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第4章 受精与着床

   作者:李琦白   2012-12-28   浏览次数:

  

    受精是精子和卵子的融合过程,是一个新生命的开始,但精子和卵子必须首先运行到受精部位,才能相遇而结合成受精卵。卵爱精后约96小时,已发育成有56个细胞的细胞团,其间出现囊腔,故称胚泡。发育中的胚泡植入到母体子宫内膜的过程,称谓着床。
  第1节 精子在女性生殖着的运行
  射入阴道的精子,进入子宫外口,经宫颈管、子宫而达输卵管。一次射精约2-6ml,内有精子3-5亿条。在运行中经过物理、化学和生物学的作用,绝大多数被淘汰,只有获得受精能力的精子,一般不超过200条,能够到达受精部位。
  (一)入阴道
  精液(60来自精囊,30来自前列腺,其余来自附睾、输精管)射入阴道后穹窿,因为精液内含有精囊产生的凝固蛋白,约1分钟便成胶冻状,使精液不易流出阴道,并可暂时保护精子免受酸性阴道液的损害。约经10-20分钟,精液中来自前列腺的蛋白水解酶和纤维蛋白溶酶可能分解这种凝固蛋白,促使精液液化,性交时的仰卧位,后穹窿是阴道的最低凹陷处,形成“精液池”,正常位置的宫颈外口正对准并浸于此“池”,有利于精子进入宫颈口。
  阴道液是酸性的,排卵期PH值最低,因而大部分精子丧失活动力,并被排队;但部分精子受刺激,逃离酸性环境,迅速运行到更有利于存活的宫颈管中。精浆中的前列腺素被阴道壁吸收,几分钟内即可引起强烈的子宫收缩,宫颈粘液被挤出,流入“精液池”“,与精浆、阴道液相互作用,形成一个缓冲体系,保护精子,直至运行到宫颈管。
  (二)穿宫颈
  宫颈管平均长25mm,管腔壁为宫颈粘膜。宫颈粘膜的凹陷叫隐窝(Cypt),隐窝由柱状细胞构成,分为纤毛细胞和分泌细胞。陷窝分泌粘液,至月经中期达高峰。宫颈粘液沿管轴方向垂直下流成比,出宫颈外口,悬浮并聚集于阴道后穹窿。射精后,精子遇宫颈粘液,既可免受阴道酸性影响,又可沿微胶粒间迅速上行。
  宫颈粘液的主要成分有二:一是胶态的粘蛋白,由糖蛋白聚成大分子的微胶粒形成,微胶粒常排列成精细不等的单纤维。二是微胶粒间的浆液,由非粘液性蛋白、盐和水等组成。在月经中期,雌激素占优势,微胶粒纤维呈平行排列,纤维间有利于精子单向通行的液道,浆液中盐和水的增加,使粘液变稀薄,粘稠性降低,有利于精子的穿行。在月经后半期,孕激素占优势,微胶粒纤维排列成网,浆液量减少且变粘稠,使精子很难通过。
  从卵泡期至排卵期,宫颈外口逐渐扩大,可达3mm,宫颈变松软,均利于精子通过。排卵后,宫颈外口缩小至1mm,宫颈紧张度增加,可阻碍精子通过。宫精粘液的PH,从卵泡期的6.2,逐渐上升,至排卵期达8.5,碱性适于精子的生存与活动。
  纤毛细胞上的纤毛,向阴道方向作有节律的摆动,可使分泌细胞表面上的粘液流向阴道,其间的部分精子也同时被扫回阴道,活动于宫颈管中心的精子,不受影响,游向子宫腔。隐窝是临时性的精子库,可免被白细胞吞噬,并在较长一段时间内释放出来,运行至宫腔。
  (三)过子宫
  精子自身活动能力,可使精子到达宫颈内口。精液中前列腺素被阴道壁吸收后,刺激子宫收缩,宫缩后的松弛形成宫腔内负压,将精子吸入宫腔。子宫内膜腺体也是精子库,进入宫腔的精子,一部分暂时储存在精子库,后缓慢释放,上行;活力较弱的精子则被宫内的白细胞吞噬。精子进入宫腔时就脱离了精液,其生存条件差,活动力弱,寿命也显著缩短。
  子宫与输卵管的连接处,即插入子宫角的输卵管间质部非常狭窄,具有很丰富的纤毛,再加输卵管平滑肌的收缩,使宫腔的绝大部分精子难以通过,只有少数精子进入输卵管。
  (四)达到输卵管
