人體胚胎早期發(fā)育課件

1、人體胚胎早期發(fā)育組織學與胚胎學教研室 孟運蓮一、概述（一）發(fā)育生物學的概念 研究個體出生前和出生后生命全過程的生長發(fā)育與衰老的演變過程，稱為發(fā)育生物學（developmental biology)。 人體發(fā)育學講述的是個體出生前的發(fā)生和發(fā)育及其機制。因此，人體發(fā)育總論也稱胚胎學總論。（二）胚胎學的定義及其研究內(nèi)容 . 定義 胚胎學（Embryology)是研究出生前個體（從受精卵發(fā)育為新生個體）發(fā)生、生長及其發(fā)育機理的一門科學。 2研究內(nèi)容 生殖細胞 受精 胚胎發(fā)育 胚胎與母體的關(guān)系 先天畸形等 （三）胚胎發(fā)育分期 精子卵子受精卵 人胚胎在母體內(nèi)發(fā)育經(jīng)歷38周(38周7天/周 =266天)，

2、可分為二個時期： 1. 胚期(embryo) 受精后18周 致畸敏感期 2. 胎期(fetus) 受精后938周 對致畸因子不敏感 圍生期（圍產(chǎn)期） 第26周至出生后4周，此時期母嬰保健和護理應特別注意，“圍生期醫(yī)學”因此誕生。預產(chǎn)期的推算 以末次月經(jīng)第一天算起，年+1，月數(shù) 3或+9 ，日數(shù)+7， 如：孕母末次月經(jīng)是：2002.5.8 則其預產(chǎn)期是：2003.2.15（四）胚胎學的研究方向 1描述胚胎學 2 比較胚胎學 3 實驗胚胎學 4 化學胚胎學 5 分子胚胎學 6 畸形學 7 生殖工程學二、生殖細胞和受精（一）生殖細胞(germ cell) 精子和卵子1 精子1 1 精子的結(jié)構(gòu)和功能精

3、子的功能 運動及使卵受精。12 精子在女性生殖道的運輸 女性生殖道內(nèi)充滿粘稠的液體，輸卵管峽部黏膜形成曲折的皺襞，這對精子的運輸構(gòu)成很大的阻力，也起著淘汰和篩選精子的作用。 精子的受精能力在女性生殖道內(nèi)可維持約1天。13 精子獲能和頂體反應 精子獲能（capacitation） 精漿內(nèi)有一種糖蛋白，能抑制精子的運動和使卵受精的能力，稱為抑制因子。精子在通過女性生殖管道時，在管道上皮、主要是輸卵管上皮分泌的某些化學物質(zhì)的作用下，解除抑制因子的束縛 ，精子獲得了釋放頂體酶、穿越透明帶和放射冠的能力 。 頂體反應（acrosome rection) 頂體反應是精子在受精時的關(guān)鍵變化，只有完成頂體反應

4、 的精子才能與卵母細胞融合，實現(xiàn)受精。 精子發(fā)生頂體反應時，頂體首先膨脹，質(zhì)膜與頂體外膜緊貼，繼而二者融合、破裂，頂體酶排出。 頂體反應缺陷癥 精子不能產(chǎn)生頂體反應。 2卵子 排卵時排出的是次級卵母細胞，周圍還帶著透明帶和放射 冠。透明帶由三種主要的糖蛋白（ZP1、ZP2、ZP3）組成，在 受精中起很重要的作用。其中ZP3能識別同種精子，并與之結(jié) 合，誘導精子發(fā)生頂體反應，啟動受精過程。 卵母細胞和透明帶之間的間隙稱卵周間隙（perivitelline space)。 次級卵母細胞處于第二次減數(shù)分裂中期，周邊胞質(zhì)內(nèi)含有 皮質(zhì)顆粒(cortical granule)。 次級卵母細胞若未受精，則于

5、排卵1224小時退化。（二）受精(fertilization) 1受精的定義： 精、卵結(jié)合形成受精卵的過程 2.受精部位：多在輸卵管壺腹部 3.受精條件： 精子的數(shù)量、質(zhì)量正常； 精子必須獲能； 卵子必須處于第二次成熟分裂中期； 精子與卵子必須在限定的時間內(nèi)相遇（24小時內(nèi)）； 男女兩性生殖管道必須通暢。 4.受精過程 分解放射冠 的卵泡細胞； 水解局部透明帶； 精子細胞核和部分胞質(zhì)進入卵母細胞。5受精的意義 恢復染色體數(shù)目，促進遺傳和變異； 激發(fā)卵裂； 決定性別。三、 卵裂及胚泡形成（第一周）（一）卵裂(cleavage) 受精卵由輸卵管向子宮方向運行，并不斷進行細胞分裂，受精卵早期的細胞分

