1  概述

先天性糖基化障礙（CDG）是近年來快速增長(zhǎng)的一組遺傳代謝性疾病，由蛋白或脂肪的異常糖基化所致。因表現(xiàn)多樣，多器官系統(tǒng)功能異常，臨床診斷往往困難。隨著二代測(cè)序技術(shù)的問世和普及、哺乳動(dòng)物細(xì)胞模型的成熟以及糖組學(xué)檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，人類在不斷發(fā)現(xiàn)新的糖基化相關(guān)基因突變導(dǎo)致的疾病。

1.1  糖基化過程

糖基化是通過酶的催化，糖和蛋白（或脂肪）結(jié)合形成糖蛋白（或糖脂）的生物化學(xué)過程。糖與蛋白（或脂肪）結(jié)合后使蛋白質(zhì)（或脂肪）與相應(yīng)器官組織鏈接，保證其功能正常運(yùn)行。糖基化過程在正常器官及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中至關(guān)重要。

糖基化的生理過程非常復(fù)雜，需要100多個(gè)步驟，每個(gè)步驟需要相應(yīng)酶的催化才能完成。每個(gè)酶的反應(yīng)精確有序地對(duì)蛋白質(zhì)（或脂肪）添加特定的糖分子或從蛋白質(zhì)（或脂肪）去除特定的糖分子。CDG患者通常存在一種或多種糖基化酶的功能缺陷，出現(xiàn)異常糖基化的蛋白（或脂肪），導(dǎo)致糖蛋白（或糖脂）功能異常，從而出現(xiàn)相應(yīng)的臨床表現(xiàn)。

目前為止，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)130多種CDG，每型均有獨(dú)特的糖基化酶缺陷。大部分糖基化障礙與蛋白質(zhì)和天門冬酰胺結(jié)合的N-連接寡聚糖合成異常有關(guān)，被稱為N-連糖基化障礙（圖1）。人體所有細(xì)胞均需要按特定順序合成寡聚糖，形成不同糖鏈與蛋白結(jié)合。寡聚糖對(duì)蛋白穩(wěn)定性及細(xì)胞間信號(hào)傳遞起非常重要的作用，寡聚糖合成異?？赡軐?dǎo)致不同器官功能的異常。因糖基化過程非常復(fù)雜，今后也會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)新的CDG。此外還有O-連糖基化障礙、N和O-連聯(lián)合糖基化障礙、脂肪糖基化障礙及糖基磷脂酰肌醇(GPI)錨生物合成障礙。O-連糖基化過程在高爾基體進(jìn)行，逐步在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下向蛋白中絲氨酸、蘇氨酸及羥基賴氨酸添加糖鏈。GPI錨是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)合成，高爾基體內(nèi)修飾的糖脂。GPI錨生物合成完成后在細(xì)胞膜定位并與數(shù)百種細(xì)胞膜蛋白結(jié)合行使眾多細(xì)胞功能。

圖1  N-連接糖基化通路及相關(guān)基因

很多動(dòng)物模型已用于CDG研究，包括無(wú)脊椎動(dòng)物（果蠅及秀麗隱桿線蟲）及脊椎動(dòng)物（非洲爪蟾、泰和雞、斑馬魚、小家鼠及大鼠）。由于小鼠獲取容易、體積小、繁殖速度快、飼養(yǎng)及研究成本低以及人類基因同源相似度高等特點(diǎn)，已成為研究人類遺傳性疾病理想的動(dòng)物模型。已建立的小鼠CDG模型中，PMM2-CDG (CDG-Ⅰa)、MPI-CDG (CDG-Ⅰb)、DPAGT1-CDG (CDG-Ⅰj)及SRD5A3-CDG (CDG-Ⅰq)等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖基化障礙相關(guān)基因敲除小鼠模型均在胚胎發(fā)育早期或中期死亡，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖基化過程異常時(shí)胚胎發(fā)育晚期組織分化及器官形成過程受到嚴(yán)重影響。而MGAT2-CDG (CDG-Ⅱa)、SLC35C1-CDG (CDG-Ⅱc)及B4GALT1-CDG (CDG-Ⅱd)等高爾基體糖基化障礙相關(guān)基因敲除小鼠模型胚胎發(fā)育后出生，可短期內(nèi)存活，甚至表現(xiàn)出類似于人類患者的表型，提示高爾基體上N-乙酰葡糖胺、巖藻糖或半乳糖均不是胚胎發(fā)育所必須的碳水化合物。新一代小鼠模型可利用亞等位基因敲除來避免胚胎期死亡，并且同時(shí)敲除N-糖基化通路的不同基因進(jìn)一步明確糖基化障礙對(duì)胎兒及出生后不同時(shí)期發(fā)育的影響。

