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(一)发病原因
克里格勒-纳贾尔综合征Ⅰ型，首由Crigler等于1952年报道，系常染色体隐性遗传，父母多为近亲婚配。患儿肝细胞内葡萄糖醛酰转移酶完全缺乏，不能形成结合胆红素，致血中非结合胆红素明显增高。过高的脂溶性非结合胆红素，经尚未发育成熟的血-脑脊液屏障，扩散入脑脊液及脑实质内，引发胆红素脑病。
克里格勒-纳贾尔综合征Ⅱ型，由Arias于1962年发现，故又称Arias综合征(Arias Syndrome)。一般认为系常染色体显性遗传，伴不完全外显。父母罕有近亲婚配。患儿肝细胞内葡萄糖醛酰转移酶部分缺乏，致胆红素结合障碍，引起非结合胆红素增高。因仍可产生少量结合胆红素，故较少发生胆红素脑病。
(二)发病机制
由于尿嘧啶二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGT1A1)的编码区域不同部位的基因突变，UGT1Al酶活力减少甚至缺如;克里格勒-纳贾尔综合征根据UGT1A1的缺乏程度分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型是常染色体隐性遗传型，肝内UGT1完全消失;Ⅱ型，常染色体显性遗传，系葡萄糖醛酸转移酶活性减少但不消失。由于UGT1A1酶活力减少甚至缺如，从而造成胆红素结合功能障碍。
病人肝脏组织病理学无特殊改变，仅可见毛细胆管内有胆栓。在伴有核黄疸的病人，可见到大脑的基底节神经核被非结合胆红素所深染。