6、裂稱卵裂；卵裂產(chǎn)生的子細胞呈球形，稱卵裂球（blastomere）。桑椹胚（morula） 受精后第3天，形成了1216個卵裂球組成的實心胚，形似桑椹，稱桑椹胚。（二）胚泡形成 受精后第46天桑椹胚細胞繼續(xù)分裂，細胞間開始出現(xiàn)小腔隙，并逐漸匯合成一個大腔，桑椹胚轉(zhuǎn)變?yōu)橹锌盏呐轄?，稱胚泡（blastocyst）。胚泡由三部分組成： 胚泡滋養(yǎng)層胚泡腔內(nèi)細胞群極端滋養(yǎng)層四、 植入和二胚層胚盤的形成（第二周）（一） 植入（又稱著床） 定義 胚泡埋入子宮內(nèi)膜的過程，稱植入(implantation) 時間 開始于受精后56第天，完成于第1112天 過程 條件 胚泡及時到達宮腔 透明帶及時溶解消失 子宮內(nèi)

7、膜處于分泌期，母體雌、孕激素調(diào)節(jié)正常 部位 正常部位：子宮底或體部，后壁多見。 異常部位（異位妊娠）：子宮頸、輸卵管、卵巢、腸系膜等處植入過程 6植入時子宮內(nèi)膜的變化 蛻膜反應 分泌期子宮內(nèi)膜變得更加肥厚，血液供應更為豐 富，子宮腺分泌更旺盛，基質(zhì)細胞肥大 蛻膜 (decidua) 胚胎植入后的子宮內(nèi)膜稱蛻膜。根據(jù)其與胚胎的位置，可分為基蛻膜、包蛻膜和壁蛻膜。 蛻膜細胞植入前母體和胚胎的時空變化（二）二胚層胚盤的形成 內(nèi)細胞群形成二胚層胚盤 上胚層(epiblast)與羊膜腔的形成 下胚層(hypoblast)和卵黃囊的形成 二胚層胚盤 形成的時間 第2周 結(jié)構(gòu) 羊膜腔底的上胚層與卵黃囊頂 的

8、下胚層緊貼在一起，形似圓 盤，稱二胚層胚盤。 胚盤是人體發(fā)生的原基。 2滋養(yǎng)層細胞的分化 向子宮內(nèi)膜中生長，形成細胞滋養(yǎng)層和合體滋養(yǎng)層。進而形成絨毛膜 。 向胚泡腔內(nèi)生長，形成胚外中胚層。胚泡腔消失。 3 出現(xiàn)胚外體腔 滋養(yǎng)層向胚泡腔內(nèi)生長，形成胚外中胚層，胚泡腔消失。 第二周末，胚外中胚層之間出現(xiàn)小的腔隙，然后融合成一個大腔胚外體腔。因此，胚外體腔由胚泡腔改建而來。由于胚外體腔的出現(xiàn)，將胚外中胚層分成臟層和壁層。4體蒂的形成 將兩個胚層和兩個囊與胚外體腔連接起來的胚外中胚層，是臍帶的原基。五 三胚層的形成（第3周） 上胚層細胞增殖向尾端、中線集中原條中部凹陷原溝在上下胚層之間向前后及兩側(cè)擴展

9、（胚內(nèi)）中胚層進入下胚層，取代下胚層內(nèi)胚層外胚層脊索 為胚胎早期的中軸器官，起支撐作用； 誘導神經(jīng)管的形成； 退化后成為椎間盤內(nèi)的髓核頭端膨大原結(jié)原凹上胚層細胞遷移形成一條細胞索脊索改稱口咽膜泄殖腔膜口咽膜泄殖腔膜三胚層胚盤形成的時間： 第3周結(jié)構(gòu)： 由內(nèi)、中、外3個胚層組成，全部來自上胚層。功能意義： 胎兒發(fā)生的原基?？谘誓?胚盤頭端無中胚層處泄殖腔膜 胚盤尾端無中胚層處六、柱形胚體的形成及胚層的分化（第4周第8周）（一）柱形胚體的形成 第三周，由于胚體迅猛發(fā)育但極不均衡，其生長發(fā)育 胚盤中央部分快于周邊； 外胚層快于內(nèi)胚層； 胚盤頭側(cè)快于尾側(cè)。 于是產(chǎn)生了頭褶、尾褶、側(cè)褶。 結(jié)果 胚體向背

