动物性别决定和分化

动物性别决定和分化目前一页\总数七十四页\编于四点脑脑垂体（促性腺素）性腺生殖细胞下丘脑（促性腺素释放激素）

脑－垂体－性腺轴脑－甲状腺－性腺轴脑－肾上腺－性腺轴其它

环境因素二.动物生殖调控的途径目前二页\总数七十四页\编于四点Conceptualmodelofthe(female)teleostbrain-pituitary-gonadalaxis.ThemodelwasconstructedinCellDesigner3.1/002/)usingthenotationdescribedbyOdaetal.(18).Agridsystemisprovidedtoaidcross-referencebetween

themodelanddescriptionsinthetext.Gridcoordinatesareprovidedinthetextin[YX]format,wheretheY-coordinateisrepresentedbyaletterandtheX-coordinateisrepresentedbyanumber.SeeSupportingInformationpart1fordefinitionofallabbreviationsusedinthefigure.Villeneuveetal.,Environ.Sci.Technol.2007,41,321-330

目前三页\总数七十四页\编于四点温度对鱼类性别的影响月银汉鱼(Menidiamenidia)在低温条件下子代雌性偏多；鲑鱼（P.hatchery）在13℃和15℃时雌鱼占88.9%和89.5%,17℃和23℃间雌鱼占50%;25℃雌鱼为30.8%；欧洲海鲳(DicentrachusLabrax)低温下雌性偏多；Baroiller等在尼罗罗非鱼(Tilapianilotica)性激素敏感期(不晚于受精后13d)以36℃的高温处理鱼持续10d或更长时,得到的鱼雄性比例由53%增加到81；斑点叉尾鮰(Ictalurispunctatus)受精后10d的鱼分别养殖在温度为20、27和34℃14d,以后养殖温度保持在27℃,直到102d时鉴定性别，结果养殖温度在20、27℃的鱼类性比不受影响,在34℃则雌性偏多。目前四页\总数七十四页\编于四点爬行动物和两栖动物的性别决定缺乏专一性（和哺乳动物和鸟类相比）。性别决定除了由基因进行调控外还可以由环境进行调控，目前，已经知道28种海龟，几种蜥蜴，和所有观察过的鳄鱼，其性别决定都可由温度进行调控。例如，海龟蛋在30－35℃孵化获得全雌子代，如果在20－22℃孵化则获得全雄子代。这种现象同样出现在美洲鳄鱼（Alligatormississippiensis），当在高温33℃孵化时获得全雄子代，而在低温30℃孵化获得全雌子代。温度对爬行类性别的影响目前五页\总数七十四页\编于四点Gutzke（1990）报道称，不管最初的性别决定机制如何，性类固醇都可以克服基因和温度对性别的决定作用而影响其性别决定，固醇类激素是这些种类性别决定的天然诱导剂。Kitano详细研究了日本比目鱼(P.olivaceus)p450芳香化酶基因的表达及作用，他们用雌核发育所得鱼经雄激素诱导性逆转为雄鱼,再与正常雌鱼受精,所得为全雌子代,把这些鱼在孵化后30-100d分别饲养在18℃或27℃,结果前者所得为雌鱼,后者为雄鱼；机制目前六页\总数七十四页\编于四点芳香化酶的作用芳香化酶雄激素雌激素目前七页\总数七十四页\编于四点目前八页\总数七十四页\编于四点目前九页\总数七十四页\编于四点细胞色素P450细胞色素P450[CytochromeP450（CYP450）]酶系统是化学物代谢的核心和枢纽,是化学物产生毒性效应的基本途径。细胞色素P450酶是从微生物到哺乳类普遍存在的单加氧酶。CYP450分为多个基因/亚基因家族,分类并命名为家族（CYP1、2、3…）亚家族（A、B、C…）、单个基因（A1、2、3…）。同一家族的酶具有相似的功能。已知有50个族，89个亚族(Correia,1995)。CYP450对许多物质进行代谢，包括类固醇激素、脂肪酸、前列腺素、细胞活素（cytokines）、胆酸、生物胺和异生物质（xenobiotics）。通常CYP1A的表达与多环芳烃或多氯联苯的暴露有关，CYP2A,2B,2C和3A族被巴比妥酸盐（barbiturates）、抗生素和性激素所诱导。CYP2和CYP3主要与激素和药物的羟化有关。目前十页\总数七十四页\编于四点1Al7-乙氧基试卤灵-O—脱乙基作用；7-乙氧基香豆素—O—脱乙基作用；皋丸甾酮6p—羟基化作用lA217p—雌二醇2-羟基化作用；苯胺对—羟基化作用；甲基苯异丙基苯胺N—胧甲基作用2Al(雌性表达较高)皋丸甾酮7a-羟基化作用；孕甾酮7a-羟基化作用2A2(雄性特异的)睾丸甾酮15e—和7p—羟基化作用；甲基苯异丙基苯胺N—脱甲基作用；氨基芘N-脱甲基作用2B1氨基芘N—脱甲基作用；甲基苯异丙基苯胺N-脱甲基作用；环己烯巴比妥3-羟基化作用。2B2甲基苯异丙基苯胺N—脱甲基作用2C6杀鼠灵7-羟基化作用2C7(雌性表达较高)7—乙氧基试卤灵—O—脱乙基作用；7-苄氧基试卤灵—O—脱乙基作用2Cll(雄性特异的)皋丸甾酮2。—和16a—羟基化作用；苯巴比妥氧化作用；乙基吗啡羟基化作用；7—乙氧基试卤灵—O—脱乙基作用；7-乙氧基香豆素-O—脱乙基作用；氨基芘N—脱甲基作用2C12(雌性特异的)硫酸类固醇15p—羟基化作用；7—乙氧基试卤灵-O—脱乙基作用；(较2Cll更有效)。2C13(雄性特异的)7—乙氧基香豆素—O-脱乙基作用；甲基苯异丙基苯胺N—脱甲基作用2D1debrisoguine4—羟基化作用bufuraloll-羟基化作用；丙咪嚎2-羟基化作用2El(雌性表达较高)乙醇氧化作用；苯胺对—羟基化作用3Al皋丸甾酮2p—和15p—羟基化作用3A2(雄性特异的)6p—雄性激素氧化作用3A4睾丸甾酮、孕甾酮和雄烯二酮的6p—羟基化作用4A脂肪酸和前列腺素的(O--羟基化作用19(芳化酶)睾丸甾酮和雄烯二酮的芳构化作用：17Al17Q-羟基化作用：21Al孕甾酮和17—羟基孕甾酮的21—羟基化作用；目前十一页\总数七十四页\编于四点一.鱼类正常的生殖过程环境因素雌激素脑肝脏卵黄蛋白原脑垂体（促性腺素）滤泡细胞性腺生殖细胞卵黄高磷蛋白卵黄脂磷蛋白下丘脑（促性腺素释放激素）内吞ER目前十二页\总数七十四页\编于四点鱼类洄游渗透压变化目前十三页\总数七十四页\编于四点有机锡对软体动物的毒性效应有机锡导致软体动物的性畸变，低至1ng/L的三丁基锡(tributyltin,TBT)暴露导致腹足类－狗螺(Nucellalapillus)发生性畸变(Gibbs等,1988)。目前十四页\总数七十四页\编于四点有机锡的应用三丁基锡（TBT）防污涂料添加剂三苯基锡（TPT）主要