1.2  CDG命名及遺傳模式

CDG是一組罕見的遺傳代謝病，影響復(fù)雜的糖基化酶代謝過程。既往CDG根據(jù)生物化學(xué)通路缺陷發(fā)生的部位分為Ⅰ型及Ⅱ型，另根據(jù)發(fā)現(xiàn)疾病的時(shí)間順序添加相應(yīng)字母（如PMM2基因缺陷導(dǎo)致的命名為CDG-Ⅰa型），而隨著基因診斷技術(shù)的普及，科學(xué)家們制訂了新的命名方式：基因名稱-CDG（如CDG-Ⅰa型目前稱之為PMM2-CDG）。新的命名方式有助于認(rèn)識(shí)基因與疾病的關(guān)系，讓家屬及科學(xué)研究人員精確跟蹤病情變化。

絕大多數(shù)CDG遵循常染色體隱性遺傳模式，僅有少數(shù)CDG遵循常染色體顯性（N-連CDG：GANAB-CDG及PRKCSH-CDG；O-連CDG：EXT1/EXT2-CDG, POFUT1-CDG及POGLUT1-CDG）或X-連鎖遺傳模式（ALG13-CDG、SSR4-CDG、PIGA-CDG、SLC35A2-CDG及ATP6AP1-CDG）。大部分常染色體顯性及X-連鎖遺傳的CDG患者由相關(guān)基因自發(fā)（de novo）突變導(dǎo)致。

1.3  CDG臨床表現(xiàn)

每一種CDG的臨床表現(xiàn)及疾病嚴(yán)重程度可有不同，但多影響人體多個(gè)器官系統(tǒng)，部分器官的癥狀到了一定年齡才表現(xiàn)出來。

1.3.1  多種CDG可能出現(xiàn)的共有臨床表現(xiàn)（患兒可能至少會(huì)有3~4種類似表現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)全面評(píng)估的重要性）

特殊面容（前額突出、杏仁狀眼睛、眼窩凹陷、眉毛高拱、耳廓偏大/下移/后旋、鼻梁短、鼻梁塌陷、人中偏長(zhǎng)且光滑、嘴唇豐厚、上唇偏薄且前凸）、特殊的體表特征（乳頭內(nèi)陷、短指或長(zhǎng)指畸形、指/趾重疊、指/趾彎曲、全身水腫、皮膚發(fā)紅或脫皮、皮下脂肪異常分布、多毛、皮膚橘皮樣改變）、腹瀉或營(yíng)養(yǎng)不良、肝功能指標(biāo)異常（白蛋白低下、轉(zhuǎn)氨酶水平升高、膽汁淤積、肝衰竭、肝腫大、脾腫大、肝硬化、肝纖維化）、凝血功能異常、腺體功能異常、免疫功能異常、神經(jīng)系統(tǒng)異常、運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后、智力障礙、共濟(jì)失調(diào)、語(yǔ)言落后、眼部異常、脊柱或關(guān)節(jié)病變及心臟異常。

1.3.2  部分CDG的特殊臨床表現(xiàn)

SLC35C1-CDG（Ⅱc型）表現(xiàn)為嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)不良、發(fā)育落后、小腦畸形、肌張力低下、特殊面容、反復(fù)細(xì)菌感染及白細(xì)胞升高。MPI-CDG（Ⅰb型）則表現(xiàn)不同，患兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育正常，但可能會(huì)出現(xiàn)腸道吸收及消化功能嚴(yán)重缺陷、蛋白丟失性腸病、肝功能異常、白蛋白低、低血糖、凝血功能障礙及血栓形成。PGM1-CDG（Ⅰt型）表現(xiàn)為肝功能異常、懸雍垂裂、低血糖、乳酸升高、營(yíng)養(yǎng)不良、矮小、擴(kuò)張性心肌病、骨骼肌異常（運(yùn)動(dòng)不耐受，橫紋肌溶解）、性激素異常。

1.4  CDG診斷

由于CDG相關(guān)基因（130多個(gè)基因）及表型（177種獨(dú)特表型）眾多；不同CDG可出現(xiàn)相同表型，而同一CDG表型可截然不同；缺乏簡(jiǎn)單快速篩查方法及醫(yī)務(wù)人員對(duì)CDG認(rèn)識(shí)不足等眾多原因，CDG診斷面臨巨大的挑戰(zhàn)。

