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心脑血管疾病严重危害着人类的生命和健康。据统计，我国每年因心脑血管疾病死亡者占死亡病因的半数左右。欧美日等国家，公众疾病致死原因中心脑血管疾病也位居首位。心脑血管疾病的形式多种多样，其中最常见的是高血压、冠心病和脑卒中。高血压是指血压升高超过该年龄正常血压水平的状况；冠心病主要是指冠状动脉发生粥样硬化，致使动脉变硬变窄，并导致心肌缺血缺氧而引发的心脏病，其主要形式有心绞痛和心肌梗塞；脑卒中俗称中风，则是向脑部供血的脑动脉发生了病变的一种疾病，主要形式有脑梗塞（缺血性脑卒中）和脑部出血（出血性脑卒中）。
心脑血管疾病的病因错综复杂，目前人们已经掌握的罹患心脑血管疾病的危险因素包括吸烟、肥胖、静坐少动的生活方式、高胆固醇血症等。但是，并非所有心脑血管疾病患者都具备这些危险因素，用它们来预测成年心脑血管疾病的能力有限。世界卫生组织（WHO）曾报道这些传统的风险因素只能对25%心脑血管病的死亡做出解释，因而探索和发掘业已存在的未知病因对于心脑血管疾病的早期预防显得尤为关键，它已成为当今生命科学领域的重要研究课题。
上个世纪八十年代，英国南安普顿大学的David Barker教授首次提出了“胎源性成人疾病”学说（也称为“Barker学说”），这为研究心脑血管等慢性疾病的发病机制开启了一个新的窗口，目前这项理论受到越来越多的关注。这一学说认为胎儿在母体内发育的关键时期，子宫内的不良生长环境对个体组织和器官发育会产生“印迹（imprinting）效应”，从而“编程（programming）”某些成年疾病。迄今为止，许多国家的流行病学调查及动物实验已经为其提供了有力的支持。很多威胁人类健康的慢性疾病，如高血压、Ⅱ型糖尿病、冠心病和脑卒中等，都与子宫内营养不良、胎儿时期生长发育迟缓或低体重儿密切相关。
人类在几十年漫长的生命历程中，生长和发育期相对较短，细胞、组织、腺体、器官和系统的发育成熟主要集中在胎儿时期和出生后若干年的生命早期，其中3/4以上的细胞分裂发生在子宫内的胎儿期。从受精到婴儿出生的近十个月中，胎儿期（从受精卵的第9周至分娩前）约占80%。个体器官形成、功能成熟大多发生在此期，而许多胎源性疾病则可以理解为发育的分支产物。这是因为胎儿期是个体发育的敏感期，此时各种外来刺激将导致胎儿个体特定的发育程序产生永久性改变。在我国每年出生的上千万婴儿中，缺陷儿数目约为80～100万。为此，了解和重视胎儿的发育和生理学，对于优生优育和胎源性慢性心脑血管疾病的防治具有重要意义。
胎儿发育生理学的发展史可追溯到大约100年前。早在1920年，伦敦大学圣玛丽医院Huggett博士就首次发现胎羊动脉血中的氧分压显著低于母羊动脉血中的氧分压水平，成为医学史上第一个对母体和胎儿血氧分压进行研究的科学家。随后，剑桥大学的Barcroft博士在Huggett创立的实验模型基础上，开展了大量有关胎儿发育与生理功能的实验工作，由此开创了胎儿发育生理学这门新学科，并为之奠定了基础。
但是不难发现，在1960年之前，所有关于胎儿发育生理学的动物实验研究都是在麻醉动物身上实施的。其基本的实验模型与Huggett的实验模型相似，即将妊娠动物麻醉后，打开子宫，取出胎儿放在接近体温的氯化钠溶液中，对其进行实验研究。尽管实验中研究人员采取各种方法使动物所处环境尽可能接近其自然生理状态，但毕竟还是存在相当大的差异。后来，超声波诊断被引入临床生殖医学，它开创了胎儿生长发育研究的新局面，无创性的优势使其可以安全地用于人类宫内发育学研究，可以及时了解孕期某个阶段胎儿出现的病理问题。然而，超声波诊断对胎儿的功能发育方面的研究则束手无策。例如，对于宫内胎儿的血压反应状况，血氧和血二氧化碳的代谢状况及体内的激素水平，超声波技术根本无法监测。
那么如何更好地进行早期的功能发育学研究呢？这个问题直到胎羊宫内置管术的建立，才得到比较理想的解决。此技术是由耶鲁大学的Don Barron教授发明的。他对宫内胎羊进行血管插管并留置，待术后恢复后对母羊和胎羊在无麻醉和无应激条件下进行生理功能的动态检测。之后，来自各国的科学家们在此模型基础上又相继发明和发展了一些新的研究技术，使得心血管生理、神经发育生理、内分泌、血液、消化和泌尿功能等早期功能发育研究成为可能。目前这种胎羊实验模型在学术界被广泛认可和接受。无疑，这种在体、清醒、动态生理功能监测方法为早期功能发育学研究做出了卓越贡献。
