儿童性分化和性发育异常
发表于：2006-10-1 作者：蔡德培 访问次数：6426次
儿童性分化和性发育异常
第一节 正常的性分化和性发育
一、正常的性分化
性分化可分为性腺的分化、生殖管道的分化和发育、外生殖器的分化和发育三个阶段。性分化是由多个基因参与调控的、有序协调的过程。[1]
（一） 性腺的分化
性腺的原基是胚胎的生殖嵴，系第5周初由中肾内侧的体腔上皮增生形成的。原始生殖细胞发源于卵黄囊的后壁，于第6周陆续迁移至生殖嵴内。SF－1及WT－1基因在生殖嵴中表达，促使生殖嵴的表面上皮增生，成索条状长入深部的间充质内，形成性索，包绕在这些原始生殖细胞的周围，形成具有双向分化潜能的原始性腺。凡具有Y染色体的胎儿原始性腺，在SF－1及WT－1的诱导下，位于Y染色体短臂上的睾丸决定基因SRY——性分化的关键主导基因呈现高表达，使原始性腺向睾丸方向分化。SRY可促使性索分化为细长弯曲的袢状曲细精管，其上皮细胞分化为睾丸支持细胞，而原始生殖细胞则发育为精原细胞。分散在曲精细管之间的间充质细胞分化为睾丸间质细胞。SRY基因可促进位于17号常染色体上的SOX－9基因表达，SOX－9可结合到抗缪氏管激素AMH基因的启动子区，激活AMH的转录，从而使睾丸支持细胞合成和分泌AMH。此外，SF－1和WT－1可形成异源二聚体，也可结合到AMH基因的启动子区，在GATA－4的协同作用下进一步增强对AMH的转录激活。SF－1还可结合到一系列合成睾酮的关键酶基因的启动子区，激活这些酶的基因转录，从而促进睾丸间质细胞合成和分泌睾酮。
如果胎儿无Y染色体，也即没有睾丸决定基因的干预，则原始性腺具有分化为卵巢的自然趋势。SF－1可结合到位于X染色体短臂上的DAX－1基因的启动子区，激活DAX－1的转录。WNT－4也可上调DAX－1的基因表达。DAX－1可促使性索分隔成许多圆形细胞团即为原始卵泡，其中央的卵原细胞是由原始生殖细胞发育而来，周围的卵泡颗粒细胞系由性索的上皮细胞分化而来，卵泡膜细胞则系由外围的间充质细胞分化而来。DAX－1在WNT－4的协同作用下，可激活卵巢的一系列类固醇激素合成酶的基因转录，从而促进卵泡颗粒细胞产生雌激素，卵泡膜细胞产生孕酮。DAX－1可与SF－1形成异源二聚体，抑制SF－1介导的靶基因SRY和SOX－9的转录，DAX－1也可抑制GATA－4的基因表达，从而阻止原始性腺向睾丸方向分化。
（二） 生殖管道、外生殖器的分化和发育
胚胎早期存在两套生殖管道，即华氏管（中肾管）和缪氏管（副中肾管）。缪氏管出现于第6周，系由体腔上皮内陷卷褶而成，与华氏管并行排列。生殖管道的分化和发育是激素依赖的过程。具有SRY基因者，睾丸支持细胞合成、分泌的AMH，通过旁分泌作用，与缪氏管的AMHⅡ型受体结合，诱导缪氏管的上皮细胞凋亡，引致缪氏管退化，而睾丸间质细胞产生的睾酮则通过与华氏管的雄激素受体结合，诱导华氏管发育成附睾、输精管、精囊和射精管，此过程在胚胎第3个月时完成。凡无SRY基因者，由于缺乏AMH及睾酮的作用，华氏管退化，而卵巢产生的雌激素通过与缪氏管的雌激素受体结合，诱导缪氏管发育成输卵管、子宫及阴道的上1/3部分，此过程也于胚胎的第3个月时完成。
胚胎第5周初，泄殖腔膜的头侧的上皮增生形成生殖结节，泄殖腔膜的两侧上皮增生各出现两条隆起，内侧的较小为尿生殖褶，两侧尿生殖褶之间为尿道沟，外侧的较大为阴唇阴囊隆起。这些结构系外生殖器官的原基。外生殖器的分化和发育也是激素依赖的过程。具有SRY基因者，睾丸间质细胞产生的睾酮在这些外生殖器原基的靶细胞内Ⅱ型5α还原酶的作用下转化为生物活性更强的双氢睾酮，后者与靶细胞上的雄激素受体结合，促使生殖结节增大形成阴茎，左右尿生殖褶由后向前逐渐愈合，尿道沟变为尿道，并包入尿道海绵体内，左右阴囊阴唇隆起相互靠近在中线愈合，形成阴囊。此过程在胚胎第3～3.5个月时完成。凡无SRY基因者，由于缺乏睾酮的作用，生殖结节发育为阴蒂，尿生殖褶发育为小阴唇，而阴唇阴囊隆起则形成大阴唇。此过程也在胚胎第3～3.5个月时完成。
睾酮和双氢睾酮（DHT）的受体均为雄激素受体（AR）。AR位于靶细胞的胞浆内，含有三个结构域，一个是与激素结合的C端结构域，一个是与DNA位点结合的中间结构域，另一个是活化基因转录的N端结构域。睾酮和DHT与AR结合，可引起AR构型改变，导致与AR结合的热休克蛋白（HSP）解离，睾酮、DHT与AR形成复合物（雄激素－AR复合物）转入细胞核内，在核内形成二聚体，与核内靶基因DNA上的雄激素反应元件序列结合，调控转录活化和基因表达，从而促进性分化和性发育。
（三） 睾丸的下降
