全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 18卷 第 5期
2006年 10月
Vol. 18, No. 5
Oct., 2006
人类指长比的研究进展
陆　宏, 霍正浩*
（宁夏医学院医学遗传学与细胞生物学教研室,　银川 750004）
摘　要：个体指长比形成于胚胎发育早期，男性低于女性，具有性别差异；食指与环指的指长比(2D∶
4D)与雄性激素和精子数量成负相关，与雌性激素成正相关。指长比的形成和性腺的分化由 HOXA和
H O X D 两组基因决定。研究表明：指长比与孤僻症、难语症、周期性偏头痛、免疫功能缺陷、口
吃、心肌梗塞、乳腺癌等疾病具有相关性，提示：指长比可以作为提示某些疾病，如：指长比是
心肌梗塞和乳腺癌等早期易感性的重要指标之一，对于疾病的早期预防与干预可能具有重要的价值。
关键词：指长比；H O X 基因；行为；发育；疾病
中图分类号：Q983.61; Q418; Q754　　文献标识码：A
Advances of digit ratios in human
LU Hong, HUO Zheng-Hao*
(Department of Medical Genetics and Cell Biology, Ningxia Medical College, Yinchuan 750004, China)
Abstract: Digit ratios were fixed early in pregnancy and showed sex differences, males have lower values of digit
ratios than do females. 2D∶4D ratios is negatively related to testosterone levels and sperm counts and
positively related to oestrogen level. The formation of digit ratios and differentiation of gonads are determined
by HOXA and HOXD. Digit ratios have been found to correlate with autism, dyslexia, migraine, stammering,
immune dysfunction, myocardial infarction and breast cancer. It indicates that digit rations in Humans may be
used in diagnosis, prognosis of diseases as a predictor, such as myocardial infarction and breast cancer.
Key words: digit ratio; HOX gene; behavior; development; disease
收稿日期：2005-12-23；修回日期：2006-03-05
基金项目：国家自然科学基金项目（302 6004 5）；宁夏高等学校科学技术研究项目（JC2 0050 4）
作者简介：陆 宏(1969—), 女, 硕士, 副教授; 霍正浩(1958—), 男, 教授, 硕士生导师, *通讯作者。
文章编号 ：1004-0374(2006)05-0487-04
越来越多的流行病学研究表明，胚胎发育不良
会对生物个体的形态发育和生理功能产生长期的影
响，并在成长过程中对身体的健康状况造成非常有
害的后果。这些研究结果依赖于胚胎发育过程中的
原始指数，如出生时及成人后健康状况下个体的体
重、身高等。这就需要有一种能够确定胚胎发育不
良的标记物，而这种标记物需在个体成长的整个过
程中保持不变[1~ 2]。
由于个体手指及脚趾的指(趾)长比于胚胎形成
过程中就已确定，并在个体成长的过程中不再发生
变化，故可作为研究个体形态发育和生理功能异常
时的一个重要参数之一[3~4]。
1　指长比的研究现状
人类手指及脚趾按照大拇指(趾)到小拇指(趾)顺
序排列为 1至 5，由于大拇指(趾)的指(趾)长很难确
定，因此，指(趾)长比(digit ratios)主要指的是 2D∶
3D、2D∶4 D、2D∶5D、3 D∶4D、3D∶5 D。
有关群体手指指长比与个体不同特性、形态发
育和生理功能异常等方面的相关性研究，国外报道
很多，但国内尚未开展这一领域的研究。2000年
488 生命科学 第18卷
Nature 发表专文介绍了国际指长比研究概况，指
