發(fā)育生物學(xué)性別鑒定

1、發(fā)育生物學(xué)性別鑒定第1頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二性別表現(xiàn)型的決定公元前335年，Aristotle指出性別決定于熱(heat)，當(dāng)母親子宮的冷超過(guò) 父親的精熱時(shí)子代發(fā)育為female，female是發(fā)育不健全的men。1600s/1700s，已認(rèn)識(shí)到female可以產(chǎn)生能夠傳遞親本性狀的卵子。19世紀(jì)末之前，人們認(rèn)為溫度、營(yíng)養(yǎng)、年齡等環(huán)境因素決定了性別。有 利于能量和營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存的因子將使一個(gè)人生產(chǎn)女?huà)?，而有利于能量和營(yíng) 養(yǎng)利用的因子則使人有男嬰。20世紀(jì)初，Mendel定律重新發(fā)現(xiàn)(1900)、McClung發(fā)現(xiàn)性染色體(1902)、 Stevens和Wilson

2、在昆蟲(chóng)上發(fā)現(xiàn)了性染色體組成與性別的關(guān)系 (male=XY or XO, female=XX)(1905)，從而認(rèn)識(shí)到遺傳物質(zhì)在性別 決定中起重要作用。20世紀(jì)50年代，確立了哺乳動(dòng)物性別決定的兩條規(guī)律：性腺的分化決定 了性別的分化；Y染色體決定雄性。第2頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二1. Primary sex determination:指生殖腺發(fā)育為睪丸或卵巢的選擇。胚胎生殖腺(gonad)的發(fā)育命運(yùn)決定于其染色體組成，Y染色體的存在使生殖腺的體細(xì)胞發(fā)育為testis而非ovary。 e.g., 基因型為XXY的Klinefelter綜合癥患者的表型為male，

3、但不具生殖力；基因型為XO的Turner綜合癥患者為不能產(chǎn)卵的female。2. secondary sex determination:指睪丸或卵巢形成后，由它們 分泌的激素來(lái)影響性器官的發(fā)育。 在出現(xiàn)睪丸的胚胎中，中腎旁管(Mullerian duct)退化，而中腎管(Wolffian duct)分化為輸精管、附睪、精囊。 在出現(xiàn)卵巢的胚胎中，中腎管退化，中腎旁管分化為輸卵管、子宮等。第3頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二一、性別決定的復(fù)雜性 我們知道，人類(lèi)的性別決定是XY型，即正常女性的性染色體是XX，正常男性是 XY， 這種表現(xiàn)在染色體上的性別決定對(duì)于大多數(shù)正常

4、人來(lái)說(shuō)是非常明確的。男性與女性從外觀上就能區(qū)別，簡(jiǎn)單得連幼兒園小朋友一般根據(jù)他們自己的判斷，基本上也能準(zhǔn)確無(wú)誤地區(qū)別稱(chēng)呼“叔叔”和“阿姨”，這似乎是涇渭分明之事。然而，事實(shí)上并不那么簡(jiǎn)單。人類(lèi)的性別決定是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，特別是對(duì)于其發(fā)生的機(jī)制問(wèn)題至今仍未徹底弄清楚。下面我們就從幾個(gè)方面來(lái)探討一下性別決定的復(fù)雜現(xiàn)象。第4頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二1. 性別決定的分化發(fā)育過(guò)程 通常所講的XX、 XY的性別決定，嚴(yán)格來(lái)講只是在染色體水平上的遺傳性別決定，這是在受精階段所確定的性別決定基礎(chǔ)，所以有的人類(lèi)遺傳學(xué)書(shū)上干脆稱(chēng)XX者為“染色體女人”，XY 者為“染色體男人”

5、。按照老的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為，在這個(gè)遺傳性別決定中，卵子是呈中性的，而精子中究竟是帶X 染色體，還是帶Y 染色體，則是起關(guān)鍵主導(dǎo)作用的；同時(shí)還認(rèn)為，在性染色體之間，X染色體的功能是中性的，而Y染色體是起關(guān)鍵作用的。即凡是有1個(gè)Y染色體存在的就可形成睪丸，而無(wú)Y染色體存在的則形成卵巢。這種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)是以若干種出現(xiàn)性染色體數(shù)目異常的性染色體病例為依據(jù)的。第5頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 例如：?jiǎn)误w型45，X表現(xiàn)為女性；三體型47，XXX表現(xiàn)為女性；47, XXY表現(xiàn)為男性；而多體型48，XXXX表現(xiàn)為女性；48，XXXY則表現(xiàn)為男 性。 遺傳性別決定在受精階段形成之后，還需要

6、經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期的性別 分化發(fā)育。首先在胚胎發(fā)育階段要通過(guò)初級(jí)性別分化。無(wú)論是 XX 還是 XY, 受精卵在起初的 6-7 周之前的早期胚胎階段，從形態(tài)和生理上都是中性的， 其原始性腺是由兩部分組成的：即一個(gè)具有原始卵巢特征的外層組織和一個(gè) 具有原始睪丸特征的內(nèi)部質(zhì)塊，此外還有兩對(duì)與性器官發(fā)育有關(guān)的原始導(dǎo)管 一對(duì)是將在女性中才可能發(fā)育的繆勒氏管，另一對(duì)是將在男性中才可能發(fā)育 的烏夫氏管。此階段的胚胎仍然有可能向任何一種性別方向分化發(fā)育。而到 6-7周以后，才是正式通過(guò)初級(jí)性別分化，即正常XX胚胎中，原始性腺的皮 質(zhì)部分開(kāi)始發(fā)育逐漸形成胚胎性卵巢，繆勒氏管逐漸發(fā)育成輸卵管、子宮等 女性生殖器官

