【病例介绍】患儿，男，13岁3月；因腹部外伤后左腰腹痛10小时入院。

【组织形态学】肿瘤具有纤维性包膜，肿瘤细胞片状、巢状分布；瘤细胞较小，圆形、卵圆形，胞质稍丰富，嗜伊红或透亮，核圆形、卵圆形，可见小核仁，染色质细腻。散在含有淡黄色色素细胞。可见大片坏死，间质纤维血管组织分隔，部分区域粘液变性。可见血管浸润。

【免疫组化结果】NSE（+）, Syn（+）, CgA（+）, CD56（+）, CD99（胞质+）, S-100（支持细胞+）,INI-1（+）, WT-1（-）, 广谱CK（-）, CD10（-）, TFE3（-）, α-Inhibin（-）, HMB-45（-）, TLE1（-）, Ki-67（3%+）,  Pax-8（-）, calretin（-）, ALK（-）, Fli-1（-）, CyclinD1（-），SDHB（-）。

图1：副神经节瘤HE染色（图片来源作者）；

图2：副神经节瘤HE染色（图片来源作者）；

图3：副神经节瘤Syn弥漫阳性（图片来源作者）；

图4：副神经节瘤SDHB阴性表达（图片来源作者）；

【前言】

琥珀酸脱氢酶（SDH）是一种酶复合物，由四个蛋白质亚基组成，在柠檬酸循环和电子传递链中都发挥作用。SDHA、SDHB、SDHC和SDHD的基因位于细胞核DNA中，这些基因的突变最初在副神经节瘤（PGL）和嗜铬细胞瘤（PCC）中被描述，这两种肿瘤分别来自自主神经系统和肾上腺髓质，是相对罕见的肿瘤。SDH突变的患者，几乎只存在于胚系中。此外，其他肿瘤也与SDH突变相关，包括胃肠道间质瘤、SDH缺陷性肾细胞癌和垂体腺瘤。SDHB和SDHA的免疫组化在这些肿瘤的组织病理学分析中已经被证明是一个有价值的辅助检查，并且可以被认为是分子分析的替代标记。2018年，Oudijk等在《Endocrine Pathology》杂志发表了题为《The Role of Immunohistochemistry and Molecular Analysis of Succinate Dehydrogenase in the Diagnosis of Endocrine and Non-Endocrine Tumors and Related Syndromes》的文章。在这篇综述中，作者重点介绍了SDH酶复合物的生理和病理作用及其在内分泌和非内分泌肿瘤中的作用及免疫组化的适用性。本文将主要内容翻译如下：

【SDH复合物：基因、蛋白质、功能】

（1）结构和组装

琥珀酸脱氢酶（SDH）是一种独特的蛋白质复合物，是柠檬酸循环的一部分，在线粒体呼吸链中发挥作用。SDH活性于1909年首次检测到。SDH由两个亲水蛋白和两个疏水蛋白组成。亲水性蛋白质包括SDH亚基A（SDHA）和SDH亚基B（SDHB）。SDH亚基A是一种含FAD辅助因子和琥珀酸结合位点的黄素蛋白，SDH亚基B是一种含三个FeS簇的铁硫蛋白。两个疏水蛋白SDH亚基C和D (SDHC和SDHD)是跨膜蛋白，包含一个结合的血红素和一个结合位点的泛素（图1）。所有SDH亚基均由核基因编码。这与所有其他氧化磷酸化复合物形成对比，其中的蛋白质由线粒体基因组编码（https://www.genecards.Org）。SDH复合体的正确组装依赖于所谓的组装因子。目前，至少已经描述了其中四种。其中，SDH组装因子1和2 （SDHAF1和SDHAF2）的研究最为深入。SDHAF1是一种可溶性蛋白，但不是SDH复合物的稳定组分。数据表明，SDHAF1对SDH中Fe-S中心的插入或保留很重要。缺乏SDHAF1的酵母突变体显示SDH活性仅下降60～70%，而没有完全丧失功能，这使得其他（未知）组装因子也可能参与其中。SDHAF2也是一种包含166个氨基酸的可溶性蛋白，由SDHAF2基因编码。酵母突变体SDHAF2的SDH活性不明显，而其他柠檬酸循环酶和电子传递链复合物的活性正常。SDHAF2似乎是FAD以共价插入SDHA所必需的。 SDHAF2在嗜铬细胞瘤（PCC）和副神经节瘤（PGL）中的作用将在下文关于PCC和PGL中SDH基因的章节中讨论。最近，SDHAF3的一个变种（c.157T>C [p.Phe53Leu]）与PCC和/或PGL发病率增加有关。然而，PCC和PGL发生的确切意义尚不清楚，需要进一步研究。对于SDHAF4，目前还没有发现其与肿瘤发生的直接联系。然而，在敲除SDHAF4的细胞中，SDHAF4的酶活性下降，这表明SDHAF4对SDH复合物的正确组装和活性是必需的。在果蝇中，SDHAF4的正常功能对于预防运动缺陷和神经退行性变至关重要。

