細(xì)胞色素P450氧化還原酶缺陷和先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥

邱明芳100020首都兒科研究所附屬兒童醫(yī)院內(nèi)分泌科

細(xì)胞色素P450氧化還原酶缺陷和先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥

邱明芳
100020首都兒科研究所附屬兒童醫(yī)院內(nèi)分泌科

先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥可影響腎上腺激素生成，造成促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）分泌，刺激腎上腺皮質(zhì)增生肥大。細(xì)胞色素P450氧化還原酶（POR）參與類固醇激素的合成，對(duì)先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥具有重要影響。

細(xì)胞色素；先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥；關(guān)系

先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥（CAH）是一組常染色體隱性遺傳病，是指腎上腺類固醇激素合成過(guò)程中酶的缺陷造成腎上腺激素生成不足，對(duì)垂體的負(fù)反饋抑制減少，垂體大量合成分泌促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH），ACTH刺激了腎上腺皮質(zhì)增生肥大。目前已知有多種細(xì)胞色素P450氧化還原酶（POR）參與了類固醇激素的合成，包括21-羥化酶、17α-羥化酶、11 β-羥化酶等。最近研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素P450氧化還原酶缺陷（PORD）可引起包括21-羥化酶和17α-羥化酶在內(nèi)的多種酶活性下降，導(dǎo)致性激素及糖皮質(zhì)激素合成障礙，因此它屬于CAH的一種亞型。

POR的一般特點(diǎn)

POR的結(jié)構(gòu)：POR是一種膜結(jié)合蛋白，屬于黃素蛋白家族，它的編碼基因位于第7號(hào)染色體上，全長(zhǎng)71753 bp，包括16個(gè)外顯子，其中第一外顯子并未參與編碼蛋白[1]。其編碼的蛋白具有680個(gè)氨基酸，包括N端膜結(jié)合域、FMN結(jié)合域、中間連接域、FAD結(jié)合域、NADPH結(jié)合域、CYP（底物）連接域等結(jié)構(gòu)域。N端膜結(jié)合域與磷脂雙分子層結(jié)合并維持酶的正確空間構(gòu)象；FMN和FAD結(jié)合域分別結(jié)合FAD和FMN，從而和氧化還原酶形成可逆的共價(jià)鍵參與酶的氧化還原反應(yīng)；中間連接域包含一個(gè)特殊的鉸鏈結(jié)構(gòu)，可以使得FMN結(jié)合域和FAD結(jié)合域保持一個(gè)正確的空間構(gòu)型，從而使得FMN和FAD更能有效地傳遞電子[3]。CYP連接域是POR與P450氧化酶（CYP）結(jié)合并使得CYP發(fā)揮催化作用的主要部分。

POR與CYP的關(guān)系：POR是CYP的電子供體。CYP是b族細(xì)胞色素超家族蛋白酶，參與了臨床＞80％的藥物、類固醇激素、膽固醇等生理性物質(zhì)以及毒性致癌物的代謝和轉(zhuǎn)化。CYP與底物結(jié)合后，POR先后把NADPH的2個(gè)電子傳遞給CYP，CYP與底物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而使底物發(fā)揮代謝活性[2]。

POR的電子傳遞途徑：POR作為末端單加氧酶并不能獨(dú)立發(fā)揮作用，它需要外源電子的輸入，并需要相應(yīng)電子傳遞蛋白進(jìn)行電子傳遞。目前公認(rèn)的電子傳遞順序是NADPH→FAD→FMN→P450。來(lái)自NADPH的2個(gè)電子經(jīng)由FAD區(qū)域傳到FMN區(qū)域，最終在CYP連接域與底物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使POR發(fā)揮催化活性。

