生殖医学讲义

生殖医学 （引自 PubMed，初译稿） 生殖医学一门与生殖相关的综合性医学学科。主要关注与人类和其他动物生 殖有关的解剖学、生理学、生物化学、病理学、药理学、免疫学、遗传学领域， 以及与受孕及哺乳有关的生物学的、医学的和兽医学的问。它的主要内容包括： 诱导排卵、不孕症及反复自然流产的诊断、辅助生殖技术如体外受精、胚胎移植 及输卵管内合子移植等。 Reproductive Medicine （Quote Form Pubmed） Reproductive Medicine is a medical-surgical specialty concerned with the morphology, physiology, biochemistry, and pathology of reproduction in man and other animals, and on the biological, medical, and veterinary problems of fertility and lactation. It includes ovulation induction, diagnosis of infertility and recurrent pregnancy loss, and assisted reproductive technologies such as embryo transfer, in vitro fertilization, and intrafallopian transfer of zygotes. (From Infertility and Reproductive Medicine Clinics of North America, Foreword 1990; Journal of Reproduction and Fertility, Notice to Contributors, Jan 1979) Year introduced: 1995. 生殖医学 （引自 Wikipedia, the free encyclopedia。初译稿） 生殖医学是生殖医学是涉及预防，诊断和管理生殖问题的医学分支学科;目 标包括改善或保持生殖健康和使人们能够在他们希望的时候生育孩子。它以生殖 解剖，生理和内分泌知识为基础，并结合分子生物学，生物化学和病理学的相关 知识。在评估病人是需要成像技术，实验室技术和外科手术。治疗手段包括咨询， 药物，外科手术及其他方法。 生殖医学致力于性教育，青春期，计划生育，人口控制，不孕不育，生殖系 统疾病（包括性传播疾病）和性功能障碍方面的研究。在妇女生殖医学还包括月 经，排卵，怀孕和更年期，以及影响生育能力的妇科疾病的研究。 它的研究范围在一定程度上与妇科学，产科学，泌尿学，泌尿生殖医学，内 分泌学，小儿内分泌学，遗传学和精神病学相互交融和重叠。 生殖医学专家通常先在妇产科接受，其次接受生殖内分泌及不孕症或者 在泌尿科接受男性学的培训。对于从事避孕的生殖医学专家，其他的训练方法是 可行的。专家往往是有组织的专业组织，如美国社会生殖医学（ ASRM ）和欧洲 社会人类生殖和胚胎学（ ESHRE ）。 体外受精已逐渐成为的主要治疗方式，该治疗使得人们能够在胚胎植入前进 行胚胎研究。 Reproductive medicine (Quote from Wikipedia, the free encyclopedia) Reproductive medicine is a branch of medicine that deals with prevention, diagnosis and management of reproductive problems; goals include improving or maintaining reproductive health and allowing people to have children at a time of their choosing. It is founded on knowledge of reproductive anatomy, physiology, and endocrinology, and incorporates relevant aspects of molecular biology, biochemistry and pathology. In the assessment of patients imaging techniques, laboratory methods and surgery may be needed. Treatment methods include counseling, pharmacology, surgery, and other methods. Reproductive medicine addresses issues of sexual education, puberty, family planning, birth control, infertility, reproductive system disease (including sexually transmitted diseases) and sexual dysfunction. In women, reproductive medicine also covers menstruation, ovulation, pregnancy and menopause, as well as gynecologic disorders that affect fertility. The field cooperates