胚胎髮育之那些過早凋零的生命

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體外受精培養的哺乳類早期胚胎（包括人類）在體外發育過程中，部分胚胎會停滯在某個特定發育時期，不能繼續發育下去，這種現象稱爲發育阻滯。胚胎髮育阻滯意味着生命的終止符。

體外受精培養的哺乳類早期胚胎（包括人類）在體外發育過程中，部分胚胎會停滯在某個特定發育時期，不能繼續發育下去，這種現象稱爲發育阻滯。胚胎髮育阻滯意味着生命的終止符。

那些過早凋零的生命

100多年來，人們不斷地研究哺乳動物胚胎體外發育的規律和技術，直到1978年人類的“試管嬰兒”才誕生。人們就可以在體外觀察到人類胚胎是怎樣發育的。我們一般在做試管嬰兒時，取到8~10個卵子，其中約70%~80%正常受精，但其中只有80%發育到8細胞階段（受精第3天），然後其中的50%~60%發育到囊胚，而那40%~50%的胚胎就發育停止了，我們稱爲胚胎髮育阻滯。

早期胚胎髮育阻滯的發生時期因種屬不同而異。如小鼠和大鼠發育阻滯常發生在2細胞期，豬發生在4細胞期，牛羊發生在8~16細胞期，兔發生在更後期的桑堪胚時期。人類發生在4~8細胞期。這是因爲胚胎髮育的基因不工作了。

多數胚胎髮育初期由卵子來源的母源因子調控，也就是來自媽媽的支持，與胚胎自己的基因組活動無關，到了一定的胚胎階段，媽媽就要放手了，胚胎自己得要獨立發育。在小鼠大鼠、豬和羊等動物胚胎的體外實驗發現，發育阻滯多出現在自己胚胎基因組激活的這段時間範圍內，表明該段時間胚胎對於外界環境因素非常敏感。

左圖：人類2細胞胚胎；右圖：人類4細胞胚胎

人類早期胚胎的最初兩次細胞分裂也是利用母源因子進行調控，胚胎基因組激活一般認爲起始於4~8細胞期。這段時間範圍內，母源基因mRNA逐步失活或降解，進而需要胚胎基因組激活，以替代母源基因的減少。人胚胎髮育阻滯常發生在此階段，即第二、三次細胞分裂（4~8細胞期），這個時期與前述的小鼠、豬、羊等胚胎發生發育阻滯的時間性質一致，雖然所處的細胞週期不完全相同。

胚胎阻滯與有害自由基

爲明確胚胎體外發育阻滯的機制，人們不斷地從胚胎內部以及外界環境中尋找原因。研究發現，阻滯胚胎中含有較多的氧化物，包括過氧化氫以及其它自由基（例如過氧化物陰離子和氫氧根離子）。檢測小鼠卵母細胞以及早期胚胎中H202含量，發現隨着體外培養時間增加，胚胎中H202水平上升，以後居高不下，胚胎細胞內H202水平的上升幾乎都發生在第二次細胞分裂後期，也就是胚胎基因組激活的時期。因此，認爲發育阻滯可能與源自H202的有害自由基含量上升有關。

過氧化氫H202鍵型

多種動物早期胚胎常常不能清除體外培養過程中累積的活性氧，包括人類胚胎，部分孱弱的胚胎，可能缺乏過氧化物歧化酶、過氧化氫酶或者谷朧甘膚過氧化物酶/還原酶等保護細胞的酶。另外，着牀前胚胎在體外發育時對氧濃度敏感，非生理的高氧與培養基成分或細胞作用，能導致次黃嚎吟、鄰苯二酚胺、硫醇類以及叮吮黃等有害物質的生成。部分胚胎內部的H202含量失控，可通過對類脂物和蛋白質的過度過氧化反應而危害細胞，導致發育阻斷/阻滯。

胚胎髮育阻滯怎麼破？

利用子宮內膜上皮細胞、輸卵管上皮細胞和成纖維細胞等作爲體外培養的“飼養”層，與早期胚胎共培養，可以在不同程度上使早期胚胎突破發育阻滯。這些“飼養層細胞”能促進部分胚胎的發育，其作用機制目前還不十分清楚。有人認爲，它們能清除培養基中對早期胚胎髮育有害的物質，如次黃嘌呤、葡萄糖、微量金屬離子以及氧等相當於胚胎的“空氣淨化器”。或者，這些“飼養”層細胞通過旁分泌的能促進胚胎髮育的有關“因子”，稱其爲“胚胎營養因子”。

最近，研究又發現在體外培養的着牀前胚胎之間，存在一種協同作用，由它們自己釋放的特殊因子作爲這種協同作用的媒介，對於早期胚胎自身的發育和生長具有十分重要的意義。如，將單個胚胎（“獨養”）和多枚胚胎（“羣養”）分別培養在液滴中，後者發育至囊胚的比率以及每個囊胚的細胞數都要高於前者。研究者認爲，這種源自胚胎自分泌或旁分泌的特殊因子，參與調控着牀前胚胎正常發育以及囊胚正常形成，以保證胚胎實現正常的着牀過程。

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