胚胎

开放分类

胚胎在有性生殖而言,是指雄性生殖细胞和雌性生殖细胞结合成为合子之后,经过多次细胞分裂和细胞分化后形成的有发育成生物成体的能力的雏体。一般来说,卵子在受精后的2周内称孕卵或受精卵;受精后的第3~8周称为胚胎。

 

概念
 

        一般来说,卵子在受精后的2周内称孕卵或受精卵;受精后的第3~8周称为胚胎。从一个受精卵发育成为一个新个体,要经历一系列非常复杂的变化,这里只能简要地介绍胚胎发育的情况。卵细胞受精以后即开始分裂、发育,形成为胚胎。先形成的胚胎为桑椹胚(胚胎的形状像桑椹),然后形成囊胚(胚胎呈囊状),并且植入在子宫内膜中,吸取母体的营养,继续发育。囊胚壁为滋养层,囊中有内细胞群。胚胎继续发育,内细胞群的一部分发育成外胚层、内胚层和中胚层这三个胚层,再由这三个胚层分化发育成人体的所有组织和器官。

 

发育过程
 

        卵裂及胚泡
        受精后26~30小时开始卵裂,每10~12小时进行一次卵裂,有16~32个细胞时开始称为桑椹胚,此时开始到达子宫腔。第4~5天时,形成早期胚泡,透明带溶解消失,胚泡开始侵入子宫内膜,11~12天完成植入。胚泡滋养层细胞迅速增殖,由单层变为复层,外层细胞融合形成合体滋养层,深部的一层细胞界限明显,称细胞滋养层。植入后,滋养层向外长出许多指状突起,称绒毛,逐渐发育、分化形成胎盘。滋养层直接从母体血液中吸取营养供胚胎发育所需。
        胚盘形成
  第2周时进行胚泡内细胞团细胞增殖与重排。靠近胚泡腔的细胞形成一层立方形细胞,为胚胎本身的内胚层;内胚层上方的细胞呈柱状,为外胚层;两层细胞紧密相贴形成椭圆形的二胚层胚盘。胚盘下方内胚层延伸,形成卵黄囊内层。胚盘内胚层构成卵黄囊顶壁,胚盘上方外胚层与滋养层间出现腔隙,逐渐扩大成羊膜腔。胚盘外胚层构成羊膜囊底壁,羊膜囊其余部分来自滋养层。胚盘上原条的出现与退缩,标志着中胚层的形成与三胚层胚盘的建立。中轴线的中胚层形成脊索。在脊索头端前方及原条尾端后方各有一圆形区,没有中胚层进入,内外胚层紧密相贴,分别称口咽膜及泄殖腔膜,为以后形成口腔和肛门的部位。脊索诱导其上方外胚层增厚形成神经板,进而形成神经沟及神经褶,神经褶在背中线愈合形成神经管。神经管头端与尾端尚未闭合的孔,称前、后神经孔,于第4周末全部闭合。
        体形建立
  三胚层所构成椭圆形扁平胚盘,由于其中部细胞生长迅速,周缘向腹侧卷折,分别形成头褶、尾褶及腹褶。头、尾、腹褶进一步卷折向中央收缩,在胚体腹侧与尿囊及卵黄囊柄的附着点形成一圆柱形脐带区。胚胎由盘状逐渐形成头宽尾细的圆柱形,胚体悬浮于羊膜腔内羊水中。上、下肢芽于第4周先后出现,至第8周末,肢芽的各区段明显可辨,手指及足趾形成。外生殖突出现,但尚不能分辨性别。
         颜面及感官形成
  颜面造形始于第4~5周;形成5个隆起,第7周面突移动,开始形成颜面;第8周形成具有人脸特征的颜面。眼、耳、鼻等感官形成并定位。

      早期分化

  中胚层

  中胚层分为三部分,在脊索两旁的中胚层为轴旁中胚层,其外方为间介中胚层,最外侧为侧板中胚层。第3周末,两侧轴旁中胚层增厚并分节,形成体节,致使体表形成许多小的隆起,第5周末,44对体节全部形成。每个体节将分化形成生骨节、生肌节及生皮节。它们分别形成该体节段内的软骨、骨、肌肉以及皮肤真皮。间介中胚层形成泌尿生殖系统。侧板中胚层由于中间出现腔隙而分为两层,紧贴外胚层的中胚层称体壁中胚层,将分化为体壁的骨骼、肌肉和结缔组织等;围于内胚层周围的中胚层称脏壁中胚层,将分化为内脏器官的平滑肌、结缔组织和浆膜等。二层之间的腔称原始胚内体腔,以后分化为心包腔、胸腔及腹腔。

