胚胎学图谱 》

受精过程是雌雄配子（人的精子和卵母细胞）相互协调相互作用的过程，最后雌雄原核融合，形成新的个体。

一、配子的成熟是受精的基础

•  减数分裂

减数分裂是形成配子时发生的细胞分裂。是一个复杂而重要的过程。

分二个阶段，第一次和第二次，每个阶段又分前期、中期、后期、末期。

图

第一次减数分裂：较为复杂

•  在前期有 DNA 复制，同源染色体配对、交叉，发生遗传物质的交换

•  同源染色体分离，染色体数目减半（ 46 条 → 23 条）， DNA 量由 4n → 2n

•  初级卵（精）母细胞 → 次级卵（精）母细胞

第二次减数分裂：比较简单

① 前期短，无 DNA 复制和遗传物质的交换。

② 姊妹 染色单体分开，染色体数目仍为 23 条， DNA 量由 2n → 1 n

③ 次级精母细胞 →精子细胞，次级卵母细胞排出第二极体

目的： 1 ）减少染色体数目。 DNA 只复制一次，细胞分裂两次，染色体数目减半。这样配子均为单倍体，两性配子结合后形成的新个体才是双倍体。

2 ）通过重组来传递遗传信息。这样经减数分裂后形成的配子所含的遗传物质，与分裂前的细胞不一样，配子之间也彼此不同。这样两性配子结合后，将发育成既具有亲代特征，但又与亲代特征不完全相同的新个体。

•  卵母细胞的成熟 图

1 ）卵原细胞 →初级卵母细胞

•  在胚胎期已完成

•  出生时绝大多数初级卵母细胞都已进入第一次减数分裂前期，并处于“静止状态”。

•  初级卵母细胞停滞阶段可持续 12~50 年之久，直至青春期后排卵前。

•  初级卵母细胞特征：

卵母细胞内直径约 10 μ m ，有一个特征性的大核，称为 GV （生发泡）；无透明带。由一单层扁平细胞所围绕，位于卵巢皮质 → 始基卵泡

2 ）初级卵母细胞 →次级卵母细胞（狭义的成熟）

•  青春期开始

•  卵泡的成熟：始基卵泡 → 初级卵泡 → 次级卵泡 →成熟卵泡 图: 书第20页

从始基卵泡 →成熟卵泡， 核的状态始终停留在第一次减数分裂前期，但初级卵母细胞和卵泡的结构不断在发生变化。

•  卵母细胞体积逐渐增大，透明带形成，核也增大，核孔增多，胞质内细胞器的数量和分布均显著变化。为启动减数分裂作准备。

•  卵泡形态变化：成熟卵泡的图

体积增大， 50 μ m → 20 mm

颗粒细胞由单层增殖为多层，卵丘形成；

出现基底膜；

卵泡内积聚的液体增多，含大量雌激素；

•  卵母细胞成熟，排卵。

•  核成熟

LH 排卵峰 → 初级卵母细胞重新启动减数分裂， GV 泡破裂 → M Ⅰ→ 完成第一次减数分裂，排出第一极体，成为次级卵母细胞 → 停于第二次减数分裂中期（ M Ⅱ ） →次级 卵母细胞及其周围卵丘排出，等待受精

•  胞质成熟

第一极体排出后必须有短暂时间让卵母细胞胞质完全成熟。胞质成熟对卵母细胞的正常受精和早期胚胎的正常发育是必不可少的阶段。如核成熟而胞质不完全成熟会带来受精异常，这一点在后面会谈到。

