Gilbert綜合征及UGT1A1基因多態性研究進展

周瑩喬綜述，楊 劍審校

0 引 言

Gilbert綜合征(Gilbert syndrome, GS)是一種較為常見的人類遺傳代謝性疾病，最早由Augustin gilbert于1901年報道[1]；其特點是排除肝膽疾病及溶血情況下出現的間歇性高膽紅素血癥，且以非結合膽紅素為主。主要臨床表現為青春期開始的輕微的波動性黃疸，患者于疲勞，飲酒，饑餓，感染或月經期黃疸加重，其他非特異性癥狀并不明顯[2]。通過長期的觀察，GS并不引起肝慢性炎癥，纖維化，慢性肝病及肝衰竭。

1 Gilbert綜合征的流行病學

GS可見于任何年齡患者，但以青壯年尤為多見，好發年齡為18～30歲，其發病率存在明顯的性別差異及種族特異性，男性發病率約為女性的4倍，可能是因為男性將非結合膽紅素轉變為結合膽紅素的能力較女性弱。GS在非洲人中發病率最高，15%～25%，亞洲人中最低，0～5%[3]，而白種人中為5%～10%[4]。其臨床癥狀多較輕微，是一種不引起肝器質性病變的疾病，許多病例因體檢或其他疾病就診時而被意外發現，易被誤診和漏診。

2 Gilbert綜合征的病因及發病機制

陳舊或受損的紅細胞經單核-巨噬細胞系統分解后產生非結合膽紅素，非結合膽紅素與血清中的白蛋白結合轉運至肝進行代謝，在尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉移酶(UDP-glucuronosyltransferase，UGT)的作用下轉變為結合膽紅素，結合膽紅素溶于水，最終可經膽汁或尿液排出體外。在GS患者體內，UGT活性僅為正常人的30%，直接導致了患者的高間接膽紅素血癥[5]。

目前已發現的UGT同工酶至少有19種，主要分為UGT1，UGT2，UGT3及UGT8家族。UGT底物主要包括內源性物質和外源性物質，內源性物質包括膽紅素、類固醇類物質等，外源性物質則包括酚類、非甾體類抗炎藥物及麥酚酸酯等，其還參與多種藥物的代謝過程[6]，參與膽紅素代謝的主要為UGT1家族。

UGT1基因定位于2q37，分為啟動子區和編碼基因區，編碼基因區有5個外顯子，其中包括13種類型的第一外顯子和4個共用外顯子[7]。共用外顯子編碼UGT1A蛋白的C末端為酶的保守序列，第一外顯子則編碼蛋白的N末端，構成酶的特異性底物識別區。在第一外顯子中，UGT1A2P，UGT1A11P，UGT1A12P，UGT1A13P是假基因，其功能尚未了解,UGT1A1是人體內唯一催化膽紅素代謝的酶。

UGT1A1基因多態性導致UGT1的活性降低甚至完全缺如是Gilbert syndrome、Crigler-najjar syndrome typeⅠ、Crigler-najjar syndrome typeⅡ這3種遺傳性疾病的主要發病機制[8]。最為嚴重的Crigler-najjar syndrome typeⅠUGT1A1基因共用外顯子2、3、4發生突變導致UGT1活性完全缺如[3]，血清總膽紅素水平可高達342～684 μmol/L，患者多于新生兒早期出現核黃疸死亡。Crigler-najjar syndrome typeⅡ多為第一外顯子突變，臨床癥狀較Ⅰ型輕，血清總膽紅素波動在103～342 μmol/L，患者可生存至成年。

