NR5A1基因突变对性发育影响的研究进展2026

NR5A1基因突变对性发育影响的研究进展2026性发育异常（disordersofsexdevelopment，DSD）是染色体核型、性腺表型以及性腺解剖结构不一致的一大类遗传异质性疾病的总称，包括性染色体异常DSD、46，XYDSD、46，XXDSD。高通量测序的广泛应用推动了DSD的遗传学病因研究。NR5A1基因突变是导致46，XYDSD的常见病因之一，也可导致46，XXDSD、生精障碍、卵巢早衰、肾上腺功能不全等疾病表型［1］。NR5A1深度参与胚胎期性发育的各阶段，并通过调控类固醇合成酶的表达影响性腺功能，在睾丸的发育及功能调节中发挥重要作用。然而NR5A1基因突变所致46，XYDSD基因型-表型关系、部分患者青春期自发男性化的原因、NR5A1基因突变对远期生育能力和肾上腺功能的影响等临床问题仍亟待进一步阐明。本文对NR5A1基因突变导致DSD的致病机制和研究进展进行综述。1

人类胚胎期性发育人类胚胎期性发育包括双向分化潜能性腺的发育、性别决定和性别分化三个连续的阶段［2］。受精4~5周，原始生殖细胞沿后肠和背侧肠系膜由卵黄囊迁移到中肾腹侧面的性腺嵴，与主要来源于性腺嵴体腔上皮细胞的性腺体细胞共同参与组成双向分化潜能性腺［2-3］。受精6周后，双向分化潜能性腺中SRY/SOX9/FGF9/DMRT1介导的促睾丸信号通路和RSPO1/WNT4/CTNNB1/FOXL2介导的促卵巢信号通路拮抗，决定双向分化潜能性腺最终形成睾丸或卵巢，即性别决定。由此可见，性别决定是多个基因在时间和空间上的精细协同的结果［2-3］。XY胚胎的性腺体细胞可根据其分化命运划分为支持细胞谱系和间质细胞谱系。受精6周后，支持细胞谱系的性腺体细胞分化为早期性腺支持细胞并表达睾丸决定因子（sex-determiningregionY，SRY）。SRY进一步激活SOX9的表达，启动下游的促睾丸信号通路、下调RSPO1/WNT4/CTNNB1促卵巢信号通路，诱导早期性腺支持细胞向睾丸支持细胞（Sertoli细胞）的分化。Sertoli细胞促进原始生殖细胞分化为前精原细胞，并包绕生殖细胞形成条索状的原始性索；同时也促进间质细胞谱系的性腺体细胞向睾丸间质细胞（Leydig细胞）的分化。Leydig细胞围绕原始性索分布，形成睾丸的基本结构［2-4］。XX胚胎中缺乏SRY表达，而RSPO1/WNT4/CTNNB1/FOXL2的促卵巢信号通路被激活，抑制促睾丸基因的表达，导致性腺体细胞先后分化为不同的前颗粒细胞亚群，协同诱导原始生殖细胞分化为卵原细胞并促进卵子发生。大约受精17周后，前颗粒细胞进一步分化为颗粒细胞并包绕初级卵母细胞形成初级卵泡，其中的生殖细胞在青春期前始终维持在初级卵母细胞阶段［2，4-6］。发育中的性腺可以产生肽类激素和性激素，诱导内、外生殖器的发育，即性别分化［7］。在XY胚胎中，Sertoli细胞分泌抗苗勒氏管激素（anti-Müllerianhormone，AMH），诱导副中肾管退化；Leydig细胞分泌睾酮，促进中肾管分化为附睾、输精管和精囊；睾酮在5-α还原酶的作用下转化为双氢睾酮，通过促进阴唇阴囊皱褶中线融合及色素沉着、生殖器结节延长、尿道褶皱融合和泌尿生殖窦分化，分别诱导阴囊、阴茎、尿道和前列腺的形成；Leydig细胞分泌的胰岛素样因子3和睾酮参与睾丸逐渐下降至阴囊的生理过程。在XX胚胎中，由于性别分化阶段AMH的缺乏及多种子宫发育分化因子的表达，副中肾管分化形成输卵管、子宫及阴道上1/3；而睾酮和双氢睾酮的缺乏导致中肾管退化，进而生殖器结节形成阴蒂，尿道褶皱形成小阴唇，阴唇阴囊褶皱形成大阴唇［2，7］。2

NR5A1的蛋白结构与生理功能2.1

NR5A1的蛋白结构NR5A1又称类固醇生成因子-1（steroidogenicfactor1，SF1），属于核受体家族，由位于9q33.3染色体、含有7个外显子的NR5A1基因编码。人类NR5A1蛋白包含461个氨基酸，由高度保守的DNA结合域、柔性铰链区和配体结合域组成。DNA结合域中的P盒能特异性识别靶基因的5′-YCAAGGYCR-3′序列；DNA结合域中的A盒含有核定位信号，也对NR5A1与靶基因的结合起到稳定作用［8-10］。NR5A1最初被认为是孤儿核受体，但随后的结构分析发现磷脂酰肌醇可作为NR5A1的配体［11］，并且在人类细胞中PI（4，5）P2是NR5A1的内源性配体［12］。2.2