胚胎早期睾丸位于后腹壁，在睾丸的头侧有一条颅侧悬韧带（CSL），而尾侧则有一条睾丸引带，引带的另一端与阴唇阴囊隆起相连。睾丸的下降同样也是激素依赖的过程。睾丸间质细胞除了分泌睾酮外，还分泌胰岛素样激素Ⅲ（Insl-3）。睾酮与CSL上的雄激素受体结合，诱导CSL的退化，而Insl-3则与睾丸引带上其相应的受体结合，促进引带细胞增生、发育，引导睾丸从腹腔内下降到腹股沟，在胚胎第7～8个月时抵达阴囊。[2]当睾丸下降通过腹股沟管时，腹膜形成鞘突包于睾丸周围，随同睾丸突入阴囊成为鞘膜腔。睾丸降入阴囊后，腹股沟管即逐渐闭锁。
二、正常的性发育
性发育包括生殖器官和性征的发育，是在下丘脑－垂体－性腺轴的调控下实现的。
（一） 下丘脑－垂体－性腺轴
下丘脑的神经分泌细胞——促性腺激素释放激素（GnRH）神经元产生GnRH，通过垂体门脉到达腺垂体，刺激促性腺细胞产生两种促性腺激素——卵泡刺激素（FSH）及黄体生成素（LH），后两者通过血循环到达性腺，刺激睾丸间质细胞分泌睾酮、卵泡颗粒细胞及膜细胞分泌雌二醇（E2）和孕酮，以促进生殖器官及性征的发育。
下丘脑存在两种GnRH的分泌中心，内侧基底下丘脑（包括弓状核和腹内侧核）是GnRH的紧张性分泌中心，维持GnRH分泌的基础水平，而下丘脑内侧视前区（视前内侧核）是GnRH的周期性分泌中心，其功能活动与GnRH的周期性脉冲式的分泌有关，为诱发女性排卵前LH峰的重要部位。
中枢神经系统通过一系列的神经递质及神经肽调节着下丘脑GnRH的合成及分泌。多种中枢兴奋性神经元均与GnRH神经元的胞体存在突触联系，它们产生的神经递质及神经肽与GnRH神经元上的相应受体结合，可显著地促进GnRH的合成和分泌。如中枢兴奋性氨基酸递质谷氨酸、门冬氨酸与谷氨酸受体、N－甲基门冬氨酸（NMDA）受体结合，可显著促进GnRH的合成、分泌；吻肽（Kiss peptine）与GPR54受体结合，也可显著促进GnRH的合成、分泌。几种中枢抑制性神经元也与GnRH神经元的胞体存在突触联系，它们产生的神经递质及神经肽与GnRH神经元上的相应受体结合，则可显著抑制GnRH的合成和分泌。如中枢抑制性氨基酸递质γ氨基丁酸（GABA）与其受体结合、β内啡肽与μ阿片受体结合，均可显著抑制GnRH的合成、分泌。
近来还发现中枢的神经胶质细胞可通过一系列的生长因子也对下丘脑GnRH的合成及分泌起着调节作用。如一些星形胶质细胞和室管膜细胞也与GnRH神经元存在细胞间的联系，它们产生的生长因子，如胰岛素样生长因子Ⅰ（IGF-1）、转化生长因子β（TGF-β）和前列腺素E2（PGE2）等，与GnRH神经元上的相应受体结合，也可促进GnRH的合成和分泌。
目前认为，上述高位中枢的兴奋性、抑制性神经元及神经胶质细胞相互之间均存在着双向的信息交流，它们构成了复杂的细胞网络对下丘脑GnRH神经元的功能活动起着重要的调节作用。[3]
此外，下丘脑分泌GnRH和腺垂体分泌FSH、LH还受到血循环中性激素水平的反馈调节。当血中性激素浓度升高时，可反馈抑制下丘脑GnRH、腺垂体FSH、LH的合成及分泌，此即所谓的性激素对GnRH、FSH和LH分泌的负反馈调节机制。
（二） 青春期下丘脑－垂体－性腺轴的功能变化
儿童期下丘脑－垂体－性腺轴处于抑制状态，这主要是由于此时上述中枢神经系统的抑制性因素占优势，以及下丘脑对性激素的负反馈抑制作用高度敏感所致。接近青春期时中枢神经系统的这种抑制性影响逐渐解除，兴奋性因素遂占优势，且随着下丘脑的发育成熟，其受体对性激素负反馈抑制的敏感性显著下降，使下丘脑－垂体－性腺轴功能被激活，导致青春启动。
青春期早期主要表现为睡眠时出现阵发性脉冲式的GnRH及LH释放，随着青春期的进程，白天也出现GnRH及LH的释放，且脉冲式分泌的频率及幅度也逐渐增加，至青春期后期达到成人的型式，一天中大约每90分钟出现一次脉冲式的GnRH及LH释放。女性在青春期后期，当血中E2浓度升高到一个临界水平并持续一定时间后，不仅不引起GnRH及LH的分泌减少，反而引起GnRH、LH及FSH的分泌突然剧增，达到峰值，从而诱发排卵，这是E2对下丘脑GnRH、腺垂体LH、FSH分泌的正反馈调节。这种正反馈机制的形成是月经周期的基础。不过正反馈机制的成熟及规则的月经周期的建立往往要到初潮以后1～2年，甚至3～5年才能实现。
目前认为，上述高位中枢的兴奋性、抑制性神经元及神经胶质细胞构成的细胞网络的功能活动尚受到一系列基因调控网络的调节，其中主要的几种调控基因为定位于14q24.3的EAP－1（Enhanced of puberty Ⅰ）基因；定位于14q13的TTF－1（Thyroid transcription factor Ⅰ）基因及定位于6q26的Oct－2（Organic cation transporter Ⅱ）基因。EAP－1基因调控着中枢兴奋性、抑制性神经元的功能活动，而Oct－2基因则调控着神经胶质细胞的功能活动。接近青春期时，这些基因的表达显著上调，引起中枢兴奋性神经元及神经胶质细胞的功能活动显著增强，而中枢抑制性神经元的功能活动明显降低，细胞网络功能活动的这种协调性变化诱发了GnRH神经元的功能活跃，GnRH的阵发性脉冲式释放增加，从而触发了青春启动。[4]
