A hiperplasia adrenal congênita (HAC) por deficiência da enzima 21-hidroxilase (21OH) é uma doença autossômica recessiva que compromete a síntese de cortisol e/ou aldosterona. É a causa mais frequente de distúrbio da diferenciação sexual 46,XX. Apresenta uma diversidade fenotípica, a qual é decorrente de mutações no gene CYP21A2. Observa-se forte correlação do comprometimento da atividade enzimática predita pelo genótipo com a forma de apresentação clínica e com os valores hormonais; entretanto, esta correlação não é observada com o grau de virilização pré-natal da genitália externa em mulheres com a forma clássica. Supomos que variações inter-individuais na ação, síntese e metabolismo dos andrógenos possam influenciar o fenótipo da virilização. Objetivos: avaliar se variantes alélicas em genes relacionados a ação, síntese ou metabolismo de andrógenos na vida fetal possuem um efeito modulatório na variabilidade fenotípica da virilização genital em mulheres com a forma clássica carreando genótipos 21OH semelhantes. Também serão avaliadas se diferenças na expressão tecidual local dos genes HSD17B5, SRD5A1, SRD5A2 e RA influenciariam esta variabilidade fenotípica da forma clássica. Casuística: foram selecionadas 187 mulheres com a forma clássica da HAC 21OH provenientes de 4 centros médicos. Dados clínicos, hormonais e o grau de virilização genital foram obtidos de forma retrospectiva da análise de prontuários. A intensidade de virilização genital foi classificada de acordo com a escala de Prader (P) e as pacientes foram divididas em 4 grupos: P I+II, P III, P IV e P V. As pacientes também foram agrupadas de acordo com o genótipo 21OH: grupo A carreadoras de mutações que predizem < 2% de atividade enzimática residual (n= 122) e grupo B carreadoras de mutações que predizem 3 a 7% de atividade residual (n= 58). Metodologias: foram amplificadas e re-sequenciadas as regiões que flanqueiam os exons dos genes CYP3A7, PXR e CAR. Para as variantes funcionais, foram re-sequenciados os exons 12-13 do POR e a região promotora do HSD17B5. As variantes V89L e A49T do SRD5A2 foram rastreadas por PCR-RFLP e o nCAG do RA por eletroforese capilar e análise pelo GeneScan. A determinação da expressão gênica em pele genital foi feita por PCR em tempo real utilizando os genes endógenos CYC, PGK1 e B2M. Os testes t-test, Mann-Whitney, Kruskal-Wallis, Fisher e regressão linear uni- e múltipla foram utilizados na análise estatística. Resultados: o Prader score no genótipo A variou de II a V (III: III IV) e no genótipo B de I a V (III: II - III) (P< 0,001). Foram encontradas em 2,5% dos alelos a variante CYP3A7*1C, em 24% CYP3A7*2, 31% rs2307424 CAR, 25% A503V POR, 33% -71G HSD17B5, 17% rs2518047 HSD17B5, 31% V89L SRD5A2 e em 1% dos alelos a variante A49T SRD5A2. Foi identificada associação das variantes rs2307424 CAR (P= 0,023 ;r2= 0,253) e rs2518047 HSD17B5 (P= 0,006; r2= 0,144) com o grau de virilização genital, tem sido encontradas em maior frequência no grupo de pacientes com virilização mais intensa. Todas as outras variantes não apresentaram associação com o Prader score (P> 0,05). As diferenças de expressão de todos os genes analisados em amostras de pele genital não foram estatisticamente significantes (P> 0,05), embora observou-se que em 4/7 amostras de pacientes com Prader score IV houve uma super-expressão do gene SRD5A2 em relação a 1/5 pacientes com Prader score III. Conclusão: neste estudo multicêntrico observamos que o genótipo 21OH se correlacionou com a intensidade de virilização genital em mulheres com a forma clássica. A variante rs2307424 do gene CAR, relacionada ao metabolismo pré-natal de andrógenos, e a variante rs2518047 do gene HSD17B5, relacionada à síntese de testosterona, associaram-se à fenótipos de virilização mais intensos. Não identificamos diferenças na expressão tecidual dos genes relacionados à síntese e/ou ação periférica de andrógenos em pacientes com os diferentes graus de virilização / Congenital Adrenal hyperplasia (CAH) due to 21-hydroxylase deficiency (21OH) is an autosomic recessive disorder characterized by an impairment in the cortisol and/or aldosterone synthesis, being the most frequent cause of 46,XX disorder of sex development. The disease presents a wide phenotypic variability resulting from different CYP21A2 gene mutations and a strong correlation has been observed among genotypes, clinical forms and basal hormone levels. However, this correlation