（2）功能

SDH复合物位于线粒体呼吸链和柠檬酸循环（也被称为三羧酸循环或Krebs循环）的十字路口。柠檬酸循环是由Hans Adolf Krebs在1937年发现的，它是一个通过一系列酶有步骤控制氧化葡萄糖衍生物的过程。在这些步骤中，高能电子被收集，这些电子被激活的载体NADH和FADH2运输到电子传递链。第一步并不是柠檬酸循环的一部分，但它将糖酵解和柠檬酸循环联系起来。在柠檬酸循环的第6步，SDH催化琥珀酸氧化为富马酸，泛素酮还原为泛素醇。在线粒体呼吸链中，内层线粒体膜上有四种大型膜蛋白复合物，包括复合体I（NADH：泛素氧化酶）、复合体II（SDH）、复合体III（细胞色素c还原酶）和复合体IV（细胞色素c氧化酶）。SDH复合物是四种复合物中唯一不起质子泵作用的。相反，SDH会为源自琥珀酸的泛素提供额外的电子。在这些步骤中，一个电化学质子梯度被创造，驱动ATP的合成，真核细胞需要大量的ATP来正常的细胞功能。SDH复合物的功能作用与任何组成蛋白质的突变干扰有关，这将在后面讨论。

【人类疾病中SDH基因突变的检测】

（1）SDH在神经退行性疾病中的作用

从前段可以推断，SDH突变会导致线粒体功能障碍。需要高能量的组织（心脏、骨骼肌和中枢神经系统）最容易受到影响。SDHA突变被描述为Leigh综合征或亚急性坏死性脑脊髓病的一种罕见原因。Leigh综合征是一种致命的常染色体隐性遗传的进行性儿童神经退行性疾病。该综合征包括局灶性、双侧病变在基底节区、丘脑、小脑和/或脊髓。部分SDHA缺乏（残留活性> 50%）已在两位姐妹中被描述，并导致晚发型视神经萎缩、共济失调和肌病。此外，常染色体隐性SDHA突变在新生儿孤立性扩张型心肌病家族中也有报道。2009年，在一个土耳其和一个意大利家庭的儿童中发现了SDHAF1纯合子突变，这两个家庭都患有SDH缺陷的婴儿白质脑病。此外，也发现SDHB和SDHD突变导致的Leigh综合征。