（三） 生殖器官的发育
1. 男性生殖器官的发育 青春期前，睾丸始终保持在幼儿状态，青春启动后，由于LH及FSH分泌的急剧增加，促使睾丸迅速的发育、成熟。LH与睾丸间质细胞膜上的LH受体结合，促使间质细胞分裂增殖并大量分泌睾酮，而FSH则与睾丸支持细胞膜上的FSH受体结合，使支持细胞分化成熟形成完整的血－睾屏障，为生精细胞提供良好的环境，并分泌雄激素结合蛋白（ABP）。在FSH及与ABP结合的睾酮的作用下，曲细精管的长度、弯曲度迅速增长，使睾丸体积明显增大。同时附睾、精囊及前列腺伴随着睾丸的发育也逐渐成熟。
胚胎期两侧睾丸共约含有60万个精原细胞及精原干细胞，青春启动后，在FSH及与ABP结合的睾酮的作用下，精原干细胞迅速增殖，少部分仍保持精原干细胞的特征，作为精子发生的长期源泉，其余大部分则发育成为精原细胞，两侧睾丸约含12亿个精原细胞。精原细胞直到青春启动后才开始其分化成熟为精子的过程，这个过程是在一系列特定基因的调控下实现的。精原细胞首先增殖、分化为初级精母细胞，初级精母细胞经过减数分裂，形成染色体为单倍体型的次级精母细胞，减数分裂约需历时22天。次级精母细胞再经成熟分裂，仅数小时即可形成圆形精子细胞，精子细胞经过发育、变形才形成蝌蚪型的精子。每个精原细胞可形成64个精子。在青春发育完成后，每天约产生2亿个精子。从精母细胞分化开始到最后形成精子约需64天。睾丸曲精细管刚产生的精子尚不具备运动能力，只是当其被运送到附睾储存的过程中，逐渐成熟，才获得了运动及使卵子受精的能力。此过程约需12～21天。
2.女性生殖器官的发育 胚胎早期两侧卵巢共约含有60万个卵原细胞，经过分裂增殖，至胚胎5～6个月时可达600万～700万个，并分化为初级卵母细胞，但此后初级卵母细胞陆续退化，出生时约剩100万个。初级卵母细胞开始减数分裂，但停滞在减数分裂的初期阶段，直到青春期后每次排卵的前夕，减数分裂才继续并完成，形成染色体为单倍体型的次级卵母细胞，这个停滞期可长达12~40余年。次级卵母细胞很快开始成熟分裂，但停滞在分裂中期约几个小时，直到受精后成熟分裂才完成，成为卵子。
青春启动后，由于LH及FSH分泌的急剧增加，促使卵巢迅速的发育、成熟。LH与卵泡膜细胞上的LH受体结合，促使17α羟化酶和C17，20裂解酶的基因表达上调，催化胆固醇经孕酮合成雄激素，产生的雄激素透过基膜进入卵泡颗粒细胞。而FSH则与卵泡颗粒细胞上的FSH受体结合，促使芳香化酶的基因表达上调，则可将这些雄激素转化为雌激素。在FSH的促进下，卵泡颗粒细胞还合成、分泌抑制素。进入青春期卵巢内每个月约有10～15个初级卵泡开始发育、体积增大，并移向卵巢表面，但其中只有一个能成为优势卵泡，最后成熟排卵，其他则均退化成为闭锁卵泡。抑制素可通过自分泌调节作用，增强卵泡颗粒细胞由FSH诱导的芳香化酶活性，并通过旁分泌调节作用刺激卵泡膜细胞中LH诱导的雄激素合成，抑制素通过这种增强卵泡合成雌激素的作用有助于优势卵泡的形成。成熟卵泡的颗粒细胞在FSH及E2的诱导下细胞膜上又会产生LH受体，在FSH和LH的双重促进下，成熟卵泡的颗粒细胞可从胆固醇合成较多的孕酮，抑制素的合成也明显增多。到了青春期的后期，前已述及，由于E2对下丘脑GnRH、腺垂体LH、FSH分泌的正反馈机制的形成，当卵巢合成、分泌的E2显著增多，使血中E2浓度升高到一个临界水平并持续一定时间后，可引起GnRH、LH及FSH的分泌突然剧增，达到峰值，从而诱发优势卵泡排卵。卵母细胞排出后，该卵泡的颗粒细胞及膜细胞则形成黄体，在FSH及LH的双重促进下，黄体合成分泌大量的孕酮及抑制素。由于孕酮及抑制素对下丘脑GnRH及腺垂体LH、FSH的合成、分泌所具有的负反馈调节作用，可使血中GnRH、LH及FSH的水平明显下降，从而又使E2、孕酮及抑制素的水平显著降低，这样周而复始，形成下丘脑－垂体－性腺轴功能的周期性变化。
在卵巢分泌的E2和孕酮的作用下，输卵管、子宫及阴道迅速发育成熟。青春期前子宫呈管状，进入青春期后，子宫体积显著增大，形态变成琵琶形。在卵泡期，子宫粘膜逐渐增厚，到排卵期，粘膜上皮产生较多的透明粘液样的分泌物，黄体期子宫粘膜进一步增厚，为妊娠做好准备，但如未受孕，则由于E2及孕酮的水平急剧下降，子宫粘膜得不到支持而剥落出血，形成月经。子宫粘膜的月经周期实际上是下丘脑－垂体－性腺轴功能周期性变化的一种反映。
（四） 性征的发育