is not observed regarding the degree of prenatal external genitalia virilization in females and an interindividual variability in the synthesis, metabolism and/or peripheral action of androgens could corroborate for these findings. Objectives: to evaluate if allelic variants in genes related to the androgen synthesis, metabolism and peripheral action could modulate the genital phenotype in CAH females bearing similar CYP21A2 mutations. Differences in the HSD17B5, SRD5A1, SRD5A2 and RA gene expression in genital skin were evaluated among patients with different degrees of external genital virilization. Patients: were selected 187 CAH females and clinical and hormonal data were retrospectively evaluated. The degree of external genitalia virilization was classified according to Prader (P) scores and patients were divided into 4 groups: P I+II, P III, P IV and P V. Patients were also grouped according to 21OH genotypes: group A bearing mutations predicting < 2% of residual enzymatic activity (n= 122) and group B between 3 to 7% (n= 58). Methodology: the exonic flanking regions of CYP3A7, PXR e CAR genes were PCR amplified and sequenced. The exons 12-13 of POR and the promotor region of HSD17B5 were sequenced to screen the functional polymorphisms. The V89L and A49T SRD5A2 alleles were screened by PCR-RFLP and the CAG polymorphic tract of AR gene by capillary electrophoresis and GeneScan analysis. The differential gene expression in genital skin was evaluated by real time PCR and the CYC, PGK1 e B2M housekeeping genes were used. The t-test, Mann-Whitney, Kruskal-Wallis, Fisher and uni- and multiple linear regression tests were used in statistical analysis. Results: Prader score in group A varied from II to V (III: III - IV) and in group B from I to V (III: II - III) (P< 0,001). The CYP3A7*1C allele was identified in 2.5% of alleles, CYP3A7*2 in 24%, rs2307424 CAR in 31%, A503V POR in 25%, -71G HSD17B5 in 33%, rs2518047 HSD17B5 in 17%, V89L SRD5A2 em 31% and A49T SRD5A2 in 1% of alleles. The rs2307424 CAR (P= 0.023; r2= 0.253) and rs2518047 HSD17B5 variants (P= 0.006; r2= 0.144) were associated with the degree of external genitalia virilization, and they were found in a higher frequency in more virilized patients. The remaining variants were not associated with Prader scores (P> 0.05). The HSD17B5, SRD5A1, SRD5A2 and RA gene expressions did not significantly differ between patients presenting Prader score III and IV (P> 0.05); however, 4/7 samples from patients with Prader IV and just 1/5 patients with Prader III presented an increased SRD5A2 expression. Conclusion: In this multicentric study the 21OH genotypes were correlated with the degree of external genitalia virilization in CAH females. The rs2307424 CAR and the rs2518047 HSD17B5 variants, related to the prenatal androgen metabolism and synthesis, respectively, explained some of the interindividual variability of genital phenotype in CAH females bearing similar CYP21A2 mutations. Differences in the expression of genes involved in the peripheral androgen action did not corroborate for the variability of genital phenotype in CAH

A hiperplasia adrenal congênita (HAC) por deficiência da enzima 21-hidroxilase (21OH) é uma doença autossômica recessiva que compromete a síntese de cortisol e/ou aldosterona. É a causa mais frequente de distúrbio da diferenciação sexual 46,XX. Apresenta uma diversidade fenotípica, a qual é decorrente de mutações no gene CYP21A2. Observa-se forte correlação do comprometimento da atividade enzimática predita pelo genótipo com a forma de apresentação clínica e com os valores hormonais; entretanto, esta correlação não é observada com o grau de virilização pré-natal da genitália externa em mulheres com a forma clássica. Supomos que variações inter-individuais na ação, síntese e metabolismo dos andrógenos possam influenciar o fenótipo da virilização. Objetivos: avaliar se variantes alélicas em genes relacionados a ação, síntese ou metabolismo de andrógenos na vida fetal possuem um efeito modulatório na variabilidade fenotípica da virilização genital em mulheres com a forma clássica carreando genótipos 21OH semelhantes. Também serão avaliadas se diferenças na expressão tecidual local dos genes HSD17B5, SRD5A1, SRD5A2 e RA influenciariam esta variabilidade fenotípica da forma clássica. Casuística: foram selecionadas 187 mulheres com a forma clássica da HAC 21OH provenientes de 4 centros médicos. Dados