精子與卵子相遇並結合在一起的生理過程。人受精過程始於精子獲能、穿過次級卵母細胞的透明帶,終止於卵原核與精原核染色體的聯合。受精多發生在輸卵管壺腹部,時間一般在排卵後12小時。整個過程大約需要24小時。卵子受精為妊娠的開始。受精的必備條件是:①卵巢能產生和排出成熟的次級卵母細胞。②睪丸內能產生健康而有活動和授精能力的精子。③精子和卵子必經之路必須通暢。④精子獲能。⑤精子發生頂體反應。⑥精子穿過透明帶。⑦精子與卵母細胞結合。

  受精的生理過程 卵巢內卵泡發育接近成熟時,卵細胞胞漿內有卵黃沉積,稱初級卵母細胞。初級卵母細胞經二次成熟分裂才能受精。第一次成熟分裂發生在卵泡破裂之前,胞核經減數分裂,分為兩個大小不同的細胞,各含23條染色體。較大的細胞含胞質較多,稱次級卵母細胞;較小的細胞稱為第一極體。成熟卵泡破裂釋出的次級卵母細胞直徑約0.2mm,是人體最大的細胞,帶著周圍的卵丘細胞自卵巢排出,常落在腹腔內輸卵管附近。約8~10分鐘後,輸卵管上皮細胞纖毛的運動和腹腔液體的流動,使卵子及其周圍的顆粒細胞被吸入輸卵管內,運輸到壺腹部,此為輸卵管傘端揀拾或捕獲卵細胞作用。排卵時雌激素水平正處於高峰,能刺激腎上腺素的α-受體興奮,因而促使和增強卵管峽部肌肉收縮,產生類似括約肌的作用。卵子在壺腹部—峽部交接處可停留2~3日。如果卵子在排出23小時內遇到精子,則可在此處受精。

  精子射入陰道後,約1.5~3分鐘便可進入子宮頸管。精子在子宮頸管內先釋放蛋白分解酶,解聚宮頸粘液後,以20~50μm/秒的速度進入宮腔。精子自宮頸到達輸卵管約需1小時左右。精子在這段時間內,發生一些生理、生物化學和形態的改變,獲得使卵子受精的能力。此過程稱為精子的獲能。

  獲能的精子到達卵管壺腹—峽部時,若遇圍繞在卵母細胞周圍的卵丘細胞,顆粒細胞激發精子發生頂體反應,使精子的頂體區前2/3處以及精子膜和外頂體膜發生有順序的空泡化並且釋放三種頂體溶解酶,即放射冠穿透酶、透明質酸酶和蛋白分解酶,分別作用於卵丘細胞、放射冠細胞及透明帶,分解卵丘和放射冠細胞的基質及透明帶的糖蛋白,精子從而得以穿透放射冠細胞及透明帶,進入卵黃周間隙。

  精子進入卵黃周間隙(透明帶與卵黃膜之間的空隙)與卵黃膜接觸後,產生兩個有功能意義的反應。一是立即誘發排出皮質顆粒到卵黃周間隙,防止頂體蛋白酶的進一步作用,使透明帶以外的精子不能再進入卵細胞,正在進入卵細胞的精子,也被固定在透明帶中,以保證單精子受精。第二個作用是觸發次級卵母細胞的第二次成熟分裂,分裂成為兩個含有23條染色體的細胞。含大部分胞漿的為成熟卵細胞;隻含少許胞漿的小細胞為第二極體,一齊排至卵黃周間隙。精子穿入卵漿後,其尾部與中段脫落,核膜迅速消失,頭部膨大形成含有23條染色體(單倍體)的精原核。精原核與卵原核逐漸自卵細胞皮質下移到卵細胞的中間相遇,融合為一,於是受精完成。受精的卵含有父母系各23條染色體,又恢復瞭46條染色體數。

  受精的結果 包括三方面:①受精後的卵細胞,其染色體恢復到二倍體數目,並已接受父母雙方的遺傳物質。②未來胎兒的性別取決於與卵受精的精子帶有 X還是 Y染色體。③受精刺激受精卵進行一系列快速的細胞分裂,發動卵裂。

