第五章_三胚層與器官發(fā)生-簡

1、Developmental Biology第五章 三胚層與器官發(fā)生Developmental Biologyn 三個(gè)級別的誘導(dǎo)（一般誘導(dǎo)發(fā)生在內(nèi)胚層中胚層或外胚層中胚層之間），從誘導(dǎo)層次上看可分為：初級誘導(dǎo)次級誘導(dǎo)三級誘導(dǎo)脊索中胚層誘導(dǎo)神經(jīng)板視杯誘導(dǎo)眼晶狀體晶狀體誘導(dǎo)角膜n 不同胚層細(xì)胞相互作用的結(jié)果，導(dǎo)致不同胚層細(xì)胞合成組織特異性蛋白質(zhì)，從而出現(xiàn)組織細(xì)胞的分化。Developmental Biologyn 中胚層對外胚層的誘導(dǎo)n 肢體的形態(tài)發(fā)生由肢芽中胚層決定。n 胚胎發(fā)生中，肢體由肢芽發(fā)育而成。肢芽的內(nèi)部為肢芽中胚層，表面覆蓋有外胚層。n 真皮控制表皮形成不同衍生物。n 皮膚中的真皮由中胚

2、層形成，表皮由外胚層形成(細(xì)胞分裂產(chǎn)生羽毛、鱗片、毛發(fā)等衍生物或外表的角皮層)。n 原腦形成的視杯與覆蓋在其上面的外胚層細(xì)胞相互作用，誘導(dǎo)這部分外胚層細(xì)胞形成眼晶狀體。Developmental Biologyn 內(nèi)胚層與中胚層的相互作用n 主要表現(xiàn)在內(nèi)部器官形成過程中。消化道開始從內(nèi)胚層的原腸向中胚層間充質(zhì)區(qū)域生長，兩種類型的細(xì)胞相互作用，誘導(dǎo)內(nèi)部器官（唾液腺、胰腺、肺、肝等內(nèi)胚層細(xì)胞）向上皮細(xì)胞分化。n 將胰腺前體細(xì)胞和胚胎任何部分間充質(zhì)細(xì)胞放在一起，將分化成胰腺腺泡細(xì)胞（含有胰腺消化酶）。n 將唾液腺或肝臟前體細(xì)胞和胚胎中部的心區(qū)來源的間充質(zhì)細(xì)胞（只能是該來源的細(xì)胞）放在一起，才能誘導(dǎo)其

3、分化。n 間充質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)肝細(xì)胞分化有一定的組織特異性。但無種屬特異性，如雞心臟間充質(zhì)細(xì)胞能誘導(dǎo)小鼠內(nèi)胚層細(xì)胞分化為肝細(xì)胞。Developmental Biologyn 細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix）在胚胎誘導(dǎo)分化中的作用n 細(xì)胞外基質(zhì)是糖蛋白復(fù)合物：透明質(zhì)酸，層粘蛋白（laminin），纖粘蛋白（fibronectin），各類膠原纖維等，存在于不同胚層細(xì)胞間，以層粘蛋白為主組成一層清晰的結(jié)構(gòu)，稱為基膜（basal lamina）。n 兩種不同類型的細(xì)胞之間，可通過細(xì)胞外基質(zhì)發(fā)生細(xì)胞通訊，然后產(chǎn)生相互作用。 n 中胚層n 基膜n 內(nèi)胚層（上皮細(xì)胞）第一部分 外胚層：神經(jīng)系

4、統(tǒng)和表皮n 神經(jīng)嵴n 神經(jīng)嵴n周圍神經(jīng)系統(tǒng) 感覺神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞 交感神經(jīng)系統(tǒng) 副交感神經(jīng)系統(tǒng)n腎上腺髓質(zhì)n上皮色素細(xì)胞n頭部骨骼和結(jié)締組織n 神經(jīng)管n 中樞神經(jīng)系統(tǒng) n 腦n脊髓n神經(jīng)中樞垂體n運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元n視網(wǎng)膜n 表皮外胚層n表皮n頭發(fā)n指甲n油脂腺n嗅覺上皮n口部上皮 前部垂體 牙釉質(zhì) 頰部表皮n晶狀體，角膜n 神經(jīng)管中樞神經(jīng)系統(tǒng) n 腦n脊髓n神經(jīng)中樞垂體n運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元n視網(wǎng)膜兩棲類神經(jīng)胚的形成神經(jīng)胚形成（neurulation）：胚胎形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)原基即神經(jīng)管（neural tube）的作用稱為神經(jīng)胚形成。神經(jīng)胚（neurula）:正在進(jìn)行神經(jīng)管形成的胚胎稱為神經(jīng)胚。神經(jīng)管形成的方式