clínicos, hormonais e o grau de virilização genital foram obtidos de forma retrospectiva da análise de prontuários. A intensidade de virilização genital foi classificada de acordo com a escala de Prader (P) e as pacientes foram divididas em 4 grupos: P I+II, P III, P IV e P V. As pacientes também foram agrupadas de acordo com o genótipo 21OH: grupo A carreadoras de mutações que predizem < 2% de atividade enzimática residual (n= 122) e grupo B carreadoras de mutações que predizem 3 a 7% de atividade residual (n= 58). Metodologias: foram amplificadas e re-sequenciadas as regiões que flanqueiam os exons dos genes CYP3A7, PXR e CAR. Para as variantes funcionais, foram re-sequenciados os exons 12-13 do POR e a região promotora do HSD17B5. As variantes V89L e A49T do SRD5A2 foram rastreadas por PCR-RFLP e o nCAG do RA por eletroforese capilar e análise pelo GeneScan. A determinação da expressão gênica em pele genital foi feita por PCR em tempo real utilizando os genes endógenos CYC, PGK1 e B2M. Os testes t-test, Mann-Whitney, Kruskal-Wallis, Fisher e regressão linear uni- e múltipla foram utilizados na análise estatística. Resultados: o Prader score no genótipo A variou de II a V (III: III IV) e no genótipo B de I a V (III: II - III) (P< 0,001). Foram encontradas em 2,5% dos alelos a variante CYP3A7*1C, em 24% CYP3A7*2, 31% rs2307424 CAR, 25% A503V POR, 33% -71G HSD17B5, 17% rs2518047 HSD17B5, 31% V89L SRD5A2 e em 1% dos alelos a variante A49T SRD5A2. Foi identificada associação das variantes rs2307424 CAR (P= 0,023 ;r2= 0,253) e rs2518047 HSD17B5 (P= 0,006; r2= 0,144) com o grau de virilização genital, tem sido encontradas em maior frequência no grupo de pacientes com virilização mais intensa. Todas as outras variantes não apresentaram associação com o Prader score (P> 0,05). As diferenças de expressão de todos os genes analisados em amostras de pele genital não foram estatisticamente significantes (P> 0,05), embora observou-se que em 4/7 amostras de pacientes com Prader score IV houve uma super-expressão do gene SRD5A2 em relação a 1/5 pacientes com Prader score III. Conclusão: neste estudo multicêntrico observamos que o genótipo 21OH se correlacionou com a intensidade de virilização genital em mulheres com a forma clássica. A variante rs2307424 do gene CAR, relacionada ao metabolismo pré-natal de andrógenos, e a variante rs2518047 do gene HSD17B5, relacionada à síntese de testosterona, associaram-se à fenótipos de virilização mais intensos. Não identificamos diferenças na expressão tecidual dos genes relacionados à síntese e/ou ação periférica de andrógenos em pacientes com os diferentes graus de virilização / Congenital Adrenal hyperplasia (CAH) due to 21-hydroxylase deficiency (21OH) is an autosomic recessive disorder characterized by an impairment in the cortisol and/or aldosterone synthesis, being the most frequent cause of 46,XX disorder of sex development. The disease presents a wide phenotypic variability resulting from different CYP21A2 gene mutations and a strong correlation has been observed among genotypes, clinical forms and basal hormone levels. However, this correlation is not observed regarding the degree of prenatal external genitalia virilization in females and an interindividual variability in the synthesis, metabolism and/or peripheral action of androgens could corroborate for these findings. Objectives: to evaluate if allelic variants in genes related to the androgen synthesis, metabolism and peripheral action could modulate the genital phenotype in CAH females bearing similar CYP21A2 mutations. Differences in the HSD17B5, SRD5A1, SRD5A2 and RA gene expression in genital skin were evaluated among patients with different degrees of external genital virilization. Patients: were selected 187 CAH females and clinical and hormonal data were retrospectively evaluated. The degree of external genitalia virilization was classified according to Prader (P) scores and patients were divided into 4 groups: P I+II, P III, P IV and P V. Patients were also grouped according to 21OH genotypes: group A bearing mutations predicting < 2% of residual enzymatic activity (n= 122) and group B between 3 to 7% (n= 58). Methodology: the exonic flanking regions of CYP3A7, PXR e CAR genes were PCR amplified and sequenced. The exons 12-13 of POR and the promotor region of HSD17B5 were sequenced to screen the functional polymorphisms. The V89L and A49T SRD5A2 alleles were screened by