胎儿型睾丸间质细胞是胚胎时期睾丸间质中主要分泌雄激素的细胞，在胚胎性别发育中起关键作用。本文对近年来胎儿型睾丸间质细胞的生物特性、发育、细胞谱系及出生后命运的最新研究进展予以综述，为探究小儿先天性性发育障碍相关疾病潜在病因及发病机制提供参考。
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睾丸间质细胞(leydig cell，LC)，是睾丸间质中主要分泌雄激素的细胞，对于维持男性生殖细胞正常发育和功能十分重要。睾丸间质细胞主要分为胎儿型睾丸间质细胞(fetal leydig cell，FLC)和成年型睾丸间质细胞(adult leydig cell，ALC)，这两类细胞在胚胎和出生后的睾丸间质中依次出现。尽管FLC和ALC都通过分泌雄激素发挥作用，但两者在形态特征、基因表达等方面具有明显差异，被认为是两类独立的细胞。
近年来学者们已经对ALC的生物特性和发育相关领域展开了大量研究，在男性原发性性腺功能减退症等疾病机制及治疗上取得重要成就。然而，FLC作为胚胎时期分泌雄激素的主要细胞，在胚胎性别发育中起关键作用，近年来其相关研究虽然取得一些进展，但仍有许多问题亟待解决。目前国内外FLC的生物功能和发育机制的相关研究甚少，FLC的起源、发育及调控机制也尚未明确。最新的研究结果表明FLC与ALC的细胞谱系似乎存在某些联系。出生后FLC被认为逐渐衰退消失其功能而被ALC取代，但近年来几项研究发现FLC在出生后依然存在并具有某些特性。这些研究结果都表明FLC同样是一类非常关键的睾丸间质细胞，在今后的研究中可能占据非常重要的地位。本文就近年来FLC的生物特性、发育、细胞谱系及出生后命运的最新研究进展予以综述。
随着性别决定基因(sex-determining region，Sry)的表达，FLC在小鼠E12.5时出现于睾丸间质继而大量增殖。FLC在电镜下核呈圆形，核膜光滑；胞质含有丰富的内质网和大量脂质小滴；细胞表面有许多指状突起[1]。最新一项研究表明FLC较ALC而言具有更高的代谢活性[2]。FLC通过合成分泌雄激素维持精子发生、促进睾丸发育和男性外生殖器形成，同时使胚胎大脑男性化[3]。在雄激素的生物合成过程中，一系列生化反应最终生成睾酮发挥生理作用需要4种非常重要的酶类，包括细胞色素P450家族成员11A1(cytochrome p450 family 11 subfamily a member 1，CYP11A1)、细胞色素P450家族成员17A1(cytochrome p450 family 17 subfamily a member 1，CYP17A1)、羟基-δ-5-类固醇脱氢酶，3 β-类固醇δ-异构酶1(hydroxy-delta-5-steroid dehydrogenase，3 beta-and steroid delta-isomerase 1，HSD3B1)，以及羟基类固醇17-β脱氢酶3(hydroxysteroid 17-beta dehydrogenase 3，HSD17B3)。其中，HSD17B3是催化雄烯二酮最终形成睾酮过程中必不可缺的关键酶。然而小鼠FLC缺乏HSD17B3表达[4]，故只能分泌雄烯二酮，然后需在表达HSD17B3的胚胎支持细胞(sertoli cell，SC)协助下合成睾酮[5]。与此不同的是，ALC表达催化合成雄激素完整的酶类，可独立合成睾酮。此外，HSD3B存在许多亚型，其中HSD3B6也不在小鼠FLC中表达。FLC除了合成分泌雄激素外，还分泌胰岛素样因子3(insulin-like factor 3，INSL3)，在胚胎时期引导睾丸下降过程中发挥重要作用[6]。