  进入输卵管的精子,靠输卵管的蠕动、管的分泌液、系膜活动和上皮纤毛的摆动等作用,使精子由内向外移动。从子宫、卵管交界处至伞端,输卵管肌层越来越薄,其舒缩活动受肾上腺能纤维的控制,有a兴奋性和β抑制性肾上腺能受体。卵泡期及排卵期雌激素占优势,可提高a受体的活性,增强输卵管的收缩活动。输卵管分泌细胞分泌一种浆液,作为精子的载体;输卵管间质部细窄,峡部管腔小,故腔内压高于壶腹部,因而部分输卵管及精子流入壶腹。其中部分精子经伞端流至盆腔。
  第2节 卵泡的生成、排卵与运行
  (一)卵泡的生长与成熟
  1.始基卵泡 由原始卵泡细胞、单层扁平上皮的颗粒细胞和基底膜构成。
  2.初级细胞 青春期至绝经期,每一月经周期的增殖早期,都有10-50个始基卵泡受到FSH的刺激,生长为初级卵泡。由初级卵母细胞、复层立方形颗粒细胞和一层基板组成。当卵母细胞增大2倍时,其周围有一层膜,称透明带。初级卵泡生长过程中有以下变化:①FSH受体出现于颗粒细胞;②E2和T受体出现于颗粒细胞浆和核上;③裂隙连接出现;④卵泡内膜出现。
  3.次级卵泡 颗粒细胞增多,并分泌卵泡液,形成卵泡腔。卵泡腔的扩大,把卵母细胞及其周围的一群颗粒细胞推向一侧,成为卵丘。卵泡液含许多物质,如FSH、LH、制卵泡素(Folliculostatin)、PGF2a、PGE2、粘多糖、白蛋白、球蛋白、雌激素、孕激素及性分泌素(gonadocrinin)等。
  在次级卵泡早期,FSH刺激颗粒细胞,获得芳香化酶活性,有了芳香化酶和它的活性,颗粒细胞及膜细胞才能合成并分泌雌激素。次级卵泡发育过程中FSH刺激卵泡膜和颗粒细胞膜,产生LH受体,因而对LH的敏感性增加。
  4.成熟卵泡 每一月经周期中只有一个卵泡生成至成熟,叫做优势卵泡。其它卵泡受抑制因子(Inhibin)的抑制,停止生长,退化为闭锁卵泡。成熟的优势卵泡迅速长在,直径达20mm,并逐渐移行至卵巢表面,其贴近部分因无血管,呈半透明圆锥状,称排卵斑(Stigma),突出于卵巢的表面,准备排卵。
  (二)排卵与卵子的运行
  FSH促进卵泡的生长成熟,也使颗粒细胞合成并分泌E2,高浓度E2对下丘脑及垂体的正反馈,使LH水平升高达到峰值,引起优势卵泡的排卵。卵泡液存在一些蛋白溶解酶,可溶解卵泡壁,致破裂排卵。在LH的作用下,成熟卵泡合成和分泌前列腺素PGF2a, PGF2a使成熟卵泡周围间质内的平滑肌纤维收缩,致卵泡破裂。
  卵泡破裂后,卵细胞、透明带、放射冠及卵丘的颗粒细胞、卵泡液被排出来。
  排卵时,由于输卵管系膜和卵巢韧带的收缩,使输卵管伞端覆盖在卵巢表面上;同时,伞端上皮细胞的纤毛朝阗输卵管腔口摆动,使卵子进入输卵管中,随即被移行至壶腥部。由于峡部肌层肥厚,排卵期雌激素占优势,致a肾上腺能受体的活性增强,使肌肉收缩。峡部管腔较狭窄,输卵管液流速以峡部较快,壶腹部较慢,因而卵子停留于壶腹部,等待受精。
  第3节 受精
  (一)受精的准备
  精子必须先获能并发生顶体反应,才能穿过透明带而具有受精能力。
  1.精子获能 刚刚射出的精子不能使卵子受精,必须在女性生殖道孵育,然后才能获得受精能力,称为获能。
  精子在附睾中发育时,已经获得了受精能力。即精子的项体中储备了多种水解酶,如透明质酸酶,放射冠穿透酶等,统称顶体酶,可溶解卵子周围的粒细胞层,放射冠和透明带,然后精子才能与卵子结合。但顶体酶是精浆中的去能因子(含唾液酸的糖蛋白)结合在一起的,失去子酶的活性,溶解不了卵子周围的各层,抑制了精子受精能力。
  当精子进入女性生殖道时,生殖道的获能因子(由a与β淀粉酶组成)能水解去能因子,使顶体酶系从与去能因子结合状态下解脱出来,恢复酶的活性,能溶解卵子外围的各层,使精子穿入而获得受精能力。
  精子获能发生于逐渐脱离精浆时,故在阴道中精子不能获能;穿过宫颈时,大量的去能因子随精浆被阻挡。子宫内膜的白细胞产生水解酶,可使顶体酶脱离去能因子。输卵管的分泌液与子宫液对获能过程有协同作用。