with and overlaps to some degree with gynecology, obstetrics, urology, genitourinary medicine, medical endocrinology, pediatric endocrinology, genetics, and psychiatry. Specialists in reproductive medicine usually undergo training in obstetrics and gynecology followed by training in reproductive endocrinology and infertility, or in urology followed by training in andrology. For reproductive medicine specialists in contraception, other methods of training are possible. Specialists tend to be organized in specialty organizations such as American Society of Reproductive Medicine (ASRM) and European Society of Human Reproduction and Embryology (ESHRE). HIn vitro fertilizationH has evolved as a major treatment modality that has enabled the study of the Hembryo H prior to HimplantationH.. T生殖医学一门与生殖相关的综合性医学学科。主要关注与人类和其他动物生殖有关的解剖学、生理学、生物化学、病理学、药理学、免疫学、遗传学领域，以 及与受孕及哺乳有关的生物学的、医学的和兽医学的问题。它的主要内容包括：诱导排卵、不孕症及反复自然流产的诊断、辅助生殖技术如体外受精、胚胎移 植及输卵管内合子移植等。 T人类生殖 胚胎的植入：自然界哺乳动物和人类都存在一个共同现象：即胚胎种植总是发生在 受精后 3–5 天(相当于自然周期第 20 一 24 天或 LH 峰第 5–8 天)，进入宫腔的 胚胎和子宫内膜按一定时空顺序分泌相关蛋白或(和)局部因子达到相互识别、相 互融合进而完成着床，这个现象证实胚胎着床存在一个暂时性窗口，大约为 3– 4 天。着床过程包括囊胚孵出后的定位、粘附和外滋养层细胞侵入直至整个胚胎 包埋在子宫内膜基质中，这是一个胚胎一母体相互识别、相互融合的复杂过程。 近 20 年体外受精胚胎移植系列技术的研究结果显示着床的关键步骤在于同步具 备有着床能力的胚胎和具有接受胚胎能力的子宫内膜。胚胎与子宫内膜这种严格 的时空定位现象提示胚胎激活与子宫内膜对其接受性的同步与否是着床成功的 关键限速步骤。对于胚胎来说，种植的第一道关卡就是子宫内膜上皮。而子宫内 膜组织是如何在以黄体酮调节为主的内分泌环境下发生变化以适应并有限度地 容许胚胎融合、滋养层细胞侵入的着床过程和机理尚不清楚。这是目前生殖医学 领域最不明了和最具挑战性的课题，也是 2l 世纪生命科学研究的重大课题和一 个全球性亟待解决的技术难题，已经引起国内外多学科的高度关注和共同协作探 讨。 胚胎的形成和发育 (一)原核形成 精卵融合后不久在卵浆中有关因子(如 MPF 等)的作用下精子细胞核发生破 裂和解聚，同时卵子中的一些其他成分也被激活，停止在第二次减数分裂后期的 卵子继续进行减数分裂并排出第二极体。卵子的染色体被被膜包围形成雌原核。 精子头部染色质解聚形成雄原核，至此原核的形成过程完成。原核形成后立即开 始 DNA 的合成。 (二)原核迁移 在原核形成后的最初阶段，雌雄原核是彼此分开的，雌原核位于第二极体正 下方，而雄原核则位于精于头部进入卵膜的皮质下面，随后在精子中段中心粒的 星状体微管及微丝的作用下，雌雄原核同时向卵子中央移动，大约受精后 20h 雌雄原核到达并平行排列于卵子中央。 （三）合子 在原核迁移至卵子中央后数小时，雌雄原核核膜破裂，来自两个配子的遗传 物质融合在一起，是为精子和卵子的配合过程，这一方面标志着受精过程的结束， 同时又代着合子的形成。合子的核物质没有完整的核膜包被，因此称为核融合， 此时染色质聚合成染色体，合子进入第一次分裂阶段。正常的两原核合子并不一 定就是双倍体。这种现象最常见的原因是非整倍体，多由卵子或精子成熟过程中 染色体不分离所致，另外中心粒不在第二次减数分裂期分裂，而在第一次减数分 裂期分裂也会导致非整倍体的发生。在减数分裂过程中染色体的断裂也是造成非 整倍体的一个重要原因。在人类 IVF 超排卵周期中约有 20％一 30％的卵子为非 整倍体，有些患者甚至可以达到 50％。非整倍体的发生似乎与超排卵药物的刺 激无关。配子染色体异常的发生率随年龄的增加而增加，但目前尚没有证据表明 精子质量与染色体异常有明显相关性。 （四）细胞分裂 受精完成后合子通过有丝分裂方式发育成许多小的卵裂球，这种被称为“卵 裂(cleavage)”的分裂方式是与卵子的形成过程截然相反的，它只有 DNA 的复制 和细胞的分离而无细胞的生长。胚胎最早期的分裂往往是同步的，但是这种分裂 的同步性迟早会丧失，随后卵裂球相互结合形成不同的细胞群体，这些细胞群体 按照他们自己的特征继续进行分裂。作为一种特殊的有丝分裂方式，胚胎的分裂 与体细胞分裂又有着明显的不同，体细胞分裂后形成的子代细胞仍然保持原来的 细胞大小，而且体细胞分裂始终按一种节奏进行；而在胚胎发育过程中，卵裂球 每经过一次分裂其体积都会减少一半，随着分裂的继续进行，卵裂球之间逐渐出 现差异，这些差异可能是由于卵子形成过程卵浆本身的不均一所造成，也可能在 卵裂球发育过程的变化所引起。