大部分CDG可以通過血液檢測(cè)初步篩查。CDG篩查第一步應(yīng)為血清轉(zhuǎn)鐵蛋白（Tf）等電聚焦電泳（IEF）及電噴霧電離質(zhì)譜（ESI-MS）檢測(cè)方法確定檢查異常糖基化的Tf，但毛細(xì)管區(qū)帶電泳及高效液相色譜檢查方法速度更快且省力。然而，Tf-IEF只能檢測(cè)N-連糖基化障礙，無(wú)法檢測(cè)O-連糖基化異常引起的脂肪糖基化障礙及GPI錨合成障礙。約50%的CDG無(wú)法通過Tf-IEF方法檢測(cè)，而且目前缺乏通用于所有CDG的檢測(cè)方法。少數(shù)情況下臨床表現(xiàn)及IEF/質(zhì)譜等方法考慮特定CDG時(shí)單基因測(cè)序及相關(guān)酶活性測(cè)定可幫助確診，而多數(shù)情況下臨床表現(xiàn)及糖譜檢查特異性差，需要包括所有已知CDG相關(guān)基因的基因包（panel）甚至全外顯子組等高通量測(cè)序技術(shù)幫助診斷。

1.5  CDG治療

1.5.1  CDG特定類型的特異治療方案

MPI-CDG（Ⅰb型）

患兒表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育正常，但腸道吸收及消化功能嚴(yán)重缺陷、蛋白丟失性腸病、肝功能異常、白蛋白低、低血糖、凝血功能障礙。如果早期診斷，甘露糖治療可能明顯改善腹瀉癥狀及低血糖，治療后白蛋白水平及凝血功能可恢復(fù)正常。1例反復(fù)血栓形成及凝血功能障礙的MPI-CDG患者，甘露糖治療后未再出現(xiàn)血栓，凝血功能恢復(fù)正常。有學(xué)者報(bào)道2例患兒甘露糖治療后仍未能阻斷肝纖維化出現(xiàn)。但1例28歲甘露糖及肝素治療后仍出現(xiàn)肝纖維化的女性患者，肝移植治療后癥狀緩解，隨訪2年仍正常。腹瀉及腸病方面肝素可替代甘露糖治療。

PGM1-CDG（Ⅰt型）

表現(xiàn)為肝功能異常、懸雍垂裂、低血糖、乳酸升高、營(yíng)養(yǎng)不良、矮小、擴(kuò)張性心肌病、骨骼肌異常（運(yùn)動(dòng)不耐受，橫紋肌溶解）、性激素異常。口服半乳糖或乳糖治療后肝功能可好轉(zhuǎn)，糖基化異常得以改善，性激素水平上升，未再出現(xiàn)橫紋肌溶解，脂肪肝及心功能指標(biāo)未出現(xiàn)繼續(xù)加重的情況。

SLC35C1-CDG（Ⅱc型）

表現(xiàn)為嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)不良、發(fā)育落后、小腦畸形、肌張力低下、特殊面容、反復(fù)細(xì)菌感染及白細(xì)胞升高?；颊呤褂脦r藻糖治療可能會(huì)控制反復(fù)感染，改善糖基化異常指標(biāo)。

1.5.2  體外或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示可能有效的治療措施

CAD-CDG進(jìn)行尿苷治療、SLC35A1-CDG進(jìn)行唾液酸治療、GNE-CDG補(bǔ)充乙酰甘露糖胺及D-甘露糖胺等唾液酸前體、NANS-CDG進(jìn)行唾液酸緩釋藥物治療、PGM3-CDG補(bǔ)充N-乙酰葡糖胺、ALG1-CDG進(jìn)行甘露糖治療、ALG13-CDG進(jìn)行D-半乳糖治療、MAGT1-CDG補(bǔ)充鎂離子、PIGA-CDG生酮飲食、PIGM-CDG進(jìn)行丁酸鈉治療、PIGO-CDG口服維生素B6、TMEM165-CDG補(bǔ)充錳離子或半乳糖、CCDC115-CDG補(bǔ)充檸檬酸鐵、TMEM199-CDG補(bǔ)鐵治療、SLC39A8-CDG補(bǔ)充半乳糖級(jí)尿苷等促進(jìn)UDP-半乳糖合成和Mn2+治療、ISPD-CDG核糖醇或核糖醇代謝物治療。

