虞倩 潘柏申

γ-谷氨酰转移酶(GGT)是生物体内参与谷氨酰循环的关键酶，具有重要的抗氧化、解毒功能，参与维护膜完整性，影响氨基酸向细胞内转运、蛋白质代谢与细胞分化发育。基于化学速率法的外周血GGT酶活性检测在肝胆系统疾病中的异常检出率极高，被广泛用于疾病提示与监测。其诊断灵敏度高，但特异性差，正常结果可协助肝病排除诊断，异常则需联合其他指标进一步解读。在实际临床中，常需就各种原因引起的GGT独酶升高(又称GGT血症)进一步鉴别。

Bibas等[1]于1994年曾报道过一例聚集性GGT血症家系。17例成员中有7例血清GGT活性显著升高，分布于3 600 ～ 6 000 U/L(比色法，参考区间0 ～ 50 U/L)。在当时技术条件下，利用区带电泳技术对血清GGT同工酶组分进行鉴定，共分离出4个区带，其中位于电泳α1区带的“GGT-2”含量增多，是构成血清GGT总活性升高的主要组分[2]。该家系中GGT血症个体均身体健康且其他相关检测正常，GGT独酶升高表征呈常染色体显性遗传模式。

一、GGT编码基因及转录调节

人GGT(hGGT)为多基因簇，由至少7个基因或假遗传因子组成。唯一可编码功能性蛋白的基因座hGGT1位于第22号染色体长臂，序列极为保守。 hGGT1利用不同激活子调节其在生理变异及不同病理状态下的表达，形成组织及细胞间转录水平差异。个体血清GGT活性受遗传和环境因素双重影响，生物异源物质可刺激hGGT1表达，增强其参与调控的一系列代谢及去毒反应，保护组织细胞免受氧应激损伤。

二、GGT翻译调节及翻译后修饰

hGGT1经转录翻译后形成无活性多肽链前体，经自主催化分裂成大、小两个亚基(351/189 aa)，组成异二聚体蛋白。其中疏水性大亚基含具27个氨基酸残基的信号肽，形成一跨膜结构域，利用亲脂序列以离子键与细胞膜紧密结合；亲水性小亚基则含有酶催化活性中心。

GGT蛋白的一级结构同样高度保守，对应其在生物体中所行使的重要生理作用。翻译后糖基化修饰差异是形成GGT次级同工酶的基础，大、小亚基上分别含有6个及1个N-糖基化位点。在正常肝细胞中，GGT具有完整的Galβ1→4GlcNAcβ1外型糖链；而在病理情况下，胞内次级调节变化所导致的翻译后修饰异常令GGT表现出相应的特殊外型糖链，例如：糖基诱导酶活化导致分支结构增多、唾液酸转移酶活性增加导致唾液酸含量升高。糖链天线结构的差异形成了具有相似理化特性的不同分子形式，可利用电泳迁移率(基于分子大小)、亲和层析法(基于凝集素亲和力差异)对同工酶组分进行分离鉴定，在疾病鉴别诊断中具有检测价值。

三、GGT组织及细胞分布

GGT广泛分布于机体组织器官，具分泌或吸收功能的细胞表面常富含其蛋白，如肾小管细胞基底面等。肾脏及前列腺组织中GGT含量虽最高，但主要经尿液排出。肝脏中GGT含量则较低，但却是血清GGT活性的主要来源。其蛋白在胆管上皮细胞和肝小叶中央区域的肝小管和窦间隙部位表达较多，正常情况下经肝细胞分泌后随胆汁排泄。

GGT在细胞中可分为疏水性的膜结合型和亲水性的胞质游离型，生理情况下膜结合型可占据肝细胞整体酶活性的90%。血清GGT活性病理性升高的机制主要包括合成增加与释放增加：合成增加由药物、酗酒、肝细胞再生及恶变所诱导的转录上调引起；释放增加则源于细胞膜损害所造成的蛋白释放，以及胆汁淤积过程中表面活性胆汁酸发挥去污作用从而洗脱膜结合型蛋白。在出现严重细胞坏死时，大小不一的膜结合型GGT-脂蛋白-膜碎片聚合物与胞内游离型GGT共同释放入血，外周血中GGT复合物分子量大小随之呈现出显著差异。