结果每个卵裂球按照自己特定的发育程序进行， 最终产生特定的细胞系。不同进化阶段的动物胚胎的分裂方式也会有所不同。在 哺乳动物，合子在输卵管中停留数天，并在其中进行分裂以维持正常的细胞浆／ 细胞核比值，在 4–8 细胞阶段人类胚胎合子基因组开始激活，此时胚胎源性的 RNA 和蛋白质合成大大增加，胚胎的发育也由母源性调控转移到合子型调控， 此时胚胎卵裂球之间开始出现紧密连接并发生第一次形态变化，当卵裂球数目达 到 16 细胞以上时称为桑葚胚，大约在胚胎发育到 32 细胞胚胎形态开始发生第二 次变化，卵裂球发生分化形成由滋养外胚层细胞层和内细胞团两部分组成的中空 的胚体，是为囊胚，囊胚中央为含有液体的囊胚腔，滋养外胚层细胞层呈单层分 布在囊胚腔外面，内细胞团位于形成囊胚腔中央一侧，滋养外胚层细胞最终发育 成胎盘等外胚层组织，而内细胞团则为胚体的来源。从胚胎发育的 2 细胞阶段到 囊胚称为早期胚胎，在这个过程中胚胎保持完整的透明带，透明带的存在有利于 卵裂球之间发生致密化形成桑葚胚，防止两个胚胎发生融合形成嵌合体，如果内 细胞团发生分裂则有可能形成单卵双胎。在从桑葚胚向囊胚转化的过程中，胚胎 的代谢活动发生显著变化，此时胚胎对营养物质的需求显著增加，胚胎也从输卵 管移行到子宫腔并从那里得到氧和营养物质支持胚胎的继续发育和着床。囊胚在 子宫腔内漂移一段时间后发生种植，滋养外胚层分泌的蛋白溶酶消化透明带，囊 胚孵出后与子宮内膜接触并发生种植。人类胚胎发育的最初 14 一 18 天主要是不 同外胚层组织的分化，此后才有单独可识别的组织。 （五）胚胎发育 胚胎发育过程中经常会有碎片的出现，目前对于胚胎碎片到底是由于体外培 养系统或超排卵造成或者胚胎发育过程的一个特征尚无定论，Alikani 等根据胚 胎碎片的量及其分布特征将受精后第 3 天的碎片分为五种类型。一般而言，第一、 二种碎片类型的胚胎种植率最高，第三种和第四种类型种植率降低。对于碎片产 生的原因，虽然有人认为与温度、pH 值，超排卵以及受精时精子浓度过高 导致培养液中氧自由基产生过多有关，目前尚无定论。扫描电镜下正常卵裂球表 面可见短小规则微绒毛，碎片表面则由不规则的空泡和突起组成，有趣的是，这 一现象与发生程序化死亡的体细胞表面结构相似，因而人们猜测碎片的形成是否 与细胞凋亡有关，遗憾的是这一现象目前尚无特异性的证据加以证实。 （六）胚胎遗传表达和蛋白合成 在受精前新近排出的卵子已经具备了蛋白质合成的完整生化机制。卵母细胞 在生长和成熟过程中已经储备了丰富的 mRNA、tRNA 和 rRNA。在受精后的第 一个细胞周期，蛋白质的合成、降解按特定的时间以特定的方式进行，这时即使 将细胞核从胚胎中取出或使用 RNA 合成抑制剂也不会影响其进程。这些研究表 明最早期的细胞周期，代谢和蛋白质合成完全在卵源性信息的控制之下，胚胎的 遗传信息，包括来源于父方的遗传信息只是在胚胎发育的稍晚期才起作用，这些 过程发生在胚胎基因组激活之后，也称为母合转变(MZT)。虽然检测 MZT 的生 化和分子生物学技术不能在人胚上进行，但是人类胚胎细胞核的形态学变化表明 人类 MZT 发生在 8 细胞阶段。小鼠的．MZT 发生在 2 细胞阶段，在鼠胚的 2 细 胞后期已经可以检测到父源性蛋白质，此时胚胎的 RNA 合成也已开始并以指数 级的量出现在 8 细胞期，而且新的 rRNA 首次在 2 细胞阶段出现。虽然在 8 细胞 阶段还能检测母源性的 mRNA，但从 2 细胞开始其特异性逐渐消失。MZT 后的 蛋白质合成也完全依赖于从胚胎基因转录过来的新的 RNA。通过对 MZT 期鼠胚 蛋白质种类的研究，人们注意到分子量在 65000–70000 之间的一组蛋白质总是 最先出现，这组被称为转录必须蛋白质(transcription–requiring proteins，TRPS)， 在 8 细胞以后就消失了。在 DNA 合成及细胞分裂完全被抑制的胚胎中，TRP 仍 然按特定的时间出现，这表明无论有无 DNA 合成或细胞分裂，转录过程都按其 特有的生物钟进行。有人观察到即使将更高发育阶段胚胎的核移植入胚胎中也不 会影响 TRPS 的存在，这充分说明控制转录的生物钟确实是位于胞浆内。MZT 对于胚胎发育生物学及胚胎培养具有重要的实际意义。在胚胎体外培养过程中， MZT 的时期与因培养液中缺乏某种成分而导致胚胎发育阻滞的时期相一致，培 养条件的改善通常可以预防物种特异性的发育阻滞。至于 MZT 过程中是否有特 征性的信号分子出现尚无确切结论。 受 精 在体内自然受精中精子与卵子在输卵管内进行受精，精子在接近卵子之前必 须克服一系列障碍，其中女性生殖道是第一道障碍，精子必须穿过阴道，宫颈进 入宫腔后才能到达输卵管并在那里等候卵子与其受精。IVF 替代了精子在女性生 殖道的行程，精子直接在培养液中与卵子受精。无论是体外受精还是体内受精， 在受精之前精子还需克服最后三个主要障碍：卵丘细胞，透明带和卵膜。(图 2 一 15) (一)颗粒细胞 卵丘细胞是紧贴卵子外面的数层颗粒细胞，这些细胞分散在凝胶样的透明质 酸中，透明质酸是一种粘多糖，可被透明质酸酶所降解。在体外受精过程中透明 质酸酶由精子所释放。在穿透卵丘细胞前精子必须获能且具有完整的顶体。在一 些哺乳动物中，一般在精子穿透卵丘细胞前精子的活动力即明显增强，精子尾部 的运动频率加快，运动方式由二维变成三维。在人类受精前精子活动能力的增强 不如其他动物明显，有可能人类获能后精子尾部的强烈运动已经足够保证精子穿 透卵丘细胞。