-?级抗原— DR表达,但在部分原发性胆汁性肝硬变及各种原因所致的肝外胆管梗阻者,胆管上皮中也有相同异常发现,胆管上皮的HLA—DR颗粒与PSC发病关系尚不清楚。 4 内毒素 4.1 影响胆汁的排泌功能:肝细胞基底膜上的许多有机阴离子转运蛋白能以不依赖钠离子的转运方式摄入胆红素和胆汁酸盐。注射了脂多糖的动物肝细胞有机阴离子转运蛋白转运水平显著下降;Roelofsen等【6】对小鼠静脉注射脂多糖诱导内毒素血症形成,发现败血症鼠组在窦间隙摄入的胆红素、肝细胞所含的胆红素及小管分泌的胆红素都比对照组明显下降。内毒素还可以致毛细胆管微绒毛消失、脱落、微管微丝断裂等，从而影响胆汁的排泄，使其反流入血，亦可发生肝内淤胆【7】。 4.2 炎症细胞因子的介导:内毒素可以直接损害肝细胞,还可以与血浆中的内毒素结合蛋白结合形成复合物,再与肝脏细胞膜上的受体位点结合,激活该细胞。细胞被激活后合成并释放大量性细胞因子。大量体外实验证实,革兰阴性菌的细胞壁成份，如内毒素及脂多糖等可以直 接地损害肝细胞，或通过诱导致炎细胞因子,如TNF2α、IL21和IL26等间接地损害肝细胞摄取胆红素和毛细胆管分泌胆盐【8】。 5 雌激素 5.1 影响细胞膜的转运蛋白:位于肝细胞膜和胆管上皮细胞膜上的特殊转运蛋白可以影响肝脏对胆汁酸盐及其他一些有机阴离子的摄取和分泌【9】。人在雌激素诱导的孕鼠妊娠期肝内胆汁淤积症(intrahepatic cholestasis of pregnancy，ICP)模型中发现,雌激素可以通过肝细胞表面的雌激素受体作用于肝细胞,进而影响胆酸转运蛋白质的合成【10】,使多种胆酸代谢相关的蛋白质表达降低,导致胆汁代谢发生改变、胆汁酸的分泌降低而最终导致胆汁淤积【11】。另外,雌激素还可通过减少肝内胆盐结合蛋白而导致胆汁酸盐逆向流入肝窦状隙,从而减少胆汁分泌。 5.2 降低Na+-K+-ATP酶的活性:雌激素水平增高,Na+-K+-ATP酶活性减退,使胆盐及其他有机阴离子转移至胆小管的驱动力下降,从而导致胆酸排出受限,发生胆汁淤积。但是Nynke【12】等用雌激素处理鼠,发现尽管膜流动性降低及胆汁流减少,但Na+-K+-ATP酶活性并未改变,提出Na+-K+-ATP酶活性并不能直接促进炔雌醇诱导的胆汁淤积。 5.3 降低胆管系统的通透性:国外学者认为,雌激素可使胆管系统的通透性下降,肝细胞紧密连接的通透性增加,窦状隙胞膜流动性下降。雌激素诱导的ICP 动物模型在电镜下可见肝脏毛细胆管扩张、毛细胆管内充满黑色的胆盐结晶、线粒体嵴肿胀,证实雌激素可引起胆管系统功能受损、胆汁分泌障碍,出现胆汁淤积【13】。 6 酒精性因素 6.1 乙醇本身对肝脏组织细胞有直接损伤作用。乙醇是脂溶性物质,它破坏生物膜的脂质双分子层,改变膜的顺应性及对钙的通透性,影响膜的结构和功能。同样也破坏线粒体膜的结构和功能。乙醇还可通过氧化应激引起肝脏损伤。乙醇在肝细胞内的级联氧化过程中,导致辅酶?转变为还原型辅酶?,使还原型辅酶?P辅酶?的比值明显增高,进而出现氧化还原作用的改变,产生过多的自由基,这些自由基可激活磷脂酶及脂质过氧化反应,破坏膜磷脂,改变膜通透性和流动性,从而改变与膜结合的酶、受体和离子通道的微环境,影响其功能。 6.2 乙醇的主要中间代谢产物乙醛对肝细胞损伤更为突出,并且可以阻止其自身在线粒体的氧化,使这一毒性物质不断增加。乙醛能降低肝脏对脂肪酸的氧化，损伤线粒体,抑制三羧酸循环，影响肝脏的微管系统造成脂质和蛋白质在肝脏细胞中沉积，与细胞膜结合而改变其通透性及流动性，抑制DNA的修复和DNA中胞嘧啶的甲基化,从而抑制细胞的分化及损伤组织的再生、修复【14】。 7 胃肠外营养( total parenteral nutrition,TPN) 7.1 长期禁食:长期禁食是胃肠外营养相关性胆汁淤积(parenteral nutrition associatedcholestasis ,PNAC)的最主要原因,其可能的机制是:禁食期间由于消化道缺乏食物刺 激,可引起胆囊收缩素分泌下降和神经刺激减少,影响胆汁分泌;禁食可致胆汁酸的肠肝循环 障碍,使胆汁酸在肠道停留时间延长,在肠道细菌的作用下增加石胆酸的形成,石胆酸重吸收 到肝脏,对肝细胞产生毒性作用。 7.2 胃肠外营养液:(1)脂肪乳剂:近年有研究提示脂肪乳剂亦可引起胃肠外营养相关性胆 汁淤积。静脉输入脂肪乳剂可改变胆汁成份,使其易于形成结石【15】。以植物油为基质的脂 肪乳剂中的植物固醇(为加工过程中的残留物,不能被人体利用)可能也是引起PNAC的原因 之一。(2)氨基酸溶液:静脉输入胃肠外营养用氨基酸(amino acid ,AA)在动物和人均可致 PNAC。已谷氨酰胺和牛磺酸缺乏可能引起PNAC,在营养液中加入这两种氨基酸均可减 少PNAC的发生。近年还发现PNAC患儿血清中蛋氨酸浓度增高。给兔注射蛋氨酸可引起 与PNAC相似的肝损害,提示蛋氨酸增多可能也是PNAC的原因【16】。(3)营养液中其他 成分:在营养液中给予过多的非蛋白热量，将导致脂肪的分解减少、合成增多，多余的糖原 和脂肪酸则以脂肪的形式贮存起来，从而导致肝内淤胆。另外，营养液中过多的糖将会影响 胆囊动力，导致淤胆或使淤胆加重。 参考文献 1 Trauner M, Boyer JL. 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