受精

精子与卵子相遇并结合在一起的生理过程。人受精过程始于精子获能、穿过次级卵母细胞的透明带,终止于卵原核与精原核染色体的联合。受精多发生在输卵管壶腹部,时间一般在排卵后12小时。整个过程大约需要24小时。卵子受精为妊娠的开始。受精的必备条件是:

(1)卵巢能产生和排出成熟的次级卵母细胞。

(2)睾丸内能产生健康而有活动和授精能力的精子。

(3)精子和卵子必经之路必须通畅。

(4)精子获能。

(5)精子发生顶体反应。

(6)精子穿过透明带。

(7)精子与卵母细胞结合。

受精的生理过程

卵巢内卵泡发育接近成熟时,卵细胞胞浆内有卵黄沉积,称初级卵母细胞。初级卵母细胞经二次成熟分裂才能受精。第一次成熟分裂发生在卵泡破裂之前,胞核经减数分裂,分为两个大小不同的细胞,各含23条染色体。较大的细胞含胞质较多,称次级卵母细胞;较小的细胞称为第一极体。成熟卵泡破裂释出的次级卵母细胞直径约0.2mm,是人体最大的细胞,带着周围的卵丘细胞自卵巢排出,常落在腹腔内输卵管附近。约8~10分钟后,输卵管上皮细胞纤毛的运动和腹腔液体的流动,使卵子及其周围的颗粒细胞被吸入输卵管内,运输到壶腹部,此为输卵管伞端拣拾或捕获卵细胞作用。排卵时雌激素水平正处于高峰,能刺激肾上腺素的α-受体兴奋,因而促使和增强卵管峡部肌肉收缩, 产生类似括约肌的作用。卵子在壶腹部—峡部交接处可停留2~3日。如果卵子在排出23小时内遇到精子,则可在此处受精。

精子射入阴道后,约1.5~3分钟便可进入子宫颈管。精子在子宫颈管内先释放蛋白分解酶,解聚宫颈粘液后,以 20~50μm/秒的速度进入宫腔。精子自宫颈到达输卵管约需 1小时左右。精子在这段时间内,发生一些生理、生物化学和形态的改变,获得使卵子受精的能力。此过程称为精子的获能。

获能的精子到达卵管壶腹—峡部时,若遇围绕在卵母细胞周围的卵丘细胞,颗粒细胞激发精子发生顶体反应,使精子的顶体区前2/3处以及精子膜和外顶体膜发生有顺序的空泡化并且释放三种顶体溶解酶,即放射冠穿透酶、透明质酸酶和蛋白分解酶,分别作用于卵丘细胞、放射冠细胞及透明带,分解卵丘和放射冠细胞的基质及透明带的糖蛋白,精子从而得以穿透放射冠细胞及透明带,进入卵黄周间隙。

精子进入卵黄周间隙(透明带与卵黄膜之间的空隙)与卵黄膜接触后,产生两个有功能意义的反应。一是立即诱发排出皮质颗粒到卵黄周间隙,防止顶体蛋白酶的进一步作用,使透明带以外的精子不能再进入卵细胞,正在进入卵细胞的精子,也被固定在透明带中,以保证单精子受精。第二个作用是触发次级卵母细胞的第二次成熟分裂,分裂成为两个含有23条染色体的细胞。含大部分胞浆的为成熟卵细胞;只含少许胞浆的小细胞为第二极体,一齐排至卵黄周间隙。精子穿入卵浆后,其尾部与中段脱落,核膜迅速消失,头部膨大形成含有23条染色体(单倍体)的精原核。精原核与卵原核逐渐自卵细胞皮质下移到卵细胞的中间相遇,融合为一,于是受精完成。受精的卵含有父母系各23条染色体,又恢复了46条染色体数。

受精的结果

包括三方面:

