第20章胚胎学总论讲义

1第20章胚胎学总论学习要点胚胎学概念，研究内容和分期生殖细胞和受精卵裂、胚泡和植入二胚层和三胚层三胚层分化和胚体形成胎盘和胎膜双胎先天性畸形胚胎学(embryology)是研究个体发生、发育及其发生机制的科学。其研究内容包括生殖细胞的形成、受精、胚胎早期发育、器官与系统的发生、胚胎与母体的关系、先天性畸形以及环境因素对胚胎发育的影响等。人体胚胎学(humanembryology)是研究人类胚胎发生发育的全过程及其机制。人胚胎发育时间指从受精到分娩，约38周(约266天)，分为两个时期①胚期：从受精至第8周末。②胎期：自第九周至出生。此外，从26周至出生后4周的新生儿发育阶段称围生期。胚胎学包括以下几个主要分支：描述胚胎学、比较胚胎学、实验胚胎学、化学胚胎学、分子胚胎学、畸形学、生殖工程学。对于医学生来说，只有学习胚胎学，才能真正完整地了解人的外形、内部各系统、器官、细胞是如何发生演化的；才能更好地学习医学课程。一、生殖细胞和受精(一)生殖细胞（germcell）又称配子（gamete），包括精子和卵子，均只有23个染色体，为单倍体细胞。受精后恢复了二倍体细胞。1.精子：是在睾丸的生精小管内产生的。经历精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和精子5个阶段。精子染色体组型为23，X或23，Y。精子在附睾内停留约2周并获得运动能力。在女性生殖管道内获得受精的能力，称精子获能。精子可存活1~3天，受精能力只维持20小时左右。2.卵子：由卵巢内的卵泡产生。青春期开始，每月从卵巢内排出一个卵子。经历原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡和成熟卵泡四个阶段后，初级卵母细胞于排卵前36~48小时完成第一次成熟分裂，并相继进行第二次成熟分裂，并停留2于分裂中期。次级卵母细胞在与精子结合时才完成第二次成熟分裂而达到成熟。次级卵母细胞如不与精子结合，只能维持24小时。(二)受精（fertilization）受精是成熟获能后的精子与发育正常的卵子结合形成受精卵的过程。受精一般发生在排卵后12小时内，受精部位多在输卵管的壶腹部。1.受精过程：精子发生顶体反应，释放顶体酶分解放射冠细胞间基质，精子穿入放射冠，与透明带的ZP3（精子受体）结合，穿过透明带，与卵子膜融合，精子的细胞核和细胞质进入卵细胞，卵细胞释放皮质颗粒，透明带的ZP3分子变性，阻止其它精子进入卵细胞，实现了人卵是单精受精，此过程称为透明带反应（zonareaction）。精子的进入，次级卵母细胞完成第二次成熟分裂，形成一个成熟的卵细胞和一个第二极体。雄原核与雌原核染色体互相混合，形成一个二倍体的受精卵，又称合子（图20-1）。图20-1精子的顶体反应及受精模式图2.受精的意义：次级卵母细胞完成第二次成熟分裂，使受精卵进行快速的分裂分化，形成一个新的个体；精子与卵子结合后，恢复了二倍体细胞，维持了物种的延续性；受精决定了新个体的遗传性别；使遗传物质重新组合，故新个体又具有不同于亲代的新性状。3.受精的条件：精子进入女性生殖管道后，需在20小时内与卵子结合；精3子的数目和活动能力也是保证受精的重要条件；次级卵母细胞需在排卵后12小时内与精子相遇；生殖管道的通畅是精子与卵子相遇的必要条件。如果男性或女性的生殖管道因炎症等因素造成堵塞，精子和卵子不能相遇，难以实现受精。二、卵裂、胚泡和植入（一）卵裂受精卵进行的有丝分裂称为卵裂。受精后约30小时为2细胞期，40小时为4细胞期，72小时为12~16细胞期，此时细胞紧密相贴，形似桑椹，称桑椹胚。受精后72小时桑椹胚已进入子宫腔内（图20-2）。（二）胚泡形成卵裂球数目增加到100个左右时，形似泡状，称胚泡，其周围细胞称滋养层，可从母体子宫内膜吸收营养物质。中空的腔称胚泡腔。在滋养层内面的一团细胞，称内细胞群。第4天末，胚泡外面的透明带消失（图20-2）。图20-2排卵、受精、胚泡形成和植入部位模式图(三)植入1.