一名意大利嬰兒中由類固醇源性急性調節蛋白(STAR)基因突變引起的脂樣先天性腎上腺增生:腎上腺功能不全的罕見原因

背景

脂樣先天性腎上腺增生(CAH) (OMIM n. 201710)是先天性腎上腺增生最嚴重的一種形式。它的特點是由於膽固醇轉化為孕烯醇酮的缺陷導致嚴重的腎上腺和性腺類固醇生成障礙。受影響的嬰兒會經曆鹽分流失，但糖皮質激素和礦物皮質激素替代療法可使長期生存。典型類脂性先天性腎上腺增生在日本和韓國較為常見，但在高加索人群中極為罕見。

案例展示

我們在嬰兒晚期注意到一名意大利裔女嬰，臨床表現為急性腎上腺功能不全。

研究明星基因顯示c.562C > T和c.577C > T為複合雜合型。在蛋白質水平上，這兩個突變分別決定了p.Arg188Cys變體(rs104894090)和p.Arg193Ter變體(rs387907235)。Sanger測序用於確認已識別的變異並進行家族性研究。母親攜帶p.Arg188Cys變異，而父親攜帶p.Arg193Ter變異。

結論

據我們所知，這是在意大利人群中報道的第二例經典類脂質先天性腎上腺增生．明星在新生兒和原發性腎上腺功能不全患兒的鑒別診斷中，全世界都應考慮引起類脂性先天性腎上腺增生的突變。

脂樣先天性腎上腺增生(CAH) (OMIM n. 201710)是CAH最嚴重的形式。其特征是由於膽固醇轉化為孕烯醇酮的缺陷導致嚴重的腎上腺和性腺類固醇生成障礙[1］．受影響的嬰兒會因礦物皮質激素和糖皮質激素合成受損而鹽分流失，但激素替代療法可使長期生存[2］．類固醇生成始於低密度脂蛋白(LDL)顆粒的細胞內化。膽固醇被定向到類固醇線粒體的途徑尚不完全清楚[1,3.,4］．一旦膽固醇到達線粒體外膜，類固醇源性急性調節蛋白(STAR)調節其向線粒體內膜的傳遞，在那裏它成為膽固醇側鏈裂解酶(P450scc)的底物[1,3.,4］．人類的明星該基因位於染色體8p11.2上，由7個外顯子組成[1,5］．它被翻譯成一個285個氨基酸的蛋白質，包括一個線粒體靶序列(n端)，該序列將STAR驅動到線粒體內膜和膽固醇結合位點(c端)。受類脂性CAH影響的兒童出生時類固醇激素水平較低，但可測量，這是由於不依賴star的類固醇激素生成水平較低[3.,4]，不依賴star的甾體發生的證明導致了脂類CAH的兩擊模型的製定[3.,4］．首先是突變明星基因，消融依賴於star的甾體發生，但允許不依賴於star的甾體發生[4］．這使得正常的胎盤類固醇發生和足月妊娠成為可能，並解釋了患有類脂質CAH的新生兒中類固醇激素的低檢測水平，以及為什麼未經治療的類脂質CAH嬰兒可以在沒有治療的情況下存活幾個月[4］．這些類固醇激素水平太低，無法抑製促腎上腺皮質激素(ACTH)、促性腺激素和血管緊張素II的分泌。這些激素刺激細胞攝取低密度脂蛋白膽固醇，並增加從醋酸鹽中產生膽固醇，導致膽固醇酯在脂滴中積聚，最終通過逐漸增大或通過膽固醇氧化產物的化學作用破壞細胞[4］．這第二次打擊破壞了低水平的STAR獨立類固醇生成，導致年齡較大的嬰兒無法檢測到類固醇水平[4］．與睾丸和腎上腺不同，卵巢在青春期開始時產生類固醇[4,6］．因此，46,XX位患有類脂性CAH的女性的卵巢直到青春期開始才會受到第二次打擊，此時黃體生成素刺激低水平的不依賴star的類固醇生成。受影響的女孩會自發進入青春期。每個月，促性腺激素會招募一個卵泡[6,7]，但刺激很快導致膽固醇在這些細胞中積聚(第二次打擊類脂CAH)，所以排卵和黃體期與黃體酮分泌不會發生。沒有被招募的卵泡構成了一個激素原性細胞庫，在第二次攻擊中沒有受損。每個周期都招募一個新的未受損的卵泡，並產生雌激素，導致周期性子宮退縮出血，類似於正常月經，但沒有孕激素，因此這些周期是無排卵的[6］．體外研究表明，缺乏n端靶向序列的STAR蛋白仍能刺激類固醇生成，而c端突變導致功能嚴重減弱或缺失[6］．脂類CAH在日本和韓國較為常見。到目前為止，有48種不同的突變明星基因在不同種族中都有報道(http://www.hgmd.org)．基因缺陷明星日本和韓國患者的基因高度同質，可能反映了創始人效應。大約65-70%受影響的日本等位基因和幾乎所有受影響的韓國等位基因攜帶突變Q258X。這些國家的Q258X載波頻率約為300分之一[7因此25萬到30萬新生兒中有1/2會受到影響。在巴勒斯坦阿拉伯人中發現了其他基因簇，攜帶突變R182L [4]，在沙特阿拉伯東部，攜帶突變體R182H [7]，在瑞士，攜帶突變L260P [7］．大多數致病明星突變位點位於c端外顯子5和7之間，編碼STAR相關脂質轉移域[4]，它們沒有可測量的活性，在純合或複合雜合時與類似活性的突變引起經典類脂質CAH。一種較溫和的類脂CAH，被定義為“非經典”，與保持正常STAR活性10-25%的突變有關[7］．這些患者通常在嬰兒期後出現腎上腺功能不全，礦物皮質激素分泌受影響最小，46,XY個體可正常男性化[8,9,10］．

