NR5A1基因突變對性發(fā)育影響的研究進展2026性發(fā)育異常（disordersofsexdevelopment，DSD）是染色體核型、性腺表型以及性腺解剖結(jié)構(gòu)不一致的一大類遺傳異質(zhì)性疾病的總稱，包括性染色體異常DSD、46，XYDSD、46，XXDSD。高通量測序的廣泛應(yīng)用推動了DSD的遺傳學病因研究。NR5A1基因突變是導致46，XYDSD的常見病因之一，也可導致46，XXDSD、生精障礙、卵巢早衰、腎上腺功能不全等疾病表型［1］。NR5A1深度參與胚胎期性發(fā)育的各階段，并通過調(diào)控類固醇合成酶的表達影響性腺功能，在睪丸的發(fā)育及功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。然而NR5A1基因突變所致46，XYDSD基因型-表型關(guān)系、部分患者青春期自發(fā)男性化的原因、NR5A1基因突變對遠期生育能力和腎上腺功能的影響等臨床問題仍亟待進一步闡明。本文對NR5A1基因突變導致DSD的致病機制和研究進展進行綜述。1

人類胚胎期性發(fā)育人類胚胎期性發(fā)育包括雙向分化潛能性腺的發(fā)育、性別決定和性別分化三個連續(xù)的階段［2］。受精4~5周，原始生殖細胞沿后腸和背側(cè)腸系膜由卵黃囊遷移到中腎腹側(cè)面的性腺嵴，與主要來源于性腺嵴體腔上皮細胞的性腺體細胞共同參與組成雙向分化潛能性腺［2-3］。受精6周后，雙向分化潛能性腺中SRY/SOX9/FGF9/DMRT1介導的促睪丸信號通路和RSPO1/WNT4/CTNNB1/FOXL2介導的促卵巢信號通路拮抗，決定雙向分化潛能性腺最終形成睪丸或卵巢，即性別決定。由此可見，性別決定是多個基因在時間和空間上的精細協(xié)同的結(jié)果［2-3］。XY胚胎的性腺體細胞可根據(jù)其分化命運劃分為支持細胞譜系和間質(zhì)細胞譜系。受精6周后，支持細胞譜系的性腺體細胞分化為早期性腺支持細胞并表達睪丸決定因子（sex-determiningregionY，SRY）。SRY進一步激活SOX9的表達，啟動下游的促睪丸信號通路、下調(diào)RSPO1/WNT4/CTNNB1促卵巢信號通路，誘導早期性腺支持細胞向睪丸支持細胞（Sertoli細胞）的分化。Sertoli細胞促進原始生殖細胞分化為前精原細胞，并包繞生殖細胞形成條索狀的原始性索；同時也促進間質(zhì)細胞譜系的性腺體細胞向睪丸間質(zhì)細胞（Leydig細胞）的分化。Leydig細胞圍繞原始性索分布，形成睪丸的基本結(jié)構(gòu)［2-4］。XX胚胎中缺乏SRY表達，而RSPO1/WNT4/CTNNB1/FOXL2的促卵巢信號通路被激活，抑制促睪丸基因的表達，導致性腺體細胞先后分化為不同的前顆粒細胞亞群，協(xié)同誘導原始生殖細胞分化為卵原細胞并促進卵子發(fā)生。大約受精17周后，前顆粒細胞進一步分化為顆粒細胞并包繞初級卵母細胞形成初級卵泡，其中的生殖細胞在青春期前始終維持在初級卵母細胞階段［2，4-6］。發(fā)育中的性腺可以產(chǎn)生肽類激素和性激素，誘導內(nèi)、外生殖器的發(fā)育，即性別分化［7］。在XY胚胎中，Sertoli細胞分泌抗苗勒氏管激素（anti-Müllerianhormone，AMH），誘導副中腎管退化；Leydig細胞分泌睪酮，促進中腎管分化為附睪、輸精管和精囊；睪酮在5-α還原酶的作用下轉(zhuǎn)化為雙氫睪酮，通過促進陰唇陰囊皺褶中線融合及色素沉著、生殖器結(jié)節(jié)延長、尿道褶皺融合和泌尿生殖竇分化，分別誘導陰囊、陰莖、尿道和前列腺的形成；Leydig細胞分泌的胰島素樣因子3和睪酮參與睪丸逐漸下降至陰囊的生理過程。在XX胚胎中，由于性別分化階段AMH的缺乏及多種子宮發(fā)育分化因子的表達，副中腎管分化形成輸卵管、子宮及陰道上1/3；而睪酮和雙氫睪酮的缺乏導致中腎管退化，進而生殖器結(jié)節(jié)形成陰蒂，尿道褶皺形成小陰唇，陰唇陰囊褶皺形成大陰唇［2，7］。2

