河源市人民医院第六章-胚胎发育

2021年1月31日发(作者：孕育小知识)
第六章


胚胎发育


精子和卵子相遇后，在受 精的同时，也使得卵子得以激活。受精卵中的雌原核和雄
原核融合后，细胞质中发生重排，然后开始进行 分裂和分化，从而开始多细胞有机体的
形成过程，由一个全能性的细胞逐渐形成能够执行不同功能的各种 各样的细胞。此外，
由于卵子的体积一般都比体细胞大很多倍，
通过多次的有丝分裂可将大量的 卵细胞质分
配到较小的细胞中，使所形成的细胞的大小达到体细胞的水平。


第一节


卵裂


一、卵裂的过程
< br>卵裂
(cleavage)
为动物发育的第一个阶段，
受精卵分裂产生很多小的 细胞，
称为卵裂
球
（
blastomere
）
。
虽 然不同动物中，
卵裂的方式变化很大，
但大多数动物在经过卵裂后，
都形成一个细胞球 ，称为囊胚（
blastula
）
，中间为囊胚腔（
blastocoel< br>）
。但在昆虫等无脊
椎动物中并不形成腔。

除哺乳动物外，
很多动物的卵裂是一个迅速且同步的过程。
由于没有胚胎的净生长
期，
分裂速度很快，
细胞数目越来越多
,
但细胞变得越来越小。
卵裂最终导致胚胎中卵裂
球的大小达到正常体细胞的水平。此外，由于卵裂过程使卵裂球之间产生差异，从而分
化为不同的细胞。

体细胞在分裂时经历正常的细胞周期，即
G1
、
S
、G2
及
M
期，而且在
M
期伴随
一迅速的细胞增长期，使 子细胞增长到母细胞的水平，然后再分裂。然而，在卵裂的胚
胎中，并不通过这一生长期，从而使卵裂球 越分越小，达到体细胞的水平。海胆中，从
最初胞质为核体积的
550
倍，减少到最后 的
6
倍。

另外，在卵裂中，细胞周期缩短，并无
G1
及< br>G2
期，只有
S
及
M
期，而且
S
及
M
期均较短，这期间
DNA
从多位点上合成，而体细胞中仅在几个位点上合成。爪蟾在 第
12
次卵裂后才有
G1
及
G2
期，而果蝇则在第
14
及
17
次卵裂时才有
G1
及
G2
期。

由于受精卵的基因组处于相对的转录不活跃状态，
卵裂是同步的过程，
主要依赖于卵细胞质中的母源性物质。通常，即使在抑制转录或去细胞核的情况下，卵裂也能正常
进行。在两栖 类，直到原肠形成期之前，早期胚胎可以从母体核糖核蛋白体（
RNP
）中
得到所有需 要的
mRNA
，
mRNA
从这些微粒体中释放出来后，
可用于翻译，
并不需要合

1
子基因组指导蛋白质的合成。在细胞质中存在很多拷贝的组 蛋白
mRNA
和其它染色体
蛋白，并且这些蛋白质可以快速地供给，使染色体的复制在
20-30
分钟内结束，然后很
快凝集形成染色体。

但当母源性基 因产物失活后或消耗尽后，
发育过程开始依赖于合子的基因转录。
在
有些物种中，合子 基因一开始表达后，通常都伴有细胞分裂的突然变慢、失去同步化及
细胞表型发生改变。将胚胎发育过程 中的这一现象称为囊胚中期转换（
midblastula
transition, MBT
）
。以后，细胞周期开始变长，并且细胞的分裂开始不同步。哺乳动物的
卵是一例外， 卵裂的细胞周期很长。


二、卵裂的方式

典型的动物受精卵是小 的圆形细胞，
并且沿着垂直轴极化，
带极体的一半通常叫做
动物半球，另一半球含有丰 富卵黄的为植物半球。不同的动物中，受精卵的卵裂方式也
不同。卵裂方式主要由三个因素决定：一是核 的特定位置，决定特定的卵裂沟位置；二
是卵黄的数量，可阻碍细胞浆的移动；三是卵的细胞质，不同的 细胞质成分和极性决定
卵裂沟的方向。但卵裂的方式主要由卵中的脂肪含量及分布所决定。

大多数动物的卵裂为完全卵裂
（
holoblastic cleavage
）
，
胚胎沿着卵裂沟将子细胞彻
底分开。而在另一些物种中为不完全卵裂（
m eroblastic
cleavage
），胚胎并不完全分裂
开（最起码在发育的 初期如此），子细胞之间有细胞质相连续，即不完全卵裂并不产生
子细胞，而是产生一多核细胞，叫做多 核体。由于第一次卵裂后，所产生的卵裂球在大
小上有所差异，又将卵裂分为等裂和不等裂。卵裂后，植 物半球的卵裂球中卵黄丰富且
体积稍大，称为大分裂球（
macromere
）
;
而动物极的卵裂球体积较小，称为小分裂球
（
micromere
）。 可将各种动物的卵裂方式分为以下
6
类。


1
．完全等裂





这些动物的卵为 均黄卵，含有极少量的卵黄。受精卵经过完全分裂后得到的卵裂球
大小相等，卵裂球呈辐射对称。这种卵 裂方式的代表动物为海星和海胆。


2
．完全不均等卵裂





这些动物的卵为极性均黄卵。
受精卵分裂后得到大 小不等的卵裂球，
动物极的分裂
球较植物极的小。这种卵裂方式的代表动物为文昌鱼。但另外一 些动物的卵为具有中等

2
程度卵黄的极性端黄卵，卵裂后动物极分裂球的体积远远 小于植物极。由于植物极半球
的卵黄阻滞了胞浆的流动，动物极半球进行同步分裂并且分裂速度快于植物 极。这种卵
裂方式的代表动物为远古鱼类及两栖类。


3
．盘状卵裂





为不完全分裂的 一种，卵裂时子细胞之间的细胞质并不完全分开。首先，在卵表面
进行极少量的垂直分裂，随后进行与卵 表面平行的分裂。卵裂只在卵表面的一个很小区
域内进行。这种卵裂方式的代表动物为现代鱼类、爬行类 及鸟类。


4
．旋转卵裂





为完全卵裂的一种类型，为有胎盘哺乳动物中特有的一种卵裂方式（图
6-1
）
。第一
次卵裂为经裂，将受精卵分为两个相等的卵裂球。第二次卵裂时，一个卵裂球为经裂 ，
而第二个卵裂球则为纬裂。由于在以后的卵裂过程中，每个卵裂球的卵裂速度不同，可
能会出 现
3
、
5
、
6
及
7
个等不同数目卵裂球的 胚胎。哺乳动物的卵裂不仅不同步，而且
每次卵裂间隔的时间也很长。