植入的定义：胚泡逐渐埋入子宫内膜的过程称为植入或着床。2.植入的时间：受精后第5~6天开始，第11~12天完成。3.植入的部位：多位于子宫体前、后壁或子宫底内膜处。子宫以外的部位（以输卵管壶腹部和峡部为多见）植入称宫外孕；植入部位靠近子宫颈，将形成前置胎盘。4.植入的过程：极端滋养层细胞直接与子宫内膜上皮接触，并分泌蛋白水4解酶溶解子宫上皮，使其出现缺口，胚泡由此缺口逐渐侵入子宫内膜功能层。植入时所造成的子宫内膜缺口，由邻近的上皮细胞增生修复。5.植入的条件：雌激素和孕激素水平正常；子宫内膜处于分泌期；胚泡及时到达子宫腔；透明带及时断裂；子宫腔内微环境正常没有炎症或宫内节育环等。胚泡植入后，滋养层细胞分裂为合体滋养层和细胞滋养层。胚泡植入后，子宫内膜的功能层称蜕膜，它分为三部分①底蜕膜②包蜕膜③壁蜕膜。三、二胚层和三胚层（一）二胚层胚盘1.二胚层：第2周初，内细胞群近胚泡腔的立方形细胞，称下胚层；下胚层细胞的上方柱状细胞称上胚层，上下胚层形成一盘状结构称二胚层胚盘。2.卵黄囊和羊膜囊：在细胞滋养层内面形成由一层扁平细胞构成的膜，并与下胚层相连接形成初级卵黄囊。第2周末，下胚层周缘细胞形成一个由单层立方上皮构成的囊即次级卵黄囊。上胚层细胞之间出现了一个小腔并融合成羊膜腔，羊膜为上胚层细胞衍生，羊膜包绕羊膜腔形成羊膜囊。3.胚外中胚层、胚外体腔和体蒂：胚泡腔内的星状细胞和细胞外基质分布于羊膜、卵黄囊与细胞滋养层之间，称胚外中胚层。在胚外中胚层内出现的腔，称胚外体腔。将胚盘尾端与滋养层连接的那部分胚外中胚层称体蒂。（二）三胚层1.原条、原结和原沟：第3周初，上胚层细胞迅速增殖，并向尾侧中轴线迁移，形成增厚区称原条。其头端形成结节状肥厚区，称原结。原条细胞向深部迁移，其中央出现沟状凹陷，称原沟。若原条不退化消失，称畸胎瘤。2.内、中、外胚层：原沟底部的上胚层细胞进入上、下胚层之间形成一个夹层，称中胚层。一部分原沟底部的上胚层细胞进入下胚层并置换了下胚层细胞，形成一层新的细胞，称内胚层。内胚层和中胚层出现之后，上胚层改称为外胚层（图19-3）。由此，三胚层的内、中、外胚层均来自上胚层。3.脊索：原结中央凹陷形成原凹。原凹处的上胚层细胞在内、外胚层头端之间形成一管状突起，并演变细胞索，称脊索（图20-3），以后退化为椎间盘中央的髓核。5图20-318天人胚，示中胚层及脊索的形成4.体节：中胚层分化为三部分：轴旁中胚层、间介中胚层和侧中胚层。轴旁中胚层细胞形成左右成对的体节（图20-4）。图20-4中胚层的早期分化及神经管的形成第3周末，胚盘的形状由圆盘状变为头侧略大尾侧较小的鞋底形（图20-5），胚盘的尾侧连于体蒂。在脊索的头端和原条尾端各有一个内、外胚层直接相贴形成的薄膜区，分别称口咽膜和泄殖腔膜（图20-3、5）。6图20-53周胚盘背面观四、三胚层分化和胚体形成胚胎第4~8周时，三胚层逐渐分化形成各器官的原基。胚体外形逐渐建立。(一)三胚层的分化1．外胚层的分化在脊索的诱导下，外胚层增厚称神经板（图20-6），此处的外胚层也称神经外胚层。神经板中央凹陷，称神经沟，沟两侧的部分隆起，称神经褶。第3周末，两侧的神经褶愈合形成神经管。神经管的头端和尾端分别留有前神经孔及后神经孔。神经管闭合后，头端发育膨大成脑泡，为脑的原基；神经管的其余部分为脊髓的原基。神经管中央的管腔将分化为脑室和中央图20-6神经管的形成7管。若前神经孔不闭合，将形成无脑儿，若后神经孔不闭合，将形成脊髓脊柱裂。神经板外侧缘的一些细胞迁移到神经管的背侧形成神经嵴（图20-7），它将分化形成脑神经节、脊神经节、交感神经节、肾上腺髓质及某些APUD系细胞。图20-7神经管及神经嵴的形成被覆在胚体表面的外胚层，将分化形成皮肤的表皮及其附属器、耳原基和晶状体原基等。2．中胚层的分化（1）轴旁中胚层：断裂成左右成对的立方形细胞团，称体节。从胚体表面即能分辨体节，故它是胚胎早期推测胎龄的重要标志之一。体节是形成脊柱、背侧的皮肤真皮和骨骼肌的原基。