7、，與其同時(shí)，髓質(zhì)部分和烏夫氏管則逐漸退化消失；而在正常 的 XY 胚胎中，則發(fā)育情況正好相反，原始性腺的髓質(zhì)部分逐漸分化發(fā)育為 胚胎性睪丸，午非氏管逐漸發(fā)育為男性生殖器官，其皮質(zhì)部分和繆勒氏管則 逐漸消失。這是性別決定的初級(jí)分化階段，是形成第一性征的重要時(shí)期。第6頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二生殖嵴原基有兩種發(fā)育方向：TestisOvary第7頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 圖 8-1 人類(lèi)胚胎性器官外觀發(fā)育 第8頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二哺乳動(dòng)物性腺及其生殖管道發(fā)育的概況第9頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月

8、20日，18點(diǎn)40分，星期二第10頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第11頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 在這個(gè)初級(jí)性別分化中有一條規(guī)律值得注意，那就是說(shuō)女性第一性征的形成 看來(lái)并不是以胚胎性卵巢的發(fā)育為主導(dǎo)條件的，而似乎是由于胚胎性睪丸未 能形成而引起的。換句話說(shuō)，就是初級(jí)性別決定的分化是以胚胎性睪丸能否 形成作為分水嶺的。關(guān)于這一規(guī)律是通過(guò)對(duì)兔和小鼠胚胎的外科手術(shù)實(shí)驗(yàn)得 到證實(shí)的。如果人為損傷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物早期胚胎的原始性腺，其結(jié)果是這個(gè)胚胎 最終只能出現(xiàn)雌性的第一性征分化。人類(lèi)胚胎病例中也反映出類(lèi)似現(xiàn)象。 再到青春期，則性別決定的分化發(fā)育進(jìn)入

9、次級(jí)性別分化階段，這也就是 形成第二性征的重要時(shí)期。第二性征除表現(xiàn)在外部形態(tài)和性生理之外，還包 括骨骼、肌肉和血液等內(nèi)部構(gòu)造特征以及新陳代謝速率等方面的性別差異。 從原始的遺傳性別決定到初級(jí)性別分化，再到次級(jí)性別分化，這是性別決定 的分化發(fā)育全過(guò)程，無(wú)論在其中哪個(gè)階段出現(xiàn)任何遺傳上或發(fā)育上的誤差， 都可能引起性別分化的異常。例如在初級(jí)性別分化上的發(fā)育誤差，會(huì)造成出 生后的第一性征模糊，形成似是而非、模糊不清的內(nèi)部生殖系統(tǒng)和外部生殖 器官。再則，如果在次級(jí)性別分化中出現(xiàn)發(fā)育誤差，也會(huì)造成青春期的第二 性征的模糊不清。當(dāng)然對(duì)于這些現(xiàn)象我們不能籠統(tǒng)稱(chēng)之“性別異?！?，這是因 為按照生理學(xué)研究資料表明，

10、人類(lèi)第二性征發(fā)育是由一系列激素所調(diào)控的。第12頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 實(shí)際上，無(wú)論男性或女性體內(nèi)是既分泌有雌性的又分泌有雄性的若干類(lèi)型的 激素，其體內(nèi)是哪種性激素占優(yōu)勢(shì)則決定了第二性征分化的方向和強(qiáng)度。按 照人類(lèi)遺傳學(xué)的觀點(diǎn)，激素僅僅是控制第二性征的工具，而真正起主導(dǎo)決定 因素的依然是遺傳基礎(chǔ)。在人類(lèi)群體中，從典型的女性到典型的男性之間實(shí) 際上存在著各種不同表現(xiàn)程度的中間類(lèi)型。譬如說(shuō)，有的女性個(gè)體的第二性 征不明顯，聲調(diào)低啞，甚至長(zhǎng)有小胡須，有些像男性；而另有的男性個(gè)體卻 喉節(jié)不明顯，不長(zhǎng)胡須，聲調(diào)尖細(xì)，舉止形態(tài)有些像女性，這種第二性征的 模糊，有時(shí)真是達(dá)到

11、了撲朔迷離、雌雄難辨的程度。其實(shí)，上述的這些中間 類(lèi)型的男、女絕大多數(shù)還是純正的“染色體女人”和“染色體男人”，只不過(guò)是 由于發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)了激素分泌不平衡的緣故，還不能稱(chēng)之為性別異常，只 有極少數(shù)人才是屬于真正的性別異常。2. 性別異常 性別異常是指性腺發(fā)育不全和兩性畸形，它既包括由于性染色體畸變所 引起的性染色體病， 例如：Turner 綜合癥 45，X 女性； Klinefelter 綜合癥 47 ，XXY 男性。通常把這兩種性腺發(fā)育不全的性染色體病稱(chēng)為性別異常。 其次，還有各種類(lèi)型的兩性畸形。第13頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 兩性畸形的共同癥狀是：患者體