5
．表面卵裂





为不完全卵裂的 一种。
细胞核分裂但细胞质并不分开，
之后大多数细胞核迁移到卵
表面的细胞质中，表 面细胞质在细胞核之间分裂。这些动物的卵为中央黄卵，代表动物
为昆虫。


6
．螺旋式卵裂





与辐射型卵裂 不同，
胚胎的卵裂方向不是与卵轴呈平行或垂直方向进行，
每次的卵
裂方向之间有一定 角度。在分裂到
8
细胞期时，动物极半球的
4
个卵裂球正好位于植物
极半球的
4
个卵裂球之间。这种卵裂方式的代表动物为扁虫、线虫、环节动物及软体动
物。



三、小鼠与人的卵裂过程


1
．小鼠


3
小鼠卵裂为旋转式卵裂，卵裂速度很慢。 在受精
18
小时后合子基因开始转录，
24
小时后进行第一次卵裂，
之后每间隔约
12
小时进行一次卵裂。
8
细胞期的卵裂球仍具全
能性 。如果在此期将每个卵裂球分开，它们将会形成
8
个遗传性状同一的小鼠。在过渡
到< br>16
细胞期时，发生致密化（
compaction
）
。这时胚胎中看 不到单个的圆形卵裂球，卵
裂球之间最大限度地由
E-
钙粘素等细胞黏附分子紧密地连 接在一起。
致密化发生后，
胚
胎细胞开始具有极性，内部细胞和外部细胞之间发生了很 大的变化。胚胎发育到桑椹胚
时，大约具
32
个细胞。以后胚胎的外部细胞开始分泌液 体，逐渐出现胚泡腔，标志着
胚泡的形成。在胚泡期，第一次出现两个不同的组织，组成胚泡腔壁的细胞 为滋养层细
胞（
trophoblast
）
，而位于一侧且紧贴滋养层的一小 团细胞为内细胞团（
inner
cell
mass,
ICM
）
（图
6-1
）
。胚胎滋养层将成为胎儿的胚外结构，而内细胞团注定成为胚胎 及一部
分的胚外结构。胚泡在子宫中自透明带中孵出，并在子宫中着床。




2
．人

人也为旋转卵裂。大约在受精后
30
小 时，开始第一次卵裂。第一次分裂是将合子
以与赤道面呈一定角度，并与极体呈一线的面分裂。以后的分 裂就不同步了。第二次卵
裂在受精后
40
小时完成，产生
4
个相等的 卵裂球。到第三天发育到
6-12
细胞期。在第
四天由
16-32
个 细胞组成。在
32
细胞期的胚胎为桑椹胚。桑椹胚的细胞不仅发育成为
胚胎，还发育成 为胎盘以及相关的组织。从
8
细胞阶段开始，刚开始互相结合比较疏松
的卵裂球开始扁 平，胚胎显示出内、外极性，使卵裂球之间最大限度地接触。之后外层
的细胞开始凸起，而内层细胞开始 内陷，这个重组的过程为致密化，包括细胞骨架蛋白
以及卵裂球黏附性的改变。不同卵裂球之间的粘附也 导致胚胎中的细胞发生分离，一些
细胞进入桑椹胚的中心，而其它细胞则位于胚胎的外表面。一般认为， 位于内部的细胞
将发育形成内细胞团，而外围的细胞则发育形成滋养层。


图
6-1
示哺乳动物的卵裂过程

4
在发育到第四天时 ，
桑椹胚开始吸收液体。
液体可能最初是在卵裂球间细胞内的空
隙中产生的，在细胞之 间聚集。同时，在外层细胞间形成紧密连接，液体继续进入腔内
主要分布在内层细胞和外层细胞之间。随 着胚胎中液体压力的增大，胚胎形成了腔，到
达胚泡阶段。


四、着床前胚胎的极性及分化

与其它动物不一样，哺乳动物的卵只有很少的卵黄，营 养主要由胎盘供给。从外观
上虽不能区分卵的极性，
但分子水平上可以确立极性。
瘦素 （
leptin
）
和信号转导和转录
激活因子
3
（
STAT3
）等与极性分布相关的母本蛋白主要在人和小鼠卵的动物极表达。

第一次 卵裂为经裂，将细胞质分为几乎相等的半球，但它们之间存在微小的差异。
瘦素和
STAT3< br>在卵极性轴中的分布与胚胎分裂轴中的分布有大约
20
％的不同。这些蛋
白在< br>2
细胞期的每个子细胞中得以继承，
表明每个
2
和
4
细胞分裂球已具有特定的发育
命运。

2
细胞胚胎的第一个卵裂球的分裂也是 经裂，得到的两个子细胞大小完全相等，并
且胚胎轴与卵中的轴完全一致。相比之下，第二个卵裂球因纺 锤体轴旋转产生了横向的
卵裂。纺锤体旋转可能标志着产生了其它类型的分化细胞。在胚胎中，在第二个 卵裂球
进行的水平分裂也会产生不同的子细胞，各自继承大多数动物极或植物极的细胞质。因
此 ，控制卵裂的平面可能决定
4
细胞胚胎中每个卵裂球的发育方向。

在小鼠和 人的
2
细胞及以后的胚胎中，瘦素和
STAT3
在动物极有高水平的分布。< br>在以后的发育中，
瘦素和
STAT3
的表达仅限于
4
细胞胚的 一个卵裂球中、
8
细胞胚的两
个卵裂球中以及最后仅存在于滋养层中。滋养层明显地继 承了动物极的细胞质，许多母
本蛋白均存在于动物极中。在
4
细胞胚胎中，其它三个子 细胞的命运更加难以确定。带
有大部分植物极细胞质的卵裂球推测成为生殖细胞系的前体，
另外 两个
4
细胞胚的卵裂
球继承了卵母细胞的极性以及种间瘦素和
STAT3的数量，可能成为多潜能体细胞的前
体，因为这些蛋白在内细胞团中的表达下降。滋养层的前体细胞 可能已经定位在
4
细胞
胚胎的一个子细胞中，甚至可能在
2
细胞胚胎 的一个子细胞中。瘦素和
STAT3
为很好
的滋养层的标志分子。

对
hCG
?
在人早期胚胎的每个卵裂球中表达的分析表明，在未受精的卵母细胞以及< br>4-
和
5-
细胞胚胎中均检测到低水平的
hCG
?
mRNA
表达，
这些可能为潜在的母源性表达。
hCG
?
的转录水平 从
7
细胞阶段逐渐升高，
可能与
4
细胞期后胚胎基因组的转录相一致 。


