哺乳动物体外发生
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第1071页（4670字）
通过人工将雌性或雄性配子在体外成熟、受精和发育，这种孕育哺乳动物新的生命开端的方法。
当前只能使合子体外发育到胚泡(囊胚)，要完成胎儿发育的全程，还需移入受体母亲的子宫。由此而诞生的新生幼仔叫试管动物，人则称试管婴儿(Test-tebe Baby)。体外发生的主要意义是能充分挖掘良种母畜的生殖潜力，提供丰富的卵源，培育新的生命；不仅是扩大珍稀濒危动物繁殖的新途径，也是人类不育症患者的福音，民族优生的有效手段。其主要内容是卵细胞体外成熟，培养条件的优化，精子获能；体外受精和体外发育等。
早在1878年维也纳的Schenk首先报导培养卵子的工作，但体外受精未获成功。1912年Mark等进行小白鼠的培养，结果进展不佳。
衡量培养效果的标志是卵子的存活力和发育状况，而其影响的关键因素是培养条件与方法。及至50年代前后，在培养基、培养系统上有了较大的改进，从而取得了明显的进展。Chang(1946)、Hamnond(1949)的主要贡献是发现应向生理盐溶液中添加适量的血清或蛋白，补偿了酸性pH值，使体外卵裂成功。
Whitten(1956、1957)的最大成就是指明应提供的气相条件是5%CO2与空气或氮，而不是CO2与氧的混合气体。
Yanagimachi(1963)的贡献是用液体石蜡复盖培养基液面以稳定pH和渗透压。Brinster(1963)的贡献是发现刚受精的卵不能利用复杂碳水化合物应以丙酮酸盐或乳酸盐代替葡萄糖。
由于早前的出色成就，Whittingham(1968、1976)取得小白鼠卵体外受精、体外发育到胚泡而后再移植成功。Dorfman(1969)培养殖大白鼠卵成功。早期发现牛血清对牛胚有致毒作用，Rowson等(1969)应用TCM－199合成培养基体外培养牛胚并移植成功。
实践证明，要使哺乳动物胚胎体外培养并移植成功，必须选用钾、钠、钙盐平衡，渗透压适宜的碳酸氢缓冲液，补加血清或蛋白；抗生素，对刚受精卵应以丙酮酸盐或乳酸盐作能源，以液蜡复盖液面，并有稳定的5%CO2、空气或氮的混合气相培养系统。
胚胎体外培养成功的基础无疑为卵母细胞体外成熟和受精提供有益的经验。Pincus(1939)取人卵巢未成熟卵体外培养到产生第一极体。1955年Chang培养免卵巢滤泡卵母细胞至第一极体出现；1957年发现精子获能的规律；1959年他将由供体输卵管采到的卵母细胞，在体外用获能精子受精体外发育后移植给受体，得到了成活的仔免。从此人们开始相信哺乳动物精子入卵前必须获能，获能才能参与受精，受精可在体外完成的事实。体外受精的技术得以迅猛发展，先后已有20种实验动物和家畜取得体外受精成功，10多种获得试管个体。Edwards(1978)等成功地获得世界上第1个“试管婴儿”布朗路伊丝(Louise Brown)，Bracktt(1982)获得第1头“试管牛”，Balmaceda(1984)获得“试管猕猴”，日本花田章(1985)获得“试管羊”等。现在哺乳动物体外发生的研究已在世界许多国家开展并应用，进展比较迅速。
关于对滤泡卵母细胞(简称卵泡卵，是卵巢中尚未成熟排放的卵)的研究利用，早期人们仅作探索性的研究，体外培养进展到初级卵母细胞阶段。
但广为研究和利用是在家兔体外发生成功之后。采集卵泡有以下几种途径：自然发情母畜的输卵管；自然发情或人工诱导发情母畜卵巢成熟的滤泡和屠宰母畜卵巢未成熟或行将闭锁的滤泡。前两种途径采到的卵泡卵已是成熟或正在成熟的卵子，体外受精不需要培养或稍事培养即行。
取得体外发生和移植成功的有小白鼠(Makherjee，1972)，兔(Brackett，1973)和人。但是由未成熟或闭锁滤泡中啄出的卵泡卵行体外受精时必须经体外成熟培养，这个过程是指将生发泡破裂前的初级卵母细胞，在特定的条件下培养到第一极体排出，并进入第2次成熟分裂中期。人工培养卵泡卵，无论在培养液、培养条件以及培养系统上都与同类早期胚胎的培养程序相似，但所不同的是卵泡卵体外成熟要在培养液中添加适量的激素，因为它在体内自然成熟过程是受其调控的，所以人工模拟成熟要加FSH和LH，此外有人添加雌二醇，PMSG．HGG和催乳素的。
