芳香化酶與黃鱔的性逆轉(zhuǎn)

張厚梅

(安徽生物工程學(xué)校 安徽 合肥 230031)

芳香化酶與黃鱔的性逆轉(zhuǎn)

張厚梅

(安徽生物工程學(xué)校 安徽 合肥 230031)

黃鱔是一種具有天然單向性逆轉(zhuǎn)特性的動(dòng)物。雌性成熟發(fā)育的第一個(gè)周期內(nèi)黃鱔個(gè)體全部表現(xiàn)為雌性，性成熟產(chǎn)卵后，卵巢內(nèi)卵細(xì)胞敗育，卵巢結(jié)構(gòu)逐漸退化，與此同時(shí)雄性細(xì)胞開(kāi)始發(fā)育，通過(guò)雌雄間性發(fā)育過(guò)渡到雄性發(fā)育。芳香化酶是細(xì)胞色素P450家族中的一員，催化某些雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素，是雌激素生物合成中的關(guān)鍵酶和限速酶，廣泛存在于大多數(shù)脊椎動(dòng)物的腦和垂體中。芳香化酶調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌和繁殖功能以及性行為，并參與非哺乳動(dòng)物性腺分化的調(diào)控。芳香化酶與黃鱔的性逆轉(zhuǎn)可能存在著潛在的聯(lián)系并參與黃鱔的性逆轉(zhuǎn)。

黃鱔；性逆轉(zhuǎn)；芳香化酶

黃鱔（Monopterus albus）隸屬于合鰓目，亦稱鱔魚(yú)，是我國(guó)重要的淡水名優(yōu)魚(yú)類(lèi)之一。黃鱔在生長(zhǎng)過(guò)程中有性逆轉(zhuǎn)行為，即從胚胎到性成熟期都是雌性，雌性性成熟產(chǎn)卵后，卵細(xì)胞敗育，卵巢逐漸退化，同時(shí)，分布于生殖腺上的原始精原細(xì)胞開(kāi)始生長(zhǎng)發(fā)育，形成精小囊，此時(shí)殘留的雌性生殖細(xì)胞與發(fā)育的雄性生殖細(xì)胞共同存在于生殖囊腔內(nèi)，為雌雄間性發(fā)育階段，然后向雄性過(guò)渡，這一發(fā)育過(guò)程是單向的，即發(fā)生性變化后不再向雌性個(gè)體過(guò)渡。黃鱔雄性個(gè)體是由雌性個(gè)體通過(guò)性逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變而來(lái)的。

根據(jù)雌魚(yú)較小、雄魚(yú)較大這一現(xiàn)象，布洛(Bullough)提出黃鱔性別的順序變化可能是由某一特定大小的內(nèi)在生理變化所誘發(fā)，但沒(méi)有令人信服的實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持這種“臨界大小假說(shuō)”。周秋白等通過(guò)對(duì)黃鱔體長(zhǎng)測(cè)量及解剖去性腺觀察鑒定性別，統(tǒng)計(jì)分析得出，體長(zhǎng)25cm以下全為雌性，體長(zhǎng)30cm左右為性逆轉(zhuǎn)的起點(diǎn)，40cm以下雌性占多數(shù)，45cm以上雄性占多數(shù)。李明峰認(rèn)為一般體長(zhǎng)20-24cm以下個(gè)體全為雌性，36-38cm雌雄各半，42cm以上幾乎均為雄性。黃鱔與常規(guī)魚(yú)類(lèi)相似，親鱔在人工養(yǎng)殖條件下培育，性腺可以正常發(fā)育。周秋白等對(duì)產(chǎn)卵黃鱔專(zhuān)池周年培育，發(fā)現(xiàn)已產(chǎn)卵黃鱔第二年雄化率為22.2%，間性率為27.7%。保持雌性率51.1%，未產(chǎn)卵黃鱔雄性率為0，間性率為11%，保持雌性率89%，懷卵未產(chǎn)黃鱔性轉(zhuǎn)化率低，黃鱔正常產(chǎn)卵后與懷卵未產(chǎn)黃鱔相比較，性別轉(zhuǎn)化有顯著差異（P＜0.01）。早在1962年，Reinboth 就推測(cè)激素可能在性逆轉(zhuǎn)中起重要作用，到目前為止，盡管其作用機(jī)理尚不清楚，但激素參與性轉(zhuǎn)變是無(wú)可非議的。早在1974年，Tang等就發(fā)現(xiàn)注射羊黃體生成素促進(jìn)黃鱔的性轉(zhuǎn)變，后來(lái) 陶亞雄等用鮭魚(yú)促性腺激素釋放激素類(lèi)似物成功地誘導(dǎo)黃鱔提前性逆轉(zhuǎn)，由此推論促性腺激素釋放激素在性轉(zhuǎn)變過(guò)程中必然起著重要作用。有研究表明，對(duì)雌性黃鱔注射外源褪黑激素，褪黑激素對(duì)Ⅳ期黃鱔的性腺發(fā)育存在著劑量依存的促進(jìn)與抑制的雙重調(diào)節(jié)作用，但對(duì)Ⅴ期個(gè)體沒(méi)有顯著的影響，這表明褪黑激素可能參與黃鱔的性逆轉(zhuǎn)進(jìn)程。張勇等以人和鼠的SRY片斷為探針與黃鱔基因組DNA進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)雌雄黃鱔中均有相同的雜交帶，表明在雌雄黃鱔的基因組DNA中均存在SRY同源片斷，黃鱔中的SRY同源片斷可能與其性別無(wú)直接關(guān)系，而是具備其它功能。呂道遠(yuǎn)等采用RNA反義探針原位雜交技術(shù)，對(duì)vasa基因在黃鱔性腺發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)情況進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，黃鱔的雄性生殖細(xì)胞可能起源于雌性階段卵巢被膜中的原始生殖細(xì)胞。Liu等發(fā)現(xiàn)P450arom mRNA在雌性、雌雄間性、雄性黃鱔的性腺中的水平不斷下降。