PCR-RFLP and the CAG polymorphic tract of AR gene by capillary electrophoresis and GeneScan analysis. The differential gene expression in genital skin was evaluated by real time PCR and the CYC, PGK1 e B2M housekeeping genes were used. The t-test, Mann-Whitney, Kruskal-Wallis, Fisher and uni- and multiple linear regression tests were used in statistical analysis. Results: Prader score in group A varied from II to V (III: III - IV) and in group B from I to V (III: II - III) (P< 0,001). The CYP3A7*1C allele was identified in 2.5% of alleles, CYP3A7*2 in 24%, rs2307424 CAR in 31%, A503V POR in 25%, -71G HSD17B5 in 33%, rs2518047 HSD17B5 in 17%, V89L SRD5A2 em 31% and A49T SRD5A2 in 1% of alleles. The rs2307424 CAR (P= 0.023; r2= 0.253) and rs2518047 HSD17B5 variants (P= 0.006; r2= 0.144) were associated with the degree of external genitalia virilization, and they were found in a higher frequency in more virilized patients. The remaining variants were not associated with Prader scores (P> 0.05). The HSD17B5, SRD5A1, SRD5A2 and RA gene expressions did not significantly differ between patients presenting Prader score III and IV (P> 0.05); however, 4/7 samples from patients with Prader IV and just 1/5 patients with Prader III presented an increased SRD5A2 expression. Conclusion: In this multicentric study the 21OH genotypes were correlated with the degree of external genitalia virilization in CAH females. The rs2307424 CAR and the rs2518047 HSD17B5 variants, related to the prenatal androgen metabolism and synthesis, respectively, explained some of the interindividual variability of genital phenotype in CAH females bearing similar CYP21A2 mutations. Differences in the expression of genes involved in the peripheral androgen action did not corroborate for the variability of genital phenotype in CAH

A deficiência da 21-hidroxilase é uma doença genética comum, causada por mutações no gene CYP21A2, que codifica a enzima 21-hidroxilase (P450c21). A deficiência da 21-hidroxilase afeta a síntese de cortisol e aldosterona e promove acúmulo de precursores, que são desviados para a síntese de andrógenos. Observa-se três principais fenótipos: a forma clássica virilizante simples (VS), na qual as meninas nascem com virilização da genitália externa e ambos os sexos apresentam virilização pós-natal; a forma perdedora de sal (PS), na qual além da virilização, ambos os sexos apresentam crise de perda de sal no período neonatal; e a forma não clássica (NC), na qual os sintomas de hiperandrogenismo iniciam-se mais tardiamente, na infância, adolescência ou idade adulta. Os estudos in vitro das mutações do CYP21A2 demonstram que existe uma boa correlação do grau de comprometimento da atividade enzimática conferido pelo genótipo com o fenótipo. Entretanto, existem algumas divergências como: pacientes que apresentam quadro clínico e hormonal de forma não clássica, nos quais mutações não são identificadas em um ou em ambos os alelos do CYP21A2, e pacientes que apresentam o fenótipo mais leve do que o predito pelo genótipo. Essas divergências sugerem a presença de fatores moduladores do fenótipo na deficiência da 21-hidroxilase. A primeira hipótese foi de que houvesse mutações no gene P450 óxido-redutase (POR), que codifica uma flavoproteína que doa elétrons para as enzimas microssomais P450, inclusive a P450c21, passo fundamental para a atividade enzimática das mesmas. A segunda hipótese foi de que outras enzimas P450, que não a P450c21, tivessem a capacidade de realizar a 21-hidroxilação extra-adrenal da progesterona e 17OH-progesterona (17OHP), sendo então capazes de modular o fenótipo da perda de sal e/ou virilização. Os citocromos P450 hepáticos CYP2C19 e CYP3A4, responsáveis pelo metabolismo de drogas, são capazes de realizar 21-hidroxilação da progesterona, porém essa atividade nunca foi comparada com a atividade de 21-hidroxilação da P450c21, a fim de que se possa extrapolar a importância dessa atividade extra-adrenal in vivo. A casuística desse estudo constou de 11 pacientes com a forma NC e genótipo incompleto, e 6 pacientes com fenótipo discordante do genótipo (5 com genótipo predizendo forma PS e manifestando forma VS, e 1 com genótipo predizendo VS e apresentando forma NC). O gene POR foi sequenciado em todos 17 pacientes e 10/30 alelos não relacionados apresentavam o polimorfismo A503V. O estudo funcional foi realizado através da expressão em bactéria do P450c21, do POR selvagem (PORwt) e