NR5A1的蛋白結(jié)構(gòu)與生理功能2.1

NR5A1的蛋白結(jié)構(gòu)NR5A1又稱類固醇生成因子-1（steroidogenicfactor1，SF1），屬于核受體家族，由位于9q33.3染色體、含有7個外顯子的NR5A1基因編碼。人類NR5A1蛋白包含461個氨基酸，由高度保守的DNA結(jié)合域、柔性鉸鏈區(qū)和配體結(jié)合域組成。DNA結(jié)合域中的P盒能特異性識別靶基因的5′-YCAAGGYCR-3′序列；DNA結(jié)合域中的A盒含有核定位信號，也對NR5A1與靶基因的結(jié)合起到穩(wěn)定作用［8-10］。NR5A1最初被認為是孤兒核受體，但隨后的結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)磷脂酰肌醇可作為NR5A1的配體［11］，并且在人類細胞中PI（4，5）P2是NR5A1的內(nèi)源性配體［12］。2.2

NR5A1的生理功能最初，有研究者通過體外實驗發(fā)現(xiàn)對類固醇合成酶表達有重要調(diào)控作用的一種蛋白質(zhì)，將其稱為類固醇生成因子-1（NR5A1/SF1）。隨后的研究發(fā)現(xiàn)Nr5a1基因敲除小鼠缺失性腺和腎上腺，提示Nr5a1在性腺及腎上腺發(fā)育中發(fā)揮重要作用。而后越來越多的研究證實人類NR5A1基因突變可導致46，XYDSD和腎上腺功能不全的表型。近年來，NR5A1的生理功能及NR5A1基因突變導致的疾病表型被越來越多的學者所關(guān)注。NR5A1在性腺、腎上腺、下丘腦腹內(nèi)側(cè)區(qū)、脾臟等組織中廣泛表達，被認為是調(diào)控性腺及腎上腺發(fā)育、類固醇合成的關(guān)鍵蛋白，在下丘腦-垂體-性腺軸中發(fā)揮關(guān)鍵作用［8］。NR5A1在雙向分化潛能性腺中有表達，可能參與雙向分化潛能性腺的發(fā)育。NR5A1能通過作用于SRY基因上游的增強子上調(diào)SRY的表達，并能與SRY協(xié)同作用于SOX9基因上游的睪丸特異性增強子核心元件，以上調(diào)并維持SOX9的表達，從而在性別決定階段增強促睪丸發(fā)育的信號通路［13］。性別決定后，Sertoli細胞的存活也有賴于NR5A1的表達［14］。NR5A1還通過調(diào)控類固醇激素和肽類激素的合成影響性別分化和性腺及腎上腺功能：作為轉(zhuǎn)錄因子，其直接以單體形式識別類固醇合成酶基因的啟動子，調(diào)控類固醇合成急性調(diào)節(jié)蛋白、膽固醇側(cè)鏈裂解酶、17α-羥化酶、3β-羥類固醇脫氫酶、17β-羥類固醇脫氫酶3（17β-hydroxysteroiddehydrogenase3，17β-HSD3）、11β-羥化酶、21-羥化酶、芳香化酶等類固醇合成酶的表達，促進類固醇激素的合成［8-9］；調(diào)控AMH基因的表達，促進AMH的合成。NR5A1還調(diào)控類固醇合成組織中糖酵解基因的表達以調(diào)節(jié)能量代謝，并參與維持中心體穩(wěn)態(tài)和基因組穩(wěn)定，從而影響性腺和腎上腺的發(fā)育［15-16］。此外，也有研究表明NR5A1在卵巢儲備的形成和下丘腦腹內(nèi)側(cè)區(qū)及脾臟的發(fā)育中發(fā)揮作用［17-18］