胞质成熟主要表现为：皮质颗粒向卵膜方向移动并停留在胞质边缘。

图 GV ， M Ⅰ , M Ⅱ 的图， GV ， M Ⅰ分别是处于第一次减数分裂前期和中期的初级卵母细胞， M Ⅱ则是处于第二次减数分裂中期的次级卵母细胞。

GV约需24~36小时成熟， M Ⅰ

3 ）次级卵母细胞受精，排出第二极体；如未受精，次级卵母细胞在 6~24 小时内退化。

人类卵子的发生早在胚胎期就已开始，人胚 2 个月时，卵巢内含有由 1100 个原始生殖细胞经有丝分裂增殖而来的 60 万个卵原细胞，卵原细胞进一步进行有丝分裂增殖，同时许多卵原细胞分化为初级卵母细胞，进入第一次减数分裂，最多时胎儿卵巢内约有 200 万个卵原细胞和 500 万个初级卵母细胞，此后，卵母细胞只有丢失，没有增加。

出生时，卵巢内约含有 100 万个初级卵母细胞，其中绝大多数都已进入第一次减数分裂前期的双线期，并停留在这个阶段，直到青春期才开始变化。这时，最多在这个状态存活几十年（胎儿阶段形成至排卵）。这时的初级卵母细胞直径约 10 μ m ，，由一单层扁平细胞所围绕，位于卵巢皮质，我们称之为始基卵泡（ primordial follicle ）。一个始基卵泡从开始生长到最终成熟约需 85 天。在青春期，约有 20 万个始基卵泡。一些始基卵泡开始募集，募集的卵泡和其内的初级卵母细胞都开始生长，卵母细胞直径从 10 μ m 生长至 100 μ m ，合成并贮存大量蛋白质、 mRNA 等。卵母细胞周围的颗粒细胞增殖，形成多层，卵母细胞与颗粒细胞形成透明带。颗粒细胞之间出现液体间隙，这时卵泡称为窦前卵泡 ( 初级卵泡 ) 。大部分窦前卵泡都闭锁。在血循环中促性腺激素作用下，窦前卵泡内液体积聚出现窦腔，称为窦卵泡 ( 次级卵泡 ) 。窦卵泡内的初级卵母细胞在各种激素和因子作用下重新启动减数分裂，发生 GV 泡破裂，进入第一次减数分裂的中期（ M Ⅰ ），然后完成第一次减数分裂，排出第一极体，染色体数目减半为 23 条，进入第二次减数分裂，停于第二次减数分裂中期（ M Ⅱ ），即次级卵母细胞。在 LH 峰诱导下，卵母细胞及其周围卵丘排出，排出的次级卵母细胞如在 6~24 小时内不受精，就会退化。

2. 精子的成熟

精子成熟与卵母细胞成熟相似点：都要经历两次减数分裂。但相对简单，图：精子发生约 64 天，在睾丸的曲细精管内完成。从青春期起，精原细胞开始有丝分裂增殖形成初级精母细胞，进入减数分裂，也是两次减数分裂，一个初级精母细胞分裂形成 4 个精子细胞，精子细胞经复杂的形态变化后，发育为蝌蚪状的精子。

图

精子成熟与卵母细胞成熟不同点：

•  精子发生开始于青春期，卵母细胞产生开始于胚胎期

•  精子发生是一个连续过程，不停滞。卵产生经过两次停滞，初级卵母细胞可在卵巢内停滞于第一次减数分裂前期达几十年，次级卵母细胞受精前也停留在第二次减数分裂的中期，受精后才完成第二次减数分裂。

•  一个精原细胞完成二次减数分裂后产生 4 个精子，均有受精能力；而卵母细胞减数分裂后胞质分配不均等，只产生一个大的卵子，另外为三个没有受精能力的极体，将大部分对早期胚胎发育起重要作用的分子和信息留在卵母细胞的胞质中。

睾丸产生的精子只是形态上的成熟，既没有运动功能又没有受精功能，必须在附睾管内运行的过程中，逐步获得运动与受精功能。

3. 精子获能

精子获能：附睾产生的精子还不具备完全的受精能力，必须在女性生殖道内获能，才能使卵受精。精子获得使卵母细胞受精的能力，我们称之为获能。获能对精子达到和穿过透明带非常关键。

