【正文】 第 21章 人體胚胎發(fā)生 Development of Human embryology 概 述 ? 人體胚胎發(fā)生過(guò)程開(kāi)始于受精卵 ， 終止于胎兒出生 ， 歷時(shí)266天 ， 通常分為 3個(gè)發(fā)育階段 ， 即胚前期 （ preembryonic period） 、 胚期 （ embryonic period） 和胎期 （ fetal period） 。配子的正常發(fā)生和受精是胚胎發(fā)生的前提 ， 胎膜和胎盤(pán)是胚胎發(fā)育的重要輔助結(jié)構(gòu) ， 雙胎 、 多胎和連體雙胎是胚胎發(fā)生中的特殊事件 。 一、 配子發(fā)生、受精和胚前期發(fā)育 （一）配子發(fā)生 ? 配子 （ gamete） 是指具有受精能力的生殖細(xì)胞 。 男性配子為精子 （ spermatozoon） ， 女性配子為卵子 （ ovum） 。 配子發(fā)生 （ gametogenesis） 是指具有受精能力的生殖細(xì)胞的成熟過(guò)程 ， 主要通過(guò)兩次特殊的細(xì)胞分裂 (減數(shù)分裂 )而完成 。 精子和卵子發(fā)生（ 1） ? 在第一次減數(shù)分裂之前的分裂間期 ， 初級(jí)精 /卵母細(xì)胞進(jìn)行 DNA合成和染色體復(fù)制 ， 其所含 23對(duì)染色體中的每一個(gè)染色體都由兩條姊妹染色單體構(gòu)成 ， 致使每個(gè)初級(jí)精 /卵母細(xì)胞都含有 2倍數(shù)的染色體和 4倍量的 DNA（ 4n DNA） 。在第一次減數(shù)分裂中 ， 成對(duì)的同源染色體配對(duì)聯(lián)會(huì) ， 姊妹染色單體間發(fā)生基因交換 。 然后 ， 同源染色體分離并分別進(jìn)入分裂后的兩個(gè)子細(xì)胞 ， 即次級(jí)精 /卵母細(xì)胞 。 這樣 ，每個(gè)次級(jí)精 /卵母細(xì)胞就含有 23條即單倍數(shù)的染色體和二倍量的 DNA（ 2n DNA） 。 精子和卵子發(fā)生（ 2） ? 次級(jí)精 /卵母細(xì)胞幾乎不經(jīng)過(guò)分裂間期便進(jìn)入了第二次減數(shù)分裂 。 此時(shí) ， 兩條姊妹染色單體賴以連在一起的著絲粒分裂 ， 于是兩姊妹染色單體分離并分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞 ， 即精細(xì)胞或卵子 。 這樣 ， 每個(gè)精細(xì)胞或卵子中既含單倍數(shù)的染色體 ， 又含單倍量的 DNA（ 1nDNA） ， 成為真正的單倍體細(xì)胞 。 精細(xì)胞經(jīng)過(guò)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化而成為只含少量細(xì)胞質(zhì) 、 由頭尾構(gòu)成的蝌蚪形的精子 。 卵子不再發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化 。 一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)過(guò)兩次減數(shù)分裂和復(fù)雜的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化 ， 可生成 4個(gè)男性配子 —— 精子 ， 其中 2個(gè)精子的性染色體為 X， 其余 2個(gè)精子的性染色體為 Y。 一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)兩次減數(shù)分裂 ， 只生成一個(gè)女性配子 —— 卵子 ， 另外 3個(gè)細(xì)胞為極體 ， 其性染色體均為 X（ 圖 211） 。 減數(shù)分裂 ? 減數(shù)分裂是配子發(fā)生中必須經(jīng)歷的兩次特有的細(xì)胞分裂 。由于在第一次減數(shù)分裂中發(fā)生同源染色體的聯(lián)會(huì)和姊妹染色單體之間的基因交換 ， 因而染色體上的基因產(chǎn)生新的組合 。 