连接母亲与婴儿的脐带与胎盘

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曾几何时,脐带和胎盘曾被视为不洁之物、感染性废弃物,如今却因医学界的高度关注而再度成为焦点。这是因为研究发现,脐带与胎盘中富含能够分化为多种体组织的干细胞。尤其是从脐带中获得的血液——脐带血,含有用于造血的造血干细胞,以及可分化为骨骼、肌肉和器官的间充质干细胞,目前正被用于疾病治疗的研究之中,并且已有相关技术实现商业化应用。

2000年,在美国生活的六岁女孩莫莉(Molly)患有一种致命的遗传病——范可尼贫血。唯一的治疗方法是造血干细胞移植,但未能找到与她相匹配的捐献者。当时,所用的就是脐带血。莫莉出生时的脐带血早已被丢弃。于是,父母决定再生一个孩子,希望通过新生儿的脐带血挽救莫莉的生命。就这样出生的弟弟亚当,其脐带血奇迹般地拯救了莫莉,也为这个家庭带来了幸福。

由此可见,脐带血不仅可用于治疗疾病,也可通过干细胞培养为他人延续生命。由于从脐带血中获得的干细胞不使用胚胎,因此不涉及生命伦理问题,而且其具备很强的增殖能力,因而备受关注。此外,胎盘内不只含有干细胞,还富含各种激素与酶类,已成为新药开发的沃土。

自古以来,我们的祖先便将脐带与胎盘视为生命的象征,加以珍视。尤其是在朝鲜王朝王室,当王妃分娩时,随着胎儿出生一起排出的脐带与胎盘绝不弃置,而是被悉心保存。他们先将其放入小白瓷器中保存,到婴儿出生后的第七天,举行“洗胎”仪式,即将脐带与胎盘洗净一百次,然后密封于多重容器之中,在《朝鲜王朝实录》中,甚至有因妥善保管王室脐带和胎盘而晋升,或因处理不当而遭受严惩的记载,足见其地位之尊贵。

被称为“婴儿房”或“婴儿垫”的胎盘,是连接胎儿与子宫壁的器官,以使胎儿能够在母体内存活并成长。受精卵在受精后约4-5天变为囊状胚胎。此时,胚胎内侧的细胞发育为胎儿,外侧的细胞则成为胎盘与脐带。受精卵着床于母体子宫后,胚胎外侧的细胞会变成密集的绒毛状结构,并生成蛋白质分解酶侵入子宫壁、寻找血管,从而形成组织。正如树木生长愈旺,其根系也愈深,胎盘也会随着胎儿的成长,在子宫内生成更多血管。

在妊娠初期,胚胎与子宫之间的结合较为薄弱,但随着胎盘发育完成,胎儿如同落锚后的船只一般,牢牢附着于母体。怀孕12周之后流产率显著下降,也正是因为那时胎盘已基本形成。相比之下,胎盘发育不完全的袋鼠和考拉会产下尚未成熟的幼崽,并将其置于育儿袋中抚育,直到发育到一定程度。

在育儿袋中养育幼崽的袋鼠

由胎儿腹部延伸至胎盘的脐带,直接连接母亲与胎儿,并充当两者之间物质交换的媒介。母亲的氧气与营养物质通过脐带输送给胎儿,而胎儿的二氧化碳等代谢废物则通过脐带传递回母体。尤其有趣的是抗体:婴儿在出生后约六个月内不易感染如麻疹、天花等传染性疾病,正是因为从母体获得了抗体。然而,并非母亲的所有抗体都能通过胎盘,因此婴儿对百日咳、水痘等疾病仍不具备免疫力。

胎盘不仅能选择性地透过抗体,还能对其他多种物质进行选择性通过。它充当一种“过滤器”的角色,使对胎儿有益的物质得以通过,而将有害物质阻隔在外。正因如此,即便母体与胎儿的血型不同,胎儿的存活也不会受到影响,因为胎盘能有效过滤红细胞与抗体1。多亏了胎盘,即使母亲感染了细菌性疾病,胎儿也不会受到感染。

1. ABO型血相关抗体不能通过胎盘,但识别Rh型血的抗体则可能穿透胎盘,因此母亲若为Rh、胎儿为Rh+时,可能出现问题。

然而,一些药物或体积较小的病毒可能渗入胎儿体内并造成严重影响。例如尼古丁和酒精等脂溶性小分子能穿越胎盘,直接传递给胎儿,因此母亲必须格外谨慎。

妊娠约7个月以后,胎儿即可区分明暗。母亲若感知光线,其褪黑激素会减少,这一变化可通过胎盘传达给胎儿。即便胎儿不能直接望向外界,也能感知母亲所接触的光。

胎盘不仅作为媒介,它还直接为母体与胎儿合成所需的营养物质和激素。它将从母体摄取的营养量以糖原形式储存,并根据胎儿需求予以供应。即使母体营养供给不平衡,胎儿亦可稳定获得所需营养。除糖原外,胎盘还合成胆固醇与脂肪酸,提供给胎儿。

此外,在妊娠初期,胎盘会分泌维持妊娠的激素hCG(人绒毛膜促性腺激素)。进入妊娠中期以后,胎盘大量分泌孕酮和雌激素,这些激素促使子宫发育、血液循环通畅,并防止子宫收缩,从而帮助胎儿安全成长。同时,决定分娩时机的激素也是由胎盘分泌的。

为什么胎盘能在母体内长期存在而不被免疫系统“清除”呢?科学界长期对此感到困惑,因为按理说免疫系统会攻击遗传来源不同的组织成分,而胎盘一半来源于母体,一半来源于胎儿,应当被识别为外源性组织。

对此,英国雷丁大学的菲尔·洛瑞博士认为,这是因为“胎盘像寄生虫一样欺骗母体免疫系统”。寄生虫的细胞表面拥有一种叫做“磷酰胆碱(phosphocholine)”的分子,使免疫系统将其误认为自身细胞。类似地,胎盘合成的大多数蛋白质也携带磷酰胆碱分子,从而采用了“免疫迷惑”策略。专为胎儿准备的胎盘,在婴儿出生、其使命结束后,会伴随轻微的阵痛自母体中剥离排出。

无法独立活动的胎儿在母体腹中逐渐成长,最终成为一个独立的生命体,这得益于连接母亲与胎儿的脐带与胎盘存在。母体为胎儿提供一个坚实的栖居地,毫无保留地供给其生命所需的一切,并承担并处理胎儿产生的代谢废物。

世上每一个出生的人,身上都保留着曾与母体相连的脐带痕迹——肚脐。自生命开始的那一刻起,母亲与孩子便紧密相连,成为永不可分的关系。

参考资料
Lee Sung-kyu,《世宗大王与胎盘之谜》,东亚科学(2010 年12 月3日)
Kim Jung-hoon,《母亲与婴儿的边界,胎盘的神秘》,KISTI 科学香气(2007 年12 月3日)
《哈里哈拉的生物科学》(Lee Eun-hee著)
《干细胞生命工程的伟大挑战》(Park Se-pil著)