遗传代谢性肝病及其分子诊断

遗传代谢性肝病及其分子诊断

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八变性高效液相色谱（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（GilbertSyndrome,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

位点的尿苗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,以核甘酸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。表现为二核甘酸（TA）插入

至!JUGT1A1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。③gtPBREMT-3279G

突变型。gtPBREM约位于TATA上游3kb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-NajjarSyndrome,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，分为工型和D型。［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。n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n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（口型）。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基因突变位点与口

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H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-DriscollSyndrome,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48h内出现黄疸，血中非结

合胆红素可达340pmol/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

一种孕酮类苗体物质(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-JohnsonSyndrome,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昔酸胆红素转运异常，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,如二葡萄糖甘酸

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45kb,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（2748dell36、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至!]IVS7+498E殳）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谟肽钠、口引噪青绿的转运障碍

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

（RotorSyndrome,RS）

Rotor综合征是n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，但通过有机阻离子清除试验和尿

中粪叶琳异构体分析，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，口即朵菁

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

(ProgressiveFamilialIntrahepaticCholestasis,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。

②PFIC-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能白水平极低，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WalkerA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

一休，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-PickDisease,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llpl5.1-15.4,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

（GaucherDisease,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如葡糖苜

酶又称葡糖脑甘脂酶（Glucocerebrosidase,GC）缺陷，使葡糖脑

苗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lq21位编码葡萄糖首

酸的等位基因，在此基因的下游16kb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、和突变的基因位点还有

V15LG46EN188Se

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，［_444P纯合子多表现为ID型，而L444P与其他基因结合时通常

