45,X/46,XY嵌合體性腺表型及其機制的研究進展

陳青青，朱一琳，王春林

(浙江大學醫學院附屬第一醫院兒科，杭州 310003)

性染色體45,X/46,XY嵌合體特征為45,X(45,XO)與46,XY兩種細胞系在同一個體表達，是一種相對罕見的染色體異常性疾病，伴有異常表型的發病率為(1.5～1.7)/10 000[1]。性腺發育異常為染色體核型、性腺表型及解剖結構不一致的先天遺傳異質性疾病，其臨床表現主要因基因變異、激素分泌異常或外周對性腺激素反應異常所致[2-3]。因性腺發育異常的表型范圍較廣，發病率難以預計，據估計活產新生兒中外生殖器畸形的比例約為1/4 500[4-5]。45,X/46,XY嵌合體是性染色體性腺發育異常的重要組成部分，亦稱混合型性腺發育異常，性腺組織多樣，主要表現為雙側條索狀性腺、一側睪丸合并對側條索狀性腺、雙側睪丸，部分性腺組織中甚至可見卵巢組織[6]。因性腺組織發育異常，45,X/46,XY嵌合體多伴有米勒管不同程度退化不全，外生殖器可表現為正常女性外陰、外生殖器模糊或正常男性陰莖，診出患兒以外生殖器模糊最為多見，嚴重影響患兒身心健康。研究發現45,X/46,XY嵌合體患者性腺母細胞瘤或生殖細胞原位癌的發生風險高達15%～35%，腫瘤發生與患者性腺組織類型相關，且未分化性腺組織可顯著增加腫瘤發生風險[7]。性腺發育是一個復雜、多因素參與并精準調節的過程。目前，45,X/46,XY嵌合體性腺組織發育異常的發生機制尚未闡明，明確45,X/46,XY嵌合體患者性腺組織類型與染色體核型的關系有助于診斷及評估腫瘤發生風險，協助制訂診療方案。現就45,X/46,XY嵌合體性腺表型及其機制的研究進展予以綜述。

1 45,X/46,XY嵌合體性腺組織特點

45,X/46,XY嵌合體含有Y染色體，其性腺發育異常多是睪丸發育過程受阻所致。正常性發育過程包括性別決定、性腺分化及內外生殖器分化[8]。睪丸或卵巢均起源于胚胎生殖嵴，即為性腺原基，其中包括支持細胞、類固醇生成細胞及生殖細胞，這些細胞具有雙能性，可分化為睪丸或卵巢。正常46,XY胚胎發育至42 d，Y染色體性別決定區(sex determining region Y,SRY)基因在性腺原基的體細胞亞群中短時間誘導表達，53 d下調直至恢復基線轉錄水平，觸發下游基因(主要為性別決定基因盒9)轉錄表達，啟動睪丸決定和男性分化過程[5]。支持細胞作為睪丸最早出現的細胞類型，分泌抗米勒管激素，促使米勒管(可分化為女性輸卵管、子宮及陰道上部)退化，且米勒管激素常需足量才可啟動并維持睪丸分化、阻斷卵巢通路[9]。研究發現，米勒管激素推動生殖細胞由促性腺細胞轉變為精原細胞[10]。睪丸間質細胞可分泌睪酮，穩定沃爾夫管并促進男性副性腺和泌尿生殖系統發育。

45,X/46,XY嵌合體性腺組織多變，常見類型包括條索狀性腺、發育不良睪丸、卵睪及正常睪丸。但由于表現形式代表的是兩個極端(正常睪丸和正常卵巢)之間的連續體，而非獨立實體，性腺分化模式分類極為困難。經雙側性腺活檢發現,45,X/46,XY嵌合體中性腺病理類型常與性腺所在位置相關，可觸及性腺中發育不良的睪丸占87.5%，未觸及性腺中條索狀性腺占91.2%；最常見的性腺發育障礙病理亞型為完全性性腺發育異常(表現為雙側條索狀性腺)和混合型性腺發育異常(表現為一側睪丸組織，對側為條索狀性腺)[11]。多中心臨床研究發現，87份嵌合體患者性腺標本中，44%為條索狀性腺，28%為睪丸組織(多數為發育不良的睪丸)，18%為無性腺組織，6%為未分化性腺組織，2%為睪丸及未分化性腺組織，1%為卵巢組織[8]。由此可見，在45,X/46,XY嵌合體中，最常見的性腺異常組織類型為條索狀性腺，為無功能的性腺組織，未分化性腺的卵巢間質是其典型病理特征。但與45,X或46,XX核型個體可能存在的條索狀性腺不同，45,X/46,XY嵌合體中卵泡組織十分罕見，且均為無功能的不成熟卵泡[12]。

