13.1.2　着床后胚胎的结构和功能

胚胎着床的过程可分为3个阶段：定位、附着和渗透。小鼠胚胎通过壁（mural）滋养层与子宫内膜接触［17］，着床之后EPI细胞自发形成“花环”结构（rosette）［18］。“花环”结构中间的原羊膜腔逐渐扩大，在胚胎期第5.5天（embryonic day 5.5，E5.5），原羊膜腔逐渐扩大并伴随EPI的增殖，由Pr E演化而来的壁内胚层（visceral endoderm，VE）包裹EPI向壁滋养层侧延伸。E6.0期，胚体的原羊膜腔进一步扩大，并与滋养外胚层形成的腔室结构融合，形成卵圆桶结构（egg-cylinder）［19］。此时，原始生殖细胞（primordial germ cells，PGCs）由EPI分化而来，并迁移至尾侧［20］。小鼠胚胎于E6.5进入原肠运动阶段，在胚体的尾部，EPI有部分细胞发生上皮间质转化，产生原肠运动的细胞（gastrulating cells）［21，22］。部分远端（distal）VE从尾侧向前侧迁移，形成前侧壁内胚层（anterior visceral endoderm，AVE），参与头部结构的发育。原肠运动的正常发生为后续三胚层的构建和器官的发育奠定基础。

人胚胎通过靠近ICM的极性（polar）滋养层与子宫内膜接触发生着床。随着胚胎着床，人的EPI继续往下发育，形成不对称的羊膜腔结构，进而发生胚胎发育过程中的第三次谱系分离：紧挨着滋养层的细胞发育为鳞状的羊膜上皮，最终形成羊膜组织；而另一端的细胞则呈柱状排列，最终发育为胎儿。和人相比，小鼠的羊膜细胞出现在原肠期的原肠细胞。Pr E发育为内脏内胚层（visceral endoderm，VE）、前端内脏内胚层（anterior visceral endoderm，AVE）以及进一步产生卵黄囊［23-29］。AVE分泌WNT、BMP和Nodal信号的抑制因子SFRP1、NOG、CER1和LEFTY等，抑制前端EPI细胞的WNT、BMP和Nodal信号通路，促进EPI往前端脑部发育，而后端（posterior）EPI则在BMP和WNT信号的作用下产生原条［30-32］。不同于啮齿类，在围着床阶段，人胚胎形成了由上胚层细胞和下胚层细胞构成的双层胚盘结构。随着进一步发育，上胚层产生羊膜腔结构，下胚层产生卵黄囊结构［27-29，33-36］。TE在胚胎着床后，进一步发育为细胞滋养层（cytotrophoblasts，CTBs），在与子宫内膜的互作过程中，部分CTBs分化产生两种功能细胞：合胞体滋养层（syncytiotrophoblasts，STBs）和绒毛外滋养层（extravillous trophoblasts，EVTs）。STBs主要负责妊娠相关的激素分泌，母胎间营养物质和代谢废物的交换；EVTs主要负责浸润子宫内膜从而把胎儿锚定于母体子宫内，这部分EVTs被称为间质滋养层细胞（interstitial extravillous trophoblasts，iEVTs），另外一部分EVTs侵入子宫螺旋动脉并取代母体血管内皮细胞，将子宫螺旋动脉重构为低阻抗、高通量的子宫—胎盘螺旋动脉血管，这部分细胞被称为血管内滋养层细胞（endovascular extravillous trophoblasts，enEVTs）［37-44］。胎盘组织中，除了STBs和EVTs外，还储存着大量的CTBs作为“干细胞池”，为STBs和EVTs的产生提供干细胞来源。在整个妊娠过程中，CTBs、STBs和EVTs这3种滋养层细胞在数量上保持动态平衡，并协同实现胎盘组织的正常功能。(https://www.daowen.com)

双层胚盘结构形成以后，紧接着的发育事件是胚外中胚层（extra-embryonic mesoderm，Ex M）出现、原始生殖细胞（primordial germ cells，PGCs）特化和原肠启动，后两个事件发生于胚胎受精后的14天［29，35，36］。通过食蟹猴体内胚胎的研究发现，PGCs起源于新生的羊膜，并从羊膜迁移到EPI的下方［45］。位于EPI后侧的部分细胞上调T的表达，同时伴随上皮间质转换（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的发生，进而形成原基［32］。而位于EPI前侧的细胞，由于受到前内脏内胚层（anterior visceral endoderm，AVE）分泌的WNT、BMP和Nodal抑制信号的调节［45］，因此继续维持上皮状态，并伴随SOX2的上调和多能基因NANOG的下调。实现EPI前后轴的基因表达模式和细胞形态的对称打破，标志着前后轴的特化。人原肠胚开始于胚胎受精后的第14天左右，目前我国遵循人胚胎体外研究的“14天限制”，即要求人胚胎在体外培养、生长或发育的时间不能超过受精后第14天。此外，临床上也很难获得原肠胚阶段的胚胎材料。所以，人原肠胚阶段的发育还处于“黑匣子”状态。现有对原肠胚形成的理解主要来自模式动物的研究［46］、少量的解剖和组织学数据［47］以及医学研究［48］。原肠胚形成期间，最重要的两个事件为体轴的形成和三胚层特化［21］。体轴的形成为胚胎的正常发育打下了基础，三胚层形成为以后机体组织器官的发育奠定了基础。整个过程涉及多种信号通路和不同类型细胞的交叉互作，以及不同类型细胞的自我组织和位置重排。原肠期胚胎如何在不同信号通路和不同细胞间的时空互作下自我组织（self-organize），正确完成体轴形成和三胚层特化是解析胚胎发育过程中需要解决的重要科学问题。三胚层分化完成后，胚胎往组织器官进行特化。