应用于农业除草剂、 杀虫剂和杀真菌剂三苯基锡（TPT）目前十五页\总数七十四页\编于四点有机锡对软体动物的毒性效应的机制四种假说：1）芳香化酶(aromatase)活性抑制；

芳香化酶雄激素雌激素2）对雄激素代谢的干扰（Morcillo等1998）；3)神经内分泌(包括神经肽APGW)功能的紊乱(Oberdörster&McClellan-Green,2002)；4）视黄类X受体[retinoidXreceptors(RXRs)]的作用（Nishikawa等,2004）。目前十六页\总数七十四页\编于四点芳香化酶(aromatase)活性抑制目前十七页\总数七十四页\编于四点对雄激素代谢的干扰（Morcillo等1998）目前十八页\总数七十四页\编于四点目前十九页\总数七十四页\编于四点目前二十页\总数七十四页\编于四点3)神经内分泌(包括神经肽APGW)功能的紊乱目前二十一页\总数七十四页\编于四点神经内分泌(包括神经肽APGW)功能的紊乱目前二十二页\总数七十四页\编于四点目前二十三页\总数七十四页\编于四点目前二十四页\总数七十四页\编于四点目前二十五页\总数七十四页\编于四点有机锡对鱼类性腺发育产生影响TBTO的长期暴露导致雄性虾虎鱼性体指数下降（Shimizu&Kimura,1987)；TBT暴露导致孔雀鱼的精子数减少(Haubruge等，2000)；体外孵育观察到，27μg/L的TBT导致非洲鲶鱼精子的乳酸脱氢酶活性显著下降（Rurangwa等,2002）；斑马鱼的仔稚鱼（孵化后0－70天）暴露于低浓度的TBT(0.01–100ng/L)，停止暴露3－5个月后，雄鱼的比例偏高，精子的活动性显著下降（McAllister&Kime，2003）；用0.1和1.0μg/g饲料的TBTO对孵化后35至100天的日本比目鱼进行暴露，结果显示，0.1μg/g组性反转雄鱼的比率提高了25.7％,1.0μg/g组的提高了31.7％，同时芳香化酶基因表达下降(Shimasaki等,2003)；