5

五、哺乳动物卵及胚胎轴的形成。

未受精的小鼠卵是圆的，具有动物－植物（
A-V
）极轴，动物极是以第二极体的位
置 为标记的（图
6-2
）。这个轴在胚泡阶段也可以确认（图
6-2
）。小鼠卵 沿
A-V
轴极化，
动物极位于细胞质帽的中心，没有微绒毛，而卵子其余的部分则覆盖 微绒毛。最近的研
究显示，胚轴在第一次卵裂或更早时就特化了。第一次卵裂发生的平面接近或穿过A-V
轴。这个平面也为穿过两个卵裂球的垂直轴。当进行几次细胞分裂形成胚泡后，胚极
（
embryonic
pole
）以及对胚极（
abembryonic
pole
）分布在相同的垂直轴上，第一次卵
裂面的一侧为胚极的滋养层，而另一侧则 为对胚极的滋养层。
2
细胞胚的第一个卵裂球
在经历第二次卵裂后形成胚极，
而第二个卵裂球则形成对胚极。
在胚泡中仍保留
A-V
轴。
将胚极和对胚极一 分为二的横切面来看，胚泡是椭圆形的（图
6-2
）。











图
6-2
小鼠着床前发育四个阶段的示意图。第二极体（灰色）和动－植物极（A-V
）

轴处于同一方向。
（
a
）
为受精卵 ，
具有两个原核。
以后的胚极－对胚极
（
Em-Ab
）
轴与
A-V
轴成直角。
(b)
为二细胞胚胎，显示
A-V
轴和将 来的
Em-Ab
轴。
(c)

为致密化的
16
细胞 期胚胎。
(d)
为胚泡，
显示
A-V
轴和
Em- Ab
轴的交叉平面。

第二极体的位置为胚极滋养层和胚泡壁滋养层的分界处。
(e)
为图
d
中的胚泡

旋转直角后的横切面。
从
A-V
轴来看，
胚泡是椭圆形的
（自
Stanton JL
，
2003
）
。



第一次卵裂产 生了两个不同的半球，
但这种不同产生的原因还不清楚。
排出的成熟
卵中特定
mRNAs
或转录因子的不均匀分布可能导致
2
细胞期胚胎中的不同。细胞骨架等成分的不均匀分布可能也引起这种差异。第二次卵裂是不同步的，第一个卵裂半球主要
分裂形成胚泡 的内细胞团。胚泡腔的形成是卵极性的内在特性所决定的，在二细胞阶段
就已建立了。因此，胚泡腔的特 定位置在发生第一次卵裂之后就确定了。这个微妙的作

6
用对于滋养层及内细胞团 的命运有明显的影响。
第一次卵裂的平面通过或接近精子融合
的位置。卵表面
80%< br>的区域覆盖微绒毛，精子可在这些覆盖微绒毛的区域与卵融合。

二细胞胚的第一个卵裂 球的卵裂是经裂，与
A-V
轴平行（图
6-3
）。第二个卵裂球的
卵 裂在同一个平面进行，但是这个平面因为细胞质移动，相对于第一个卵裂球的卵裂发
生了旋转，结果形成 了一个平面。这时四个四分之一卵裂球的位置象一个四面体。在兔
子中，第二个卵裂球分裂时旋转的方向 与第一个卵裂球分裂的方向一致。每个四分之一
卵裂球具有不同的发育潜能。现在仍不清楚这种旋转为何 出现在小鼠和人中，以及是否
在发育过程中起重要作用。

四细胞期胚胎分裂形成8
细胞胚胎，在第三次卵裂后经历致密化以及紧密连接的形
成。致密化过程使卵裂球出现了 顶部、底部和侧面。虽然
8
细胞期的卵裂球外表看起来
相同，
但它们并不相同 ，
因为
8
细胞期胚胎中已具有原始的胚极－对胚极轴
（
Em
－
Ab
）
。
8
细胞期细胞的分裂在几何学上不同，一些细胞的分裂为 侧向分裂，一些细胞的分裂则
为辐射分裂。经历侧向分裂的细胞大约为辐射分裂细胞的两倍。在
16
细胞期的胚胎中，
位于外层的细胞数与内层细胞数的比例为
2:1
。在< br>32
细胞期，胚泡腔开始在对胚极形成。

在胚泡以后的发育过程中，内细胞团 分化成为外胚层和原始内胚层。着床后，位于
胚极的滋养层向对胚极扩展形成胚外外胚层，
而原 始内胚层扩展成为脏壁以及体壁内胚
层。外胚层位于脏壁及体壁内胚层之间。由靠近第二极体的那部分内 细胞团来的内胚层
主要形成卵柱的近端，而由另一端的内细胞团来的细胞则形成卵柱的远端。


图
6-3
小鼠卵最初两次卵裂的示意图。（
a
）小鼠卵 沿第二
极体的一个半球切面。切面与
A-V
轴在同一个平面
上。
以后 的胚极－对胚极轴与此平面成直角。
精子在
卵上的结合部位为第一次卵裂的面。（
b< br>）二细胞胚
胎，显示第二极体与第一次卵裂平面和
A-V
轴接近。
（< br>c
）第一个卵裂半球经历卵裂后的位置。
（
d
）第二
个卵裂半 球分裂后形成的四细胞胚胎。
图中保留了原
始的卵裂平面。（
e
）四细胞期胚 胎，显示第二个卵
裂半球卵裂时，在细胞质分裂期间卵裂面发生旋转，
正好与旋转前的卵裂面成 直角
（自
Stanton JL
，
2003
）
。




7

第二节

早期胚胎发育过程中的基因表达


一、合子的基因激活

在很多动物中，受精后不久，胚胎处于转录的非活性状态，胚胎发育的启动并不需
要
RNA合成。在几个细胞周期后，转录得以恢复并且为胚胎发育所必须。不同动物中
的这个细胞周期数是不 同的。

在哺乳动物中
,
合子的基因激活实际上是两个阶段，
由辅助 时相
（
minor phase
）
和主
要阶段
(major phase)
。因此，早期小鼠胚胎中转录活性可分为三个转变时期：（
1
）在
1
细胞晚期，合子基因激活的辅助期开始，
仅具有很微弱的转录活性
;
（
2
）在
2
细胞早期
（
G1/S
期）合成少量的蛋白 质，包括
70

kDa
热应激蛋白（
heat-shock proteins
）、
TRCs
(transcription- requiring

complexes)
、

U2afbp- rs
剪切因子（
splicing factor
）及翻译起始因
子
—
eIF-4C
。在第一次有丝分裂后，无增强子的启动子的活性受到抑制
;
近来发现，经
显微注射进入
1
细胞小鼠胚胎的原核中的报告基因，
可在合子 基因激活的辅助阶段转录。
然而，如果没有合适的增强子存在，报告基因的转录在第一次有丝分裂后就受 到抑制。

