外生殖器性别不明和性发育障碍的遗传学评估：临床医生应知道的—上篇
别名：DSD
来源：Yatsenko SA, Witchel SF. Genetic approach to ambiguous genitalia and disorders of sex development: What clinicians need to know. Semin Perinatol. 2017;41(4):232‐243. doi:10.1053/j.semperi.2017.03.016.
整理：出生缺陷咨询工作站
日期：2021年4月22日
遗传学工具的出现开创了性发育障碍(DSD)诊断领域的新纪元。这些工具不仅可以发现DSD已知相关基因变异，还可以识别新发变异，揭示新的基因调控机制。然而，即使引入新的工具，采集病史、体格检查以及患者咨询等传统方法仍然是对DSD进行全面管理的基础。
引言
性发育障碍(sexual development, DSD) 是以染色体、性腺及附属性器官解剖结构发育异常为特征的一组先天性疾病。患者可能表现为出生时外生殖器性别不明，出生后男性化，青春期发育延迟/不发育或不育。据报道，外生殖器性别不清的发生率约为1:2000–1:4500。丹麦的数据表明XY女性占女性活产儿的6.4/10万；雄激素不敏感(AIS)的发生率为4.1/10万活产女性，XY性腺发育不全的发生率为1.5/10万例活产女性。其中AIS诊断的中位年龄为7.5岁，XY性腺发育不全诊断的中位年龄为17岁。然而，DSD的发生率可能因种族不同而存在较大差异。随着基于全基因组DNA微阵列分析和二代测序技术(NGS)的发展，多个DSD相关基因组变异被确定。DSD相关基因组变异的研究揭示了新的遗传学致病机制。
国际多个学科专业团队修订了DSD有关术语，并对特定DSD进行了初步分类，以反映潜在的遗传学病因。本文将讨论我们对XX、XY以及混合型DSD的认识现状（表1）。我们将分别讨论综合征型DSD和孤立性DSD。考虑到特定种族背景和环境因素对DSD易感性和表型变异性的影响，需要进行常染色体显性、常染色体隐性和性染色体连锁遗传疾病的区分。本文重点讨论了致病突变检测技术的最新进展及其对个体化治疗干预的重要性。
表1. 基于性染色体组的DSD类型
PB,外周血；UPD,单亲二倍体。
胚胎学
在孕4-6周时，尿生殖嵴随体腔上皮的发育而形成。尿生殖嵴在后期可进一步发育形成性腺、肾上腺皮质、肾脏和生殖道。性腺、内生殖管以及外生殖器均起源于此类具有双向分化潜能的胚胎组织。性发育过程始于性腺分化，决定于SRY基因（位于Y染色体的性别决定区）是否存在。因此受精时的染色体核型，即有无Y染色体，决定了未分化性腺向睾丸或卵巢发育的过程。若存在SRY基因，胚胎期未分化性腺正常情况下通过激活和维持SOX9信号通路而选择睾丸/男性发育程序。在XY胚胎，这一过程通常由两条信号转导调控级联完成：激活男性性腺决定，抑制女性性别分化。睾丸形成后合成的睾酮激素以及苗勒管抑制激素和胰岛素样因子3基因(INSL3)可分别诱导男性阴茎和阴囊的正常发育、苗勒管结构的退化以及经腹睾丸下降。在缺乏SRY基因和睾丸激素的情况下，女性胎儿通常发育出卵巢。这一过程是在卵巢特异性转录因子FOXL2、WNT4和RSPO1诱导激活β连环素通路情况下完成的。在缺乏睾酮和双氢睾酮(DHT)的情况下，外生殖结构发育形成阴蒂、阴道和阴唇。
中肾管是起源于中肾的分泌导管。胎儿睾丸间质细胞可分泌睾酮，起到支持中肾管从而促进附睾、输精管、射精管和精囊发育的作用。在男性胎儿中，睾丸支持细胞可分泌抗苗勒管激素(AMH)，又称为苗勒管抑制激素(MIH)。在靶组织转化为双氢睾酮的循环雄激素作用下，男性胎儿尿道褶融合形成尿道海绵体和尿道阴茎部，生殖结节发育成阴茎海绵体，阴唇阴囊突融合形成阴囊。INSL3和睾酮可促使睾丸从邻近肾脏的起始部位经腹部下降进入阴囊。睾丸下降通常在孕32周完成。
女性胎儿睾酮和MIH缺乏可引起中肾管结构退化，苗勒管结构保留，以及输卵管、子宫和上阴道形成。雄激素缺乏的46,XX胎儿尿道褶和阴唇阴囊突不融合，而是分别发育成小阴唇和大阴唇。生殖结节演变为阴蒂，阴道板腔化形成下阴道。在孕20周，可见阴蒂开始增大，大阴唇完全发育，小阴唇部分发育。
无论男性还是女性，性别决定和性别发育都是活化因子和抑制因子按特定顺序协同作用的结果。性别分化相关基因表达取决于组织特异性、表达时序以及相对剂量。正常进行的发育过程任一环节发生偏离都会引起发育异常或外生殖器性别不清。
临床评估方法