5、n 初級神經(jīng)胚形成（primary neurulation）n脊索中胚層誘導(dǎo)覆蓋于上面的外胚層細(xì)胞分裂、內(nèi)陷并與表皮脫離形成中空的神經(jīng)管。n 次級神經(jīng)胚形成（secondary neurulation）n外胚層細(xì)胞下陷進(jìn)入胚胎形成實(shí)心細(xì)胞索，接著再產(chǎn)生空洞形成中空的神經(jīng)管。n 神經(jīng)管構(gòu)建方式取決于脊椎動(dòng)物的種類n初級：絕大多數(shù)脊椎動(dòng)物前部神經(jīng)管的形成采用此種方式。如：鳥類前端、蝌蚪大部分神經(jīng)管、n次級：魚類、鳥后端（后肢以后）、蝌蚪尾、小鼠第35體節(jié)以后。primary neurulationn 外胚層細(xì)胞的命運(yùn)：n 神經(jīng)管細(xì)胞（Neural tube）n 背部中線區(qū)的細(xì)胞，將形成腦和脊髓；n

6、 皮膚表皮細(xì)胞（epidermis）n 中線區(qū)外側(cè)的細(xì)胞將生成皮膚；n 神經(jīng)嵴細(xì)胞（Neural crest）n 位于上二者之間，將從神經(jīng)管和表皮連接處遷移出來，形成周圍神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、皮膚的色素細(xì)胞等。神經(jīng)板的形成和整形（formation and shaping of neutral plate）n 外胚層預(yù)定形成神經(jīng)組織的第一個(gè)標(biāo)志是細(xì)胞形狀的改變：中線處的外胚層細(xì)胞變長，而預(yù)定形成表皮的細(xì)胞變得扁平，由此形成神經(jīng)板（neural plate）。n 神經(jīng)板形成后不久，邊緣加厚，并向上翹起形成神經(jīng)褶（neutral fold）。神經(jīng)管彎曲（bending of the neural

7、plate）n 神經(jīng)管的整形與神經(jīng)板細(xì)胞的內(nèi)在力量有關(guān)，主要通過脊索上面的神經(jīng)板中線細(xì)胞（median hinge point, MHP）形成的。n 脊索誘導(dǎo)中間絞合點(diǎn)細(xì)胞變矮，形成楔形，兩側(cè)細(xì)胞則不變。不久背側(cè)絞合點(diǎn)（dorsolateral hinge point, DLHP)變高形成楔形。n 細(xì)胞形狀的改變有微管與微絲的參與。n 秋水仙素抑制細(xì)胞伸長n 細(xì)胞松弛素B阻止細(xì)胞頂部收縮，抑制楔形細(xì)胞形成。n 當(dāng)左右神經(jīng)褶被牽引到背中線結(jié)合到一起時(shí)，神經(jīng)管隨即閉合。神經(jīng)管前端和后端的兩個(gè)開口分別稱為前端神經(jīng)孔和后端神經(jīng)孔。n 哺乳動(dòng)物神經(jīng)管的閉合沿前后軸的幾個(gè)部位同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)神經(jīng)管的各個(gè)部分不

8、能合攏時(shí)就會(huì)引起不同的神經(jīng)管缺陷。神經(jīng)管的閉合（closure of the neural tube） 人類胚胎的神經(jīng)管閉合缺陷癥n 無腦畸形（anencephaly):前端神經(jīng)管區(qū)域（第二區(qū)）封口失敗，胚胎的前腦不發(fā)育，即致死性的無腦癥。n 占新生兒的0.2%；n 妊娠期可以通過各種物理化學(xué)方法檢測出來。n 脊髓裂（spina bifida):人的后端神經(jīng)管區(qū)域（第5區(qū)）在27天時(shí)不能合攏就會(huì)產(chǎn)生脊髓裂，其嚴(yán)重性取決于脊髓保持開放的程度。n 神經(jīng)管閉合與遺傳因子和環(huán)境因子之間相互作用有關(guān)。nPax3、 Sonic Hedgehog和open-brain等基因都是哺乳動(dòng)物神經(jīng)管形成所必需的。n