对于受精过程是否一定需要透明质酸酶的存在目前尚无定论，因为 在有的物种精于中并不含有透明质酸酶但照样能完成受精过程。 (二)透明带 1．结构 人类成熟卵子的透明带厚约 15–20um，由 ZPl，ZP2 和 ZP3 三种 糖蛋白所组成。 2．结合点 精子在穿透卵丘细胞后就到达了透明带。精子头部顶体的完整及形态正常对 于精卵之间的相互接触具有十分重要的意义。精子头部形态不规则可能会直接影 响到精卵之间的结合，也可能是精子头部受体缺乏所引起。在精卵结合的最初阶 段精子头部松散地结合于透明带，随后发生顶体反应。 3．顶体反应 顶体的结构类似于溶酶体，它像帽子一样包围着精子核的前半部分，顶体的 内容物被限制在顶体内膜和顶体外膜之间，顶体内膜紧贴精于核，外膜则位于精 子质膜下。规则的顶体是精于正常受精的必要条件，顶体帽过小，形态不规则或 不对称都可导致男性不孕。正常有生育能力的精子顶体上有受体的分布，精子与 透明带的相互粘附就是依靠受体的相互识别。那些没有受体或受体很少的精子即 使运动正常也不能正常受精。精子头部与透明带接触后刺激顶体反应的发生，此 时顶体内容物通过胞吐作用释放出来。关于顶体反应的确切机制目前尚不是十分 清楚，通常认为随着 Ca2+内流，精子头部的质膜形态发生改变以暴露顶体上的 受体，受体相互识别后精于头部与透明带的接触更为牢固。Ca2+内流的另一个 作用是诱导卵膜与顶体外膜之间的膜融合，膜融合后双层膜之间多处形成空泡， 同时随着顶体酶的释放膜上形成许多小孔，最后整个顶体帽脱离下来，仅剩赤道 板处的顶体膜像窄环状环绕在精子头部。顶体反应非常迅速，通常在精子附着于 透明带后 5 一 l0min 内完成。顶体内含有各种不同成分的酶，其中顶体酶最为重 要。顶体酶不但是一种蛋白溶酶，而且还能结合于透明带的糖蛋白上。在发生顶 体反应之前无活性的顶体酶前体就已经存在于双层顶体膜之间，在精子结合于透 明带之后顶体反应即被激活，顶体反应释放的顶体酶改变精子头部赤道板的质膜 结构为以后精子与卵子质膜融合作准备。 只有那些发生正常顶体反应的精子才有能力穿透透明带，顶体释放的蛋白溶 酶消化局部透明带，然后精子借助其前向运动钻过透明带，在穿过透明带后精子 便进入了卵周间隙中。 (三)卵膜 1.精细胞的结合点 在进入卵周间隙后精子还需通过最后一道障碍一一卵膜，除了中期纺锤体所 在位置外，卵膜表面由 l 一 3um 的微绒毛均匀覆盖，在精子与卵膜粘附之前，精 子头部的受体必须与卵膜表面的互补受体相接触。精于头部形态正常对于精子头 部与卵膜受体的接触十分重要。精子以一定的角度接近卵膜，如果精子头以它的 窄面接近卵膜，那么精子头的前半部分在微绒毛之间进入卵膜，此时精于与卵膜 的接触主要依靠顶体内膜和微绒毛相接触。如果精于头部以宽面接近卵膜，那么 精子顶体内膜，精子头部赤道板以及赤道板后部分同时与微绒毛相接触。 2．皮质反应 精子头部与卵子的结合导致卵膜发生一些局部变化。此时细胞内的钙离子释 放导致皮质颗粒的释放，随后皮质反应像波浪一样迅速扩展到整个卵膜表面，因 而所有的皮质颗粒释放于卵周间隙中，在小鼠约有 4 000 个皮质颗粒，这些具有 蛋白溶酶活性的颗粒能够改变透明带的结构特点，在数秒钟内透明带就变得对精 子不能穿透，即使这时有精子正在穿透透明也不例外。这样就使得其余的精子不 再能与透明带结合，从而有助于防止多精受精的发生。 3．精细胞的穿透和融合 精卵融合最初的紧密接触发生在卵膜与精子头的赤道环之间，这个过程需要 有特殊的粘附分子参与，目前尚不能肯定这些粘附分子到底是位于精子头部赤道 板质膜还是位于赤道板后质膜上。精卵融合一开始皮质就作出反应，皮质颗粒被 释放出来，皮质中的细胞骨架被激活并开始包围精子头部，与此同时精子头部与 卵膜的融合继续进行，最后精子头被完全包人卵浆中，这个过程与巨噬细胞的吞 噬过程十分相似。 精子的发生 在青春期前促性腺激素缺乏患者使用 LH 和 FSH，精子发生一旦启动，则常 常可以仅用 LH(HCG)继续维持精子的生成。在正常男性，HCG 刺激睾丸产生睾 酮和雌激素并抑制内源性 FSH 的分泌，在 HCG 造成的这种高 LH 低 FSH 的环 境下，精子生成仅部分被抑制，并能维持 20×l000000–50×1000000／ml 的密 度。在加用 FSH 后，精子数目可达到试验前水平。这些发现提示正常水平的 FSH 在维持精子发生过程中不是必需的，但对维持正常数量的精子的产生却是重要 的。同时也进一步地提示在研究男性避孕药方面，仅侧重于选择性抑制 FSH(如 抑制素)是不能完全抑制精子发生的。在低促性腺激素男性，用 HCG 和 HMG 启 动了精子发生后，如停止使用 HCG 而仅继续给予 FSH，则精子发生不能维持。 这进一步证实 LH 作用下的睾丸内的高水平的睾酮对精子发生的维持的重要作 用。 对于维持人类精子发生的睾丸內的睾酮的确切水平尚不明。早期的动 物实验提示，睾丸内的睾酮在正常水平的 l0％一 20％时，可以维持不同程度的 精子发生，但这些研究未计数精子数目，并且睾丸重量提示在这些较低的睾酮水 平下并未维持正常数量的精于发生。近期的动物研究提示要维持正常数量的精子 生成睾丸内的睾酮至少须达到对照水平的 25％一 50％。在正常男性，睾丸内的 睾酮水平是血中的近 100 倍。如用外源性的睾酮可使血清 LH 降低到不可测量的 水平，睾丸内睾酮可降到对照值的 5％。在这种内分泌环境中，精子生成大大受 抑，提示低水平的睾酮不能维持正常数目的精子生成。 目前对于人类精子发生过程中的内分泌和旁分泌调节方面还知之甚 少，今后需要在动物和人类中进行 FSH 和睾酮在精子发生的启动和维持方面的 作用机制的进一步研究，还应进一步研究 Sertoli 细胞功能和精子发生过程中的 旁分泌调节。由于发育中的生精细胞与周围的细胞密切相关，为了确切了解精子 发生中的旁分泌调节，将来应注重体内研究． 