據我們所知，意大利人群中隻有一例經典類脂質CAH [11］．我們報告一例新的意大利經典類脂質CAH病例，發病於嬰兒期晚期，臨床表現為中度嚴重。

病人報告

經體外受精及胚胎移植雙胎妊娠，因母體子癇及胎膜破裂，於孕33周剖宮產誕下一女嬰。父母都是意大利血統的白種人，健康且無血緣關係。雙胞胎兄弟的健康狀況很好。出生體重1960 g (0.17 SDS)，身長43 cm (- 0.06 SDS)。出生後1 min和5 min的Apgar評分分別為9和10。無性發育障礙(DSD)或猝死家族史。嬰兒無新生兒低血糖或呼吸窘迫。未進行新生兒先天性腎上腺增生篩查。患者體重正常增加，直到7個月大時因病毒性腸胃炎入院，體重明顯減輕，脫水和輕度低鈉血症(Na 128 mEq/L)。一個月後，她再次出現腸胃炎。 Laboratory data at this time showed severe hyponatremia (Na 110 mEq/L), hypochloraemia (Cl 74 mEq/L) and hyperkalemia (K 6.3 mEq/L). Mild skin hyper-pigmentation was evident on the face, hands, elbows and knees. Blood glucose levels were moderately low during both these episodes (61 mg/dl and 63 mg/dl, respectively). Vital signs detected during both the episodes were in the normal ranges for age (blood pressure 96/48–98/45 mmHg, heart rate 124–130 beats/min, and respiratory rate 30–31 breaths/min). Intravenous therapy with high doses of hydrocortisone was started together with rehydration, until stabilization of clinical conditions. After that, the child was referred to our tertiary health care center, with the suspicion of classic CAH.