（
3
）第二轮
DNA
复制后在
2
细胞晚期，开始合子基因激活的主要期，
转录和翻译活性
增加，导致蛋白质合成的型式发生巨 大变化。

在其它哺乳动物中，
合子基因激活的时间稍晚一些，
发育过程中需 要转录的时间也
稍迟一些。通常，合子基因激活的主要期在第
2-3
次卵裂后开始，兔 胚胎在第
4
次卵裂
后开始。在兔中，虽然在
2
细胞期前还未检测到合 子的转录产物，但合子基因激活的辅
助期在
1
细胞期结束时就已开始，与小鼠中相同。


在两栖类和哺乳动物中，控制合子基因激活的控制机制是很保守的。在爪蟾中，合
子基因激活的主要期发生在囊胚中期的转换期，主要依赖于复制基因的抑制因子的浓
度。爪蟾卵 母细胞中储存的大量的母体组蛋白可能竞争性得到基本的转录装置。在囊胚
中期的转换期前，转录激活因 子活性的缺失可能导致转录的不活跃。在小鼠最初的几个
细胞周期中，

发生大量染色质重排和核蛋白组成的改变，这些因素可能控制合子基因
激活。

在爪蟾和小鼠的卵母细胞中，包含大量的功能性的
RNA
聚合酶
II
。胚胎 发育的启
动必须利用母体储存的这种酶。
RNA
聚合酶
II
的最大的 亚基（
RPB1
亚基）
的磷酸化可
能与合子基因激活有关。在体外及体细胞中 ，转录过程确实涉及到这个亚基羧基端

8
（
carboxy- terminal domain, CTD
）的磷酸化和去磷酸化的周期性变化。在病毒感染、热应激和减数分裂成熟过程中，
CTD
的磷酸化也发生变化。在合子基因激活期间，
RPB1
亚基磷酸化后，便转位到细胞核中。

RPB1
亚基的
“< br>分室
”
分布以及
CTD
的磷酸化可能控制哺乳动物胚胎的合子基因激< br>活。在小鼠和兔中，合子基因激活的时间不同，
RNA
聚合酶
II
特性 的
4
个主要变化与
合子基因激活的辅助期和主要期的转换紧密相关：
（
1
）
在合子基因激活的辅助期，
RPB1
亚基逐渐迁移到细胞核中
;
（
2
）
在合子基因激活辅助期开始前的第一个细胞周期，
RPB1
亚基是去磷酸化的
;
（
3
）在整个辅助期，
RPB1亚基并未显示转录因子
TFIIH
磷酸化的
特点
;
（
4
）在主要期开始时，
RPB1
超磷酸化的型式类似于体细胞中。


二、生长因子在早期胚胎发育中的作用

小鼠着床前胚胎中的基因表达，
使得
2
细胞阶段轴的建立以及
8
细胞阶段发生致密
化后滋养层和内细胞团 的发育成为可能。
现在已证实，
在小鼠着床前胚胎中有大约
15700
个基因 表达。研究小鼠着床前胚胎中大量基因的表达，是理解着床前胚胎发育的一个主
要手段。目前研究基因功 能的主要方法是通过基因敲除的办法使基因表达沉默，然后检
测这些基因表达沉默后是否会引起表型和功 能的异常。到目前为止，利用基因敲除方法
对很多基因的功能已经进行了大量的研究，
其中一些 基因敲除后对小鼠的胚胎发育影响
很大，甚至引起胚胎死亡。

着床前的胚胎在生殖道 中处于游离状态，
缺乏血液的供应，
而且周围的液体环境在
不断改变。在这期间，胚胎 主要依赖于输卵管以及子宫腔的分泌物来供给营养。胚胎的
卵裂及细胞分化等均受到雌性生殖道环境的影 响。在胚胎发育、胚胎着床和妊娠维持过
程中，都涉及到母体和胚胎之间的分子对话。

在小鼠和其它物种中，
输卵管和着床前胚胎表达一些多肽生长因子及其受体，
这些
生 长因子包括胰岛素、胰岛素样生长因子（
IGF
）家族、表皮生长因子（
EGF
）家族、
成纤维细胞生长因子（
FGF
）家族、血小板衍生生长因子（
PD GF
）家族和肿瘤坏死因
子（
TNF
）家族。生长因子在着床前胚胎发育过程 中的表达呈时空特异性变化。转化生
长因子
?
2
（
TGF
?
2
）在小鼠胚胎基因组激活后开始表达，到胚泡期时仅在滋养层细胞上
表达。在小鼠胚 胎中，
TGF
?
定位在内细胞团上，而其受体
—
EGF
受体 主要定位在滋养
层细胞的侧面及底部。但不同物种中，早期胚胎中的基因表达形式不同。
EGF
在人胚胎
中表达，但在小鼠和牛胚胎中不表达。
IGF-1
虽在人胚胎中没有 表达，但在小鼠、牛及

9
猪胚胎中均有表达。不同动物的着床前胚胎中，基因表达 的形式均有所不同。表
6-1
中
列出了人着床前胚胎中一些基因的表达时期。

外源性的生长因子对于着床前胚胎的发育并不是必须的。
小鼠或人的胚胎可在补加
丙酮 酸盐和白蛋白的简单生理溶液中，
依靠自身的营养来存活，
并发育到胚泡期。
但是，< br>对体外发育和体内发育胚胎的详细研究表明，与体内发育的胚胎相比，体外培养的着床
前胚胎的发 育速度较慢，而且体外发育的小鼠胚泡的凋亡比率是体内发育胚胎的三倍。
此外，在体外将几个胚胎在一 起培养时，胚胎的发育率比单个胚胎培养时要高，胚胎细
胞的凋亡率也比单个培养时要低。
这表 明胚胎所处的内分泌环境对胚胎的发育起到很关
键的作用。人着床前胚胎表达
IGF-1
的受体，但是不表达
IGF-1
。在培养液中加入
IGF-1
后，可将胚胎 发育到胚泡阶段的比例增加约
25
％，并使这些胚泡中内细胞团细胞的数目
增加
59
％。如在培养液中加入
IGF-1
受体的特异性抗体后，可消除
IGF -1
的作用，表明
IGF-1
是通过
IGF-1
受体在胚胎中起作用 的。此外，目前已经对很多种哺乳动物的胚胎在
体外进行了培养。在体外培养过程中，补加一些生长因子 或细胞因子后，对胚胎的发育
及胚泡的孵化等过程都有促进作用。
但由于这些方面的研究很多，
很难进行详细的介绍。
表
6-2
中仅列出了一些主要的细胞因子或生长因子对 早期胚胎发育的影响。



10
表
6-1
细胞因子及其受体在人着床前胚胎和生殖道中的表达

细胞因子

























胚胎发育时期及生殖道

或受体

VEGF

VEGFR
LIF




LIF-R





TNF-
α


TNF-R

GM-CSF


PAF
PAF-R


IL-1
IL-1
?