1.5.3  對(duì)癥、支持治療

營(yíng)養(yǎng)不良、口腔運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力障礙及持續(xù)嘔吐、發(fā)育落后、肝功能異常、凝血功能障礙、斜視、心包積液、甲狀腺功能減退、抽搐、腦中風(fēng)樣發(fā)作（發(fā)作時(shí)可補(bǔ)液）、骨骼發(fā)育異常及獨(dú)立生活能力缺乏應(yīng)該對(duì)癥處理。

2  CDG與肝臟

糖蛋白及糖脂合成是肝臟主要功能之一，過去20年的研究發(fā)現(xiàn)眾多CDG出現(xiàn)細(xì)胞膜及分泌的糖蛋白異常影響肝臟結(jié)構(gòu)及功能，導(dǎo)致脂肪肝、肝纖維化及膽管病變。異常折疊的糖蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蓄積影響細(xì)胞功能，異常糖基化的血漿蛋白及凝血因子穩(wěn)定性差，導(dǎo)致高凝或低凝狀態(tài)。部分CDG病變僅限于肝臟，但多數(shù)伴有其他系統(tǒng)病變，包括胃腸道（蛋白丟失性腸?。?、低血糖、肌張力異常、發(fā)育落后及抽搐。血清Tf糖基化實(shí)驗(yàn)（Tf-IEF）通過簡(jiǎn)單且成本低的方法篩查CDG。所有不明原因肝病患者應(yīng)篩查CDG，合并有其他系統(tǒng)病變的患者尤為如此。

與肝臟相關(guān)的CDG大致可分為兩大類，單純表現(xiàn)為肝臟病變或肝臟病變?yōu)橹鞯腃DG （包括MPI-CDG、TMEM199-CDG、CCDC115-CDG、SLC37A4-CDG及ATP6AP1-CDG）及其他系統(tǒng)病變?yōu)橹鞯喜⒏螕p傷的CDG（包括PMM2-CDG、ALG1-CDG、ALG3-CDG、ALG6-CDG、ALG8-CDG、ALG9-CDG、PGM1-CDG及COG-CDG），其中SLC37A4-CDG又稱糖原累積?、馼或Ⅰc型。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)及研究CDG相關(guān)肝損傷不僅有助于早期診斷、早期治療，也可幫助改善CDG患者長(zhǎng)期預(yù)后。表1總結(jié)了常見與肝臟病變相關(guān)的CDG肝功能相關(guān)指標(biāo)變化及肝臟病理改變，而圖2總結(jié)了與肝臟相關(guān)的糖基化障礙及相關(guān)蛋白在細(xì)胞內(nèi)定位。

圖2  與肝臟相關(guān)的糖基化障礙及相關(guān)蛋白在細(xì)胞內(nèi)定位    

紅色框：僅有肝臟病變或肝臟病變?yōu)橹鞯腃DG；紫色框：合并有肝臟病變的CDG

肝臟病變是CDG常見的表現(xiàn)之一，可出現(xiàn)肝硬化及肝衰竭等嚴(yán)重病變。多數(shù)CDG患者轉(zhuǎn)氨酶水平會(huì)升高，ALT最高值往往出現(xiàn)在發(fā)熱時(shí)或用抗癲癇藥物后。肝臟合成的糖蛋白減少，尤其是與凝血功能相關(guān)的糖蛋白，包括蛋白C、抗凝血酶Ⅲ（AT-Ⅲ）及凝血因子（Ⅶ、Ⅸ及Ⅺ）。常見的肝臟病理改變包括脂肪肝、匯管區(qū)周圍纖維化及肝細(xì)胞腫脹，而極少見到炎癥表現(xiàn)。部分患者肝臟病理表現(xiàn)為膽管板發(fā)育不良及膽管擴(kuò)張等典型的纖維囊性病變。肝臟電鏡超微結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為類似于尼曼匹克病C型（NPC）的溶酶體包涵體，可能提示NPC2蛋白糖基化異常導(dǎo)致膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)障礙。然而，與NPC不同，溶酶體內(nèi)包涵體僅見于肝細(xì)胞，而Kupffer細(xì)胞溶酶體正常。CDG患者血漿多種溶酶體酶水平升高，提示細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)（富含甘露糖結(jié)構(gòu)）及溶酶體靶標(biāo)（甘露糖-6-磷酸）相關(guān)糖基化異常。