（2）PCC和PGL中的SDH基因，SDH综合征

目前已知，在约40%的遗传性PCC/PGL中可以有SDH胚系突变。在散发病例中，SDH胚系突变的患病率高达15%。2000年，SDHD是第一个被证实与家族性PGL 1型相关的SDH基因。随后，我们发现其他SDH基因为PCC/PGL易感基因，SDHAF2、SDHC、SDHB和SDHA的胚突变分别与家族综合征PGL2至PGL5相关。这些综合征是常染色体显性的，具有SDHD和SDHAF2的母体印迹效应。在有胚系SDHD或SDHAF2突变的患者中，如果突变是通过父系遗传的，肿瘤几乎只会发生。这两个基因都位于11号染色体的长臂上。有研究表明，在SDHD突变的PGL中，11号染色体的整个母体副本发生丢失。由于SDHD和SDHAF2都不是印迹的，其他母系表达的基因应该在肿瘤的发展中发挥作用。这种现象现在被称为Hensen模型。SDH突变患者的肿瘤发展外显率高度可变，SDHD高（87～100%），SDHB低得多（25～40%）。2018年，Rijken等人发现，在50岁时，SDHB相关外显率估计为21%。SDHD突变易导致多灶头颈部PGL，非转移性腹部PGL或PCC较少见。SDHAF2突变很罕见；只有4个PGL2家族被描述过，通常伴有多灶但无转移的头颈部PGL。大约4%的头颈部PGL（通常是非转移性颈动脉体PGL）中发现胚系SDHC突变。SDHB突变的肿瘤大多发生在肾上腺外的PGL，并伴有高达50%的高转移潜能。头颈部PGL发生在20～30%的SDHB突变携带者。SDHA突变很少见，外显率低，仅占PCC/PGL的3%。重要的是，SDH突变与其他疾病和实体肿瘤有关，这将在后面讨论。SDH基因和PCC/PGL肿瘤相关性的概述如表1所示。

（3）其他肿瘤中的SDH基因

①SDH缺陷型胃肠道间质瘤

大多数胃肠道间质瘤（GIST）发生于成人，其原因是KIT功能基因突变（75～80%）或PDGFRA（5～25%）的增加。其余10%的成人GIST和85%的儿童GIST是非kit/PDGFRA突变的肿瘤，即所谓的野生型GIST。后一组可分为SDH缺陷和非SDH缺陷型病例（包括NF1、BRAF、KRAS、PIK3CA突变或包含ETV6-NTRK3融合的肿瘤）。与非SDH缺陷型GIST相比，SDH缺陷型GIST现在被认为是一种具有特定临床病理特征的独特肿瘤。这些肿瘤发生在胃，更常见于儿童和年轻人，更好发于女性。组织病理学上为多灶性，表现为多结节、分叶状生长模式，主要由上皮样细胞组成。即使经常出现淋巴结转移，它们的行为通常是惰性的。与KIT/PDGRA突变的GIST相比，SDH缺陷型GIST对伊马替尼治疗无效。大约5～10%的胃GIST是SDH缺陷型，其中SDHA突变最常见（30%），而高达20%与SDHB、SDHC或SDHD突变相关。其余50%与SDHC突变相关，导致启动子超甲基化。在Carney三联征患者中也有SDHC突变的报道。在这种非常罕见的非家族性综合征中，主要影响年轻女性，SDH缺陷型GIST与PGL和肺软骨瘤相关。Carney三联征患者的肿瘤不存在SDH基因突变，但SDH缺失是由SDHC启动子特异性CpG岛高甲基化和随后的基因沉默引起的。一个相关的疾病是Carney- Stratakis综合征，PGL和GIST的家族二分体，影响年轻男性和女性。Carney-Stratakis综合征是一种常染色体显性遗传，在SDHB、SDHC和SDHD中均可识别出胚系突变。Carney- Stratakis综合征以PGL为主，Carney三联征以GIST为主。

