Кроме SF1, первичная роль в развитии примордиальной гонады бипотенциальных протоков принадлежит опухольсупрессорному фактору Вилмса (WT1 или ВО1). Локус гена WT1 у человека локализуется на хромосоме 11p13 и фактически состоит из двух генов WT1 и WIT1. Экспрессия этого гена у эмбриона человека выявляется начиная с 28-го дня беременности в тканях производных мезодермы почках, гонаде (клетки Сертоли), мезотелии, а также в спинном и головном мозге. Мутации гена WT1 идентифицированы у больных с Дэнис Дрэш синдромом (DDS). Указанный синдром характеризуется триадой:
1) гонадальный дисгенез с нарушенной маскулинизацией у эмбриона мужского пола;
2) нефропатия;
3) предрасположенность к опухоли Вилмса.
Как показали исследования S. Barbaux (1997), при синдроме Фрайзера (FS) также имеется мутация гена WT1. Клиническая картина синдрома Фрайзера незначительно отличается от триады Дэнис Дрэш синдрома и включает:
1) гонадальный дисгенез;
2) нарушенную маскулинизацию плода мужского пола;
3) прогрессивную гломерулопатию;
3) прогрессивную гломерулопатию;
4) гонадобластому.
Описан также синдром, по клинической картине близкий синдрому Фрайзера, при котором имеет место гонадальный дисгенез.
Таким образом, на самых ранних стадиях развития примордиальной гонады и бипотенциальных протоков большое значение имеют гены SF1 и WT1, а для развития бипотенциальных протоков еще и ген Wnt4. Зародыш гонад (примордиальная гонада) бипотенциален и состоит из двух частей: кортикальной и медуллярной. При двух функционально нормальных Х-хромосомах кортикальная часть индифферентной гонады развивается в яичник. Гены, расположенные в перицентромерной области Y-хромосомы, определяют развитие медуллярной части в яичко. Однако процесс половой дифференцировки более специфичен и помимо указанных хромосом контролируется дополнительно несколькими генами. Этот процесс является растянутым во времени и одновременно координируется экспрессией одних генов и регрессом других.
Длительное время считалось, что гены, определяющие развитие бипотенциальной гонады в яичко, идентичны генам, которые кодируют H-Y-антиген, являющийся клеточно-поверхностным белком. Он способен оказывать непосредственное действие на дифференцировку первичной гонады в яичко. Однако тщательный анализ больных с различными нарушениями половой дифференцировки показал, что H-Y-антиген не идентичен Y-гену, контролирующему дифференцировку яичка. Еще W. K. Silvers установил, что H-Y-антиген локализуется на длинном плече Y-хромосомы и достаточно далеко от гена, определяющего развитие пола эмбриона. При детальном изучении карты хромосом у лиц с набором 46ХХ-половых хромосом при наличии яичек и мужского фенотипа установлено, что у них имеются участки последовательности Y-хромосомы на Х-хромосоме. На основании этого было высказано предположение, что на Y-хромосоме имеется участок последовательности, названный фактором, определяющим развитие яичка, который локализовался у этих больных в псевдоаутосомальной области. Ген, ответственный за развитие яичка, был идентифицирован D. C. Page [et al.] (1987), а клонированный ими участок хромосомы был назван ZFY. Указанная последовательность (ген ZFY) выявлялась у 46ХХ-фенотипичных мужчин, но отсутствовала у 46XY-фенотипичных женщин. Проведенные исследования позволяют считать, что ZFY является небольшой частью Y-хромосомы, отвечающей за дифференцировку плода. Однако у некоторых больных ZFY обнаруживали на аутосомах. Исследователи описали четырех мужчин с 46ХХ-набором половых хромосом, у которых наследуемый участок Y-хромосомы не включал ZFY (Palmer M. S. [et al.], 1990). Было установлено, что ZFY не является фактором, ответственным за развитие яичка. Почти одновременно другие ученые опубликовали уточняющие данные о локализации гена в области рY 53.3, ответственного за пол эмбриона, назвав его SRY (Sinclair A. H. [et al.], 1990). По их мнению, SRY истинный фактор, определяющий развитие яичка. Он экспрессируется только в яичках и отсутствует в легких и почках взрослого мужчины. Область ДНК, в которой локализуется SRY, ответственна также за кодирование двух ключевых ферментов, участвующих в дифференцировке первичной гонады по мужскому типу: 1) ароматазы Р450, контролирующей конверсию тестостерона в эстрадиол; 2) фактора или гормона, ингибирующего развитие протоков Мюллера, который вызывает регресс указанных протоков и способствует дифференцировке тестикул.