性征是生殖器官发育的外部表现。进入青春期，随着生殖器官的迅速发育、成熟，性征也逐渐地呈现出来。性征的发育遵循着一定的规律。目前这一代孩子，男孩12周岁左右开始睾丸增大，继之阴茎增大，阴囊皮肤变松、着色，阴毛、腋毛出现，接着出现胡须、喉结及变声。其中睾丸增大是男孩青春发动的最早征象，胡须、喉结出现及变声则表明已进入青春期的后期阶段。女孩的青春发动比男孩要早2年，10周岁左右开始乳房发育、继之大小阴唇发育，色素沉着，阴道分泌物增多，接着出现阴毛、腋毛。其中乳房发育是女孩首先出现的第二性征，而阴毛、腋毛出现及月经初潮来临则是进 入青春期后期的标志。
第二节 流行病学调查
一、 国外相关的流行病学资料
近年来国外陆续有一些关于环境内分泌干扰物（EEDs） 与儿童性发育异常的发病相关的流行病学调查，如美国明尼苏达州的研究发现，使用农药较多的作物种植区的儿童泌尿生殖器官畸形率（OR＝2.25）高于其他地区儿童的发病率(OR＝1.56)，还发现使用农药多的时节怀孕的孩子出生后发生泌尿生殖缺陷的危险性更高。[5]加拿大的研究表明，化工厂所在社区的儿童生殖道畸形率高于无化工厂社区的儿童发病率。丹麦的研究也发现，从事接触杀虫剂、农药的种植和养殖业的妇女，其男孩患隐睾症的危险显著高于对照组。美国1998年报道，尽管自1972年起美国就禁止使用DDT类农药了，但DDT的最终代谢产物P，P`-DDE仍然是目前妊娠妇女羊水中最常检出的化学污染物，这些妇女又可通过胎盘或乳汁把其体内蓄积的EEDs传给下一代。妇女孕期如果服用己烯雌酚，可使其子代男性生殖道畸形，如假两性畸形、尿道下裂、睾丸发育不良等显著增多。波多黎各女孩乳腺早发育的发病率较高，采用高效液相色普法（HPLC）测定当地女孩血液中增塑剂邻苯二甲酸酯类（phthalates）水平，发现有68％的患儿血浓度明显高于正常，而正常女孩仅1例升高。丹麦于2000年报告，调查了29种食物样品和11种儿童食品，发现其中大多可检测出邻笨二甲酸二丁酯（DBP），含量在0.09～0.19mg/kg之间。世界卫生组织及国际化学品安全规划署（WHO/IPCS）于1997年报告，近年来在人体血清、脐带血和脂肪等生物样品中也均可检测出phthalates。其中25份人体脂肪样品的检测结果显示，DBP的含量在0.01~0.30mg/kg之间，而13份人全血样品的检测结果显示，DBP的含量在0.02~0.10mg/L之间。[6]从上述流行病学资料可见，目前人群受到较明显的EEDs污染，而EEDs与儿童性分化异常及性发育异常的发病有密切关系。
二、上海地区儿童性早熟患病率的流行病学调查
复旦大学公共卫生学院儿童少年卫生学教研室与复旦大学附属儿科医院于1998年联合进行了上海地区儿童性早熟患病率的临床流行病学调查。采用分层整群抽样的横断面调查方法，对上海市区有代表性的、不同区域的、经济文化水平稍有差异的四所小学、三所幼儿园及经济水平不一的二个郊县小学共8088名男女儿童进行了调查。年龄4～13岁，男性4064名，女性4024名。首先进行体格及性发育指标的测量并作性征发育程度的分级（Tanner 分期），凡拟诊为性早熟者均转至儿科医院性早熟专科门诊，由本文作者进一步诊查，并作内生殖器官的B超检查，X线骨龄摄片和血液促性腺激素及性激素的测定，综合临床及实验室检查结果确诊并做出临床分型。最后将现场调查及临床确诊所得资料输入Epi Info 数据库，用SAS统计软件包进行分析，分别计算患病率、构成比并作卡方检验。调查结果显示，上海地区儿童性早熟的患病率为9.15‰,其中女性患病率为11.8‰,男性患病率为7.13‰,城乡比较，城市女生患病率高于郊县，男生无差别。临床分型，真性性早熟占89.19%,其中快速进展型占17.57%,缓慢变化型占71.62%,而假性性早熟占10.81%。
三、性早熟患儿及正常儿童血清中EEDs含量的检测及分析
复旦大学附属儿科医院（本文作者及博士研究生）与复旦大学公共卫生学院环境卫生学、劳动卫生学教研室合作，于2005年对性早熟患儿及正常儿童血清中EEDs的含量进行了检测及分析。
以有代表性的三种EEDs（任基酚4-NP、DDT的代谢产物P，P`-DDE及邻苯二甲酸二乙基己酯DEHP）作为观察对象，采集79例性早熟患儿及42例性别、年龄匹配的正常儿童的血清，测定该三项指标的含量，并进一步与患儿的子宫、卵巢体积、骨密度及血清E2水平作相关性分析。所有数据应用SSPS10.0统计软件包分析，分别进行方差分析、X2检验、对数转换、pearson相关分析及多元线性回归分析。
（一） 性早熟患儿和正常儿童血清中4-NP、P,P`-DDE及DEHP的含量
表2. 性早熟患儿和正常儿童血液中4-NP、P,P`-DDE及DEHP的含量(ng/ml)
注：ND为未检测出；括号内为中位数．
（二） 性早熟患儿和正常儿童血清中4-NP、P，P`-DDE及DEHP含量的构成比
结果显示：