芳香化酶是細(xì)胞色素P450家族中的一員，催化某些雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素，是雌激素生物合成中的關(guān)鍵酶和限速酶，廣泛存在于大多數(shù)脊椎動(dòng)物的腦和垂體中。研究表明，芳香化酶可以影響哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能和發(fā)育，調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌和繁殖功能，并參與非哺乳動(dòng)物性腺分化的調(diào)控，而且還影響多種魚(yú)類(lèi)的性別分化和性別決定。魚(yú)類(lèi)芳香化酶的研究是魚(yú)類(lèi)生殖內(nèi)分泌學(xué)和生殖生理學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一，經(jīng)過(guò)幾十年的研究，已取得很大進(jìn)展，研究表明，芳香化酶參與非哺乳動(dòng)物性腺分化的調(diào)控。Wong TT等發(fā)現(xiàn)cyp19a1a的在性腺中的表達(dá)豐度與金頭鯛的性轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。在鱸魚(yú)性轉(zhuǎn)化過(guò)程中，雌性鱸魚(yú)的腦組織中的芳香化酶cyp19a1bmRNA的表達(dá)水平顯著高于雄魚(yú)。Zhang等發(fā)現(xiàn)性腺中的P450aromA在雌性時(shí)其表達(dá)水平最高，雌雄間性時(shí)下降，到雄性時(shí)達(dá)到最低水平，P450aromB在間性時(shí)最高。魚(yú)類(lèi)芳香化酶有性腺型（P450arom A）和腦型（P450arom B）兩種不同的形式。其中，P450arom A由Cyp19a基因編碼，主要在卵巢中表達(dá)；P450arom B則由Cyp19b基因編碼。主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)。P450arom A參與雌激素生物合成和卵巢分化。P450arom B在魚(yú)類(lèi)腦中的活性是其在哺乳動(dòng)物腦中的100-1000倍，一般認(rèn)為它也參與性腺分化的調(diào)節(jié)。由此可見(jiàn)，芳香化酶在魚(yú)類(lèi)性別分化和性別決定過(guò)程中具有重要作用。到目前為止，有關(guān)芳香化酶與黃鱔性發(fā)育關(guān)系的研究并不多，Liu等發(fā)現(xiàn)P450arom mRNA在雌性、雌雄間性、雄性黃鱔的性腺中的水平不斷下降，這意味著芳香化酶與黃鱔性發(fā)育之間可能有著潛在的聯(lián)系。

筆者以不同性別黃鱔的性腺和腦組織為試驗(yàn)材料，采用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)芳香化酶在不同性別黃鱔性腺和腦組織上的定位及其變化趨勢(shì)，通過(guò)實(shí)時(shí)定量PCR方法揭示P450arom mRNA在不同性別黃鱔的性腺和腦組織上的表達(dá)規(guī)律。免疫組化結(jié)果顯示，芳香化酶在雌性、雌雄間性、雄性黃鱔的性腺和腦組織中均有分布，且其染色程度隨著性別的變化趨于減弱，這意味著芳香化酶參與黃鱔的性逆轉(zhuǎn)過(guò)程，通過(guò)腦一垂體一性腺軸對(duì)未分化的性腺產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響腦和性腺的性別分化。實(shí)時(shí)定量PCR結(jié)果表明，P450arom mRNA在雌性、雌雄間性、雄性黃鱔的腦組織中均有表達(dá)，且表達(dá)水平不斷下降，這就意味著，黃鱔腦組織中的芳香化酶在其性逆轉(zhuǎn)中也發(fā)揮著重要作用。總之，黃鱔性腺和腦組織中的芳香化酶均參與黃鱔的性逆轉(zhuǎn)過(guò)程，且與其性別轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，推測(cè)黃鱔腦組織中的芳香化酶的表達(dá)水平高低對(duì)黃鱔的性逆轉(zhuǎn)可能起著決定性的作用。

（略）