人体胚胎早期发育PPT课件

人体胚胎早期发育 组织学与胚胎学教研室孟运莲 1 一 概述 一 发育生物学的概念研究个体出生前和出生后生命全过程的生长发育与衰老的演变过程 称为发育生物学 developmentalbiology 人体发育学讲述的是个体出生前的发生和发育及其机制 因此 人体发育总论也称胚胎学总论 2 二 胚胎学的定义及其研究内容 定义胚胎学 Embryology 是研究出生前个体 从受精卵发育为新生个体 发生 生长及其发育机理的一门科学 2 研究内容 生殖细胞 受精 胚胎发育 胚胎与母体的关系 先天畸形等 3 三 胚胎发育分期精子 卵子 受精卵人胚胎在母体内发育经历38周 38周 7天 周 266天 可分为二个时期 1 胚期 embryo 受精后1 8周致畸敏感期2 胎期 fetus 受精后9 38周对致畸因子不敏感 4 围生期 围产期 第26周至出生后4周 此时期母婴保健和护理应特别注意 围生期医学 因此诞生 预产期的推算以末次月经第一天算起 年 1 月数 3或 9 日数 7 如 孕母末次月经是 2002 5 8则其预产期是 2003 2 15 5 四 胚胎学的研究方向1 描述胚胎学2 比较胚胎学3 实验胚胎学4 化学胚胎学5 分子胚胎学6 畸形学7 生殖工程学 6 二 生殖细胞和受精 一 生殖细胞 germcell 精子和卵子 7 1 精子1 1精子的结构和功能 精子的功能运动及使卵受精 8 9 1 2精子在女性生殖道的运输女性生殖道内充满粘稠的液体 输卵管峡部黏膜形成曲折的皱襞 这对精子的运输构成很大的阻力 也起着淘汰和筛选精子的作用 精子的受精能力在女性生殖道内可维持约1天 1 3精子获能和顶体反应精子获能 capacitation 精浆内有一种糖蛋白 能抑制精子的运动和使卵受精的能力 称为抑制因子 精子在通过女性生殖管道时 在管道上皮 主要是输卵管上皮分泌的某些化学物质的作用下 解除抑制因子的束缚 精子获得了释放顶体酶 穿越透明带和放射冠的能力 10 顶体反应 acrosomerection 顶体反应是精子在受精时的关键变化 只有完成顶体反应的精子才能与卵母细胞融合 实现受精 精子发生顶体反应时 顶体首先膨胀 质膜与顶体外膜紧贴 继而二者融合 破裂 顶体酶排出 顶体反应缺陷症精子不能产生顶体反应 11 12 2 卵子排卵时排出的是次级卵母细胞 周围还带着透明带和放射冠 透明带由三种主要的糖蛋白 ZP1 ZP2 ZP3 组成 在受精中起很重要的作用 其中ZP3能识别同种精子 并与之结合 诱导精子发生顶体反应 启动受精过程 卵母细胞和透明带之间的间隙称卵周间隙 perivitellinespace 次级卵母细胞处于第二次减数分裂中期 周边胞质内含有皮质颗粒 corticalgranule 次级卵母细胞若未受精 则于排卵12 24小时退化 13 14 15 二 受精 fertilization 1 受精的定义 精 卵结合形成受精卵的过程2 受精部位 多在输卵管壶腹部3 受精条件 精子的数量 质量正常 精子必须获能 卵子必须处于第二次成熟分裂中期 精子与卵子必须在限定的时间内相遇 24小时内 男女两性生殖管道必须通畅 16 4 受精过程 