10、側(cè)隆凸，羊膜囊相應擴大，卵黃囊逐漸萎 縮，腹部逐漸縮狹，體蒂由背側(cè)逐漸轉(zhuǎn)向腹側(cè)，羊膜 包繞體蒂、卵黃囊等形成原始臍帶。 胚胎外形的構(gòu)建（二）三胚層的分化 外胚層(ectoderm)的分化外胚層背側(cè)中線增厚神經(jīng)板溝緣愈合神經(jīng)管(neural tube)： 中樞神經(jīng)系統(tǒng)、 神經(jīng)垂體、 視網(wǎng)膜、 松果體等神經(jīng)褶神經(jīng)溝神經(jīng)嵴(neural crest)： 周圍神經(jīng)系統(tǒng)、 腎上腺髓質(zhì)等表面外胚層：表皮及其附屬器、內(nèi)耳膜迷路、角膜上皮等畸形： 前神經(jīng)孔不閉無腦兒 后神經(jīng)孔不閉脊髓裂 中胚層(mesoderm)的分化軸旁中胚層 體節(jié)生皮節(jié)：真皮生骨節(jié)：中軸骨(脊柱、肋骨）生肌節(jié)：軀干肌間介中胚層：泌尿生殖系

11、統(tǒng)的原基側(cè)中胚層體壁中胚層：體壁的骨骼、肌肉、血管、結(jié)締組織等原始體腔：心包腔、胸膜腔、腹膜腔臟壁中胚層：消化和呼吸系統(tǒng)的肌組織、血管、 結(jié)締組織等生心區(qū) 心臟的原基間充質(zhì) 結(jié)締組織、肌組織、血管外胚層和中胚層的分化 內(nèi)胚層(endoderm)的分化 在胚體形成的同時，內(nèi)胚層卷折形成原始消化管（primitive gut)。原始消化管的頭端膨大，稱為原始咽，由口咽膜封閉；尾端膨大稱為泄殖腔，由泄殖腔膜封閉?？谘誓づc泄殖腔膜分別于第4周和第8周破裂消失，使原始消化管兩端與外界相通。 原始消化管分化的結(jié)構(gòu)： 咽以下消化管和消化腺； 喉以下呼吸系統(tǒng)的上皮及其腺體； 中耳、甲狀腺、胸腺、膀胱、尿道和陰

12、道前庭等器官的上皮。 原始消化管分為三段： 前腸中腸后腸（1）前腸 分化為咽至十二指腸的上段、肝、膽、胰及喉以下呼 吸系統(tǒng)的上皮；中耳、甲狀腺、甲狀旁腺和胸腺。 前腸頭端膨大形成一個頭闊尾窄、背腹扁平的漏斗狀 結(jié)構(gòu)原始咽，其側(cè)壁有五對囊狀突起，故稱咽囊。咽囊和原始咽的分化內(nèi)側(cè)端：咽鼓管外側(cè)端：中耳鼓室 第一對腮膜：形成鼓膜內(nèi)側(cè)端：腭扁桃體的上皮及其隱窩外側(cè)端：退化背側(cè)份：下一對甲狀旁腺腹側(cè)份：胸腺背側(cè)份：上一對甲狀旁腺腹側(cè)份：退化第對第對第對第對第對 很小，稱后腮體可形成濾泡旁細胞 第4周初，原始咽底壁正中線第一對咽囊的平面 上，上皮增生形成一盲管，稱甲狀舌管 甲狀腺原基；原始咽尾端底壁正中線

13、形成一長形盲囊，稱喉氣管憩室 呼吸系統(tǒng)原基。 第4周初，前腸末端腹側(cè)上皮增生，形成一向 外突 出的狀突起， 稱肝憩室肝膽的原基。 第4周末，前腸末端腹側(cè)靠近肝憩室尾側(cè)，上皮增 生形成腹胰芽，其對側(cè)上皮增生形成背胰芽，以后背 腹胰芽融合形成胰腺。 原始咽尾側(cè)的前腸部份將分化為食管、胃、十二指腸前2/3段。 中腸 將分化形成十二指腸后1/3 橫結(jié)腸右2/3段 中腸原與卵黃囊相通，由于腸袢生長迅速，腹腔容積相對較小，致使腸袢進入臍腔內(nèi)形成生理性臍疝。第10周，腸袢開始從臍腔退回腹腔，臍腔隨之關(guān)。 背側(cè)：原始直腸（分化為直腸和肛管上段） 腹側(cè)：尿生殖竇（分化為膀胱、尿道和陰道前庭）泄殖腔膜背側(cè)：肛膜腹

