1  概述

先天性糖基化障礙（CDG）是近年來快速增長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。隨著二代測序技術(shù)的問世和普及、哺乳動物細胞模型的成熟以及糖組學(xué)檢測技術(shù)的進步，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多個步驟，每個步驟需要相應(yīng)酶的催化才能完成。每個酶的反應(yīng)精確有序地對蛋白質(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。寡聚糖對蛋白穩(wěn)定性及細胞間信號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胞膜定位并與數(shù)百種細胞膜蛋白結(jié)合行使眾多細胞功能。

圖1  N-連接糖基化通路及相關(guān)基因

很多動物模型已用于CDG研究，包括無脊椎動物（果蠅及秀麗隱桿線蟲）及脊椎動物（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，已成為研究人類遺傳性疾病理想的動物模型。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，并且同時敲除N-糖基化通路的不同基因進一步明確糖基化障礙對胎兒及出生后不同時期發(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識基因與疾病的關(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)（患兒可能至少會有3~4種類似表現(xiàn)，強調(diào)全面評估的重要性）

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、運動發(fā)育落后、智力障礙、共濟失調(diào)、語言落后、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)細菌感染及白細胞升高。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、營養(yǎng)不良、矮小、擴張性心肌病、骨骼肌異常（運動不耐受，橫紋肌溶解）、性激素異常。

1.4  CDG診斷

由于CDG相關(guān)基因（130多個基因）及表型（177種獨特表型）眾多；不同CDG可出現(xiàn)相同表型，而同一CDG表型可截然不同；缺乏簡單快速篩查方法及醫(yī)務(wù)人員對CDG認識不足等眾多原因，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）檢測方法確定檢查異常糖基化的Tf，但毛細管區(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N-連糖基化障礙，無法檢測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無法通過Tf-IEF方法檢測，而且目前缺乏通用于所有CDG的檢測方法。少數(shù)情況下臨床表現(xiàn)及IEF/質(zhì)譜等方法考慮特定CDG時單基因測序及相關(guān)酶活性測定可幫助確診，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、營養(yǎng)不良、矮小、擴張性心肌病、骨骼肌異常（運動不耐受，橫紋肌溶解）、性激素異常?？诜肴樘腔蛉樘侵委熀蟾喂δ芸珊棉D(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)細菌感染及白細胞升高?；颊呤褂脦r藻糖治療可能會控制反復(fù)感染，改善糖基化異常指標(biāo)。

1.5.2  體外或動物實驗提示可能有效的治療措施

CAD-CDG進行尿苷治療、SLC35A1-CDG進行唾液酸治療、GNE-CDG補充乙酰甘露糖胺及D-甘露糖胺等唾液酸前體、NANS-CDG進行唾液酸緩釋藥物治療、PGM3-CDG補充N-乙酰葡糖胺、ALG1-CDG進行甘露糖治療、ALG13-CDG進行D-半乳糖治療、MAGT1-CDG補充鎂離子、PIGA-CDG生酮飲食、PIGM-CDG進行丁酸鈉治療、PIGO-CDG口服維生素B6、TMEM165-CDG補充錳離子或半乳糖、CCDC115-CDG補充檸檬酸鐵、TMEM199-CDG補鐵治療、SLC39A8-CDG補充半乳糖級尿苷等促進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  對癥、支持治療

營養(yǎng)不良、口腔運動協(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)作時可補液）、骨骼發(fā)育異常及獨立生活能力缺乏應(yīng)該對癥處理。

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糖基化實驗（Tf-IEF）通過簡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又稱糖原累積病Ⅰb或Ⅰc型。進一步認識及研究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)氨酶水平會升高，ALT最高值往往出現(xiàn)在發(fā)熱時或用抗癲癇藥物后。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)運障礙。然而，與NPC不同，溶酶體內(nèi)包涵體僅見于肝細胞，而Kupffer細胞溶酶體正常。CDG患者血漿多種溶酶體酶水平升高，提示細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運（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，轉(zhuǎn)位子復(fù)合體可將新合成的蛋白轉(zhuǎn)運至粗面內(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，負責(zé)從蛋白質(zhì)上Glc3Man9GlcNAc2 N-聚糖分裂兩個葡萄糖分子。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，囊上皮細胞肝囊腫蛋白表達缺失，提示糖基化障礙和多囊肝病存在共同發(fā)病機制。

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)囊性擴張，隨訪時出現(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)進行性肝腫大，74日齡死亡，尸檢發(fā)現(xiàn)膽管增生擴張、膽汁淤積、脂肪變性、肝纖維化、毛細膽管及肝細胞內(nèi)膽栓樣改變。

圖3  引起肝臟纖維囊性病變的CDG及其發(fā)病機制

治療方面應(yīng)針對病因改善糖基化為主，熊去氧膽酸可能對膽汁淤積癥、膽管擴張、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展。此外應(yīng)監(jiān)測脂溶性維生素水平，必要時補充維生素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)病機制尚不清楚。肝細胞脂肪變性多見于匯管區(qū)周圍，并且肝細胞內(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。