获能方式：

•  体内：精子获能在女性生殖道内达到

•  体外： IVF 的实践使体外精子获能也很容易达到，通过精子洗涤、孵育。

获能的目的：

•  在于去除精浆成分，精浆中含有去获能因子；

•  暴露精子特异抗原，使其与卵表面特异性识别，进而解除对顶体反应的封闭，然后精子借助顶体酶系的作用，进入卵内。

获能后变化：

•  精子膜改变

•  精子运动方式显著改变：单纯前向运动变为“鞭打样”的激烈前向运动

•  精子代谢变化

4. 精子穿过卵丘，与透明带相互作用

精子穿过卵丘，与透明带相互作用：这一过程是由 ZP3 （卵母细胞特异性糖蛋白 3 ）介导的，是特异性的受体 - 配体作用。

顶体反应

顶体是暴露于精子头前部的内膜包裹的帽子结构，内含大量的水解酶，如透明质酸酶、顶体素、蛋白酶与磷酸酶等。

机制：大量 Ca 2+ 内流，直接或间接激活顶体素原成为顶体素， → 激活磷脂酶，将精子膜上的磷脂分解为溶血磷脂和脂肪酸 →使精子质膜与顶体外膜形成多处融合→形成小泡→顶体内容物外流。

顶体反应对精子通过透明带，穿过卵母细胞与卵膜融合是不可缺少的一步。

诱导物：

体内：①卵泡细胞和透明带是诱发顶体反应的主要因素；②离子、 PH和温度也必须达到一定程度。

体外：用钙离子载体 A23187可诱导获能精子发生顶体反应，利用这一原理测定体反应，有助于预测精子的受精能力；有的中心用顶体反应作为筛查适合作ICSI病人的方法，但它的临床价值还不明确。

5.精子/卵膜融合

精子头的赤道部分附于卵母细胞的质膜上，卵膜发生电变化，卵母细胞内 Ca 2+ 增加，卵母细胞激活，表现为：

•  皮质反应：又称透明带反应，卵母细胞胞质边缘的皮质颗粒与卵质膜融合，通过胞吐作用，将颗粒内容物（水解酶）释放到卵周间隙中，作用于透明带→透明带发生化学变化，对酶和化学消化的抵抗力增加→阻止其它精子进入，防止多精受精。皮质反应慢或不完全是多精受精最常见原因。而不受精则可能与皮质颗粒过早排出或不排出有关？。

•  核激活，完成减数分裂。卵母细胞完成第二次减数分裂，排出第二极体，达到单倍数染色体和单倍数 DNA 量。

ICSI 时绕过了精子头与卵膜融合这一步，直接将精子注入卵质内，但它也要激活卵母细胞。卵母细胞激活机制：卵膜刺破，胞质受干扰，形成机械刺激。因此 ICSI 操作时激活卵母细胞非常重要，卵膜刺破，胞质回吸，强调手法。

卵母细胞激活途径：精子刺激、机械损伤、温度变化、化学刺激或电信号等

6. 雌、雄原核形成

精子核去凝集，精子与卵子的染色质分别形成雌原核和雄原核，我们称之为原核期。

通常雄原核在精子进入的地方附近形成，雌原核在第二极体排出地方附近形成。

胞质内颗粒运动的 circular wave? 发生地点：卵母细胞皮质内；发生时间 : 精子进入后 , 精子头去凝集 ( 同时 ), 第二极体排出 (ICSI 后 2.5 小时 ); 持续时间 :20~53 分钟

雄原核形成同时或之后，在第二极体排出附近见雌原核，然后两原核慢慢接近，直至两原核靠拢。最后两原核增大，显示核仁，同时胞质细胞器向中央集聚， halo 形成？。

最早在 ICSI 后 4 小时， IVF 后 5~6 小时可看到原核。 IVF 后 15 小时，原核靠拢，到 IVF/ICSI 后 20 小时，两原核开始退色，消失。

