尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A1(UGT1A1)基因突变可引起以未结合胆红素升高为主的高未结合胆红素血症，在临床上常见的有新生儿高胆红素血症。随着分子生物学技术的发展及研究的不断深入，学者们通过构建突变体的体外模型来分析UGT1A1基因多态性的表达及检测突变体酶的活性来明确这些多态性与疾病的关系。现就UGT1A1基因多态性的表达研究进展进行综述，以有助于UGT1A1基因多态性的体外功能研究的开展，为高未结合胆红素血症的病因机制学研究提供参考，促进其诊断、预防与治疗。

UGT1A1在体内可催化胆红素葡萄糖醛酸结合反应，其编码基因为UGT1A1，位于人2号染色体长臂37区(2q37)，由启动子TA盒和1～5外显子共同拼接而成。该基因突变致UGT1A1缺陷使未结合胆红素不能转换为结合胆红素而在体内积聚，形成高未结合胆红素血症。迄今为止，全世界已发现130余种UGT1A1基因突变类型^[1]。根据突变的位置，UGT1A1基因突变可分为启动子突变和编码区突变，且其突变类型存在种族和地域差异，其中研究最多的是启动子区(TA)7插入突变、-3279T>G突变及编码区211G>A(G71R)突变。Tomerak等^[2]报道启动子区-3279T>G突变为新生儿高胆红素血症发生发展的危险因素；Yu等^[3]的一项Meta分析表明(TA)7插入突变及G71R突变均与新生儿高胆红素血症有明显相关性；欧美地区以UGT1A1启动子区(TA)7插入突变及-3279T>G突变常见，亚洲人多为编码区突变且以G71R突变最多见^[4,5]。国内多项研究报道显示G71R突变亦与中国各地的新生儿高胆红素血症的发生密切相关^[6,7]。也有文献报道欧美人群中启动子区(TA)7插入突变及-3279T>G突变与Gilbert综合征(GS)有关且(TA)7插入突变是最常见的突变类型，而在亚洲人群，引起GS最常见的突变是G71R突变^[8]。由此可见UGT1A1基因的多态性是GS的遗传基础。此外，UGT1A1基因多态性还与Crigler-Najjar综合征(CN)有关，Wanlapakorn等^[9]报道的C186X突变、冯于玲等^[10]报道的Q239X突变均使终止密码子提前出现导致肽链合成终止，无法合成UGT1A1，表现为Crigler-Najjar Ⅰ型综合征(CN-1)。近年来，有报道表明Crigler-Najjar Ⅱ型综合征(CN-2)患儿主要为UGT1A1基因G71R和Y486D(1456T>G)突变，表明G71R和Y486D突变是CN-2的主要致病因素^[11,12]。

总的来说，UGT1A1基因多态性与高未结合胆红素有明显相关性，是不明原因新生儿高胆红素血症的分子遗传基础。因此，通过研究UGT1A1基因多态性的表达差异及酶活性大小以探讨UGT1A1基因多态性的致病机制有重要意义。

UGT1A1基因在胎儿时期及新生儿时期表达量低，肝内几乎无UGT1A1酶活性，出生后才逐渐产生，且位于UGT1A1基因启动子区的苯巴比妥类反应增强元件(PBREM)可通过核受体调控UGT1A1基因的转录表达。已有研究证实可调控UGT1A1基因表达的核受体有孕烷X受体(PXR)、组成型雄甾烷受体(CAR)、芳香烃受体(AhR)、糖皮质激素受体(GR)和肝细胞核受体1α(HNF1α)；而核受体抑制因子(NCoR1)可抑制UGT1A1基因的转录表达^[13]。2016年Nie等^[14]收集了88例不同年龄段汉族人群的肝脏组织进行研究，结果显示胎儿期肝脏组织的UGT1A1在mRNA、蛋白及酶活性方面均显著低于儿童期和成年期，而儿童期与成年期的表达差异则无统计学意义；在mRNA水平上PXR、CAR、HNF1α等转录因子与UGT1A1的表达呈正相关，提示这些转录因子参与UGT1A1基因的表达调控。同年Neumann等^[15]研究发现16～25岁的青少年肝脏组织UGT1A1在mRNA、蛋白及酶活性方面较0～15岁的儿童表达高2倍以上，且在mRNA水平上PXR与UGT1A1的表达呈正相关。此外，核转录因子κB(NF-κB)也参与UGT1A1基因转录调控。Liu等^[16]的研究表明NF-κB缺乏可抑制UGT1A1基因的表达；正因为核受体参与UGT1A1基因的转录表达，所以内源性物质，如未结合胆红素可通过负反馈调节作用上调PXR、CAR、AhR的表达从而上调UGT1A1的表达，促进自身在肝脏的代谢；外源性药物，如苯巴比妥、茵栀黄由于能够激活CAR并能通过上调CAR的表达而促进UGT1A1基因的转录表达，最终促使胆红素代谢增加而起到治疗高胆红素血症的作用。很多中草药中也含有PXR和CAR激活剂，如五味子醇B可通过激活PXR而上调UGT1A1基因的表达进而促进胆红素的排泄。上述研究提示当一些物质及其代谢产物是核受体激动剂或抑制剂时，可通过核受体调控UGT1A1基因的表达及酶活性，从而影响体内胆红素的葡萄糖醛酸结合反应，为高未结合胆红素血症患儿的临床用药提供了参考。