  内胚层

  随圆柱形胚体的形成,内胚层卷折形成原肠,为消化和呼吸系统的原基,将分化为消化管、消化腺、喉、气管和肺的上皮以及甲状腺、甲状旁腺、胸腺、膀胱及尿道等的上皮。

  外胚层

  神经管头区迅速生长,形成5个脑泡,神经管向腹侧弯曲,使胚胎呈“C”形。在神经管形成时,两侧神经褶外侧的外胚层细胞与神经褶脱离,形成位于神经管背外侧的细胞索,称神经嵴,以后分化为周围神经系统的神经节及肾上腺髓质等。位于体表的外层将分化为表皮及其衍生物,一些器官的上皮组织。

  至第8周末,体内主要器官系统雏形结构均已建立,可区分出头、面、颈、躯干及四肢,胚胎初具人形。

        胚胎的发育过程是一个极为细致复杂的过程,是细胞和组织按照一定的顺序进行分化的过程,在这个过程中任何一个环节受到干扰,就会导致各种畸形。特别是器官迅速分化发育时,最易受到致畸因子的干扰。

 

胚胎对致畸因素的敏感程度

 

        人胚对致畸因素的敏感期随胎龄不同而异,可分为不敏感期,敏感期及低敏感期。

         (1)不敏感期:指受孕后2周内(末次月经的第14-28天)此时的胚胎呈细胞胚体,尚无细胞及器官组织的分化,与母体的接触范围小,细胞胚体单纯,对一般有害物质均不敏感。倘若遭受侵害,重者胚体细胞全部死亡或大部分被破坏,而致早孕流产,临床可表现为一次月经过多,或经期延长;如损害轻微,胚体细胞可自行修复,继续正常发育,不形成异常。故此期称不敏感期。

        (2)敏感期:指受孕后3-8周(末次月经的第5-10周)。此期是人胚胎发育的最重要时期,所有主要的外表和内部结构都在此时开始发育。许多重要器官及系统,如中枢神经系统、心脏、眼、四肢、五官、外阴等都在此期陆续萌芽分化,组织娇嫩、敏感、极易受到内外环境因素的影响与损害,而导致严重的形体与内脏的畸形。根据人类胚胎发育时间的研究,引起主要器官畸形的最危险时期均在此期,如脑在受孕后的15-27天,眼在24-29天,心脏在20-29天,四肢在24-36天,生殖器在26-62天。故此期称为敏感期。

        (3)低敏感期:指受孕后9-38周(末次月经的第11-40周)。此期人胚胎进入胎儿期,器官组织渐趋发育成形,对有害物质的敏感性下降,如受侵害则表现为某些生理功能障碍或小形体异常。但因大脑及中枢神经系统分化发育时间较长,直到妊娠晚期还保持对致畸因子的敏感性,故在孕晚期受侵害亦可影响胎儿智力发育。

 

停止发育原因
 

        自身免疫抗体

        (1)抗精子抗体(ASAB)与胚胎停育,抗精子抗体作用于子宫胎盘血管内皮细胞上的磷脂,使血管内皮细胞受损,血小板聚集,血栓形成,使蜕蟆或胎盘血供不足,发生胎停育。也有人认为抗精子抗体的产生与人工流产术后导致局部炎症有关。抗精子抗体还可以通过干扰胚胎着床、发育及胎盘形成而引起胎停育。

        (2)抗精子抗体与胎停育:精浆内有强效的免疫抑制物,若免疫抑制物不足或缺陷,女方对丈夫的精子就易产生免疫反应,导致受精卵着床及发育异常,此外精子本身的异常也与胎停育密切相关。

        (3)抗子宫内膜抗体与胎停育:抗子宫内膜抗体是一种以子宫内膜为靶细胞,并引起病理反应的自身抗体,抗子宫内膜抗体(EMAB)与子宫内膜中抗原结合,激活补体,致子宫内膜产生细胞毒损作用,对孕卵产生抗植入作用,引起不育或流产,当子宫内膜炎或内膜异位症时,内膜组织可能转化为抗原或半抗原刺激机体合成抗子宫内膜抗体。

        内分泌异常

        (1)高泌乳素(PRL)与胎停育:血清泌乳素是垂体前叶分泌的一种多肽激素。若脑垂体功能异常或占位性病变则可发生高泌乳素血症,抑制下丘脑促性腺激素的合成和释放,引起卵泡发育及排卵障碍,并干扰受精和胚胎发育,导致不育或胎停育。