。3

NR5A1基因突變對性發(fā)育的影響3.1

NR5A1基因突變高通量測序技術(shù)的發(fā)展以及SF1Next等大規(guī)模NR5A1基因突變隊列的建立，為識別NR5A1基因突變、了解與其相關(guān)的疾病表型并探究基因型-表型關(guān)系提供了便利［19］。目前，人類基因和遺傳疾病在線目錄共收錄了297種NR5A1基因突變，突變類型主要包括單核苷酸位點變異（76.1%）、拷貝數(shù)變異（10.4%）、缺失（9.4%）、重復(fù)（2.0%）。NR5A1基因突變可導致46，XYDSD、46，XXDSD、生精障礙、卵巢早衰、腎上腺功能不全和無脾癥。XY個體中的NR5A1基因突變可導致廣泛的臨床表型，表現(xiàn)為完全女性外陰、男性化不足、生精障礙或是健康攜帶，其基因型-表型關(guān)系仍難以闡明，可能與寡基因遺傳相關(guān)，即NR5A1基因突變獨立地或者與其他基因突變協(xié)作導致不同程度的臨床表型［20-21］。3.2

46，XY性腺發(fā)育不良46，XY性腺發(fā)育不良是NR5A1基因突變最常見的臨床表型。因生后外生殖器模糊，多數(shù)患者被以女孩撫養(yǎng)，常表現(xiàn)為陰唇腫物、陰蒂肥大等；以男孩撫養(yǎng)的患兒常表現(xiàn)為不同程度的尿道下裂、小陰莖，成年后多表現(xiàn)為不育［22］。NR5A1基因突變通過影響胚胎期性發(fā)育的各階段導致46，XY性腺發(fā)育不良。在性別決定階段，NR5A1基因突變不同程度地影響SRY基因、SOX9基因的表達，從而削弱促睪丸發(fā)育信號通路，影響雙向分化潛能性腺向睪丸分化［13］。有研究分析了20例46，XYDSD患者攜帶的NR5A1基因突變對NR5A1結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄活性、表達水平及亞細胞器定位的影響，驗證了NR5A1基因突變減弱NR5A1對睪丸特異性增強子核心元件的激活作用，可能進而減少SOX9基因的表達，影響促睪丸發(fā)育信號通路［23］。性別決定后，NR5A1基因突變會影響Sertoli細胞的存活。胚胎第13.5天后，小鼠Sertoli細胞中Nr5a1基因的敲除降低了細胞黏附相關(guān)基因的表達，進而影響Sertoli細胞與細胞外基質(zhì)的相互作用，導致其失巢凋亡［14］。在性別分化階段，NR5A1基因突變會導致類固醇合成酶和AMH表達下降，引起雄激素和AMH合成不足，引發(fā)內(nèi)外生殖器發(fā)育異常。此外，NR5A1基因突變還會影響發(fā)育中的性腺的能量代謝和基因組穩(wěn)態(tài)，導致睪丸發(fā)育不良［15-16］。部分NR5A1基因突變導致的46，XY性腺發(fā)育不良患者會在青春期出現(xiàn)自發(fā)男性化，與這類患者出生時性腺發(fā)育不良的表型不符，其原因尚未可知。青春期黃體生成素促進睪酮的合成、青春期睪丸睪酮合成對Sertoli細胞的依賴性下降以及LRH-1不同程度地彌補NR5A1基因突變對Leydig細胞中類固醇合成酶表達的影響，可部分解釋該現(xiàn)象。睪酮的合成涉及一系列的酶促反應(yīng)，其中17β-HSD3是雄烯二酮向睪酮轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵酶。從胎兒期到成年期，睪丸間質(zhì)細胞會從胎兒型Leydig細胞（fetalLeydigcells，F(xiàn)LCs）轉(zhuǎn)換為成年型Leydig細胞（adultLeydigcells，ALCs），同時伴隨著17β-HSD3等分子特征的改變。胎兒期FLCs不表達17β-HSD3，依賴于Sertoli細胞中表達的17β-HSD3將雄烯二酮轉(zhuǎn)化為睪酮［24-25］；而在性別決定后NR5A1基因突變導致的Sertoli細胞失巢凋亡會引起胎兒期睪酮合成障礙［14］。成年期ALCs表達17β-HSD3，能夠獨立合成睪酮，不依賴Sertoli細胞。青春期睪丸間質(zhì)細胞以ALCs為主，睪酮合成對Sertoli細胞的依賴性較胎兒期降低，NR5A1基因突變對于睪酮合成的影響也較胎兒期減弱。此外，有研究發(fā)現(xiàn)LRH-1能夠誘導間充質(zhì)干細胞表達類固醇合成酶、分化為類固醇合成細胞，提示LRH-1或其他尚未被識別的因子能夠不同程度地彌補NR5A1基因突變對睪丸類固醇合成酶表達、睪酮合成的影響。3.3