② SDH缺陷型肾细胞癌

SDH缺陷型肾细胞癌（RCC）占所有RCC的0.05～0.2%。2004年首次报道了SDHB突变的RCC患者。与SDH缺陷型GIST相似，SDH缺陷型RCC具有独特的临床病理特征。因此，在2016年WHO肾肿瘤分类中，被认为是一种独特的RCC类型。平均发病年龄为38岁，男性稍微多见。30%的患者在长期随访中发现多灶性或双侧肿瘤，转移风险较低（估计为11%）。大多数SDH缺陷型肾细胞癌表现出独特的组织学特点，具有胞质空泡和包涵体样结构，内含嗜酸性或絮状物质。然而，变异形态已被报道。SDHB缺陷型RCC最常见的原因是SDHB突变。SDHB突变携带者60岁时发生RCC的风险为4.7%。然而，除了1例SDHA缺陷型RCC外，SDHC和SDHD突变携带者也可能发生RCC（分别存在于14%和8%的患者中）。

③ SDH缺陷型垂体腺瘤

垂体腺瘤（PA）合并PCC或PGL(称为“3Pas”)是非常罕见的，可能是巧合或共同发病机制的结果。2012年，SDHD突变携带者首次出现SDH相关PA，同时伴有多个头颈部、胸腹部PGL。在随后的一年，另一个SDHA相关的PA被描述。迄今为止，约有25例SDH相关PA患者被描述为SDHA、SDHB、SDHC、SDHD或SDHAF2突变。这些肿瘤通常是产生催乳素或生长激素的大腺瘤，诊断时年龄从15岁到84岁不等。一些作者报道，空泡化、透明的细胞质是SDH突变PA的标志，让人想起SDH缺陷型RCC。然而，其他人不能识别独特的形态特征。最近，一位女性垂体癌患者有SDHB突变和血管球PGL的病史。

④ 其他SDH缺陷型肿瘤

尽管除GIST、RCC和PA外，PCC/PGL患者中也有胚系SDH突变的报道，但这些肿瘤中很少被证实与SDH缺陷有关。Ni等人研究了754例分化型甲状腺癌中胚系和体细胞SDH突变/变异的发生情况。他们发现48例胚系SDH错义变异（6%；SDHD 26例，SDHB 22例）。此外，他们在513例肿瘤中发现27例（5%）包含SDHC的1号染色体中存在大量体细胞重复。此外，与正常甲状腺组织相比，乳头状和滤泡状甲状腺肿瘤均显示SDHC和SDHD mRNA表达显著降低。SDH基因表达较低的甲状腺肿瘤与诊断年龄较早和病理TNM分期较高有关。然而，致病性SDH突变与甲状腺癌发生之间的关系仍有待确定。据我们所知，迄今为止，没有SDHB免疫组化染色阴性甲状腺癌的报道。2015年，一名SDHD缺陷的低级别胰腺神经内分泌肿瘤患者被描述为一种胚系SDHD突变，伴有多个头颈部PGL和额叶少突胶质细胞瘤。免疫组化SDHB阴性、SDHA阳性，SDHD野生型等位基因缺失。然而，也有人认为这一单个病例可能更适合归类为胰腺内PGL。Scarpa等人在全基因组测序后，在102例原发性胰腺神经内分泌肿瘤中未发现任何致病性SDH突变。Pópulo等人分析了86例皮肤黑色素瘤的SDHD启动子突变，发现其中2例（2%）发生了改变。他们还评估了107例皮肤黑色素瘤中SDHD蛋白的表达。41%的肿瘤染色评分为低，59%的肿瘤染色评分为中/高。此外，SDHD蛋白的平均表达水平较低与溃疡的存在和较高的病理T分期之间存在显著的相关性。SDHD突变可能与皮肤黑色素瘤的预后相关，但尚未证实与肿瘤发生相关。许多其他肿瘤，包括肾上腺神经母细胞瘤、支气管类癌、室管膜瘤、霍奇金淋巴瘤和结肠癌，已经在SDH突变携带者或其亲属中被描述。到目前为止，还没有发现任何这些肿瘤与SDH突变存在的致病联系的支持。