12、內(nèi)性腺結(jié)構(gòu)和外部第二性征在不同程度上均 具有兩性的特征，故又被稱(chēng)之為“間性者”，其皆無(wú)正常生育能力。兩性畸形 又可分為假兩性畸形和真兩性畸形兩種類(lèi)別，其區(qū)別在于前者的遺傳性別是 正常的XX或XY，但第一和第二性征與遺傳性別恰巧相反，而后者則往往是 不同遺傳性別細(xì)胞系的嵌合體，所以第一和第二性征是呈混合狀態(tài)。下面舉 例說(shuō)明： （1）男性假兩性畸形 核型為46，XY；X染色質(zhì)檢查為陰性，Y染色質(zhì)檢查為陽(yáng)性，但呈女性 表型。 XY性腺退化癥 46，XY；社會(huì)性別為女性，在胚胎早期具有胚胎 性卵巢，但其卵母細(xì)胞和濾泡細(xì)胞過(guò)早退化，以致從出生到青春期始終表現(xiàn) 類(lèi)似Turner綜合征的癥狀，體內(nèi)只有退化的

13、條索狀雌性性腺。這種病是散發(fā) 性發(fā)生，有些系譜表明它是屬于X連鎖隱性遺傳。 睪丸女性化綜合征 46，XY；社會(huì)性別為女性，也是X連鎖的隱性 遺傳，其外表建至二性征呈現(xiàn)典型的女性特征，像發(fā)育健全的女性，但其內(nèi) 部缺乏女性生殖系統(tǒng)，無(wú)子宮，無(wú)卵巢和無(wú)輸卵管，只具有盲袋狀的陰道，第14頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 但是具有睪丸，并能分泌一定量的雄性激素，然而其性靶組織（前列腺、精 囊、包皮腺等）卻無(wú)雄性激素的受體，因此其雄性激素根本不能行使正常生 理功能。這種體內(nèi)有睪丸，外表則女性化的假兩性畸形患者往往是與男性結(jié) 婚，但由于其表現(xiàn)為原發(fā)性閉經(jīng)，根本不可能受孕生育，所以“

14、她”通常是因 不能生育去求醫(yī)才被發(fā)覺(jué)是男性假兩性畸形的。 （2）女性假兩性畸形 核型為46，XX；X染色質(zhì)檢查是陽(yáng)性，Y染色質(zhì)檢查為陰性，但接近男 性的表型。 腎上腺皮質(zhì)過(guò)度發(fā)育綜合癥 46，XX；社會(huì)性別男性，它是由涉及 類(lèi)固醇代謝的某種酶缺陷所引起的，這種缺陷是由常染色體隱性基因純合造 成的，具有輸卵管和子宮，但外生殖器和外部第二性征卻接近男性化。 較罕見(jiàn)的45，X男性 也是屬于女性假兩性畸形。 （3）真兩性畸形 雌雄嵌合體（chimaera） 如 46，XX/46，XY；46，XX/47， XXY；46，XY/45，X。X、Y染色質(zhì)檢查都是陽(yáng)性，其第一和第二性征都是 兩性的混合型，但在不

15、同個(gè)體的身體表型則視那種細(xì)胞系占優(yōu)勢(shì)，而外表傾第15頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 傾向于男性或傾向于女性。其內(nèi)部生殖腺則往往是一側(cè)是睪丸，另一側(cè)是卵 巢，或者是以卵睪與卵巢（或睪丸）所并存。這種雌雄嵌合往往是由于兩個(gè) 合子同時(shí)受精后又并合成一體的結(jié)果。 XX真兩性畸形 46，XX；X染色質(zhì)檢查是陽(yáng)性，Y染色質(zhì)檢查為陰 性，體內(nèi)既有睪丸又有卵巢，外表特征也是男女表型的混合狀態(tài)。這種真兩 性畸形比較罕見(jiàn)。對(duì)于真兩性畸形患者的治療一般采用手術(shù)摘除一種性腺， 而注射另一種性激素，促進(jìn)強(qiáng)化某一種性征的發(fā)育，對(duì)于外部畸形的生殖器 官可通過(guò)手術(shù)改造，這樣的治療可以使患者的表型接

16、近正常人，以使其能像 正常人一樣生活。 有關(guān)各種性別異常發(fā)生機(jī)制的討論，將在后面介紹。第16頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二3. 性比值 在人類(lèi)大群體之中，男女人數(shù)的比例總的來(lái)說(shuō)基本上接近 1:1 的，但在 不同年齡區(qū)段范圍內(nèi)，男女之間的性比值則常有不同的差異，一般可大致分 為如下三種類(lèi)型： （1）受精時(shí)的性比值（第一性比值） 對(duì)于人類(lèi)受精時(shí)的性比值目前無(wú)法直接測(cè)量，但可以根據(jù)不同性別的胚 胎死亡率結(jié)合第二性比值來(lái)反向推算，一般估計(jì)是120:100。這也就是說(shuō)， 盡管減數(shù)分裂中所產(chǎn)生的“X精子”和“Y精子”的數(shù)目大致是相等的，但在實(shí) 際受精過(guò)程中這兩種精子的受精機(jī)會(huì)并

17、不是均等的。Y精子比X精子的受精 概率可能要大一些。推測(cè)其原因可能有以下幾個(gè)方面： Y精子比X精子小而輕，運(yùn)動(dòng)速度快，與卵子先接觸的機(jī)會(huì)大些； Y精子比X精子存活力稍強(qiáng)； 卵子表面更容易接受Y精子。 這些推測(cè)目前還缺乏確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，但受精階段男胎多于女胎這是肯 定的事實(shí)。第17頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 （2）出生時(shí)的性比值（第二性比值） 新生嬰兒中的男女比例并不如常人所想的均等，而是男嬰稍多于女?huà)搿?根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，出生時(shí)的性比值是103:100105:100（性比值的表達(dá)是 以女性定為100來(lái)比較的）。 這里存在一個(gè)問(wèn)題，為什么第二性比值會(huì)比第一性比值低