da variante do POR A503V, e de estudo enzimático in vitro comparando a 21-hidroxilação da P450c21 promovida pela PORwt e POR A503V. Essa comparação foi realizada através de cálculos dos parâmetros que avaliam cinética enzimática (Km, Vmax e Vmax/Km). Apesar da variante POR A503V diminuir significativamente a atividade da P450c17 in vitro, nosso estudo demonstrou que ela não altera a capacidade de 21-hidroxilase da P450c21. Portanto, não existem substituições no POR que justifiquem as discordâncias de fenótipo/genótipo na deficiência da 21-hidroxilase nesta casuística. Para avaliarmos o papel da 21-hidroxilação extra-adrenal, as enzimas P450c21, as enzimas P450 hepáticas CYP2C19 e CYP3A4 e o POR foram expressos em bactéria. A capacidade das enzimas P450c21, CYP2C19 e CYP3A4 de 21- hidroxilar progesterona e 17OHP foram avaliadas in vitro e medidas através dos mesmos parâmetros de cinética enzimática. Comparado com a P450c21, o Vmax/Km da 21-hidroxilação da progesterona pelos CYP2C19 e CYP3A4 foram 17% e 10%, respectivamente. Os citocromos hepáticos não apresentaram atividade de 21-hidroxilação da 17OHP. Considerando que uma atividade residual mínima de 21-hidroxilação da progesterona é satisfatória para produzir quantidades suficientes de aldosterona para se evitar a perda de sal, este estudo sugere que a atividade de 21-hidroxilação extra-adrenal do CYP2C19 e CYP3A4 é capaz de melhorar o fenótipo de perda de sal, mas não o da deficiência de glicocorticóide. O gene CYP2C19, ao contrário do CYP3A4, é extremamente polimórfico, e são descritos vários haplótipos com diferentes atividades enzimáticas, os quais explicam as diferenças no metabolismo de várias drogas utilizadas na prática clínica. O único polimorfismo ultra-metabolizador é o CYP2C19*17, representado por duas substituições na região promotora que aumentam a transcrição do gene em 2-4 vezes. Os indivíduos que apresentam o haplótipo ultra-metabolizador podem ter maior atividade de 21-hidroxilação extraadrenal da progesterona e, dessa forma, não apresentarem a crise de perda de sal. O gene CYP2C19 foi sequenciado nos cinco pacientes com genótipo de forma perdedora de sal e que não desidrataram como predito, e encontramos o haplótipo ultra-metabolizador em homozigose em 1/5 pacientes e em heterozigose em 1/5 pacientes. Heterozigose para o CYP2C19*17 também foi encontrada no grupo controle (indivíduos perdedores de sal com genótipo/fenótipo concordantes). Portanto, o haplótipo CYP2C19*17 em heterozigose é insuficiente para modular a perda de sal e, provavelmente, em homozigose pode evitar a perda de sal. Em conclusão, pela primeira vez descrevemos o efeito modulador de uma variante alélica dos citocromos hepáticos P450 melhorando o fenótipo da forma perdedora de sal; no entanto, os demais casos permanecem com indefinição do genótipo. Estes resultados sugerem que não apenas uma única enzima, mas múltiplas enzimas extra-adrenais estão possivelmente envolvidas na modulação do fenótipo da deficiência da 21-hidroxilase. / Adrenal 21-hydroxylase deficiency is a common genetic disorder, caused by mutations in the CYP21A2 gene, which encodes the 21-hydroxylase P450c21. The 21-hydroxylase deficiency disrupts cortisol and aldosterone biosynthesis and leads to accumulation of androgen precursors. There are 3 main phenotypes: the simple virilizing (SV) form, in which girls present with virilized external genitalia at birth and both sexes present with precocious pseudopuberty; the salt wasting (SW) form, characterized by additional salt-wasting crisis in the neonatal period in both sexes; and the nonclassic (NC) form, in which the hyperandrogenic signs occur later in life, during childhood, adolescence or adulthood. In vitro studies show a good correlation between the degree of enzymatic impairment determined by genotype and phenotype. However, there are some discrepancies as: patients with clinical and hormonal profiles of nonclassic form in whom mutations are not found in one or both alleles, and patients with milder phenotype than the ones predicted by genotyping. These discrepancies suggest the existence of modulatory factors in 21- hydroxylase deficiency phenotype. The first hypothesis was that there were mutations in P450 oxidoreductase (POR), a gene which encodes a flavoprotein that donates electrons for all microsomal P450s, including P450c21, an essential step for P450s activity. The second hypothesis was that other