【SDH免疫组化及结果解释】

在快速发展的分子遗传检测领域，评估已确定的SDH“意义未知的变异”的致病性是非常重要的。SDHB和SDHA免疫组化可以作为一种快速、可靠和廉价的工具来确定这类遗传变异的功能。正常情况下，SDHB和SDHA染色在所有细胞中均为阳性，强烈的颗粒标记和细胞质标记代表蛋白质的线粒体定位。在肿瘤中，如内皮细胞、成纤维细胞或淋巴细胞等非肿瘤细胞可作为内部阳性对照。如果SDH复合物的任何一个亚基由于(epi)突变而丢失，整个复合物变得不稳定，SDHB亚基在细胞质中降解。SDHB免疫组化显示SDHB蛋白缺失（图2和3）。SDHA、SDHB、SDHC、SDHD或SDHAF2突变失活的肿瘤表现为胞质SDHB表达缺失。如果肿瘤细胞中SDHB染色明显低于非肿瘤细胞，或显示弱弥漫性胞质红色，而不是颗粒状染色，则应认为SDHB免疫组化染色阴性。值得注意的是，SDHB免疫染色在细胞质透亮肿瘤区域可能出现假阴性，例如透明细胞性肾细胞癌。在这些病例中，最好的方法是寻找有嗜酸性细胞质的区域来解释染色。在一项多中心研究中，SDHB免疫组化被证明是一种稳健的技术，在一组7名评论专家中几乎有90%意见一致。在这7名专家的意见中，SDHB免疫组化检测SDH突变的阳性预测值为67～93%，阴性预测值为90～99%。此外，SDHA免疫组化被证明是检测SDHA突变肿瘤的一个有用的标记物，在具有致病性SDHA突变并伴有二次打击失活的肿瘤中也是如此。在SDHA突变的肿瘤中SDHA细胞质染色为阴性，而在任何其他SDH亚基突变的肿瘤中SDHA染色保持不变（图3a-b）。这些结果表明，当SDH复合体被破坏时，SDHB蛋白降解，而SDHA蛋白保持完整。值得注意的是，SDHA突变可能在普通人群中出现，比例高达0.3%，因为这些突变具有低的、不完全的外显率模式。分子基因检测是一项劳动密集型检测，需要临床分子诊断实验室，因此SDHB和SDHA免疫组化可以作为一种辅助工具来识别SDH缺陷型肿瘤患者。如前所述，一些肿瘤呈弱弥漫性胞质SDHB免疫染色，尤其是具有SDHD突变的PCC/PGL。因此，Menara等人在170例PCC/PGL中评估了SDHD免疫组化是否可用于检测SDHD突变。有趣的是，他们发现SDHD免疫染色在SDH缺失型肿瘤中为阳性，而在SDH野生型肿瘤中为阴性。对这一矛盾结果的一种可能的解释是，正常状态下SDHD表位被隐藏在蛋白质的跨膜结构域中，但SDH复合物的破坏释放了表位，使其可用于免疫染色。 尽管SDHD免疫组化不能用于特异性检测SDHD突变的肿瘤，但该染色为难以解释的SDHB免疫染色提供了补充。在一小部分VHL和NF1突变的PCC/PGL中存在SDHB弱弥漫性或不一致的阴性细胞质染色。因此，如果SDHB染色阴性肿瘤的SDH基因检测没有显示突变，则建议进行SDHC启动子甲基化、VHL和/或NF1分子检测。

【SDH异常的致瘤机制】

如上所述，SDH突变在许多遗传性和偶发性恶性肿瘤中都很常见。四种SDH亚基中的任何一个的突变都会导致SDH复合物的解体，并导致SDH酶活性的完全丧失。SDH功能障碍可导致琥珀酸的积累和低水平的富马酸。琥珀酸的积累通过激活缺氧诱导因子（HIF）途径促进血管生成，这已经在基因表达分析中被证明。在该研究中，SDHB-、SDHD-或VHL -突变的PCC显示了一种具有“HIF签名”的基因表达模式。此外，Selak等人发现，SDH功能障碍增加了琥珀酸的水平，首先在线粒体基质中积累，然后渗漏到细胞质中，抑制脯氨酸羟化酶的活性，导致HIFa的稳定和HIF途径的激活。HIF-1α在SDH缺陷型肿瘤中稳定的另一种解释是活性氧（ROS）的产生。虽然在正常情况下，SDH并不被认为是电子传递链中ROS产生的主要位点，但在PCC和PGL中，SDH突变与氧化应激之间存在关联的证据。