1.作为对照的正常儿童，每一例的血清中均检测到P，P`-DDE，64％的血清中检测到4-NP，40%的血清中检测到DEHP，说明当前正常儿童也较普遍地受到EEDs的污染，特别是受到当年大量释放有机氯农药DDT所造成的残毒的污染更为明显，且不过所受EEDs污染的程度比性早熟患儿者较轻而已。
2． 性早熟患儿每一例的血清中均检测到血清中检测到P，P`-DDE，86％的血清中检测到4-NP, 61%的血清中检测到DEHP。从血清中EEDs浓度的构成比来分析，性早熟患儿所受EEDs污染的程度比正常对照组儿童者要严重得多，说明EEDs污染与儿童性早熟的发病有密切关系。
（三） 性早熟患儿血清中含量与子宫卵巢体积骨密度、血清E2含量的相关性分析
表6. 性早熟患儿血清中含量与子宫卵巢体积骨密度、血清E2含量的相关性分析
结果显示，血清4-NP含量与子宫卵巢体积、骨密度均呈显著正相关；血清P，P`-DDE含量与子宫体积也呈显著正相关，说明4-NP和DDT 对靶器官的病变有显著的作用，是儿童性早熟的重要致病因素之一。
（四） 性早熟患儿血清中EEDs含量与子宫卵巢体积、骨密度、血清E2含量的多元线性回归分析
分别以患儿的子宫体积、卵巢体积、骨密度及血清E2含量作为应变量，以三种EEDs作为自变量作多元线性回归分析后，得到方程：
1. Log(子宫体积)＝2.655+0.341 Log(4-NP)+1.056 Log(P,P`-DDE),对此方程进行显著性检验，F=12.861, P<0.001, 说明 4-NP和P，P`-DDE对子宫体积的影响具有统计学意义，标准化偏回归系数分别为r（4-NP）=0.399和r(P,P`-DDE)=0.312 ，比较后得出4-NP 对子宫体积的影响强度约为P，P`-DDE的1.3 倍。
2. Log(卵巢体积)＝0.718+0.133 Log(4-NP),对此方程进行显著性检验，F=6.949, P<0.05,说明4-NP对卵巢体积的影响具有统计学意义。
3. Log(骨密度)=-0.266+0.019 Log(4-NP), 对此方程进行显著性检验，F=4.563, P<0.05, 说明4-NP对骨密度的影响具有统计学意义。
多元线性回归分析的结果显示，4-NP对子宫体积的影响强度比 DDT更强，说明不同种类的EEDs对性早熟患儿靶器官作用的强度还有所不同 ，有的作用更强，有的相对较弱，有的可能无明显作用。
从上述检测及分析的结果，可初步得出下列结论：当前的正常儿童也较普遍地受到环境内分泌干扰物的污染，只不过所受污染的程度较性早熟患儿较轻而已；环境内分泌干扰物的污染与儿童性早熟的发病有密切关系，是其重要的致病因素之一；不同种类的环境内分泌干扰物对靶器官的致病作用的强度有所不同。上述这些研究结果应引起有关方面足够的重视，可作为有关部门制订相应产业及环保方面的法制法规的客观依据，并希望能较快的制定出适合国情的有效防治方案，以避免更多的儿童受到环境内分泌干扰物的不良影响。
第三节 环境致病因素及其致病机理
一、 环境致病因素对儿童性分化、性发育的不良影响
随着工业化的发展，大量的化学物质通过废水、废气、废渣、农药等各种途径排放到环境中，造成了严重的环境污染，而针对环境污染的治理措施还远远跟不上需要，因此我们目前的生存环境中存在着大量对儿童性分化、性发育有着严重不良影响的致病因素。其中最重要的是环境内分泌干扰物（EEDs），如洗涤剂（壬基酚4-NP、辛基酚等）、塑料增塑剂（邻苯二甲酸酯类phthalates）、塑料制品焚烧产物（四氯联苯二噁英TCDD）、其他工业用化学物质——合成树脂原料（双酚A等）、绝缘材料、阻燃剂（多氯联苯PCBs等）、农药——杀虫剂（有机氯化合物_六六六、DDT、MXC、DDV等；有机磷酸酯乐果、马拉硫磷等；拟除虫菊酯_氰戊菊酯、氯氰菊酯等）、除草剂（利谷隆、除草醚等）。除了环境内分泌干扰物以外，重金属离子，如铅、汞、锰、镉等，烟雾、乙醇等均可对儿童性分化及性发育产生严重的不良影响。
处于发育阶段的个体，如胚胎期、新生儿及青春发育期，对这些环境致病因素的敏感性特别高，很低的剂量就会导致严重的后果。
（一） 环境内分泌干扰物对儿童性分化的不良影响
孕母接触EEDs，其分娩的婴儿生殖器官的畸形率（如隐睾、尿道下裂等）显著增高。动物实验证实EEDs可引起胚胎性别分化障碍，导致两性畸形及雌雄比例失调；宫内及哺乳期接触EEDs可导致雄性子代睾丸发育不良，附睾及输精管畸形，隐睾及尿道下裂的发生率显著增高，生殖器与肛门距离缩短，雄性乳头残留；而妊娠期接触EEDs可引起子代雌鼠阴道开口时间提前，动情周期提前，子宫重量显著增加。
（二） 环境内分泌干扰物对儿童性发育的不良影响
