遗传代谢性肝病及其分子诊断（一）

周艳、揭盛华武汉协和医院感染科揭盛华

遗传代谢病的病种繁多，已发现一千余种，多数属常染色体隐性遗传。其中遗传代谢性肝病占较高比例，以黄疸、肝脏肿大、肝酶增高和低血糖为主要特征，包括胆红素代谢障碍、脂质代谢障碍、碳水化合物代谢障碍、氨基酸和蛋白质及酶代谢异常以及金属元素代谢障碍等。分子生物学诊断技术的进步促进了遗传代谢病诊治的研究，聚合酶链式反应技术（PCR）、变性梯度凝胶电泳（DGGE）、单链构象多态性分析（SSCP）、变性高效液相色谱（DHPLC）及基因克隆测序等检测法已逐步成为分子遗传病诊断的常规方法，使得先天性代谢缺陷病的诊断率明显提高。

胆红素代谢障碍体质性高胆红素血症（又称体质性黄疸）是由常染色体显性或隐性遗传变异引起某些酶代谢缺陷所致的胆红素代谢异常，多属先天性高胆红素血症。其中，以非结合胆红素增高为特征的有Gilbert综合征、Crigler-Najjar综合征与Lucey-driscoll综合征；以结合性胆红素增高为特征的有Dubin-johnson综合征及Rotor综合征等。

Gilbert综合征(Gilbert Syndrome，GS)Gilbert综合征由Gilbert和Lereboullet最早于1901年报道，表现为肝脏无器质性病变的非溶血性、间歇性非结合性高胆红素血症。非结合胆红素水平的增高常在正常上限值的5倍以内，这是区别于Crigler-Najjar综合征的一个重要指标。饥饿、手术、发热、感染、劳累、饮酒或合并其他疾病可加重或诱发该病。以18~30岁发病较多见，男女之比约为4∶1，发病率大约为2%~6%左右。GS是由于在染色体2q37位点的尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A1基因（UGT1A1）缺陷使葡萄糖醛酸转移酶（UGT）表达水平或活性明显降低所致，该基因多态性是GS的分子遗传学基础。目前已发现UGT1A1基因表达缺陷有3种形式：①编码区单碱基突变（错义突变）型。位于5对外显子区域，包括G71R、G493R、P364L、P229Q、F83L、R367G及Y486D，以核苷酸211位G→A点突变（G71R）最为频繁，常见于亚洲人。

②启动子TATA盒TA插入型。表现为二核苷酸（TA）插入到UGT1A1基因启动子上游约25~35个bp处的TATA盒中，使正常野生型A（TA）6TAA突变为A（TA）7TAA，部分患者表现为（TA）5或（TA）8等多态性，以西方白人常见。

③gtPBREM T-3279G突变型。gtPBREM约位于TATA上游3 kb区域-3483/-3194。沈健等报道了我国首例gtPBREM区存在T-3279G突变合并A（TA）7TAA患者，此突变与基因转录活性下降导致的胆红素水平升高显著相关。另外，还有研究发现UGT1A1基因-3279位点与TATA盒间存在高度连锁不平衡，两者合并可使UGT1A1转录活性降至30%或更低。约5%突变纯合子GS患者可表现为Ⅱ型Crigler-Najjar综合征，两者之间在胆红素水平和基因突变位点均存在交叉，共同的突变位点为Y486D。GS的诊断可采用UGT1A多克隆抗体的肝组织免疫组织化学检查，测定肝内UGT的活性程度，或通过分子生物学技术检测相关的UGT1A基因启动子区TATAA序列的遗传学多态性。

Crigler-Najjar综合征

(Crigler-Najjar Syndrome，CNS)

Crigler-Najjar综合征是一种少见的先天性葡萄糖醛酰转移酶缺乏所致的遗传性高胆红素血症，发生于新生儿和婴幼儿。根据UGT缺乏的程度，分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型CNS罕见，由Crigler-Najjar于1952年首先报道，是致CNS基因的纯合子，常染色体隐性遗传，父母多为近亲婚配。Ⅱ型CNS少见，但较Ⅰ型多见，是致CNS基因杂合子，由Arias于1962年发现，故又称Arias综合征。一般认为Ⅱ型CNS系常染色体显性遗传，伴不完全外显，父母罕有近亲婚配。