Тем не менее SRY участвует в процессах половой дифференцировки в тесном взаимодействии с геном Z (McElreavey K. [et al.], 1993). Его функция в норме заключается в угнетении специфических мужских генов. В случае нормального мужского генотипа 46XY ген SRY продуцирует белок, угнетающий ген Z, и специфические мужские гены активируются. При нормальном женском генотипе 46ХХ и отсутствии SRY ген Z активируется и угнетает специфический мужской ген, что создает условия для развития по женскому типу. У 46ХY-мужчин с мутацией гена SRY, что сопровождается активацией гена Z с угнетением специфического мужского гена, происходит развитие по женскому типу. У 46ХХ-женщин при отсутствии у них SRY должна быть мутация гена Z, сопровождающаяся невозможностью его экспрессии, что способствует осуществлению дифференцировки по мужскому типу. Эта гипотеза объясняет генез развития женского фенотипа при 46XY. У этих лиц имеется интактный ген SRY и, вероятно, мутация гена Z.
Ген SRY локализуется на коротком плече 6-й хромосомы (центромерно к псевдоаутосомальной области Yp 11.3), а продукт этого гена комплексуется с различными участками ДНК. Ген SRY выполняет основную роль в половой дифференцировке и способен вызвать развитие обратного пола. Он экспрессируется в половой полоске только в определенное время эмбрионального развития, когда происходит образование тестикулярных зачатков. Мутация и делеция этого гена имеется у XY-мужчин.
Кроме того, ген SRY на уровне ДНК непосредственно регулирует активность других факторов транскрипции промоторной области гена ароматазы Р450, конвертирующей тестостерон в эстрадиол с угнетением этого процесса у эмбрионов мужского пола, а также ген антимюллерова гормона, ответственного за регрессию протоков Мюллера.
Несмотря на то что ген SRY принимает активное облигатное участие в превращении бипотенциальной гонады в яички, имеются данные, свидетельствующие о том, что одного указанного гена недостаточно для развития яичек (Ramos E. S. [et al.], 1996; Teebi A. S. [et al.], 1998). Имеются дополнительные области на Х-хромосоме и на аутосомах, участвующие в процессах трансформации первичной гонады в яичко. Помимо гена SRY, в указанных процессах половой дифференцировки мужской гонады важная роль принадлежит гену SOX9. К группе SOX-генов (SOX гены, комплексирующиеся с областью SRY HMG) относят несколько генов (SOX1, SOX2, SOX3 и др.), участвующих в процессах половой дифференцировки первичной гонады. У человека ген SOX9 локализуется на хромосоме 17q 24 25 на участке, названном участком аутосомного изменения пола (SRA1), и кодирует фактор транскрипции, играющий важную роль в развитии яичка, в частности, отвечает за дифференцировку клеток Сертоли (Morais da Silva [et al.], 1996). Экспрессия гена SOX9 определяется в яичках в области семявыносящих канальцев на 18-й неделе эмбрионального развития вслед за экспрессией гена SRY. Исследования последних лет позволяют считать, что ген SRY активирует экспрессию гена SOX9, который прямо или опосредованно участвует в развитии клеток Сертоли, тогда как ген DAX1 репрессирует SOX9, угнетая развитие клеток Сертоли и являясь непременным условием трансформации первичной гонады в яичники.