由于同源染色體的分離和自由組合 ， 以及第二次減數(shù)分裂中姊妹染色單體的分離和自由組合 ， 便產(chǎn)生了多種不同染色體組合的配子 。 可見(jiàn) ， 兩次減數(shù)分裂不僅生成了單倍體的配子 ， 從而為受精后恢復(fù)二倍體奠定了基礎(chǔ) ， 而且產(chǎn)生了遺傳構(gòu)成多樣性的男性配子和女性配子 （ 圖 212） 。 （二）受精 、時(shí)間及部位 受精是精子與卵子相互融合生成受精卵的過(guò)程 ， 于排卵后的 12小時(shí)內(nèi)發(fā)生于輸卵管的壺腹部 （ 圖 213） 。 ? 在生精小管內(nèi)發(fā)生并在附睪內(nèi)完成成熟發(fā)育的精子仍不能使卵子受精 ， 必須經(jīng)過(guò)獲能后才具受精能力 。 精子獲能（ sperm capacitation） 是指精子在女性生殖管道 、 特別是在輸卵管運(yùn)行中獲得受精能力的過(guò)程 。 此時(shí) ， 精子表面的一些糖蛋白衣和精漿蛋白從精子頭部脫落 ， 于是頂體表面的細(xì)胞膜裸露 。 ? 當(dāng)獲能后的精子遇到卵細(xì)胞周?chē)姆派涔跁r(shí) ， 便釋放頂體酶 ， 溶解放射冠顆粒細(xì)胞之間的基質(zhì) ， 穿越放射冠 ， 這一過(guò)程稱為頂體反應(yīng) （ acrosome reaction） 。 在透明帶蛋白 3（ Zona protein3,Zp3） 與精子細(xì)胞膜上的相應(yīng)受體的介導(dǎo)下 ， 精子與透明帶黏附并釋放頂體酶 。 在頂體酶的作用下 ，精子穿越透明帶與卵細(xì)胞膜接觸并融合 （ 圖 214） 。 ? 精子與卵細(xì)胞膜的接觸和融合引發(fā)了卵漿內(nèi)皮質(zhì)顆粒（ cortical granule） 溶解 ， 溶解產(chǎn)物進(jìn)入透明帶 ， 改變了透明帶的性質(zhì) ， 滅活了透明帶表面的精子特異性受體 ， 從而阻止了其他精子的穿越 ， 這一過(guò)程稱透明帶反應(yīng) （ zona reaction） 。 透明帶反應(yīng)使一個(gè)精子進(jìn)入卵漿后 ， 其他精子不能進(jìn)入 ， 從而保證了單精受精 ， 防止了多精入卵（ polyspermy） 。 ? 由于在頂體反應(yīng)中覆蓋在頂體前膜上的質(zhì)膜已經(jīng)消失 ， 精子頭部后份的質(zhì)膜與卵膜融合 ， 精子頭部的細(xì)胞核及頭尾部的少量細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入卵細(xì)胞質(zhì) ， 精子的細(xì)胞膜變成了卵細(xì)胞膜的一部分 （ 圖 214） 。 精子的進(jìn)入不僅引發(fā)了透明帶反應(yīng) ， 而且啟動(dòng)了靜息在分裂中期的第二次減數(shù)分裂 ， 很快完成了第二次成熟分裂 ， 生成了一個(gè)成熟的卵子和一個(gè)幾乎不含細(xì)胞質(zhì)的極體細(xì)胞 （ polar cell） 。 ? 卵子的細(xì)胞核呈泡狀 ， 稱卵原核 （ ovum pronucleus） 或女性原核 （ female pronucleus） 。 精子的細(xì)胞核緊靠卵原核并脹大呈泡狀 ， 稱精原核 （ sperm pronucleus） 或男性原核（ male pronucleus） （ 圖 215） 。 兩個(gè)原核中均含有 23條染色體 ， 并通過(guò)合成 DNA， 復(fù)制染色單體 ， 每個(gè)染色體均由兩個(gè)姊妹染色單體構(gòu)成 。 兩原核進(jìn)一步貼近 ， 核膜消失 ，染色體釋放到卵漿中 ， 來(lái)自兩個(gè)原核的染色體相互混合 ，形成了一個(gè)由精子與卵子融合而成的 、 含有 46條染色體的二倍體細(xì)胞 —— 受精卵 。 至此 ， 受精過(guò)程完成 。 ? 受精是生殖過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié) ， 受精卵是精子和卵子相互融合的產(chǎn)物 ， 是新個(gè)體的開(kāi)端 。 