2 45,X/46,XY嵌合體性腺組織異常決定機制

45,X/46,XY嵌合體性腺發育異常的根本原因為核型異常，45,X/46,XY嵌合體由正常核型46,XY演變而來。目前普遍認同的假說為胚胎發育早期，部分細胞有絲分裂過程中分裂后期遲滯或染色體重排，從而導致Y染色體不分離，產生3種細胞系：45,X、46,XY、47,XYY。其中47,XYY細胞系在進一步的細胞分裂中常易丟失，其原因可能為受外界環境因素影響，Y染色體結構異常、不穩定，如形成雙著絲粒Y染色體[13-14]。嵌合體不同核型細胞系的比例及分布隨有絲分裂發生錯誤的時間點的不同而有所差異[15]。45,X/46,XY嵌合體性腺發育異常在性決定階段可能與以下因素相關。

2.1外周血不同核型細胞系比例 外周血淋巴細胞采集是最簡單的核型檢測的取材方式，在最早的嵌合體研究中即提出外周血核型中細胞系比例可能與最終性腺發育類型相關。一項關于45,X/46,XY嵌合體精子異常患者(其他表型無異常且均已排除Y染色體異常)的外周血核型分析的研究發現，46例患者中XY比例超過50%，且精子輕度異常組XY比例高于無精癥組[16]。這表明，外周血46,XY比例優勢與性腺組織發育存在一致性。然而，有學者對嵌合型單卵雙胞胎核型進行檢測發現，雙胞胎外周血中兩種核型細胞所占比例一致，但生殖腺不同：雙胞胎A表現為正常男性表型，雙側睪丸；雙胞胎B左側性腺為睪丸，右側為條索狀性腺[17]。可見，外周血中不同核型細胞比例與生殖腺表型之間是否相關仍存在爭議。因血細胞起源于胚胎外(卵黃囊被認為是淋巴造血前體的最終來源)，從而解釋了外周血、頰黏膜及性腺組織的核型差異[18-19]。若有絲分裂錯誤發生于胚層分化前，則外周血核型比例與其他組織相一致，具有代表性，同時亦不能排除外周血核型檢測時存在的偶然性，細胞數量的選擇、兩個細胞系體外生長的差異(隨著時間延長45,X細胞系數量下降)以及外周血核型克隆子集選擇等因素對檢測準確性的影響[20]。

綜上，外周血核型與最終性腺表型是否相關尚需進一步觀察分析，性腺中包含睪丸組織的個體外周血經熒光原位雜交技術檢測常能檢測出Y染色體[21]，但目前仍未確定其細胞系組成比例與性腺類型直接相關。外周血核型檢測作為45,X/46,XY嵌合體確診的重要方式，其細胞系比例在性腺組織分化類型中的作用逐漸弱化，越來越多的學者認為性腺組織自身細胞系比例與其最終分化類型密切相關。

2.2性腺不同核型細胞系比例及分布 45,X/46,XY嵌合體中，不同組織可能呈現出不同的核型細胞系比例。性腺組織細胞系核型數量優勢理論認為任何一個組織中兩個細胞系的比例可能決定了該組織的正常或異常發育。因此，性腺中的細胞系比例與性腺組織類型相關。Kofman等[22]報道5例45,X/46,XY嵌合體患者中有2例一側性腺內有46,XY細胞系，其性腺均有睪丸組織，其余3例兩側性腺中不含或僅含有少量46,XY細胞系，性腺組織表現為條索狀，無睪丸組織。可見，性腺中46,XY細胞系比例大小對性腺中睪丸組織的形成至關重要。小鼠實驗中也發現，如果性腺中XY細胞系的比例低于30%，性腺將會發育為卵巢[23]。然而Rosa等[24]報道的14例嵌合體患者中，有2例性腺中細胞系比例優勢與性腺并不一致。嵌合體性腺中細胞系比例與性腺表型是否直接相關仍有爭議。睪丸間質細胞及支持細胞熒光原位雜交技術檢測的結果表明，條紋狀性腺(分別為14%和21%)中染色體Y的信號比例均低于萎縮睪丸(分別為59%和53%)[25]。由此在數量優勢理論基礎上，提出分布效應理論即細胞系在生殖嵴中的分布決定了性腺表型，認為嵌合體的性腺表型不僅取決于XY細胞系所占比例，細胞系在生殖嵴中的分布也尤為重要，若嵌合細胞系均勻分布于生殖嵴，睪丸發育；若XY細胞系局部聚集，可導致睪丸局部分化。僅表現為不育的45,X/46,XY嵌合體男性患者外周血及性腺核型中XY比例均最高，且體表細胞中常僅有46,XY細胞系[26]。總之，雖然性腺的分化與性腺組織核型的直接關系仍未證實，但性腺核型分布相較外周血核型分布對性腺發育更具決定性。

