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【佳学基因检测】妊娠与分娩的基因解码:基因检测、诊断与治疗的依据

【佳学基因】妊娠与分娩的基因解码:基因检测、诊断与治疗的依据 一、妊娠 妊娠(pregnancy)是指子代新个体的产生和孕育的过程,包括受精、着床、妊娠的维持及胎儿的生长。妊娠是从卵子

佳学基因检测】妊娠与分娩的基因解码:基因检测、诊断与治疗的依据

 

一、妊娠

妊娠(pregnancy)是指子代新个体的产生和孕育的过程,包括受精、着床、妊娠的维持及胎儿的生长。妊娠是从卵子受精开始的。人类妊娠时间约280天。

(一)受精

受精(fertilization)是指精子穿入卵子并相互融合的过程。卵子从卵巢排出后进入输卵管,停留在输卵管壶腹部与峡部。精子射入阴道后,要经过子宫颈、子宫腔和输卵管,在输卵管壶腹部与卵子相遇。随后精子头部钻入卵细胞,使各带23条染色体的雄性原核与雌性原核相结合,组成含有23对染色体、携带双亲遗传特性的受精卵,因此具有父母双方的遗传特性。

1.精子的运行

精子的运行除依靠其自身运动外,宫颈、子宫和输卵管对精子的运行都起到一定的作用。精液射入阴道后穹窿后,绝大部分被阴道内的酶杀伤失去活力,一部分精子靠本身的运动及射精后引起的子宫收缩,进入子宫腔和输卵管。输卵管的蠕动推动精子由峡部向壶腹部运动。精子到达的时间约在性交后30~90分钟,在女性生殖道内的受精能力大约只能保持48小时。虽然射精时进入阴道的精子可达2亿~5亿,贼终只有极少数活动力强的精子(不足200个)能到达受精部位,其中一般只有一个精子可使卵子受精。精子的运行受到神经和激素的调节,排卵前期的雌激素、精液中的前列腺素均有利于精子的运行,而排卵后分泌增加的孕酮则阻止精子运行。

2.精子获能

精子必须在女性生殖道中停留几小时,才能获得使卵子受精的能力,称为精子获能(capacitation of spermatozoa)。精子经过在附睾中的发育,已经具备了受精能力,但附睾与精浆中存在着去获能因子,使精子的受精能力受到了抑制。女性生殖道中的β淀粉酶、β葡萄糖苷酸酶、胰蛋白酶及唾液酸酶均可解除去获能因子的抑制效应,暴露精子表面与卵子识别结合的结构,从而使其获得受精能力。获能的主要场所是子宫,其次是输卵管,宫颈也可能有使精子获能的作用。

3.顶体反应

精子与卵子接触后,精子顶体外膜与精子头部细胞膜融合、破裂,形成许多小孔,释放出顶体酶,以溶解卵子外围的放射冠及透明带,这一过程称为顶体反应(acrosome reaction)。顶体酶可在透明带上消化并形成恰好允许一个精子通过的通道。

精子接触卵膜后,可促进卵母细胞释放一些物质,封锁透明带,阻止其他精子穿过,从而避免多精子受精;并可刺激卵母细胞完成第二次成熟分裂,并形成第二极体。进入卵细胞的精子,其尾部迅速退化,细胞核膨大形成雄性原核,随即与雌性原核融合,形成一个具有23对染色体的受精卵。

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试管婴儿

“试管婴儿”是一种辅助生殖技术,专业术语为体外受精-胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer,IVF-ET)技术,即从妇女卵巢内取出卵子,在体外人工控制的环境中与精子受精,经体外培养一段时间后,早期胚胎移植到女性的子宫中,使其着床并完成妊娠的全过程。1978年英国学者Steptoe和Edwards采用该技术诞生世界先进例“试管婴儿”Louise Brown。1988年我国先进例试管婴儿在北京诞生。目前,该技术在世界范围内得到广泛应用,临床上输卵管性不孕症、原因不明不孕症、子宫内膜异位症、男性因素不孕症、排卵异常、宫颈因素导致的不孕症等均为IVF-ET适应证。IVF-ET主要步骤包括:药物促进与监测卵泡发育,B超介导下取卵,配子体外受精和胚胎体外培养,胚胎移植和黄体支持。2010年,Edwards被授予诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他在IVF-ET技术领域做出的开创性贡献。

