細胞色素P450氧化還原酶缺陷和先天性腎上腺皮質增生癥

邱明芳100020首都兒科研究所附屬兒童醫院內分泌科

細胞色素P450氧化還原酶缺陷和先天性腎上腺皮質增生癥

邱明芳
100020首都兒科研究所附屬兒童醫院內分泌科

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

細胞色素；先天性腎上腺皮質增生癥；關系

先天性腎上腺皮質增生癥（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程中酶的缺陷造成腎上腺激素生成不足，對垂體的負反饋抑制減少，垂體大量合成分泌促腎上腺皮質激素（ACTH），ACTH刺激了腎上腺皮質增生肥大。目前已知有多種細胞色素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。最近研究發現細胞色素P450氧化還原酶缺陷（PORD）可引起包括21-羥化酶和17α-羥化酶在內的多種酶活性下降，導致性激素及糖皮質激素合成障礙，因此它屬于CAH的一種亞型。

POR的一般特點

POR的結構：POR是一種膜結合蛋白，屬于黃素蛋白家族，它的編碼基因位于第7號染色體上，全長71753 bp，包括16個外顯子，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個氨基酸，包括N端膜結合域、FMN結合域、中間連接域、FAD結合域、NADPH結合域、CYP（底物）連接域等結構域。N端膜結合域與磷脂雙分子層結合并維持酶的正確空間構象；FMN和FAD結合域分別結合FAD和FMN，從而和氧化還原酶形成可逆的共價鍵參與酶的氧化還原反應；中間連接域包含一個特殊的鉸鏈結構，可以使得FMN結合域和FAD結合域保持一個正確的空間構型，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）結合并使得CYP發揮催化作用的主要部分。

POR與CYP的關系：POR是CYP的電子供體。CYP是b族細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以及毒性致癌物的代謝和轉化。CYP與底物結合后，POR先后把NADPH的2個電子傳遞給CYP，CYP與底物發生氧化還原反應，進而使底物發揮代謝活性[2]。

POR的電子傳遞途徑：POR作為末端單加氧酶并不能獨立發揮作用，它需要外源電子的輸入，并需要相應電子傳遞蛋白進行電子傳遞。目前公認的電子傳遞順序是NADPH→FAD→FMN→P450。來自NADPH的2個電子經由FAD區域傳到FMN區域，最終在CYP連接域與底物發生氧化還原反應，使POR發揮催化活性。

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化為孕烯醇酮，這是類固醇激素合成過程中的限速步驟。②11β羥化酶（P450c11）：它包括2種同工酶CYP11B1和CYP11B2，也存在于線粒體內，其中含量較多的是CYP11B1，它可以將11-脫氧皮質醇和11-脫氧皮質酮轉化為皮質醇和皮質酮。CYP11B2能促進脫氧皮質酮轉化為皮質酮并最終轉化為醛固酮。③17α-羥化酶（P450c17）：該酶存在于內質網，它同時具有17α-羥化和C-17，20裂解作用。它能使孕烯醇酮和孕酮經17 α-羥基轉化成17-羥孕烯醇酮和17α-羥孕酮，繼而發揮其C-17，20裂解的活性催化上述物質轉化為脫氫表雄酮，這是類固醇激素合成過程中的重要部分。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，它可以催化孕酮和17α-羥孕酮經21位羥基化分別轉化為脫氧皮質酮和11脫氧皮質醇，進而分別轉化為鹽皮質激素和糖皮質激素。該酶催化的反應對臨床意義重大，因為＞90％的CAH是由于P450c21基因缺陷導致，且該酶的缺陷可以導致鹽皮質激素及糖皮質激素分泌不足。⑤芳香化酶（P450arom）：該酶在生物體內廣泛分布，可以催化雄烯二酮和睪酮轉化為雌酮和雌二醇，這是雌激素合成的最后一步限速酶，其調節機制異常是多囊卵巢綜合征（PCOS）患者排卵障礙和雄激素過多的重要原因之一。

POR缺陷的臨床表現

1985年Peterson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刺激下無升高或僅輕度升高，這是被發現的一類新的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本身發生的基因突變并不能解釋上述現象[4]。

骨骼畸形：PORD患者可表現出一些形體異常及外貌改變，如短頭、前額突出、面中部發育不良、梨形鼻、耳發育不良、上顎窄、前臂旋后異常、屈曲指、細長指、短趾等。據報道，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。可能是POR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女孩出生時其外生殖器有男性化表現，如陰蒂增大、陰唇融合等，但生后其男性化表現不再進行性加重，測定其血雄激素水平正常或者降低。相反，PORD男孩出生時表現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卵巢囊腫，這是由于性激素合成不足，不能負反饋抑制垂體LH的分泌，因此垂體分泌過多的促性腺激素，不斷刺激卵巢引起多囊樣的改變，嚴重者可發生卵巢囊腫。此外還可能與POR突變后干擾了P450arom催化雌激素生成有關。雖然PORD患者可出現卵巢多囊樣改變，但與多囊卵巢綜合征患者體內高雄激素水平不同，PORD患者體內雄激素水平是低的。

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

POR基因突變的類型

很多POR基因突變可導致POR缺陷，如 Q153R、A503V、A287R、R457H、V492E、C569Y、V608F、Y181D等[5]。R457H是中國PORD患者最常見的突變位點[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、糖皮質激素和性激素缺乏程度比純合子更加嚴重，提示雜合子患者POR活性受損更加嚴重。POR遺傳多態性的研究可以用于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，同時實驗室檢查結果有P450c17和P450c21聯合缺陷的證據，應考慮此病，確診需行基因檢測。對于母親妊娠期間有異常男性化表現或者首次分娩患兒懷疑為PORD的女性再次懷孕時，可行羊水穿刺進行POR基因檢測，為新生兒疾病風險評估提供證據。本病治療上同其他類型CAH一樣，糖皮質激素和性激素的絕對或相對不足者應給予替代治療，關于骨骼畸形和假兩性畸形，應根據病變程度選擇手術進行矯形。

[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性對藥物代謝的影響[J].中國藥理學通報，2009，25（9）：1131.

[6] 茅江峰，伍學焱，聶敏，等.陰蒂增大-青春不發育-多囊卵巢-骨骼畸形[J].中華醫學雜志，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