子宫内膜与人类生殖 子宫内膜的周期性变化 月经周期是育龄女性子宫膜受到卵巢性激素周期性作用的结果。虽然月经时 子宫出血是前一个月子宫内膜周期变化的结果，但为了便于确认，一般皆认定月 经来潮的第一天为本次月经周期的第一天，以后顺序类推，至下次月经来潮的前 一天，便是本周期的最后一日。根据子宫内膜组织的变化可将月经周期分为增殖 期、分泌期、月经期三个阶段。子宫内膜有两层在形态上与功能上均不相同的组 织，功能层居宫腔表层，基底层近子宫肌层。功能层又分为海绵层与致密层。功 能层受卵巢激素的影响而随卵巢呈现周期性变化，这一变化有个体差异，而且即 使是同一女性，不同周期亦可有变化。 (一)增殖期(proliferative phase) 月经周期的笫 5～4 天为增殖期。子宫内膜上皮与问质细胞在卵巢周期 的卵泡期雌激素作用下呈增生状态。月经出血的第 5 天，卵巢分泌的雌激素使子 宫内膜表皮修复，腺体稀疏分布，腺管狭而直，腺上皮呈低柱状：间质增殖，核 较致密；其中的较直而壁薄的小动脉向内膜表层生长。周期第 l0～14 天，内膜 已增厚，腺体与间质明显增生，核分裂相对明显，腺体迂曲，腺上皮呈高柱状， 并有假复层；问质内小动脉增生卷曲呈螺旋状，管腔增大；间质细胞呈星状，并 相互结合成网状，组织内水肿明显。 (二)分泌期(secretive phase) 月经周期的第 15—28 天为分泌期。是子宫内膜在黄体形成后孕激素作 用下而呈现的分泌反应。排卵后 1～5 天，内膜继续增厚，腺体更加增长弯曲， 腺上皮细胞底部出现内含糖原的核下空泡，问质水肿，核分裂相对减少，螺旋小 动脉生长更迅速，盘曲扩张更明显。排卵后 6～10 天，腺体扩张弯曲达最高程度， 腺腔内有糖原等分泌物，问质水肿更甚，细胞肥大，呈蜕膜样变；螺旋小动脉继 续生长，盘曲扩张更明显。若卵细胞未受精，则黄体退化，雌孕激素水平下降， 腺体塌陷，问质水肿吸收，表层上皮下有蜕膜样变化，基质内有淋巴细胞浸润， 以后蜕膜样变化遍及全层，多核白细胞浸润明显，血流缓慢不畅，螺旋动脉受压 缩，在月经开始前 4～24 小时，螺旋小动脉出现局部痉挛性收缩，内膜变薄。最 后基质内开始有局灶性坏死及小面积出血。 (三)月经期 月经周期的第 1～4 口为月经期。体内雌激素水平更低，已无孕激素存 在。内膜中血循环障碍加剧，组织变性，坏死加重，出血较多，有直接来自毛细 血管和小动脉的破裂所形成的血肿，也有部分来自血管壁的渗出及组织剥脱时的 静脉出血。变性、坏死的内膜与血液相混而排出，形成月经血。月经期脱落的子 宫内膜只限于表面的功能层，而深部的基底层并不脱落，内膜从海绵层一片片脱 落，遗留下基底层。如内膜成片脱落，即形成膜样月经。从月经周期的第 3～4 天起，基底层内膜上皮又开始再生，修复创面，流血即停止。 总之，子宫内膜的一系列变化主要是为妊娠做好准备。孕卵着床在排 卵后第 6 天，此时子宫内膜腺腔中充满分泌物，内膜基质水肿在周期 22～23 天 最为显著，可以减少着床时的阻力。小动脉周围的蜕膜样反应给予血管有力的支 持，以防止血管过早破裂。如果卵未受精，妊娠并未发生，则这些准备都成为不 必要。雌孕激素撤退，内膜不能维持而月经来潮。另外，子宫内膜在雌激素作用 下，间质细胞能产生一种和蛋白结合的碳水化合物，称酸性粘多糖(acidmucopoiv saccharide，AMPS)。AMPS 有一定的黏稠性，对增生期子宫内膜的成长起支持 作用。排卵后，孕激素能阻止 AMPS 的合成，促使其降解，还能使之去聚合， 使间质中的基础物质失去其黏稠性，血管通透性增加，容纳营养物质和代谢产物 在细胞和血管之间自由交流。这样，内膜更能获得充分的营养，为受精卵的着床 和发育做准备。 子宫内膜的种植窗 “种植窗”时期子宫内膜上皮和基质细胞都发生一系列分化以适应胚胎种植 的需要。这个过程包括允许囊胚定位与粘附在上皮细胞、随后穿透基底膜、包埋 于基质中。着床早期子宫内膜上皮细胞对于识别胚胎着床信号与初始粘附过程以 及诱导子宫内膜蜕膜化起到关键作用，而后期内膜基质的改变对于控制滋养叶细 胞侵入程度、产生多种生长因子与细胞外基质成分调节子宫内膜蜕膜化和绒毛形 成起着重要作用。在此过程中激素对胚胎激活和子宫内膜同步发育起着不可替代 的调控作用。 进入增殖晚期的内膜腺上皮细胞逐渐分化，细胞排列出现极性，通过指 状连接或缝隙连接保持细胞间通道的密切接触。排卵后腺上皮有丝分裂象明显减 少或消失，细胞进一步分化、成熟、出现分泌功能，螺旋小动脉形成和子宫内膜 血管化为接受胚胎种植做准备。电镜下上皮细胞内粗面内质网、高尔基体(含有 大、小泡)、线粒体和核糖体的形成可视为内膜分泌功能出现的形态学标志(图 3 一 1)。分泌中期腺上皮细胞向管腔突出，细胞顶端充满了分泌物，胞浆内形成巨 大线粒体和丰富的糖原斑，上皮细胞表面出现较长的微绒毛或局部突起一一一种 被称为吞饮泡的结构(图 3–2)。整个内膜表面覆盖一层厚约 2．5–3mm 厚粘液， 粘多糖、蛋白和磷脂填充了细胞间隙，基质水肿疏松，有利于滋养层细胞的侵入。 20 世纪 70 年代 Ferenczy 等发现电镜下腺上皮细胞顶端的突起一一吞 饮泡与子宮内膜对胚胎的接受性有关。在排卵后第 6 天(月经周期第 20 天)，78 ％的子宫内膜出现这种特殊结构，并持续存在 48 小时左右，至第 24 天完全消失， 与“胚胎种植窗”同步。有作者认为其功能是吸收来自于上皮腺腔的大分子物质， 增加粘附过程中内膜上皮细胞与胚胎滋养外胚层细胞的接触面。动物实验显示吞 饮泡的形成依赖于黄体酮作用，而雌激素诱导它的退化。有关辅助生育技术文献 报道在卵巢过度刺激、激素替代治疗或宫腔感染后，吞饮泡出现率显著下降。现 行的临床评价黄体功能对子宫内膜影响指标基于形态学特征。