  病理的受精過程 在正常情況下受精是一個卵子與一個精子結合,形成二倍體合子。在特殊情況下,一次排卵可同時排出兩個或兩個以上的成熟卵子,兩個卵子又同時受精,或極體受精而形成多胎妊娠。

  在異常情況下,可以有兩個精子參與受精,此即多精受精,由此形成具有69條染色體的三倍體胚胎。若卵成熟分裂時染色體不分離;或個別後期落後的染色體丟失;或同源染色體沒能配對,不能分配到兩個子細胞中去,使兩個子細胞的染色體數目不等,從而形成染色體多出1~2倍的多倍體胚胎,或缺少一條染色體的單體胚胎,或多一條染色體的三體胚胎。這些胚胎極少數能發育成胎兒,幾乎全部流產或出生後不久死亡。

  人工幹預受精 即抗受精。指凡阻止精子與卵子相遇,或使精子失去與卵子結合的能力。人為幹預受精主要從控制下面三個方面著手。

  ①改變宮頸粘液性質:精子穿過宮頸主要靠其尾部運動,這受到宮頸粘液變化的影響。改變宮頸粘液的性質,可阻止精子與卵子相遇。在月經周期中,由於性激素影響,宮頸粘液中由水分及粘蛋白結合成的水凝膠成分也有周期性變化。在雌激素影響下,宮頸粘液的成分95~98%為水分,蛋白質≤1%,粘蛋白0.5~1.5%,粘液薄、呈水樣,利於精子通過。但在孕激素影響下,水分減少至85~90%,蛋白質為2~4%,粘蛋白增加至2~10%,宮頸粘液變得粘稠,原纖維排列成致密網狀而不利於精子通過。用不同劑型的單方孕激素(如口服探親避孕藥、避孕針劑、皮下埋藏及陰道環等)來改變宮頸粘液性質便可使其成為阻礙精子穿過宮頸的生物屏障。

  ②幹擾精子獲能:正常精漿中有大量去獲能因子(也叫去能因子),可與精子結合,包在精子頭部,保持精子細胞膜的完整。精子穿過宮頸時,精漿中大量去能因子及其他一些酶抑制劑均被阻擋,因而具有授精能力,即精子獲能。子宮液中的水解酶能消除精子頭部的去能因子,使精子頂體暴露;精子與輸卵管液接觸後活力明顯增強,因此,精子的獲能是在子宮與卵管液中完成的。還發現卵泡液也可刺激精子活動及誘發頂體反應。動物實驗表明雌激素可加速獲能,孕激素可抑制獲能,因此改變雌性激素狀態可影響精子運行或獲能。多種女用類固醇避孕藥和最新人工合成的頂體酶抑制劑(甲苯磺酰—左旋賴氨酸—氯甲基酮—鹽酸鹽)用作陰道避孕藥,均為人工幹擾精子獲能過程的制劑。

  ③阻止精子穿過透明帶受精:在卵子周圍有一層含粘多糖和蛋白質的透明帶。受精時,許多精子穿過透明帶。當一個精子進入卵膜到達胞漿時,透明帶立即起變化,阻止其他精子穿透,並使透明帶內的精子失去活力。已發現豬卵透明帶與人卵透明帶之間具有明顯的種間交叉免疫反應。以豬透明帶作為抗原免疫傢兔,以制備兔抗豬透明帶抗體,此種抗體對人的精卵結合具有明顯的抑制作用,可使精子不能通過透明帶與卵子相遇,幹擾受精。給動物註射透明帶抗體可在3~5個性周期內防止卵子受精,隨著血中透明帶抗體效價的降低,其生殖力也逐漸恢復正常。這稱為被動免疫避孕,很有前途。

  由於透明帶上有精子受體,精子對卵子的識別是在特定部位上。幹擾這個部位,即可能封閉精子對卵子的接觸,達到阻止受精的目的。已發現麥芽糖凝結素能特異性地結合在精子受體上。人們正在研究分離和純化精子受體,再利用它制成主動免疫避孕疫苗,以阻止精子與卵子結合。

受精、著床和早期胚胎發生