TBT暴露影响成体雄性青鳉的繁殖行为，使受精成功率显著下降(Nakayama等,2004)；斑马鱼暴露于TBT，雄鱼的比例提高，而雌激素处理能够抵消TBT的这个效应(Santos等，2006)；目前二十六页\总数七十四页\编于四点HistologicalchangesofthetestesstainedwithhematoxylinandeosinSebastiscusmarmoratusexposedtoTBT(0,1,10or100ngL-1)for48days.(A)Control;(B)1ngL-1TBT;(C)10ngL-1TBT;(D)100ngL-1TBT(n=6).Bar:50μm.SC,spermatocytes;SG,spermatogonia;SP,sperm;IS,interlobularseptum;IF,interstitialfibrosis.有机锡的生殖毒性目前二十七页\总数七十四页\编于四点RXRsandPPARγexpressioninthetestesofmaleSebastiscusmarmoratusexposedtoTBT(0,1,10or100ngL-1)for48days.(A)RXRα;(B)RXRβ;(C)RXRγ;(D)PPARγ.FiguresshowthemRNAlevelsnormalizedtothelevelsof18S(mean±S.E.,n=3).TheasterisksindicatesignificantdifferencesfromcontrolatP<0.05asassessedbyone-wayANOVAwiththeDunnetttest.目前二十八页\总数七十四页\编于四点HistologicalchangesofthetestesstainedwithOilRedOandcounterstainedwithhematoxylininSebastiscusmarmoratusexposedtoTBT(0,1,10or100ngL-1)for48days.(A)Control;(B)1ngL-1TBT;(C)10ngL-1TBT;(D)100ngL-1TBT(n=6).Bar:10μm.Lipiddropsjudgedbyorangeredstainingandindicatedbyblackarrow.目前二十九页\总数七十四页\编于四点目前三十页\总数七十四页\编于四点

γ-glutamyltranspeptidase(γ-GTP)activitiesinthetestesofSebastiscusmarmoratusexposedtoTBT(0,1,10or100ngL-1)for48days.Dataarepresentedasmean±S.E.(n=5).TheasterisksindicatesignificantdifferencesfromcontrolatP<0.05asassessedbyone-wayANOVAwiththeDunnetttest.目前三十一页\总数七十四页\编于四点结果结果：对雄性性腺发育的影响目前三十二页\总数七十四页\编于四点Fig.2.Photographicimagesofspermtaken3–5monthsafter0–70dayspost-hatchTBTexposure:(a)control;(b)1ng/L;(c)100ng/L

自McAllister&Kime，2003，AquaticToxicology65：309–316目前三十三页\总数七十四页\编于四点Fig.1.TheeffectofTBTexposureonzebrafishexposedfromhatchfor70days:(c)percentageabnormalsperm(lackingflagella)自McAllister&Kime，2003，AquaticToxicology65：309–316目前三十四页\总数七十四页\编于四点结果：对雌性性腺发育的影响

TBT暴露50d后雌性褐菖鲉的性体指数（上标字母不同的组间具有显著性差异）GonadosomaticindexinfemaleSebastiscusmarmoratusexposedtoTBTfor50days（Differentlettersindicatestatisticalsignificance）对雌性褐菖鲉性腺指数（GSI）的影响

