ABCB4基因的研究进展

【关键词】 ABCB4基因 作用 应用

　　近年来，随着对ABCB4基因(ATP binding cassette transporter A4)的深入研究发现，ABCB4基因及其编码的蛋白在胆汁及其脂类转运中起重要作用。ABCB4基因编码的蛋白是一种磷脂酰胆碱易位酶，可以将磷脂酰胆碱转移人胆汁 ，乳化胆汁中的胆盐，保护胆管上皮免受胆盐损伤［1］ 。ABCB4基因的突变可能会导致胆管损伤，从而引起胆汁淤积，继而引起多种疾病的发生。本文就目前研究进展做一综述。

　　1 ABCB4基因的分子结构和特点
　　
　　ABCB4基因位于人类第 7条常染色体长臂 2区 1带 1 亚带 （7q21．1)，开始于第 85，566，809 bp pter，终止于第85，642，313 bp pter．共有 75，504个碱基．跨越74kb和包含28个外显子(平均145bp，范围55一259bp )，其中 27个具有编码序列［2］。认为第一外显子包含一个26bp的非翻译的CpG富含序列，其在ABCB4 cDNA 3.27，表现为ABCB4 cDNA的一个主要部分。第二个外显子开始在6位置相当于ATG起始密码子的腺嗦吟的位置。12个跨膜结构域中8个被分离的外显子所编码。跨膜结构域3和4的N一末端那半和它们的同源对应物9和10的C一末端那半共享一个外显子。细胞质的核昔结合位点各自被三个外显子编码(外显子12，13，14，和25，26，27)。外显子28编码C一末端的68氨基酸，其被一个非翻译的由55个多聚核昔A所组成的尾所延伸。 绝大部分的内显子在密码子之间中断编码的外显子，命名为O型内显子。从外显子2，5，6，和8的N一末端和从外显子22，23的C一末端的第二个核昔酸之后中断密码子，而外显子4是在第一个核昔酸之后。

　　2 ABCB4基因的分布

　　 ABCB4基因主要在肝脏毛细胆管膜上高度表达，编码多药耐药蛋白3(multidrug resistance protein 3，MDR3)，而在啮齿类动物则编码多药耐药蛋白2（MDR2），Smith JJM等Dl对ABCB4基因在人类组织的分布的研究表明MDR3(和他的小鼠的同源基因mdr2)分布在肝脏的肝细胞的小管膜上。此外，还在心肌细胞，骨骼肌细胞和脾脏B淋巴细胞区有较低程度的表达，但没有发现ABCB4 Pgp的表达，可能与ABCB4基因的低水平表达相关［3］。Patel等［4］采用RTPCR分析ABCB4基因在人的正常胎盘上表达情况，发现了ABCB4基因的表达，并得出妊娠晚期ABCB4基因表达上调并且为妊娠早期的4倍。