暴露于EEDs可引起男性生殖系统发育和功能异常，表现为睾丸和附睾萎缩，精液量和精子数减少，精子活动度降低，精子畸形率升高。因此，EEDs可作为原发性性腺功能低下的直接病因，而对起源于下丘脑－垂体促性腺功能不足的继发性性腺功能低下患儿，则EEDs可成为其发病的重要促进因素。暴露于EEDs也可引起女性生殖系统的发育和功能异常，表现为乳房发育，乳晕及小阴唇色素沉着，子宫卵巢增大，阴道分泌物增多，甚至不规则阴道出血。因此，EEDs可作为假性性早熟的直接病因，而对于下丘脑－垂体－性腺轴提前启动的真性性早熟患儿，则EEDs可成为其发病的重要促进因素。动物实验证实，青春期前的雄鼠，暴露于EEDs可引起青春期延迟，睾丸、前列腺及精囊萎缩；青春期前的雌鼠暴露于EEDs可引起子宫明显增重，直径增宽，阴道上皮增厚。
二、 环境内分泌干扰物对儿童性分化、性发育的致病机理
EEDs可干扰机体下丘脑－垂体－性腺轴的调节功能，并对体内促性腺激素－性激素的合成、分泌、转运、与受体结合、性激素依赖基因的转录激活和表达、性激素的生物转化及消除等各个方面均产生显著的干扰作用。EEDs大多均具有抗雄激素及拟雌激素的双重作用。自然环境中多种EEDs同时存在，所以机体往往是受到多种EEDs的复合污染。EEDs的生物学特点之一，就是不同的EEDs相互之间的协同作用甚强，甚至可达到单独作用时的1000倍以上。
（一） EEDs的抗雄激素活性机制
1. 干扰下丘脑－垂体－性腺轴的调节功能 PCBs可直接作用于下丘脑GnRH神经元或间接通过高位中枢的神经递质抑制GnRH的基因表达，使视前区GnRH合成减少，并使腺垂体的GnRH受体下调，导致腺垂体LH的合成减少，从而干扰其对睾丸间质细胞雄激素合成的调节，间接导致睾酮水平下降。[7]双酚A和辛基酚可阻断LH与睾丸间质细胞的LH受体的结合，从而抑制雄激素的合成，使睾酮水平下降。
2. 对睾丸生精细胞、支持细胞及间质细胞的毒性作用 phthalates可破坏睾丸支持细胞之间的紧密连接结构，增强Fas / FasL细胞凋亡系统表达，致使生精细胞从生精上皮上脱落，精原细胞及精母细胞坏死，睾丸萎缩。Phthalates还可抑制支持细胞分泌雄激素结合蛋白（ABP），使有生物学效能的睾酮水平下降，从而抑制生精过程，并引起附睾、精囊等附属性腺的萎缩。围产期性分化关键时期接触氰戊菊酯可导致睾丸曲细精管的生精细胞、支持细胞及间质细胞受损，睾丸及血清中的睾酮水平下降，睾丸标志性酶降低，使睾丸、前列腺及精囊发育不良。
3. 抑制睾酮的生物合成 壬基酚、辛基酚、phthalates、农药硫丹、拟除虫菊酯可抑制睾丸间质细胞中类固醇激素合成酶（3β羟脱氢酶、17β羟脱氢酶、C17、20裂解酶）的基因表达及活性，从而抑制睾酮的生物合成。壬基酚还可抑制5α还原酶的活性，减少DHT的形成。
4. 干扰天然雄激素的转运 壬基酚可与DHT竞争结合性激素结合球蛋白（SHBG）及雄激素结合蛋白（ABP），从而干扰天然雄激素的转运和利用。
5. 发生在雄激素受体（AR）水平的干扰及拮抗作用
（1） 甲氧DDT（MXC）可使靶细胞内的AR基因的表达下调，降低AR的数量；某些EEDs与AR结合可导致AR的构型改变，抑制AR的二聚反应，并降低AR的稳定性，增加AR的降解，从而降低靶组织对雄激素的反应性。
（2）氟他胺（flutamide）及农药P,P`-DDE、MXC、烯菌酮等均系AR的竞争性拮抗剂，能抑制天然雄激素与AR结合、抑制AR与DNA上的雄激素反应元件（ARE）结合，从而抑制雄激素依赖基因的转录活化和表达。[8]在围产期性分化的关键时期，可抑制华氏管分化为附睾、输精管和精囊，可阻止睾丸下降，导致隐睾症，也能抑制依赖DHT的前列腺和外生殖器官的分化。而在青春期性发育阶段，则可导致曲细精管病变，睾丸、附睾、精囊萎缩，精液量和精子数减少，精子活动度降低，精子畸形率升高。非那雄胺（finasteride）系5α还原酶的抑制剂，可使DHT的水平降低，故仅抑制依赖DHT的性分化，可引起尿道下裂、前列腺发育不全和肛门生殖器距离缩短。
6．干扰雄激素的生物转化及消除 DDT类化合物可通过诱导活化肝脏的单加氧酶，促进雄激素的降解和失活。
（二） EEDs的拟雌激素活性机制
1． 干扰下丘脑－垂体－性腺轴的调节功能 双酚A可与腺垂体泌乳素（PRL）细胞的雌激素受体（ER）结合，作用于DNA上的雌激素反应元件（ERE），促进PRL的基因转录及表达，使PRL的合成及释放增加。
2． 促进雌激素的生物合成 TCDD及部分PCBs可通过与卵巢颗粒细胞、膜细胞上的芳香烃受体（AHR）结合，诱导细胞色素P450酶系（类固醇合成酶系）的表达，促进雌激素的生物合成。
3． 干扰天然雌激素的转运 EEDs对血清白蛋白和性激素结合蛋白有一定的亲和力，可抑制雌激素与后者结合，导致游离的雌激素增多，从而增强其活性。
4． 发生在雌激素受体（ER）水平的干扰及促进作用
（1） TCDD可显著提高卵巢颗粒细胞内的ERβ的mRNA水平、MXC可使ERα及ERβ的mRNA表达上调，使ER的数量增加，从而增强靶细胞对雌激素的反应性。