婴儿通常因为出生后发现外生殖器发育异常而接受评估。在某些情况下，初步体检结果不同于产前检查（如超声检查或染色体分析）。部分患者是因为出生后男性化、青春期不发育或不育而接受评估。
对于接受评估的婴儿，首先明确告知家属孩子所患疾病对控制外生殖器发育的一系列事件产生影响。患病个体不能依靠临床常规方法来确定性别。告知家属需要积极参与评估潜在病因和给出建议的过程。这个过程首先需要详细询问病史，包括产前和家族史，全面的体格检查以及通过核型分析确定性染色体。细胞遗传学检测方法还可能包括分别采用X和Y染色体着丝粒特异性探针以及SRY探针对性染色体嵌合体和Yp明显重排进行荧光原位杂交(FISH)分析（图1）。多达15%的DSD患者所有或部分细胞可见染色体非整倍体，或者易识别的X/Y染色体结构重排，通过常规核型分析和FISH检测可对此进行快速诊断（表1）。
染色体微阵列分析是一种有效的替代检测方法，包括CGH微阵列或SNP微阵列。这些方法可以识别微小的基因变异和拷贝数重复、丢失以及单个或多基因重排。
目前有不同类型的全基因组染色体微阵列分析平台可用于临床检测，这些平台的基因组分辨率在40–500 kb之间。高分辨率靶向微阵列分析可用于筛查DSD相关基因剂量变化。通过这些技术检出变异的基因包括SRY基因、非综合征型DSD相关基因、DSD相关综合征以及导致邻接基因缺失/重复表型的多个基因（图2）。其他先天性畸形和特殊面容可能提示特定遗传综合征病因（表2），如SOX9突变导致弯肢发育异常或POR基因突变婴儿出现Antley–Bixler综合征。
外生殖器检查首先需要观察生殖器发育对称性。阴唇阴囊褶皱和腹股沟区触诊对性腺的评估至关重要。阴茎长度和直径、尿道口位置以及色素沉着过度的程度也需进行评估。色素沉着过度提示以ACTH增多为特征的一种类固醇合成疾病；促黑素细胞激素(MSH)和ACTH均为阿黑皮素原的衍生物，由于负反馈抑制缺乏，ACTH和MSH分泌将会增多。虽然肛殖距可能与产前雄激素暴露水平有关，但考虑到正常值缺乏以及标准化测量比较困难，目前其用处不大。一些外生殖器发育特征，如阴囊融合、阴茎长度、尿道口位置以及性腺位置，可用于计算外生殖器雄性化评分(EMS)。EMS是以0-12分描述外生殖器雄性化程度的一种半客观方法。正常的健康新生男婴得分几乎全部大于11分。
如果因为外生殖器外观不易确定性别，/或不符合产前检查结果的预期，在有条件的情况下应当咨询多学科团队。除了新生儿专家，团队成员可能还包括小儿内分泌学专家、小儿泌尿学专家/外科医生以及行为专家。考虑到小儿内分泌学专家的地位及其专业经验，他们通常负责担任团队领导。
对于年龄较大的儿童或青少年，详细询问病史非常重要，包括线性生长模式、青春期发育顺序以及家族史。除外生殖器外观以外，还需要评估男性化特征（如阴毛早现和阴茎发育提前）、雌激素效应相关临床症状（如乳房发育）以及性腺可否触及。早发性卵巢功能不全(POI)是特纳综合征及其他X染色体异常疾病的典型表现。POI是以原始卵泡耗竭过快和/或卵巢发育不全为特征的一种DSD疾病。对青少年患者进行治疗时必须注重保密和隐私，因为DSD诊断会对患者自我认同感和自尊造成毁灭性打击。
图1.人类Y染色体模式图
(A) SRY基因和性腺母细胞瘤相关GBY位点位于Y染色体短臂。红色和绿色条块表示用于诊断检测的FISH探针(LSISRY,CEPY/DYZ3和DYZ1)。(B) Yp11.31性别决定区域放大后图像。阴影区域表示X和Y染色体相同的DNA序列，如拟常染色体区域1(PAR1)和X-Y同源区域。Y染色体特有的基因SRY, RPS4Y1和ZFY用黑色箭头表示。注意，SRY基因大小约为1kb，用120kb kb LSI SRY FISH探针覆盖。这种FISH探针专为检测Yp明显变异而设计的；但隐匿性SRY缺失/重排可能无法用这种检测识别。(C) 阵列CGH图显示SRY所在区段有多个寡核苷酸探针（黑点）覆盖。高分辨率覆盖Yp11.31性别决定区域后能够识别至少0.5–5 kb的缺失和重复。
图2.人类DSD基因在基因组的分布。
上图显示了性腺发育不全、低促性腺激素性腺功能减退症、类固醇合成异常、孤立性泌尿生殖系统畸形、外生殖器性别不清相关综合征以及原发性和继发性性腺功能障碍的已知致病基因在每条染色体上的位置。图左是XY个体涉及的基因，图右是XX个体卵巢发育不全和DSD的致病基因。
表2. DSD和其他先天畸形相关疾病（特定综合征）
AD,常染色体显性遗传；AR,常染色体隐性遗传；IUGR,宫内生长受限；WES,全外显子测序分析。a其他基因。