關于UGT1A1的基因多態性，目前報導已發現130種，其中91種為單核苷酸突變，31種為堿基對的缺失或插入，還有8種為內含子及啟動子區域的突變[9]。其中有相當一部分基因多態性被證實為與GS的發病相關[10]。目前GS的突變位點研究較多的為UGTIA1*28與UGT1A1*6。野生型UGT1A1基因啟動子序列含有6個重復的TATA盒，A(TA)6TAA(UGT1A1*1/*1 6/6)，在28位點突變的GS患者中，啟動子區域TA盒的插入導致TATA盒結合蛋白的親和力下降，影響UGT1A1轉錄和翻譯過程，導致GS的發病，這種UGT1A1*28純合子A(TA)7TAA (UGT1A1*28/*28 7/7) 在白種人中最為常見[11]，且是影響其間接膽紅素水平最為重要的因素之一[12]。UGT1A1*6(211 G>A)單核苷酸突變導致71位的甘氨酸變為精氨酸，使UGT1活性降低，此位點突變在中國人、韓國人及日本人中最常見[13]。有關研究已經證實目前發現的大量UGT1A變異單體型可同時存在，致人體內出現高間接膽紅素血癥[14]，且各單體型相互之間存在遺傳連鎖不平衡性，UGT1A1*28與rs6742078之間高度關聯(r2=0.88)，可能與UGT1A1 mRNA減少有關[15]。

總之，上述基因多態性共同調節基因的轉錄和蛋白的功能來影響體內的尿苷二磷酸葡萄糖醛酸化過程[3]。由此可見，上述3種疾病并無特異的突變位點，在基因水平上的變異有一定程度的共性，只是最終表達產物水平高低才決定了膽紅素代謝異常的嚴重程度，實際上可將其看成是一種疾病的不同表現程度。

3 Gilbert綜合征的診斷

GS診斷主要為排他性診斷，臨床上血清膽紅素升高(以間接膽紅素升高為主)，肝酶學正常，病毒學陰性的患者要想到GS的可能，超聲影像檢查可幫助除外阻塞性黃疸及部分肝細胞性黃疸[16]。再結合患者的臨床表現，排除其他肝膽疾病和慢性溶血性疾病(血紅蛋白和紅細胞正常，網織紅細胞不增高，抗人球蛋白實驗陰性等)，再除外其他一些可能引起間接膽紅素升高的因素，如血腫，甲亢等[17]。還可借助一些特殊檢查來幫助診斷，如饑餓實驗，煙酸激發試驗，口服利福平實驗和苯巴比妥實驗。饑餓實驗是患者正常飲食2～3 d后，突然轉為低熱量飲食(400 kcal/d)3 d，觀察24～48 h間接膽紅素升高為2～3倍。上述實驗特異性不高，且增加住院率，Teich等[18]推薦UGT1A1基因檢測。近年來涌現出許多新型分子檢測技術使得基因檢測更為簡便易行[19-20]。肝活檢和經內鏡膽管造影是不推薦的，GS患者一般結合臨床表現和特殊檢查即能明確診斷，而上述2種有創性檢查存在的風險可能大于預期獲益[3]。

4 Gilbert綜合征的處理和預后

GS預后良好，無需特殊治療。但也有專家建議GS患者戒酒，食用易消化食物，對于UGT1A1*28純合子患者來說，高強度運動也是不提倡的，可能會導致游離脂肪酸合成障礙，影響肌肉再生速度，從而產生疲勞虛弱等癥狀[21]。還有研究表明UGT1A1*28純合子女性患者大量食用+字花科植物(如卷心菜，西蘭花等)，柑橘類水果及豆類食品可能會誘導UGT酶活性，從而降低血清膽紅素水平[22]。

5 UGT1A1基因多態性與其他疾病

5.1新生兒黃疸新生兒黃疸并不罕見，可由多種原因引起[23]。早在1980年，odell就假設母乳喂養的新生兒出現嚴重黃疸可能是GS的早期表現。在Long等[24]研究中指出UGT1A1*6與亞洲新生兒的黃疸有關。Zaja等[25]在220例純母乳喂養的新生兒中進行研究，證實UGT1A1*28可延長此類患兒黃疸持續時間，并影響黃疸峰值。