(1)受精后的卵细胞,其染色体恢复到二倍体数目,并已接受父母双方的遗传物质。

(2)未来胎儿的性别取决于与卵受精的精子带有 X还是 Y染色体。

(3)受精刺激受精卵进行一系列快速的细胞分裂,发动卵裂

病理的受精过程

在正常情况下受精是一个卵子与一个精子结合,形成二倍体合子。在特殊情况下,一次排卵可同时排出两个或两个以上的成熟卵子,两个卵子又同时受精,或极体受精而形成多胎妊娠。

在异常情况下,可以有两个精子参与受精,此即多精受精,由此形成具有69条染色体的三倍体胚胎。若卵成熟分裂时染色体不分离;或个别后期落后的染色体丢失;或同源染色体没能配对,不能分配到两个子细胞中去,使两个子细胞的染色体数目不等,从而形成染色体多出1~2倍的多倍体胚胎,或缺少一条染色体的单体胚胎,或多一条染色体的三体胚胎。这些胚胎极少数能发育成胎儿,几乎全部流产或出生后不久死亡。

人工干预受精

即抗受精。指凡阻止精子与卵子相遇,或使精子失去与卵子结合的能力。人为干预受精主要从控制下面三个方面着手。

(1)改变宫颈粘液性质:精子穿过宫颈主要靠其尾部运动,这受到宫颈粘液变化的影响。改变宫颈粘液的性质,可阻止精子与卵子相遇。在月经周期中,由于性激素影响,宫颈粘液中由水分及粘蛋白结合成的水凝胶成分也有周期性变化。在雌激素影响下,宫颈粘液的成分95~98%为水分,蛋白质≤1%,粘蛋白0.5~1.5%,粘液薄、呈水样,利于精子通过。但在孕激素影响下,水分减少至85~90%,蛋白质为 2~4%,粘蛋白增加至2~10%,宫颈粘液变得粘稠,原纤维排列成致密网状而不利于精子通过。用不同剂型的单方孕激素(如口服探亲避孕药、避孕针剂、皮下埋藏及阴道环等)来改变宫颈粘液性质便可使其成为阻碍精子穿过宫颈的生物屏障。

(2)干扰精子获能:正常精浆中有大量去获能因子(也叫去能因子),可与精子结合,包在精子头部,保持精子细胞膜的完整。精子穿过宫颈时,精浆中大量去能因子及其他一些酶抑制剂均被阻挡,因而具有授精能力,即精子获能。子宫液中的水解酶能消除精子头部的去能因子,使精子顶体暴露;精子与输卵管液接触后活力明显增强,因此,精子的获能是在子宫与卵管液中完成的。还发现卵泡液也可刺激精子活动及诱发顶体反应。动物实验表明雌激素可加速获能,孕激素可抑制获能,因此改变雌性激素状态可影响精子运行或获能。多种女用类固醇避孕药和最新人工合成的顶体酶抑制剂(甲苯磺酰—左旋赖氨酸—氯甲基酮—盐酸盐)用作阴道避孕药,均为人工干扰精子获能过程的制剂。

(3)阻止精子穿过透明带受精:在卵子周围有一层含粘多糖和蛋白质的透明带。受精时,许多精子穿过透明带。当一个精子进入卵膜到达胞浆时,透明带立即起变化,阻止其他精子穿透,并使透明带内的精子失去活力。已发现猪卵透明带与人卵透明带之间具有明显的种间交叉免疫反应。以猪透明带作为抗原免疫家兔,以制备兔抗猪透明带抗体,此种抗体对人的精卵结合具有明显的抑制作用,可使精子不能通过透明带与卵子相遇,干扰受精。给动物注射透明带抗体可在3~5个性周期内防止卵子受精,随着血中透明带抗体效价的降低,其生殖力也逐渐恢复正常。这称为被动免疫避孕,很有前途。

由于透明带上有精子受体,精子对卵子的识别是在特定部位上。干扰这个部位,即可能封闭精子对卵子的接触,达到阻止受精的目的。已发现麦芽糖凝结素能特异性地结合在精子受体上。人们正在研究分离和纯化精子受体,再利用它制成主动免疫避孕疫苗,以阻止精子与卵子结合。

受精、着床和早期胚胎发生

参考文章