（2）ER上具有多个配体结合部位，某些部位可与天然雌激素结合，而其余部位则可与多种EEDs相结合，这些EEDs大多是小分子物质，在化学结构上与天然雌激素有所不同，但与ER结合后则可与雌激素发挥协同作用。而与这些配体结合后的ER分别以同源二聚体或异源二聚体的形式结合到DNA上的雌激素反应元件（ERE）上，即可激发雌激素效应的产生。PCBs、壬基酚、辛基酚、植物雌激素均可激活ER，与ER结合形成复合物，再与靶基因DNA上的ERE结合，激活转录活化和基因表达。[9]
(3)双酚A、大豆异黄酮可通过ERα的介导增加雌鼠子宫中IGF-1的表达，诱导IGF-1受体酪氨酸磷酸化，刺激IGF-1受体信号复合物形成，以及增加子宫上皮细胞中增殖细胞核抗原（PCNA）的表达和细胞的有丝分裂。
（4）双酚A可增加热休克蛋白（HSP90）的表达水平和改变HSP90的分布位置，尤其增加在间质和子宫肌层的表达水平，从而表现出雌激素样活性。
（5）EEDs可通过各种共激活因子产生雌激素效应，如双酚A、辛基酚、DDT可与受体结合蛋白140（RIP140）相互作用，使雌激素反应元件（ERE）依赖的转录活性扩大100倍。
（6）垂体、子宫、卵巢等器官靶细胞的膜上有膜雌激素受体（mER），可介导快速的非基因转录作用的雌激素信号通路。多种EEDs可激活mER，表现出雌激素活性。
5.干扰雌激素的生物转化及消除 PCBs可通过抑制雌激素磺基转移酶的活性，使雌激素代谢失活减慢，雌激素血浓度升高，而表现出雌激素样活性
第四节 环境与基因交互作用
环境致病因素与机体的相关基因之间存在交互作用，一方面体现在某些环境致病因素可干扰机体某些基因的转录活化及表达，另一方面则体现在不同的机体间所存在的基因的多肽性差异，可造成机体对环境致病因素的易感性也存在明显的差异。
前已述及，EEDs可干扰性激素依赖基因的转录活化及表达。如一系列的EEDs系AR的竞争性拮抗剂，能抑制天然雄激素与AR结合、抑制AR与DNA上ARE结合，从而抑制雄激素依赖基因的转录活化和表达，而一系列的EEDs可激活ER，与ER结合形成配体－受体复合物，再与靶基因DNA上的ERE结合，激活雌激素依赖基因的转录活化和表达。许多种EEDs同时具有抗雄激素及拟雌激素的双重活性。
不同机体之间某些基因的单核苷酸多态性（SNP）差异，则决定了机体对某些EEDs的易感性也有着明显的差异。如编码α型雌激素受体（ERα）的基因ESR1的3`端内含子的50kb区间内存在5个SNP的不同类型，凡具有AGATA序列的纯合子的男性个体，其对EEDs诱至隐睾症的易感性显著增高。此种患儿ESR1基因的转录活化及表达显著增高，ERα数量显著增多，从而对EEDs的敏感性明显增高。当EEDs与ERα结合形成配体－受体复合物后，可激发雌激素效应的产生，一方面使睾丸间质细胞的胰岛素样激素Ⅲ(Insl-3)的基因表达下调，Insl-3分泌明显减少，从而不利于睾丸引带的发育，另一方面又使腺垂体促性腺激素及睾丸间质细胞17α羟化酶的基因表达下调，导致雄激素的分泌减少，从而不利于颅侧悬韧带（CSL）的退化及外生殖器官的发育，结果引起患儿睾丸下降受阻，导致隐睾症的发生。[10]
又如机体编码芳香烃受体抑制物（AHRR）的基因也存在单核苷酸多态性（SNP）的差异，其编码的AHRR蛋白分子的第185位氨基酸可存在脯氨酸和丙氨酸两种变异。凡编码第185位点为脯氨酸的基因纯合子个体或编码该位点为脯氨酸基因与丙氨酸基因组成的杂合子个体，其对EEDs诱致小阴茎的发病易感性显著增高。[11]
此外，从前述儿童性早熟的临床流行病学调查结果来看，目前上海地区儿童性早熟的患病率为9.15‰。也就是说，患有性早熟的儿童仅占当前正常同龄人群的1％左右。这些患儿与正常同龄的儿童都生活在大致类似的环境之中，而且我们的研究已证实，正常儿童目前也较普遍地受到EEDs的污染，惟其程度较轻而已，但99％的同龄儿童并未发病，因此这些患儿之所以发病，生殖器官及性征的发育显著提前，除了与他们所受到的EEDs污染相对较重之外，更主要的还在于其内因，即与他们对环境致病因素的易感性必然也较高有着密切的关系，他们的一些相关基因很可能与正常儿童存在某些差别。有关性早熟患儿基因的单核苷酸多态性（SNP）的研究目前正在进行中。
第五节 预防与控制
环境致病因素对儿童性分化及性发育可产生严重的不良影响，积极地采取有效的预防及控制措施，无疑对改善下一代青少年的青春发育与体格发育水平，从而对改善我们民族的身体素质将产生深远的影响。
一、 制订及完善相关产业及环保方面的法制法规