（2）间介中胚层：形成泌尿与生殖器官的原基。（3）侧中胚层：分化为脏壁中胚层、体壁中胚层和胚内体腔。体壁中胚层是形成浆膜壁层及体壁的骨骼与肌肉的原基；脏壁中胚层是形成浆膜脏层及内脏平滑肌与结缔组织的原基。胚内体腔依次分化为心包腔、胸膜腔和腹膜腔。在中胚层分化过程中，除一部分保持上皮性结构外，大部分将形成疏松网状的间充质，将分化成结缔组织、肌组织和心血管系统等。3.内胚层的分化：内胚层被卷入胚体内形成原始消化管。原始消化管随即成为一条位于神经管及脊索下方的纵行管，它是消化与呼吸系统上皮和腺体的原基。(二)胚体形成第4周初，由于体节及神经管生长迅速，胚盘中央部的生长速度远较胚盘边缘快，致使扁平的胚盘向羊膜腔内隆起。在胚盘的周缘出现了明显的卷折（图820-8），随着胚的生长，头、尾褶及侧褶逐渐加深，随之，胚盘由圆盘状变为圆柱状的胚体，第4周末胚体（从头至尾）呈“C”字形。第5~8周胚体外形有明显的变化，至第8周末初具人形，主要器官、系统在此期内形成，故此期称为器官发生期。图19-8胚体外形的形成20-8A.约20天人胚背面观；19-8B.约23天人胚侧面观；20-8C.约26天人胚侧面观；19-8D.约28天人胚侧面观。9五、胎膜和胎盘胎膜和胎盘不参与胚胎本体的形成，只是对胚胎起保护、营养、呼吸、排泄、分泌等作用的附属结构。（一）胎膜胎膜包括绒毛膜、羊膜、卵黄囊、尿囊和脐带（图20-9）。图20-9胎膜的演变1.绒毛膜：由滋养层和衬于其内面的胚外中胚层的构成。细胞滋养层和合体滋养层在胚泡表面形成一些绒毛状突起，称为初级绒毛干；胚外中胚层伸入绒毛干内，改称为次级绒毛干；胚外中胚层内形成血管网，绒毛改称三级绒毛（图20-10)。三级绒毛干顶端的细胞滋养层细胞穿过合体滋养层进入蜕膜并彼此连接，形成一层细胞滋养层壳，使绒毛膜与子宫蜕膜牢固结合,并将合体滋养层与蜕膜组织分隔开来。绒毛膜分为丛密绒毛膜和平滑绒毛膜。丛密绒毛膜与底蜕膜共同构成了胎盘绒毛浸浴在绒毛间隙内的母血中，胚胎通过绒毛从母血10中吸收氧气和营养物质并排出代谢废物。若绒毛滋养层细胞过度增殖，称葡萄胎。若滋养层细胞过度增生并癌变，称绒毛膜上皮癌。图20-10绒毛干的分化发育2．羊膜：是由单层羊膜上皮和薄层胚外中胚层构成的半透明薄膜。羊膜腔内充满羊水，羊水量可达500ml~1000ml。多于2000ml，为羊水过多；少于500ml，则为羊水过少。3．卵黄囊：卵黄囊壁上的胚外中胚层是最早发生造血干细胞和原始血管的部位，卵黄囊尾侧壁的内胚层细胞是原始生殖细胞的发源地。4．尿囊：是卵黄囊的尾侧壁向体蒂内突入的一个盲囊。其壁上的胚外中胚层中出现了两对血管，即一对尿囊动脉和一对尿囊静脉。这两对血管不是随着尿囊的退化而退化，逐渐演变成脐动脉和脐静脉。尿囊的根部演化为膀胱的一部分，膀胱顶部至脐形成一细管称脐尿管，脐尿管以后完全闭锁成为脐中韧带。5.脐带：是连接胎儿脐部与胎盘间的圆柱状结构。脐带表面覆有羊膜，内有黏液性结缔组织、退化的卵黄囊、尿囊、脐动脉和脐静脉。脐动脉有2条，将胎儿血液运至胎盘；脐静脉1条将母体血运回到胎儿体内。脐带的长度40㎝~60㎝，直径为1.5㎝~2㎝。超过80㎝，称脐带过长；长度短于35㎝，称脐带过短。（二）胎盘1.胎盘的形态结构：胎盘(placenta)是由胎儿的丛密绒毛膜和母体的底蜕膜紧密结合而构成的一个圆盘状结构。胎盘的胎儿面光滑，表面覆有羊膜；胎盘的母体面粗糙，是剥离后的底蜕膜。从底蜕膜上发出若干楔形小隔伸入绒毛间隙中，称胎盘隔，胎盘隔将胎盘分隔成15~30个胎盘小叶，每个小叶中含有1~4个绒毛干及其分支。子宫螺旋动脉与子宫静脉的分支开口于绒毛间隙，绒毛的分支就浸浴在绒毛间隙的母体血液中（图20-11）。11图20-11胎盘结构与血液循环模式图2.胎盘的血液循环和胎盘膜胎盘内有母体和胎儿两套血液循环通路，二者的血液在各自封闭的管道内循环，互不相混，但可以进行物质交换。胎盘膜亦称胎盘屏障：绒毛内毛细血管内皮及其基膜、少量的结缔组织、合体滋养层、细胞滋养层及其基膜构成。至妊娠末期，