IL-1Rt1


IL-6


IL-6-R

TGF
?
R-T1

TGF
?
-T2

1
细胞

－



＋





＋

＋










＋

＋

＋



＋


＋＋

＋＋

2-4
细胞

8
细胞



－

＋




－

＋

＋


－


＋



＋

－


＋

＋

＋


－

＋

－

－

－

＋


－

＋




－

＋

＋


＋

＋

＋




－


＋

＋

＋


－

＋

－

－

－

桑椹胚

＋


－

＋




－

＋



－


－




－



＋

－


－


－



胚泡

＋


－

＋



＋

＋

＋

＋


－


－




－



＋

＋


＋


＋

＋

－

生殖道

参考文献


＋



＋

＋＋





＋＋




＋

＋＋



＋＋




＋






Krussel
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&
Fried
(2000)
Osterlund
&
Fried
(2000)
VEGF
：血管生长因子





LIF
：白血病抑制因子




TNF
：肿瘤坏死因子

GM- CSF
：巨噬细胞集落刺激因子




PAF
：血小板激活因子



IL
：白介素

TGF
?
R-T1
：转化生长因子
?
的
I
型受体



11
表
6-2

生长因子和细胞因子对体外哺乳动物着床前胚胎发育的影响


对胚胎的影响

胚泡形成
↑












发育比率
↑




胚泡细胞数目
↑



特异影响
ICM ↑



特异影响
TE ↑

胚泡腔扩展



胚泡孵出
/
黏附
↑

蛋白合成（
TE
）
↑



蛋白合成
(ICM) ↑

内吞作用

葡萄糖转运


新陈代谢

基因表达


细胞凋亡
↓




细胞凋亡
↑


生长因子

Insulin

IGF-I

IGF-II
CSF-1
TGF-
?

LIF

GM-CSF

HB-EGF

IGF-II
CSF-1

PAF

EGF
IGF-I & -II
GM-CSF

PAF

Insulin
IGF-I

IGF-II

CSF-1
TGF-
?

EGF
GM-CSF
Insulin
IGF-II

EGF

TGF-
α

Insulin
Insulin
GM-CSF
PAF

IGFs
TGFs

TGF-
?

PAF

IGF-I


TNF-
?


物种

小鼠

牛

小鼠

牛

小鼠

小鼠

牛

小鼠

羊

牛

小鼠

大鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠


小鼠

小鼠



小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠

小鼠


小鼠

小鼠

兔子

小鼠

小鼠


参考文献

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Pampfer
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ICM
：
内细胞团
;

TE
：
滋养外胚层
;

IGF
：
胰岛素样生长因子
;

CSF
：
集落刺激因子
;


HB- EGF
：肝素结合样表皮生长因子
;

LIF
：白血病抑制因子
;

TGF
：转化生长因子
;
GM- CSF
：巨噬细胞集落刺激因子
;



PAF
：血小板刺激因子
;

EGF
：表皮生长因子
;









TNF
：肿瘤坏死因子



12

三、
Oct-4
在小鼠早期胚胎中的表达

从胚泡期到原条期的发育 过程中，
将来发育为生殖系的前体细胞就已从体细胞中独
立出来。
转录因子
O ct-4
只在原始生殖细胞、
卵母细胞和体外培养的胚胎干细胞中表达。
POU
区域结构蛋白组成了相关转录因子家族，这些蛋白的特点是可结合
POU
区域的
DN A
结合区域。大多数的
POU
蛋白在胚胎形成期间表达，表明可能在发育以及细胞分< br>化中起重要的作用。
Oct-4
为
POU
转录因子家族的成员。这个蛋 白的序列、基因结构和
POU
基因在染色体上的位置高度保守。小鼠与牛的
Oct-4
蛋白序列约
81.7%
的同源性，
人与小鼠的
Oct-4
蛋 白有
87
％的同源性。

已证实，小鼠的成熟卵母细胞中具有
Oct -4
活性，而精子则没有，表明
Oct-4
因子
是母性遗传的。
母性 遗传的
Oct-4
是受精卵中
Oct-4
的唯一来源，
以后母性遗传 的
Oct-4
减少。
直到
4
～
8
细胞期时，
胚胎的
Oct-4
基因才开始转录。
桑椹胚和早期胚泡的所有细
胞均表达< br>Oct-4
。但在孵化胚泡中，
Oct-4
仅在内细胞团中高水平表达，而在滋 养层细胞
却不表达。在胚胎着床后的卵柱期，仅在原始外胚层中可检测到
Oct-4
的 表达。在妊娠
第
7
～
8
天的胚胎中
, Oct-4
仅在神经外胚层中表达。到妊娠第
8.5
天时，
Oct-4
的表达就
已限定在原始生殖细胞中。
Oct-4
作为许多基因的转录因子特异的表达在全能性细胞中。< br>虽然，
Oct-4
基因缺失的小鼠胚胎可发育到胚泡期，但并不能形成全能性的内细胞团 ，
在胚胎着床不久便死亡。在体外，将
Oct-4
的表达水平提高或降低约
3 0
％，可使胚胎干
细胞分别分化为内胚层或滋养外胚层。因此，
Oct-4
表 达的微小变化可能对着床前的早
期胚胎发育影响很大。


四、热休克蛋白（
HSP
）与早期胚胎发育

所有的有机体在外界蛋 白毒性的压力下
(
应激条件
)
，可以通过合成大量的蛋白来发
生反应 ，所产生的这些蛋白为热休克蛋白（
Heat
shock
protein, HSP
）
。在正常的生长和
发育过程中，热休克蛋白也有不同水平的表达。热休克 蛋白根据分子量及诱导性不同分
为不同的家族。一些热休克蛋白为组成性表达，而其它的热休克蛋白仅在 刺激后表达。
热休克蛋白与其它蛋白相互作用来起作用，
在细胞不同部位的功能主要通过多肽精 确的
折叠和转位来控制。

在胚胎发育过程中，特别是早期胚胎发育时期，基因转录活 跃、蛋白质大量合成以
及细胞所处的环境在不断变化，细胞对外界的刺激十分敏感。在爪蟾中，
HSP70
在囊胚

13
中期表达。在小鼠中，
HSP70
在二细胞期胚胎中表达，与合子基因组的激活相一致，对
于胚胎的发育起到关键性作用。在合子基因组 开始激活时，就可观察到热休克蛋白的合
成，并且在随后的发育阶段持续表达，与此蛋白的管家特性是相 符的，这种保守性对于
所有细胞的存活是很关键的。诱导性
HSP70
基因在小鼠着床 前胚胎发育过程中的特异
性表达有两个特点，一是当合子基因组转录开始时，在缺乏外界刺激的条件下，
HSP70
基因可自发地表达，二是直到胚泡阶段
HSP70
基因都对外界刺 激没有反应。