Сравнительно недавно доказано участие гена Dhh и белка этого гена в процессах взаимодействия клеток Сертоли с герминальными клетками (Bitgood M. J. [et al.], 1996). Экспрессию гена Dhh выявляют в предшественниках клеток Сертоли вскоре после активирования гена SRY, и она продолжается во взрослом состоянии. Белок гена Dhh регулирует стадию митоза и мейоза в мужских герминальных клетках. Так, в период эмбриогенеза он контролирует пролиферацию герминальных клеток, а во взрослом состоянии их созревание.
Об участии Х-хромосомы в дифференцировке первичной гонады свидетельствуют клинические данные не только об ингибировании развития яичек в выявлении Х-связанных рецессивных форм XY-гонадального дисгенеза, но и при удвоении так называемой DSS-области, локализованной на Х-хромосоме. Этот DSS-локус (дозочувствительный локус, ответственный за пол) локализуется в области 160 kb хромосомы (160 kilobase, или 160 тысяч пар нуклеотидов) Хp21 (Bardoni B. [et al.], 1994). При удвоении этого локуса наблюдают регресс яичек даже при наличии интактного гена SRY. Делеция этой области не влияет на образование яичка. Данные исследователей позволяют считать, что DSS-область не воздействует на состояние гена, ответственного за пол. Следует отметить, что A. Ion [et al.] (1996) идентифицировали у больного талассемией еще один сцепленный с Х-хромосомой ген ХН2. Он участвовал в развитии яичек, мутация которых была выявлена у наблюдаемого ими пациента.
Установлено, что на хромосомах 2q (Slavotinek A. [et al.], 1999); 9p (Veitia R. [et al.], 1997), 10q (Wilkie A. O. [et al.], 1993) и 17q локализуются аутосомные гены, вовлеченные в развитие тестикул. Аутосомальные факторы ответственны за агонадию или синдром рудиментарных яичек, аплазию герминальных клеток и за развитие стрековых гонад у генетических женщин (Hiort O., Holterhus P., 2000).
Из перечисленных выше хромосом особое значение в процессах развития яичка принадлежит хромосоме 9р, на дистальном коротком плече которой локализуются области, участвующие в функции гена, ответственного за пол. Делеция этой области выявлена у больных с 46XY-гонадальным дисгенезом и обратным полом. У одного из таких пациентов заболевание сочеталось с гонадобластомой (McDonald M. T. [et al.], 1997). В последующем в области хромосомы 9р24.3 была идентифицирована локализация двух генов, участвующих в процессах становления пола (Raymond C. S. [et al.], 1999). Эти гены получили название DMRT1 и DMRT2. Окончательная роль и значение указанных генов в процессах половой дифференцировки устанавливаются, однако показано, что ген DMRT1 экспрессируется только в яичках взрослого человека.
В норме уже к 8-й неделе эмбрионального развития яички способны секретировать половые гормоны, которые и определяют соответствующее развитие наружных половых органов. Дифференцировка наружных половых органов по мужскому типу происходит под влиянием тестостерона, который секретируется клетками Лейдига эмбриона. Последние образуются из интерстиция уже на 9-й неделе эмбрионального периода. Несколько позже эти клетки продуцируют тестостерон, уровень которого достигает максимального значения к 15 18-й неделе (Wilson J. D. [et al.], 1995). Уже к середине беременности содержание тестостерона в амниотической жидкости достоверно выше у плодов мужского пола, чем женского. Скорость и количество секретируемого тестостерона определяется активностью 3â-гидроксистероидной дегидрогеназы, которая в тестикулах эмбриона мужского пола в 50 раз выше чем в эмбрионе женского пола. Считается, что в течение первого триместра беременности до начала секреции ЛГ передней долей гипофиза плода образование тестостерона клетками Лейдига может находиться под контролем хорионического гонадотропина человека (ХГЧ), который вырабатывается плацентой. Активаторами тестостерона в тестикулах являются ИФР1 и ингибин, а ингибиторами α-трансформирующий фактор роста (α-TGF), эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста фибробластов (FGF), активин, ИЛ1, кортиколиберин, вазопрессин, ангиотензин II. Ферменты, участвующие в биосинтезе андрогенов, приведены в табл. 2.1.