目前关于FLC的起源还存在一些争议。在胚胎早期发育过程中，原始性腺和肾上腺起源于共同的肾上腺性腺原基。同时，FLC与肾上腺皮质细胞表达共同的类固醇生成相关基因如Cyp11b1和Nr5a1，并产生类固醇激素[7]。故FLC很有可能起源于肾上腺性腺原基。其次，胚胎睾丸来源于由腹侧体腔上皮增厚形成的生殖嵴。研究表明至少体腔上皮细胞以及性腺-中肾交界细胞可迁移至小鼠胚胎睾丸间质中并形成FLC[8]。在睾丸发育早期，部分血管周围细胞在间质血管发生过程中表达FLC祖细胞的分子标志，可能也是FLC来源之一[9]。此外，睾丸间质细胞还具有神经内分泌的功能如分泌神经细胞粘附分子(neural cell adhesion molecule，NCAM)和S-100 [10]，因此有学者提出FLC可能来源于神经嵴。虽然目前还没有直接证据表明神经嵴细胞和血管周围细胞可以在分化过程中形成FLC，但尚不能完全排除这两种假说。综上所述，FLC可能起源于肾上腺性腺原基、体腔上皮、性腺-中肾交界细胞、血管周围细胞以及神经嵴。尽管目前FLC的起源尚未明确，但可以确定的是FLC具有多个起源，并非由单一细胞迁移分化而来。
FLC的原始前体细胞具有多向分化潜能。研究者们利用单细胞转录组测序技术对胚胎睾丸发育进行观察，证实睾丸间质中支持细胞和包括睾丸间质细胞在内的其他间质细胞都来源于共同的原始前体细胞[11,12]。当Sry基因表达后，部分细胞WT1持续阳性并继续表达SOX而分化为支持细胞。另一部分细胞WT1表达渐渐消失，同时NR5A1的表达增加，从而形成包括FLC祖细胞在内的间质细胞[13]。与支持细胞不同，FLC祖细胞池并非为单一的同质细胞构成。Inoue等[14]将FLC祖细胞从小鼠睾丸中分离出来，随后分析其特征发现FLC祖细胞来源包含睾丸间质细胞标志物NR5A1阳性和阴性两类细胞。这同时也表明了FLC前体细胞的分化是一个十分复杂的过程，而FLC前体细胞是如何进行自身命运的选择仍需继续探索。
FLC作为高度功能化的细胞，其增殖功能并不活跃。胚胎时期大量出现的FLC是由FLC祖细胞分化而来。FLC祖细胞在分化形成FLC的过程中受到转录因子、生长因子及miRNA等多种调控因子共同调控。经典信号通路包括沙漠刺猬因子(desert hedgehog，DHH)信号通路和Notch信号通路(notch signaling pathway，Notch)等同时参与形成复杂的调控网络，共同维持FLC祖细胞池与FLC的增殖分化之间的平衡。
FLC分化发育受诸多转录因子调控如NR5A1 、GATA-4、DAX-1 、COUP-TFII等，其中NR5A1是最为重要的一个转录因子。NR5A1也称类固醇生成因子1(steroidogenicfactor-1，SF-1)，对维持FLC类固醇激素生成功能必不可缺。敲除NR5A1后，尽管胚胎睾丸中的FLC依然存在，但是已经失去生成类固醇激素的能力[15]。NR5A1在FLC中高表达，而在FLC祖细胞中低表达。研究发现FLC来源于睾丸间质中NR5A1表达弱阳性的细胞[14]。这说明NR5A1在FLC及其祖细胞中表达水平的动态变化可影响FLC发育进程。
生长因子也在FLC的分化调控中发挥重要作用。来源于支持细胞的血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)可促进FLC祖细胞增殖，对于FLC的发育至关重要。将小鼠的PDGF-α基因敲除后，FLC上的PDGF-α受体蛋白表达缺失可导致FLC发育严重缺陷[16]。此外，肝衍生样生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)，胰岛素样生长因子1(insulin-like factor-1，IGF-1)等生长因子也参与调控FLC的分化及雄激素分泌。
研究发现miRNA也参与FLC的分化调控。敲除miR-140-5P/miR-140-3P可明显促进FLC祖细胞向FLC分化，增加FLC的细胞数量[17]。同时另一研究发现miR-26a和miR-136通过调节免疫微环境调控FLC分化、增殖和生长[18]。这些miRNA靶向FLC的类固醇生成相关基因以及炎症反应中的某些信号分子，在FLC的分化和发育中也扮演着重要角色。
调控FLC细胞分化的经典信号通路包括DHH和Notch信号通路等。DHH信号通路来自支持细胞分泌的DHH蛋白，该蛋白与其受体PTCH1结合后可刺激GLI家族锌指蛋白1(GLI family zinc finger 1，GLI1)表达，从而使类固醇生成相关基因表达上调，促进FLC的功能分化。DHH信号的持续活化可促进FLC增殖同时减少FLC祖细胞数量。Notch信号通路一方面通过激活下游靶向基因Hes1的表达抑制FLC祖细胞向FLC的分化[19]；另一方面，当Notch1与配体Jagged1结合后，Jagged1胞内结构域可下调类固醇生成相关基因的表达[20]，从而抑制FLC雄激素的合成功能。
