45,X/46,XY嵌合体性腺表型及其机制的研究进展

陈青青，朱一琳，王春林

(浙江大学医学院附属第一医院儿科，杭州 310003)

性染色体45,X/46,XY嵌合体特征为45,X(45,XO)与46,XY两种细胞系在同一个体表达，是一种相对罕见的染色体异常性疾病，伴有异常表型的发病率为(1.5～1.7)/10 000[1]。性腺发育异常为染色体核型、性腺表型及解剖结构不一致的先天遗传异质性疾病，其临床表现主要因基因变异、激素分泌异常或外周对性腺激素反应异常所致[2-3]。因性腺发育异常的表型范围较广，发病率难以预计，据估计活产新生儿中外生殖器畸形的比例约为1/4 500[4-5]。45,X/46,XY嵌合体是性染色体性腺发育异常的重要组成部分，亦称混合型性腺发育异常，性腺组织多样，主要表现为双侧条索状性腺、一侧睾丸合并对侧条索状性腺、双侧睾丸，部分性腺组织中甚至可见卵巢组织[6]。因性腺组织发育异常，45,X/46,XY嵌合体多伴有米勒管不同程度退化不全，外生殖器可表现为正常女性外阴、外生殖器模糊或正常男性阴茎，诊出患儿以外生殖器模糊最为多见，严重影响患儿身心健康。研究发现45,X/46,XY嵌合体患者性腺母细胞瘤或生殖细胞原位癌的发生风险高达15%～35%，肿瘤发生与患者性腺组织类型相关，且未分化性腺组织可显著增加肿瘤发生风险[7]。性腺发育是一个复杂、多因素参与并精准调节的过程。目前，45,X/46,XY嵌合体性腺组织发育异常的发生机制尚未阐明，明确45,X/46,XY嵌合体患者性腺组织类型与染色体核型的关系有助于诊断及评估肿瘤发生风险，协助制订诊疗方案。现就45,X/46,XY嵌合体性腺表型及其机制的研究进展予以综述。

1 45,X/46,XY嵌合体性腺组织特点

45,X/46,XY嵌合体含有Y染色体，其性腺发育异常多是睾丸发育过程受阻所致。正常性发育过程包括性别决定、性腺分化及内外生殖器分化[8]。睾丸或卵巢均起源于胚胎生殖嵴，即为性腺原基，其中包括支持细胞、类固醇生成细胞及生殖细胞，这些细胞具有双能性，可分化为睾丸或卵巢。正常46,XY胚胎发育至42 d，Y染色体性别决定区(sex determining region Y,SRY)基因在性腺原基的体细胞亚群中短时间诱导表达，53 d下调直至恢复基线转录水平，触发下游基因(主要为性别决定基因盒9)转录表达，启动睾丸决定和男性分化过程[5]。支持细胞作为睾丸最早出现的细胞类型，分泌抗米勒管激素，促使米勒管(可分化为女性输卵管、子宫及阴道上部)退化，且米勒管激素常需足量才可启动并维持睾丸分化、阻断卵巢通路[9]。研究发现，米勒管激素推动生殖细胞由促性腺细胞转变为精原细胞[10]。睾丸间质细胞可分泌睾酮，稳定沃尔夫管并促进男性副性腺和泌尿生殖系统发育。

45,X/46,XY嵌合体性腺组织多变，常见类型包括条索状性腺、发育不良睾丸、卵睾及正常睾丸。但由于表现形式代表的是两个极端(正常睾丸和正常卵巢)之间的连续体，而非独立实体，性腺分化模式分类极为困难。经双侧性腺活检发现,45,X/46,XY嵌合体中性腺病理类型常与性腺所在位置相关，可触及性腺中发育不良的睾丸占87.5%，未触及性腺中条索状性腺占91.2%；最常见的性腺发育障碍病理亚型为完全性性腺发育异常(表现为双侧条索状性腺)和混合型性腺发育异常(表现为一侧睾丸组织，对侧为条索状性腺)[11]。多中心临床研究发现，87份嵌合体患者性腺标本中，44%为条索状性腺，28%为睾丸组织(多数为发育不良的睾丸)，18%为无性腺组织，6%为未分化性腺组织，2%为睾丸及未分化性腺组织，1%为卵巢组织[8]。由此可见，在45,X/46,XY嵌合体中，最常见的性腺异常组织类型为条索状性腺，为无功能的性腺组织，未分化性腺的卵巢间质是其典型病理特征。但与45,X或46,XX核型个体可能存在的条索状性腺不同，45,X/46,XY嵌合体中卵泡组织十分罕见，且均为无功能的不成熟卵泡[12]。