前已述及，当前由于工业化的发展，大量的化学物质通过废水、废气、废渣、农药等各种途径排放到环境中，造成了严重的环境污染，而针对环境污染的治理措施还远远跟不上需要，致使我们的生存环境中存在着大量有害人类健康的致病因素。特别是由洗涤剂、农药及塑料工业向环境排放的物质及其降解产物所产生的大量EEDs，正对儿童的性分化和性发育产生着严重的不良影响。因此，迫切需要得到政府足够的重视，责成有关部门尽快制订及完善相关产业及环保方面的法制法规，并认真地监督实施，做到将这些有害物质经过无害化处理后再排放，以从源头上杜绝这些有害物质造成的环境污染，这才是根本的、积极的防治措施。
二、 保护儿童少受环境致病因素的侵害
环境致病因素不仅广泛存在于我们周围的水、土壤及植物中，它们还容易通过食物链在生态系统内进行生物富集，达到相当高的浓度。复旦大学公共卫生学院环境卫生教研室的研究已证实，从受污染的水域中捕捞出来的水生生物（鱼、虾、蟹、河蚌、泥螺等）的肌肉中phthalates的含量比水中高10～9000倍，说明摄食这些受污染的水生生物是一个EEDs的重要暴露途径。因此，建议儿童，特别正处于生长发育阶段（新生儿期、青春发育期）的儿童以及孕母应尽量避免食用受污染较严重的江、河、湖泊及近海水域中捕捞出来的水生生物。深海的水生生物未受到明显污染，食用应该比较安全。
三、 适当的药物治疗干预
对受到环境致病因素的作用，特别是受到EEDs的污染引致性发育异常的患儿，如能采用适当的药物治疗，有效地拮抗EEDs的不良作用，促使其恢复较正常的性发育，无疑是一种积极的、具有实际意义的干预手段。
复旦大学附属儿科医院（本文作者）采用滋肾阴泻相火的中药治疗受EEDs污染所致的性早熟女孩，在治疗过程中监测下丘脑－垂体－性腺轴功能，并作盆腔B超测定子宫、卵巢体积，结果显示经滋肾阴泻相火中药治疗后，患儿的下丘脑－垂体－卵巢轴功能明显地趋向正常，子宫卵巢明显回缩，第二性征消退，说明滋肾阴泻相火中药可有效地拮抗EEDs的拟雌激素样作用，可促使性早熟患儿恢复较正常的性发育进程。[12]作者还采用益肾填精中药治疗受EEDs污染所致的青春期延迟男孩，在治疗过程中监测下丘脑－垂体－性腺轴功能，并作B超测定睾丸体积，结果显示经益肾填精中药治疗后，患儿的下丘脑－垂体－性腺轴功能显著活跃，睾丸体积明显增大，说明益肾填精中药可有效地拮抗EEDs的抗雄激素样作用，可促使青春延迟患儿青春启动，进入正常的性发育进程。有关所用的中药制剂如何影响机体对EEDs的吸收、分布、排泄以及如何竞争与性激素受体结合等作用环节的问题目前尚在研究之中。
小 结
胚胎期正常的性腺、生殖管道及外生殖器官的分化和发育是由多个基因参与调控的、有序协调的过程。青春期正常的生殖器官和性征的发育是在下丘脑－垂体－性腺轴的调控下实现的。青春期启动是由下丘脑阵发性、脉冲性释放GnRH增加所致。GnRH神经元的功能活动受到高位中枢的兴奋性、抑制性神经元及神经胶质细胞构成的细胞网络的调节，而这些细胞网络又受到调控基因网络的调节。
环境致病因素包括EEDs、重金属离子、烟雾、乙醇等，特别是一系列EEDs可对儿童性分化及性发育产生严重的不良影响。大多数EEDs具有抗雄激素及拟雌激素的双重作用，可通过干扰下丘脑－垂体－性腺轴的调节功能、干扰性激素的生物合成、与靶器官上的性激素受体结合而干扰性激素依赖基因的转录活化和表达、干扰性激素的转运、生物转化及消除等作用，导致睾丸发育不良、附睾及输精管畸形、隐睾、小阴茎、尿道下裂及两性畸形等胚胎性分化障碍，并可作为原发性性腺功能低下及儿童假性性早熟的直接病因，也可成为下丘脑－垂体促性腺功能低下及儿童真性性早熟发病的重要促进因素。
临床流行病学调查显示，当前正常儿童也较普遍地受到EEDs的污染；EEDs的污染与目前儿童性早熟的发病有着密切关系，是其重要的致病因素之一。这一现状迫切需要得到政府足够的重视，责成有关部门尽快制订及完善相关产业及环保方面的法制法规，从源头上杜绝这些有害物质造成的环境污染，并敦促尽快制订适合国情的有效防治方案，包括采用适当的药物干预，拮抗EEDs的不良作用，以保护广大儿童免受环境致病因素的不良影响。
参 考 文 献
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索 引
性分化 sexual differentiation
性发育 sexual development
下丘脑－垂体－性腺轴 hypothalamic－pituitary－gonadal axis
环境内分泌干扰物 environmental endocrine disruptors
睾丸发育不良 hypoplasia of testis
隐睾 cryptorchidism
小阴茎 micropenis
尿道下裂 hypospadia
两性畸形 hermaphroditism |
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