CNS是由于UGT1A1基因在编码区发生突变所致，其中指导合成该基因的UGT活性完全（Ⅰ型）或部分丧失（Ⅱ型）。基因突变可发生在UGT1A1基因5个外显子中的任意一个，可引起翻译提前终止或移码突变，导致氨基酸序列改变或缺失，酶活性丧失。目前报道的UGT1A1外显子突变已有七十余种。与Ⅰ型CNS有关的基因突变包括C1070G、T877A、G377V、Q357R、S375F、G308E、A291V、H39D及Q239fsX256等。国内外已发现近二十个UGT1A1基因突变位点与Ⅱ型CNS有关，包括Y486D、P229G、Q331R、V225G、P387S、G395V、W354R、R336Q、R336L、R336W、N279Y及W461R等。不同人种、种族以及不同家系的CNS存在不同的UGT1A1基因突变位点。最近，在一例Ⅱ型CNS孕妇中报道了2个新突变基因：IVS1+5和C1175T。除了外显子变异导致酶活性丧失之外，内含子及剪切位点的基因发生变异也可以导致移码突变，引起酶活性丧失。

肝活检法测定残留胆红素葡萄糖醛酸活性或胆汁成分分析法诊断CNS是可靠的，但都属侵袭性检查，目前基因检测法已逐步普及。

Lucey-Driscoll综合征

(Lucey-Driscoll Syndrome，L-D综合征)

L-D综合征又称暂时性新生儿家族性高胆红素血症，是一种罕见的先天性非溶血性黄疸，婴儿多在出生后48 h内出现黄疸，血中非结合胆红素可达340 μmol/L以上。目前认为发病机制与患儿母亲在妊娠末3个月时血浆中出现抑制葡萄糖醛酸转移酶的物质有关――可能是一种孕酮类甾体物质（促孕性激素），引起肝细胞摄取和结合胆红素障碍，其具体的发病机制尚未完全明确。本病凶险，部分患儿可在短期内死于核黄疸。不过，黄疸只是暂时的，采用输血换血疗法及光疗后，血清胆红素常在1月内恢复正常。与Gilbert综合征和Crigler-Najjar综合征一样，L-D综合征也是由UGT1A1基因缺陷所致。

Dubin-Johnson综合征

(Dubin-Johnson Syndrome，DJS)

DJS又称为慢性特发性黄疸，是一种轻型慢性间歇性高胆红素血症，1954年Dubin等首先报告，属于常染色体隐性遗传。该病以慢性高结合型胆红素血症、选择性结合型阴离子排泄障碍以及色素沉积所致的黑棕色肝脏为特征，患者为Dubin-Johnson综合征致病基因的纯合子。男性发病似较多，一家可多人患病。本病虽在患者出生后即已存在，但常在青少年时被偶然发现，或长期被误诊为其他肝病或胆囊疾病。

目前普遍认为由于编码肝脏毛细胆管处多药耐药相关蛋白（MRP）2或多特异性有机阴离子转运蛋白（MRP2/cMOAT）的ABCC2基因1066位密码子发生突变，使MRP2/cMOAT表达缺陷，导致毛细胆管对有机阴离子尤其是两性化合物如二葡萄糖苷酸胆红素转运异常，肝细胞先天性胆红素排泌障碍，对非水溶性有机阴离子的排泄也有缺陷，但对胆盐的排泌正常，是DJS发生的重要原因。MRP2（编码基因ABCC2），是ATP依赖的有机阴离子的重要转运体，如二葡萄糖苷酸胆红素、硫酸盐、还原型谷胱甘肽等的转运，是非胆汁酸盐依赖性胆汁流形成的重要因素。ABCC2基因位于染色体10q24，为45 kb，包括32个外显子，不同的种族存在不同的MRP2/ABCC2基因突变类型。大多数为单基因突变，包括无义突变（C974G、Y1275X）、基因删除（2748del136、3615del229、del3399-3400）或错义突变（L1441M、E1352Q、C2302T、T2125C），但日本发现了cDNA水平的多基因突变（如无义密码子和外显子跳跃），C-24T和C3972T是ABCC2基因突变纯合子，同时ABCC2基因的外显子7处还存在1008BP（IVS6-275到IVS7+498段）基因缺失。

