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窦肇华教授:精卵发育、受精卵分裂异常造成的胚胎染色体异常

  • 本文作者:www.jiaenhospital.com
  • 本文来源:北京家恩德运医院

北京家恩德运医院的窦肇华教授提到,造成胚胎染色体异常的原因一共有三个,分别为父母染色体异常、精子与卵子发育过程中的异常、受精卵分裂异常。上期我们分析了父母染色体异常对胚胎染色体的影响,今天继续分析另外两个原因。

一、精子与卵子发育过程异常  

北京家恩德运医院的窦肇华教授表示,生精细胞的增殖和分化过程非常严格,所有生精细胞的发育和分化都经过几个独立而又紧密联系的过程。

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-1-精子发生过程模式图

生精上皮按照程序成功完成每一个发育阶段称为生精上皮周期,每个周期需要 16 天,人类的精子发育到成熟必须经过4个周期,可以推测起码需要 64 天。

精原细胞分裂增殖为初级精母细胞后,初级精母细胞开始 DNA 合成过程。精母细胞经历了减数分裂的不同阶段。减数分裂的结果产生单倍体生精细胞,又称精子细胞。

在精子生发过程中,减数分裂是一个非常关键的过程:北京家恩德运医院的窦肇华教授介绍,在这个阶段,遗传物质相互重组、遗传物质只复制1次,细胞连续分裂2次,终形成染色体数目减少一半的精子细胞。次级精母细胞有双份单倍体染色体。在第2次分裂次级精母细胞分裂为单倍体的精子细胞。第1次分裂前期大概持续 1 ~ 3 周,第2次分裂在 1 ~ 2 天之内完成。

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-2-精子发生过程染色体变化模式图

圆形的精子细胞经过复杂的显著变化转变为不同长度的精子细胞和精子。在第2次分裂中,细胞核发生的聚缩和塑性,同时鞭毛形成和胞浆明显扩张。全部精子细胞变形的过程称精子形成。

 人类每克睾丸组织在 24 小时内生成的精子数目 300~700万。

 

 如果在两次减数分裂过程中出现差错,可形成染色体数量或结构异常的精子或卵子。

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-3-染色体异常的精子或卵子

卵的发育过程漫长而复杂。

北京家恩德运医院的窦肇华教授介绍,在胚胎发育晚期,卵原细胞已经都分化未初级卵母细胞,并进入次减数分裂,直到排卵前30小时左右完成第1次减数分裂,形成次级卵母细胞。这个过程持续了12年(第1次排卵)到50年(闭经前后一次排卵)不等。

由原始卵泡发育为初级卵泡、次级卵泡和成熟卵泡的生理过程,称卵泡发育。

 

在青春期前,原始卵泡生长一直受到抑制。在每个月经周期的开始,有15~20个原始卵泡发育为初级卵泡。在促性腺激素和卵巢激素的作用下,只有1个优势初级卵泡发育为成熟卵泡,其他卵泡则都发生闭锁。从初级卵泡发育至成熟卵泡约需85天。从小囊状卵泡发育至排卵约需2个月。

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-4-卵的发育过程

北京家恩德运医院的窦肇华教授表示,发育正常的女性,整个生育周期大约排出400个卵左右。由于减数分裂过程复杂而漫长,容易造成卵子的染色体异常,年龄越大,卵内染色体异常的概率越大。

 

二、受精卵分裂异常 

精子进入卵母细胞的过程,激活了卵母细胞,使卵母细胞内MPF水解,使停滞于MⅡ的次级卵母细胞离开MⅡ,恢复第2次成熟分裂,染色体一分为二,形成单倍体的雌原核。 

雌、雄原核一旦形成,两个原核内就分别开始进行DNA复制,为下一步的卵裂和胚胎发育作准备。同时,在卵母细胞的细胞骨架作用下,两原核发生移位、靠拢、核膜崩解、染色体彼此混合,形成合子。

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-5-受精卵模式图

原来认为,受精卵的分裂就是正常的有丝分裂(图6)。北京家恩德运医院的窦肇华教授表示,其实,传统的知识都错了。

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-6-原来认识的受精卵的分裂

科学家们的新发现是:有2个纺锤体参与了染色体分离过程(见文中配图2):每1套亲代染色体各有1个对应的纺锤体。1个负责分离来自母亲的染色体,1个负责分离来自父亲的染色体。

这意味着,每个亲代(父亲和母亲)的遗传信息在第1次分裂时是分开的。双纺锤体的形成,部分解释了为什么哺乳动物在早期发育阶段(胚胎初的几次细胞分裂中)会有非常高的错误率。如果纺锤体的两极没有对齐与融合,那么,受精卵的染色体可能会被拉向3个或4个方向,而不是拉向两端。这种错误会导致产生有多个胞核的细胞(图7,8),而终止了胚胎发育。

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-7-上两图是正常的有丝分裂

下两图是受精卵的分裂

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-8-受精卵分离后的异常细胞(右侧)

北京家恩德运医院的窦肇华教授强调,如果流产的原因是胚胎染色体异常导致的,这些夫妇下次怀孕前一定要到遗传咨询门诊进行全面的体检和咨询。

北京家恩德运医院的窦肇华教授还叮嘱大家,怀孕后正规孕检,包括孕11至14周第1次超声筛查,测量胎儿颈项皮肤透明层厚度,孕15至20周空腹抽血进行唐氏筛查。如果筛查高风险,建议在孕16至22周进行羊水穿刺,通过羊水检测,就可确定胎儿是否有染色体异常。通过这些准备和检查,可有效避免因胎儿发育异常造成的流产以及缺陷胎儿的出生。


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