POR在類固醇激素合成中的作用

POR存在于各種生物的不同組織中，發(fā)揮著不同的作用，已知有5種P450酶參與了腎上腺類固醇激素的合成：①20、22碳鏈裂解酶（P450scc）：存在于線粒體中，它可以催化膽固醇轉(zhuǎn)化為孕烯醇酮，這是類固醇激素合成過(guò)程中的限速步驟。②11β羥化酶（P450c11）：它包括2種同工酶CYP11B1和CYP11B2，也存在于線粒體內(nèi)，其中含量較多的是CYP11B1，它可以將11-脫氧皮質(zhì)醇和11-脫氧皮質(zhì)酮轉(zhuǎn)化為皮質(zhì)醇和皮質(zhì)酮。CYP11B2能促進(jìn)脫氧皮質(zhì)酮轉(zhuǎn)化為皮質(zhì)酮并最終轉(zhuǎn)化為醛固酮。③17α-羥化酶（P450c17）：該酶存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，它同時(shí)具有17α-羥化和C-17，20裂解作用。它能使孕烯醇酮和孕酮經(jīng)17 α-羥基轉(zhuǎn)化成17-羥孕烯醇酮和17α-羥孕酮，繼而發(fā)揮其C-17，20裂解的活性催化上述物質(zhì)轉(zhuǎn)化為脫氫表雄酮，這是類固醇激素合成過(guò)程中的重要部分。P450c17的功能最易受到POR的影響，因此POR功能缺陷最易引起性激素的合成障礙。④21-羥化酶（P450c21）：該酶在微粒體中表達(dá)，它可以催化孕酮和17α-羥孕酮經(jīng)21位羥基化分別轉(zhuǎn)化為脫氧皮質(zhì)酮和11脫氧皮質(zhì)醇，進(jìn)而分別轉(zhuǎn)化為鹽皮質(zhì)激素和糖皮質(zhì)激素。該酶催化的反應(yīng)對(duì)臨床意義重大，因?yàn)椋?0％的CAH是由于P450c21基因缺陷導(dǎo)致，且該酶的缺陷可以導(dǎo)致鹽皮質(zhì)激素及糖皮質(zhì)激素分泌不足。⑤芳香化酶（P450arom）：該酶在生物體內(nèi)廣泛分布，可以催化雄烯二酮和睪酮轉(zhuǎn)化為雌酮和雌二醇，這是雌激素合成的最后一步限速酶，其調(diào)節(jié)機(jī)制異常是多囊卵巢綜合征（PCOS）患者排卵障礙和雄激素過(guò)多的重要原因之一。

POR缺陷的臨床表現(xiàn)

1985年P(guān)eterson等人首次描述了1例6月齡嬰兒，其染色體核型分析為

46XY，具有女性的表型，外陰性別不明，被診斷為男性假兩性畸形，其類固醇激素水平低下并且在HCG或者ACTH刺激下無(wú)升高或僅輕度升高，這是被發(fā)現(xiàn)的一類新的CAH類型，稱為PORD。這類患者有生殖器畸形、腎上腺功能低下、類Antley-Bixler綜合征、多囊卵巢等。原因是POR的基因突變影響了P450c17和P450c21的功能，而P450c17 和P450c21本身發(fā)生的基因突變并不能解釋上述現(xiàn)象[4]。

骨骼畸形：PORD患者可表現(xiàn)出一些形體異常及外貌改變，如短頭、前額突出、面中部發(fā)育不良、梨形鼻、耳發(fā)育不良、上顎窄、前臂旋后異常、屈曲指、細(xì)長(zhǎng)指、短趾等。據(jù)報(bào)道，約90％ 的PORD伴有這種特征性面部容貌和骨骼畸形，這種骨骼畸形類似于Antley-Bixler綜合征，但具體原因不清楚?？赡苁荘OR缺陷降低了羊毛甾醇14 α-去甲基酶（CYP51）和鯊烯單氧化酶（SQMG）活性所致。

兩性畸形：PORD女孩出生時(shí)其外生殖器有男性化表現(xiàn)，如陰蒂增大、陰唇融合等，但生后其男性化表現(xiàn)不再進(jìn)行性加重，測(cè)定其血雄激素水平正?；蛘呓档?。相反，PORD男孩出生時(shí)表現(xiàn)為不同程度的男性化不足。

多囊卵巢：PORD患者可伴有卵巢多囊樣改變甚至出現(xiàn)卵巢囊腫，這是由于性激素合成不足，不能負(fù)反饋抑制垂體LH的分泌，因此垂體分泌過(guò)多的促性腺激素，不斷刺激卵巢引起多囊樣的改變，嚴(yán)重者可發(fā)生卵巢囊腫。此外還可能與POR突變后干擾了P450arom催化雌激素生成有關(guān)。雖然PORD患者可出現(xiàn)卵巢多囊樣改變，但與多囊卵巢綜合征患者體內(nèi)高雄激素水平不同，PORD患者體內(nèi)雄激素水平是低的。