2 45,X/46,XY嵌合体性腺组织异常决定机制

45,X/46,XY嵌合体性腺发育异常的根本原因为核型异常，45,X/46,XY嵌合体由正常核型46,XY演变而来。目前普遍认同的假说为胚胎发育早期，部分细胞有丝分裂过程中分裂后期迟滞或染色体重排，从而导致Y染色体不分离，产生3种细胞系：45,X、46,XY、47,XYY。其中47,XYY细胞系在进一步的细胞分裂中常易丢失，其原因可能为受外界环境因素影响，Y染色体结构异常、不稳定，如形成双着丝粒Y染色体[13-14]。嵌合体不同核型细胞系的比例及分布随有丝分裂发生错误的时间点的不同而有所差异[15]。45,X/46,XY嵌合体性腺发育异常在性决定阶段可能与以下因素相关。

2.1外周血不同核型细胞系比例 外周血淋巴细胞采集是最简单的核型检测的取材方式，在最早的嵌合体研究中即提出外周血核型中细胞系比例可能与最终性腺发育类型相关。一项关于45,X/46,XY嵌合体精子异常患者(其他表型无异常且均已排除Y染色体异常)的外周血核型分析的研究发现，46例患者中XY比例超过50%，且精子轻度异常组XY比例高于无精症组[16]。这表明，外周血46,XY比例优势与性腺组织发育存在一致性。然而，有学者对嵌合型单卵双胞胎核型进行检测发现，双胞胎外周血中两种核型细胞所占比例一致，但生殖腺不同：双胞胎A表现为正常男性表型，双侧睾丸；双胞胎B左侧性腺为睾丸，右侧为条索状性腺[17]。可见，外周血中不同核型细胞比例与生殖腺表型之间是否相关仍存在争议。因血细胞起源于胚胎外(卵黄囊被认为是淋巴造血前体的最终来源)，从而解释了外周血、颊黏膜及性腺组织的核型差异[18-19]。若有丝分裂错误发生于胚层分化前，则外周血核型比例与其他组织相一致，具有代表性，同时亦不能排除外周血核型检测时存在的偶然性，细胞数量的选择、两个细胞系体外生长的差异(随着时间延长45,X细胞系数量下降)以及外周血核型克隆子集选择等因素对检测准确性的影响[20]。

综上，外周血核型与最终性腺表型是否相关尚需进一步观察分析，性腺中包含睾丸组织的个体外周血经荧光原位杂交技术检测常能检测出Y染色体[21]，但目前仍未确定其细胞系组成比例与性腺类型直接相关。外周血核型检测作为45,X/46,XY嵌合体确诊的重要方式，其细胞系比例在性腺组织分化类型中的作用逐渐弱化，越来越多的学者认为性腺组织自身细胞系比例与其最终分化类型密切相关。

2.2性腺不同核型细胞系比例及分布 45,X/46,XY嵌合体中，不同组织可能呈现出不同的核型细胞系比例。性腺组织细胞系核型数量优势理论认为任何一个组织中两个细胞系的比例可能决定了该组织的正常或异常发育。因此，性腺中的细胞系比例与性腺组织类型相关。Kofman等[22]报道5例45,X/46,XY嵌合体患者中有2例一侧性腺内有46,XY细胞系，其性腺均有睾丸组织，其余3例两侧性腺中不含或仅含有少量46,XY细胞系，性腺组织表现为条索状，无睾丸组织。可见，性腺中46,XY细胞系比例大小对性腺中睾丸组织的形成至关重要。小鼠实验中也发现，如果性腺中XY细胞系的比例低于30%，性腺将会发育为卵巢[23]。然而Rosa等[24]报道的14例嵌合体患者中，有2例性腺中细胞系比例优势与性腺并不一致。嵌合体性腺中细胞系比例与性腺表型是否直接相关仍有争议。睾丸间质细胞及支持细胞荧光原位杂交技术检测的结果表明，条纹状性腺(分别为14%和21%)中染色体Y的信号比例均低于萎缩睾丸(分别为59%和53%)[25]。由此在数量优势理论基础上，提出分布效应理论即细胞系在生殖嵴中的分布决定了性腺表型，认为嵌合体的性腺表型不仅取决于XY细胞系所占比例，细胞系在生殖嵴中的分布也尤为重要，若嵌合细胞系均匀分布于生殖嵴，睾丸发育；若XY细胞系局部聚集，可导致睾丸局部分化。仅表现为不育的45,X/46,XY嵌合体男性患者外周血及性腺核型中XY比例均最高，且体表细胞中常仅有46,XY细胞系[26]。总之，虽然性腺的分化与性腺组织核型的直接关系仍未证实，但性腺核型分布相较外周血核型分布对性腺发育更具决定性。

