人类辅助生殖技术课案.docx

第一章 配子的发生-张颖• 第一章 配子的发生• 未分化性腺的发生第4周，原始生殖细胞（PGC）主要存在于卵黄囊靠近尿囊部第5周，双侧中肾嵴内侧的表面上皮细胞增殖，形成一对纵行的生殖腺嵴，逐渐增厚并向上皮下的间充质内以条索状方式增殖PGC沿后肠的背肠系膜伸入条索内进入生殖腺嵴，与上皮细胞一起形成初级性索此期的生殖腺为未分化性腺(indifferent gonad)性别决定----Y染色体上的睾丸决定因子： Y染色体的一部分对起始睾丸发育是必需的，未分化性腺分化为睾丸依赖于上皮性索细胞中Y染色体基因的表达睾丸决定因子（testis determining factor, TDF）位于Y染色体短臂上SRY基因(sex-determining region on the Y chromosome)为睾丸决定因子基因，位于Y染色体短臂上的性别决定区SRY基因仅在睾丸分化前的生殖腺嵴中表达，如果发生突变或失活，将会导致46，XY个体成为性腺发育不全的女性个体 两条正常X染色体是女性遗传表现型发育所必须，也是卵巢分化和卵泡发育必不可少的X染色体与两性的分化发育有关，也与体格特征有关Xq21-Xq27是女性生殖腺发育关键区域，如果该区域发生断裂、异位、缺失或其他任何异常都会导致性腺发育不良，临床表现为身材矮小、闭经和不孕 • 卵子发生• 性腺原基有向卵巢方向分化的自然趋势• 卵子的发生始于PGC的形成• 妊娠5周，卵巢形成，卵巢中的PGC发育成为卵原细胞• 妊娠8周，卵原细胞持续有丝分裂，并逐渐获得减数分裂及闭锁的能力• 妊娠20周，卵原细胞数达6-7×106，至此数量不再增加。

其中2/3的生殖细胞处于第一次减数分裂即形成初级卵母细胞，伴随周围的颗粒细胞生长，形成始基卵泡• 妊娠7月后，卵原细胞有丝分裂完全停止，未发生减数分裂的卵原细胞发生闭锁• 女婴出生时卵巢中已不存在卵原细胞• 为什么初级卵母细胞停滞在第一次减数分裂的前期—双线期？ 与颗粒细胞分泌的某些物质抑制卵母细胞减数分裂的进行有关，如卵子成熟抑制因子、次黄嘌呤、环磷酸腺苷（cAMP）• 双线期的卵子以生殖泡（GV）的形成为特征• GV即停滞于第1次减速分裂前期双线期的初级卵母细胞细胞核• 卵母细胞的核相分为：待成熟受抑制状态的GV期，进入成熟状态的生殖泡破裂（GVBD）和之后的减速分裂期（M期）（分为MⅠ期和MⅡ期）• GV持续存在直至排卵前消失• 始基卵泡从卵泡池中迁移首先表现为卵子直径的增大，是卵泡被募集的最早表现 • 窦前卵泡中的卵母细胞尚不具备恢复减数分裂的能力• 窦卵泡期生殖泡裂解(GVBD)，卵子获得继续减数分裂的能力• 排卵前卵子完成第一次减数分裂，成为次级卵母细胞，并停留在第二次减数分裂中期，等待受精精子进入卵细胞内才完成第二次减数分裂• 卵子成熟• 卵子成熟是卵子发生的最后阶段• 成熟卵泡时，月经中期的LH峰或注射hCG启动卵子的成熟• 卵子成熟包括：核的成熟、胞浆的成熟和膜的成熟卵子成熟—核的成熟• GV直径增大，核膜上有许多小孔，完成核与胞浆的物质和信息交换• GV在蛋白激酶和微管复合体的调控下向卵子皮质区迁移• GV的染色质在核仁周围凝集并靠近核膜， 随之LH峰出现• 染色质凝集20-24h后发生GVBD，形成减数分裂纺锤体• 在肌动蛋白、微丝和微管的共同作用下，纺锤体移到卵子表面，即减数分裂中期Ⅰ(MⅠ）• MⅠ持续数小时，然后依次进入分裂后期和末期，LH峰或注射hCG 36h后排出第一极体，卵子迅速进入减数分裂中期Ⅱ(MⅡ) • 蛋白质的合成和水解可能是诱使卵母细胞GVBD的两个必要的连续的步骤 • 蛋白质的磷酸化和去磷酸化是影响卵母细胞减数分裂的重要因素 • 染色体凝集和GVBD两个恢复减数分裂的主要特征性事件均与蛋白质磷酸化相关 • 核成熟的调控（缝隙连接）• 核成熟的促进因子包括： 钙离子、促性腺激素、成熟促进因子（MPF）和上皮生长因子等• 核成熟的抑制因子包括： cAMP、卵子成熟抑制因子、次黄嘌呤和其他能提高cAMP水平的物质• (1)钙离子• 细胞内钙离子释放是减数分裂启动的最早标志之一• (2)细胞静止因子(cytostatic factor, CSF)• 使卵子停留在减数分裂中期Ⅱ• (3)环磷酸腺苷（cAMP）• cAMP对核成熟有抑制和促进的双重作用• 抑制作用：cAMP维持蛋白激酶A（PKA）的活性状态，而抑制MPF的活性或降解MPF的亚单位，因此PKA的活化和随后特异蛋白的磷酸化是减数分裂调控的重要步骤• cAMP水平短暂升高后的降低可导致卵子减数分裂的重新启动 • (4)卵泡液• 脂肪酸中的主要成分亚油酸，可在体外培养时维持卵子的减数分裂停滞状态• 次黄嘌呤抑制磷酸二酯酶，阻止核成熟，防止卵子过早进行减数分裂导致发育潜能的降低• 类固醇中雌二醇和睾酮起抑制作用，而黄体酮起促进作用；黄体酮与雌二醇比例的改变可能影响卵子的减数分裂• 卵子成熟—胞浆的成熟• 卵子成熟后，除皮质颗粒外，其他细胞器向卵子中央迁移• 通常卵细胞浆的成熟是伴随着核成熟的1．细胞器的成熟 （1）线粒体• 随着卵子的发育线粒体的数目也逐渐增多，其结构发生变化• 随着年龄增加线粒体DNA发生突变的几率也随之升高。

线粒体DNA突变的累积可能导致ATP的合成受影响，从而使减数分裂时发生染色体不分离，产生非整倍体的卵子 （2）高尔基体• 粗面内质网中形成皮质泡阻止多个精子侵入卵子，皮质泡在增大的高尔基体中包装并运输到卵细胞膜下面的表层胞质中• 加工组成透明带的糖蛋白• 卵子接近成熟时，高尔基体活性消失 （3）内质网• 在卵子发育过程中持续存在，卵子成熟时粗面内质网消失，滑面内质网增多滑面内质网与线粒体联系密切 （4）核糖体• 成熟卵子中聚集大量的核糖体 （5）皮质颗粒• 是由膜包围的一种小泡状细胞器• 存在于卵子皮质区，是卵浆成熟的重要指标之一• GV期卵子中皮质颗粒存在于细胞中央随着卵子的成熟，皮质颗粒数量增多，并逐渐迁移到卵细胞膜下• 卵子受精时，细胞内钙离子浓度升高，导致皮质颗粒内容物释放入卵周间隙，修饰透明带，尤其是透明带糖蛋白ZP2和ZP3，从而阻止多精受精 2．蛋白质合成和基因表达 • RNA、蛋白质和印迹基因在卵子生长过程中积聚在卵浆，以维持在胚胎基因组激活前胚胎的早期发育• 排卵前，卵子的代谢主要是活跃的转录和翻译；排卵时转录停止• 卵子及胚胎的发育主要依赖于排卵前累积的mRNA和蛋白质• 卵子提供胚胎开始分裂必须的蛋白质，并参与调节受精后父源基因的表达• 卵浆不成熟将不能促进雄原核形成，并增加受精后染色体异常的几率• 卵子通过累积必须的物质、经历基因组修饰准备受精和胚胎发育，最后的准备在GVBD到MⅡ的成熟过程中完成• 卵子成熟—膜的成熟1．卵细胞膜• 发育早期的卵子卵细胞膜相对较光滑，在发育过程中卵膜表面的皱褶逐渐增多• 卵细胞膜表面的微绒毛分布均匀并深入透明带内，与颗粒细胞形成桥粒连接从而交换信息• 卵膜可能在特定部位才能结合精子• 卵子膜成熟需要特定的卵泡内孕酮环境，孕酮能使已获能及未获能的精子立即产生钙浓度升高，也参与了卵膜钙离子释放系统的发育2．