7. 原核融合，形成新个体

原核融合，形成新个体：雌、雄原核迁移至卵中央，原核靠拢至融合，核膜破裂，父母双方染色体混合，形成二倍体的合子，新个体产生。

原核消失时间： check 时间最好授精后 16~20 小时

一组图片：

用录像拍摄下来的 ICSI 后卵母细胞内的变化：可以看到，在 12 点处为第一极体，在 11 ： 30 处卵母细胞排出第二极体，这是 I CSI 后 2h 左右发生的（图 1-3 ）。在 I CSI 后 6h( 图 4) ， 6.5h( 图 5) ， 7h( 图 6) ， 8h( 图 7) ， 8.5h( 图 8) ， 9h( 图 9) ， 9.5h( 图 10) ，原核逐渐形成。

这个过程的各个阶段的开始和持续时间会因以下因素而有所不同：

•  授精方式： ICSI/IVF ，通常， ICSI 后的原核发育和第一次卵裂会比常规 IVF 早 2~4 小时。

•  配子的内在特性：如卵母细胞的成熟度，包括核和胞质成熟度的差异会影响原核出现的时间。

•  体外培养条件。

原核评分（ Zygote Scoring ）

与传统的形态学评分相结合，有助于选择最有生存力的胚胎移植，在提高妊娠率的同时减少移植胚胎数，降低多胎妊娠率和减胎率。

结合原核大小、形态位置、核仁数目和分布、胞质形态

•  受精后 16~18 小时，雌雄原核未靠拢。只有两原核靠拢，排列在卵母细胞中央，父母双方染色体才会排列在位于卵中央的纺锤体上，开始第一次有丝分裂 ( 卵裂 ) 。如果受精后 16~18 小时雌雄原核仍未靠拢，说明星状体和微管的形成受到破坏，会导致发育异常。这样的胚胎很少发育得很好或发育至囊胚。

•  雌雄原核大小相差很大。两原核大小应大致相同，如相差很大， 87% 可能染色体异常。特别是如果某一原核很大，这个原核多半是双倍体，此胚胎虽然表现为 2PN ，但多为三倍体。

•  原核太小。通常是不正常的，说明发育迟缓或停滞。

•  雌雄原核的位置偏于一侧。受精时，雄原核逐步向卵母细胞的中心位置移动，同时星状体中的微管将雌原核拉向雄原核，因此最后原核应位于正中或稍偏向第二极体所在的半球。

Scott 认为，以上几种胚胎均不应考虑移植。只有原核大小正常，靠拢，大小大致相等且位置正常的受精卵，才进行更细致的评分。其中最重要的是对两原核中核仁的数目、大小和位置所进行的评分，可将原核分为 Z1 、 Z2 、 Z3 、 Z4 四种类型，简称为 Z 评分。

Z 评分图

其中 Z1 、 Z2 是比较理想的受精卵：两原核内核仁数目相当；一般每原核 3~7 个；核仁大小一致；开始或已经并列在原核接合处，其中，核仁并排排列的为 Z1 ，核仁分散排列的为 Z2 ，由这两种类型的受精卵发育而成的胚胎质量好，着床率高。

将核仁大小不一或数目不一的受精卵归为 Z3 ，分别为 Z3a 和 Z3b 。这样的受精卵可能雌雄原核发育不同步，进展到 DNA 合成期的速度不一，会导致明显的发育异常。通常由这样的合子发育而来的胚胎 D3 质量差，囊胚形成率较低，着床率低。

Z4 实际上是我们刚才提到的不适合移植的原核类型。 Z4a ：两原核未靠拢； Z4b ：大小相差很大。

除了对核仁的评估，大家比较公认的反应合子好坏的指标有胞质特征，也就是晕（ halo ）的存在与否。一般认为晕的存在与高质量胚胎有关。

机制：晕的形成是线粒体集聚的表现，通常线粒体集聚在新陈代谢活动最旺盛的地方，晕在原核周围形成说明原核新陈代谢旺盛，活力好。如果晕不明显可能新陈代谢受损，会导致胚胎发育停滞或很差。