2.3染色体结构变异及关键基因表达异常 性腺发育异常的发生多数由寡基因变异引起而非单基因所致。45,X/46,XY嵌合体中，部分Y染色体存在双着丝粒，不稳定，易发生结构变异，Y染色体结构变异及关键基因表达的微小变化是性腺表型变异的重要因素[27-28]。研究发现，15例45,X/46,XY嵌合体患者中，1/3存在Y染色体微缺失，均表现为混合型性腺发育异常[8]。嵌合体中Y染色体结构变异引发性腺组织异常发育的相关因素包括：①Y染色体上不同的断裂及融合位点导致不同的变异，由此产生不同类型的性腺组织。Tuck-Muller等[29]对嵌合体中Y染色体不同断裂点进行统计发现，断裂位点位于短臂，性腺组织表现多样，无明显特征；而断裂及融合位点位于长臂时，性腺组织主要表现为睾丸或条索状性腺组织。不同位点断裂及融合会导致部分片段缺失或重复，如断裂点位于长臂常引起短臂片段重复及长臂片段缺失，由此可知，不同断裂及融合位点导致表型不一可能与重要片段缺失或重复相关。②关键基因SRY：SRY基因位于Y染色体短臂，是人类睾丸决定因子，在睾丸正常发育过程中发挥重要作用。SRY基因变异可表现为性腺发育异常甚至完全的性反转，在46,XY性腺发育异常患者中，约20%由SRY基因突变所致。部分性腺发育异常的45,X/46,XY嵌合体患者基因检测发现，Y染色体上SRY基因发生变异，而少数患者SRY基因易位至45,X细胞系的X染色体上，可表现为正常男性表型[30]。此外，SRY基因序列正确，但因与SRY基因座存在一定距离的Sx1重复序列拷贝数的改变亦可引发性腺发育异常[31]。由此推测，不同类型的性腺组织可能与SRY基因及其周边序列是否正常相关。③关键基因沙漠刺猬因子(desert hedgehog，DHH)是刺猬蛋白信号通路家族成员，主要在睾丸支持细胞中表达，与睾丸间质前体细胞刺猬信号受体1结合，调节类固醇激素合成以参与性别分化，其变异导致性腺发育异常的机制与DHH基因剂量不足相关[32-33]。研究发现，DHH基因的错义或移码突变会导致完全性性腺发育异常，部分表现为混合型性腺发育异常的45,X/46,XY嵌合体中也发现DHH基因变异[34]。综上可知，45,X/46,XY嵌合体中Y染色体不同位点的重组及关键基因的变异与不同的性腺表型直接相关，性腺是否正常发育取决于男性分化途径级联反应是否被正常激活。

3 45,X/46,XY嵌合体性腺组织异常调节机制

性腺发育是一个复杂的过程，特定基因需要在特定的时间表达以驱动性腺发育，45,X/46,XY嵌合体性腺异常分化除上述可能的决定因素外，关键基因的转录调节及性腺组织所处微环境的异常也起着关键性作用[35]。性腺异常发育的调节机制主要包括SRY作用受干扰和(或)性腺分化时激素微环境的改变。①SRY在特定时间正常触发下游靶基因是睾丸发育的关键步骤。SRY仅为触发因素，在推动进入男性性别分化通路中的作用有限，但表达时机、地点和表达量超过一定阈值以及SRY信号的密度对触发的启动至关重要[36]。SRY诱导睾丸发育的时间窗窄，仅为短时间内的诱导表达。此外，即使SRY基因正常存在，作为转录因子，若其不能结合至特定的DNA序列亦无法正常发挥作用[37]。由于嵌合体中45,X核型细胞系的存在，SRY的表达状态发生改变，未触发下游靶基因，导致男性与女性分化途径失衡，偏向卵巢分化途径。②相对稳定的激素环境在性腺的正常发育中起关键作用。近年来，性腺激素对性腺发育的影响备受关注，在性腺发育过程中，激素对性腺的影响远大于性染色体的构成[38]。一项对具有XX/XY遗传性别决定的鱼类性腺发育研究发现，环境改变将导致其性腺逆转，而皮质醇水平是联系环境与性腺发育的关键因素，可见在性腺发育过程中激素微环境对性腺的正常分化具有重要作用[39-40]。根据性腺发育异常患者性腺样本的病理学研究可知，性染色体结构异常可干扰下游性腺发育相关的重要因子转录，影响支持细胞或颗粒细胞的分化和功能，导致微环境中激素对生殖细胞刺激不足，从而延缓或阻碍其成熟[41]。典型的46,XX女性和46,XY男性性激素水平存在明显差异。激素水平与性腺发育相辅相成，45,X/46,XY嵌合体中性腺45,X细胞系仍具有产生雌激素的能力，导致雄激素水平相对降低，激素微环境紊乱。两种细胞系暴露于紊乱的激素微环境，难以形成成熟的卵巢或睾丸组织，导致性腺发育异常[42]。

4 小 结

性腺发育是一个多基因参与且高度协调的过程，需要精密的调控机制。性染色体45,X/46,XY嵌合体性腺表型谱广而多变，多数患者性腺中包含分化不良的性腺组织，具有较高的肿瘤发生风险。但嵌合体中性腺发育异常的机制尚未阐明，外周血或性腺组织中不同核型细胞系的比例、分布以及Y染色体的结构异常与性腺发育异常可能相关。因此，揭示45,X/46,XY嵌合体性发育不良的机制，有助于认识与诊断该病，降低误诊及漏诊率，协助肿瘤风险评估，制订最佳的治疗方案。