FLC和ALC具有不同的形态特征和特异性转录组特征[21]，被认为是两类独立的细胞。由此可见，两者也应由不同的细胞谱系分化而来。然而近年来一些学者提出ALC和FLC可能拥有共同的祖细胞池[22]。
在早期胚胎睾丸发育中，研究发现表达GLI1的细胞进一步表达CYP17A1等类固醇生成基因进而分化为FLC。但是，存在部分GLI1阳性细胞不表达CYP17A1而处于静止状态，却在青春期被再次激活并迅速增殖分化形成ALC[14]。FLC的发育同时也会对ALC的细胞发育和功能产生影响。用EDS消除新生大鼠睾丸内的FLC后，尽管ALC可在21 d后再生，但在56 d后血清睾酮水平较对照组却显著下降[23]。另一研究也表明胚胎期FLC的发育缺陷将会严重影响到ALC数量和成年睾丸的发育[24]。此外，Shima等[25]在研究FLC的细胞谱系时发现，小鼠睾丸中存在部分FLC在胚胎时期去分化，并分布于睾丸间质血管和生精小管周围，随后在青春期再次激活并且增殖分化形成相当数量的ALC。以上研究结果表明FLC和ALC并非是两类完全独立的细胞，两者在细胞发育谱系似乎还存在着更为紧密的联系。
在早前的研究中，由于出生后FLC的细胞数目迅速减少以及出生后血清睾酮水平显著降低，大多数学者认为FLC在出生后逐渐衰退消失被ALC取代[26]。然而，近年来研究者们利用细胞谱系追踪技术发现FLC在小鼠的成年睾丸中依然存在[27,28]。FLC的Nr5a1基因启动子上游有一增强子FLE，该增强子序列只特异性出现在FLC上而不存在于ALC[29]。基于此项研究结果，Shima等[28]构建了FLE-CreERT转基因小鼠模型，特异性标记FLC对其进行谱系追踪，结果表明FLC以雄激素非依赖形式依然存在于成年睾丸中，且占比约20%~30%。随后上述实验结果在另一项研究中被证实，并且发现出生后的FLC较出生前的FLC而言，在表型上出现了一些改变而更趋近于ALC[30]。出生前的FLC不表达雄激素受体(androgen receptor，AR)，但是出生后的FLC可能由于微环境的改变，AR表达呈阳性。可是这些FLC依然不表达HSD3B6和HSD17B3，所以不能直接分泌睾酮。出生后FLC的功能目前仍不清楚，需要进一步的实验研究。
FLC通过合成分泌雄激素维持精子发生、睾丸发育和男性外生殖器形成以及使大脑男性化，同时还分泌INSL3引导睾丸下降，在胚胎性别发育中有至关重要的作用。尽管目前FLC发育相关领域的研究已取得一些进展，但FLC的起源、前体细胞的分化以及发育调控机制十分复杂，仍有许多问题亟待解决。对FLC的早期发育研究不仅有助于进一步了解FLC的分化和发育调控机制，还有助于探索小儿先天性性发育障碍(disorders of sex development，DSD)相关疾病潜在的病因及发病机制。FLC谱系发育缺陷引起的雄激素和INSL3分泌不足，是导致假两性畸形、隐睾等先天性DSD最主要的原因之一。此外，由于婴幼儿和青春期前儿童雄激素分泌水平较低，在儿科泌尿外科临床诊疗过程中，性腺功能减退(尤其是雄激素分泌缺乏引起的性腺功能减退症)较少被提及，但是成年后的性腺功能不全大多数与胚胎发育相关[31]。因此，FLC是胚胎期维持生殖系统发育关键的细胞之一，其相关研究具有深远的临床意义。
目前FLC与ALC的细胞谱系尚未明确，但各种证据表明两者的细胞谱系存在密切联系。近年来细胞谱系追踪实验揭示，至少在啮齿动物中，FLC在成年睾丸中依然存在而并未完全消退。FLC在出生后的功能尚未完全明确，未来的研究应继续对其出生后的功能进行观察。此外，人类FLC在出生后是否依然存在及其潜在的临床研究价值更值得进一步探索。综上，FLC在胚胎时期具有重要的生物功能、复杂的发育调控。FLC发育缺陷与DSD的发生密切相关。同时，FLC与ALC的细胞谱系及其出生后转归的最新研究进展也进一步提示FLC是不容忽视的一类睾丸间质细胞，在今后的研究中可能占据非常重要的地位。
所有作者均声明不存在利益冲突