　　3 ABCB4的生物学作用
　　
　　ABCB4位于7q21.1，其编码的MDR3和与小鼠同源的MDR2的生物学作用一直不知道，对ABCB4的作用机制了解主要来自于对鼠MDR2研究 。Gummadi等［5］发现了MDR2在小鼠磷脂跨膜转运中发挥关键作用。MDR2基因编码一种跨膜蛋白，起到类似于翻转酶的作用，可以将磷脂翻转进入毛细胆管。MDR2基因剔除后小鼠丧失了分泌磷脂进入胆汁的能力，其胆汁酸盐分泌水平不变。在人类，与之相对应的蛋白是MDR3，即ABCB4，属于ABC转运家族。直到Smit等［6］开发出mdr2等位基因缺失的小鼠(mdr2 一或mdr2裸鼠)，发现这种小鼠完全不能分泌卵磷脂进人胆汁。后来Oude Elferink等［7］的研究发现卵磷脂的分泌即依靠胆盐也依靠mdr2Pgp。如果任何一个缺失那么都将看不到卵磷脂的分泌。如果胆盐的浓度一定，卵磷脂的分泌依靠mdr2 Pgp的浓度。在野生型的小鼠mdr2 (+/+)中卵磷脂的分泌比在杂合小鼠mdr2 （ +/-)高。而在转MDR3基因的小鼠中其分泌最高，其内的卵磷脂的跨膜转运子的浓度高于生理水平。而在mdr2(-/-)小鼠中卵磷脂的分泌非常低。因此推测MDR3基因编码卵磷脂的跨膜转运子。
　　
　　目前，ABCB4基因及其编码的MDR3功能已经明确，该蛋白为磷脂输出泵，如同磷脂翻转酶，将卵磷脂从毛细胆管膜双分子层的内侧转运到外侧，而卵磷脂在对胆盐诱导的胆管粘膜损伤起到保护作用。当ABCB4基因变异时，由于磷脂的缺乏，胆盐与磷脂构建的混合微胶粒不能形成，胆盐游离，将引起胆管细胞损伤导致胆汁淤积，可导致Ⅲ型进行性家族性肝内胆汁淤积症(progressive familial intrahepatic cholestasisⅢ，PFIC3)和妊娠期肝内胆汁淤积症。［8］
　　
　　由ABCB4基因编码翻译的 P糖蛋白 (Pglycoprotein，PgP)Pgp3，是ABCB4的产物，主要在肝脏表达 ，是 ABC(ATPbinding cassette， ABC)转运体家族的成员之一。肝细胞外排各种化合物的过程几乎都由ABC家族成员完成。MDR3 PgP的作用是充当依赖 ATP的磷脂弹跳酶的角色，将磷脂酰胆碱(phosphatidyl choline，PC)从肝小叶胆管膜内转运到膜外。它能促进胆固醇的分泌，另外磷脂与胆汁酸形成微胶粒，能保护胆管不受胆汁酸介导所引起的损害。