入院時，患者單位體重為5.4 kg (< - 2 SDS)，長度為65 cm (- 1.0 SDS)。表格1入院時顯示血液類固醇。使用商業試劑盒對17例進行估計-羥孕酮(RIA, ICN-Pharmaceutical Inc.)和血漿腎素(RIA，賽諾菲-巴斯德)。使用Siemens IMMULITE-2000 XP分析儀(Siemens醫療診斷產品公司，米蘭，意大利)化學發光法測定delta -4-雄烯二酮、皮質醇和睾酮水平。ACTH濃度由免疫放射測定法(ACTH IRMA, Nichols Institute Diagnostics)測定，靈敏度為1 pg/mL。所有報告的參考範圍都是基於性別和年齡。超聲檢查，患兒子宮和卵巢正常，腎上腺輕度腫大。脫水、失鹽問題解決後，口服氫化可的鬆(16 mg/m²(體表麵積/天)和氟化可的鬆(0.1 mg/天)，同時口服氯化鈉補充劑(5 mEq，每天5次)。核型研究顯示為正常46,XX，女性。

糖皮質激素和礦物皮質激素缺乏，與低水平的睾酮和雄激素前體相關，沒有DSD的證據，提示影響腎上腺功能的基因異常。ACTH受體的測序(MC2R)， dax1 (ahc，NR0B1)，以及SF1(類固醇因子1，NR5A1)基因未顯示任何變異。

測序的明星基因顯示c.562C > T和c.577C > T為複合雜合型。在蛋白質水平上，這兩個突變分別決定了p.Arg188Cys變體(rs104894090)和p.Arg193Ter變體(rs387907235)。該研究使用Nextera快速捕獲定製富集試劑盒(Illumina)進行擴增和高通量測序，使用定製麵板，並使用NextSeq550®測序平台(Illumina, San Diego, CA)進行分析，靈敏度和分析特異性>99%(圖2)。1)．明星該基因在DSD分析的靶基因組中。Sanger測序用於確認所識別的變異並進行家族性研究，這對確定變異分離很重要(圖2)。2)．母親攜帶p.Arg188Cys變異，而父親攜帶p.Arg193Ter變異。在SNP科學(單核苷酸多態性)數據庫中，變異的頻率較低。致病性預測軟件(Sift, PolyPhen)將這些變異定義為有害或可能具有破壞性。其致病性已在參考文獻中得到證實[12,13,14］．

明星目前，至少有190例脂類CAH患者出現基因突變，其中包括日本文獻中可查到的100例患者。在大多數研究中，報告的患者是兄弟姐妹，或者是近親婚姻中出生的。目前的研究是第一個確定明星意大利血統患者的c.562C > T和c.577C > T突變。

p.Arg188Cys變體先前在兩個46,XY兄弟身上報道過，他們屬於巴基斯坦的一個近親家庭，具有正常的男性生殖器和後代睾丸[12］．年齡較大的男孩在1.5歲時出現色素沉著;2.2歲時的調查顯示代償性原發性腎上腺衰竭，基礎皮質醇低，ACTH升高，腎素活性輕度升高，對ACTH刺激無皮質醇反應。弟弟的膚色也逐漸變深。在2.8歲時，他的皮質醇、醛固酮和電解質正常，但ACTH和腎素活性升高，皮質醇對ACTH無反應。對轉染了表達膽固醇側鏈裂解酶和STAR蛋白的載體的非甾體原性細胞進行功能分析，結果表明Arg188Cys突變體保留了13.6%的野生型活性[12］．