9、膽固醇和維生素B12等飲食因素也至為關(guān)鍵。 孕婦服用葉酸和適量的膽固醇可降低胎兒神經(jīng)管缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。 估計(jì)50%的神經(jīng)管缺陷可由孕婦補(bǔ)充葉酸加以避免。神經(jīng)管的分化n 神經(jīng)管形成后，要進(jìn)行分化，形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不同區(qū)域。n 神經(jīng)管的分化在三個(gè)水平上同時(shí)進(jìn)行：n解剖水平上: 神經(jīng)管及其管腔膨大和縊縮，形成腦腔和脊髓腔；n組織學(xué)水平上：神經(jīng)管壁細(xì)胞經(jīng)重組后形成腦和脊髓的不同功能區(qū)；n細(xì)胞學(xué)水平上：神經(jīng)上皮細(xì)胞本身分化為各類的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。腦區(qū)的形成n 當(dāng)預(yù)定腦和脊髓之間的神經(jīng)褶合攏時(shí)，背部周圍組織向內(nèi)擠推使神經(jīng)管在腦基部收縮。這種收縮有效地將預(yù)定腦區(qū)與未來脊髓分開。前腦中腦菱腦端腦間腦中腦后

10、腦末腦大腦半球丘腦下丘腦視覺感受區(qū)中腦小腦，協(xié)調(diào)身體的運(yùn)動(dòng)和平衡延腦，呼吸、消化道和心血管。前腦n 端腦（telecephalon）：膨大形成大腦的兩半球n 間腦（diencephalon）：形成丘腦和下丘腦以及視覺感受區(qū)。n 早期胚胎腦的膨大速度快。n雞胚腦體積在3-5天的發(fā)育中擴(kuò)大30倍。n 膨大主要是腔的增加而不是組織生長的結(jié)果。這種迅速的膨脹是由神經(jīng)管里的液體擠壓管壁而產(chǎn)生的正向液壓造成的。n如果將閉合神經(jīng)管前段部分液壓去掉，雞腦變大速度會(huì)大為減慢，且所含細(xì)胞數(shù)比正常對照大為減少。菱 腦n 后腦（metencephalon），形成小腦（cerebellum），負(fù)責(zé)調(diào)整運(yùn)動(dòng)、姿勢和平衡。

11、n 髓腦（myelencephalon），形成延髓（medulla oblongata），其神經(jīng)元發(fā)出神經(jīng)支配呼吸、胃腸道和心血管的生理活動(dòng)。n 菱腦發(fā)育成節(jié)段性模式，規(guī)定某些神經(jīng)發(fā)生的區(qū)域。神經(jīng)管細(xì)胞的增殖、遷移n 神經(jīng)管細(xì)胞的增殖n 神經(jīng)管形成后，其柱狀上皮變?yōu)榧購?fù)層上皮，此時(shí)稱為神經(jīng)上皮（neuro epithelium）或增殖上皮（germinal epithelium）。n 神經(jīng)上皮的有絲分裂周期有一個(gè)在神經(jīng)管壁內(nèi)往返遷移的過程。n 隨著有絲分裂的進(jìn)行，細(xì)胞有規(guī)律地遷移，細(xì)胞大量增殖。n 通常，發(fā)育早期細(xì)胞周期較短，發(fā)育晚期細(xì)胞周期較長。說明隨著發(fā)育的進(jìn)行，細(xì)胞增殖的速度逐漸緩慢。室

12、管腔n神經(jīng)管細(xì)胞的分化n外套層（mantel layer）：停止分裂的細(xì)胞。含有細(xì)胞體，組織學(xué)染色較深，稱為灰質(zhì)（grey matter) n邊緣層 (marginal layer)：軸突和樹突。不容易著色，通常呈白色，稱為白質(zhì)(white matter).n中間層（intermediate layer）:外套層和邊緣層的過渡地帶。Developmental Biology中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組織分化n 神經(jīng)管中的基本模式在神經(jīng)系統(tǒng)的其他部分的發(fā)育中有所調(diào)整。n 室層（ventricular layer）：最靠近管腔的一層。發(fā)育早期階段為室管膜層，由于細(xì)胞的增殖外擴(kuò)，在鄰近形成亞室管膜層（subep