 【其他柠檬酸循环基因突变背景下的肿瘤】

除SDH外，其他柠檬酸循环酶在各种类型的肿瘤中也出现了突变或失调。异柠檬酸脱氢酶(IDH)由三种异构体（IDH1、IDH2和IDH3）组成，能将异柠檬酸转化为α酮戊二酸。IDH1和IDH2突变常见于低级别胶质瘤和继发性胶质母细胞瘤。在急性髓细胞白血病和T细胞淋巴瘤中也发现了突变。PGL中也可发生IDH突变，但很少见。它们导致α-酮戊二酸转化为2-羟基戊二酸（2-HG）的增加，导致2-HG的积累。这种情况发生在2-羟基戊二酸脱氢酶缺乏症患者的大脑中，这些患者随后发展为脑白质病，并增加了脑肿瘤的风险。富马酸水合酶（FH）催化富马酸水合生成L-苹果酸盐。FH突变通常出现在遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌中，患者可表现为多发性皮肤平滑肌瘤和特定的RCC亚型。与SDH基因突变的肿瘤相似，FH基因突变的肿瘤中HIF的表达上调。FH缺陷的细胞表现出细胞内累积的延胡索酸盐抑制HIF-1α脯氨酸羟基化。在PCC和PGL中也发现了FH突变，FH缺陷型肿瘤可能通过2SC的核和胞质染色以及FH免疫染色的缺失来进行免疫组化检测。苹果酸脱氢酶（MDH）是一种利用NAD+还原为NADH催化苹果酸氧化为草酰乙酸的酶。已知有两种亚型。一种异构体是在线粒体内进行柠檬酸循环的一种主要酶。另一种存在于细胞质中，参与苹果酸/天冬氨酸穿梭。

Cascon等人描述了一个携带MDH2种系突变的PGL家族。与对照组相比，这些肿瘤的MDH2表达水平较低。此外，在HeLa细胞中，MDH2的敲除显示苹果酸盐和富马酸盐均有积累。MDH1突变与色素性视网膜炎、铁粒幼细胞性贫血和脊髓小脑共济失调相关。除了在编码柠檬酸循环酶的基因中检测到突变外，一些研究表明，在其他类型的癌症中，包括结肠直肠癌、胰腺癌、卵巢癌、肾癌、胃癌和前列腺癌中，也存在酶的调控失调（例如，A -酮戊二酸脱氢酶、柠檬酸合酶、乙酰辅酶A羧化酶）。

【小  结】

SDH复合物是一种具有生物学和生物化学意义的酶复合物，由四个亚基组成，在柠檬酸循环和电子传递链中起着关键作用。在过去的20年里，我们发现它在PCC、PGL和其他几种肿瘤类型的发病机制中起着至关重要的作用，主要是在遗传背景中。SDHB和SDHA的免疫组化在任何SDHB相关肿瘤的诊断病理学中都占有重要地位，并已成为分子分析和未知基因变异确认的良好替代标记。目前面临的挑战如下：（1）在其他病理领域详细阐述这些免疫组化标记物[79]；（2）检测相关基因序列（启动子区域、内含子/外显子边界）或基因（SDH组装因子、其他柠檬酸循环基因）的遗传学异常；（3）利用越来越多的关于酶活性丧失的功能性后果的知识，开发可能影响或阻止肿瘤发展的治疗干预措施。