透明带• 通过其表面的糖蛋白ZPl, ZP2和ZP3介导种属特异性的精卵结合• 卵子受精后，皮质颗粒的释放使透明带的糖蛋白立体结构发生改变，导致透明带变硬和穿透性降低• 精子发生• 在睾丸的曲细精管里进行• 分为三个阶段： ①增殖阶段：精原细胞增殖,产生精母细胞 ②减数分裂阶段：精母细胞经过两次减数分裂产生单倍染色体的精子细胞 ③精子形成阶段：精子细胞变态成为成熟精子• 精子发生过程中有丝分裂及减数分裂发生错误引起不育，且是胎儿染色体异常的原因之一，临床结局为流产、先天畸形，出生后发育智力障碍、行为异常等 • 睾丸发育（成人睾丸体积约15-30ml，重约12g）（一）胎儿期的发育• Y染色体上的TDF基因决定性别分化• TDF基因的产物为Y-组织相容性抗原，即H-Y抗原• 有Y染色体的胚胎细胞膜上有H-Y抗原，当PGC迁移到生殖腺嵴时，通过相互识别作用使原始性腺向睾丸方向发育• 胚胎的性别在受精时就已确定• 胚胎发育第7周时才有原始性腺的分化• 原始性腺包括三个成分： ①PGC演化为精原细胞 ②生殖腺细胞分化为睾丸曲细精管中的Sertoli细胞 ③实质中的间充质细胞分化为睾丸间质及Leydig细胞惟支持细胞综合征（Sertoli cell only syndrome）• 男性的未分化性腺未得到PGC，会导致一种先天性畸形，患者睾丸生精小管上皮仅有Sertoli细胞而没有生精细胞，将来必将导致无精症和不育• 8-14周，hCG刺激Gn分泌，胎儿Sertoli细胞及生精细胞快速有丝分裂，细胞数目急剧增长• Sertoli细胞分泌抗Müller管激素（MIS），调节男性内生殖器分化• 8-14周，hCG及LH刺激Leydig细胞快速增殖并分泌睾酮• 14周时，人胚胎血清睾酮的水平达到峰值（达到成人水平），促进男性内、外生殖器分化（二）新生儿及青春期前的发育• 青春期前血清Gn处于低水平，Sertoli细胞和生精细胞的数目显著增加，生精细胞发育成为精原细胞• 胎儿期的Sertoli细胞和精原细胞的数目在很大程度上将决定成人后睾丸的产生精子的最大能力（三）青春期的发育• 青春期，下丘脑分泌GnRH刺激垂体分泌Gn (FSH、LH），睾丸的精子发生开始启动• Leydig细胞在LH刺激下分泌睾酮逐渐增多。

睾酮在精子发生及第二性征发育中起重要作用• 睾丸体积显著增大是青春期的一个最早的身体变化，青春期早期（12-15岁）曲细精管即能释放精子• 睾丸体积的大小主要在于曲细精管长度和数量的差异，与睾丸产生的精子数量密切相关• 睾丸体积明显减小者往往为少精症或无精症患者睾丸• 睾丸被膜包括鞘膜脏层、白膜、血管膜三部分• 睾丸实质被分成200-300个睾丸小叶，每个小叶包含有1-4条高度盘曲的曲细精管曲细精管汇合成直细精管，进入睾丸纵隔，形成睾丸网与附睾相通• 曲细精管间为间质，除一般结缔组织成分外，还有间质细胞、曲细精管，曲细精管由界膜围绕，管壁上皮为特殊的生精上皮，由生精细胞和Sertoli细胞组成• Sertoli细胞之间形成紧密连接，其间镶嵌着各级生精细胞，紧密连接将曲细精管分成基底小室和管腔小室两部分，基底小室内有精原细胞和前细线期精母细胞管腔小室内有正在发育的精母细胞和精子细胞• Sertoli细胞间的紧密连接形成血睾屏障血睾屏障：• 防止细胞毒性物质进入曲细精管• 精子进入血流，免疫系统会作出针对性自身免疫反应，产生抗精子抗体结合精子表面的不同抗原位点：结合在头部，精子使卵细胞受精的能力被削弱；结合在尾部，精子的活力被削弱睾丸间质• Leydig细胞分泌类固醇激素，主要产生雄激素，也能产生少量的雌激素；其滑面内质网的丰富程度反映了Leydig细胞合成胆固醇的能力，间接反映合成雄激素的功能状态• 曲细精管周围的管周肌样细胞有收缩作用，促使精子及液体向附睾方向输送；介导睾酮和其他激素、生长因子对Sertoli细胞和生精细胞的作用• 巨噬细胞分泌细胞因子及吞噬细胞碎片调节Sertoli细胞的功能和精子发生过程精子发生阶段：• （一）精。