原核评分方案：

•  Z 评分： Z1 、 Z2 、 Z3 （ Z3a 和 Z3b ）、 Z4 （ Z3a 和 Z3b ）

•  原核的位置和大小：主要记录它们的位置是否太偏，大小是否太小

•  晕的有无

其它注意：

•  原核评估时间：原核的出现和消失是一个动态的过程，不同的时间评估可能会有不同的结果。在相对固定的时间授精，相对固定的时间 Check 原核。并记录好这两个时间。

•  充分了解原核评分方案，这样才能又快又准。

受精异常

一、多原核

以 3PN 为例。发生率：常规 IVF 约 5% ； ICSI1% 。

类型： ① 2个精子进入

②第一极体或第二极体的染色体滞留

③一个 双倍 体精子进入；这样的精子占 0.5%。

④双倍体卵母细胞： ICSI3PN的主要来源；因卵母细胞老化（aging）或培养条件差所致。

第 ①、②种类型最常见。无论哪一种，均不适合移植。因为，在人自然流产胚胎中，三倍体占 20%；而且研究发现：三倍体胚胎很少能足月分娩，即使极少数能足月，出生的新生儿多带有严重的体格发育异常和智力障碍。

而多原核卵裂后，与二原核胚胎无法区分开，因此在原核消失前正确评估原核数目非常重要。

机制：①卵的成熟度和存活力。现在认为这是多精受精的主要原因。

有证据表明卵必须处于一定的发育状态才能产生正确的皮质反应，来阻止多精受精，更具体地说，就是核成熟后，胞质也必须成熟。如授精时胞质不成熟，皮质颗粒可能数量不够或未移到皮质，而导致皮质反应不全。有一项研究发现成熟卵授精后多原核发生率为 1~2%，而不成熟卵多精受精发生率大于30%。

卵质过熟，比如卵在培养过程中老化，转移到皮质区的皮质颗粒又退回到细胞内，皮质颗粒释放不足，也会导致皮质反应不全。

②与授精的精子浓度有关。关于这一点有争议，尚未达成一致。

③培养条件有关。暴露时间过长、过冷或过热等因素；培养时间过长致卵母细胞老化。

④卵的遗传缺陷

二、 1PN

发生率： 1%

机制： ①孤雌来源。卵母细胞偶尔被热、冷、生化、渗透压或机械方法激活。 ICSI后的IPN多是这一来源，机械激活了卵母细胞，但由于技术原因精子并没有注入。

②雌雄原核发育不同步。有人发现， 25%IPN再次检查后为2PN，因此建议所有IVF后产生的IPN都应在2~6小时内再次检查。

③雌雄原核融合。少见。一般双倍体的单原核要比通常的原核大。

一般认为， 1PN 有部分为双倍体已受精胚胎，在可移植胚胎数太少情况下可考虑移植。但须优先移植正常受精胚胎，尤其是行 ICSI 患者，尽量不要移植此类胚胎。

三、不受精

机制： ①配子的成熟度：卵母细胞核或胞浆成熟不完全，这样卵母细胞无法激活，胞浆中的染色体凝集因子持续存在，精子即使进入，精子核也会发生染色体提前凝集（ PCC,premature sperm chromosome condensation）,IVF和ICSI中都可看到。

②配子的遗传学缺陷：遗传学异常的配子可能占受精失败的很大部分，估计在受精失败中， 25%以上的卵母细胞和10%以上精子携有染色体畸变。

以上是与受精能力有关的二个主要因素。一项研究： 293个IVF后未受精卵母细胞中，30%不完全成熟，58%为染色体异常。

精子缺陷：内在：精子顶体反应异常，精子功能 /生化不成熟；其它：准备精子技术差。

③ ICSI的技术原因：a精子制动不正确；b卵膜破膜不正确； c精子注入卵母细胞卵质？

④其他： 培养条件不合适等。