HSP90
是类固醇激素受体，在两栖类、鸡、果蝇、小鼠及人的胚胎 中表达，主要以
同源二聚体或与其他蛋白形成复合物定位于细胞膜上，
参与胚胎发育过程的信号 传导和
发育调控。在人中，
HSP90
在早期胚胎阶段诱导表达，在后期阶段表达降低 并达到基础
水平。在爪蟾中，
HSP90
直到囊胚中期阶段才被诱导表达。

HSP30
包括
HSP30A
、
HSP30B(
一种假基因
)
、
HSP30C
和
HSP30D
。这些基因在爪
蟾胚胎中的表达量高，且表达形式复杂。这些蛋白在卵母细胞及胚胎中持续地合成。在
应激条件下，热休 克蛋白可能参与了胚胎中被损坏蛋白的聚合或错误的折叠。

胚胎发育过程中，热休克基因表达 具有阶段和组织特异性。胚胎发育中，合子基因
组激活后，最先表达的基因之一是热休克基因。
2-
细胞期的小鼠胚胎自发表达
HSP68
和
HSP7
。在爪蟾中， 合子基因组表达启动的时间为囊胚中期，此期与
HSP70
基因的表
达启动时间同步。
HSP89
、
HSP70
和
HSP59
在小鼠胚胎的外胚层 细胞中高水平表达。
正
常情况下，胚胎发育的时期不同，被激活的热休克蛋白基因也不同
;
在胚胎的不同组织
中，热休克蛋白的种类和分布亦不完全相同。可见，热休克蛋白基因的 自发性表达是受
发育调控的。


五、连接蛋白（
connexin
）与早期胚胎发育

间隙连接在胚 胎发育早期就存在，
对胚胎的细胞分化、
形态发生及生长调控起重要
作用。连接蛋白基 因的表达对细胞诱导、分化、增殖、细胞程序性死亡及衰老等生物过
程的关系十分密切。在早期胚胎中， 神经系统和循环系统尚未建立或未发育完善，长距
离的信息传递难以进行。要使胚胎中的细胞向各种组织 或器官分化，就离不开细胞间化
学信息的交换。
将连接蛋白的抗体注入非洲爪蟾
8-< br>细胞期的胚胎中，
可以阻断通讯通道，
使注射过抗体的胚胎的发育出现明显的区域性形态 缺陷现象，
如脑和眼发育不良或完全
缺失，这些缺陷可能是直接阻断了控制局部分化的信息传递 而造成的。间隙连接复合体
在小鼠早期胚胎中就已经建立，发生在
8
细胞期的致密化过 程。当间隙连接形成后，由

14
间隙连接建立的细胞间的偶联状态可一直保持到胚胎着床时。

间隙连接由一对连接小 体
(connexin)
构成的中间有孔道的结构，
每个连接小体由
6
个
连接蛋白组成。连接小体两两相对分别整合在两个相邻细胞的质膜中。一般来说，只有
相同 或相似的连接蛋白形成的连接小体才能在细胞之间建立间隙连接，
即一对连接小体
中的
12
个连接蛋白是同一类型的连接蛋白，
从而保证了一种组织中的大多数细胞主要与
同 一类型的细胞建立代谢偶联，阻止不同类型的细胞之间建立代谢偶联。间隙连接的建
立可使代谢物（如氨 基酸、葡萄糖、核苷酸和维生素等）及第二信使（如
cAMP
、
Ca
2+等）可在细胞间自由通过。

在哺乳动物中，
连接蛋白由很多基因家族的基因编码 。
由不同连接蛋白组成的间隙
连接，在渗透性、生物学特性以及调节特性等方面有所不同，每种 类型的通道可能在调
节中起到独一无二的作用。连接蛋白
43
（
Cx43）最早在小鼠
4
细胞期胚胎中表达，并在
以后逐步累积。
Cx43
在
4
细胞胚胎的细胞质中也表达
;
到
8
细胞期发生致密 化时，
Cx43
在细胞质中及间隙连接部位开始表达。在着床前胚胎中，未检测到
Cx 26
、
Cx32
和
Cx46
连接蛋白的表达及间隙连接小体的形成。
Cx43
基因在
2
细胞期的胚胎中就已转录，但是
最初产生的
Cx43
在细胞内处于悬浮状态。
当一个还不清楚的信号与生物钟相偶联后，
可激活
Cx43
并使其组装成为间隙连接。然而，当将
Cx43
基因敲除后 ，这些缺陷型胚胎仍
可正常进行着床前的发育，
并可完成整个妊娠过程。
这一实验对< br>Cx43
在胚胎发育过程中
的重要性提出了质疑。
但最近发现，
在着床 前胚胎中也表达
Cx30.3
、
Cx31
、
Cx31.1
、
Cx40
和
Cx45
等
5
种连接蛋白。在
Cx43
基因敲除的胚胎中，很可能胚胎利用其它的连接蛋白来
保持细胞间的偶联，从而支持发育。细胞 间的偶联不依赖于细胞的变平，而需要卵裂球
保持致密化状态，从而继续进行发育。另外，在大鼠着床前 胚胎中发现
Cx31
与
Cx43
共
表达。
Cx31
和
Cx43
的转录水平在受精卵中很高，到在
2
和
4
细胞期 降到最低，其中
Cx31
基本检测不到。
Cx43
和
Cx31 mR NA
在致密化的
8
细胞期胚胎重新开始升高。在胚泡中，
两种连接蛋白都在滋 养层及内细胞团中共表达。
Cx31
特异性地在外胎盘锥及胚胎外胚层
细胞中表达，< br>而
Cx43
仅限于胚胎本部细胞。
这样的分工表达可能是由不同的发育程序导< br>致的。
Cx31
似乎在胚胎滋养层的形成过程中作用不大，
在着床前的发育中仅 作为补偿途
径。多种连接蛋白的表达可能为哺乳动物胚胎发生过程中的普遍特征。

牛 胚胎在桑椹胚和胚泡期开始表达
Cx43
，可能牛胚胎在桑椹胚期才建立起间隙连
接方 式。而在小鼠中，早在
4-
细胞期便能检测到
Cx43
表达，但有功能的间隙 连接最早出
现在
8-
细胞期的致密化阶段。在人的早期胚胎发育中，间隙连接最早出现 在
4
细胞阶段，