  2.顶体反应 精子接触卵丘时,由于颗粒细胞释放某些物质和输卵管液的作用,激发精子发生顶体反应;顶体外膜与质膜融合,碎裂成小液泡,释放出一系列酶。
  (1)透明质酸酶:可分解卵丘颗粒细胞的透明酸基质,使颗粒细胞分散开来,为精子接近卵子打开一条通道。
  (2)放射冠穿透酶:放射冠细胞由脂腱结合,放射冠穿透酶是一种脂酶,故可分解放射冠的脂键,使精子穿过放射冠。
  (3)蛋白分解酶:又称顶体酶,因其作用类似胰蛋白酶,故亦称类胰蛋白酶,可分解透明带的极小部分,开辟一条通道,仅容一条精子通过,进入卵黄周隙。至此顶体反应完成,精子与卵子接触,开始受精。
  (二)受精过程
  虽然卵子在输卵管壶腹部停留可达30h,但一般在卵子排出后24小时内受精(15-18h受精效果最好),如不受精则卵子开始衰退、变性。受精部位在壶腹部或壶腹-峡部连接处。
  当精子经过获能和顶体反应两个准备过程后,按顺序发生以下受精过程:
  1.皮质反应 进入卵黄周隙的精子,即与卵细胞膜接触,立刻触发卵子的强烈反应,使卵细胞膜内侧的皮质颗粒排出,在卵黄周隙或与透明带结合,或直接抑制顶体酶,防止多个精子穿过透明带和多精子受精。这一过程被称为卵细胞皮质反应,或透明带反应。同时,激发次级卵母细胞恢复第二次成熟分裂(这种分裂在细胞分裂中期Ⅱ即被抑制),完成分裂后期Ⅱ和末期Ⅱ,排出第二极体,形成完全成熟的卵细胞。
  2.精子穿透卵膜 在皮质反应时,后顶体帽处的精子膜与卵细胞膜融合,形成小的胞浆桥,胞浆桥继续扩大,精卵膜逐渐融合直至完全融合。在融合过程中,精子的头部和体部也逐渐穿入卵黄中,尾部很快消失。
  3.两性原核的形成 当第二次成熟分裂一完成,留在原来卵细胞浆的23条染色体扩大、联合,外披核膜,成了卵原核。精子在受精卵内,其核膜消失,高度致密的染色质改建成精原核,重生新核膜,体积增加约500倍。
  4.两性原核的融合 精、卵原核均向受精卵的中央移动,并相互靠拢、并列,中间只隔一条卵浆。两性原核内的DNA进行复制。各自提供23条染色体,故受精卵又成为23对染色体组成的二倍体细胞。两核膜消失,两个原核的染色体融合,形成一个核膜,产生一个合子即受孕卵,受孕过程即完成。
  第4节 受精卵的发育与运行
  受精发生于黄体形成后,黄体分泌的孕激素促使输卵管上皮细胞分泌营养性液,以滋养受精卵,并使之运行。受精后24-36h,受精卵分裂为两个细胞,继续分裂,边分裂,边运行。受精后72h,分裂成12-16个细胞的实心团,称桑椹胚。
  由于输卵管平滑肌的舒缩,粘膜上皮纤毛的摆动,受精卵越过壶腹-峡部连接处。经峡部,形成桑椹胚,进入子宫。受精卵在输卵管内发生卵裂,但体积不增大。
  桑椹胚从宫腔中吸收营养,宫腔液渗入到桑椹胚内,细胞分裂增生,至受精后约96小时,发展成为囊胚。囊胚的构成:①由外周的细胞群构成滋养层;②被滋养层包围的间隙,含有液体,称为囊胚腔;③位于囊胚腔一端的细胞群,称为内细胞群,以后发展成为胚胎。桑椹胚进入子宫腔后呈游离状态约3-4d。
  第5节 受精卵着床
  受精后约第6-8天开始着床,至第11-12d完成。一般着床于子宫体后壁比前壁略多,中线多于侧壁。
  (一)着床过程
  1.附着 随着透明带的局部穿孔或整个消失,靠近内细胞群一端的滋养层迅速分裂,并贴近子宫内膜上皮。两个相对组织面的微小绒毛跨过空隙,广泛地呈指状互相交错,随后绒毛互相交织。
  2.植入 囊胚(又称胚泡)附着在子宫内膜后,内膜上皮细胞的胞膜逐渐消失,变为多核细胞体。滋养层也分化为两层,内层保留细胞膜,称细胞滋养层;外层细胞膜消失,称合体滋养层。合体滋养层有很强的侵蚀力,侵蚀子宫脱膜,形成小缺口,使胚泡慢慢地陷入到子宫内膜致密层下。到受精后约第10天,整个胚泡位于子宫内膜中,第11天在子宫内膜处有小血块和细胞碎片构成的闭锁栓,第12天胚泡几乎全部被增生的上皮所覆盖,并形成一个小隆起,着床即完成。
