胆道闭锁是以肝内、外胆管进行性破坏和肝纤维性梗阻为特征的一种严重疾病，手术是目前唯一的治疗方式。胆道闭锁的发生与地区及人种有关，遗传易感因素是胆道闭锁病因之一。本文总结了近年来单基因表达异常与胆道闭锁关系的研究进展，并分别从JAG1、PKHD1、ADD3、PROM1及GPC1等基因的表达异常与胆道闭锁发病的关系进行综述。
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胆道闭锁(biliary atresia，BA)是发生于婴幼儿时期，以肝内、外胆管进行性破坏和肝纤维性梗阻为特征的一种严重疾病，常导致胆汁淤积和进行性肝纤维化。该病易并发危急性症状，如胆汁性肝硬化、门静脉高压、肝衰竭等，若不及时进行治疗，平均生存率不到两年[1]。目前临床上BA的主要治疗方式是Kasai手术，但BA的预后并不理想，Kasai术后BA患儿5年内的自体肝存活率仅有37.9%[2]。故早期发现并干预，可以大大增加患儿的自体肝生存率，但BA的发病机制目前尚不明确。近年来，有研究指出BA发病率与地区及种族差异有较强的联系，亚洲地区的发病率普遍高于欧洲地区[3]。目前主流观点认为遗传易感性、感染、免疫反应、炎症及环境因素等均参与了BA的发生及发展[4]。而在遗传学的角度中，BA的发病机制最新进展主要包含单基因表达异常、表观遗传学、基因多态性三个方面[5]。最新的相关案例报道中，以单基因的表达异常最为常见[5,6]。故本文就其在BA的病因学进展进行综述。
关于BA的遗传学病因，有研究指出BA的发病率在多个人群中取决于种族(而非地理位置)[1]。有研究发现家族中BA的发病包括了母女遗传[7]。随着人类基因组学的发展，BA的研究进一步深入到了遗传学领域。有研究人员借单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)、全基因组关联分析(genome wide association study，GWAS)及拷贝数变异(Copy number variant，CNV)等方法来探索BA的遗传因素，结果显示：在BA患儿中，遗传因素是易感性变化的关键因素[6]。在患有BA的婴幼儿中，20%的患儿不仅存在肝胆系统形态学发育异常，并且大多数伴有心血管病变、脾脏异常(多脾、无脾)、内脏异位和肠旋转不良等多发畸形[8]。这些先天异常是胚胎期形成的，因此BA可能与胆管发育调控基因及染色体功能变化有关。近年来，在一项包含89例三期非综合征BA患儿的全基因组CNV研究中，发现几个富含免疫相关基因的区域中有29种与BA相关的CNV，这些CNV区域包含的基因富集在炎症相关通路，提示遗传学中的免疫-炎症机制在BA中发挥了作用[9]。与健康人群相比，患有慢性肝病的儿童更容易出现非等位基因的突变。同时，非等位基因的突变与BA等严重的肝脏疾病相关。Rurarz等[10]的研究显示，在复杂的染色体异常和肝外畸形的背景下，基因多为单一变化且一些基因已经被充分研究。根据目前的结果表明JAG1、PKHD1、ADD3、PROM1、GPC1等基因的异常表达在BA的发病中起着重要作用[6,11]。故本综述着重对这几个基因异常表达与BA关系的最新研究进展进行系统梳理。
JAG1基因位于染色体20p12上，其包含26个外显子，mRNA大小为5.5 kb。它通过与Notch跨膜受体的配体结合并启动下游相关通路，参与胚胎时期的肝脏细胞表达，并且JAG1还在胆管上皮和邻近的小血管内皮中有特异性表达[12,13]。Notch信号通路可通过多种方式来放大相邻细胞之间分子差异，这将导致Notch和JAG1的微小差异被放大，最终导致细胞的分化走向不同[12]。JAG1表达减少会阻止新生肝小叶中胆管上皮的持续生长或分化，JAG1尾部C端识别基序的R1213Q突变增加了JAG1尾部与上皮细胞黏附分子的亲和力，表明Notch信号与胆管上皮细胞骨架之间有一定的关联。