出：“指长比的研究可提供令人惊奇的发育信
息”[5]。目前，指长比的研究已成为发育生物学、
人类学、行为学、生殖医学所关注的热点问题。
已有研究表明，人类指长比 2 D∶3 D、2 D :
4D、2 D∶5 D、3 D∶4 D，尤其是食指与环指指
长比(2D:4D)具有性别差异性。通常，男性的环指
长于食指(4D>2D)，女性的食指与环指基本等长或
稍长(2D≥ 4D); 女性 2D∶4D的平均值(1.00)一般
高于男性 2D∶4D的平均值(0.96), 并且，男性的
2D∶4D<1.00，称为低指长比，女性的 2D∶4D>
1.00，称为高指长比；无论男女，食指与环指长
度的对比在右手较为显著[6~7]。Manning等[2,8~10]对利
物浦、普林斯顿、兰开夏等地区群体指长比研究发
现，2 D∶4 D 与个体攻击性、自信心、竞争能力
等方面的特性有一定的关系；与乳腺癌、精子数
量、孤僻症等发育异常疾病有明显的相关性。
Ronalds等[11]对波兰、西班牙、德国、英国等不同
国度、不同种族个体指长比与心肌梗塞、艾滋病病
毒易感性、胚胎发育不良、白血病、肿瘤等疾病
相关性研究，也得出了同样的结论。同时，大量
的研究表明，指长比亦具有种族、性别与地区差异[12]，
已报道的群体有英国、西班牙、波兰、匈牙利、
印度、德国、芬兰和牙买加等，其中英国、西班
牙、波兰群体表现出高指长比；南非(祖鲁族)、芬
兰和牙买加群体表现出低指长比；其他各国的指长
比居中，并且各国群体指长比均接近 0.01[1]。
2　指长比的基因决定
研究表明，个体手指、脚趾的形成及泌尿生
殖系统(包括性腺)的分化与HOX基因相关。在人类
和啮齿类动物中，HOX基因是一个高度保守的转录
因子家族，它的突变对脊椎动物(包括人类)手、足
和泌尿生殖系统的发育起着非常重要的作用[13~15]。
目前已经确定，人类含有 39个HOX基因，可分为
从 HOXA到 HOXD四个基因簇，其中，HOXA和
HOXD两个基因簇决定手指、脚趾及泌尿生殖系统
的分化[16~17]，这两组基因的突变会造成手指、脚趾
和生殖器的缺陷。人类的手－脚－生殖器综合征就
是由于HOXA基因簇，尤其是HOXA13基因突变所
导致[18]，其主要特征是：尿道口异位，子宫分离，
并伴有食指、小拇指畸形，第一掌骨短，腕骨联
合及脚趾短大。与之类似的是，人类 HOXD 基因
簇，尤其是HOXD13基因的异常表达能导致并指畸
形和生殖器畸形[19]。
同时，研究还发现，HOXA和 HOXD基因不
仅可以决定指(趾)长形成和性腺的分化，而且
HOXD的基因在染色体区域的缺失还会影响性别决
定[20]，这种影响在形态学上则通过指长比表现出
来。这表明，指长比与胚胎发育过程中形成的许多
性别依赖性疾病的易感性之间有着一定的关系。但
是，对于哪一个指长比与哪一个HOX基因发生的哪
种突变有关，目前还无法确定。
3　指长比、HOX基因与人类疾病
胚胎时期，尤其妊娠前三个月，是中枢神经
系统、泌尿生殖系统及心血管系统形成的重要阶
段。由于指长比的形成由 HOX基因决定，反映着
HOX基因对早期胚胎形成的影响，并在个体成长过
程中不再发生变化，因此，指长比可作为判断个体
发育及生理功能异常疾病的一个重要的指标。目
前，研究最多的是 2D∶4D与个体特性及疾病的关
系(表 1 )。
3.1　2D∶4D与生育能力　对人类手指、脚趾的形
成及其与泌尿生殖系统(包括性腺)分化之间关系的研
究发现，指长表型与性腺(睾丸和卵巢)功能之间存
在着内在的联系，它与体内的性激素(雄性激素和
雌性激素)水平，甚至出生前性激素的影响有关。
研究表明，2D∶4D在胚胎形成早期就已在母
体子宫内确定，并且，母体子宫内较高的雄性激素
(睾丸酮)水平能导致低 2D∶4D个体产生；母体子
宫内较高的雌性激素能导致高 2D∶4D 个体的产
生[9]。据此可以推测，胚胎期母体子宫内的雄性激
素对环指的生长有一定的刺激作用；雌性激素则对
食指的生长有一定的刺激作用[1]。
Manning等[10, 24]进一步研究证实，男性的 2D∶
4D 与雄性激素水平及产生精子的数量成负相关，
如 2D<4D 的男性比 2D>4D的男性产生更多的雄性
激素和精子，从而使个体的生育能力随之增强，子
女的数量也就随之增多；女性和男性的 2D∶4D与
雌性激素、黄体激素、亲黄体素水平成正相关，如
2D>4D 的个体比 2D <4D的个体产生更多的雌激
素，同样，生育能力随之增强，子女的数量随之增
多[10,24]。因此，2D∶4D 可作为提示胚胎生长过程
中雄性激素和雌性激素水平及个体生育能力的标记
物。
3.2　2D∶4D与中枢神经系统的分化　Geschwind