(二)着床

受精卵在输卵管蠕动和纤毛的作用下,逐渐向子宫腔移行,同时进行细胞分裂。受精后72小时分裂为16个细胞的实心细胞团,称为桑葚胚(morula),随后发育为早期胚泡(early blastocyst)。在受精后第4天,早期胚泡进入子宫腔并继续分裂。在子宫腔内停留2~3天后,早期胚泡外面的透明带逐渐变薄、消失,总体积增大,继而分裂发育为晚期胚泡(late blastocyst)。胚泡可以直接从子宫内膜分泌的液体中吸收营养。

受精后第6~7天,晚期胚泡逐渐植入子宫内膜,这个过程称为着床(implantation)。着床需经过定位、黏附和穿透三个阶段。定位是指晚期胚泡与子宫内膜接触,部位多在子宫后壁上部。黏附是指晚期胚泡粘着于子宫内膜后,滋养细胞开始分化为合体滋养细胞层和细胞滋养细胞层。穿透是指合体滋养细胞分泌蛋白溶解酶,溶解子宫内膜细胞、间质以及血管,从而有效埋于子宫内膜中。成功的着床有赖于胚泡与母体的相互识别、胚泡发育与母体子宫内膜变化的同步、母体排斥反应的抑制和母体接受性等条件的完善,并受到母体和胚泡激素的调控。子宫仅在一个极短的关键时期内允许胚泡着床,称为子宫的敏感期或接受期。在此期内,子宫内膜受到雌激素与孕激素的协同作用,可能分泌某些物质,激活胚泡着床。胚泡也可产生多种激素和化学物质,如绒毛膜促性腺激素,刺激卵巢黄体转变为妊娠黄体,后者继续分泌妊娠需要的孕激素。胚泡的分化与到达子宫的时间必须与子宫内膜发育程度相一致,胚泡过早或过迟到达子宫腔,都不利于着床。受精24小时的受精卵还可产生早孕因子(early pregnancy factor),它能抑制母体淋巴细胞功能,使胚泡免遭母体排斥。因此,检测早孕因子可进行超早期妊娠诊断。此外,在着床过程中,胚泡不断地发出信息,使母体能识别妊娠期间所发生的相应变化。

(三)妊娠的维持及激素调节

正常妊娠的维持有赖于垂体、卵巢和胎盘分泌的各种激素相互配合。受精与着床之前,在腺垂体促性腺激素的控制下,卵巢黄体分泌大量的孕激素与雌激素,导致子宫内膜发生分泌期改变,以适应妊娠的需要。如未受孕,黄体按时退化,孕激素与雌激素分泌减少,引起子宫内膜剥脱流血,形成月经;如果受孕,在受精后第6天左右,胚泡滋养层细胞便开始分泌人绒毛膜促性腺激素。后者分泌量逐渐增多,刺激卵巢黄体变为妊娠黄体,继续分泌孕激素和雌激素。胎盘形成后,不仅在母体和胎儿之间可以有效地进行选择性的物质交换,而且,胎盘是妊娠期间重要的内分泌器官,可分泌大量的蛋白质激素、肽类激素和类固醇激素,调节母体与胎儿的代谢活动。胎盘分泌的激素包括:

1.人绒毛膜促性腺激素(hCG)

hCG是胎盘绒毛组织的合体滋养层细胞分泌的一种糖蛋白激素,分子量为45 000~50 000,由α亚单位与β亚单位组成。α亚单位氨基酸的数量与序列几乎与LH相同,β亚单位的氨基酸也有很大部分与LH相同,因此,hCG与LH的生物学作用与免疫学特性基本相同。

卵子受精后第6天左右,胚泡形成滋养层细胞,开始分泌少量hCG;妊娠早期绒毛组织形成后,合体滋养层细胞大量分泌hCG,于妊娠8~10周达高峰,随后开始减少,到妊娠20周左右降至较低水平,并一直维持到妊娠末期;如无胎盘残留,于产后4天消失。由于hCG在妊娠早期即出现,故用特异性的hCG β亚基抗体,通过放射免疫分析法,检测母体血中或尿中hCG浓度,是诊断早孕的一个常用的高效指标。