5.2膽石癥膽石癥是臨床常見的疾病[26]。其中，非結合膽紅素在膽小管中可與鈣結合形成色素性膽結石，這是慢性溶血性疾病合并UGT1A1*28患者膽結石發病風險大大增加的可能機制[27]。目前報道的相關慢性溶血性疾病有囊性纖維化、鐮狀細胞貧血、地中海貧血及球形紅細胞增多癥等。Chu等[28]于2009年在進行的一項研究則證實在普通患者中UGT1A1*28(無論純合子或雜合子)是色素性膽結石的發病風險因素。

5.3肝移植肝移植患者術后黃疸原因很多，包括排斥反應，膽汁淤積，膽管炎，病毒感染，急性溶血等，目前發現GS可通過肝移植從供體傳遞至受體引起患者術后黃疸，有學者稱其為“獲得性GS”[29]。Kaneko等[30]進行的一項前瞻性研究顯示接受GS患者肝的受體膽紅素水平較對照組高，但這并不影響他們的預后和生存率，從而提出GS患者作為肝移植的供體同正常人一樣是安全可行的。

5.4心血管疾病大量前瞻性及回顧性研究均證實膽紅素水平與心血管疾病，外周血管疾病，腦卒中及頸動脈內膜中層厚度成負相關。美國Framingham研究中心的研究數據顯示UGT1A1*28純合子較雜合子及野生型有更低的心血管疾病發病風險[31]。

5.5癌癥UGT1A1基因多態性直接影響了UGT酶的活性，可能使體內代謝產生的多種致癌物質消除減慢，為各種癌癥的發生埋下隱患。

Tang等[32]認為UGT1A1*6與UGT1A7*3合并存在時，患者罹患結直腸癌及癌癥轉移的風險大大增高，OR值分別為2.34和6.83，認為這與致癌物質在體內滯留有關。

體內雌激素濃度過高常與乳腺癌的發病有關。UGT酶參與雌激素的代謝，因此UGT1A1*28被認為是乳腺癌的發病危險因素之一。另外雌激素在體內代謝可產生4-OH-CE(4-羥基雌酮/雌二醇)及2-OH-CE(2-羥基雌酮/雌二醇)，有動物實驗證實4-OH-CE是子宮內膜癌的致癌因子，而2-OH-CE可降低子宮內膜癌發病風險，Duguay等[33]發現UGT1A1*28是子宮內膜癌發病的保護因素，可能機制是增加了子宮暴露于2-OH-CE的時間。

6 UGT1A1基因多態性與藥物代謝

UGT酶參與多種藥物的代謝，其活性降低可影響藥物在體內的尿苷二磷酸化過程，部分藥物還可與之相互作用，影響UGT活性。目前研究較多的是UGT1A1*28與藥物伊立替康代謝之間的關系。伊立替康是治療結直腸癌的一線化療藥物，為Ⅰ型拓撲異構酶抑制劑的前體藥物。其在體內首先被羧酸酯酶活化為SN-38(7-乙基-10-羥基喜樹堿)，SN-38毒性極大，可在UGT作用下失活變為SN-38G。UGT1A1*28患者長期持續服用伊立替康，可能會出現嚴重的藥物不良反應，包括骨髓抑制以及難以控制的腹瀉，臨床上出現嚴重不良反應的患者高達25%[34]。2005年美國FDA組織用藥指南明確指出對于UGT1A1*28純合子患者要減少伊立替康用量，用藥前對于UGT1A1基因多態性進行檢測也是值得推薦的。

GS及UGT1A1基因多態性具有非常重要的臨床意義，雖然其本身并不會引起肝病變及生存率的下降，但也不能單純被視為正常變異，其與很多疾病均存在千絲萬縷的聯系，且影響多種藥物的代謝過程[35]。臨床醫師應重視此類患者的診斷，在使用上述提到的藥物時也要提高警惕，用藥前對可疑GS患者進行基因檢測，并相應調整用藥方案及劑量，就能避免嚴重的藥物不良反應，達到更加良好的治療效果。

[1] Tan TC, Da Costa JL. Gilbert’s disease[J]. Singapore Med J, 1967, 8(2): 123-125.