NR5A1的生理功能最初，有研究者通过体外实验发现对类固醇合成酶表达有重要调控作用的一种蛋白质，将其称为类固醇生成因子-1（NR5A1/SF1）。随后的研究发现Nr5a1基因敲除小鼠缺失性腺和肾上腺，提示Nr5a1在性腺及肾上腺发育中发挥重要作用。而后越来越多的研究证实人类NR5A1基因突变可导致46，XYDSD和肾上腺功能不全的表型。近年来，NR5A1的生理功能及NR5A1基因突变导致的疾病表型被越来越多的学者所关注。NR5A1在性腺、肾上腺、下丘脑腹内侧区、脾脏等组织中广泛表达，被认为是调控性腺及肾上腺发育、类固醇合成的关键蛋白，在下丘脑-垂体-性腺轴中发挥关键作用［8］。NR5A1在双向分化潜能性腺中有表达，可能参与双向分化潜能性腺的发育。NR5A1能通过作用于SRY基因上游的增强子上调SRY的表达，并能与SRY协同作用于SOX9基因上游的睾丸特异性增强子核心元件，以上调并维持SOX9的表达，从而在性别决定阶段增强促睾丸发育的信号通路［13］。性别决定后，Sertoli细胞的存活也有赖于NR5A1的表达［14］。NR5A1还通过调控类固醇激素和肽类激素的合成影响性别分化和性腺及肾上腺功能：作为转录因子，其直接以单体形式识别类固醇合成酶基因的启动子，调控类固醇合成急性调节蛋白、胆固醇侧链裂解酶、17α-羟化酶、3β-羟类固醇脱氢酶、17β-羟类固醇脱氢酶3（17β-hydroxysteroiddehydrogenase3，17β-HSD3）、11β-羟化酶、21-羟化酶、芳香化酶等类固醇合成酶的表达，促进类固醇激素的合成［8-9］；调控AMH基因的表达，促进AMH的合成。NR5A1还调控类固醇合成组织中糖酵解基因的表达以调节能量代谢，并参与维持中心体稳态和基因组稳定，从而影响性腺和肾上腺的发育［15-16］。此外，也有研究表明NR5A1在卵巢储备的形成和下丘脑腹内侧区及脾脏的发育中发挥作用［17-18］

。3

NR5A1基因突变对性发育的影响3.1

NR5A1基因突变高通量测序技术的发展以及SF1Next等大规模NR5A1基因突变队列的建立，为识别NR5A1基因突变、了解与其相关的疾病表型并探究基因型-表型关系提供了便利［19］。目前，人类基因和遗传疾病在线目录共收录了297种NR5A1基因突变，突变类型主要包括单核苷酸位点变异（76.1%）、拷贝数变异（10.4%）、缺失（9.4%）、重复（2.0%）。NR5A1基因突变可导致46，XYDSD、46，XXDSD、生精障碍、卵巢早衰、肾上腺功能不全和无脾症。XY个体中的NR5A1基因突变可导致广泛的临床表型，表现为完全女性外阴、男性化不足、生精障碍或是健康携带，其基因型-表型关系仍难以阐明，可能与寡基因遗传相关，即NR5A1基因突变独立地或者与其他基因突变协作导致不同程度的临床表型［20-21］。3.2