既往对于UGT1A1酶活性的研究是以肝脏组织为样本，制备孵育体系孵育，利用重氮试剂与结合胆红素发生反应后显色，用分光光度计测定吸光度来得到结合胆红素水平，以此推算酶活性，其中引用较多、可信度较高的为Black法。但由于UGT1A1酶活性中心在内质网腔内，外周血中不能直接检测到UGT1A1酶活性，而临床上很难取得患者的肝脏组织进行酶活性测定，所以采用构建UGT1A1不同突变体的体外模型进行酶活性分析是明确突变体与遗传性高未结合胆红素血症相关性的重要方法。

自1984年首次报道尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶UGT的cDNA克隆以来，来源于人、大鼠等的多种组织器官的多种UGT的cDNA得到克隆并获得cDNA序列，相应的基因产物也得以成功表达，这使得利用基因克隆技术建立体外突变体来分析UGT1A1基因多态性的表达差异及酶活性成为可能。

1998年Yamamoto等^[17]通过质粒pcDL和COS-7细胞构建UGT1A1野生型、G71R(第1外显子区211G>A)纯合突变型、G71R杂合突变型、Y486(第5外显子区1456T>G)纯合突变型、G71R＋Y486纯合突变型的体外细胞模型，UGT1A1基因得到表达且G71R纯合子、G71R杂合子的酶活性分别为UGT1A1野生型的32.2%、60.2%，Y486D纯合突变型为UGT1A1野生型的7.6%，G71R＋Y486D纯合突变型为UGT1A1野生型的6.2%。2003年Jinno等^[18]利用质粒pcDNA3.1和COS-1细胞构建UGT1A1野生型、G71R纯合突变型、Y486纯合突变型、P229Q(第1外显子区686C>A)纯合突变型的体外细胞模型，结果显示在mRNA水平上其表达差异无统计学意义；在蛋白水平G71R纯合突变型的UGT1A1蛋白表达量为野生型的40%，P229Q纯合突变型的UGT1A1蛋白表达量为野生型的120%；在酶活性方面G71R纯合突变型、Y486纯合突变型、P229Q纯合突变型分别为野生型的47%、52%、5%。同年，Maruo等^[19]利用质粒pCR3.1及COS-7细胞构建UGT1A1野生型和W461R(第5外显子区1381T>C)纯合突变型体外细胞模型，结果表明W461R纯合突变型无酶活性。2004年Takeuchi等^[20]采用pcDL表达载体及COS-7细胞构建了UGT1A1野生型及P364L(第4外显子区1091C>T)纯合突变型，研究结果示其酶活性较野生型降低了64.4%。2006年Maruo等^[21]利用质粒pCR3.1及COS-7细胞构建UGT1A1野生型和H39D(第1外显子区115C>G)纯合突变型体外细胞模型，结果显示H39D纯合突变型可见蛋白表达，其酶活性为野生型的6.5%。同年，Wada等^[22]采用pcDNA和COS-7细胞构建UGT1A1野生型，G71R纯合、杂合突变型，83L(第1外显子区247T>C)纯合、杂合突变型，I322V(第2外显子区964A>G)纯合、杂合突变型，G493R(第5外显子区1477G>C)纯合、杂合突变型，以17β-雌二醇为底物利用高效液相色谱法(HPLC)联合串联质谱来分析酶活性，结果显示各突变类型的酶活性分别为野生型的23.6%、79.6%、29.8%、78.8%、18.2%、68.2%、6.0%、38.4%。2008年Maruo等^[23]采用质粒pCR3.1和COS-7细胞构建了L131P(第1外显子区392T>C)纯合突变型体外细胞模型，表达分析研究显示其突变蛋白的分子质量较野生型蛋白大，且其酶活性丧失。2010年Maruo等^[24]采用质粒pCR3.1和COS-7细胞构建了UGT1A1野生型，K402T(第4外显子区1205A>C)纯合突变型和G71R＋Y486D纯合突变型的体外细胞模型，表达分析研究显示G71R＋Y486D纯合突变型的蛋白与野生型一致，K402T突变蛋白较野生型的相对分子质量大，酶活性研究表明K402T纯合突变型和G71R＋Y486D纯合突变型分别为野生型的5.8%、6.1%。2011年Ota等^[25]采用质粒pCR3.1和COS-7细胞构建了G71R杂合突变型，酶活性研究表明其为野生型的81.0%。2014年Maruo等^[26]采用质粒pCR3.1和COS-7细胞构建了UGT1A1野生型、V225G(第1外显子无674T>G)杂合突变型，其蛋白表达与野生型一致，但其酶活性为野生型的61.0%。