2.3染色體結構變異及關鍵基因表達異常 性腺發育異常的發生多數由寡基因變異引起而非單基因所致。45,X/46,XY嵌合體中，部分Y染色體存在雙著絲粒，不穩定，易發生結構變異，Y染色體結構變異及關鍵基因表達的微小變化是性腺表型變異的重要因素[27-28]。研究發現，15例45,X/46,XY嵌合體患者中，1/3存在Y染色體微缺失，均表現為混合型性腺發育異常[8]。嵌合體中Y染色體結構變異引發性腺組織異常發育的相關因素包括：①Y染色體上不同的斷裂及融合位點導致不同的變異，由此產生不同類型的性腺組織。Tuck-Muller等[29]對嵌合體中Y染色體不同斷裂點進行統計發現，斷裂位點位于短臂，性腺組織表現多樣，無明顯特征；而斷裂及融合位點位于長臂時，性腺組織主要表現為睪丸或條索狀性腺組織。不同位點斷裂及融合會導致部分片段缺失或重復，如斷裂點位于長臂常引起短臂片段重復及長臂片段缺失，由此可知，不同斷裂及融合位點導致表型不一可能與重要片段缺失或重復相關。②關鍵基因SRY：SRY基因位于Y染色體短臂，是人類睪丸決定因子，在睪丸正常發育過程中發揮重要作用。SRY基因變異可表現為性腺發育異常甚至完全的性反轉，在46,XY性腺發育異常患者中，約20%由SRY基因突變所致。部分性腺發育異常的45,X/46,XY嵌合體患者基因檢測發現，Y染色體上SRY基因發生變異，而少數患者SRY基因易位至45,X細胞系的X染色體上，可表現為正常男性表型[30]。此外，SRY基因序列正確，但因與SRY基因座存在一定距離的Sx1重復序列拷貝數的改變亦可引發性腺發育異常[31]。由此推測，不同類型的性腺組織可能與SRY基因及其周邊序列是否正常相關。③關鍵基因沙漠刺猬因子(desert hedgehog，DHH)是刺猬蛋白信號通路家族成員，主要在睪丸支持細胞中表達，與睪丸間質前體細胞刺猬信號受體1結合，調節類固醇激素合成以參與性別分化，其變異導致性腺發育異常的機制與DHH基因劑量不足相關[32-33]。研究發現，DHH基因的錯義或移碼突變會導致完全性性腺發育異常，部分表現為混合型性腺發育異常的45,X/46,XY嵌合體中也發現DHH基因變異[34]。綜上可知，45,X/46,XY嵌合體中Y染色體不同位點的重組及關鍵基因的變異與不同的性腺表型直接相關，性腺是否正常發育取決于男性分化途徑級聯反應是否被正常激活。

3 45,X/46,XY嵌合體性腺組織異常調節機制

性腺發育是一個復雜的過程，特定基因需要在特定的時間表達以驅動性腺發育，45,X/46,XY嵌合體性腺異常分化除上述可能的決定因素外，關鍵基因的轉錄調節及性腺組織所處微環境的異常也起著關鍵性作用[35]。性腺異常發育的調節機制主要包括SRY作用受干擾和(或)性腺分化時激素微環境的改變。①SRY在特定時間正常觸發下游靶基因是睪丸發育的關鍵步驟。SRY僅為觸發因素，在推動進入男性性別分化通路中的作用有限，但表達時機、地點和表達量超過一定閾值以及SRY信號的密度對觸發的啟動至關重要[36]。SRY誘導睪丸發育的時間窗窄，僅為短時間內的誘導表達。此外，即使SRY基因正常存在，作為轉錄因子，若其不能結合至特定的DNA序列亦無法正常發揮作用[37]。由于嵌合體中45,X核型細胞系的存在，SRY的表達狀態發生改變，未觸發下游靶基因，導致男性與女性分化途徑失衡，偏向卵巢分化途徑。②相對穩定的激素環境在性腺的正常發育中起關鍵作用。近年來，性腺激素對性腺發育的影響備受關注，在性腺發育過程中，激素對性腺的影響遠大于性染色體的構成[38]。一項對具有XX/XY遺傳性別決定的魚類性腺發育研究發現，環境改變將導致其性腺逆轉，而皮質醇水平是聯系環境與性腺發育的關鍵因素，可見在性腺發育過程中激素微環境對性腺的正常分化具有重要作用[39-40]。根據性腺發育異常患者性腺樣本的病理學研究可知，性染色體結構異常可干擾下游性腺發育相關的重要因子轉錄，影響支持細胞或顆粒細胞的分化和功能，導致微環境中激素對生殖細胞刺激不足，從而延緩或阻礙其成熟[41]。典型的46,XX女性和46,XY男性性激素水平存在明顯差異。激素水平與性腺發育相輔相成，45,X/46,XY嵌合體中性腺45,X細胞系仍具有產生雌激素的能力，導致雄激素水平相對降低，激素微環境紊亂。兩種細胞系暴露于紊亂的激素微環境，難以形成成熟的卵巢或睪丸組織，導致性腺發育異常[42]。

4 小 結

性腺發育是一個多基因參與且高度協調的過程，需要精密的調控機制。性染色體45,X/46,XY嵌合體性腺表型譜廣而多變，多數患者性腺中包含分化不良的性腺組織，具有較高的腫瘤發生風險。但嵌合體中性腺發育異常的機制尚未闡明，外周血或性腺組織中不同核型細胞系的比例、分布以及Y染色體的結構異常與性腺發育異常可能相關。因此，揭示45,X/46,XY嵌合體性發育不良的機制，有助于認識與診斷該病，降低誤診及漏診率，協助腫瘤風險評估，制訂最佳的治療方案。