通过对ABCC基因的检测，尤其是编码MRP2段基因的检测有助于诊断DJS。对外源性两性阴离子如磺溴肽钠、吲哚青绿的转运障碍亦有诊断价值。另外，腹腔镜检查可见肝脏外观呈黑褐色。郭长吉等报道腹腔镜诊断DJS的敏感性为100%，是诊断鉴别DJS的一种重要方法。

Rotor综合征

(Rotor Syndrome，RS)

Rotor综合征是Ⅱ型遗传性结合胆红素增高，于1948年由Rotor首先报告，起初认为是DJS的亚型，但通过有机阴离子清除试验和尿中粪卟啉异构体分析，证实其为一独立的疾病，比DJS少见。国内外对其机制的研究极少，仅了解RS是由于肝细胞摄取非结合胆红素和排泄结合胆红素先天性缺陷导致，以血中结合胆红素增高为主，吲哚菁绿（ICG）排泄试验降低，属常染色体隐性遗传。有报道发现RS患者肝谷胱甘肽S转移酶水平降低，并推测HGSTA1-1基因突变可能与其发病有关。该病罕见，为良性病变，几乎均见于20岁以下者，与性别无关，饮酒、感染、手术等常常加重黄疸，可通过肝活检及99mTc-HIDA胆道显像确诊，预后良好。

进行性家族性肝内胆汁淤积症

(Progressive Familial Intrahepatic Cholestasis，PFIC)

PFIC是另一种婴幼儿严重的胆汁淤积性肝病，属常染色体隐性遗传，主要是由于特异性肝细胞转运体基因突变而造成肝细胞与胆管上皮细胞膜上各功能蛋白的生成、修饰、调控缺陷，导致肝细胞性胆汁淤积。遗传性转运体基因不完全突变可使个体对获得性肝损伤导致胆汁淤积的易感性增加。目前发现该病可分为4型：

①PFIC-1型（Byler病）。与染色体18q21-22上ATP8B1基因突变致家族性肝内胆汁淤积相关蛋白-1（FIC1）缺陷有关。突变分析表明，ATP8B1基因突变多是无义突变和缺失突变，严重影响了FIC1蛋白的功能。

②PFlC-2型。染色体2q24上的ABCB11基因突变影响了毛细胆管膜胆盐转运蛋白（BSEP）的表达，导致胆盐分泌降低，从而使得肝细胞内胆盐聚积而造成严重损伤。大多数BSEP突变儿童，不论其突变类型，肝细胞毛细胆管膜均无BSEP蛋白表达。严重表型常与蛋白截断或蛋白生成衰竭基因突变有关。插入、缺失、无义和裂解突变导致患者毛细胆管膜极少或不能检测到BSEP。错义突变也可影响蛋白组装和运输或干扰蛋白的功能区结构，导致胆汁酸分泌缺陷，因此检测到BSEP表达不能除外BSEP功能性缺陷。PFIC-2也与幼儿肝细胞癌发生有关，其机制可能与胆汁酸盐致突变有关。

③PFIC-3型。染色体7q21上MDR3/ABCB4基因突变影响了毛细胆管磷脂转运器，导致磷脂输出障碍。已报道与PFIC-3相关的ABCB4突变达三十余种，大多数病例突变位于两个等位基因上。近1/3病例突变致截断蛋白生成，肝脏免疫染色检测不出MDR3糖蛋白。其原因在于截断蛋白合成后迅速降解以致蛋白水平极低，或产生终止密码致ABCB4的mRNA不稳定和衰变。另2/3病例为错义突变，多发生在高度保守的涉及ATP结合的Walker A和B基序，这些氨基酸变化并不影响ATP酶活性与转运过程，而是造成细胞内MDR3糖蛋白组装错误，功能缺陷。MDR3糖蛋白缺陷也许代表了一种临床连续统一体，如某患者病程中表现不同表型，开始是胆固醇胆石病，之后是ICP，最后为胆汁性肝硬化。

