阴离子交换蛋白2与原发性胆汁性胆管炎发病机制的关系

鉏 曦， 邢练军

上海中医药大学附属龙华医院 脾胃二科， 上海 200000

1 背景

1.1 原发性胆汁性胆管炎(PBC) PBC旧称原发性胆汁性肝硬化，是一种进行性、非化脓性、破坏性的针对肝内小胆管的炎症，可以导致肝损伤、肝内胆汁淤积甚至最终进展至肝硬化[1]。

PBC的疾病发生率在全球不同地区存在较大区别。整个亚太地区(含中国、日本、新西兰、韩国、澳大利亚)的PBC发病率约为1.188%(每100万人中118.75例)，其中中国为1.912%(每100万人中191.12例)[2]。该病好发于中年女性，其主要临床首发表现为乏力和瘙痒，之后可逐渐出现黄疸，随后至终末期可见肝硬化失代偿的临床表现(腹水、脾大等)，PBC终末期患者中可并发出现原发性肝癌[3]。PBC的临床治疗方案主要为熊去氧胆酸(UDCA)和奥贝胆酸。其他口服药物，诸如环孢素、皮质醇、霉酚酸酯等并没有显示出明显优于UDCA的疗效[1,3-4]。

目前关于 PBC 发病机制尚未阐明，根据其流行病学特征，学者们认为是由多种因素共同作用产生。有关PBC发病机制的研究当前聚焦在两个方面：胆管微环境变化所引起的胆汁酸细胞毒性增加和对于胆管上皮细胞的自身免疫反应增强。有学者[5]认为这两者存在先后关系，存在一个始作俑者，后者由前者诱发。然而，笔者认为这样的探讨值得商榷，两者并不是单向的因果关系，而是彼此互为因果的循环因果关系，阴离子交换蛋白2(anion exchanger 2, AE2)的研究结果支持这一观点。

1.2 阴离子交换蛋白2(AE2) AE2是AE家族中的一员，是一种在细胞膜上的阴离子交换蛋白，主要作用是交换细胞膜内外的HCO3-/Cl-，同属于这一家族的还有AE1、AE3。AE2分为AE2a、AE2b、AE2c三个变体，变体各自在生理学功能上的区分目前仍处于研究中。AE2主要分布在上皮细胞的外侧基底部(正常肝脏的小胆管的外侧基底部)[6-7]。在PBC发病过程中至关重要的胆管上皮细胞上亦有AE2。

2 AE2在PBC发病中的作用

最初，AE2被人们注意，是发现在PBC患者肝脏组织和外周血单个核细胞(PBMC)中AE2数量明显降低，而经过UDCA或其他一些有效治疗后，AE2水平又出现了上调[4，8-9]。随着对AE2和PBC发病之间的研究逐渐深入，目前认为，AE2主要通过两种方式参与到PBC的发病过程中：参与胆管微环境的改变以及参与对胆管上皮细胞(BEC)的自身免疫反应，且都发挥了重要作用。

2.1 AE2维持胆管微环境的稳定 在正常健康人群的BEC周围存在一个成分以HCO3-为主的屏障，称为碳酸氢盐屏障。在PBC患者中发现该屏障遭到破坏从而导致BEC发生损伤以及凋亡[10-11]。如前所述，AE2可以调节HCO3-浓度，因此认为它是碳酸氢盐屏障维持稳定的保障[12]。

动物模型实验证明了上述观点。在小鼠中人为结扎胆管制造梗阻性胆汁淤积后，肝细胞内和外周血中的AE2 mRNA和AE2数量均有减少。并且结扎后，小鼠细胞中对于HCO3-/Cl-离子交换的效率同对照组相比出现了下降，AE2活性降低。证明胆汁和其中毒性物质在破坏碳酸氢盐屏障后对BEC和AE2造成损伤，并进一步导致细胞衰老及相应细胞毒性作用[13]。除此之外，胆汁酸所导致的细胞毒性及胆汁酸的结构和PH值存在联系：疏水程度越高、pH越低，则AE2数量就更低[14-15]。而在服用UDCA，改变胆汁分泌的成分后，PBC以及一些非梗阻性胆汁淤积的患者在病情得到控制的同时，其体内的AE2数量上升，也从侧面说明AE2功能对于维持胆道微环境至关重要[9]。经过处理后抑制了AE2的人类BEC可以产生更多的可溶性腺苷酸环化酶(soluble adenylyl cyclase，sAC)，而sAC可以导致胆汁酸对BEC的毒性增强，对其进行抑制则可以降低胆汁酸对细胞的毒性。这表明AE2数目减少会破坏胆管微环境[16]。

综上，AE2在维持对BEC相对无害的胆管微环境中起到重要作用。当AE2功能由于各种原因受损或数量下降时，胆管微环境发生变化，碳酸氢盐屏障受损，BEC受到细胞毒性损伤而导致凋亡引起恶性循环。