14、側(cè)：尿生殖膜（3） 后腸 將分化形成橫結(jié)腸左段1/3 至 肛管上段（齒狀 線以上部分），及膀胱、尿道和陰道前庭等的上皮組織。 后腸末端的膨大部分稱泄殖腔，人胚第7周，后 腸與尿囊間的間充質(zhì)增生，形成尿直腸隔，尿直腸隔 向下沿伸與泄殖腔膜會合，將泄殖腔分為背腹兩部分泄殖腔泄殖腔的分隔 原始消化管壁的內(nèi)胚層僅形成上述器官的上皮以及有關(guān)腺體的實質(zhì)，上述器官及腺體內(nèi)的結(jié)締組織、肌組織、血管等則來源于原始消化管周圍的臟壁中胚層。七、 胎盤與胎膜 也稱胎兒的附屬結(jié)構(gòu)，對胚胎起保護、營養(yǎng)等作用。（一）胎膜 胎膜包括絨毛膜、羊膜、卵黃囊、尿囊和臍帶。 絨毛膜(chorion) 組成 滋養(yǎng)層和胚外中胚層 絨毛的

15、形成與分級 初級絨毛干：細胞滋養(yǎng)層+合體滋養(yǎng)層 次級絨毛干：胚外中胚層長入 三級絨毛干：胚外中胚層分化為血管 絨毛膜的演變 叢密平滑絨毛膜和平滑絨毛膜 功能 為胚胎發(fā)育提供營養(yǎng)，叢密平滑絨毛膜參與構(gòu) 成胎盤。 （5）異常 葡萄胎（水泡狀胎塊）、絨毛膜上皮癌 羊膜囊(amnion) 組成壁 羊膜上皮：分泌羊水 胚外中胚層腔內(nèi)充滿羊水 來源：羊膜上皮的分泌、胎兒的排泄 去路：羊膜重吸收、胎兒的吞咽 成分：水、胎兒脫落的上皮細胞等足月正常量：1000ml 過多：多于2000ml 過少：少于500ml 功能：保護、擴張宮頸、沖洗產(chǎn)道等 演變臍糞瘺的發(fā)生 卵黃囊(yolk sac) 組成：內(nèi)胚層+胚外中

16、胚層 演變：包入臍帶，并于第六周閉鎖、退化 功能意義： A：卵黃囊壁的胚外中胚層形成 原始造血干細胞 B：卵黃囊的內(nèi)胚層形成原始生殖細胞臍尿瘺的發(fā)生 尿囊(allantois) 形成：第三周，卵黃囊頂?shù)膬?nèi)胚層向體蒂 內(nèi)伸出一個 盲囊 組成：尿囊壁由內(nèi)胚層及胚外中胚層組成 演變：包入臍帶，退化后在臍與膀胱間形成臍正中韌帶 功能意義：尿囊壁胚外中胚層分化所形成尿囊動、靜脈 將轉(zhuǎn)變?yōu)槟?、動靜脈。 臍帶(umbilical cord) 組成及其演變: 早期：體蒂、尿囊、卵黃囊晚期：粘液性結(jié)締組織，臍動脈、靜脈正常長度：4060cm功能 物質(zhì)交換 異常 過短：20cm 過長：100cm外包羊膜胎膜的演變

17、（二）胎盤(placenta) 1一般結(jié)構(gòu) 圓盤狀，重500g，直徑1520cm，厚2.5cm，有胎兒面與母體面之分。胎兒面光滑，被覆羊膜，附有臍帶；母體面粗糙，可見1530個胎盤小葉，胎盤小葉之間有胎盤隔，為殘存的基蛻膜。 2 組織結(jié)構(gòu)：子體：叢密絨毛膜，40-60個絨毛干，絨毛間隙含母體血 母體：基蛻膜，殘存的基蛻膜即胎盤隔 3胎盤的血循環(huán)子體： 胎兒血絨毛內(nèi)毛細血管物質(zhì)交換母體：子宮動脈 螺旋動脈 開口于絨毛間隙子宮靜脈絨毛靜脈臍靜脈臍動脈 4胎盤膜（胎盤屏障） 定義：是胎兒血與母體血在胎盤內(nèi)進行物質(zhì)交換所 通過的結(jié)構(gòu)。 組成：早期（6 層）：血管內(nèi)皮+基膜+薄層結(jié)締組織 +基膜+合體滋

