遗传代谢性肝病及其分子诊断（二）

周艳、揭盛华  

碳水化合物代谢障碍　　 肝糖原累积病（Glycogen Storage Disease，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Ia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713~715 bp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V338F、D38V、G68R、IVS3-58T>A、IVS4+10G>A等。可采用PCR、DNA测序、PCR-限制性片段长度多态性及PCR-等位特异性寡核苷酸杂交（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-磷酸尿苷酸转移酶（Galactose-1-phosphateuridyltransferase，Gal-1-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32‰，群体发病率为1/10万。其机理是Gal-1-PUT缺乏导致半乳糖-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-1-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、Los Angel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Q188R、G1391A、K285N、IVS5-24G>A、S135L和N314D等位点突变，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苷半乳糖-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1/40 000。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。　　②二磷酸尿苷半乳糖-4-差向酶的基因位于染色体1p35-36，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α1（α1-AT）缺乏性肝病（Alpha 1 Anti-trypsin Deficiency-associated Liver Disease） 　　α1-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α1-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α1-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α1-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，血清中α1-AT水平及功能均正常； 　　②PiZ纯合子（PiZZ）。携带PiZZ的个体血清中α1-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α1-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α1-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（Wilson Disease，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13q14.3上的ATP7B基因，其cDNA序列长4398 bp，含有21个外显子及20个内含子，外显子长度为77~1234 bp不等，大多为200 bp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（Hereditary Hemochromatosis，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）、转铁蛋白受体2（TfR2，3型）和膜转铁蛋白（FPN，4型）功能障碍有关。 　　①1型。HFE基因（或HLA-H）于1996年被鉴定命名，位于第6号染色体短臂，编码HLA-A*3区域。目前发现此基因突变有二十多种，以C282Y最常见，其次是错义突变H63D及S65C。研究显示C282Y纯合子突变中有2个基因型，A16V-SOD2和-463G/A-MPO，与肝硬化或肝癌有密切联系。Wallace等报道1例原发性血色病中发现内含子突变。国内报道HFE基因第3号内含子5’端第5碱基处出现T→C错义突变（为纯合子，IVS 3+5 T-C），推测新的剪切位点突变IVS3+5T-C可能是导致HH发病的分子生物学基础。 　　②2A型。血幼素蛋白由426个氨基酸组成，其基因含4个外显子和3个内含子。突变类型繁多，可影响血幼素各区，绝大多数是终止决定簇，最常见的突变形式是G320V，此外还有G320V/Q116X复合杂合性突变及Q6H、C80R、S85P、G99R、G99V、L101P、I222N、I281T、C321X、C32lW、R385XS105L、E302K、N372D、R335Q等突变。 　　③2B型。该型与染色体19 hepcidin编码基因HAMP基因突变有关，包含3个外显子和2个内含子，主要在肝脏表达，已发现众多突变，如R56X、R59G、G71D等。

④3型。TfR2的编码基因定位于7q22，长约21 kb，基因突变类型有：纯合无义突变Y250X、移码突变E60X、碱基颠换M172K和R455Q以及基因缺失AVA1294-297del。 　　⑤4型。4型为常染色体显性遗传病。FPN由SLC40A1基因编码，其突变导致多次跨膜蛋白异常，造成肠上皮细胞及巨噬细胞释放铁障碍。静脉切开放血法治疗该病既简单又有效，该病目前已经成为人类疾病基因筛查的良好典范。在对人群进行基因筛查前，可先做转铁饱和试验再做HFE基因检测，呈HFE基因突变纯合子和杂合子的人需进一步做血清铁蛋白、肝功能试验，最后进行肝活检确诊。 　　综上所述，众多肝病的发病均与遗传因素密切相关。随着分子生物学研究的不断深入、基因工程的迅速发展以及广泛应用于临床实践，大部分遗传代谢性肝病已经顺利得以基因分析和诊断。这些新方法、新技术的有效运用有助于产前诊断，并对了解相关肝病的遗传特征、基因变异与病情的关系及探索新的治疗方法具有重大意义，可望在遗传性肝脏疾病的研究与临床诊疗中发挥巨大的推动作用。 　　（参考文献备索）