18、些呢？這主要 是因?yàn)槿焉锲陂g，男胎的死亡率顯著大于女胎的緣故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不論在妊娠 期哪個(gè)月份，出現(xiàn)死產(chǎn)的男胎總比女胎高得多。例如有人統(tǒng)計(jì)妊娠第二個(gè)月 中，死產(chǎn)的男胎與女胎的比例竟高達(dá)437:100。 （3）產(chǎn)后的性比值（第三性比值） 通常是指成年人的性比值。從出生后算起每一個(gè)年齡組中，男性的死亡 率都比女性偏高，這樣到成年后男女之間比例就逐漸趨近基本相等，但這個(gè) 第三性比值達(dá)到100:100的年齡期限在不同人類(lèi)群體中可能有所不同。有些 國(guó)家中是在2040歲時(shí)期，而美國(guó)白人群體中大約是在55歲時(shí)期。到60歲以 后，性比值持續(xù)下降，男性總數(shù)顯著少于女性總數(shù)，在80歲階段，性比值僅 為62:100，

19、到85歲以后，男性總數(shù)約只有女性總數(shù)的一半。因此越是高齡的 人類(lèi)群體中，孤寡老太太的比例就越大。第18頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二4. 萊昂假說(shuō) 正常女性的每個(gè)體細(xì)胞中有兩條 X染色體，男性只有一條，但是女性的 X 染色體基因表達(dá)產(chǎn)物數(shù)量并未比男性多一倍。這種在男女之間X連鎖基因 表達(dá)水平相等的現(xiàn)象，人類(lèi)遺傳學(xué)上稱(chēng)為劑量補(bǔ)償效應(yīng)。對(duì)于這一現(xiàn)象的理 論解釋是，女性細(xì)胞中有兩條 X染色體，但其中有一條在遺傳功能上是失活 的，因而實(shí)質(zhì)上女性細(xì)胞中與男性的是相同的，也只有一條 X染色體上的所 有基因具表達(dá)功能。那條失活的 X染色體在分裂間期的細(xì)胞核中呈現(xiàn)固縮狀 態(tài)，在細(xì)胞

20、核內(nèi)集結(jié)成一個(gè)染色較深的小團(tuán)，被稱(chēng)為X染色質(zhì)或巴氏小體。 這種巴氏小體的數(shù)目是該細(xì)胞中X染色體數(shù)目減 1，所以正常女性細(xì)胞中是1 個(gè)，正常男性細(xì)胞和XO患者細(xì)胞中皆無(wú)巴氏小體，而XXY患者細(xì)胞中也是1 個(gè)，XXX 患者細(xì)胞中為 2 個(gè)，XXXX 患者則是 3 個(gè)。也就是說(shuō)，一個(gè)細(xì)胞 中無(wú)論有幾條 X，都只有一條保持表達(dá)活性，其余的 X染色體在間期細(xì)胞核 里都固縮為巴氏小體，但是到分裂期那些固縮的 X染色體依然可以形成正常 的染色體形態(tài)，只不過(guò)復(fù)制時(shí)間比那條有活性的 X染色體稍遲一些。這種 X 染色染色體的失活是隨機(jī)發(fā)生的。也就是說(shuō)開(kāi)始出現(xiàn)失活的，被稱(chēng)為萊昂假 說(shuō)。第19頁(yè)，共72頁(yè)，2022年

21、，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二無(wú)巴氏小體1 巴氏小體2 巴氏小體4 巴氏小體3 巴氏小體圖 8-2 巴氏小體與染色體組成的關(guān)系第20頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 萊昂假說(shuō)雖然以 X染色體失活的劑量補(bǔ)償效應(yīng)原理解釋了人類(lèi)及哺乳類(lèi) 中許多生理現(xiàn)象，得到了學(xué)術(shù)界的公認(rèn)，但是隨著研究的深入，特別是對(duì)性 別異常種種現(xiàn)象的研究，也發(fā)現(xiàn)了許多不好解釋的問(wèn)題。例如1967年，美國(guó) 著名遺傳學(xué)家 Ohno 對(duì)此提出了45， X 46，XX；47，XXY 46，XY 這 兩個(gè)不等式是否成立的質(zhì)疑，我們知道，Turner 綜合癥（45，X）是卵巢發(fā) 育不全的染色體病患者，Kline

22、felter 綜合癥（47，XXY）則是睪丸發(fā)育不全 的染色體病患者，但是如果按照萊昂假說(shuō)所說(shuō)，兩條 X染色體中必有一條失 活，位于其上的 X染色體基因均失去功能作用，那么45，X 的女性患者豈不 是就應(yīng)當(dāng)與正?？捎?6，XX女性完全相同，而47，XXY 男性患者也應(yīng)當(dāng) 與正?？捎?6，XY男性完全相同了嗎？但為什么實(shí)際上卻是 Turner 綜合 癥和Klinefelter綜合癥呢？Ohno這個(gè)問(wèn)題對(duì)于當(dāng)時(shí)的萊昂假說(shuō)是一個(gè)很難回 答的問(wèn)題，其實(shí)類(lèi)似的問(wèn)題還存在于對(duì) X伴性隱性遺傳病的解釋之中，例如 關(guān)于紅綠色盲和甲型血友病這兩種遺傳病，其女患者數(shù)量雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于男患 者，但畢竟是存在有女患者