近期还有人另加卵巢滤泡细胞或输卵管上皮细胞与卵泡卵进行共培养。已经取得卵母细胞体外成熟的有小白鼠(Cross等，1970)、免(Motlik，1974)、牛(Shea等，1976；parrish等，1986)、羊(Moor等，1977；Staigmiller等，1984)和马(Fulk等，1981)等。
卵母细胞体外受精存在一定的难度，为了简化其复杂程序，人们把体外成熟的卵母细胞移入已交配的母畜子宫，使之体内受精发育，然后再回收用于移植，取得成功的有兔、牛、羊和猪等。体外成熟的卵泡卵在体外或体内都能正常受精和发育和事实，这就为利用卵泡卵代替输卵管奠定基础。从体外发生的发展远景来看，这是一项十分重要的研究领域，因为可以更好利用屠宰或老残母畜的卵巢，不仅可以更充分地挖掘家养母畜的繁殖能力。而且有望解决难以获得的珍稀濒危野生动物的卵源。
利用卵巢，乃是一个十分丰富、经济而又重要的卵库。
哺乳动物体外发生的主要条件是精子的成熟和获能。和低等脊椎动物不同，鱼类、两栖类动物的卵子和精子可以在体外直接接触，完成受精，而哺乳动物直接射出的或由附睾中采出的精子不能体外受精，只有当这些精子在雌性殖道内停留一段时间之后取出来才能完成体外受精。
这一现象是Chang和Austin(1951)发现的。
精子在存留期间形态和生理上发生了一系列的变化，才获得与卵子结合的能力，Austin将此现象叫“精子获能”。人们了解，精子是在雌性生殖道的旅程中获能的，获能起始于子宫而完成于输卵管，输卵管是最有效的获能部位。
精液射入阴道的动物(兔)，获能部位始于阴道。精子在发情母畜体内获能完成较快。
但在休情母畜体内较慢。人们还了解：体外受精必须用成熟的精子，成熟的精子才能获能。
成熟的精子应取自射出的或附睾尾部，附睾头部的精子尚未成熟，不能获能。Chang等(1975)发现，哺乳动物精子获能无种的特异性，如滤泡、眼前房等组织器官液也能使精子获能。
获能的精子如与精液再混合，便会发生去能，去能精子还可再次获能，可见体内获能是一个非常9复杂的过程。至于精子能否在体外获能?回答已是肯定的了。早期，人们曾用β-淀粉酶，仙台病毒用于家兔；滤泡液、血清用于仓鼠；环腺苷酸用于大白鼠精子体外获能。
其后发现人工合成液可使动物精子体外获能，近年来，人们用Ca++载体对山羊，用肝素、胺基葡萄糖对牛的精子体外获能均有成效，近期还有人用改变培养液的H+浓度或渗透压使精子体外获能，取得显着效果。
哺乳动物体外发生有其十分复杂的过程，研究难度过极大，时至90年代，虽已取得不少突破性进展，但仍处于试验阶段。展望未来，从生殖工程和遗传工程的发展动向，从畜牧生产、临床医学和人类优生的应用趋势，它仍是一个极为重要和十分活跃的研究领域。
体外成熟的卵母细胞和体外获能的精子不如自然的受精率高；对卵泡卵尚未达到充分利用，有待在研究条件和方法上的改进和提高。哺乳动物受精是一个特别复杂的问题，弄清精子体外获能的机理有利受精机理的解决。
腹窥镜和B超等先进手段正走入试管动物的临床研究，不仅对家畜繁殖而且对珍稀濒危野生动物的增殖和保护都有积极意义。
日本三浦猛(1989)试管培养鳝鱼精子成功，这是精母细胞体外成熟的首次突破，引起人们的极大兴趣与关注，这一成果的应用，对家畜和濒危动物的人工繁殖将起主动作用，也是男性不育症患者的特大喜讯。
。【参考文献】：1 Whitten WK. Culture of tubal mouse ova.Nature. 1956. 177:96
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12 尹海林．小鼠体外受精获能成功，科学通报，1987，19：1519～1520
(西北大学马玉斌教授撰)