金子笛 劉龍 龔道清/揚(yáng)州大學(xué) 225009

性別決定是一個(gè)涉及多個(gè)基因的級(jí)聯(lián)調(diào)控過程，包括初級(jí)性別決定和次級(jí)性別決定。其中初級(jí)性別決定是由性染色體決定性腺的發(fā)育方向，而次級(jí)性別決定是由性腺分泌的激素決定身體的表型?，F(xiàn)在公認(rèn)的性別決定基因只有哺乳動(dòng)物中Y 染色體短臂上存在的性別決定基因SRY。SRY 通過瞬時(shí)表達(dá)使胚胎性腺向雄性的睪丸方向分化，產(chǎn)生雄性激素并誘導(dǎo)哺乳動(dòng)物中的雄性性別分化。鳥類的性染色體組成為ZW 型染色體。目前對(duì)鳥類的研究雖然發(fā)現(xiàn)了許多鳥類性別決定的候選基因（如DMRT1、SOX9、AMH、FOXL2 等），但其具體的性別決定機(jī)制目前并不十分明確。

近年來，Zhao 等通過對(duì)3 只雌雄嵌合體雞進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，鳥類體細(xì)胞具有細(xì)胞自主性性別特征（CASI），并提出了鳥類性別決定的新模型。在這種雌雄嵌合體的雞中，它們兩側(cè)的身體在相同的性激素水平下（血液循環(huán)）卻表現(xiàn)出不同的性別表型，這與哺乳動(dòng)物中以“性腺-激素”為中心的性別決定機(jī)制不同。其中，性激素受體很可能發(fā)揮了重要的作用。

雌激素受體（ER）是甾體激素受體（SHR）大家族的一種核受體，在結(jié)構(gòu)上具有兩種亞型（ERα 和ERβ），位于胞漿或細(xì)胞核內(nèi)，起到轉(zhuǎn)錄因子的作用。雌激素通過與雌激素受體結(jié)合，發(fā)生變構(gòu)形成二聚體，再與雌激素受體反應(yīng)原件（ERE）結(jié)合，刺激靶基因轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)節(jié)雌激素發(fā)揮其正常功能。在多個(gè)物種中，雌激素受體被發(fā)現(xiàn)與性別發(fā)育過程有關(guān)，本文將對(duì)這方面的研究進(jìn)展作一綜述。

1 雌激素受體的結(jié)構(gòu)

雌激素受體是由雌激素受體基因編碼的蛋白質(zhì)。不同的物種雌激素受體基因的染色體位置不同，如人的位于6 號(hào)染色體，家鼠的位于10 號(hào)染色體，雞的位于3 號(hào)染色體，但它們都具有DNA 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子活性、雌激素受體活性，能與Hsp90 蛋白、特異性DNA序列、甾體和鋅離子結(jié)合。

從保守域的N 端開始，雌激素受體蛋白結(jié)構(gòu)可分為A-F 六個(gè)區(qū)域，其中A/B 區(qū)是一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)，含有非配基依賴的轉(zhuǎn)錄激活功能域（AF-1）。C 區(qū)是DNA 結(jié)合域（DBD）。D 是鉸鏈區(qū)，在該區(qū)結(jié)合的Hsp90 二聚體可以在ER和雌激素結(jié)合前對(duì)ER 進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼郫B使其配基結(jié)合域（LBD）保持非活性狀態(tài)E 區(qū)為配體結(jié)合域（LBD），LBD含有ER 二聚化過程中起重要作用的序列，具有調(diào)節(jié)配體與ER 的結(jié)合、發(fā)生二聚化等一系列功能。E/F 區(qū)還含有配基依賴性的轉(zhuǎn)錄激活功能域（AF-2）。

雌激素受體在結(jié)構(gòu)上有ERα 和ERβ兩種亞型，二者在結(jié)構(gòu)上高度相似，在人體中二者DBD 同源性為96%，LBD 同源性為53%。在雞中，ERα 的研究比ERβ 更為深入。雞雌激素受體α（cERα）蛋白分為I 型和II 型。I 型大小為66kda，是幾個(gè)cERα-mRNAs（A1-D）的翻譯產(chǎn)物，以嚴(yán)格依賴于E2 的方式激活或抑制。II 型大小為61kda，其缺乏I 型中存在的N 末端的41 個(gè)氨基酸，由一個(gè)新的cERα-mRNA（A2）編碼，A2 富集于肝臟，在缺乏配體的情況下具有部分反式激活或抑制活性。因?yàn)镮I 型蛋白的翻譯起始蛋氨酸在卵生生物中保守，在哺乳動(dòng)物中并不保守，所以ERα 基因產(chǎn)生的兩種功能不同的蛋白質(zhì)亞型的存在，可能是卵生生物一個(gè)共同而特殊的特征。

