产前发育

产前发育是指胎儿出生前的发育过程。产前发育包括受精后有机体的形成直至出生的典型发育过程。本节我们将讨论如何受孕以及胎儿在出生前的发育过程中都发生了什么变化。

怀孕

一个精子与一个卵子结合的过程即为受精，从这时起，先天因素与后天因素开始错综相交。如图3.1，女性生殖系统包括两个卵巢。个体发育成熟后，每个卵巢会孕育几百个卵子，并准备好受精。育龄女性一个卵子（卵泡）的成熟期约为28天。卵子成熟后排出卵巢，这一过程即为排卵。在典型的月经周期内，只有一个成熟卵子排出卵巢。当多个卵子排出卵巢时，就会形成异卵双胞胎或多胞胎。回顾一下第2章的内容，其中提到了任何受精卵都有可能分化形成同卵双胞胎。

排卵结束后，卵子移至卵巢附近的输卵管。通常在输卵管的上部和较宽的部位比较容易受孕。性交过程中，男性一般射出5亿个精子，然而只有几百个精子可以穿过女性子宫进入含有卵子的输卵管。一旦一个精子穿透卵子外膜，卵子外膜就会立即封闭，使其他精子无法进入。这种自然的生理过程可以保证只有来自父体一个精子的23条染色体与来自母体的23条染色体相结合。

再次观察图3.1，可以发现，受精卵在输卵管中时便开始细胞分裂。此时及之后，胎儿产前发育的整个过程均通过有丝分裂进行。我们在第2章讲过，有丝分裂是一个“复制分裂”的过程，其结果是对每个新细胞中46条染色体遗传物质的全部复制。受精卵分裂后形成2个完全相同的细胞。接着，2个细胞分裂形成4个完全相同的细胞，4个分裂成8个完全相同的细胞，以此类推，不断进行。在细胞分裂早期，研究者将该有机体统称为受精卵。

在出生之前，我们是如何从受精卵内各种各样的细胞发育成人体形状的呢？分化发挥了非常重要的作用，通过分化，每个分裂的新细胞形成了特定的结构，比如肌肉细胞、心脏细胞、大脑细胞，这些特定的结构发挥着特定的功能。每个细胞都包含相同的DNA，因此在每个单独的细胞中，特定基因激活（或表达）和失活的不同模式形成了细胞分化。这一过程受控于遗传密码（先天）和分裂细胞周围特定环境（后天）的相互作用。随着科学家对控制细胞分裂的信号有了更深入的了解，他们还探索了相反的细胞活动——细胞脱分化，即细胞所具有的特定功能逐渐退化。了解这一过程可能会促使科学家最终研发出在不同条件下治疗不同疾病的新疗法。

产前发育的阶段

研究者将产前发育分为代表性的三个主要阶段：受精卵期、胚胎期、胎儿期。表3.1总结了有丝分裂和细胞分化过程中出现的所有重要变化和标志性事件。胎儿从微小的单细胞生物开始，直至发育成完整的人体，从母体出生。这个非凡的发育过程需要9个月，因此，在此期间的产前护理变得尤为重要。我们一起来看看这些阶段的详细变化。

受精卵期：怀孕后2周 受精卵期是指从受孕开始的2周孕期。受孕大约12小时后，受精卵进行第一次分裂，形成2个相同的细胞。受精卵从输卵管到子宫需要3～4天，进入子宫后开始第一次细胞分化。细胞外层迅速分裂、拉长，形成新的细胞外层，被称为滋养层。内部细胞，即囊胚，其外表仍然较为圆润。接下来几周，滋养层内细胞将进一步分化，形成支持受精卵发育的胎盘、脐带、羊膜囊等其他结构。囊胚将会发育成胎儿。胎盘及其他支持受精卵发育的结构均由受精卵内的细胞发育而来，这对遗传咨询具有重要意义。在第2章讲到的绒毛取样中，专家进行细胞取样的地方就在胎盘膜内，因为这些细胞都源于受精卵，与胎儿的染色体和基因都相同。

怀孕8～12天后，受精卵开始着床，即受精卵嵌入母体子宫内膜。受精卵形成初期，为产生能量支持，细胞迅速分裂，可以直接从母体血液中吸收氧气和营养。受精卵刺激母体子宫内膜，嵌入位于子宫内膜表面的组织内。当母体组织的血液流经受精卵时，血液中的氧气和营养便“漏进”受精卵内。此时，受精卵还没有形成自己的循环系统（心脏或血管）。即使胎儿在发育后期形成了自己的循环系统，母体的血液也不会直接与胎儿的血液混合，因为胎盘内的这两条供血系统相互独立。母体内激素发生变化，以确保在怀孕9天后子宫内膜营养最为丰富。因此，此时成为受精卵着床的最佳时间。激素的变化阻止了母体经期子宫内膜脱落，同时会使母体感到疲乏、困倦、清晨作呕，还会感到胸部肿胀酸痛。9天后，激素继续发生改变，致使子宫内膜营养含量下降。因此，受精卵必须在第9天前完成着床，否则流产的可能会大大增加。

受精卵在子宫内膜着床后，胎盘、羊膜囊、脐带和其他支持受精卵发育的结构开始生长。一旦这些结构开始形成，该有机体便成为胚胎。

胚胎期：第3～8周 怀孕2周后即进入胚胎期。这时，胚泡在胚胎内分化形成3个细胞层：外胚层、中胚层和内胚层。外胚层是细胞群的外层，在胚胎期内形成神经系统（包括大脑和脊髓）、感觉接收器和皮肤外层。中胚层或中层发育成循环系统、骨骼、肌肉、排泄系统、生殖系统、消化道外层、皮肤内层。内胚层或内层将最终发育成呼吸系统和消化系统的其余部分。