我們患者的第二個突變是p.Arg193Ter變體，這是一種無義突變，插入了一個過早的終止密碼子，在193個氨基酸處截斷了STAR蛋白。考慮到從c端刪除10個氨基酸會破壞其約50%的活性[7]，預計這種突變嚴重損害或取消孕烯醇酮的合成。最近在一名2.5個月大的挪威46,XY嬰兒中描述了這種突變，表現為腎上腺鹽消耗危機和正常的女性外生殖器[13］．嬰兒也露出了明星外顯子4中的p.N148 K突變，已在一名意大利患者中描述[11］．對雙親的基因組DNA分析顯示沒有突變，這表明這兩個突變都是從頭發生的。功能分析表明明星p.N148 K是一種功能缺失突變，導致蛋白質活性缺失[8,9］．我們的患者是一個錯義突變(p.Arg188Cys)和一個停止突變(p.Arg193Ter)的複合雜合，她表現為中間表型，沒有新生兒腎上腺危象。臨床表現發生在生命的六個月左右，在一種並發疾病期間，第一次揭示了可能是慢性的，但直到那時補償，鹽流失。令人驚訝的是，沒有明顯的與糖皮質激素不足相關的低血糖。貝克等人。[12]報道了該基因的Arg188Cys純合突變明星基因導致脂類CAH的非經典表現。本例沒有進行功能研究，但根據以往的報道，我們可以推測，Arg188Cys突變體發病較晚且表現相對較輕與剩餘的STAR功能活性(約13%)有關。

最近發表的原發性腎上腺皮質功能不全病例係列報道了5例攜帶純合子p.R188C突變的高加索患者。所有患者都屬於一個具有歐洲血統的孤立的加拿大人群，並且假設存在奠基人效應。10］．據推測，在一些疾病極為罕見的國家報告的脂類CAH孤立病例可能是由新生突變引起的[13］．在我們的病例中，兩個突變都是遺傳的，沒有明顯的親代血緣關係，這表明可能存在明星背景人群中的雜合突變，盡管頻率較低。明星突變可能在某些地理區域更為普遍，但不一定局限於這些區域。遺傳46,XY型男性外陰為女性更容易被診斷，因為繆勒管的缺乏很容易被超聲記錄，提示診斷為DSD。遺傳46,XX女性有相同的常染色體隱性遺傳疾病的患病率。即使在今天，基於DSD的缺失，遺傳性女性可能不會被分析涉及腎上腺和性腺類固醇生成的缺陷，她們可能被認為受到特發性腎上腺功能不全的影響[14］．

在未來，明星全世界在新生兒和原發性腎上腺功能不全患兒鑒別診斷時，都應考慮導致經典類脂質CAH的突變(包括遺傳突變和新生突變)。

ACTH:

促腎上腺皮質激素

兒童和青少年衛生與發育司:

先天性腎上腺增生

DSD:

性發育障礙

明星:

類固醇激素急性調節蛋白

我們非常感謝意大利羅馬“Bambino Gesù”兒童醫院內分泌和糖尿病科Luciana Luciani夫人的秘書協助。

資金

本研究使用了機構資金。

數據和材料的可用性

支持本文結論的數據集包含在本文中。

作者的貢獻

CB構思了這項研究，參與了設計和協調，並起草了手稿。EP、MM和AN協同候選基因分析。SP收集數據並參與起草手稿。DG對患者進行臨床隨訪。MC構思了這項研究，並對手稿進行了修改。所有作者都閱讀並批準了最終的手稿。

相互競爭的利益

作者宣稱他們之間沒有利益衝突。

發表同意書

已獲得患者父母的同意。

倫理批準並同意參與

這項研究得到了機構倫理和研究委員會的批準。在充分解釋所有使用程序的目的和性質後，從父母那裏獲得知情同意。

出版商的注意

beplay外围下载施普林格自然對出版的地圖和機構從屬關係中的管轄權主張保持中立。

作者及隸屬關係

1. 內分泌和糖尿病科，“Bambino Gesù”兒童醫院，ircc, Piazza S. Onofrio, 4,00165，羅馬，意大利

   Carla Bizzarri, Stefania Pedicelli和Marco Cappa

2. 醫學遺傳學實驗室，“Bambino Gesù”兒童醫院，羅馬，意大利

   Elisa Pisaneschi, Mafalda Mucciolo和Antonio Novelli

3. Azienda兒科Unità Sanitaria Locale Umbria 2, Narni (Terni)，意大利

   丹妮拉Galeazzi

相應的作者

對應到卡拉Bizzarri．

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