母孕期男性化表現(xiàn)：PORD患兒的母親妊娠期間可出現(xiàn)明顯男性化表現(xiàn)，包括聲音低沉、面部痤瘡、多毛及胡須生長(zhǎng)等，分娩后這些男性化表現(xiàn)可明顯緩解。結(jié)合PORD女孩出生時(shí)外生殖器有男性化表現(xiàn)，提示孕母及胎兒孕期均受到高雄激素影響，這可能與PORD導(dǎo)致性激素合成途徑異常有關(guān)。染色體46XX的PORD胎兒在宮內(nèi)發(fā)育時(shí)，來(lái)源于胎兒腎上腺的大量17α羥孕酮通過(guò)轉(zhuǎn)化成5α孕烷3α，17α-二醇-20-酮和雄酮，形成過(guò)多的雙氫睪酮，導(dǎo)致母親在孕期出現(xiàn)明顯的男性化表現(xiàn)和胎兒的陰蒂增大。出生后，由于腎上腺表達(dá)酶譜的變化和17α羥孕酮水平下降，會(huì)導(dǎo)致陰蒂不再進(jìn)行性增大以及新生兒體內(nèi)雄激素水平降低，因P450c17活性明顯下降，因此兒童在青春期性激素合成障礙，造成生殖器不發(fā)育。

POR基因突變的類型

很多POR基因突變可導(dǎo)致POR缺陷，如 Q153R、A503V、A287R、R457H、V492E、C569Y、V608F、Y181D等[5]。R457H是中國(guó)PORD患者最常見的突變位點(diǎn)[6]。這種突變包括純合子突變和雜合突變，雜合突變患者的骨骼畸形、糖皮質(zhì)激素和性激素缺乏程度比純合子更加嚴(yán)重，提示雜合子患者POR活性受損更加嚴(yán)重。POR遺傳多態(tài)性的研究可以用于PORD的基因診斷。POR缺陷的診斷和治療

CAH患者伴有特征性骨骼畸形，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果有P450c17和P450c21聯(lián)合缺陷的證據(jù)，應(yīng)考慮此病，確診需行基因檢測(cè)。對(duì)于母親妊娠期間有異常男性化表現(xiàn)或者首次分娩患兒懷疑為PORD的女性再次懷孕時(shí)，可行羊水穿刺進(jìn)行POR基因檢測(cè)，為新生兒疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供證據(jù)。本病治療上同其他類型CAH一樣，糖皮質(zhì)激素和性激素的絕對(duì)或相對(duì)不足者應(yīng)給予替代治療，關(guān)于骨骼畸形和假兩性畸形，應(yīng)根據(jù)病變程度選擇手術(shù)進(jìn)行矯形。

[1]Miller WL，Agrawal V，et al.Consequences of POR Mutationsand olymorphisms[J].Mol Cell Endocrinol，2011，336（1-2）：174.

[2]Gutierrez A，Grunau A，et al.Electron transfer in human cytochrome P450 reductase[J].Biochem Soc Trans，2003，（31）：497-501.

[3]Miller WL，et al.P450 oxidoreductase deficiency：a new disorder steroidogenesis with multiple clinical manifestations[J].Trends Endocrinol Metab，2004，15（7）：311-315.

[4]Reardon W，Smith A，et al.Evidence for digenic inheritance in some cases of Antley-Bixler syndrome[J].J Med Genet，2000，37 （1）：26-32.

[5] 范嵐，彭向東，郭志華，等.CYP450氧化還原酶的遺傳多態(tài)性對(duì)藥物代謝的影響[J].中國(guó)藥理學(xué)通報(bào)，2009，25（9）：1131.

[6] 茅江峰，伍學(xué)焱，聶敏，等.陰蒂增大-青春不發(fā)育-多囊卵巢-骨骼畸形[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2009，（89）：3304-3306.

Cytochrome P450 oxidoreductase defects and congenital adrenal hyperplasia

Qiu Mingfang
Department of Endocrinology of Capital Institute of Pediatrics，Children's Hospital 100020

Congenital adrenal hyperplasia can affect the adrenal hormone production，resulting in adrenocorticotropic hormone（ACTH）secretion and stimulate the adrenal hypertrophy.Cytochrome P450 oxidoreductase（POR）involved in the synthesis of steroid hormones have important implications for congenital adrenal hyperplasia.

Cytochrome；Congenital adrenal hyperplasia；Relationship

10.3969/j.issn.1007-614x.2015.21.2