23、的，如果女性細(xì)胞中有一條X 染色體失活了，又 怎么可能出現(xiàn) X連鎖隱性基因的純合呢？或者說(shuō)如果兩條 X染色體必有一條 失活，那么這種病的男女發(fā)病機(jī)會(huì)豈不是應(yīng)當(dāng)完全相等嗎？第21頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 現(xiàn)在根據(jù)大量研究資料分析已證明，萊昂假說(shuō)基本上是正確的，只不過(guò) 需要修正，即失活的 X染色體上并非全部基因都呈萊昂化失活。雖然其上有 許多基因 （被稱(chēng)為萊昂化基因） ， 例如 G6PD（葡萄糖-6-磷酸脫氫酶）和 AHF （抗溶血 VIII因子） 都的確是出現(xiàn)了完全失活，因?yàn)橐褱y(cè)知它們?cè)诩?合子的女性中的表達(dá)水平與在半合子男性中的相同 （XGXG = XGY）。

24、 但是 也發(fā)現(xiàn)失活 X 染色體上還有另外一種類(lèi)型的基因（被稱(chēng)為非萊昂化基因）， 例如 Xg 血型基因，類(lèi)固醇硫酸酯酶基因和MIC2抗原基因等，它們無(wú)論在有 活性的，還是在無(wú)活性的 X染色體上都能表達(dá)。然而，這些非萊昂化的基因 在純合子女性和半合子男性的細(xì)胞中，其產(chǎn)物活性前者只是后者的 1.3 倍， 并未達(dá)到 2倍的劑量（XSYXSXS2XSY）。這說(shuō)明失活X染色體上有部分 基因是非萊昂化而不失活的，但這種非萊昂化是不完全的。被稱(chēng)之為不完全 的劑量補(bǔ)償效應(yīng)。這些修正的觀點(diǎn)現(xiàn)在被稱(chēng)為新萊昂假說(shuō)。 現(xiàn)在我們?cè)俑鶕?jù)性別決定的分化發(fā)育階段結(jié)合新萊昂假說(shuō)來(lái)分析一下由 Ohno 提出的質(zhì)疑。正常XX型胎兒的

25、初級(jí)分化決定顯然是受兩條X染色體共 同作用的結(jié)果，即在受精后16天之前，是兩條都有表達(dá)活性的 X染色體在共 同發(fā)揮功能作用。而從16天后到67周這個(gè)階段，則是一條有完全活性的和第22頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 另一條具不完全活性 X染色體在共同作用，從而確定了胚胎性卵巢的正常分 化發(fā)育。67周以后一直到青春期，那條失活 X染色體上部分基因的非萊昂 化，對(duì)常染色體基因的表達(dá)以及對(duì)性分化和身體各器官系統(tǒng)的發(fā)育都仍然是 有一定控制影響作用的，這種不完全劑量補(bǔ)償效應(yīng)在保證女性生殖器官形成 以及第二性征的正常發(fā)育上是必不可少的，而Turner綜合癥患者的45，X 核 型中

26、正因?yàn)槿笔Я诉@一條具不完全活性的 X染色體，所以該患者的第一性征 發(fā)育不全，第二性征不表現(xiàn)，并且體內(nèi)許多器官系統(tǒng)的發(fā)育都出現(xiàn)了不完善 的異常。這充分說(shuō)明了那條失活的 X染色體對(duì)于女性的分化發(fā)育是絲毫不可 缺少的，也說(shuō)明了45，X患者與46，XX 正常女性是有本質(zhì)區(qū)別的。其次， 我們?cè)俜治鲆幌翶linefelter綜合癥，在其47，XXY核型中，盡管在早期胚胎 階段，Y 染色體對(duì)決定睪丸分化方面起到了主導(dǎo)作用，然而與其并存有一條 具完全活性的和另一條具不完全活性的 X染色體，由于過(guò)多的 X染色體基因 的干擾制約，就引起了雄性生殖系統(tǒng)的發(fā)育不全，導(dǎo)致男患者不育。此外， 過(guò)多的非萊昂化基因控制的酶及

27、激素等表達(dá)產(chǎn)物數(shù)量增多，也可能會(huì)以特定 方式影響到神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，引起了患者的智力發(fā)育下降，所以說(shuō)，47，XXY 患者與46，XY正常男性也同樣是有本質(zhì)區(qū)別的。第23頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 新萊昂假說(shuō)雖然能用來(lái)解釋有關(guān) Tumer綜合癥和 Klinefelter綜合癥等方 面的問(wèn)題，但對(duì)如何解釋假兩性畸形等性別異常卻是無(wú)能為力。特別是對(duì) Y 染色體在性別決定分化中所起的機(jī)理作用沒(méi)有涉及，因此下面將介紹另外幾 個(gè)有關(guān)性別決定機(jī)制的理論性探討。第24頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二二、性別決定的機(jī)制1. HY抗原決定假說(shuō) （1）HY抗原的