2.2 AE2参与自身免疫反应调控 将PBC小鼠模型表达AE2a、b的基因敲除后，发现小鼠产生了和PBC类似的改变，包括：AMA抗体阳性、血清IgG和IgM升高、外周血ALP升高、CD8+T淋巴细胞水平增加、调节性T淋巴细胞(Treg)水平降低、胆管内存在大量炎症细胞[17-18]。进一步研究[19]显示，在AE2敲除的早期(1～9个月)，肝内T淋巴细胞数量减少，PD-1/PD-L1被激活；在10个月后CD8+T淋巴细胞数目增加使得PD-1受到抑制从而更有利于诱导自身免疫反应。进一步研究AE2和自身免疫反应之间的关系，发现当AE2数量减少时，BEC会产生更多的趋化因子和细胞因子(IL-6、IL-8、CXCL10)，进一步导致BEC受到更多的自身免疫损伤，并使得更多的免疫细胞向BEC周围移动，让BEC更易受损和衰老[14]。研究[20]还发现肽链(p17AE2)的水平和效应T淋巴细胞、Treg的数量及表达水平有关，而其有助于AE2蛋白完成离子交换。对免疫细胞进行筛选及分离之后进行试验，结果显示当有多种淋巴细胞存在时，AE2缺失对于离子交换的影响要远小于单纯只有CD8+T淋巴存在的环境[21]。提示相较于其他淋巴细胞，CD8+T淋巴细胞更加依靠AE2进行HCO3-/Cl-的交换来调节细胞内pH值，从而维持CD8+T淋巴细胞的稳定[22]。而CD8+T淋巴细胞是胆管损伤的关键，在PBC患者的肝脏组织、外周血、肝淋巴结中均可以被检测到较正常人增加[21]。

以上研究表明，AE2对T淋巴细胞和一些细胞因子及趋化因子可以起到调控作用。推测AE2可能通过改变细胞内PH值，影响其特定细胞作用和功能，从而参与自身免疫反应的调控，进而参与到PBC发病过程中的自身免疫反应。

2.3 PBC相关的AE2调控 当前对于AE2的调控主要聚焦在2个方面，表观遗传学和microRNA(miRNA)。

对表观遗传学的研究显示，基因甲基化是常见的表观遗传学改变，是转录抑制的机制。在PBC患者肝组织及PBMC中分离出AE2的mRNA后进行检测，结果发现在某些片段[AE2的启动子区域(-274a、-254a、-249)、AE2的可变启动子区域(-307b2、-280b2、-263b2、-261b2)]上PBC相比其他肝脏疾病及正常对照存在特有的甲基化。从而可能导致后续AE2 mRNA表达降低,从而对AE2产生负调控[23]。对于进一步的甲基化原因以及上述不同甲基化片段各自是否存在不同之处，进而导致PBC不同时期的不同表现仍有待进一步研究。

对miRNA的研究显示，其通过和mRNA之间互相作用从而影响编码和翻译过程，并进一步影响基因及对应蛋白的表达。在肝脏疾病中有许多的miRNA参与了发病的各个过程[24-25]。和正常人相比，PBC患者中发现有35个独立的miRNA水平出现了变化，其中11个上调、24个下调[26-27]。miRNA-506(miR-506)是上调的11个miRNA之一，其上调导致BEC上AE2活动及表达水平的下降。当受到促炎症因子包括IL-12、IL-17、IL-18和TNFα刺激时，miR-506的水平会提升，之后与AE2 mRNA的3′端未翻译区(3′UTR)结合，抑制其蛋白的翻译，导致AE2活性下降并进一步对AE2的表达进行抑制[28-29]。与此同时研究[26]发现抑制miR-506可以改善BEC中细胞凋亡及损伤，并且降低胆汁酸对它的毒性。提示AE2的水平受到miR-506的调控。

除了上述两大方面，碳酸酐酶(CA)中的CAⅫ对于激活正常人体细胞上的AE2功能同样重要，因此有研究者认为CAⅫ发生突变后糖基化异常及错误的构型折叠也会引起AE2活性减退，从而引起疾病[30]。另外有相当多的研究[31-32]发现一些药物诸如戒酒硫(disulfiram)、利福平均对于特定细胞上的AE2表达存在调控及影响。但是此类研究并没有针对PBC患者或BEC，因此是否对于PBC中的AE2同样具备调控作用仍然有待进一步研究证实。

3 结论

胆管微环境和自身免疫反应是PBC发病机制中不可忽视的两个关键点，研究显示AE2对上述两方面均有参与，因此通过AE2可以将PBC中的部分自身免疫反应和胆管微环境改变联系起来。进一步研究以期更好地阐明胆管微环境和自身免疫反应之间关系以及PBC发病机制的相关假说。

与此同时，有关AE2仍然有许多问题等待进一步研究和解决：AE2变体之间的区别；miR-506调控AE2的具体机制；miR-506的影响因素；引起AE2表观遗传学改变的因素；AE2是否参与到更多的免疫反应；胆管上皮细胞上的AE2如何和其他细胞上的AE2进行区分等。更进一步，通过探索AE2调控及起效的上下游物质，希望可以寻找到潜在的新的PBC治疗方法以及相关诊断及预后判断指标，从而为PBC的诊断和治疗提供更多帮助。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：鉏曦负责资料分析，撰写论文；邢练军负责指导撰写文章并帮助修改论文。