18、養(yǎng)層+細胞滋養(yǎng)層 晚期（3 層）：合體滋養(yǎng)層+基膜+內(nèi)皮 功能：屏障及物質(zhì)交換功能 胎盤的功能 物質(zhì)交換 內(nèi)分泌功能 HCG：受精后第2周開始分泌，第8周達高峰 HCS：受精后第2月開始分泌，第8月達高峰 孕激素及雌激素：受精后第4月開始分泌八、 多胎、雙胎、聯(lián)胎（一) 雙胎 單卵孿生和雙卵孿生（二) 多胎（三) 聯(lián)體雙胎九、干細胞（一）干細胞的概念 干細胞（stem cell）是一類具有自我復制能力（self-renewing）的多潛能細胞，它可以分化成多種功能細胞。根據(jù)其發(fā)育階段，干細胞可以分為胚胎干細胞和成體干細胞；根據(jù)其分化潛能的大小，干細胞可分為三種： 全能干細胞 它具有形成完整個體

19、的分化潛能，可以無限制地增殖，能分化成成體的200多種細胞類型，從而可以形成任何組織和器官。胚胎干細胞屬于此類。 多能干細胞 它具有分化成多種細胞組織的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力，如間充質(zhì)干細胞。 定向干細胞 只能向一種或密切相關(guān)的細胞類型分化，如造血干細胞和神經(jīng)干細胞等。（二）胚胎干細胞 胚胎干細胞（embryonic stem cell , ES）是已知的分化潛能最廣的一類干細胞，可以從早期胚胎中分離得到。1胚胎干細胞系的建立 1981年 小鼠的ES建立 1989年 人的ES建立 胚胎干細胞系建立于1981年。英國劍橋大學的 Evans和 Kaufman ，美國加州大學的 Mar

20、tin分別成功地分離和體外培養(yǎng)了小鼠的胚胎干細胞。此后，一系列其它動物的胚胎干細胞相繼分離和建系，如金黃地鼠、大鼠、豬、牛、水貂和兔等。 人胚胎干細胞的建系開始于1989年。Pre于1989年成功地從人畸胎瘤中分離出胚胎干細胞，初步證明人胚胎干細胞系建立的可能性。此后，Thomson 、Gearhart和Shmblott于1998年分別報道他們從體外受精的早期胚胎中成功地建立了人胚胎干細胞株。2000年，澳大利亞的Reubinoff和新加坡的體外受精專家合作，又成功地從人胚泡中建立了兩株未分化的人胚胎干細胞，并在體外分化實驗中成功地得到了神經(jīng)干細胞。2胚胎干細胞的的分化 胚胎干細胞（embry

21、onic stem cell , ES）是已知的分化潛能最廣的一類干細胞，可以從早期胚胎中分離得到。 目前胚胎干細胞誘導分化的實驗主要集中在小鼠。小鼠的胚胎干細胞在體外分化的細胞主要有：造血細胞、內(nèi)皮細胞、心肌細胞、平滑肌細胞、神經(jīng)細胞、脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞、胰島素分泌細胞等。 2000年，澳大利亞的Reubinoff和新加坡的體外受精專家合作，成功地從人胚泡中建立了兩株未分化的人胚胎干細胞，并在體外分化實驗中成功地得到了神經(jīng)干細胞。2 胚胎干細胞研究的必要性和意義 為發(fā)育生物學研究提供合適的體外模型 發(fā)育生物學一直是生命科學的前沿領(lǐng)域，人類為揭示生命發(fā) 生的奧妙不遺余力，其中關(guān)鍵問題就

22、是要弄清楚生命是如何從一個細胞（受精卵），通過分化發(fā)育，成為具有多種復雜的組織、器官、系統(tǒng)的完整的有機個體。 已知包括人類在內(nèi)的正常的胚胎發(fā)育過程，是按嚴格的時空程序進行一系列細胞之間及核和質(zhì)之間相互作用的結(jié)果，從全能的胚胎干細胞分化為具有獨特功能的體細胞，主要取決于哪些基因被什么物質(zhì)和什么機制激活，在什么時間和什么位點被激活。人類基因組計劃和分子生物學技術(shù)的進展，使揭示生物發(fā)育的分子機制成為可能。但是，哺乳動物胚胎體積小，體內(nèi)研究極為困難，體外研究又缺乏適合的模型，因而限制了研究的進展，胚胎發(fā)育過程中還有許多未解之謎。 人胚胎干細胞的體外誘導分化的研究，將開辟人類研究自身胚胎生長發(fā)育過程的最好途徑。由于胚胎干細胞具有全能的分化潛能，可在體外誘導分化，使其進入到不同的發(fā)育階段，然后分析不同發(fā)育階段的