在早孕期,hCG刺激卵巢黄体转变成妊娠黄体,妊娠黄体的寿命只有10周左右,以后便逐渐退缩;与此同时胎盘分泌孕激素和雌激素,逐渐接替妊娠黄体的作用。

2.其他蛋白质激素和肽类激素

胎盘还可分泌人绒毛膜生长素(human chorionic somatomammotropin,hCS)、绒毛膜促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、GnRH以及β-内啡肽等。hCS为合体滋养层细胞分泌的单链多肽,含191个氨基酸残基,其中96%与人生长素同源,故具有生长素的的作用,可调节母体与胎儿的糖、脂肪与蛋白质代谢,促进胎儿生长。贼初发现hCS时,因其对动物有很强的催乳作用,故命名为人胎盘催乳素(human placental lactogen,hPL)。后来的研究证明,hPL对人几乎没有催乳作用,而主要是促进胎儿生长,因此将其定名为hCS。

3.类固醇激素

胎盘能分泌大量的孕激素和雌激素。高浓度的雌、孕激素对下丘脑-腺垂体起到负反馈抑制作用,因此妊娠期卵巢内没有卵泡发育和排卵,也不出现月经。

(1)孕激素:

由胎盘合体滋养层细胞分泌。胎盘内有活性很强的3β-羟脱氢酶,可将母体和胎儿提供的孕烯醇酮转变成孕酮。在妊娠期间,母体血中孕酮浓度随着孕期增长而稳步升高,至妊娠足月时达高峰,平时浓度可达600nmol/L。其作用主要是抑制母体对胎儿的排斥反应、降低子宫肌的敏感性,有利于安胎。

(2)雌激素:

胎盘分泌的雌激素中,90%是雌三醇,其前体主要来自胎儿。由于雌三醇是胎儿与胎盘共同参与合成的,因此,检测母体血和尿中雌三醇的含量,可用来判断胎儿是否存活。

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避孕

避孕(contraception)是指通过影响生殖的各个环节,使妇女暂时不受孕。避孕主要是通过控制生殖过程中的几个环节实现的:①抑制精子与卵子产生。如使用口服避孕药(主要成分是雌激素和孕激素),反馈抑制腺垂体分泌FSH和LH,进而阻碍卵泡成熟和排卵。②阻止精子与卵子结合。属于这一类的避孕方式有:安全期避孕(排卵期间停止性生活),使用安全套、子宫帽和避孕栓等。③使子宫环境不利于精子获能、生存,或者不适宜受精卵着床和发育。如宫腔放置节育器、使用孕酮受体阻断剂等药物阻止受精卵着床等。④促进胚胎由子宫排出。在上述避孕环节失败后,可通过早期人工流产、药物流产等方法,终止妊娠。实施男性输精管结扎术或女性输卵管结扎术等可达到有效、悠久、长期、很久避孕即绝育的效果。

二、分娩

分娩(parturition)是指成熟的胎儿从母体子宫产出体外的过程。自然分娩的过程可分为三个阶段:先进阶段,子宫底部向子宫颈的收缩波频繁发生,推动胎儿头部紧抵子宫颈,并伴随子宫颈变软扩张。第二阶段,胎儿由宫腔经子宫颈和阴道排出体外,持续1~2小时。第三阶段发生在胎儿娩出后10分钟左右,胎盘与子宫分离并排出母体,伴随子宫肌肉强烈收缩,压迫血管以达到止血的目的。在分娩过程中,胎儿对子宫颈部的压迫可刺激缩宫素释放,后者使子宫肌肉收缩增强。随着宫缩加剧,胎头对子宫颈的刺激进一步加强,又促进缩宫素的释放,从而形成一个典型的正反馈调节,直至胎儿有效娩出为止。

分娩是一个极其复杂的生理过程,子宫节律性收缩是分娩的主要动力。对于分娩发动的机制目前尚不清楚。实验表明,糖皮质激素、雌激素、孕激素、缩宫素、松弛素、前列腺素及儿茶酚胺等多种激素均参与分娩的启动和完成。

 

(责任编辑:佳学基因)
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