目前三十五页\总数七十四页\编于四点对雌性褐菖鲉精巢的组织学影响

TBT暴露50d后雌性褐菖鲉卵巢的组织学变化

control；(B)10ng/LTBT；(C)100ng/LTBT；标尺：1μm；P：初级生长期(primarygrowthstage)；YV：卵黄泡期（yolkvesiclestage）；VG：卵黄期(vitellogenicstage)结果：对雌性性腺发育的影响目前三十六页\总数七十四页\编于四点TBT暴露50d后雌性褐菖鲉精巢性激素水平

（上标字母不同的组间具有显著性差异）目前三十七页\总数七十四页\编于四点Theserumalkalilabileproteinphosphorus(ALPP)contentinfemaleSebasticusmarmoratusfor6daysafterthe2ndinjectedwithTBT(n=6)J.EnvironmentalSciences,2006,18(2)目前三十八页\总数七十四页\编于四点TBT暴露50d后卵巢内ER蛋白变化

(A,B)control；(C)100ng/LTBT；标尺:0.5μm；结果：对雌性性腺发育的影响(A)control；(B)1ng/LTBT；(C)10ng/LTBT；(D)100ng/LTBT目前三十九页\总数七十四页\编于四点TBT暴露50d后雌性褐菖鲉卵巢内凋亡细胞变化

(A)control；(B)10ng/LTBT；(C)100ng/LTBT；标尺:0.5μm；凋亡细胞显示为棕褐色，黑色箭头指示的为凋亡小体（染色质浓缩，被一层膜包围）

结果：对雌性性腺发育的影响AquaticToxicology2007目前四十页\总数七十四页\编于四点P.E.Drevnicketal./AquaticToxicology79(2006)49–54目前四十一页\总数七十四页\编于四点TBT暴露对小鼠的生殖毒性效应目前四十二页\总数七十四页\编于四点TBT对雄性昆明小鼠精巢的组织学的影响目前四十三页\总数七十四页\编于四点目前四十四页\总数七十四页\编于四点上标字母不同的组间具有显著性差异(P<0.05)TBT对雄性小鼠精巢内睾酮激素和17β-雌二醇水平的影响

目前四十五页\总数七十四页\编于四点TBT暴露精巢内ER-α、ER-β、AR蛋白表达变化目前四十六页\总数七十四页\编于四点目前四十七页\总数七十四页\编于四点

P450Arom(↓)

Teststerone(↑)Oestradiol(↓)ER(↓)

TBTRXR+PPARγ(↑)steatosisstertolicell(↓)T3(↓)TRα(↓)

spermatogenesis(↓)目前四十八页\总数七十四页\编于四点(A)1：正常精子；(B)2：双头；(C)3：双尾；(D)4：小头（香蕉头）；（E）5：无定形头；（F）6：大头；7：无尾；（G）8：头部无钩；（H）9:无头；（I）10：卷尾标尺：50μm

目前四十九页\总数七十四页\编于四点Genistein(GEN)

Diethylstilbestrol(DES)

目前五十页\总数七十四页\编于四点V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325

目前五十一页\总数七十四页\编于四点ImmunofluorescencestainingofmousespermatozoawithmonoclonalantibodyHs-14.Controlgroup

(mostspermwaslabeled)inthesecondgeneration(A),DES—damageofspermatozoa:spermhead(arrow)(B),

andDES—spermatids(arrow)(C).Scalebars:20mm.

V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325目前五十二页\总数七十四页\编于四点V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325

目前五十三页\总数七十四页\编于四点Histologyinadultmales.(A)Seminiferoustubulesfromacontrolshowingnormalspermatogenesis.(B)

Seminiferoustubulesfromadiethylstilbestrol-treatedmale.Notethedefoliatingofcellsfromgerminal

epithelium.H&Estaining.Scalebars:100mm.

V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325目前五十四页\总数七十四页\编于四点Histologyinadultfemales.(A)Ovaryfromacontrolanimalshowingnoabnormalities.(B)Ovaryfroma

diethylstilbestrol-treatedfemale.Notetheabsenceofcorporalutea.H&Estaining.Scalebars:200mm.

V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325目前五十五页\总数七十四页\编于四点TheeffectofGENandDESontestosteronelevelsinP0andF1generations.Eachcolumnrepresentsthe

meanS:E:M:forsixmicepergroup.P<0:01.

V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325目前五十六页\总数七十四页\编于四点TheeffectofGENandDESonFSHlevelsinP0andF1generationsofCD1mice.Eachcolumn

representsthemeanS:E:M:forsixmicepergroup.P<0:01.