13、endymal zone）。都含有增殖的細(xì)胞。n 外套層(mantle zone)來自室管膜層的細(xì)胞分化的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。n 邊緣區(qū)(marginal zone) 主要為神經(jīng)軸索和膠質(zhì)細(xì)胞。大腦小腦脊髓神經(jīng)元的生長和凋亡n 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)n 神經(jīng)元一般包括4個(gè)組成部分：細(xì)胞體（soma）,樹突（dendrites）, 軸突（axon）, 生長區(qū)（growth cone）.神經(jīng)元的存活 Neural survivaln 在中樞和周邊神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育中，50以上的神經(jīng)元將凋亡。n 一個(gè)神經(jīng)元對肌細(xì)胞的激活將引起其它與該肌細(xì)胞接觸的神經(jīng)元的凋亡。n 同類神經(jīng)元在不同的發(fā)育階段也需要不同的因子維持存

14、活。神經(jīng)元的分化n 神經(jīng)元被認(rèn)為是動(dòng)物體內(nèi)功能最特異和形態(tài)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的細(xì)胞。n 一些神經(jīng)元只發(fā)育出少數(shù)特化的區(qū)域，用于傳遞電沖動(dòng)；（運(yùn)動(dòng)，感覺）n 另一些產(chǎn)生廣泛的特化區(qū)域用于細(xì)胞間的通訊。（中間）n 神經(jīng)元命運(yùn)的確定脊髓沿DV軸線的分化n 脊髓沿背腹軸線的不同區(qū)域的細(xì)胞有不同的發(fā)育命運(yùn).n 神經(jīng)嵴n周圍神經(jīng)系統(tǒng) 感覺神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞 交感神經(jīng)系統(tǒng) 副交感神經(jīng)系統(tǒng)n腎上腺髓質(zhì)n上皮色素細(xì)胞n頭部骨骼和結(jié)締組織神經(jīng)嵴細(xì)胞（neural crest)n 來源:間質(zhì)化細(xì)胞n 神經(jīng)管閉合處的神經(jīng)管細(xì)胞；n 與神經(jīng)管相接的外表層細(xì)胞。 n 特點(diǎn): n 具有遷移性n 分化類型多樣n 分化命運(yùn)：n 遷移情況

15、n 所處的位置神經(jīng)嵴的分區(qū)n 頭區(qū)神經(jīng)嵴n 經(jīng)背側(cè)面遷移，可分化為軟骨、骨、腦神經(jīng)、膠質(zhì)細(xì)胞及面部結(jié)締組織。n 遷入咽囊（pharyngeal pouch），形成胸腺細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞（odontoblast）及內(nèi)耳和頜軟骨。n 軀干神經(jīng)嵴n 背側(cè)面遷移到外胚層，進(jìn)而分布至腹中線，發(fā)育為黑色素細(xì)胞。n 大多數(shù)在腹側(cè)面沿骨環(huán)前半部分遷移，部分停留在骨環(huán)中形成背根神經(jīng)節(jié)，一部分向側(cè)面遷移形成交感神經(jīng)節(jié)、腎上腺髓質(zhì)和環(huán)繞主動(dòng)脈的神經(jīng)簇。n 迷走區(qū)和骶區(qū)神經(jīng)嵴n 分化為腸副交感神經(jīng)節(jié)n 心神經(jīng)嵴n 位于頭區(qū)神經(jīng)嵴和軀干區(qū)神經(jīng)嵴之間，發(fā)育成黑色素細(xì)胞、神經(jīng)元、軟骨細(xì)胞和結(jié)締組織細(xì)胞等。軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷

16、移n 由背部向側(cè)翼、再向腹部的遷移，位于表皮與體節(jié)之間，分化為色素細(xì)胞。n 進(jìn)入體節(jié)的的遷移，有的在體節(jié)中形成背根神經(jīng)節(jié)，有的穿越體節(jié)的前半?yún)^(qū)分化為交感神經(jīng)和腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞。Migrating neural crest cells神經(jīng)嵴的遷移機(jī)制n 轉(zhuǎn)錄因子Slug蛋白n 在遷移前合成，Slug mRNA的反義寡核苷酸能阻礙神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移。n N-cadherinn 神經(jīng)嵴細(xì)胞與神經(jīng)管連接在一起時(shí)，大量表達(dá)Ncadherin；神經(jīng)嵴細(xì)胞脫離神經(jīng)管向外遷移時(shí)，丟失Ncadherin，遷移后聚集形成周圍神經(jīng)節(jié)時(shí)，又重新表達(dá)。n 神經(jīng)嵴所采取的遷移途徑是由胞外基質(zhì)控制的。n蠑螈突變體：神經(jīng)嵴細(xì)胞可