15
并在以后的发育中逐渐增多。


六、
E
钙粘素与早期胚胎发育

在胚胎发育中，
相似细胞的聚集能力对于细胞群体的建立是很重要的。
细胞分选的
过程代表了形态发生的开始， 因为形成的细胞群体将形成组织结构。典型钙粘素参与发
育早期这样的细胞运动。在体外培养时，如向每 个
2
细胞期胚胎注入
E-
钙粘素的反义
RNA
，
可 使胚胎发生致密化的时间延迟，
认为胚胎的致密化延迟是由于
E
钙粘素基因的
表达被反义
RNA
抑制所致。以后又证明，
E-
钙粘素介导小鼠胚胎
8-
细胞期钙依赖性卵
裂球的致密化。
E-
钙粘素突变小鼠中，纯合型在胚胎 着床前死亡，死亡的原因是由于
E-
钙粘素缺失后导致不能形成滋养外胚层上皮或者胚泡腔。< br>有意思的是，
缺失
E
钙粘素
的胚胎的卵裂球之间还可以形成桥粒以及紧 密连接。
所以，
母体
E
钙粘素对于致密化的
起始是足够的，但不能维 持进一步的胚胎发育。


七、胚胎的体外发育阻滞


除 了一些纯系的小鼠品系和它们的
F1
代的杂交系外，小鼠的
1
细胞胚胎的体外 发
育均被阻滞在
2
细胞期，此现象称为
2
细胞阻滞（
2-c ell block
）
。以后陆续发现，其它
哺乳动物的胚胎在体外培养时也被阻滞在 不同的发育阶段，这种现象称为发育阻滞
（
developmental
block
）。发育阻滞是哺乳动物早期胚胎体外培养时遇到的一个普遍问
题。不同动物中发生阻滞的时间 不同，仓鼠发生在
2-8
细胞期，大鼠在
2-4
细胞期，山
羊、绵羊 、牛和恒河猴发生在
8-16
细胞期，猪在
4
细胞期，人在
4-8< br>细胞期。

由于培养液的成份不同，
来自不同品系小鼠的胚胎在体外的发育也不 同，
特别在存
在或缺乏葡萄糖及无机磷酸盐时更是如此。在一些培养条件下，葡萄糖的作用既有 刺激
性作用，又有抑制性作用。葡萄糖是大多数动物生殖道中存在的一种能源的底物。磷酸
盐对 于
ATP
的产生是必需的，是细胞活动的基本的能量来源。然而，在培养液中加入
葡萄 糖和磷酸盐后，对很多动物的胚胎发育是抑制性的，包括啮齿类、家畜及人。

在
改进 的无蛋白的
Tyrode's
液中培养仓鼠胚胎时，如果不加磷酸二氢钠，
有
97%
的
2
细胞
胚胎可发育到
4
细胞或
4
细胞期以上
;
但如果加
0.1-1.05
mM
的磷酸盐，则仅有
9-21%
可发育到
4
细胞期。不论葡萄糖存在与否，磷酸盐对胚胎发育都起 抑制作用。但在缺乏

16
磷酸盐时，葡萄糖并不阻滞胚胎发育。当存在磷酸盐时（
0.35 mM
）
,
葡萄糖则抑制胚胎
发育（
Schini and Bavister, 1988
）。

如果在培养基中加入微摩尔浓度
(?
M)
的
EDTA
，
或用不含磷酸根的培养基进行培养
时，
1
细胞期的胚胎也可发育通过
2
细胞期。然而，这些培养条件远非生理性 的，因为
输卵管液中并不具有
EDTA
，但却具有磷酸根。

将由朝鲜黑山羊（
Capra hircus aegagrus
）超数排卵获得的胚 胎在体外培养
6
天，所
用培养液为合成的输卵管液培养液，
其中补加
BSA
或血清。
如果不加谷胱甘肽
（
GSH
）
，
所 有的培养胚胎均不能发育超过
8-16
细胞期阻滞。加入谷胱甘肽后，对这些胚胎发育
到胚泡的能力有明显的促进，但谷胱甘肽的作用很大程度上依赖于培养液中加入的蛋
白。当培养液中加入 胎牛血清时，谷胱甘肽的作用明显强于加
BSA
或山羊血清的效果，
有
91%
的胚胎可发育到胚泡期。

已证实谷胱甘肽特异性地作用于
8-16
细胞期的胚胎，
从而促进胚胎的发育。

Ham's F-10
培养液通常用于人和动物的体外受精中。
用
Ham's F-10
培 养液培养，
可
使
92%
的
CD-1
小鼠的胚胎阻滞在
2-
细胞期，但并不使杂交的纯系小鼠（
BDF1
）的胚
胎发生阻滞。相反 ，
BWW
是一个改进的
Kreb's-Ringer
碳酸氢钠培养液，可支 持
CD-1
及
BDF1
系的小鼠胚胎发育到胚泡期。
如果在
BWW
液中补加
15%
的
Ham's F-10
培养液，
则 可使
CD-1
小鼠的胚胎发育受到阻滞。
从这两种培养液成份的比较发现，
6 -30
?
M
的次
黄嘌呤与
CD-1
小鼠胚胎的发育阻滞有关 。加入
EDTA
可部分（
40%
）解除次黄嘌呤对
胚胎发育的阻滞作 用。

将从爪蟾卵中提取的
MPF
注射入来自
ICR
小鼠< br>2
细胞胚胎的一个卵裂球中后，可
使这些胚胎的
2
细胞阻滞得以克服。 此外，将小鼠的
1
细胞胚胎与分离的小鼠壶腹部共
同培养，也可克服小鼠的发育阻滞， 但这种效应仅限于第二个细胞周期的
G2
期。

已证实，
阻滞在2
细胞期的胚胎为四倍体，
胚胎在发生阻滞前能整合溴脱氧尿嘧啶，
在这些阻滞的 胚胎中也未见核膜破裂和染色体凝集的现象。
这表明阻滞在
2
细胞期的胚
胎是 在第二细胞周期的
G2
期发生阻滞的。

磷酸盐可诱导大鼠的胚胎在
2
细胞晚期发生阻滞。
在未发生阻滞的处于
2
细胞期间
期的胚胎中， 细丝样的微管均匀地分布在细胞质中，并在
M
期时迁移到纺锤体上。在
阻滞在
2
细胞期的胚胎中，
则形成更粗的纤维性微管，
以粗的网状结构存在于细胞质中。在未发生阻滞的
2
细胞期的
M
期，微丝在核周围及质膜下分布。但在发生
2
细胞阻滞