46，XXDSD有研究發(fā)現(xiàn)NR5A1基因突變（c.274C>T［p.Arg92Trp］、c.275G>A［p.Arg92Gln］、c.779C>T［p.Ala260Val］）可導致46，XX睪丸型、卵睪型DSD，臨床表型可表現(xiàn)為陰蒂肥大、尿道下裂或小陰莖，可有發(fā)育不全的子宮和陰道［26-28］

。其機制可能是NR5A1基因突變會增強對其WNT4/CTNNB1通路的抑制作用，導致下游的DAX-1表達降低，部分解除了DAX-1對NR5A1激活SOX9表達的抑制作用，上調(diào)促睪丸發(fā)育信號通路［28］。3.4

生精障礙有研究通過對521例特發(fā)性生精障礙患者和323例正常生育男性進行全外顯子基因測序發(fā)現(xiàn)，NR5A1基因突變是導致生精障礙的常見基因突變。該研究識別出64例攜帶可能致病/致病基因突變的生精障礙患者，其中6例患者攜帶NR5A1基因突變，這6例患者多表現(xiàn)為睪丸體積小、隱睪、尿道下裂、超重或肥胖［29］。Sertoli細胞對生殖細胞有營養(yǎng)和支持作用，在精子發(fā)生中發(fā)揮關(guān)鍵作用［30］。在性別決定后NR5A1基因突變不僅導致Sertoli細胞的失巢凋亡，還導致生殖細胞提前進入減數(shù)分裂期而死亡［14］。雄激素信號通路通過促進Sertoli細胞成熟、維持血睪屏障完整性、調(diào)控精原干細胞自我更新和分化、調(diào)節(jié)精子釋放等在保持男性生育力中發(fā)揮關(guān)鍵作用［30］。NR5A1基因突變影響胚胎期性發(fā)育導致睪丸發(fā)育不良，影響ALCs前體細胞的形成或存活導致ALCs發(fā)育障礙，影響睪丸類固醇合成酶表達而造成雄激素合成不足，可能進一步導致男性生精障礙的表型［31］。3.5

卵巢早衰有研究通過對同時存在46，XYDSD和46，XX卵巢功能不全患者的4個家系以及25例散發(fā)的卵巢功能不全患者進行NR5A1基因測序，報道了NR5A1基因突變導致卵巢早衰。研究表明，NR5A1基因突變會通過影響卵巢層黏連蛋白的沉積和卵母細胞-顆粒細胞縫隙連接的形成導致卵泡形成受損、通過上調(diào)Notch信號通路和促進卵巢炎癥導致卵母細胞死亡、通過抑制KITL信號通路導致卵泡組裝減少，造成卵巢儲備功能下降，從而導致卵巢早衰的表型［17］。3.6

其他Nr5a1基因敲除小鼠表現(xiàn)為性腺和腎上腺的缺失。有研究報道NR5A1基因突變可表現(xiàn)為46，XYDSD和腎上腺功能不全，但隨后報道的諸多NR5A1基因突變病例都鮮有腎上腺功能不全表型，對這類患者的長期隨訪有助于了解NR5A1基因突變對腎上腺功能的遠期影響。后續(xù)研究也報道NR5A1基因突變（c.308G>A［p.Arg103Gln］）能導致46，XYDSD和無脾癥。功能研究表明，NR5A1基因突變（c.308G>A［p.Arg103Gln］）影響胚胎期脾臟發(fā)育關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子TLX1的表達，從而導致脾臟發(fā)育不良［18］。4

展望NR5A1蛋白