2 雌激素受體的作用機(jī)制

2.1 配基依賴型ER 激活ER 在與雌激素結(jié)合前與Hsp90 結(jié)合，Hsp90 使LBD 區(qū)處于非活性狀態(tài)，與雌激素結(jié)合后ER 被激活，Hsp90 被解離，ER轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)通過LBD 區(qū)與雌激素（E2）結(jié)合發(fā)生二聚化，其DBD 與靶基因的ERE 結(jié)合，順式激活靶基因調(diào)控區(qū)的增強(qiáng)子促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄。

2.2 ER 的轉(zhuǎn)錄調(diào)控ER 在結(jié)構(gòu)上具有AF-1 和AF-2 兩個(gè)轉(zhuǎn)錄激活功能域。AF-1 和AF-2 可以協(xié)同調(diào)控雌激素應(yīng)答基因也可單獨(dú)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄作用。但ERα和ERβ 與雌激素結(jié)合后對(duì)轉(zhuǎn)錄功能的作用有所不同，在AP1 位點(diǎn)，ERα 與雌激素結(jié)合可以激活轉(zhuǎn)錄，但ERβ 與雌激素結(jié)合則會(huì)抑制轉(zhuǎn)錄。且抗雌激素藥物能選擇性地拮抗ERα 而對(duì)ERβ不起作用，這可能是ERα 和ERβ 的AF-1 的差異造成的。

2.3 非配基依賴型ER 激活除了傳統(tǒng)的配基依賴型激活，ER 還能在無配基的情況下與其他通路發(fā)生作用，即非配基依賴型ER 激活。包括ER 的磷酸化、ER 與生長(zhǎng)因子、共調(diào)節(jié)因子、孕激素受體等通路的相互作用。

3 雌激素受體在不同物種中的表達(dá)規(guī)律

3.1 雌激素受體在哺乳動(dòng)物中的表達(dá)Brandenberger 等用半定量RT-PCR的方法檢測(cè)了妊娠16～23 周胎兒的ERα 和ERβ 的分布，發(fā)現(xiàn)ERα 在子宮表達(dá)量較高，卵巢、睪丸、皮膚和腸道中均有表達(dá)但表達(dá)量相對(duì)較低；ERβ 在子宮中的表達(dá)較少但在卵巢、睪丸、腎上腺和脾臟的表達(dá)量均高于ERα，且在胸腺、垂體、皮膚、肺、腎臟和大腦皮層中均有表達(dá)。

3.2 雌激素受體在鳥類中的表達(dá)母雞的卵巢發(fā)育是一種很明顯的不對(duì)稱發(fā)育，在發(fā)育過程中，右側(cè)性腺會(huì)逐漸退化，只有左側(cè)性腺會(huì)發(fā)育成卵巢。在雞的性別決定過程中，ERα 在左右髓質(zhì)都有表達(dá)，但在左側(cè)性腺上皮中不對(duì)稱表達(dá)。進(jìn)一步的mRNA 表達(dá)檢測(cè)顯示，最早在孵化3.5d 時(shí)就可以在雌性的生殖組織中檢測(cè)到ER；在5.5 胚齡的胚胎中，ER 表達(dá)僅限于性腺。這說明雌雄胚胎早在生殖腺形態(tài)分化前（6～6.6d）就已經(jīng)出現(xiàn)了ER 的mRNA 表達(dá)，即兩性性腺在胚胎發(fā)生早期、性腺分化之前就具有了對(duì)雌激素的反應(yīng)能力。

3.3 雌激素受體在爬行動(dòng)物中的表達(dá)爬行動(dòng)物的雌激素受體mRNA 在性腺分化前也已經(jīng)開始表達(dá)。Zhang 等對(duì)揚(yáng)子鱷的腦組織和外周組織的實(shí)時(shí)定量PCR 結(jié)果顯示，ERα 的mRNA 在腦組織和外周組織中廣泛表達(dá)，腦組織中在小腦的表達(dá)水平最高，外周組織中在卵巢中的表達(dá)水平最高；且在生殖期時(shí)小腦、垂體、肝、脾、肺、腎、卵巢的ERα 表達(dá)水平均顯著高于冬眠期。

4 雌激素受體與性別發(fā)育的調(diào)控

4.1 雌激素受體對(duì)哺乳動(dòng)物性別發(fā)育的調(diào)控外源性雌激素可以誘導(dǎo)北美負(fù)鼠和尤金袋鼠這兩種有袋動(dòng)物XY 性腺的性反轉(zhuǎn)。Calatayud 等檢測(cè)了尤金袋鼠性腺分化過程中ER 的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)盡管在早期性腺發(fā)育過程中缺乏有效配體，但在不同性別的性腺中就已經(jīng)存在ER 的保守表達(dá)，ER 能在早期就對(duì)外源雌激素做出反應(yīng)并在早期哺乳動(dòng)物性腺中傳遞信號(hào)。這說明哺乳動(dòng)物的ER 在雌激素出現(xiàn)前就已經(jīng)出現(xiàn)在性腺內(nèi)，這可能對(duì)性腺發(fā)育起到一定的導(dǎo)向作用。Della 等在小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，ER 在懷孕12d 時(shí)就已經(jīng)處于活躍狀態(tài)，且在小鼠發(fā)育的胚胎中具有廣泛的轉(zhuǎn)錄活性，表明了ER 在非生殖器官和生殖器官的發(fā)育中具有潛在作用。