采用不同支持介质(滤纸、醋纤、琼脂糖、聚丙烯酰胺凝胶等)的区带电泳技术分辨率存在差异，就GGT分离鉴定所获得的相应条带数量不同。目前基于不同技术及技术改良所获得的分离条带及组分命名形式繁多，需注意结合具体技术进行区分。利用聚丙烯酰胺凝胶电泳最多可分离11～13个GGT条带，具有较高的灵敏度，其中GGT-II带经研究发现具有肝癌特异性，在部分研究中诊断阳性率可达90%[3-4]。围绕GGT各组分含量及活性水平开展有心血管、代谢等疾病关联性研究，但因相关检测技术操作复杂暂未走向临床应用。不同分子量的GGT复合物成分及其具体结合形式、产生机制目前也尚无定论[5-6]。

四、遗传性GGT独酶升高新机制的发现

De Grandi等[7]研究上述家系(家系1，来自意大利)及另一具有相似表现的独立家系(家系2，来自斯洛伐克)发现两家系中GGT血症个体的血浆GGT活性水平分布于2 820 ～ 9 630 U/L(速率法，参考范围9 ～ 55 U/L)，年龄跨度4 ～ 70岁，提示该表征先天外显且持续终生。研究者利用更为灵敏的高效凝胶过滤色谱技术，根据分子量对GGT组分进行分离，并结合柱后荧光底物酶促反应检测不同组分的GGT活性，在两家系中首次发现了一种独特的、可显著区分于其他常见肝胆疾病的GGT组分模式(图1)。GGT血症个体血液中、小分子量及游离GGT(f-GGT)含量远超参考上限[8]，且其中f-GGT活性约占GGT总活性的97%。与经免疫印迹分析所观察到的血清GGT蛋白(50～75 kDa)含量显著增加相对应。

利用高效凝胶过滤色谱技术分离GGT组分，横轴为洗脱体积。利用柱后荧光底物酶促反应检测各组分酶活性，左侧纵轴对应酶促反应荧光信号强度，右侧纵轴对应GGT酶活性。图中实线代表家系研究中[3]的正常对照个体，虚线代表GGT血症个体。缩写：b-GGT，大分子量GGT；m-GGT，总分子量GGT；s-GGT，小分子量GGT；f-GGT，游离GGT。

研究进一步通过全基因组测序鉴定发现：两家系成员均伴随GGT血症携带有特定的hGGT1(NM_013421.2)杂合突变，包括家系1所携带的错意突变c.44T>G(p.Leu15Arg)，以及家系2所携带的框内缺失突变c.28_54del(p.Leu10_Val18del)。两类突变所影响的编码序列相重合。研究利用hGGT1 cDNA测序和实时表达分析发现突变型与野生型等位基因表达量均相当，不影响hGGT1转录水平。

经多种软件及工具预测，提示两类突变可影响蛋白质结构，其中框内缺失c.28_54del(p.Leu10_Val18del)可导致GGT N基端跨膜结构域缺失近一半。另通过构建错意突变c.44T>G(p.Leu15Arg)转染c21细胞发现：突变细胞分泌释放大量f-GGT进入培养上清，胞膜附着的GGT蛋白较野生对照几乎全部消失；而野生型细胞所分泌的b-GGT和f-GGT数量相当。故推测两类突变均通过破坏GGT1跨膜结构域功能，令含有完整活性的酶蛋白不再附着于细胞膜，游离入血。这有效解释了GGT血症的成因，为我们打开了解释GGT独酶升高的新视角。

过去唯一被报道的其他致病性hGGT1突变仅由16.9 kb大片段纯合缺失(16.9-KB DEL/13-BP INS，RCV000656520)所致的GGT酶活性完全缺失(γ-谷氨酰转肽酶缺乏症，谷胱甘肽尿症，OMIM 231950)[10]。两家系GGT血症个体均携带杂合子突变，可能因此未呈现出显著的GGT调节功能异常。

研究提示持续的高水平血浆GGT活性未就个体内GGT底物水平产生影响(观察了全血及尿液中的谷胱甘肽、氨基酸、LTE-4，血浆氨基酸、胱氨酸基白三烯水平)，故由c.44T>G(p.Leu15Arg)及c.28_54del(p.Leu10_Val18del)杂合突变所引起的GGT血症可评价为良性病症。对于具有家族遗传表现的GGT独酶活性增高患者，检测该两类突变或可帮助揭示病因，避免其接受重复及侵入性诊断检查。