表现为□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。

碳水化合物代谢障碍

肝糖原累积病（GlycogenStorageDisease,GSD）亦称

VonGierke病，是糖原累积病I型,最为常见,系肝内葡萄糖-6-磷酸

酶（G6P）先天性缺乏而导致糖原分解或合成障碍，肝脏不能从糖原、

乳酸、氨基酸形成葡萄糖，引起空腹低血糖。该病属常染色体隐性遗

传，其发生机制为编码G6P的基因位于第17号染色体，存在多种突

变，以R83C和Q347X多见。我国人群以R83H及R83C检出率较

高。研究表明，在国内一组la型GSD患者中，G727T突变占多数，

727G-T突变使该部位增加一个新的剪切位点，致使第5外显子91个

碱基对（bp）缺失，并在713-715bp处产生终止密码子，导致G6P

蛋白由357个氨基酸短缩为211个氨基酸，酶活性下降。其他突变位

点有、、、等。可采

V338FD38VG68RIVS3-58T>AXIVS4+10G>A

用PCR、DNA测序、PCR-限制性片段长度多态性及PCR-等位特异性

寡核甘酸杂交(PCR-ASO)等分子生物学检测方法对G6P基因进行分

析，其中，PCR-ASO能有效鉴定出大多数肝糖原累积病患者携带的突

变等位基因。半乳糖血症(Galactosemia)半乳糖血症系半乳糖代谢

过程中半乳糖-1-磷酸尿昔酸转移酶(Galactose-1-

phosphateuridyltransferase,Gal-l-PUT)缺乏所引起的先天性代

谢紊乱遗传性疾病，为常染色体隐性遗传。婴儿多见，基因频率为

,群体发病率为万。其机理是缺乏导致半乳糖

32%01/10Gal-1-PUT

-1-磷酸(Gal-1-p)及半乳糖醇在体内堆积，血和尿中半乳糖增多。

Gal-1-PUT缺乏是由于基因突变所致，编码基因位于染色体9P13，患

者均为纯合子，酶活性缺如或甚低；杂合子一般不发病。患者的父母

可为纯合子或杂合子，杂合子的父母为致病基因携带者，其Gal-l-

PUT活性仅为正常人的50%。近年来通过对酶缺陷特征的研究，已知

的变异型有Duarte型、黑人变异型、Indiana型、Rennes型、Bern

型、Chicago型、LosAngel型及Negro型等。其中以Duarte型最

为多见，纯合的Duarte型酶活性为正常的50%,杂合Duarte型则达

75%,由于临床上都不呈现症状，故仅能通过群体筛查才能发现。

Negro型的红细胞缺乏转移酶活性，但其肝、肠等组织仍有部分酶活

性存在，因此临床亦无症状。Gal-1-PUT存在地区变异，常见有

、、、和等位

Q188RG1391AK285NIVS5-24G>AXS135LN314D

点突变，欧洲以Q188R为主，S135L多为非洲裔美国人。通过分析培

养羊水细胞的酶活性，若发现Gal-1-PUT活性减低，可做出产前诊断。

除此之外，半乳糖激酶和二磷酸尿苗半乳糖-4-差向酶缺乏，亦可引起

半乳糖血症。二者均是由于基因缺陷所致。①半乳糖激酶的基因位于

染色体17q21-22,国外的调查资料显示，新生儿杂合子的频率为

1/107,纯合子频率为1/40000。此酶缺乏直接引起体内半乳糖增多,

导致半乳糖旁路代谢增强和半乳糖醇产生增多。②二磷酸尿苗半乳糖-

4■差向酶的基因位于染色体lp35-36,主要是通过影响半乳糖-1-磷酸

的代谢而导致体内半乳糖和半乳糖醇增多。本病一经诊断，即应在饮

食中排除半乳糖，并以豆浆代替。随着酶技术和细胞工程学的发展，

可给患有遗传病的患儿输入半衰期长、抗原性低、导向性好的外源性

纯化酶治疗，不久可应用于临床。

氨基酸、蛋白质及酶代谢异常抗胰蛋白酶al（al-AT）缺乏性肝

病（Alpha1Anti-trypsinDeficiency-associatedLiverDisease）

al-AT缺乏可导致胰蛋白酶在肝脏蓄积从而引起遗传代谢性肝病,

属常染色体共显性遗传病。新生儿肝脏疾病有15%〜20%可能由al-

AT缺乏所致。

该病多于婴幼儿期发病或于成年后表现出慢性肝病的特征。部分

患儿在新生儿期出现肝内胆汁淤积，表现为高胆红素血症、血清碱性

磷酸酶活性增高以及高转氨酶血症。多数患儿在持续肝内淤胆半年后

才消退，若无好转，可逐渐发展为进行性肝损害，进展为肝硬化。成

年期发病多见于杂合子型al-AT缺乏性肝病，患者病情发展相对缓慢,

临床上也可发生肝功能衰竭。

研究证实，编码al-AT的基因定位于14q24.3-32.1,用等电聚焦

电泳已区分出75个不同的等位基因，其中Z和S等位基因异常最多

见。其等位基因呈等显性表达蛋白酶抑制物基因（Pi基因），在人群

中存在多态现象且表现各异。

①PiM纯合子（PiMM）。PiM为具有正常功能的基因，绝大多

数正常人属PiMM,而清中al-AT水平及功能均正常；

②PiZ纯合子（PiZZ）o携带PiZZ的个体血清中al-AT含量严重

缺乏，仅为正常人的15%左右，E342K和F51L是突变位点，临床上

可发生阻塞性肺病和幼年型肝硬化；

③PiS纯合子（PiSS）。这类患者血清中al-AT含量中度缺乏，

约为正常人的60%，患者有患肺气肿和肝硬化的倾向；

④杂合子（如PiMZ、PiSZ等）。这些个体也有发生肺气肿和肝

硬化的倾向。

用PCR技术检测al-AT变异体,具有取材方便、样本需求量少、

快捷、敏感性高等优点，国内一些医院已将之用于基因缺陷疾病的诊

断。

金属元素代谢障碍肝豆状核变性（Hepatolenticular

Degeneration,HLD）

又称Wilson病(WilsonDisease,WD),由Wilson首先报道。

WD为常染色体隐性遗传，突变蛋白结合铜功能障碍，铜在细胞中沉

积引起肝炎、肝硬化、婴儿肝炎综合征等疾病。

研究表明,WD的致病基因为位于染色体13ql4.3上的ATP7B基

因，其cDNA序列长4398bp,含有21个外显子及20个内含子，外

显子长度为77-1234bp不等，大多为200bp左右，编码由1465个

氨基酸残基组成的具有ATP酶活性的铜转运蛋白。ATP7B的变异位点

繁多，存在种族差异。例如，H1069Q在欧洲起源的白种人最为常见,

罕见于中国人群，中国人群中R778L是高频突变点，而在印度则为

4193d。迄今，已发现了225种基因突变类型，其中错义、同义或无

义突变为144种，小缺失49种，小插入12种,调节基因突变3种，

插入和缺失同时存在的突变1种，复杂重整突变2种，剪接突变11种

以及大片段缺失3种。中国患病人群的热点突变区为T1216G、S406A、

G1366C、V456L、C2310G.L770L.G2333T、R778L、A2495G.

K832R、C2975T、P992L等,此外还有错义突变(S986F、I1348N、

G1355D、M1392K、A1445P)、基因删除(2810delT)、核酸替

换(-133A-Cand-215A-T)以及N1270S.P1273L.A476T、

L776L等。由于基因突变点多达200种以上，给基因筛查带来很大困

难，可以用DNA微卫星标记技术比较患者及其父母的基因来确定其致

病基因是纯合子还是杂合子。患者的同胞有25%的患病几率，对确诊

患者的家族进行基因筛查是对其他潜在患者进行早期诊断的最有效途

径。角膜K-F环在临床上也很有诊断价值。

遗传，性血色病(HereditaryHemochromatosis,HH)

HH又称青铜色糖尿病或色素沉着性肝硬化，是一种罕见的常染色

体隐性遗传性铁代谢紊乱疾病，主要见于欧洲白种人，发病率为

1.64%,我国罕见。

该病有5种不同的基因型：1型为人类白细胞抗原相关性遗传性疾

病，系HFE基因突变造成细胞转铁功能障碍，使铁负荷加重在脏器沉

积引起疾病，最为常见，另外4种是罕见类型，分别与血幼素(HJV,

2A型)和HAMP(2B型)、转铁蛋白受休2(TfR2,3型)和膜转

铁蛋白（FPN,4型）功能障碍