28、發(fā)現(xiàn) 1955年，Eichvald等人以高度自交的純系小鼠B6小鼠做個(gè)體之間 的皮膚移植實(shí)驗(yàn)，純系小鼠個(gè)體之間的基因型是基本相同的。按理說(shuō)它們 的細(xì)胞表面的抗原物質(zhì)應(yīng)該是相同的，那么個(gè)體之間的相互皮膚移植不應(yīng) 出現(xiàn)排斥反應(yīng)，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻出乎預(yù)料，凡是雄鼠皮膚移植到雌鼠體上 都發(fā)生了排斥反應(yīng)，而在同性別個(gè)體之間皮膚移植以及將雌體皮膚移植到 雄體上，則皆不出現(xiàn)排斥現(xiàn)象（圖8-3）。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雄鼠的細(xì)胞表面具有一種在雌鼠中沒(méi)有的抗原， 由于雄鼠性染色體是XY，雌鼠是XX，人們自然聯(lián)想推測(cè)，雄鼠所特有的 這種抗原應(yīng)當(dāng)是受 Y染色體上某種基因所決定的，因此稱(chēng)這種抗原為組織 相容性 Y 抗原，

29、簡(jiǎn)稱(chēng) HY 抗原。與小鼠的其他的組織相容性抗原相比， HY抗原是屬于比較弱的抗原物質(zhì)。 （2）HY抗原的特性 20 世紀(jì)70年代末期HY抗原被分離純化，證明是一種糖蛋白。它具 有如下的生物學(xué)特性：第25頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二+-圖 8-3 純系小鼠雌雄個(gè)體間的皮膚移植第26頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 HY抗原具有高度的進(jìn)化保守性 以小鼠的HY抗血清能與人、 各種哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)、爬行類(lèi)、兩棲類(lèi)和魚(yú)類(lèi)，甚至無(wú)脊椎動(dòng)物的異配 性別個(gè)體發(fā)生免疫交叉反應(yīng)。 HY抗原總是與性別分化保持一致 在各種動(dòng)物之中，雄性異配 XY個(gè)體都可檢測(cè)到HY

30、抗原，而同配的XX個(gè)體則無(wú)HY抗原。 HY抗原的表達(dá)不受激素影響 而且是早在受精后卵裂細(xì)胞期就 已開(kāi)始表達(dá)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于體內(nèi)激素的合成分泌，這說(shuō)明 HY 抗原的功能 作用是在胚胎原始性腺分泌之前。 人的HY抗原基因被定位于Y染色體上的Yp11qter區(qū)段。 正由于 HY 抗原有這些特點(diǎn)，所以在20世紀(jì)80年代，生物學(xué)界曾普 遍認(rèn)為 HY 抗原基因有可能是人類(lèi)及哺乳動(dòng)物性別決定中的關(guān)鍵基因。 并且，有人根據(jù)HY抗原假說(shuō)對(duì)某些性別異常的患者，例如對(duì)XX男性、 XO 男性、 XY 女性等假兩性畸形的發(fā)生機(jī)制提出了一些推測(cè)性的解釋?zhuān)?認(rèn)為這些假兩性畸形的產(chǎn)生，是因?yàn)槠涓赣H精母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中，由 于X與

31、Y染色體之間發(fā)生相互易位，或者是由于Y染色體與某條常染色體之 間發(fā)生相互易位。第27頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二2. TDF決定假說(shuō) 由于在人和哺乳動(dòng)物之中，性別決定分化的關(guān)鍵事件是胚胎性睪丸能否 形成，因此有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期，科學(xué)家們都致力于在Y 染色體上尋找一個(gè) 關(guān)鍵基因睪丸決定因子基因 TDF（testis determining factor）。起初有 人猜測(cè)HY抗原基因可能就是TDF，但到 80年代中期以后，這種觀點(diǎn)開(kāi)始 動(dòng)搖了，這是因?yàn)橛行┭芯拷Y(jié)果證實(shí)了HY抗原可能只與精子發(fā)生有關(guān)。 而且有人利用分子生物學(xué)技術(shù)大量檢測(cè)分析假兩性畸形患者的Y染色體上的

32、缺失片段，將 TDF的位置定位于Y染色體短臂的近末端區(qū) Ypll.3，這個(gè)定位 結(jié)果也提示HY抗原基因與TDF并不是一回事。 1990年，Sinclair 等人又在 Y染色體短臂近末端區(qū)分離克隆出一個(gè)稱(chēng)為 性別區(qū)基因SRY，目前學(xué)術(shù)界已普遍認(rèn)為SRY基因是TDF的最佳侯選基因， 這是因?yàn)镾RY基因有四個(gè)特點(diǎn)： 是一個(gè)在進(jìn)化上高度保守的基因； 在人和哺乳動(dòng)物中，只有雄性才具有； 是一個(gè)調(diào)控基因，只在初級(jí)性別決定的生殖嵴上表達(dá)； 通過(guò)轉(zhuǎn)SRY基因小鼠實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)了性反轉(zhuǎn)小鼠。第28頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第29頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期

33、二小鼠Sry基因也存在于Y染色體上，在未分化的生殖腺和正在分化為睪丸的生殖腺中表達(dá)。轉(zhuǎn)Sry基因的XX小鼠可長(zhǎng)出睪丸和雄性特征，但不能產(chǎn)生正常的精子。Sry對(duì)睪丸發(fā)育的影響的實(shí)驗(yàn)證據(jù)XY XX第30頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 但是對(duì) SRY是否就是 TDF 尚有爭(zhēng)議，因?yàn)榻?jīng)檢測(cè)發(fā)覺(jué)大約只有15 的 XY女性患者被證實(shí)是 SRY 基因突變所致的，而其他患者的發(fā)病原因不明。 所以目前有許多學(xué)者認(rèn)為SRY并不是由一種基因所組成，而可能是以SRY基 因?yàn)橹鲗?dǎo)，由一系列基因參與協(xié)調(diào)表達(dá)的調(diào)控串模式。這也就是說(shuō)，導(dǎo)致性 別異常的基因突變既可能是發(fā)生在SRY，也有可能發(fā)生在S