在发育过程中，Notch信号通过诱导肝祖细胞(hepatic progenitor cell，HPC)分化为胆管上皮细胞，这一过程对胆管发育和修复至关重要[14]。当抑制Notch信号的激活，将导致HPC向胆管上皮细胞分化减少和导管细胞增殖减少，最终使胆管发生梗阻，说明JAG1的表达减少在BA的发病中具有一定作用[15]。Kohsaka等[16]还发现BA患儿存在JAG1的突变体，JAG1的突变体可通过JAG1-Notch途径调节细胞因子影响胆管的炎症反应过程，故JAG1突变可能与BA的发生发展过程存在一定联系。
PKHD1基因位于染色体6p12.3~6p12.2上，其在6p12染色体上至少延伸了470 kb的基因组片段。PKHD1基因主要在人的肾、肝、胰腺和动脉壁中表达。PKHD1编码一种单一的跨膜蛋白，被称为多导蛋白或纤维囊蛋白，纤维囊蛋白存在于纤毛和胆管基底[17]。PKHD1突变会导致纤毛病，这种纤毛病的特点是集合管扩张和胆管板畸形引起的胆管纤维化。胆管板畸形也是BA组织学检查的公认特征，这表明BA发病机制与纤毛病相似[18]。在一项基于355例BA患儿的Hartley等[19]的研究中，有9例BA患儿被确认出现了肾囊肿，并在9例BA患儿的肝组织切片中，发现缺少纤维囊蛋白染色。患有BA和肾囊肿的儿童肝组织切片中纤维囊蛋白染色缺失可能是由于PKHD1的缺陷导致蛋白表达不足，最终并发晚期胆管疾病。原发性纤毛功能缺陷可能与BA发病机制有关的新假说将指导学者们进一步去探索纤毛发育，了解其功能特征使对BA发病机制的理解更透彻。基于以上发现，原发性纤毛功能缺陷可能与BA有关，而PKHD1是这个过程中不可忽视的因素。
ADD3基因位于染色体10q24.2上，ADD3编码内收蛋白3。内收蛋白3是膜骨架蛋白的一个成员，其参与红细胞中收缩蛋白-肌动蛋白网络的组装，并且在细胞之间接触点的膜细胞骨架重塑中发挥作用，ADD3在肝脏和胆管上皮细胞中广泛表达，被认为是BA的一个易感基因，其在胎儿肝脏中的表达也比成人肝脏中更活跃[20,21]。胆管肌层的收缩受肌动蛋白与肌球蛋白之间相互作用的控制，这些相互作用机制的损伤会导致胆汁淤积，并且在BA患儿手术后出现胆汁排出障碍的情况下，观察到胆管周围肌动蛋白和肌球蛋白增加。此外，平滑肌肌动蛋白表达的增加还影响着BA患儿的纤维化程度。Luo等[20]还研究了ADD3基因的两个SNP位点：rs17095355C/T和rs10509906G/C；该研究指出，在基因型、显性、隐性、加性模型下，rs17095355 SNP与BA的风险增加明显相关，而rs10509906 SNP只在加性模型下呈现出显著的保护作用。最近的一项Meta分析也证实了rs17095355 SNP在BA患儿发病中的重要性，该作者调查了5项相关研究，涉及1 000例患儿和3 257例对照儿童，证实了rs17095355 SNP的变异将增加BA的风险[22]。因此ADD3的两个SNP位点变异将增加BA的发病风险。
PROM1基因位于染色体4p15.32上，其通常在肝脏等多个器官的干细胞和癌细胞中表达。Jessica等[23]的研究发现：在BA患儿门静脉周围的纤维化区域中，PROM1表达的细胞HPC增加。一项将胆管结扎引起的实验性胆汁淤积的追踪表明：胆管内增生的导管与源于PROM1表达的细胞HPC纤维化相关[24]。在BA发生纤维化的区域中，PROM1表达的HPC具有强大的再生能力。在实验性胆汁淤积症中，PROM1表达的HPC会产生导管反应，这些HPC在发育过程中通过协调胆管细胞分化而决定其如何构成导管，若PROM1突变将导致这一途径中断，最终使胆管形态发生畸形或缺失。