通常在黄体晚期进 行内膜活检。但此时已经越过了“种植窗”，因而不能准确地反映“种植窗”时 期内膜功能状态。文献报道黄体早期、晚期子宫内膜活检形态学诊断符合率仅为 62％，黄体早期分泌不良、基质与腺体发育不同步的内膜组织到黄体晚期可以表 现为分泌功能良好，基质与腺体发育一致，即子宫内膜分化延迟。尽管此时内膜 具备了接受胚胎的能力，但落后于胚胎发育结果导致着床失败。基于这一点我们 主张在黄体中期进行内膜活检，准确评价“种植窗”子宫内膜功能，及早纠正子 宫内膜分化延迟，挽救部分胚胎着床。 局部因子对子宮内膜胚胎接受性的影响 子宫内膜上存在许多活性肽、蛋白或因子，它们与细胞表面特异性受体结合 后发挥作用。其中一部分是月经周期依赖性的，此处只讨论在分泌期表达，直接 影响胚胎着床（图 3–4)的部分。 (一)类胰岛素生长因子系统 类胰岛素生长因子系统包括 IGF 一 I、IGF 一Ⅱ及其受体(IGFR)和结 合蛋白(IG–FBP)，主要由基质细胞产生，调节滋养层细胞侵入程度。IGF 一Ⅰ 和 IGP 一Ⅱ与受体结合后促进滋养层细胞增生、侵入；而 IGFBP 一 I 抑制 IGF 一 I、IGF 一Ⅱ与其受体结合，抑制孕激素诱导的内膜基质细胞 DNA 合成及由 IGFs 刺激的整合素 a5BI 介导的滋养层细胞侵入过程。黄体酮、孕激素和松弛素 能诱导 IGFBP 一Ⅰ合成，而胰岛素和 IGF–I 则可抑制其合成。 (二)上皮生长因子家族(VEGF) VEGF 家族成员包括 EGF、TGF 一 a、HB–EGF 等，是一组定位于细胞膜 的糖蛋白，分子量大约为 46kD，与受体结合诱导细胞的有丝分裂。在体外培养 中，HB–EGF 可促进囊胚生长、透明带孵出和滋养层细胞的外延生长。VEGF 表达受激素调节，ERa 和 ERB 与 VEGF 基因启动子上游序列结合从转录水平促 进 VEGF 表达。 (三)整合素家族 整合素是存在于细胞膜上的一类异二聚体糖蛋白，其功能为细胞基质 分子和细胞粘附分子的受体，在组织重建、新生、止血及胚胎种植过程中发挥重 要作用。子宫内膜存在非周期性整合素(a 2βl、α3βl、α6β4 和α5β1)和周 期特异性整合素(αuβ3、αl、α4)表达。其中αuβ3 表达与“种植窗”启闭同 步，主要集中在上皮细胞顶部，提示其在着床初始阶段滋养层细胞与子宫内膜粘 附过程中发挥重要作用。“整合素αυβ3 是子宫内膜“种植窗”一个可靠的分 子指标”这一观点已得到公认。“种植窗”时期输卵管上皮细胞存在整合素αu β3 表达可能是宫外孕发生的分子学基础之一。不明原因不孕、输卵管积水和子 宫内膜异位症妇女子宫内膜整合素。αuβ3 表达缺失或减少，经治疗后恢复正 常表达，妊娠率得到改善，说明整合素αUβ3 表达异常是不孕的重要机制之一。 Lessey BA 根据整合素αυβ3 缺失将不孕妇女分为两种类型：第工类是种植窗 延迟，第Ⅱ类是胚胎种植窗缺失。前者 PR 降调节异常和整合素表达延迟，可以 通过给予外源性孕激素治疗恢复 PR 的降调节和整合素αUβ3 的及时表达改善 妊娠率，说明孕激素受体降调节与整合素表达的高度相关。此外细胞因子 IL-11、 EGF 和 TGFα等也参与整合素表达的调节。 (四)白血病抑制因子(LIF) LIF 是一种多效应的细胞因子，既能促进细胞增生，又能诱导细胞分 化。多数资料显示子宮内膜LIF表达是小鼠胚胎种植过程所必需的；然而Lavranos TC 和同事在小鼠胚胎培养液中加入 LIF，结果实验组与对照组之间种植率并无 差别。人类黄体中、晚期子宫内膜 LIF mRNA 非常丰富，尤其在腺上皮细胞。 在体外培养实验中它能够促使滋养层细胞分化和 HCG 产生。 卵细胞的发生及其生命周期 卵巢为女性的性腺，它是一个具有多种结构和功能且不断变化的器官，其主 要功能为排卵及分泌女性激素。当人胚胎细胞的性染色体为 XX 时，生殖腺将分 化为卵巢，卵巢是一个周期性变化的器官，接受下丘脑和垂体周期性分泌的促性 腺激素信号，通过其功能单位－卵泡的发育与闭锁，卵子的成熟、排卵，决定子 女性的生育力及相应的甾体激素的分泌，并通过各种反馈机制调节下丘脑垂体的 分泌功能。卵子的发生始于原始生殖细胞(primordial germ cell，PGCs)的形成。 PGCs 起源于卵黄囊(yolk sac)的底部(后肠)，在妊娠第三周末可用碱性磷酸酶标 记 PGCs。在胚胎发育过程中 PGCs 通过伪足变形运动缓慢地迁移剑生殖嵴表面， 在胚胎发育达到第 5 周时，PGCs 发育为卵原细胞(oogonia)。在接下来的 2 周(妊 娠的 5～7 周)，原始生殖腺的中央部分不再膨胀，生殖嵴表面间叶细胞上皮不断 增牛，卵原细胞增长，生殖嵴明显高起。在妊娠 7 周木，卵原细胞数量约 10000 个，这时由于末发生减数分裂(meiosis)或没有卵原细胞的闭锁(atresia)，故称之为 “未分化期〞（indifferent stage)。到妊娠第 8 周，持续的有丝分裂(mitosis)使卵 原细胞数量达到 600000 个，从此，在分化过程中卵原细胞在有丝分裂的基础上 逐渐获得减数分裂及闭锁的能力。在妊娠 20 周时，卵原细胞数达 6×1000000～ 7×1000000，在有丝分裂、减数分裂及闭锁过程的相互平衡中，卵原细胞的数量 不再增加。其中 2／3 的生殖细胞处于第一次减数分裂，即初级卵母细胞(primary oocyte)。减数分裂使卵原细胞暂时不闭锁，周围的颗粒细胞生长形成始基卵泡 (primordia1follicle)。在随后的妊娠中，初级卵母细胞基本保持不变，而未发生减 数分裂的卵原细胞发生闭锁(妊娠 7 月后卵原细胞有丝分裂已完全停止)，故在女 胎出生时卵巢中已不存在卵原细胞。