上述研究提示UGT1A1基因不同突变体存在表达差异，酶活性有不同程度的下降，纯合突变型的酶活性下降较杂合突变型明显，多重突变会使酶活性下降更明显，有些纯合突变型可使酶活性完全丧失产生致死作用。通过利用现代分子生物学及基因克隆技术建立体外突变体进行基因表达及酶学研究可明确UGT1A1基因突变的表达差异及酶活性大小，从本质上阐述UGT1A1基因多态性的致病机制。

当一些物质及其代谢产物是核受体激动剂/抑制剂或UGT1A1底物/抑制剂时，可影响体内胆红素的葡萄糖醛酸结合反应，这为高未结合胆红素血症患儿的临床用药提供了参考。GS和CN-2患者仍有一定UGT1A1酶活性，使用酶诱导剂可取得满意疗效，目前在临床上广泛使用的苯巴比妥和茵栀黄均是通过激活核受体使UGT1A1表达增加，从而促进胆红素的代谢而起到治疗作用。从中草药和天然植物提取出的活性成分筛选到UGT1A1核受体激动剂或酶诱导剂，有望用于高未结合胆红素血症的治疗。但也有研究显示甘草、大量维生素A等可对UGT1A1产生抑制作用，在高未结合胆红素血症患儿中应尽量避免使用。

CN-1型患者UGT1A1酶活性完全丧失，目前临床上采用的主要治疗方法为肝移植，但其成本高、肝源少、并发症多。肝细胞移植也可以治疗CN-1型，Tolosa等^[27]将成人或新生儿肝细胞移植到CN-1型模型的Gunn大鼠中，结果表明新生儿的肝细胞在移植后有更好的移植成活率及细胞增殖力，且移植新生儿肝细胞的Gunn鼠血清胆红素下降更明显，可见新生儿肝细胞优于成人肝细胞。但目前未建立合适的培养系统且细胞培养量也难以满足临床治疗需要，故该方法用于临床治疗还很遥远。

随着现代分子生物学及基因克隆技术的发展，能够表达人UGT1A1基因的表达载体在治疗UGT1A1酶活性严重不足或完全丧失的重症高胆红素血症中有很大的应用前景。在表达载体方面目前研究较多的有质粒、腺相关病毒、腺病毒、反转录病毒、慢病毒等载体，其中腺病毒被认为是在基因治疗中最适合的载体^[28]。而有研究表明在动物实验中，利用腺相关病毒构建表达UGT1A1基因的重组体，其在Gunn大鼠模型(CN-1模型)可持续表达1年以上，可挽救出致死表型的Gunn大鼠^[29]。此外，也有学者通过给CN-1型小鼠反复注射表达UGT1A1基因的腺相关病毒可达到长期有效的治疗效果^[30]。UGT1A1基因治疗的动物实验研究在国外已经取得了初步成功并仍在继续探索中，有待成为CN患儿的一种新兴治疗方法。

综上，通过利用现代分子生物学及基因克隆技术建立体外突变体进行基因表达及酶学研究可从本质上阐述UGT1A1多态性与先天性高未结合胆红素血症的关系，有助于加深对其致病机制的正确认识，并为高未结合胆红素血症的诊断、预防和治疗提供更科学的依据。