enzymes that not P450c21 could perform extra-adrenal 21-hydroxylation of progesterone and 17OHprogesterone (17OHP), modulating salt balance and virilization. Hepatic drugmetabolizing P450 enzymes CYP2C19 and CYP3A4 can 21-hydroxylate progesterone; however, this activity was never compared to 21-hydroxylation performed by P450c21, in order to determine the importance of this extra-adrenal activity in vivo. The present cohort consisted of 11 patients with nonclassic form and incomplete genotype and 6 patients with genotype/phenotype discrepancies (genotype-predicted SW form and manifested SV form, n=5; genotyped-predicted SV form and manifested NC form, n=1). The POR gene was sequenced in these 17 patients, and 10/30 alleles presented the polymorphism A503V. P450c21, PORwt and POR A503V were expressed in bacteria, assayed in vitro, and the kinetics parameters Km, Vmax and Vmax/Km were calculated. Although POR A503V variant decreases the activity of P450c17, our study showed that it does not alter the 21-hydroxylation by P450c21. Therefore, there are no POR variants in this cohort that could explain discrepancies between genotype and phenotype in 21- hydroxylase deficiency. To evaluate the hypothesis of extra-adrenal 21- hydroxylation, P450c21, CYP2C19, CYP3A4, and POR were expressed in bacteria, assayed in vitro, and kinetic parameters assessed. Compared to P450c21, the Vmax/Km of 21-hydroxylation of progesterone by CYP2C19 and CYP3A4 was 17% and 10%, respectively. Neither CYP2C19 nor CYP3A4 were able to 21-hydroxylate 17OHP. Considering that little 21-hydroxylation activity is enough to produce sufficient amount of aldosterone to avoid the dehydration, this study suggests that extra-adrenal 21-hydroxylation by CYP2C19 and CYP3A4 may be able to ameliorate the mineralocorticoid, but not the glucocorticoid deficiency. CYP2C19 is very polymorphic, and some haplotypes can modify enzymatic activity. For example, the unique ultrametabolizer allele CYP2C19*17 has two polymorphisms in the promoter region that increase gene transcription in 2-4 times. Thus, patients harboring the CYP2C19 ultra-metabolizer allele could present an increased extraadrenal 21-hydroxylation of progesterone, and hence be able to avoid salt wasting crisis. CYP2C19 gene was sequenced in the 5 patients who did not present salt wasting crisis as expected, and 1/5 patients was homozygous and 1/5 patients was heterozygous for the CYP2C19*17 allele. Heterozygosity was also present in the control group (patients with salt wasting form and genotype/phenotype concordance). Therefore, heterozygosity for CYP2C19*17 seems to be insufficient to modulate salt balance but homozygosity might be able to avoid salt wasting crisis. In conclusion, we described for the first time the modulatory effect of an allelic variant of an extra-adrenal P450 enzyme ameliorating the salt wasting phenotype in a patient with 21-hydroxylase deficiency. Taken together with the remaining undefined genotypes, these results suggest that multiple extra-adrenal enzymes, rather than a single one, modulate the phenotypic expression of defects in 21-hydroxylase.

A deficiência da 21-hidroxilase é uma doença genética comum, causada por mutações no gene CYP21A2, que codifica a enzima 21-hidroxilase (P450c21). A deficiência da 21-hidroxilase afeta a síntese de cortisol e aldosterona e promove acúmulo de precursores, que são desviados para a síntese de andrógenos. Observa-se três principais fenótipos: a forma clássica virilizante simples (VS), na qual as meninas nascem com virilização da genitália externa e ambos os sexos apresentam virilização pós-natal; a forma perdedora de sal (PS), na qual além da virilização, ambos os sexos apresentam crise de perda de sal no período neonatal; e a forma não clássica (NC), na qual os sintomas de hiperandrogenismo iniciam-se mais tardiamente, na infância, adolescência ou idade adulta. Os estudos in vitro das mutações do CYP21A2 demonstram que existe uma boa correlação do grau de comprometimento da atividade enzimática conferido pelo genótipo com o fenótipo. Entretanto, existem algumas divergências como: pacientes que apresentam quadro clínico e hormonal de forma não clássica, nos quais mutações não são identificadas em um ou em ambos os alelos do CYP21A2, e pacientes que apresentam o fenótipo mais leve do que o predito pelo genótipo. Essas divergências sugerem a presença de fatores moduladores do fenótipo na deficiência