Rountree等[25]证明了PROM1表达的HPC的扩张与导管反应有关，还与Notch通路的激活之间存在联系。因此，PROM1表达的HPC分化出的胆管上皮细胞构成了BA特有的导管反应。Notch信号的激活是BA的关键调节因素，抑制Notch通路导致HPC向胆管上皮的分化减少，进而使胆管发育畸形。Jessica等[23]还发现异常的PROM1在BA患儿肝脏中显著升高，表明异常PROM1在BA中特异性表达上调，并且PROM1与众多肝纤维化相关的基因之间存在强烈的正相关关系，这进一步支持了PROM1与肝纤维化之间潜在的联系。因此，PROM1的异常表达在BA发病机制中发挥重要作用。
GPC1基因位于染色体2q37.3上。GPC1编码硫酸乙酰肝素蛋白多糖1(Glypicans 1)，Glypicans 1是硫酸乙酰肝素蛋白多糖家族的6个成员之一，硫酸乙酰肝素蛋白多糖通过Hedgehog和成纤维细胞生长因子介导炎症和调节细胞间信号转导[26,27]。
在小鼠和果蝇的实验中，硫酸乙酰肝素蛋白多糖对介导胆管的生长十分重要[28]。有研究表明BA患儿中Hedgehog活性增加[29]。Cui等[30]的研究证实GPC1的缺失导致Hedgehog信号的增加，进而引起胆管缺陷。Melissa等[31]还对35例BA患儿与2 000多例存在潜在致病性基因改变的对照组进行了调查，发现35例BA患儿在2q37.3的重叠缺失。以上这些结果都表明GPC1在BA发病中具有潜在重要性。
ABCB11是一种ATP结合盒蛋白家族成员之一，ABCB11的突变是进行性家族性肝内胆汁淤积(progressive familial intrahepatic cholestasis，PFIC)的常见原因，PFIC是一种罕见的遗传性疾病，它通常会在患儿出生的第1年发生严重的胆汁淤积性肝病，随后进展为肝硬化。和ABCB11同属于ABC跨膜转运蛋白家族的ABCB4、ABCA13及ABCC2等均与胆汁淤积症发病相关。当ABCB4基因缺陷时，胆汁中的磷脂酰胆碱成分显著减少，导致胆汁酸及胆固醇不能完全溶解于胆汁中，最终出现小胆管增生、炎细胞浸润及肝纤维化，BA与ABCB4基因缺陷时肝活检病理结果相似[32]。通过基因的相互作用可以发现，ABCB4、ABCA13及ABCC2基因位于同一条通路上，并且与ABCB11相关[32]。同时在Sangkhathat等[33]的最新研究中发现有的BA患儿存在ABCB11异常表达。故BA的发生可能与ABCB11表达异常有关。
Sangkhathat等[33]的研究中还发现了部分的BA患儿存在UGT1A1的异常表达。UGT1A1在功能上参与了尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶的转运，UGT1A1突变导致先天性葡萄糖醛酸酶转移酶缺乏症(Crigler-Najjar综合征)，虽然Crigler-Najjar综合征的临床表现和遗传学特征与BA不同，但是Crigler-Najjar综合征与BA都具有相同的胆红素转运蛋白表达基因的异常和胆汁淤积特征。最后作者发现BA的严重炎症性胆管病变可能是几种婴儿胆汁淤积综合征的共同病理变化[33]。
目前，对BA的深入研究已有几十年，但是关于单基因表达异常与BA发病的研究进展仍没有重大突破。JAG1、PKHD1、ADD3、PROM1、GPC1等基因的异常表达与BA的发病存在一定的关联，这些基因在BA中的作用机制是非常值得研究的。但这些基因在BA发生和发展的各个阶段所起的关键作用及其分子机制尚不清楚，比如JAG1如何影响胆汁流动和肝门处的肉芽肿形成，PKHD1、PROM1如何在BA中参与肝纤维化的发生和发展，这些关键问题也都尚未明确。如果可以明确这些基因突变在BA中的作用和机制，将为BA的诊断、治疗开辟新的途径。
所有作者均声明不存在利益冲突