　　4 ABCB4基因与疾病的关系
　　
　　ABCB4基因及其编码翻译的蛋白作为磷酸卵磷脂的转运体，在胆汁及卵磷脂的转运过程中起到重要作用，当其发生变异时，可致多种疾病的发生。如：妊娠期肝内胆汁淤积症，进行性家族性肝内胆汁瘀积，胆结石。通过ABCB4 基因突变来研究这些疾病，从而可能提供新的治疗方法［9］。将其常见的疾病列述如下。
　　
　　妊娠期肝内胆汁淤积症(intrahepatic cholestasis of pregnancy，ICP)是妊娠期特发的常见病。它通常在妊娠中晚期出现，产后迅速消失。主要以皮肤瘙痒、黄疸、血清胆汁酸升高、 轻度肝功能损害为特征，并可引起胎儿窘迫，早产或宫内突然死亡 ［10］。ICP的病因至今尚未明确阐明。随着基因学和遗传学的发展，越来越多证据表明遗传因素如ABCB4基因突变在 ICP的发病机制起着重要作用.1999年，Jaequemin E等［11］ 运用 RTPCR方法合成cDNA，然后进行cDNA的序列测定的方法在一ICP家系中发例4例 ICP患者均为 ABCB4基因杂合突变，并指出突变位于第571密码子的第1712的碱基 T发生了缺失(1712delT)，较早提示ABCB4基因突变可能与ICP的发生有关。而后Rosmorduc等［12］ 和Gndrot等［13］相继在部分散发性ICP患者中检测出ABCB4基因的突变。但国内有关ABCB4基因与ICP的相关性研究并未发现其相关性。我国学者宫磊等［14］对36例中国 ICP患者 ABCB4基因与发病的关系进行研究，探讨ICP的发病机制。本试验采用RTPCR方法 ，研究了安徽省皖南地区36例ICP患者ABCB4基因mRNA的表达情况，结果发现ABCB4基因mRNA的表达异常与中国皖南地区的ICP发生无关或关联很小。这可能试验的样本含量偏小有关，或没有对GGT升高一类的ICP分类研究；也可能是由于种族和地区的差异；也有可能是中国人 ICP的发生与 ABCB基因无关，是由其他基因突变引起的。ABCB4基因的变与中国人ICP发病的相关性仍应进行更大样本研究和其他外显子的筛查。最近，Hardikar等［15］通过遗传学研究认为ICP发病与ABCB4基因突变有关，这种突变的临床意义及通过基因突变来鉴别病人的重要性正在讨论，为指导临床实践提供更大的可能。
　　
　　进行性家族性肝内胆汁瘀积症（progressive familial intrahepatic cholestasis， PFIC），一种常染色体隐性遗传病，是一类严重的婴儿和儿童胆汁瘀积性肝病. 已识别出3个类型（PFIC13）。 第3亚型是PFIC3，本病由ABCB4基因突变引起，以高水平的血清γGT、胆管损害及门脉系统的炎性浸润为特征。该基因的突变导致小管磷脂输出泵（MDR3）的缺乏和胆汁中磷脂水平实际的减少. Pgp3是胆汁磷脂分泌过程中小管的磷脂转运器. MDR3cDNA测序结果显示患者为纯合的第571 密码子处单个碱基缺失（1712delT），这在该碱基下游15个密码子处产生终止密码子，合成无活性的截断蛋白［16］. Ziol等［17］通过对成人胆汁淤积性肝病患者肝组织活检和ABCB4基因序列测定，也证实上述突变的部位，并得出ABCB4基因杂合子的突变可以解释许多临床上不好解释的胆汁郁积性黄疸，大部分病人伴有明显的肝组织纤维化。胆汁的脂质分泌在正常情况下清理体内胆固醇，并保护胆系上皮免受胆盐的危害. mdr2基因被敲除的鼠不能向胆汁中分泌脂质. 于是胆盐以毒性去垢剂的方式进行性的损害胆管细胞甚至肝细胞.［12］ PFIC3体现了肝细胞的（小管的）转运缺陷和胆管病变的发生发展之间的重要联系. 因此，向mdr2基因敲除鼠转入人类MDR3基因的表达，重建了磷脂的分泌排泄机制，并防止了胆管的病理学发展［18］. 遗传性的转运器突变杂合子可能对外源性因素（例如某些药物和激素）引起的胆汁瘀积损伤的易感性较正常纯合子有所增加. Delaunay等［19］认为口服熊去氧胆酸对此类患者有效果，但很多患者需要肝移植作为唯一治疗方式。并研究认为通过低温可以激活质膜基因的表达及其活性，从而为治疗提供了前景。
　　
　　胆结石的病因很多，关于ABCB4与胆结石成因的关系最近也有不少的报道。Rosmorduc等［20］通过RTPCR和直接测续法对6例胆囊固醇样结石伴轻度肝内慢性胆汁淤积，以及胆囊切除术后再发结石的成年患者进行研究，发现有2例患者ABCB4杂合无义突变，3例纯合错义突变，1例杂合错义突变。表明ABCB4基因突变是成人胆固醇结石形成的一个基因因素，但由于缺乏更广的基因分析，很难说它是导致该疾病的唯一因素。但仍需进一步研究来评估ABCB4基因缺失与有无临床症状胆结石的关系。之后，Shoda等［21］在对远东地区肝内胆管结石患者的研究过程中，发现肝脏细胞ABCB4基因表达水平降低；又对16例肝内胆管结石患者的ABCB4基因的cDNA进行测序，并未发现与之相关的突变，有关机制尚待进一步证实。低磷脂相关性胆石症患者发病年龄多&<40岁，往往伴有肝内外胆管结石或胆泥淤积于胆道系统，常在胆囊切除术后复发，其可能的机制是肝胆管细胞质膜上ABCB4的编码基因出现突变，引起胆管细胞质膜损伤，导致胆汁淤积伴有rGGT的增高和胆系结石的产生［22］。并指出早期应用熊脱氧胆酸可以预防疾病的发生和复发，减少并发症；肝内胆管充满结石合并胆管扩张是部分肝切除术的指征；末期患者可以选择肝移植。

　　
　　综上所述．ABCB4基因编码的 Pgp3是一种磷脂翻转要分布在肝细胞膜的毛细胆管面上，在肝细胞转运卵磷脂进入胆汁的过程中起重要作用。该基因突变是 PFIC3，ICP，LPAC和部分胆固醇性胆囊结石等代谢性疾病的主要原因。随着研究的逐步深入，将为阐明这些疾病的发生机制以及寻找新的药物靶点提供依据。对其分子特点，分布范围，生理作用的进一步深入研究，进一步了解ABCB4在胆汁转运中作用，给解决许多相关疾病提供一种新的思路和治疗前景。

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