受精使父系和母系的遺傳物質(zhì)融合 ， 形成了新的染色體組合和基因組合 ， 促進(jìn)了個(gè)體的遺傳多樣性 。 受精決定了新個(gè)體的遺傳性別 。 如果性染色體為 X的精子與卵子受精 ， 新個(gè)體的遺傳性別就會(huì)是女性 （ 46， XX） ；如果性染色體為 Y的精子與卵子受精 ， 新個(gè)體的遺傳性別就會(huì)是男性 （ 46， XY） 。 受精激活了卵細(xì)胞的代謝過(guò)程 ， 啟動(dòng)了受精卵的卵裂 。 沒(méi)有受精的卵細(xì)胞不能完成第二次減數(shù)分裂 ， 排卵 24小時(shí)后即退變死亡 。 但受精后得卵 30小時(shí)就會(huì)完成第一次卵裂 ， 40小時(shí)左右達(dá) 4個(gè)卵裂球 ， 3天左右便形成由 12~16個(gè)卵裂球構(gòu)成的桑葚胚 。 （三） 胚前期發(fā)育 ? 受精之后的前 2周 ， 稱胚前期 （ preembryonic period） 。 1. 卵裂 ? 受精卵形成后便開(kāi)始了連續(xù)的細(xì)胞分裂 ， 其分裂形式雖屬有絲分裂 ， 但與通常的有絲分裂相比 ， 有若干特點(diǎn) ， 故稱卵裂 （ cleavage ） ， 分裂后的子細(xì)胞稱卵裂球（ blastomere） 。 卵裂最大的特點(diǎn)是：隨著卵裂的進(jìn)行 ， 卵裂球之間出現(xiàn)了越來(lái)越明顯的差異 ， 即細(xì)胞分化；卵裂始終在透明帶內(nèi)進(jìn)行 ， 因而隨著卵裂球數(shù)目的增加 ， 每個(gè)卵裂球的體積逐漸減少 。 受精后 30小時(shí)第一次卵裂完成 ， 進(jìn)入 2細(xì)胞期 。 2. 桑葚胚 ? 受精后第 3天 ， 卵裂球達(dá) 16個(gè)左右 ， 細(xì)胞排列緊密 ， 外觀似桑葚 ， 故稱桑葚胚 （ morula） （ 圖 216） 。 桑葚胚已出現(xiàn)明顯的細(xì)胞分化：位居中央的卵裂球?yàn)槌膳呒?xì)胞 ， 周邊的卵裂球?yàn)槌勺甜B(yǎng)層細(xì)胞 。 3. 胚泡 ? 桑葚胚進(jìn)入子宮腔后 ， 卵裂球很快增至 100個(gè)左右 ， 細(xì)胞分化更加明顯 。 細(xì)胞間先是出現(xiàn)了一些小間隙 ， 后融合為一個(gè)大腔 ， 使整個(gè)胚呈泡狀 ， 故稱胚泡 （ blastocyst） (圖216)。 胚泡中央的腔為胚泡腔 （ blastocoele） ， 包繞胚泡腔的一層扁平細(xì)胞為滋養(yǎng)層 （ trophoblast） ， 胚泡腔一端有一團(tuán)細(xì)胞 ， 稱內(nèi)細(xì)胞群 （ inner cell mass） 。 這群細(xì)胞是多能干細(xì)胞 （ multipotential stem cell） ， 未來(lái)分化為胚胎的各種組織結(jié)構(gòu)和器官系統(tǒng) ， 故又稱成胚細(xì)胞 （ embryoblast）（ 圖 217） 。 4. 植入 ? 定義：胚泡進(jìn)入子宮內(nèi)膜的過(guò)程稱植入 （ implantation） ； ? 植入部位：子宮內(nèi)膜； ? 植入時(shí)間：開(kāi)始于受精后第 5天末或第 6天初 ， 完成于第 12天左右 。 植入過(guò)程 ? 受精后第 4天末 ， 包繞胚泡的透明帶開(kāi)始解體 ， 于是胚泡逐漸從透明帶中孵出 。 第 5天末 ， 滋養(yǎng)層完全裸露 。 此時(shí) ，覆蓋內(nèi)細(xì)胞群的胚端滋養(yǎng)層細(xì)胞首先與子宮內(nèi)膜的表面上皮黏附并率先進(jìn)入子宮內(nèi)膜 （ 圖 217） 。 進(jìn)入子宮內(nèi)膜的滋養(yǎng)層細(xì)胞分裂增殖并分化為兩層 ， 即內(nèi)面的細(xì)胞滋養(yǎng)層（ cytotrophoblast ） 和 外 面 的 合 體 滋 養(yǎng) 層（ syncytiotrophoblast） 。 合體滋養(yǎng)層無(wú)細(xì)胞界限 ， 呈合胞體樣；