da 21-hidroxilase. A primeira hipótese foi de que houvesse mutações no gene P450 óxido-redutase (POR), que codifica uma flavoproteína que doa elétrons para as enzimas microssomais P450, inclusive a P450c21, passo fundamental para a atividade enzimática das mesmas. A segunda hipótese foi de que outras enzimas P450, que não a P450c21, tivessem a capacidade de realizar a 21-hidroxilação extra-adrenal da progesterona e 17OH-progesterona (17OHP), sendo então capazes de modular o fenótipo da perda de sal e/ou virilização. Os citocromos P450 hepáticos CYP2C19 e CYP3A4, responsáveis pelo metabolismo de drogas, são capazes de realizar 21-hidroxilação da progesterona, porém essa atividade nunca foi comparada com a atividade de 21-hidroxilação da P450c21, a fim de que se possa extrapolar a importância dessa atividade extra-adrenal in vivo. A casuística desse estudo constou de 11 pacientes com a forma NC e genótipo incompleto, e 6 pacientes com fenótipo discordante do genótipo (5 com genótipo predizendo forma PS e manifestando forma VS, e 1 com genótipo predizendo VS e apresentando forma NC). O gene POR foi sequenciado em todos 17 pacientes e 10/30 alelos não relacionados apresentavam o polimorfismo A503V. O estudo funcional foi realizado através da expressão em bactéria do P450c21, do POR selvagem (PORwt) e da variante do POR A503V, e de estudo enzimático in vitro comparando a 21-hidroxilação da P450c21 promovida pela PORwt e POR A503V. Essa comparação foi realizada através de cálculos dos parâmetros que avaliam cinética enzimática (Km, Vmax e Vmax/Km). Apesar da variante POR A503V diminuir significativamente a atividade da P450c17 in vitro, nosso estudo demonstrou que ela não altera a capacidade de 21-hidroxilase da P450c21. Portanto, não existem substituições no POR que justifiquem as discordâncias de fenótipo/genótipo na deficiência da 21-hidroxilase nesta casuística. Para avaliarmos o papel da 21-hidroxilação extra-adrenal, as enzimas P450c21, as enzimas P450 hepáticas CYP2C19 e CYP3A4 e o POR foram expressos em bactéria. A capacidade das enzimas P450c21, CYP2C19 e CYP3A4 de 21- hidroxilar progesterona e 17OHP foram avaliadas in vitro e medidas através dos mesmos parâmetros de cinética enzimática. Comparado com a P450c21, o Vmax/Km da 21-hidroxilação da progesterona pelos CYP2C19 e CYP3A4 foram 17% e 10%, respectivamente. Os citocromos hepáticos não apresentaram atividade de 21-hidroxilação da 17OHP. Considerando que uma atividade residual mínima de 21-hidroxilação da progesterona é satisfatória para produzir quantidades suficientes de aldosterona para se evitar a perda de sal, este estudo sugere que a atividade de 21-hidroxilação extra-adrenal do CYP2C19 e CYP3A4 é capaz de melhorar o fenótipo de perda de sal, mas não o da deficiência de glicocorticóide. O gene CYP2C19, ao contrário do CYP3A4, é extremamente polimórfico, e são descritos vários haplótipos com diferentes atividades enzimáticas, os quais explicam as diferenças no metabolismo de várias drogas utilizadas na prática clínica. O único polimorfismo ultra-metabolizador é o CYP2C19*17, representado por duas substituições na região promotora que aumentam a transcrição do gene em 2-4 vezes. Os indivíduos que apresentam o haplótipo ultra-metabolizador podem ter maior atividade de 21-hidroxilação extraadrenal da progesterona e, dessa forma, não apresentarem a crise de perda de sal. O gene CYP2C19 foi sequenciado nos cinco pacientes com genótipo de forma perdedora de sal e que não desidrataram como predito, e encontramos o haplótipo ultra-metabolizador em homozigose em 1/5 pacientes e em heterozigose em 1/5 pacientes. Heterozigose para o CYP2C19*17 também foi encontrada no grupo controle (indivíduos perdedores de sal com genótipo/fenótipo concordantes). Portanto, o haplótipo CYP2C19*17 em heterozigose é insuficiente para modular a perda de sal e, provavelmente, em homozigose pode evitar a perda de sal. Em conclusão, pela primeira vez descrevemos o efeito modulador de uma variante alélica dos citocromos hepáticos P450 melhorando o fenótipo da forma perdedora de sal; no entanto, os demais casos permanecem com indefinição do genótipo. Estes resultados sugerem que não apenas uma única enzima, mas múltiplas enzimas extra-adrenais estão possivelmente envolvidas na modulação do fenótipo da deficiência da 21-hidroxilase. / Adrenal 21-hydroxylase deficiency is a common genetic disorder, caused by mutations in the CYP21A2 gene, which