④PFIC-4型。发病机制不详，推测与遗传性胆汁酸盐合成途径缺陷导致胆酸合成障碍有关。大多数患者惟有进行肝移植才有效。

脂质代谢障碍

脂质代谢障碍是先天性遗传因素造成的血液及其他组织器官中脂质及其代谢产物质和量的异常，常见有Niemann-Pick病、Gaucher病、胆固醇酯沉积病、家族性高脂蛋白血症、酸性酯酶缺乏症、无脂蛋白血症、肥胖症等，以下主要介绍Niemann-Pick病和Gaucher病。

尼曼-匹克病

(Niemann-Pick Disease，NPD)

又称鞘磷脂沉积病，为常染色体隐性遗传疾病。它是由于先天性缺乏鞘磷脂酶，使鞘磷脂不能被正常分解所致的全身代谢性疾病。按单纯孟德尔隐性遗传规律遗传，以年幼儿童多发，全身单核巨噬细胞和神经系统有大量的含有神经鞘磷脂的泡沫细胞（尼曼-匹克细胞）。本病于1914年由Niemann报告首例，并于1922年由Pick所鉴定故而得名，较Gaucher病少见，以犹太人发病多。已报道的NK病共有6型：婴幼儿型（A）、内脏型（B）、亚急性型或青少年型（C）、Nova-scotia型（D）、E型和F型。其中A型和B型是由于酸性磷脂酶活性缺陷所致，其编码基因SMPD1定位于11p15.1-15.4，含有6个外显子，SMPD1基因突变位点和突变频率存在地区和种族差异，突变位点有G21X、C92W、C157R、R376H和R376、H421Y、H422Y。C型和D型是由于细胞内胆固醇传输缺陷所致，与NPC1或NPC2基因有关。而E型和F型均与酸性磷脂酶基因的突变无关。目前本病确诊仍依赖于血清神经鞘磷脂酶活性、尿神经鞘磷脂排泄量测定，骨髓检查，肝、脾或淋巴结活检及基因分析组织活检是比较准确的方法。

戈谢病

(Gaucher Disease，GD)

戈谢病是溶酶体糖脂贮积症中最常见的一种，为常染色体隐性遗传。由Gaucher在1882年首先报道，是因溶酶体内的酸性β-葡糖苷酶又称葡糖脑苷脂酶（Glucocerebrosidase，GC）缺陷，使葡糖脑苷脂贮积在各器官的单核巨噬细胞系统中形成戈谢细胞，导致细胞失去原有的功能。

目前DNA技术可诊断定位于人类染色体的1q21位编码葡萄糖苷酸的等位基因，在此基因的下游16 kb处有一高度同源的假基因。近来国外学者对GD的基因型研究已确定了42种突变，包括错义突变、剪接突变、移码突变、缺失、基因与假基因融合与基因转化等，常见的5个突变位点为N370S、L444P、R463C、84GG、IVS2+1G-A。其中最常见的为错义突变导致合成的GC催化功能及稳定性降低。亚洲患者中常见突变为V15L、G46E和N188S。突变的基因位点还有F37V、R48Q、S196P、Y205C、R353W、V375L、W179X及S271N等。目前已经发现一些基因型与表现型存在相关性，例如N370S等位基因多与Ⅰ型GD患者相关；L444P等位基因多与神经型相关，L444P纯合子多表现为Ⅲ型，而L444P与其他基因结合时通常表现为Ⅱ型。其他基因型如F213I、D409H、G202R可能与GD神经系统损害表型有密切相关性。DNA分析较酶法诊断可靠，但是本病基因突变种类繁多，尚有目前未查明者，因此分析结果正常者亦不能完全排除本病。