等[25]研究显示，雄性激素对中枢神经系统的分化有
重要的影响。作者从病因论的角度推测，胚胎期子
宫内的雄性激素在减缓左大脑半球某些区域生长的
489第5期 陆　宏，等：人类指长比的研究进展
同时，却刺激了右大脑半球相应区域的生长，导致
胸腺内雄性激素水平的升高，而左利手、孤僻症、
难语症、周期性偏头痛、口吃及免疫功能缺陷则源
于胸腺内的高雄性激素水平，因此，低 2D∶ 4D
和高雄性激素水平就可以作为提前预测这些特征出
现的指标。Manning[1]研究表明，低 2D∶4D的儿
童左手的操作能力比高 2D∶4D的儿童强很多。由
于 2D∶4D在出生时就可测量，这就有利于对有可
能发生孤僻症和难语症的儿童进行早期诊断与预防。
3.3　2D∶4D与心脏病及乳腺癌　Manning等[1]研究
证实，从病因学的角度来看，胚胎早期母体子宫内
的性激素水平与成年人所患的疾病，如心肌梗塞及
乳腺癌等有很大关系。
一些研究显示，妊娠前三个月，胎儿若暴露
于母体子宫内较多的雌性激素中，黄体素则会导致
胎儿心血管的异常，如：室中隔缺损、房中隔缺
损、开放性动脉管[10]等，由此推测，胚胎期子宫
内环境很可能是决定胎儿出生后是否患冠心病的重
要预测因子。通过对幸存的男性心肌梗塞患者与他
们同龄的健康人的研究发现，心肌梗塞患者具有高
2D∶4D，且雄性激素水平较低，而雌性激素水平
较高[10,26]。因此，高 2D∶4D及低雄性激素水平有
可能成为预测男性心肌梗塞发生的重要指标之一。
Trichopoulos[27]研究指出，母体子宫内较高的
雌性激素水平，是导致胎儿出生后患乳腺癌的一个
危险因素。Manning 和 Leinsfer[4]研究表明，2D∶
4D与乳腺癌的发病成正相关，即，高 2D∶4D的
女性比同龄的低 2D∶4D的女性更具有乳腺癌发病
的可能。
3.4　2D∶4D与肿瘤　由于HOX基因对于细胞生长
具有重要的调控作用，调控失常时，就会引起基因
的错误表达，导致生殖器管道、肾脏、皮肤及肠
道等部位实体瘤的产生，在形态学上通过 2D∶4D
的变化表现出来，故 2D∶4D 可作为肿瘤的易感
性、诊断及治疗效果的一个判断指标[28]。已有研究
表明原发性肾癌、Wi lms’瘤、结肠癌、乳头状
瘤和子宫内膜癌等都存在HOXA和 /或HOXD基因
的异常表达；乳腺癌则是由于 HOXA5基因突变，
引起一种重要的抑癌基因 p53表达缺失所致[29]。
大量的研究表明，HOXA和HOXD基因簇中基
因对于正常血细胞的形成至关重要，基因突变会导
致白血病的产生，并影响 2D∶4D 的变化，故 2D∶
4D可作为某些白血病易感性早期诊断的一个非常有
用的指标。目前，已在急性骨髓性白血病、慢性
表1　与指长比相关的个体特性及发育异常疾病[2,6,7~11,21~23]
性别 低指长(2D∶ 4D)比 　 高指长(2D∶ 4D)比
胚胎在妊娠前三个月处于雄性激素多的子宫内 胚胎在妊娠前三个月处于雌性激素多的子宫内
男性 精子数量，生育及再生育能力 心脏病
攻击性、自信心及吸引异性的能力 抑郁症
合作性 言语表达能力(右手)
认知能力(右手), 考试成绩
音乐天分和体育竞争能力
左利手倾向
同性恋倾向
中枢神经系统(孤僻症、难语症、周期性偏头痛、
　口吃、免疫功能缺陷、精神分裂症、Asper ge r’s
　综合征)
易感HIV和AID
先天性肾上腺增生，各种肿瘤
女性 自信心，音乐天分 吸引异性的能力
合作性，认知力 情感稳定性(右手)
左利手倾向 生育及再生育能力
同性恋倾向 乳腺癌，卵巢癌
中枢神经系统(多动症、难语症、周期性偏头痛、
　口吃、精神分裂症)
易感HIV和AID
先天性肾上腺增生
490 生命科学 第18卷
骨髓性白血病、骨髓母细胞瘤患者中发现了HOXA
和HOXD融合蛋白，这主要是由于染色体上HOXA
基因和HOXD基因的异位所产生[9]。
但是，在人类手指的指长比中，不仅仅是
2D∶4D 受到子宫内环境及 HOX基因的影响，所
有手指及脚趾的分化都与HOXA和HOXD基因簇相
关，这提示，有可能存在其他的标记物，如 2D∶
5 D、3 D∶4 D、3 D∶5 D。
4　展望
大量的研究证实，指长比与人类行为，如攻
击性、合作性、左利手等，以及与人类疾病，如
孤僻症、难语症、不孕、心肌梗塞、乳腺癌等之
间具有一定的关联性，这将使指长比为很多疾病的
早期诊断和预后提供非常有价值的依据。同时，随
着对 2D∶4D研究的不断深入，也为早期通过对生
活方式的干预来延缓疾病，如心肌梗塞等的发病时
间；确定疾病，如乳腺癌等的发病风险提供更加有
效的信息。
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