2.1  CDG與肝臟纖維囊性病變

肝臟纖維囊性病變屬于纖毛病，表現(xiàn)包括先天性肝纖維化、肝硬化、膽管擴(kuò)張、膽汁淤積癥、多囊肝及膽管板發(fā)育不良。多囊肝是少見病，約25%的患者發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表達(dá)的PRKCSH 或SEC63基因突變。SEC63作為轉(zhuǎn)位子復(fù)合體一部分參與蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)外轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)位子復(fù)合體可將新合成的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，也可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解途徑將未折疊的異常蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至胞漿內(nèi)。PRKCSH基因編碼葡萄糖苷酶Ⅱ（又稱肝囊腫蛋白）β亞單位，負(fù)責(zé)從蛋白質(zhì)上Glc3Man9GlcNAc2 N-聚糖分裂兩個(gè)葡萄糖分子。肝囊腫蛋白通過調(diào)控鈣聯(lián)蛋白/鈣網(wǎng)蛋白直接參與蛋白折疊過程。近期研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)N-糖基化相關(guān)基因突變導(dǎo)致的CDG出現(xiàn)多囊肝病，囊上皮細(xì)胞肝囊腫蛋白表達(dá)缺失，提示糖基化障礙和多囊肝病存在共同發(fā)病機(jī)制。

PRKCSH 及SEC63均與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖基化過程相關(guān)且引起多囊肝病，其他內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖基化相關(guān)的基因突變也可以出現(xiàn)肝臟病變（圖3）。如，2例ALG3-CDG患者出現(xiàn)肝腫大、膽汁湖形成、肝纖維化及膽管板發(fā)育不良；ALG6-CDG患者可出現(xiàn)肝腫大，其中3例肝活組織檢查發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞內(nèi)異常溶酶體包涵體，但未發(fā)現(xiàn)膽管異常；ALG8-CDG可出現(xiàn)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)氨酶水平升高及肝腫大，1例肝穿刺檢查患者發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)外膽管多發(fā)囊性擴(kuò)張，隨訪時(shí)出現(xiàn)膽汁淤積及腎臟微小囊腫；3例ALG9-CDG患者出現(xiàn)肝腫大，其中1例發(fā)現(xiàn)腎囊腫；ALG12-CDG患者雖然沒有發(fā)現(xiàn)肝腫大，但轉(zhuǎn)氨酶水平升高；1例GLS1-CDG新生兒出現(xiàn)進(jìn)行性肝腫大，74日齡死亡，尸檢發(fā)現(xiàn)膽管增生擴(kuò)張、膽汁淤積、脂肪變性、肝纖維化、毛細(xì)膽管及肝細(xì)胞內(nèi)膽栓樣改變。

圖3  引起肝臟纖維囊性病變的CDG及其發(fā)病機(jī)制

治療方面應(yīng)針對(duì)病因改善糖基化為主，熊去氧膽酸可能對(duì)膽汁淤積癥、膽管擴(kuò)張、膽管板發(fā)育不良及肝囊腫有效，有望延緩或阻斷肝臟病變進(jìn)展。此外應(yīng)監(jiān)測(cè)脂溶性維生素水平，必要時(shí)補(bǔ)充維生素A、D、E及K1等。嚴(yán)重的肝囊腫及肝纖維化可能需要外科手術(shù)干預(yù)或肝移植治療。

2.2  CDG與脂肪肝

PMM2-CDG、MPI-CDG、ALG1-CDG、ALG3-CDG、ALG6-CDG、ALG8-CDG、ALG11-CDG、MOGS-CDG、COG6-CDG、CCDC115-CDG、ATP6AP1-CDG、MPDU1-CDG、RFT1-CDG及PGM1-CDG等CDG均可出現(xiàn)不同程度的脂肪肝。CDG引起脂肪肝的發(fā)病機(jī)制尚不清楚。肝細(xì)胞脂肪變性多見于匯管區(qū)周圍，并且肝細(xì)胞內(nèi)脂褐素沉積，提示三肽氨基肽酶糖基化水平低下影響蛋白折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)及穩(wěn)定性。當(dāng)然脂肪肝也可能與CDG導(dǎo)致調(diào)控能量及脂肪代謝通路的相關(guān)蛋白糖基化異常有關(guān)。

脂肪肝根本治療措施仍為針對(duì)病因治療并改善糖基化異常。此外維持血糖穩(wěn)定、改善能量代謝、糾正脂肪代謝紊亂等措施可能改善肝臟脂肪病變。

3  小結(jié)

隨著基因診斷技術(shù)的普及，不斷發(fā)現(xiàn)更多CDG類型及患者。CDG與肝臟密切相關(guān)，不僅成為肝病病因之一，也為部分疑難肝病發(fā)病機(jī)制提供了有力依據(jù)。隨著CDG相關(guān)研究的深入，糖基化異常有望成為疑難肝病新的診斷措施和治療靶點(diǎn)。