34、RY的上游基因或 下游基因；而且這種基因突變既可能是發(fā)生在性別決定階段，也有可能是發(fā) 生在性別分化階段。總之，這說(shuō)明有關(guān)人類(lèi)性別決定機(jī)制的闡明尚存不少難 題，特別是最難以TDF決定假說(shuō)解釋的事實(shí)是：為什么會(huì)出現(xiàn) XX 真兩性畸 形？而且為什么在同一家系中XX男性的假兩性畸形個(gè)體和XX真兩性畸形個(gè) 體會(huì)同時(shí)并存？因此近幾年還涌現(xiàn)出另外的一些假說(shuō)，其中最有影響的當(dāng)首 German 提出的劑量效應(yīng)假說(shuō)。3. 劑量效應(yīng)假說(shuō) 劑量效應(yīng)假說(shuō)認(rèn)為在每條正常的 X和 Y染色體上，均具有一個(gè)與性腺分 化有關(guān)的基因座，稱(chēng)為 GDL（gonad differentiation locus）。當(dāng)一個(gè)染色體 組中存在有

35、兩個(gè)具遺傳活性的 GDL拷貝時(shí)，即兩個(gè) GDL 都能正常轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn) 錄出兩份蛋白質(zhì)產(chǎn)物就能促使未分化的原始性腺發(fā)育成為睪丸，但如果僅存第31頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 在一個(gè)有活性的GDL時(shí)，其產(chǎn)物就不足以促使睪丸分化，而代之發(fā)育成為卵 巢。因此這個(gè)假說(shuō)的核心觀點(diǎn)是，GDL產(chǎn)物對(duì)性別決定分化的誘導(dǎo)和控制作 用不是定性式的而是定量式的，并且在性別分化之中，GDL的作用還要與其 它的基因作用相配合。 按照劑量效應(yīng)假說(shuō)，我們現(xiàn)在來(lái)解釋?zhuān)?46，XY 的正常男性 46，XX正常女 男性假兩性畸形 女性假兩性畸形 XX真兩性畸形 劑量效應(yīng)假說(shuō)以上述這種定量效應(yīng)來(lái)解釋核型與表

36、型相悖的兩性畸形， 的確是有其獨(dú)到之處，尤其是這個(gè)假說(shuō)還能以X染色體上不同部位的GDL失 活情況可能不同，并且失活的甲基化在一定條件下還可能轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌谆?恢復(fù)活性，而非甲基化的在另外條件下也可能重新甲基化造成失活等理由， 可以把眾多的、陰差陽(yáng)錯(cuò)的各類(lèi)性別異常都能簡(jiǎn)便地歸因于失活狀況所引起 的劑量效應(yīng)，所以此學(xué)說(shuō)得到了廣泛的重視。當(dāng)然，如果說(shuō)該學(xué)說(shuō)已經(jīng)揭開(kāi)第32頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 了性別決定的奧秘，似乎是過(guò)于樂(lè)觀了，因?yàn)楝F(xiàn)在對(duì)GDL的基因座，GDLX 和GDLY的堿基序列，以及GDL的產(chǎn)物是如何調(diào)控性腺分化等基本問(wèn)題都尚 不清楚，所以說(shuō)現(xiàn)在距離徹底解析

37、人類(lèi)性別決定之迷還有許多問(wèn)題尚待深入 研究。正常男性、正常女性及男性假兩性畸形的發(fā)生機(jī)理 圖 8-4-1 劑量效應(yīng)假說(shuō)第33頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二圖 8-4-2 劑量效應(yīng)假說(shuō)女性假兩性畸形的發(fā)生機(jī)理 第34頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二圖 8-4-3 劑量效應(yīng)假說(shuō)真假兩性畸形的發(fā)生機(jī)理 第35頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二 英國(guó)一名29歲外形無(wú)異的男子，結(jié)婚多年生活美滿(mǎn)，因未能令其妻子懷 孕，于是向醫(yī)生求助。經(jīng)過(guò)檢查后，醫(yī)生竟發(fā)現(xiàn)該男子原來(lái)在“基因”上是個(gè) 百分之百的女性，相信這是全球首宗該類(lèi)的重大發(fā)現(xiàn)

38、！ 負(fù)責(zé)診治這對(duì)夫婦的醫(yī)生稱(chēng)：“ 當(dāng)發(fā)現(xiàn)該男子的精液中沒(méi)有精子時(shí)，我 們便替他進(jìn)行基因檢驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞中竟然沒(méi)有代表男性的Y 染色體。 從基因的角度來(lái)說(shuō)，他完全是一個(gè)女人。” 醫(yī)學(xué)界相信，這個(gè)科學(xué)家也解釋不了的現(xiàn)象涉及一種罕見(jiàn)的基因突變。（ ） 四川雅安一姓吳的女子從小到大外表是個(gè)女性，夫妻生活也有一年多， 但檢測(cè)出的染色體性別卻是男性。今年24歲的吳某從小至今不來(lái)“例假”，到 多家醫(yī)院檢查，均未查出原因。一年前經(jīng)人介紹，她與周某結(jié)婚。成家后， 為了維持夫妻正常關(guān)系，悄悄注射雌激素，也未能身懷有孕。 經(jīng)檢查，吳某除子宮小、乳房呈男性特征外，與正常女子并無(wú)二異。隨 后，華西醫(yī)學(xué)中心的研究人員