V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325目前五十七页\总数七十四页\编于四点TheeffectofgenisteinanddiethylstilbestrolonthelittersizeofCD1miceincontrol,F1andF2

generations.EachcolumnrepresentsthemeanS:E:M:forsixmicepergroup.P<0:05,P<0:001.

V.Kyselovaetal./Theriogenology61(2004)1307–1325目前五十八页\总数七十四页\编于四点可能有激素作用的化学物质

(一).工业化学物1.邻苯二甲酸酯（Phathalates）作为增塑剂广泛用于汽车零件、塑料、饮料瓶的制造.对睾丸有毒性。动物实验还表明，它可抑制排卵，造成小鼠流产和出生缺陷。2.烷基酚（Alkylphenols）烷基酚及其衍生物有许多用途，包括作为工业清洁剂和家庭清洁剂.在许多暴露实验中发现有雌激素的作用。3.BisphenolA漆的一种成分，用于牙齿处理.包在金属容器的外面。会从金属容器上滤出进入蔬菜.对人类乳腺癌细胞培养中观察到其有雌激素作用。4.多氯联苯(PCBs)广泛用于电力设备中，几年前已遭禁用，但仍有大量的PCBs存在于变压器和电容器中。5.二口恶口英（dioxin）主要来源于含有塑料和纸张的城市固体废物的焚烧，有机氯化工生产中和纸浆漂白过程。性质非常稳定，在环境中有长的持久性，除具有致癌、致畸、致突变等毒性外，也会干扰正常的激素水平。目前五十九页\总数七十四页\编于四点1.

火焰阻滞剂（Brominatedflameretardants）用于塑料和纺织上，使其具有阻滞火焰的性质，他们中的许多稳固持久，并能生物积累，有几种是激素干扰物。2.

对羟基苯甲酸酯类（Parabens）是一类用于化妆品的防腐剂。也用于抗细菌的牙膏中，有几种有雌激素作用。3.

丁化羟基苯甲醚（Batylatedhydroxyanisole,BHA）BHA是食物抗氧化剂，对乳腺癌细胞有轻度的雌激素作用。实验证明，BHA能与虹鳟的雌激素受体结合，并能刺激人体雌激素受体的转译活性（Joblingetal;1995）4.

乙烯雌酚（diethylstilbestrol,DES）DES是人工合成的雌激素。40-70年代用于怀孕妇女以防止流产，服用DES的妇女患乳腺癌的危险性明显增加。其女儿患生殖器官癌症的可能性增大。生殖系统的癌变典型的是在50岁的妇女发生，而在母体子宫接触DES的妇女，发生癌变的可能性提早30年。目前六十页\总数七十四页\编于四点(二).自然激素1.

植物雌激素（phytoestrogens）由植物自然产生的具雌激素作用的化学物质叫植物雌激素（Hopertetal;1998）。植物激素广泛存在于豆科植物、禾本科植物、草本植物、蔬菜中。在大豆（soya）中含量特别高，植物雌激素比动物体内源雌激素弱得多，并且很多从体内排泄或被分解成其他的化合物，在体组织不会积累。有关植物雌激素在动物实验的影响不一致，尚有争论，有些具抗雌素的作用。(三).农药包括杀虫剂\除草剂和杀真菌剂，如DDT污染是造成美国佛罗里达州阿维卡湖周边地区男子精液质量下降的原因之一。有机磷抑制动物的卵泡生长和卵母细胞的发育，除草剂导致胎儿中毒、假孕、卵巢退化。此外，还有重金属（如铅、汞、镉、铁等），有机溶剂（如四氯乙烯、甲苯、二甲苯）也可能起内分泌干扰物质的作用。目前六十一页\总数七十四页\编于四点可能干扰内分泌的化学物质清单目前六十二页\总数七十四页\编于四点目前六十三页\总数七十四页\编于四点目前六十四页\总数七十四页\编于四点目前六十五页\总数七十四页\编于四点目前六十六页\总数七十四页\编于四点持久性有机污染物持久性有机污染物(PersistentOrganicPollutants,POPs)是指具有长期残留性、生物蓄积性、半发挥性和高毒性，能够在大气环境中长距离迁移并能沉积到地球"对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质.目前六十七页\总数七十四页\编于四点UNDP国际公约中首批控制的12种POPs是艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、DDT、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯(PCBs)、二