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研究背景和目的:17α-羟化酶/17,20-裂解酶(P450c17)和芳香化酶(P450arom)均属于II型细胞色素P450酶,在类固醇生成途径中至关重要。P450c17是一种具有17α-羟化酶活性和17,20-裂解酶活性双重催化活性的酶蛋白,在雄激素合成过程中起关键作用,并可能参与多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)高雄激素血症的发生。P450arom催化雄烯二酮和睾酮生成雌酮和雌二醇,是体内唯一可以以C19雄激素合成雌激素的酶。本研究分别描述1例P450arom缺乏症和1例P450c17缺乏症(17α-hydroxylase/17,20-lyase deficiency,17OHD)患者的临床特点和遗传学表现,总结15例17OHD的基因突变类型和生化检查结果;并采用人肾上腺NCI-H295R细胞,探讨棕榈酸对P450c17双重催化活性的差异调控的分子机制。研究方法:收集1例P450arom缺乏症患者及其家系的临床资料并检测患者激素水平,对患者及其父母的CYP19A1基因进行PCR产物直接测序。通过计算机模拟构建三维结构、体外细胞实验测定酶活性,探讨突变体的芳香化酶活性。收集16例17OHD患者的临床资料,并进行基因型分析。采用单倍型分析观察Y329fs突变是否具有祖先效应(founder effect)。不同浓度棕榈酸(Palmitate)干预NCI-H295R细胞后,使用双氢溴乙啶(Dihydroethidium,DHE)荧光探针测定细胞内活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的水平,测定P450c17的17α-羟化酶活性和17,20-裂解酶活性的改变、使用Western blot测定促分裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)p38α及其磷酸化水平。然后采用si RNA干扰细胞内MAPK p38α,观察抑制MAPK p38α对棕榈酸引起的P450c17两种酶活性改变的影响。研究结果:P450arom缺乏症患者出生时即表现为外生殖器男性化(Prader IV),阴蒂肥大似小阴茎;(follicle stimulating hormone,FSH)、黄体生成素(luteinizing hormone,LH)及雄激素水平增高。患者母亲在孕中期出现严重的雄性化表现。基因测序显示患者的CYP19A1存在新的复合杂合突变,即3号外显子上c.264del G突变和9号外显子上c.1036＿1037ins 23 bp突变,两种突变均产生了截短的CYP19A1蛋白。患者母亲和父亲分别为这两个突变的杂合携带者。三维模型分析发现,这两种新的突变体丧失了大部分酶活性中心的催化残基;体外功能研究进一步证实,两种突变体均丧失了催化活性,不能将底物雄烯二酮转变为雌酮。一例患者以原发性闭经就诊,虽无明显高血压和低血钾表现,但生化检测结果显示皮质醇降低,促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)升高,性激素水平低下,LH,FSH升高。经CYP17A1突变分析发现,该患者CYP17A1基因第8号外显子496位存在精氨酸到半胱氨酸的纯和突变。总结13个家系共15例患者的CYP17A1基因突变类型,突变频率最高的为Y329fs突变,单倍型分析结果发现,CYP17A1基因中Y329fs在中国人群中具有“祖先效应”。NCI-H295R细胞用不同浓度棕榈酸干预后,细胞中ROS的水平升高,高浓度的棕榈酸(0.45m M和0.75m M)对P450c17酶的17α-羟化酶活性无明显影响,但可显著增强17,20-裂解酶活性,同时Western Blot结果显示这一高浓度的棕榈酸使MAPK p38α磷酸化水平明显升高。采用si RNA使MAPK p38α表达下调后,可以部分逆转棕榈酸引起的17,20-裂解酶活性升高。结论:本研究描述了第一例中国女性芳香化酶缺乏症患者的临床和生化表现,该46,XX性发育异常(46,XX disorder of sexual development,46,XX DSD)患者的临床表现严重,其母亲在孕期出现明显男性化征象。新发现的复合杂合突变导致了芳香化酶活性几乎完全丧失,早期诊断以及严格的随访有助于对该患者进行及时有效的雌激素干预治疗以改善疾病的长期预后。17OHD的多数患者主诉为原发性闭经伴有高血压和低血钾,但也有少数患者有一定的临床变异性。CYP17A1基因中Y329fs的突变类型在中国人群中具有“祖先效应”。NCI-295R细胞中,棕榈酸诱导的氧化应激,通过MAPK P38α途径,导致P450c17双重催化活性发生差异,17,20-裂解酶活性升高,引起雄激素合成增加,可能与PCOS状态下的高雄激素合成有关。