39、免費(fèi)為吳某作了染色體檢查?；驒z測(cè)分析表 明：吳某的性染色體為 X Y Y，屬男性染色體，有決定性別基因，且是“超 雄” 類(lèi)型，即比一般男性多一條Y染色體。（） 第36頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二與睪丸命運(yùn)決定有關(guān)的常染色體基因Sox9：為含HMG DNA結(jié)合區(qū)的轉(zhuǎn)錄因子。含一個(gè)額外的SOX9的XX human 將發(fā)育為male; 而75%的、只含一個(gè)有功能的SOX9的XY humans發(fā)育為female或兩性人，基因在。小鼠的Sox9只在雄性生殖嵴中表達(dá)，表達(dá)時(shí)間比Sry約晚。Sox9蛋白可與Amh的啟動(dòng)子結(jié)合，促進(jìn)Amh的表達(dá)。SF1(steroidogeni

40、c factor 1)：為含HMG DNA結(jié)合區(qū)的轉(zhuǎn)錄因子。Sf1在雌雄小鼠的未分化的性腺中都表達(dá)，但分化開(kāi)始后就局限在XY小鼠的正在發(fā)育的睪丸中。SF1在睪丸支持細(xì)胞中通過(guò)協(xié)助Sox9而增強(qiáng)AMH基因的表達(dá)(see next slide);而在睪丸的間質(zhì)細(xì)胞中，它可激活睪丸酮合成酶基因。第37頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二Sox和SF對(duì)Amh基因表達(dá)的作用第38頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二DAX1：它編碼細(xì)胞核激素受體，是X染色體上的潛在的卵巢決定基因。1980年首次發(fā)現(xiàn)于XY姊妹中，1994年克隆出基因，其性別逆轉(zhuǎn)是由于2個(gè)拷貝的D

41、AX1可以抑制SRY的作用。小鼠Dax1在生殖嵴細(xì)胞中表達(dá)，它可能是拮抗Sry的活性而下調(diào)sf1的表達(dá)。與卵巢命運(yùn)決定有關(guān)的X染色體基因第39頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二WNT4：是常染色體上的潛在的卵巢決定基因。小鼠Wnt 4在分化前的XX和XY生殖嵴中都表達(dá)，其后只在XX生殖腺中表達(dá)。在Wnt4-/-XX小鼠上，卵巢形成異常，其細(xì)胞表達(dá)Amh和睪丸酮等睪丸特異性標(biāo)記。Sry的作用可能是抑制生殖嵴中Wnt4的表達(dá)和促進(jìn)Sf1的表達(dá)。第40頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二2. secondary sex determination: 指睪

42、丸或卵巢形成后，由它們分泌的激素來(lái)影響性器官的發(fā)育。 在出現(xiàn)睪丸的胚胎中，中腎旁管(Mullerian duct)退化，而中腎管(Wolffian duct)分化為輸精管、附睪、精囊。 在出現(xiàn)卵巢的胚胎中，中腎管退化，中腎旁管分化為輸卵管、子宮等。第41頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二抗中腎旁管激素(anti-Mullerian duct hormone, AMH)：由睪丸支柱細(xì)胞分泌的560aa糖蛋白，其作用可能是誘導(dǎo)中腎旁管周?chē)拈g質(zhì)細(xì)胞分泌一種促凋亡因子，使中腎旁管退化。cultured in the presence of fetal testis or se

43、rtoli cells.Mullerian ductWolffian ductMullerian ductWolffian duct第42頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二睪丸酮(testosterone) ：由睪丸間質(zhì)細(xì)胞合成，其作用是誘導(dǎo)中腎管分化為輸精管、精囊、附睪。該患者攜帶SRY基因 testes AMH Mullerian duct degeneration uterus、oviduct testosterone No androgen receptor輸精管、精囊、附睪。第43頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二二氫睪丸酮(dihyt

44、estosterone) ：由睪丸酮轉(zhuǎn)變而成，其作用是控制外生殖器官的形成。缺少5a-ketosteroid reductase 2的XY個(gè)體的外形像female.第44頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二雌激素(estrogen) ：在female胚胎中，雌激素由卵巢合成，它誘導(dǎo)Mullerian duct分化為雌性器官。在male胚胎中，雌激素由腎上腺合成，它使中腎旁管細(xì)胞吸收睪丸中的水分，有助于增加精子的壽命和數(shù)量。第45頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第46頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第47頁(yè)，共72頁(yè)，20

45、22年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第48頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第49頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二1942年，Klinefelter首先描述1956年，病人的 X 染色質(zhì)呈陽(yáng)性1959年，患者核型為47，XXY發(fā)病率為 1/850 男性男性精神發(fā)育不全中為 1/100男性不育中為1/10性染色體異常導(dǎo)致的性發(fā)育異常病先天性睪丸發(fā)育不全綜合征(Klinefelter syndrome)第50頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第51頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二1961年，Sandburg首先描述核型為 47，XYY發(fā)病率為 0.11 男性男性精神病患者中占為 3/100180 cm：1/200190 cm：1/30200 cm：1/10XYY綜合征第52頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二第53頁(yè)，共72頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)40分，星期二嵌合型X等臂染色體X染色體其他結(jié)構(gòu)畸變X單體型：45，X性腺發(fā)育不全(Turner syndrom