分解放射冠的卵泡细胞 水解局部透明带 精子细胞核和部分胞质进入卵母细胞 17 18 19 5 受精的意义 恢复染色体数目 促进遗传和变异 激发卵裂 决定性别 20 三 卵裂及胚泡形成 第一周 一 卵裂 cleavage 受精卵由输卵管向子宫方向运行 并不断进行细胞分裂 受精卵早期的细胞分裂称卵裂 卵裂产生的子细胞呈球形 称卵裂球 blastomere 桑椹胚 morula 受精后第3天 形成了12 16个卵裂球组成的实心胚 形似桑椹 称桑椹胚 21 二 胚泡形成受精后第4 6天桑椹胚细胞继续分裂 细胞间开始出现小腔隙 并逐渐汇合成一个大腔 桑椹胚转变为中空的泡状 称胚泡 blastocyst 胚泡由三部分组成 胚泡 滋养层 胚泡腔 内细胞群 极端滋养层 22 23 四 植入和二胚层胚盘的形成 第二周 一 植入 又称着床 定义胚泡埋入子宫内膜的过程 称植入 implantation 时间开始于受精后5 6第天 完成于第11 12天 过程 条件 胚泡及时到达宫腔 透明带及时溶解消失 子宫内膜处于分泌期 母体雌 孕激素调节正常 部位正常部位 子宫底或体部 后壁多见 异常部位 异位妊娠 子宫颈 输卵管 卵巢 肠系膜等处 24 植入过程 25 6 植入时子宫内膜的变化蜕膜反应分泌期子宫内膜变得更加肥厚 血液供应更为丰富 子宫腺分泌更旺盛 基质细胞肥大 蜕膜 decidua 胚胎植入后的子宫内膜称蜕膜 根据其与胚胎的位置 可分为基蜕膜 包蜕膜和壁蜕膜 蜕膜细胞 26 植入前母体和胚胎的时空变化 27 二 二胚层胚盘的形成 内细胞群形成二胚层胚盘上胚层 epiblast 与羊膜腔的形成下胚层 hypoblast 和卵黄囊的形成二胚层胚盘形成的时间第2周结构羊膜腔底的上胚层与卵黄囊顶的下胚层紧贴在一起 形似圆盘 称二胚层胚盘 胚盘是人体发生的原基 28 2 滋养层细胞的分化向子宫内膜中生长 形成细胞滋养层和合体滋养层 进而形成绒毛膜 向胚泡腔内生长 形成胚外中胚层 胚泡腔消失 29 3 出现胚外体腔滋养层向胚泡腔内生长 形成胚外中胚层 胚泡腔消失 第二周末 胚外中胚层之间出现小的腔隙 然后融合成一个大腔 胚外体腔 因此 胚外体腔由胚泡腔改建而来 由于胚外体腔的出现 将胚外中胚层分成脏层和壁层 4 体蒂的形成将两个胚层和两个囊与胚外体腔连接起来的胚外中胚层 是脐带的原基 30 31 32 33 34 35 五三胚层的形成 第3周 上胚层 细胞增殖 向尾端 中线集中 原条 中部凹陷 原沟 在上下胚层之间 向前后及两侧扩展 胚内 中胚层 进入下胚层 取代下胚层 内胚层 外胚层 脊索 为胚胎早期的中轴器官 起支撑作用 诱导神经管的形成 退化后成为椎间盘内的髓核 头端膨大 原结 原凹 上胚层细胞迁移形成一条细胞索 脊索 改称 36 37 38 口咽膜 泄殖腔膜 口咽膜 泄殖腔膜 39 三胚层胚盘形成的时间 第3周结构 由内 中 外3个胚层组成 全部来自上胚层 功能意义 胎儿发生的原基 口咽膜胚盘头端无中胚层处 泄殖腔膜胚盘尾端无中胚层处 40 六 柱形胚体的形成及胚层的分化 第4周 第8周 一 柱形胚体的形成第三周 由于胚体迅猛发育但极不均衡 其生长发育 胚盘中央部分快于周边 