46，XY性腺发育不良46，XY性腺发育不良是NR5A1基因突变最常见的临床表型。因生后外生殖器模糊，多数患者被以女孩抚养，常表现为阴唇肿物、阴蒂肥大等；以男孩抚养的患儿常表现为不同程度的尿道下裂、小阴茎，成年后多表现为不育［22］。NR5A1基因突变通过影响胚胎期性发育的各阶段导致46，XY性腺发育不良。在性别决定阶段，NR5A1基因突变不同程度地影响SRY基因、SOX9基因的表达，从而削弱促睾丸发育信号通路，影响双向分化潜能性腺向睾丸分化［13］。有研究分析了20例46，XYDSD患者携带的NR5A1基因突变对NR5A1结构、转录活性、表达水平及亚细胞器定位的影响，验证了NR5A1基因突变减弱NR5A1对睾丸特异性增强子核心元件的激活作用，可能进而减少SOX9基因的表达，影响促睾丸发育信号通路［23］。性别决定后，NR5A1基因突变会影响Sertoli细胞的存活。胚胎第13.5天后，小鼠Sertoli细胞中Nr5a1基因的敲除降低了细胞黏附相关基因的表达，进而影响Sertoli细胞与细胞外基质的相互作用，导致其失巢凋亡［14］。在性别分化阶段，NR5A1基因突变会导致类固醇合成酶和AMH表达下降，引起雄激素和AMH合成不足，引发内外生殖器发育异常。此外，NR5A1基因突变还会影响发育中的性腺的能量代谢和基因组稳态，导致睾丸发育不良［15-16］。部分NR5A1基因突变导致的46，XY性腺发育不良患者会在青春期出现自发男性化，与这类患者出生时性腺发育不良的表型不符，其原因尚未可知。青春期黄体生成素促进睾酮的合成、青春期睾丸睾酮合成对Sertoli细胞的依赖性下降以及LRH-1不同程度地弥补NR5A1基因突变对Leydig细胞中类固醇合成酶表达的影响，可部分解释该现象。睾酮的合成涉及一系列的酶促反应，其中17β-HSD3是雄烯二酮向睾酮转换的关键酶。从胎儿期到成年期，睾丸间质细胞会从胎儿型Leydig细胞（fetalLeydigcells，FLCs）转换为成年型Leydig细胞（adultLeydigcells，ALCs），同时伴随着17β-HSD3等分子特征的改变。胎儿期FLCs不表达17β-HSD3，依赖于Sertoli细胞中表达的17β-HSD3将雄烯二酮转化为睾酮［24-25］；而在性别决定后NR5A1基因突变导致的Sertoli细胞失巢凋亡会引起胎儿期睾酮合成障碍［14］。成年期ALCs表达17β-HSD3，能够独立合成睾酮，不依赖Sertoli细胞。青春期睾丸间质细胞以ALCs为主，睾酮合成对Sertoli细胞的依赖性较胎儿期降低，NR5A1基因突变对于睾酮合成的影响也较胎儿期减弱。此外，有研究发现LRH-1能够诱导间充质干细胞表达类固醇合成酶、分化为类固醇合成细胞，提示LRH-1或其他尚未被识别的因子能够不同程度地弥补NR5A1基因突变对睾丸类固醇合成酶表达、睾酮合成的影响。3.3

46，XXDSD有研究发现NR5A1基因突变（c.274C>T［p.Arg92Trp］、c.275G>A［p.Arg92Gln］、c.779C>T［p.Ala260Val］）可导致46，XX睾丸型、卵睾型DSD，临床表型可表现为阴蒂肥大、尿道下裂或小阴茎，可有发育不全的子宫和阴道［26-28］

。其机制可能是NR5A1基因突变会增强对其WNT4/CTNNB1通路的抑制作用，导致下游的DAX-1表达降低，部分解除了DAX-1对NR5A1激活SOX9表达的抑制作用，上调促睾丸发育信号通路［28］。3.4

生精障碍有研究通过对521例特发性生精障碍患者和323例正常生育男性进行全外显子基因测序发现，NR5A1基因突变是导致生精障碍的常见基因突变。该研究识别出64例携带可能致病/致病基因突变的生精障碍患者，其中6例患者携带NR5A1基因突变，这6例患者多表现为睾丸体积小、隐睾、尿道下裂、超重或肥胖［29］。Sertoli细胞对生殖细胞有营养和支持作用，在精子发生中发挥关键作用［30］。在性别决定后NR5A1基因突变不仅导致Sertoli细胞的失巢凋亡，还导致生殖细胞提前进入减数分裂期而死亡［14］。雄激素信号通路通过促进Sertoli细胞成熟、维持血睾屏障完整性、调控精原干细胞自我更新和分化、调节精子释放等在保持男性生育力中发挥关键作用［30］。NR5A1基因突变影响胚胎期性发育导致睾丸发育不良，影响ALCs前体细胞的形成或存活导致ALCs发育障碍，影响睾丸类固醇合成酶表达而造成雄激素合成不足，可能进一步导致男性生精障碍的表型［31］。3.5

卵巢早衰有研究通过对同时存在46，XYDSD和46，XX卵巢功能不全患者的4个家系以及25例散发的卵巢功能不全患者进行NR5A1基因测序，报道了NR5A1基因突变导致卵巢早衰。研究表明，NR5A1基因突变会通过影响卵巢层黏连蛋白的沉积和卵母细胞-颗粒细胞缝隙连接的形成导致卵泡形成受损、通过上调Notch信号通路和促进卵巢炎症导致卵母细胞死亡、通过抑制KITL信号通路导致卵泡组装减少，造成卵巢储备功能下降，从而导致卵巢早衰的表型［17］。3.6

其他Nr5a1基因敲除小鼠表现为性腺和肾上腺的缺失。有研究报道NR5A1基因突变可表现为46，XYDSD和肾上腺功能不全，但随后报道的诸多NR5A1基因突变病例都鲜有肾上腺功能不全表型，对这类患者的长期随访有助于了解NR5A1基因突变对肾上腺功能的远期影响。后续研究也报道NR5A1基因突变（c.308G>A［p.Arg103Gln］）能导致46，XYDSD和无脾症。功能研究表明，NR5A1基因突变（c.308G>A［p.Arg103Gln］）影响胚胎期脾脏发育关键转录因子TLX1的表达，从而导致脾脏发育不良［18］。4

展望NR5A1蛋白