encodes the 21-hydroxylase P450c21. The 21-hydroxylase deficiency disrupts cortisol and aldosterone biosynthesis and leads to accumulation of androgen precursors. There are 3 main phenotypes: the simple virilizing (SV) form, in which girls present with virilized external genitalia at birth and both sexes present with precocious pseudopuberty; the salt wasting (SW) form, characterized by additional salt-wasting crisis in the neonatal period in both sexes; and the nonclassic (NC) form, in which the hyperandrogenic signs occur later in life, during childhood, adolescence or adulthood. In vitro studies show a good correlation between the degree of enzymatic impairment determined by genotype and phenotype. However, there are some discrepancies as: patients with clinical and hormonal profiles of nonclassic form in whom mutations are not found in one or both alleles, and patients with milder phenotype than the ones predicted by genotyping. These discrepancies suggest the existence of modulatory factors in 21- hydroxylase deficiency phenotype. The first hypothesis was that there were mutations in P450 oxidoreductase (POR), a gene which encodes a flavoprotein that donates electrons for all microsomal P450s, including P450c21, an essential step for P450s activity. The second hypothesis was that other enzymes that not P450c21 could perform extra-adrenal 21-hydroxylation of progesterone and 17OHprogesterone (17OHP), modulating salt balance and virilization. Hepatic drugmetabolizing P450 enzymes CYP2C19 and CYP3A4 can 21-hydroxylate progesterone; however, this activity was never compared to 21-hydroxylation performed by P450c21, in order to determine the importance of this extra-adrenal activity in vivo. The present cohort consisted of 11 patients with nonclassic form and incomplete genotype and 6 patients with genotype/phenotype discrepancies (genotype-predicted SW form and manifested SV form, n=5; genotyped-predicted SV form and manifested NC form, n=1). The POR gene was sequenced in these 17 patients, and 10/30 alleles presented the polymorphism A503V. P450c21, PORwt and POR A503V were expressed in bacteria, assayed in vitro, and the kinetics parameters Km, Vmax and Vmax/Km were calculated. Although POR A503V variant decreases the activity of P450c17, our study showed that it does not alter the 21-hydroxylation by P450c21. Therefore, there are no POR variants in this cohort that could explain discrepancies between genotype and phenotype in 21- hydroxylase deficiency. To evaluate the hypothesis of extra-adrenal 21- hydroxylation, P450c21, CYP2C19, CYP3A4, and POR were expressed in bacteria, assayed in vitro, and kinetic parameters assessed. Compared to P450c21, the Vmax/Km of 21-hydroxylation of progesterone by CYP2C19 and CYP3A4 was 17% and 10%, respectively. Neither CYP2C19 nor CYP3A4 were able to 21-hydroxylate 17OHP. Considering that little 21-hydroxylation activity is enough to produce sufficient amount of aldosterone to avoid the dehydration, this study suggests that extra-adrenal 21-hydroxylation by CYP2C19 and CYP3A4 may be able to ameliorate the mineralocorticoid, but not the glucocorticoid deficiency. CYP2C19 is very polymorphic, and some haplotypes can modify enzymatic activity. For example, the unique ultrametabolizer allele CYP2C19*17 has two polymorphisms in the promoter region that increase gene transcription in 2-4 times. Thus, patients harboring the CYP2C19 ultra-metabolizer allele could present an increased extraadrenal 21-hydroxylation of progesterone, and hence be able to avoid salt wasting crisis. CYP2C19 gene was sequenced in the 5 patients who did not present salt wasting crisis as expected, and 1/5 patients was homozygous and 1/5 patients was heterozygous for the CYP2C19*17 allele. Heterozygosity was also present in the control group (patients with salt wasting form and genotype/phenotype concordance). Therefore, heterozygosity for CYP2C19*17 seems to be insufficient to modulate salt balance but homozygosity might be able to avoid salt wasting crisis. In conclusion, we described for the first time the modulatory effect of an allelic variant of an extra-adrenal P450 enzyme ameliorating the salt wasting phenotype in a patient with 21-hydroxylase deficiency. Taken together with the remaining undefined genotypes, these results suggest that multiple extra-adrenal enzymes, rather than a single one, modulate the phenotypic expression of defects in 21-hydroxylase.