为什么初级卵母细胞在第一次减数分裂的前 期－双线期(diplotene)停止发育，目前认为这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，如卵母细胞成熟抑制物(oocyte maturation inhibitor， OMI)、次黄嘌呤、环磷酸腺苷(cAMP)引起相应关键酶活性的改变。 从青春期开始到绝经前，卵巢在形态和功能上发生周期性变化，称为卵巢周 期。卵泡是卵巢的基本功能单位。未发育的卵泡为原始卵泡，每一个原始卵泡中 含有一个卵母细胞，周围有一层梭形或扁平细胞围绕，从开始生长到排卵共需 85 天，但在发育过程中不断发生闭锁。卵泡中只有一部分被募集并选择，最后 只有一个发育成优势卵泡而排卵。 卵泡发育过程中的选择与闭锁 从窦前卵泡发育至成熟卵泡，需要经过 85 天或三个月经周期，卵泡在结构 及功能上都经历一个复杂的过程，从募集(recruitment)到选择(selection)、优势化 (dominance)及伴随的卵泡闭锁(follicular atresia)。 （一）卵泡的募集 卵泡的募集是卵巢内卵泡池(pool of primordial follicles)卵泡开始进入 发育的第一次选择，窦前卵泡中的次级卵泡周围的单层颗粒细胞表面已出现 FSH 受体，开始对促性腺激素敏感。由于受体量的不同，各个卵泡对 FSH 刺激起反 应的阈值不同，这也就造成了卵泡池中卵泡发育的非同步(nonsynchronous)状态， 称为卵泡发育波。在同一 FSH 水平下，具有一相同受体敏感度及局部调节因子 调节的卵泡开始生长发育，离开静止的卵泡池，开始进入具有明显特征性的生长 发育轨道，这一过程通常称为募集(recruitment)。短暂的 FSH 升高，超越了募集 卯泡所需要的 FSH 阈值，也称为卵泡募集的 FSH 阈值窗(FSH threshold window)。 窦卵泡的募集过程是短暂的，相当于月经周期的第 1～4 天，进入募 集而继续发育的卵泡数目约 20~30 个左右，称为卵泡簇(cohort)。它们形态上无 区别，均有发育为成熟卵泡的潜力。募集阶段去除一个卵泡并不影响其他卵泡的 发育，也不会影响排卵。募集对于排卵是必要的，但募集发生后，并不必然有排 卵的发生。在募集过程中除 FSH 的作用外，目前认为其他一些激素因子如抑制 素(inhibin)、生长素(growth hormone)，生长因子等，经过卵泡局部旁分泌 (paracrine)、自分泌(autocrine)途径调节募集的持续发生。募集是有周期性的，在 月经周期的大部分时问内，循环中的 FSH 水平不足以维持窦前卵泡向窦卵泡的 继续发育，因而它们走向闭锁或静止，只有在前一周期黄体后期，血中的类固醇 激素降低导致促性腺激素水平上升，而重新开始募集另一个 Cohort 的卵泡，随 着卵泡的发育，相应颗粒细胞分泌的 E2 反馈作用，及抑制素等局部微环境的作 用，导致募集暂停，因此仅在月经初期的这一较短时间范围内有窦卵泡的启动。 （二）优势卵泡的选择 优势卵泡(dominant follicles)的选择为卵泡发育过程中的另一次或第二次选 择。在被募集进入继续发育轨道的窦卵泡簇中，其中的一个卵泡获得定向发育为 优势卵泡继而排卵的能力的过程。在时间上，相当于月经周期的 5～10 天，为募 集过程的终点。优势卵泡的选择是个连续的过程，它通过卵泡所含的促性腺激素 受体，各种调节蛋白及因子对卵泡的影响，而导致非优势卵泡的闭锁而得以实现。 Gougeon(1984)据卵泡的大小及周围颗粒细胞的数目，把卵泡的发育过程分为 8 级(图 l 一 3)，在每一级时间点上的卵泡发育都有一定比例的同级卵泡发生闭锁。 卵泡一旦离开静止的卵泡池被募集后，仅有两种选择，要么被选择为优势卵泡， 要么走向闭锁。 月经周期的第 7 天左右，募集的卵泡簇受 FSH 的影响，开始发育，其中个 别 FSH 受体含量丰富，颗粒细胞中分裂指数高及要求 FsH 阈值低的卵泡，优先 发育为优势卵泡。表现为直径增大，并分泌更多的卵泡液，卵泡腔充盈，同时 FSH 激活了颗粒细胞的细胞色素 P150，芳香化酶，促进了 E2 的合成与释放，当 E2 达一定水平后，反馈抑制垂体及下丘脑，使 FSH 释放减少，在本卵泡簇中的 众多卵泡由于 FSH 受体的数目少于主导卵泡，而且其接受 FSH 刺激的阈值高， 当 FSH 下调后，不能达到 FsH 阈值的刺激，因而发育受阻而闭锁(1–4)。除了 垂体促性腺激素对优势卵泡形成的影响外，局部的各种调节因子也影响协调优势 卵泡的发育及各级卵泡闭锁的发生。激活素(activin)、IGF–1 促进卵泡生成；局 部雄激素生成增加，雌激素生成减少，导致卵泡发生逐步闭锁。在自然周期中， 当优势卵泡的直径大于 14mm 时，由于 E2 的合成及释放明显增多，除反馈抑制 作用外，局部的高浓度 E2 水平又经自分泌调节，加强了卵泡对 FSH 的敏感性， 使优势卵泡的生长速度大大加快，其直径每 24 小时可增加 1～2mm。此后，优 势卵泡在双侧卵巢中占绝对优势的地位，它的生长发育速度决定了本周期卵泡期 的期限长短、反馈产生的 LH 峰的高低、血清 E2 及排卵后 P 的水平。正是由于 卵泡募集及选择的精确调控，决定了人类自然周期的长短，排出卵子的数目。 （三）卵泡的闭锁 卵泡的闭锁(atresia)从女性胎儿妊娠 7 周就已开始。是卵母细胞通过一定机 制而湮灭的过程，而并非通过排卵，是生长卵泡的必然归宿之一。卵泡闭锁的出 现调整了生殖细胞的储备量，导致了在女性胎儿出生时发生第一次生殖细胞储备 的大幅度下降，约 80％。第二次进入青春期时，储备量的又一次下调，从而保 证占总数 1％约 400~500 个卵泡可发育为成熟卵泡。