        (2)孕激素(P)与胎停育:正常妊娠中,随着受精卵的发育,绒毛分泌人绒毛膜促性激素,黄体功能进一步提高,当黄体功能不全,孕激素分泌受到影响,势必影响胚胎的正常发育。

         宫颈支原体感染

        支原体(UU)可通过垂直传播影响胚胎,最终导致胚胎发育障碍而流产。

        其它因素

        (1)染色体异常与胎停育,在胎停育流产的患者中,最常见的染色体异常是平衡易位,对于染色体平衡易位携带者其自身遗传物质无丢失,但生殖细胞在减数分裂时会产生异常配子,这些配子与正常配子结合后即可导致流产、死胎、智力低下和畸形等遗传效应。

        (2)精子异常,胎停育精子密度和活力异常明显高于正常人群,提示对不育夫妇应先治疗精子异常后妊娠。

 

胚胎与干细胞

 

  干细胞是人体组织的基本形成元素,世界各地的科研人员目前正积极地展开研究,将干细胞转变成全新与健康的细胞,以修复逐渐坏死的心脏、肝脏、头脑和其他器官。

  干细胞可从成人体内抽取,或是从胚胎中抽取。而胚胎干细胞和成人干细胞最大的不同,莫过于胚胎干细胞是人类最初的细胞,较成人干细胞有伸缩性和适应能力,其发展潜能自然更是无尽无穷。科研人员相信,从胚胎抽取出的干细胞能被转变为人体内200多种细胞组织的任何一种。

  1.胚胎干细胞的含义:由早期胚胎[囊胚]或原始性腺[胎儿]中分离出来的一类细胞,又叫ES或EK细胞。

  2.特征:形态上体积小、细胞核大、核仁明显;功能上具有发育的全能性,即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。[体外培养下,ES细胞可以只增殖不分化]

  3.应用:用于治疗人类疾病,如利用ES细胞诱导其分化成新的组织细胞特性,移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复。 

 

胚胎工程

 

  胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术,如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。

  动物胚胎发育的基本过程

  1.受精场所是母体的输卵管。

  2.卵裂期:特点:细胞有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体体积并不增加,或略有减小。

  3.桑椹胚:特点:胚胎细胞数目达到32个左右时,胚胎形成致密的细胞团,形似桑椹。是全能细胞。

  4.囊 胚:特点:细胞开始出现分化(该时期细胞的全能性仍比较高)。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。

  5.原肠胚:特点:有了三胚层的分化,具有囊胚腔和原肠腔。

  胚胎工程的应用

  1.体外受精和胚胎的早期培养

  (1)卵母细胞的采集和培养:主要方法:用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,然后,从输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。第二种方法:从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞;第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞,都要在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。

  (2) 精子的采集和获能:在体外受精前,要对精子进行获能处理。

  (3) 受精:获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

  (4)胚胎的早期培养:精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植,小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植,人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植。)

  2.胚胎移植

  (1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”。(供体为优良品种,作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。)

  地位:如转基因、核移植,或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎,都必须经过胚胎移植技术才能获得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。

  (2) 胚胎移植的意义:大大缩短了供体本身的繁殖周期,充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。

  (3) 生理学基础:①动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。

  ②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。

  ③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。

  ④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。

  (4) 基本程序主要包括:

  ①对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体,有健康的体质和正常繁殖能力的受体,供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。

  ②配种或人工授精。

  ③对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天,用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。

  ④对胚胎进行移植。

  ⑤移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。

  3.胚胎分割

  (1)概念:是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。

  (2)意义:来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,属于无性繁殖。

  (3)材料:发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚。(桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割)

  (4)操作过程:对囊胚阶段的胚胎分割时,要将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

 

胎盘屏障


  胎盘除在母体与胎儿之间进行营养素、氧、二氧化碳和代谢产物的交换外,还有阻止一些外来化合物由母体透过胎盘进入胚胎、保障胎儿正常生长发育的功能。胎盘屏障的解剖学基础是位于母体血液循环系统和胚胎之间的几层细胞构成。不同物种动物和同一物种的不同妊娠阶段胎盘细胞层数并不一样。例如猪和马有6层,大鼠、豚鼠只有一层;家兔在妊娠初期有6层,到妊娠末期仅有一层。

  较薄的胎盘,即细胞层数较少者,外来化合物相对容易透过,例如大鼠胎盘较人类为薄,外来化合物容易透过,故用受孕大鼠进行致畸试验可能更为繁感。 大部分外来化合物透过胎盘的机理是简单扩散,而胚胎发育所必需的营养物质,则通过主动转运而进入胚胎。


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