胚泡分化成外胚层、中胚层和内胚层的过程极其重要，因为如果这一阶段中存在主要基因异常，很可能会导致流产。流产是指在怀孕前20周出现的任何自然妊娠终止。流产还被称为自然流产，这不同于由胎儿父母选择终止妊娠的人工流产。要知道胚泡分化只出现在怀孕早期，大约怀孕后2周。在这期间流产的女性甚至有可能不知道自己已经怀孕了，这是因为很多流产都未被察觉，研究人员也很难查出流产出现的频率。一般估计，流产占怀孕总次数的30%～40%，其中大约一半的流产是在女性还未察觉怀孕的情况下发生的。

当胚胎继续正常发育，它会开始变长，长度达到一定程度后相互重叠形成一个神经管。第3周内，神经管内开始形成大脑和脊髓。当神经管内开始分化形成第一批神经细胞时，它们非常容易受到子宫内毒素的侵袭。一旦第一批神经细胞遭到破坏，这一破坏将不可挽回，并会危及正常的大脑发育。

在第3～4周内，开始形成胎盘和脐带。它们可以为生长中的胚胎提供更加充足的氧气和营养。胎盘是一种海绵状组织，从滋养层长出并进入母体的子宫内膜。仅仅几周后，胎盘将大部分胚胎包围，成为母体血液和胎儿血细胞之间的隔层。脐带连接着胎盘和发育中的胚胎。脐带内包含两条动脉和一条静脉，通过血管可以在母体和胎儿之间来回运输物质：向胚胎内运进氧气和营养，向母体运回胚胎（后期是胎儿）产生的排泄物，并由母体排出。

胚胎得到了更多的营养和氧气，就可以进行更快更复杂的发育了。发育4周后，眼睛开始形成，躯体继续发育，心脏组织开始以原始的心跳状态“颤动”，开始出现手芽。发育5周后，手臂进一步发育，腿芽开始形成。

回顾胎儿发育的前几周，可以发现胚胎形成和成长的两大类别。第一类是头尾模式。头尾模式是指头部和上半身的形成和生长早于尾部或下半身生长的趋势。正如上文提到的，大脑和眼睛的形成早于前臂，前臂早于腿部。第二类是近远模式。比如，距离身体中线较近的心脏组织的形成早于距离中线较远的前臂。这两类模式有助于我们推测发育过程中的危险期——结构最先形成的时期，以及初始细胞分裂因遭到周围环境干扰而变得易受损的时期。当细胞分裂按照自然的时间表进行时，它们仍需要健康母体的支持（营养）。在本书第4章中我们还会提到头尾和近远模式，因为婴儿控制和协调肌肉的过程也遵循这两大原则——首先是上半身，因为其距离身体中线较近，其次是下半身，因为其距离身体中线较远。

孕后第8周，器官发生完成。器官发生是指每一个重要的身体结构在胚胎内分化的过程。在该过程结束时，每个结构都会形成独一无二的细胞组织。此时，在胚胎内可以清楚地看到大脑、心脏、肺、肾脏、手指、生殖器官，甚至还可以看到脚指甲。尽管大多数重要的器官还不能发挥应有的功能，但已经出现了所有的主要结构。胚胎现在仅有2.5厘米多，体重只有约1克。器官发生完成意味着胚胎期的结束，此时该有机体被称为胎儿。

胎儿期：第9周直到出生（第38～40周） 胎儿期约为30周，是产前发育过程中最长的一个阶段。在胎儿期内，由于胎儿组织和器官进一步分化（更加细化），并逐渐开始发挥作用，胎儿在大小和体重上大幅增加。在第9～12周，胎儿会出现第一次手脚活动，此时母体并不能感觉到。同时，胎儿还会第一次出现反射，通常是惊吓反射和吸吮反射。另外，胎儿的性器官不断发育，这时已经可以通过超声检查检测出胎儿性别。在第17～20周时，当胎儿在羊膜囊内翻转、活动手脚时，母体开始感受到胎儿的活动。此时通过听诊器可以听到胎儿的心跳。

胎儿18周时体重不足0.45千克，发育尚不成熟，还不能适应子宫之外的环境。在第24周时，胎儿开始形成脂肪，体重迅速增长。体重的增加对胎儿存活非常重要，因为在刚出生前几天母乳还不充足，新生儿必须依靠这些积聚的脂肪维持生命。在第26～28周时，胎儿肺部发育成熟，可以成功地进行呼吸。此时，如果出现早产，只要胎儿体重约为0.9千克，就有可能存活。然而，最后几周的发育仍然非常重要，这不仅可以增加婴儿的存活概率，还可以大大提高新生儿的健康水平。如果能得到特别护理，一些个头较小的早产儿可以恢复并存活下来，但是其他早产儿身体会非常脆弱，甚至无法存活。一项对9 500名早产儿进行的大规模研究表明，在第22周出生的早产儿存活率只有6%，而在第24周和第28周出生的早产儿存活率分别为55%和92%。几乎所有在第26周或更短周期出生的早产儿都患有呼吸窘迫综合征。

在第28～40周内，胎儿的体重通常会增加2千克多。主要的器官系统功能发展得更完善、更牢固，大脑迅速发展。在胎儿期的发育高峰期，大脑每分钟可以产生25万个新细胞，到出生时总共可以产生800亿个细胞！神经系统科学家正致力于研究大脑这个戏剧性的发育阶段，我们将在第4章重点阐述这一问题。正常的妊娠结束时（第38～40周），新生儿平均体重达3.4千克，大约53厘米长。 RMk4Hf9eTETitYYZrhwmJCtA6G3X2nd3yiIhjKoHxIsehFNSP+QBWKDhwhrsYKpQ