关于这两次的生殖细胞储备 量的下调机制不甚清楚。青春期以后的卵泡闭锁在正常月经周期建立后，主要是 通过与主导卵泡生长同步的各种激素、因子的调节所致。大量的研究证实卵泡的 生长发育与闭锁是通过卵泡细胞的凋亡(apoptosis，programmed ceIl death)，调节 得以实现的。卵泡的闭锁的本质很可能是细胞凋亡，Polumbo A 等证实大鼠、猪、 鸡、狒狒、兔等卵泡闭锁与细胞凋亡有关。我们的实验证明人类胎儿卵巢原始卵 泡中已存在凋亡调节蛋白 hcl 一 2 及 bax 的表达。3’末端标记法分析人类闭锁 卵泡颗粒细胞 DNA 出现细胞凋亡特有的 DNA 阶梯状表现，而正常发育的卵泡 则没有此现象。 （四）促性腺激素对卵泡生长发育的调控 FSH 及 LH 是主要参与卵泡生长发育调控的激素，特别是前者。临床上卵泡 早期持续使用大剂量 FSH 制剂，如（R）Metrodin、（R）Pergonal 等时，使卵 泡募集窗拉大延长，可达到多个同一 Cohort 的卵泡同步发育而不发生闭锁，从 而成为超排方案的基础(图 1–7)。FSH 同时还诱发排卵、黄体形成、上调 LH 受 体表达及细胞色素表达及增强 P450scc17a 芳香化酶活性等。FSH 与其相应的胞 膜受体结合后，活化 cAMP 一蛋白激酶 A，启动相关合成蛋白基因的表达，抑制 细胞凋亡。当 FSH 及 LH 水平下降时，卵泡内合成代谢减弱，促使卵泡细胞走 向闭锁． 妊娠的基本条件 妊娠，是以卵细胞受精形成受精卵（亦称孕卵）后在子宫内发育为始端的。妊娠必须具备以下基本条件： （1）男子睾丸能产生足够数量的、形态和活力均正常的精子，以及适宜精 子生存的液体（精液），而且输精管道通畅无阻，精子从阴道穿过宫颈、子宫、 输卵管与卵子结合。一般要求精子数量每 ml 不少于 2000 万，活动率 60％以上， 活动力好，畸形精子少。 （2）女方卵巢能产生正常的成熟卵细胞，卵子是由卵巢产生的，在女性育 龄期每月排出一个成熟的卵子。每个月卵巢都会募集选择一批小卵泡在促卵泡生 成素的作用下让它们自由生长。而最终只有一个卵子长成熟，其他的都被淘汰出 局，在中途闭锁。正常的卵子要长到 18－25cm，每个月经周期仅有一个成熟的 卵子从卵巢排出。 （3）输卵管通畅。输卵管通畅是精卵结合的前提条件，输卵管是两条肌性 管道全长 8－15mm，有内到外分间质部，峡部，壶腹部伞端。伞端的功能是拣 拾卵子，然后将卵子运送到壶腹部。壶腹部是精卵相会的场所，它们在此相遇然 后形成受精卵，峡部主要起个通道作用，间质部一方面作为通道另一方面也有筛 选精子的作用。 （4）子宫内环境适合于受精卵的着床和继续发育。子宫内膜异常、子宫有 畸形、宫腔粘连、粘膜下子宫肌瘤或息肉等等，都可能影响胚胎着床而引起不孕。 （5）在女方排卵期前后一定时间内夫妇间进行正常的性生活，男女双方的 生殖器官构造和功能必须正常，能保证精子输入女性生殖道与卵细胞结合而受 精。 以上各个环节缺一不可，任何一个环节出现问题，皆可造成不孕与不育。 T人类辅助生殖技术TT人类辅助生殖技术 相对于卵子赠送，精子赠送由于其获得途径相对简单而更容易实现。起技术 操作与使用丈夫精子无一异。但通过精子赠送的供精人工授精（AID）使第三者 的遗传物质进入家庭，打破了传统的双血亲家庭，使传统的道德观念受到强烈冲 击。“遗传学父亲”具有一种血缘的权利，但道德和法律仅承认“社会父母”的 权利。这就与学院亲情产生了一定的矛盾，形成了复杂的伦理问题。国际上迄今 没有一个统一的规定。但多数国家规定，接受 AID 的夫妇拥有这个孩子的所有 权，主张对孩子保守遗传学父母的秘密。我国规定，赠送精子、卵子和胚胎者对 出生的后代没有任何权利和义务/捐赠者与受方夫妇以及出生的后代必须保持双 盲。医疗机构和医务人员对捐赠者和受者的有关信息保密。 为了减少乱伦的风险和预防传染病的扩散，对供精者应进行严格检查，排除 可能的传染病。同时，应严格限制用同一供精者的精子所生的孩子的数目。我过 规定，一个供精者的精子最多只能提供给 5 名妇女受孕。 卵子赠送 1983 年首次报道了自然周期卵子赠送妊娠后流产；1984 年报道第一例卵巢 早衰妇女通过类固醇激素替代周期卵子赠送获得正常新生儿；1987 年报道简化 的激素替代治疗方案和冷冻胚胎移植获得成功。这两大进步为解决激素替代治疗 逐渐增量的经典方案中调整胚胎发育与子宫捏摸成熟同步提供了一个简便、有效 的方法。此后，卵子赠送技术以其较高的胚胎种植率、临床妊娠率、活产率和可 以提供独立研究性激素、胚胎和内摸相互关系的人体唯一在体模型的两大特点， 在世界范围内得到迅速发展和普遍应用，并成为 POF 和其他缺乏正常卵子妇女 获得妊娠的首选方法。90 年代后，随着赠卵应用的普遍增多，在社会上产生了 许多有关伦理和法律方面的争论。不同国家和地方对受卵者的指征以及新生儿权 益等问题意见不一。 首先，卵子赠送的指征为：1、无卵巢功能者，包括卵巢早衰、卵巢抵抗综 合征；2、有卵巢功能者，但女方染色体异常，反复 IVF 失败，及绝经期妇女。 受卵者一般以 50 岁为年龄上限，并且具备能够接受胚胎种植条件的子宫。胚胎 移植的方案包括 GIFT、ZIFT、IVF-ET 新鲜胚胎移植及冷冻胚胎移植。其中无卵 巢功能者必须采用激素替代周期移植胚胎。年纪较大月经周期不规律者和 IVF-ET 周期子宫内膜发育不良者建议采用激素替代周期。有卵巢功能者可选择 自然周期血 LH 峰第 3-4 天移植胚龄 2-3 天的胚胎。因此，使供卵者和受卵者同 步化十分关键。一般使受卵者于移植胚胎前一周期使用口服避孕药活肌注黄体酮 推迟月经，导致预期的撤退性出血，与供者同步。使用 GnRH-a 降调节方案，从 受卵者月经第 5 天开始对供卵者注射 Gn 诱导排卵。影响赠卵结局的因素