[2] Hirschfield GM, Alexander GJ. Gilbert’s syndrome: an overview for clinical biochemists[J]. Ann Clin Biochem, 2006, 43(Pt 5): 340-343.

[3] Strassburg CP. Gilbert-Meulengracht’s syndrome and pharmacogenetics: is jaundice just the tip of the iceberg?[J]Drug Metab Rev, 2010, 42(1): 168-181.

[4] Strassburg CP. Pharmacogenetics of Gilbert’s syndrome[J]. Pharmacogenomics, 2008, 9(6): 703-715.

[5] Fretzayas A, Moustaki M, Liapi O,etal. Gilbert syndrome[J]. Eur J Pediatr, 2012, 171(1): 11-15.

[6] 郭 棟,龐良芳,周宏灝.尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉移酶基因多態性的研究進展[J].生理科學進展,2010,41(2):107-111.

[7] Sugatani J. Function, genetic polymorphism, and transcriptional regulation of human UDP-glucuronosyltransferase (UGT) 1A1[J]. Drug Metab Pharmacokinet, 2013, 28(2): 83-92.

[8] Raijmakers MT, Jansen PL, Steegers EA,etal. Association of human liver bilirubin UDP-glucuronyltransferase activity with a polymorphism in the promoter region of the UGT1A1 gene[J]. J Hepatol, 2000, 33(3): 348-351.

[9] Canu G, Minucci A, Zuppi C,etal. Gilbert and Crigler Najjar syndromes: an update of the UDP-glucuronosyltransferase 1A1 (UGT1A1) gene mutation database[J]. Blood Cells Mol Dis, 2013, 50(4): 273-280.

[10] D’Angelo R, Rinaldi C, Donato L,etal. The combination of new missense mutation with [A(TA)7TAA] dinucleotide repeat in UGT1A1 gene promoter causes Gilbert’s syndrome[J]. Ann Clin Lab Sci, 2015, 45(2): 202-205.

[11] Matsui K, Maruo Y, Sato H,etal. Combined effect of regulatory polymorphisms on transcription of UGT1A1 as a cause of Gilbert syndrome[J]. BMC Gastroenterol, 2010, 10: 57.

[12] Kringen MK, Piehler AP, Grimholt RM,etal. Serum bilirubin concentration in healthy adult North-Europeans is strictly controlled by the UGT1A1 TA-repeat variants[J]. PLoS One, 2014, 9(2): e90248.

[13] Huang CS. Molecular genetics of unconjugated hyperbilirubinemia in Taiwanese[J]. J Biomed Sci, 2005, 12(3): 445-450.

[14] Hu RT, Wang NY, Huang MJ,etal. Multiple variants in UGT1A1 gene are factors to develop indirect hyper-bilirubinemia[J]. Hepatobiliary Surg Nutr, 2014, 3(4): 194-198.

[15] Johnson AD, Kavousi M, Smith AV,etal. Genome-wide association meta-analysis for total serum bilirubin levels[J]. Hum Mol Genet, 2009, 18(14): 2700-2710.

[16] 姥 義,徐永利,桑玉順.阻塞性黃疸的超聲診斷[J].東南國防醫藥,2003,5(4):277-278.

[17] Claridge LC, Armstrong MJ, Booth C,etal. Gilbert’s syndrome[J]. BMJ, 2011, 342: d2293.

[18] Teich N, Lehmann I, Rosendahl J,etal. The inverse starving test is not a suitable provocation test for Gilbert’s syndrome[J]. BMC Res Notes, 2008, 1: 35.

[19] Hsieh TY, Shiu TY, Chu NF,etal. Rapid molecular diagnosis of the Gilbert’s syndrome-associated exon 1 mutation within the UGT1A1 gene[J]. Genet Mol Res, 2014, 13(1): 670-679.