4.2 雌激素受體對(duì)鳥類性別發(fā)育的調(diào)控在雞的研究中發(fā)現(xiàn)，體外注射E2可以提高ERα 的mRNA 表達(dá)；在性別決定點(diǎn)前向ZZ 胚胎注射雌激素會(huì)導(dǎo)致性別發(fā)生逆轉(zhuǎn)，但這種逆轉(zhuǎn)的表型在該個(gè)體成年后會(huì)恢復(fù)正常；在性別決定點(diǎn)后向ZZ 胚胎注射雌激素可以在孵化第10d 觀察到該胚胎左側(cè)性腺髓質(zhì)外覆蓋著一層狹窄的皮質(zhì)結(jié)構(gòu)，在孵化第17d 時(shí)這個(gè)皮質(zhì)結(jié)構(gòu)更加明顯，且富含生殖細(xì)胞。這說明雌激素可以誘導(dǎo)卵巢的形成。實(shí)際上，ER 介導(dǎo)的雌激素在母雞的左側(cè)性腺皮質(zhì)發(fā)育中起到?jīng)Q定性的作用，母雞右側(cè)性腺皮質(zhì)分泌不足的原因可能就是右側(cè)性腺生發(fā)上皮缺乏雌激素的靶細(xì)胞和受體。

在鳥類的生殖系統(tǒng)中，ER 可以調(diào)節(jié)發(fā)育階段生殖器官的發(fā)育和生殖細(xì)胞的成熟，ERα 的早期失活會(huì)影響發(fā)育，使成年個(gè)體性腺表型混亂。此外，ERα 激活劑的注射會(huì)導(dǎo)致兩性生殖器官的分化紊亂，而ERβ 激活劑的注射則不會(huì)造成影響。這說明ERα 在母雞生殖道的性別分化中起重要作用，而ERβ 發(fā)揮的作用較少。不過，值得注意的是，即便是雞的性腺表型發(fā)生改變，其體細(xì)胞和身體的表型依然會(huì)保持原有的性別。

4.3 雌激素受體對(duì)魚類性別發(fā)育的調(diào)控在魚類中，雌激素通過與ERα、ERβ 和G 蛋白偶聯(lián)雌激素受體（GPER）結(jié)合調(diào)節(jié)椎體的發(fā)育和功能。Crowder等對(duì)GPER 突變斑馬魚的卵巢發(fā)育和功能的研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚的性別決定、卵巢發(fā)育及生育能力不需要GPER 的參與，而ERα 和ERβ 可能和斑馬魚的性別決定、卵巢發(fā)育及生育能力有關(guān)。

4.4 雌激素受體對(duì)爬行動(dòng)物性別發(fā)育的調(diào)控在爬行動(dòng)物中，許多物種都表現(xiàn)出溫度依賴型的性別決定。如果在溫度敏感期對(duì)雄性生產(chǎn)溫度下孵育的胚胎給予外源性雌激素，會(huì)抑制這種溫度效應(yīng)產(chǎn)生雌性胚胎；對(duì)雌性生產(chǎn)溫度下孵育的胚胎抑制其內(nèi)源性雌激素的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致胚胎發(fā)育為雄性。Kohno等對(duì)美洲短吻鱷ERα 和ERβ 體外反式激活試驗(yàn)的結(jié)果表明，ERα 可能是影響美洲短吻鱷性反轉(zhuǎn)和胚胎苗勒氏管存在和生長(zhǎng)的主要雌激素受體。雌激素-雌激素受體依賴的過程可能在爬行動(dòng)物性別決定和性腺分化過程中起到重要作用。

5 結(jié)語

自從雌激素發(fā)現(xiàn)以來，人們對(duì)于雌激素及其受體已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，闡明了其結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制和許多功能。雌激素受體在生殖系統(tǒng)的發(fā)育上具有重要作用，在不同物種上的研究表明雌激素受體可能還參與了性別的調(diào)控。而鳥類中CASI 機(jī)制的提出更是為雌激素受體在鳥類性別決定中的作用機(jī)制帶來了新的研究?jī)r(jià)值。在鳥類的性別決定過程中，“ERα 在雌性性腺左右髓質(zhì)都有表達(dá)但在左側(cè)性腺上皮不對(duì)稱表達(dá)”的現(xiàn)象使其成為了一個(gè)很好的雌激素傳感器的研究模型，可以用于雌激素作用于不同細(xì)胞類型或通過不同途徑影響性腺髓質(zhì)和皮質(zhì)分化的研究。目前，盡管我們對(duì)雞的雌激素受體有了一定的了解，但其在性別發(fā)育中起到的確切作用還不是十分清楚，對(duì)雌激素受體在雞性別發(fā)育中的進(jìn)一步研究將為鳥類性別決定機(jī)制的研究提供重要的參考。