  (二)着床机制
  1.透明带必须脱落、溶解,胚泡才被解脱出来,附着于子宫内膜。能使透明带脱落溶解的物质有:①着床前胚泡所分泌的酶,如△-3β-HSD(羟甾类脱氢酶)及17β-HSD;②在子宫内膜及子宫液中有类似兔胚激汰的子宫球蛋白抗原。
  2.排卵前雌激素使子宫内膜上皮增殖,排卵后低水平的雌激素和孕激素才可使腺上皮增殖。黄体期孕激素加黄体分泌的小量雌激素,能引起腺上皮的分泌和间质细胞的增殖,成为蜕膜样变。
  孕激素可使两宫角的子宫内膜产生胚激肽,它促使胚泡生长发育,产生绒毛,并使绒毛含重碳酸离子(HCO3),它与子宫内膜内的碳酸酐酶的化合作用,使局部呈高碱性,致局部内膜组织解体,终使孕卵着床。
  绒毛膜促性腺激素(HCG)在着床前即由胚泡分泌,受精第10天在着床的局部,HCG浓度可高达10000IU/L。HCG可使卵巢黄体变成妊娠黄体,妊娠黄体分泌的激素使子宫内膜变成蜕膜,为孕卵着床和发育创造条件。
  3.哺乳类生殖周期的大多数时期子宫内膜拒绝胚泡着床,只在一个极短的关键时期接受胚泡着床,此时期称为子宫的敏感期,能接受胚泡着床的子宫内膜称致敏内膜。内膜致敏依靠具有准确时序的内分泌变化,其中孕激素起着关键性的作用,小量雌激素可使内膜上皮接受和传递胚泡给予内膜的信息。
  4.某些哺乳动物如欧洲獾、南美洲犰狳等,受精后胚泡在于宫内存活,但不能着床,称为滞育(diapause)。可能是宫内有某种对抗胚泡着床的物质,或胚胱缺少某些营养物质而无力着床。有人给滞育小鼠注射放线菌素D干扰了DNA转化,阻止上皮细胞合成抑制胚泡的蛋白质,因而滞育的胚泡又被激活。
  5.胚泡是刺激子宫内膜产生着床反应的刺激物。但其刺激性质还不清楚。实验证明,胚泡是分泌甾体激素,△-3β羟甾类脱氢酶活性出现的时间,正好是桑椹体→胚泡着床的时间。因酶的活性可发现于体外培养中,无疑来自胚泡。实验表明,胚泡分泌的雌激素,可引致着床局部的血管通透性增加。
  第6节 孕酮维持早孕机制
  (一)孕酮抑制宫缩
  有人认为孕酮可改变子宫肌细胞膜对离子的通透性,使膜处于超极化状态,因而降低子宫肌的兴奋性,同进也降低了子宫肌对各种刺激(特别是缩宫素)的敏感性。因此,妊娠子宫不会发生剧烈而有进展性的收缩,胚胎不受影响,妊娠得以维持。据此,临床常用孕酮保胎。
  也有人持相反的意见,认为实验固然证明孕酮抑制子宫股的兴奋,但它是体外条件,且实验用的剂量远远超过生理浓度。此外,治疗先兆流产时,利用双盲法,发现孕酮与安慰剂的效果等同。
  (二)孕酮维持脱膜反应
  蜕膜细胞由内膜间质细胞转化而来,含有糖元颗粒,供给胚泡营养。给孕鼠注射“兔抗鼠蜕膜血清”可致流产,说明蜕膜对维持妊娠的重要性。切除假孕蜕膜反应动物的双侧卵巢,可致蜕膜坏死液化;如给予外源性孕酮,则可防止蜕膜退变。可见孕酮是维持蜕膜反应所必需的。
  (三)孕酮抑制免疫反应
  孕卵是一种“半异体移植体”(Semiallograft),但为什么在着床时又不受母体的免疫排斥呢?有人发现,将某些肿瘤细胞移植到动物子宫腔内,只有在注射孕酮的动物,肿瘤细胞才不被排斥,并向子宫壁植入,说明孕酮可抑制免疫反应。同理可以解释,正常妊娠时,孕酮增多,可以防止胚胎被母体排斥而维持妊娠。如孕酮不足,胚胎如同异物,被母体排斥而流产。
  总之,孕酮对维持妊娠是必需的,因而称“孕”激素。无论其维持妊娠机制为何,总必须与其靶组织即子宫内膜细胞的受体相结合,才能发生效应。而孕酮受体的合成,则主要是由雌激素促进的。因而孕酮的作用,总有赖于雌激素的协作;而且雌激素还可刺激卵巢黄体合成并分泌孕激素。
 


编辑者:重庆市二建医院不孕不育治疗中心
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