17
的胚胎中，微丝则形成颗粒样结构，分布于细胞 质中。这些结果表明，微丝和微管也与
大鼠胚胎的发育紧密相关。

通过杂交实验证实 ，
母体遗传来的发育信息可能在控制小鼠胚胎的早期卵裂方面起
重要作用。另外，将非阻滞胚胎 的细胞质转移到受阻滞的胚胎中后，也能使这些受阻滞
的胚胎恢复在体外的发育能力。有人提出，在很多 哺乳动物中，受精卵可在体外早期发
育的各个时期发生阻滞。

还有人提出，胚胎体外 发育的阻滞是与合子基因激活的时间
相对应，认为发育阻滞和胚胎的转录活性间存在一定的相互关系。< br>
尽管利用一些办法能够克服胚胎培养时的发育阻滞，
但仅有很少的研究试图解释阻滞的遗传机理。由于可通过改变培养环境来克服
2
细胞阻滞，这说明有可能利用确认不同条件培养的胚胎中的差异性表达的基因，来了解发育阻滞的机理。尽管有一些关于着
床前胚胎中基 因表达的报道，但对基因表达和发育阻滞间的相互关系仍不清楚。


第三节


基因印迹


一、基因印迹（
gene imprinting
）的发现

在哺乳动物中，
基因印迹的存在最早是通过 细胞核移植实验得到证实的。
从妊娠小
鼠体内获得受精卵后，在雄原核和雌原核融合前，通过显 微操作方法将其中一个原核取
出后，再将另一个来自精子或卵子的原核注入该受精卵内，结果含有两个雄 原核或两个
雌原核的胚胎均不能正常发育。如果原有的雄原核被另一雄原核代替后，或者原来胚胎
中的雌原核被另一卵子来的雌原核代替后，
在新构建的受精卵中具有正常互补的雄性和
雌性基 因组，此时胚胎能够进行正常的胚胎发育。哺乳动物精子和卵子的基因组是不同
的。如果受精卵中的遗传 物质来自两个雄原核或两个雌原核时，合子不能正常发育。发
育缺陷可能是由于某些基因只有来自精子和 卵子时才处于活性状态。
在人及小鼠中已证
实，一个突变基因从一亲本遗传来时引起严重的或致 死性缺陷，但从另一亲本遗传来时
则不产生这些缺陷。如胰岛素样生长因子
-2(insuli n-like
growth
factor-2)
基因位于第七条
染色体上 ，从父本来的此基因在早期胚胎中处于活性状态，而此基因的受体（
IGF-2R
）
位 于第
17
条染色体上，
仅从母本来时才处于活性状态。
从父本遗传来的
IGF-2R
缺失的
小鼠正常，但同样的缺失从母本来源时，发育则受阻。

利用细胞核移植等技术可建立孤雄生殖
（胚胎只含有父方的基因组）
和孤雌生殖
（胚
胎只含有母方基因组）模型，但所得到的胚胎均不能发育到分娩期。即使有的胚胎能发

18
育到胚胎着床期，但孤雄生殖的胚胎在着床部位仅见到胚外成分（如胎盘等）
， 而孤雌
生殖的胚胎在着床部位则缺乏胚外成分。
从一种自交品系小鼠产生的孤雌生殖胚胎可以< br>发育到胚泡或原肠阶段，然而从其它品系小鼠产生的孤雌生殖的胚胎可能发育到具
40
体 节阶段。这也表明母源基因的产物对胚胎的发育尤其重要，而父源基因的产物则是胚
外组织正常发育的关 键。由于母源和父源基因之间存在功能上的差异，母系和父系配子
间平衡的改变必然会导致表型异常和病 理变化。

哺乳动物的印迹基因对胚胎的发育也会产生影响。
表
6-3
中列出了一些哺乳动物中
的基因印迹位点。
H19
基因、
IGF2
基因及
IGF2
受体基因是目前研究最多的印迹基因。
H19
基因是母系表达 基因，在小鼠的桑椹胚和早期胚泡中不表达，但在晚期胚泡的滋养
层中表达。
胚胎着床后，H19
基因在许多组织内表达
;
到出生后，
H19
基因的表达 减弱。
当
H19
基因失活后，雌性胎儿出生时的体重比正常胎儿重
27%。
IGF2
基因是父系表达
基因，在
2
细胞胚胎中就开始表达， 并在以后的胚胎发育中广泛表达。将
IGF2
基因突
变后，出生胎儿的体重仅为野生型 胎儿的
60%
。
IGF2
受体基因是母源性表达的基因。
IGF2< br>受体可与
IGF2
结合后，
将
IGF2
转运到溶酶体中使其溶 解，
从而维持
IGF2
在机体
内的平衡状态。当将
IGF2
受体基因敲除后，所产胎儿的体重比正常胎儿重
30%
，这时
IGF2
的水平 也升高，从而导致胎儿在产前死亡。但如将
IGF2
基因与
IGF2
受体基因 同
时敲除，则胎儿不再致死。
IGF2
受体基因敲除后胎儿致死的原因可能是由于IGF2
基因
过度表达所致。现在发现，
H19
基因的母系表达可以通过 抑制母源性染色体的转录来降
低
IGF2
的含量，
这可能主要是由于
H19
、
IGF2
和
Ins2
基因之间对共享增强子的竞争作
用所致。这也表明，通过
H19
、
IGF2
和
Ins2
这 三种印迹基因之间的相互作用，可精确
调节
IGF2
基因的表达，从而维持胚胎的正常 发育。



19
表
6-3

哺乳动物的一些内源性基因印迹的位点

印迹位点

IGF2
IGF-2R
H19
Snrpn
Ins1
和
2
U2aflop-rs
Znf127
Par1
Par5
Xist
Mas
IPW
WT1
Mash-2
P57(KIP2)
Peg1/MEST
ApoE
Pk3
Pplcy
自
Martin CC
（
1998
）


二、基因印迹与甲基化

现在认为，
大多数哺乳动物雄及雌原核的 差异涉及到其甲基化形式的差异。
甲基化
与非甲基化
CG
二聚体的分布可用限 制性内切酶
HpaII
及

MspI
来分析。这两种酶都切
同一位点
(-CCGG-)
，
但中间的
C
甲基化时则
Hpa II
不能切
DNA
，
而
MspI
不论甲基化与
否都 能酶切。因此，一特定细胞类型的
DNA
可用这两种酶的不同切法来进行研究。雌
性及 雄性哺乳动物的原始生殖细胞
（
PGC
）
的核为明显的低度甲基化。
随着配子的成熟，
精子及卵子的基因经历大量的甲基化，似乎在生殖细胞形成期间，以前的信息被抹去。

20
激活的等位基因

父本

母本

母本

父本

父本

父本

父本

父本

父本

父本

父本

父本

母本

母本

母本

父本

父本

父本

父本

参考文献

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