外胚层快于内胚层 胚盘头侧快于尾侧 于是产生了头褶 尾褶 侧褶 结果胚体向背侧隆凸 羊膜囊相应扩大 卵黄囊逐渐萎缩 腹部逐渐缩狭 体蒂由背侧逐渐转向腹侧 羊膜包绕体蒂 卵黄囊等形成原始脐带 41 胚胎外形的构建 42 二 三胚层的分化 外胚层 ectoderm 的分化 外胚层 背侧中线增厚 神经板 沟缘愈合 神经管 neuraltube 中枢神经系统 神经垂体 视网膜 松果体等 神经褶神经沟 神经嵴 neuralcrest 周围神经系统 肾上腺髓质等 表面外胚层 表皮及其附属器 内耳膜迷路 角膜上皮等 畸形 前神经孔不闭 无脑儿后神经孔不闭 脊髓裂 43 中胚层 mesoderm 的分化 轴旁中胚层体节 生皮节 真皮生骨节 中轴骨 脊柱 肋骨 生肌节 躯干肌 间介中胚层 泌尿生殖系统的原基 侧中胚层 体壁中胚层 体壁的骨骼 肌肉 血管 结缔组织等原始体腔 心包腔 胸膜腔 腹膜腔脏壁中胚层 消化和呼吸系统的肌组织 血管 结缔组织等 生心区心脏的原基间充质结缔组织 肌组织 血管 44 外胚层和中胚层的分化 45 内胚层 endoderm 的分化在胚体形成的同时 内胚层卷折形成原始消化管 primitivegut 原始消化管的头端膨大 称为原始咽 由口咽膜封闭 尾端膨大称为泄殖腔 由泄殖腔膜封闭 口咽膜与泄殖腔膜分别于第4周和第8周破裂消失 使原始消化管两端与外界相通 46 原始消化管分化的结构 咽以下消化管和消化腺 喉以下呼吸系统的上皮及其腺体 中耳 甲状腺 胸腺 膀胱 尿道和阴道前庭等器官的上皮 47 原始消化管分为三段 前肠 中肠 后肠 1 前肠分化为咽至十二指肠的上段 肝 胆 胰及喉以下呼吸系统的上皮 中耳 甲状腺 甲状旁腺和胸腺 48 前肠头端膨大形成一个头阔尾窄 背腹扁平的漏斗状结构 原始咽 其侧壁有五对囊状突起 故称咽囊 49 咽囊和原始咽的分化 内侧端 咽鼓管外侧端 中耳鼓室第一对腮膜 形成鼓膜 内侧端 腭扁桃体的上皮及其隐窝外侧端 退化 背侧份 下一对甲状旁腺腹侧份 胸腺 背侧份 上一对甲状旁腺腹侧份 退化 第 对 第 对 第 对 第 对 第 对很小 称后腮体 可形成滤泡旁细胞 第4周初 原始咽底壁正中线第一对咽囊的平面上 上皮增生形成一盲管 称甲状舌管 甲状腺原基 原始咽尾端底壁正中线形成一长形盲囊 称喉气管憩室 呼吸系统原基 50 第4周初 前肠末端腹侧上皮增生 形成一向外突出的状突起 称肝憩室 肝胆的原基 第4周末 前肠末端腹侧靠近肝憩室尾侧 上皮增生形成腹胰芽 其对侧上皮增生形成背胰芽 以后背腹胰芽融合形成胰腺 原始咽尾侧的前肠部份将分化为食管 胃 十二指肠前2 3段 51 中肠将分化形成十二指肠后1 3 横结肠右2 3段中肠原与卵黄囊相通 由于肠袢生长迅速 腹腔容积相对较小 致使肠袢进入脐腔内形成生理性脐疝 第10周 肠袢开始从脐腔退回腹腔 脐腔随之关 52 背侧 原始直肠 分化为直肠和肛管上段 腹侧 尿生殖窦 分化为膀胱 尿道和阴道前庭 泄殖腔膜 背侧 肛膜腹侧 尿生殖膜 3 后肠将分化形成横结肠左段1 3至肛管上段 齿状线以上部分 及膀胱 尿道和阴道前庭等的上皮组织 后肠末端的膨大部分称泄殖腔 人胚第7周 