上个世纪80年代Barker理论的提出为胎儿发育生理学赋予了新的内涵，使其受到越来越多的关注。2003年，美国NIH在亚特兰大召开了“Barker学说”专题研讨会。近几年来，许多国际著名杂志纷纷以专栏或综述等形式介绍胎源性疾病的研究现况和发展趋势。相比国外的大量细致而深入的研究，我们必须承认我国对胎源性疾病的研究要滞后很多，在目前世界上每年发表的众多胎源性疾病的病因、机制等研究论文中，我国所占的比例极少。然而，我国是人口大国，促进优生优育，增强国民体质是我国的基本国策，提高出生人口素质实际上是提高中华民族素质的前提与根本。随着我国经济快速发展，人们的生存与生活方式产生了巨大的变化，对健康的认识与需求也随之提高。人们越来越多地意识到体质的增强不仅要从出生后做起，胚胎及胎儿时期的正常发育与否也直接关系到个体出生后乃至成年的健康状况，所以体质的根本改善需从子宫内着手进行。近年来，随着生活水平的日益提高，运动已成为许多妇女日常生活的重要组成部分。许多女性希望在妊娠阶段继续或开始从事体育锻炼。虽然运动有利于健康，但是对于妊娠这一特殊时期，运动对孕妇的影响，尤其是运动对子代健康的影响就成为了人们关注的焦点。不当的运动是否会造成胎儿宫内应激，给子代的生命健康产生“印迹效应”，这些问题都需要深入的探索。因此，研究早期功能发育就显得更加重要了。我们不仅要保证孕期母婴生存及健康，更重要的是还要对成年期的疾病和健康负责。
对于早期的发育生理学的研究工作首先是要了解和认识在正常生理条件下，胎儿发育的各个阶段中的功能变化和各系统、器官乃至细胞与分子的正常生理状况。在认识了胎儿正常的独特生理情况后，就有可能对胎儿病理过程加以比较。
在心血管功能调控方面，除了外周机制之外，中枢机制如脑肾素—血管紧张素系统（renin-angiotensin system，RAS）、脑胆碱能系统等都对心血管和体液平衡有重要的调节功能，而且在细胞生长、组织纤维化等方面也起着关键的作用。了解它们的正常发育状况对于预防RAS相关的和胆碱能相关的胎源性心血管疾病的发生非常重要。另外，血管局部也存在RAS，它在心脑血管疾病的发生中也扮演着重要角色。血管紧张素（angiotensin，Ang）Ⅱ是一种多功能的血管活性肽，其受体及血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）广泛分布于血管的内皮细胞和血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC），血管局部RAS产生的主要活性物质——AngⅡ通过与其受体结合能够促进血管收缩，发挥局部血管张力和血流量的调节作用。AngⅡ对VSMC的作用非常复杂，它可以通过不同的信号转导途径影响VSMC的生物学行为。在其短期效应中，蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）是其中的一条重要信号转导途径。虽然对血管平滑肌的PKC收缩机制的研究很多，但是对脑血管PKC收缩机制的研究较少，对于脑血管PKC收缩机制的发育学研究更少。然而，PKC在血管平滑肌收缩中的作用至关重要，它是许多血管激活物包括Ang诱导血管收缩的必经途径。因此，对其收缩机制的研究，以及对比胎儿发育时期和成年脑血管收缩中PKC作用机制的差异，不仅对于了解胎儿脑血管发育生理学，而且对于预防胎源性的脑血管疾病的发生都具有重要意义。
本书中我们从心脑血管调控机制的早期功能发育着手，介绍这种独特的绵羊清醒、在体、动态实验模型，并结合我们近年来的实验结果，对胎儿心脑血管调控机制的RAS和胆碱能系统的功能发育进行介绍。我们的研究目的并非验证“Barker学说”本身，而是为与中枢调控机制相关的心脑血管疾病的宫内起源提供发育学上的依据，期望对胎源性的慢性心脑血管疾病的防治提供基础研究资料，也期望能对妊娠运动对子代健康影响的深入研究提供一点思路。