[20] Song J, Sun M, Li J,etal. Three-dimensional polyacrylamide gel-based DNA microarray method effectively identifies UDP-glucuronosyltransferase 1A1 gene polymorphisms for the correct diagnosis of Gilbert’s syndrome[J]. Int J Mol Med, 2016, 37(3): 575-580.

[21] Floreani A, Corsi N, Martines D,etal. No effect of endurance exercise on serum bilirubin in healthy athletes and with congenital hyperbilirubinemia (Gilbert’s syndrome) [J]. J Sports Med Phys Fitness, 1993, 33(1): 79-82.

[22] Chang JL, Bigler J, Schwarz Y,etal. UGT1A1 polymorphism is associated with serum bilirubin concentrations in a randomized, controlled, fruit and vegetable feeding trial[J]. J Nutr, 2007, 137(4): 890-897.

[23] 張情梅,任榕娜.新生兒高膽紅素血癥遠期神經心理發育的相關研究[J].東南國防醫藥,2016,18(5):479-482.

[24] Long J, Zhang S, Fang X,etal. Association of neonatal hyperbilirubinemia with uridine diphosphate-glucuronosyltransferase 1A1 gene polymorphisms: meta-analysis[J]. Pediatr Int, 2011, 53(4): 530-540.

[25] Zaja O, Tiljak MK, Stefanovic M,etal. Correlation of UGT1A1 TATA-box polymorphism and jaundice in breastfed newborns-early presentation of Gilbert’s syndrome[J]. J Matern Fetal Neonatal Med, 2014, 27(8): 844-850.

[26] 王嶙峰.老年人膽囊炎和膽石癥的治療[J].南京部隊醫藥,2001,3(1):43-44.

[27] AlFadhli S, Al-Jafer H, Hadi M,etal. The effect of UGT1A1 promoter polymorphism in the development of hyperbilirubinemia and cholelithiasis in hemoglobinopathy patients[J]. PLoS One, 2013, 8(10): e77681.

[28] Chu CH, Yang AM, Kao JH,etal. Uridine diphosphate glucuronosyl transferase 1A1 promoter polymorphism is associated with choledocholithiasis in Taiwanese patients[J]. J Gastroenterol Hepatol, 2009, 24(9): 1559-1561.

[29] 范鐵艷,陳 虹,王 旭,等.肝移植術后Gilbert綜合征的診斷[J].中國急救復蘇與災害醫學雜志, 2011,6(7):664-668.

[30] Kaneko J, Sugawara Y, Maruo Y,etal. Liver transplantation using donors with Gilbert syndrome[J]. Transplantation, 2006, 82(2): 282-285.

[31] Lin JP, O’Donnell CJ, Schwaiger JP,etal. Association between the UGT1A1*28 allele, bilirubin levels, and coronary heart disease in the Framingham Heart Study[J]. Circulation, 2006, 114(14): 1476-1481.

[32] Tang KS, Chiu HF, Chen HH,etal. Link between colorectal cancer and polymorphisms in the uridine-diphosphoglucuronosyltransferase 1A7 and 1A1 genes[J]. World J Gastroenterol, 2005, 11(21): 3250-3254.

[33] Duguay Y, McGrath M, Lepine J,etal. The functional UGT1A1 promoter polymorphism decreases endometrial cancer risk[J]. Cancer Res, 2004, 64(3): 1202-1207.

[34] Hu ZY, Yu Q, Pei Q,etal. Dose-dependent association between UGT1A1*28 genotype and irinotecan-induced neutropenia: low doses also increase risk[J]. Clin Cancer Res, 2010, 16(15): 3832-3842.

[35] Rasool A, Sabir S, Ashlaq M,etal. Gilbert’s Syndrome - a Concealed Adversity for Physicians and Surgeons[J]. J Ayub Med Coll Abbottabad, 2015, 27(3): 707-710.