后肠与尿囊间的间充质增生 形成尿直肠隔 尿直肠隔向下沿伸与泄殖腔膜会合 将泄殖腔分为背腹两部分 泄殖腔 53 泄殖腔的分隔 54 原始消化管壁的内胚层仅形成上述器官的上皮以及有关腺体的实质 上述器官及腺体内的结缔组织 肌组织 血管等则来源于原始消化管周围的脏壁中胚层 55 七 胎盘与胎膜也称胎儿的附属结构 对胚胎起保护 营养等作用 一 胎膜胎膜包括绒毛膜 羊膜 卵黄囊 尿囊和脐带 56 绒毛膜 chorion 组成滋养层和胚外中胚层 绒毛的形成与分级初级绒毛干 细胞滋养层 合体滋养层次级绒毛干 胚外中胚层长入三级绒毛干 胚外中胚层分化为血管 绒毛膜的演变丛密平滑绒毛膜和平滑绒毛膜 功能为胚胎发育提供营养 丛密平滑绒毛膜参与构成胎盘 5 异常葡萄胎 水泡状胎块 绒毛膜上皮癌 57 58 羊膜囊 amnion 组成 壁羊膜上皮 分泌羊水胚外中胚层 腔内充满羊水来源 羊膜上皮的分泌 胎儿的排泄去路 羊膜重吸收 胎儿的吞咽成分 水 胎儿脱落的上皮细胞等 足月正常量 1000ml过多 多于2000ml过少 少于500ml 功能 保护 扩张宫颈 冲洗产道等 演变 59 脐粪瘘的发生 卵黄囊 yolksac 组成 内胚层 胚外中胚层 演变 包入脐带 并于第六周闭锁 退化 功能意义 A 卵黄囊壁的胚外中胚层形成原始造血干细胞B 卵黄囊的内胚层形成原始生殖细胞 60 脐尿瘘的发生 尿囊 allantois 形成 第三周 卵黄囊顶的内胚层向体蒂内伸出一个盲囊 组成 尿囊壁由内胚层及胚外中胚层组成 演变 包入脐带 退化后在脐与膀胱间形成脐正中韧带 功能意义 尿囊壁胚外中胚层分化所形成尿囊动 静脉将转变为脐 动静脉 61 脐带 umbilicalcord 组成及其演变 早期 体蒂 尿囊 卵黄囊晚期 粘液性结缔组织 脐动脉 静脉 正常长度 40 60cm 功能物质交换 异常过短 20cm过长 100cm 外包羊膜 62 胎膜的演变 63 二 胎盘 placenta 1 一般结构圆盘状 重500g 直径15 20cm 厚2 5cm 有胎儿面与母体面之分 胎儿面光滑 被覆羊膜 附有脐带 母体面粗糙 可见15 30个胎盘小叶 胎盘小叶之间有胎盘隔 为残存的基蜕膜 64 65 2 组织结构 子体 丛密绒毛膜 40 60个绒毛干 绒毛间隙含母体血 母体 基蜕膜 残存的基蜕膜即胎盘隔 66 3 胎盘的血循环 子体 胎儿血 绒毛内毛细血管 物质交换 母体 子宫动脉螺旋动脉开口于绒毛间隙 子宫静脉 绒毛静脉 脐静脉 脐动脉 67 4 胎盘膜 胎盘屏障 定义 是胎儿血与母体血在胎盘内进行物质交换所通过的结构 组成 早期 6层 血管内皮 基膜 薄层结缔组织 基膜 合体滋养层 细胞滋养层晚期 3层 合体滋养层 基膜 内皮 功能 屏障及物质交换功能 胎盘的功能 物质交换 内分泌功能HCG 受精后第2周开始分泌 第8周达高峰HCS 受精后第2月开始分泌 第8月达高峰孕激素及雌激素 受精后第4月开始分泌 68 八 多胎 双胎 联胎 一 双胎单卵孪生和双卵孪生 二 多胎 三 联体双胎 69 70 九 干细胞 一 干细胞的概念干细胞 stemcell 是一类具有自我复制能力 self renewing 的多潜能细胞 