對于膽結石組成和形成機理的進展

梁劍

(平果市人民醫(yī)院,廣西 平果,531499)

膽結石也叫做膽石癥，是臨床常見的多發(fā)性疾病，主要有膽囊結石與膽管結石兩種情況。根據(jù)膽結石的化學成分，又可分為膽色素類結石、膽固醇類結石、混合性結石。不同類型的膽結石，病因與病機也有所不同，但主要的發(fā)病機制主要有膽汁成分改變、膽道感染、膽道運動功能異常等[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]。從過去臨床報道[3-6]中發(fā)現(xiàn)，關于膽結石病因、病機、診治方面的報道較多，而關于其組成、形成機理方面的報道則十分少見。大部分膽固醇類結石中膽固醇含量較多，可達到80%以上[7]，而其他非膽固醇類結石患者組分主要為蛋白，少許含有鈣鹽等。雖然對膽結石研究較多，但關于膽色素類結石的組成及其形成機理還無統(tǒng)一定論，國外有學者認為質子化的膽紅素具有水不溶性的原因，而國內有學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?？偟膩碚f，關于膽結石組成及形成機理是十分復雜的課題，并非三言兩語就可概括。本文就膽結石組成及形成機理進展進行了簡單的論述，現(xiàn)將其綜述如下。

1 膽結石組成分析

1.1 膽色素型結石的溶石與組成

膽色素型結石是比較常見的膽結石類型，但關于其研究報道較少。有研究利用溶劑浸泡與提取，結合絡合溶石法，可在吻合條件下解決膽色素型結石的溶石難題，從而進一步利用ICP、凝膠電泳、元素分析、NMR、原子吸收譜等譜學方法，完成了膽色素型結石的組成和結構表征實驗[8]，最終發(fā)現(xiàn)膽色素型結石中含有蛋白質、糖蛋白、膽紅素鈣聚合物、多糖等物質，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合物等，甚至在部分對象中還檢測出金屬離子（比如Ca、Na、Si、Mg、Cu 等），占比達到3%左右，且各個組分之間有著十分復雜的交互作用。

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 分辨率增強技術、二階導數(shù)光譜技術、曲線擬合技術等，進一步對生物分子開展了表征分析[9]。利用這些技術分析后，發(fā)現(xiàn)牛膽結石（牛黃）與諸多膽結石中均可檢測出蛋白。

同時，蛋白和結石其他組分之間交互作用，導致構象變化[10]。1986/1987年有學者根據(jù)結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合配位，可促進難溶膽紅素鹽與膽酸鹽的凝聚、分相及外延生長”。

1.3 非化學計量

對膽色素型結石而言，膽紅素鈣的結構是比較重要的研究組成，因其單晶制備與結構測定至今無定論，而譜學方法是相對可行的手段，受到了一些學者的認可。利用碳酸鈣單晶面外延生長膽紅素鈣的碳酸鈣紅色單晶，結合FTIR-PAS 等技術，發(fā)現(xiàn)膽紅素鈣在膽色素型結石中廣泛存在，說明這類結石患者中，可能有膽紅素鈣與碳酸鈣的交互作用，導致了膽色素型結石的發(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，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合物，且在多個配位結構中均可存在膽紅素鈣，說明其具有非化學計量特征，膽紅素鈣的結構與性質特殊性，可促進學者進一步理解膽色素型結石在膽汁中的沉積與生成機理。

2 膽結石形成機理分析

2.1 膽紅素銅絡合物與膽色素型結石形成機理

研究證實了膽色素型結石含有較多膽紅素銅，為了進一步探究膽紅素銅在這類結石中的作用機理，可先對膽紅素銅進行結構、性質等分析，發(fā)現(xiàn)Cu 會和吡咯環(huán)、內酰胺環(huán)N 配位，且處于優(yōu)先級[12]，這類化合物ESR 信號極強，對光、氧敏感，呈深黑色，與黑色結石外表類似。結合實驗發(fā)現(xiàn)，Cu2+催化作用下，自由基導致膽紅素氧化作用，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，這可能和色素類結石結構本質有關。

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，而是單膠團或復合膠團為主，說明膽結石形成可能與膽鹽表面活性物質有關[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致膠團增大，使其與膽固醇與磷脂等復合后形成更大的膠團。當人體內的脫氧膽酸鈉和金屬離子處于正常范圍時，M2+不會和脫氧膽酸鈉單分子反應，而是DC-膠團作用，將M2+作為橋梁，使不同DC-膠團交互作用，形成復雜絡合物（有凝膠性質、大分子網(wǎng)狀），改變了膽鹽介質特征，使得膽汁生理平衡被打破。這種平衡的打破，導致了磷脂與膽固醇在膽汁中的分解減弱，促使結石形成，因為凝膠介質對結石形成有促進作用[14]?？梢?，膽鹽表面活性物質和金屬離子的交互作用，形成較大形態(tài)的凝膠網(wǎng)狀絡合物，可能是導致結石形成的機理之一。

2.3 體外模擬實驗探究結石形成機理

1989年關于體內結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構，因結石形成與生長并非熱力學平衡過程，且結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，為此進入了近代非線性科學概念，以便進一步加深認識結石的形成機理[15]。

比如一維試管實驗、二維圓盤實驗、三維擴散體系實驗、電場圖形生長實驗等，可得到周期沉淀和分形結構圖形，配合FT-IR、NMR、元素分析等，可研究沉淀圖形的微觀結構，證實結構和真實膽結石層狀結構有可比性，之后這類實驗不斷增多，均獲取了規(guī)律性的結果。

3 結語

膽結石作為常見多發(fā)性疾病，其組分繁多，結構復雜，而且組成是連續(xù)變化的。雖然關于膽結石組成及其形成機理的臨床研究較少，但關于其體外模擬實驗在國外較多，國內還處于起步階段。利用體外模擬實驗，可對結石形成與圖形生長情況進行深化理解。1990年以來，這方面的模擬實驗報道越來越多，受到國際同行認可。但人體的生命過程十分復雜，結石的成癮與預防也是全球性難題，依舊有諸多問題需要探索，才能更好地服務于結石的診斷與治療。