芳香化酶与黄鳝的性逆转

张厚梅

(安徽生物工程学校 安徽 合肥 230031)

芳香化酶与黄鳝的性逆转

张厚梅

(安徽生物工程学校 安徽 合肥 230031)

黄鳝是一种具有天然单向性逆转特性的动物。雌性成熟发育的第一个周期内黄鳝个体全部表现为雌性，性成熟产卵后，卵巢内卵细胞败育，卵巢结构逐渐退化，与此同时雄性细胞开始发育，通过雌雄间性发育过渡到雄性发育。芳香化酶是细胞色素P450家族中的一员，催化某些雄激素转化为雌激素，是雌激素生物合成中的关键酶和限速酶，广泛存在于大多数脊椎动物的脑和垂体中。芳香化酶调节神经内分泌和繁殖功能以及性行为，并参与非哺乳动物性腺分化的调控。芳香化酶与黄鳝的性逆转可能存在着潜在的联系并参与黄鳝的性逆转。

黄鳝；性逆转；芳香化酶

黄鳝（Monopterus albus）隶属于合鳃目，亦称鳝鱼，是我国重要的淡水名优鱼类之一。黄鳝在生长过程中有性逆转行为，即从胚胎到性成熟期都是雌性，雌性性成熟产卵后，卵细胞败育，卵巢逐渐退化，同时，分布于生殖腺上的原始精原细胞开始生长发育，形成精小囊，此时残留的雌性生殖细胞与发育的雄性生殖细胞共同存在于生殖囊腔内，为雌雄间性发育阶段，然后向雄性过渡，这一发育过程是单向的，即发生性变化后不再向雌性个体过渡。黄鳝雄性个体是由雌性个体通过性逆转转变而来的。

根据雌鱼较小、雄鱼较大这一现象，布洛(Bullough)提出黄鳝性别的顺序变化可能是由某一特定大小的内在生理变化所诱发，但没有令人信服的实验证据支持这种“临界大小假说”。周秋白等通过对黄鳝体长测量及解剖去性腺观察鉴定性别，统计分析得出，体长25cm以下全为雌性，体长30cm左右为性逆转的起点，40cm以下雌性占多数，45cm以上雄性占多数。李明峰认为一般体长20-24cm以下个体全为雌性，36-38cm雌雄各半，42cm以上几乎均为雄性。黄鳝与常规鱼类相似，亲鳝在人工养殖条件下培育，性腺可以正常发育。周秋白等对产卵黄鳝专池周年培育，发现已产卵黄鳝第二年雄化率为22.2%，间性率为27.7%。保持雌性率51.1%，未产卵黄鳝雄性率为0，间性率为11%，保持雌性率89%，怀卵未产黄鳝性转化率低，黄鳝正常产卵后与怀卵未产黄鳝相比较，性别转化有显著差异（P＜0.01）。早在1962年，Reinboth 就推测激素可能在性逆转中起重要作用，到目前为止，尽管其作用机理尚不清楚，但激素参与性转变是无可非议的。早在1974年，Tang等就发现注射羊黄体生成素促进黄鳝的性转变，后来 陶亚雄等用鲑鱼促性腺激素释放激素类似物成功地诱导黄鳝提前性逆转，由此推论促性腺激素释放激素在性转变过程中必然起着重要作用。有研究表明，对雌性黄鳝注射外源褪黑激素，褪黑激素对Ⅳ期黄鳝的性腺发育存在着剂量依存的促进与抑制的双重调节作用，但对Ⅴ期个体没有显著的影响，这表明褪黑激素可能参与黄鳝的性逆转进程。张勇等以人和鼠的SRY片断为探针与黄鳝基因组DNA进行杂交，发现雌雄黄鳝中均有相同的杂交带，表明在雌雄黄鳝的基因组DNA中均存在SRY同源片断，黄鳝中的SRY同源片断可能与其性别无直接关系，而是具备其它功能。吕道远等采用RNA反义探针原位杂交技术，对vasa基因在黄鳝性腺发育过程中的表达情况进行了分析，结果表明，黄鳝的雄性生殖细胞可能起源于雌性阶段卵巢被膜中的原始生殖细胞。Liu等发现P450arom mRNA在雌性、雌雄间性、雄性黄鳝的性腺中的水平不断下降。

芳香化酶是细胞色素P450家族中的一员，催化某些雄激素转化为雌激素，是雌激素生物合成中的关键酶和限速酶，广泛存在于大多数脊椎动物的脑和垂体中。研究表明，芳香化酶可以影响哺乳动物中枢神经系统的功能和发育，调节神经内分泌和繁殖功能，并参与非哺乳动物性腺分化的调控，而且还影响多种鱼类的性别分化和性别决定。鱼类芳香化酶的研究是鱼类生殖内分泌学和生殖生理学研究的前沿领域之一，经过几十年的研究，已取得很大进展，研究表明，芳香化酶参与非哺乳动物性腺分化的调控。Wong TT等发现cyp19a1a的在性腺中的表达丰度与金头鲷的性转化密切相关。在鲈鱼性转化过程中，雌性鲈鱼的脑组织中的芳香化酶cyp19a1bmRNA的表达水平显著高于雄鱼。Zhang等发现性腺中的P450aromA在雌性时其表达水平最高，雌雄间性时下降，到雄性时达到最低水平，P450aromB在间性时最高。鱼类芳香化酶有性腺型（P450arom A）和脑型（P450arom B）两种不同的形式。其中，P450arom A由Cyp19a基因编码，主要在卵巢中表达；P450arom B则由Cyp19b基因编码。主要在中枢神经系统表达。P450arom A参与雌激素生物合成和卵巢分化。P450arom B在鱼类脑中的活性是其在哺乳动物脑中的100-1000倍，一般认为它也参与性腺分化的调节。由此可见，芳香化酶在鱼类性别分化和性别决定过程中具有重要作用。到目前为止，有关芳香化酶与黄鳝性发育关系的研究并不多，Liu等发现P450arom mRNA在雌性、雌雄间性、雄性黄鳝的性腺中的水平不断下降，这意味着芳香化酶与黄鳝性发育之间可能有着潜在的联系。

笔者以不同性别黄鳝的性腺和脑组织为试验材料，采用免疫组织化学方法检测芳香化酶在不同性别黄鳝性腺和脑组织上的定位及其变化趋势，通过实时定量PCR方法揭示P450arom mRNA在不同性别黄鳝的性腺和脑组织上的表达规律。免疫组化结果显示，芳香化酶在雌性、雌雄间性、雄性黄鳝的性腺和脑组织中均有分布，且其染色程度随着性别的变化趋于减弱，这意味着芳香化酶参与黄鳝的性逆转过程，通过脑一垂体一性腺轴对未分化的性腺产生影响，进而影响脑和性腺的性别分化。实时定量PCR结果表明，P450arom mRNA在雌性、雌雄间性、雄性黄鳝的脑组织中均有表达，且表达水平不断下降，这就意味着，黄鳝脑组织中的芳香化酶在其性逆转中也发挥着重要作用。总之，黄鳝性腺和脑组织中的芳香化酶均参与黄鳝的性逆转过程，且与其性别转化密切相关，推测黄鳝脑组织中的芳香化酶的表达水平高低对黄鳝的性逆转可能起着决定性的作用。

（略）