它可以分化成多种功能细胞 根据其发育阶段 干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞 根据其分化潜能的大小 干细胞可分为三种 全能干细胞它具有形成完整个体的分化潜能 可以无限制地增殖 能分化成成体的200多种细胞类型 从而可以形成任何组织和器官 胚胎干细胞属于此类 多能干细胞它具有分化成多种细胞组织的潜能 但却失去了发育成完整个体的能力 如间充质干细胞 定向干细胞只能向一种或密切相关的细胞类型分化 如造血干细胞和神经干细胞等 71 二 胚胎干细胞胚胎干细胞 embryonicstemcell ES 是已知的分化潜能最广的一类干细胞 可以从早期胚胎中分离得到 1 胚胎干细胞系的建立1981年小鼠的ES建立1989年人的ES建立胚胎干细胞系建立于1981年 英国剑桥大学的Evans和Kaufman 美国加州大学的Martin分别成功地分离和体外培养了小鼠的胚胎干细胞 此后 一系列其它动物的胚胎干细胞相继分离和建系 如金黄地鼠 大鼠 猪 牛 水貂和兔等 72 人胚胎干细胞的建系开始于1989年 Pre于1989年成功地从人畸胎瘤中分离出胚胎干细胞 初步证明人胚胎干细胞系建立的可能性 此后 Thomson Gearhart和Shmblott于1998年分别报道他们从体外受精的早期胚胎中成功地建立了人胚胎干细胞株 2000年 澳大利亚的Reubinoff和新加坡的体外受精专家合作 又成功地从人胚泡中建立了两株未分化的人胚胎干细胞 并在体外分化实验中成功地得到了神经干细胞 73 2 胚胎干细胞的的分化胚胎干细胞 embryonicstemcell ES 是已知的分化潜能最广的一类干细胞 可以从早期胚胎中分离得到 目前胚胎干细胞诱导分化的实验主要集中在小鼠 小鼠的胚胎干细胞在体外分化的细胞主要有 造血细胞 内皮细胞 心肌细胞 平滑肌细胞 神经细胞 脂肪细胞 骨细胞 软骨细胞 胰岛素分泌细胞等 2000年 澳大利亚的Reubinoff和新加坡的体外受精专家合作 成功地从人胚泡中建立了两株未分化的人胚胎干细胞 并在体外分化实验中成功地得到了神经干细胞 74 2 胚胎干细胞研究的必要性和意义 为发育生物学研究提供合适的体外模型发育生物学一直是生命科学的前沿领域 人类为揭示生命发生的奥妙不遗余力 其中关键问题就是要弄清楚生命是如何从一个细胞 受精卵 通过分化发育 成为具有多种复杂的组织 器官 系统的完整的有机个体 75 已知包括人类在内的正常的胚胎发育过程 是按严格的时空程序进行一系列细胞之间及核和质之间相互作用的结果 从全能的胚胎干细胞分化为具有独特功能的体细胞 主要取决于哪些基因被什么物质和什么机制激活 在什么时间和什么位点被激活 人类基因组计划和分子生物学技术的进展 使揭示生物发育的分子机制成为可能 但是 哺乳动物胚胎体积小 体内研究极为困难 体外研究又缺乏适合的模型 因而限制了研究的进展 胚胎发育过程中还有许多未解之谜 人胚胎干细胞的体外诱导分化的研究 将开辟人类研究自身胚胎生长发育过程的最好途径 由于胚胎干细胞具有全能的分化潜能 可在体外诱导分化 使其进入到不同的发育阶段 然后分析不同发育阶段的细