17、以形成，但不能沿背部遷移。 實(shí)驗(yàn)一：移植神經(jīng)脊細(xì)胞 實(shí)驗(yàn)二：移植細(xì)胞外基質(zhì)n 胞外基質(zhì)中的兩個(gè)因子可能參與調(diào)控遷移n花生凝集素（peanut agglutinin）受體 雞胚處理后，可以以相同的速度遷移到體節(jié)的前后兩部分。nEph相關(guān)的受體酪氨酸激酶 具有引導(dǎo)軸突的作用，其表達(dá)與排斥神經(jīng)嵴細(xì)胞的菱腦節(jié)有關(guān)。 其它組織對神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的影響n 體節(jié)細(xì)胞的影響: n不同AP部位的神經(jīng)嵴細(xì)胞都只能從體節(jié)的前半部遷移，即使將體節(jié)做180o旋轉(zhuǎn)也如此。n可能是后半部表達(dá)跨膜蛋白Eph成員，而神經(jīng)嵴細(xì)胞表達(dá)其配體，二者的互作產(chǎn)生排斥。n 神經(jīng)管和脊索的影響: n均抑制神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移。如果神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移前

18、將神經(jīng)管沿DV軸轉(zhuǎn)180o,則神經(jīng)嵴細(xì)胞向胚胎背部方向遷移。神經(jīng)脊細(xì)胞的終分化n 神經(jīng)脊細(xì)胞的終分化很大程度上是由細(xì)胞的發(fā)育環(huán)境所控制的。表皮外胚層表皮及附屬物n 表皮外胚層n表皮n頭發(fā)n指甲n油脂腺n嗅覺上皮n口部上皮 前部垂體 牙釉質(zhì) 頰部表皮n晶狀體，角膜表皮細(xì)胞的起源n 基底層（basal layer)是胚性上皮細(xì)胞層，是所有表皮細(xì)胞的來源。n 棘層（spinous layer），位于基底層外側(cè)，與基底層一起被稱為生發(fā)生或馬爾皮基氏層（Malpighian layer)。n 顆粒層（granular layer），位于生發(fā)層外側(cè)，含有角蛋白顆粒。不再分裂，分化為皮膚細(xì)胞或角質(zhì)形成細(xì)胞。

19、n 角質(zhì)層（corneous layer），隨著胞齡的增加，由顆粒層細(xì)胞不斷向外推移形成。角質(zhì)層顆粒層棘層基底層n 角質(zhì)層細(xì)胞扁平，細(xì)胞內(nèi)有大量的角蛋白顆粒，細(xì)胞核被推向細(xì)胞的一側(cè)。n 角質(zhì)層的厚度變異較大，通常為10-30個(gè)細(xì)胞厚。幼體出生以后，舊的角質(zhì)層細(xì)胞脫落，代之以從顆粒層新形成的角質(zhì)層細(xì)胞。n 在人的一生中，角質(zhì)層細(xì)胞處于不斷地更新之中，新細(xì)胞的來源為生發(fā)層細(xì)胞的分裂。n每人每天脫落的角質(zhì)細(xì)胞大約有1.5g.n 由神經(jīng)脊細(xì)胞形成的色素細(xì)胞也停在生發(fā)層中，在此處將色素囊（黑色素)轉(zhuǎn)移到形成中的角質(zhì)形成細(xì)胞。角質(zhì)層顆粒層棘層基底層皮膚的發(fā)育n TGF- (transforming gro

20、wth factor ):它在基底細(xì)胞中合成，合成后又刺激基底細(xì)胞的分裂，因此是一種自發(fā)分泌發(fā)生因子（autocrine growth factor).n KGF(keratinocyte growth factor):也被稱為纖維細(xì)胞生長因子7。由真皮下的成纖維細(xì)胞合成，具有調(diào)控基底細(xì)胞分裂的作用。n將KGF基因與角蛋白啟動(dòng)子連接后轉(zhuǎn)入小鼠中，KGF可變?yōu)樽苑置谏L因子，其結(jié)果是該轉(zhuǎn)基因鼠的皮膚比正常的要厚，寬松下垂，基底細(xì)胞多，無毛囊。表皮衍生物毛發(fā)的形成人類胎兒皮膚毛囊的發(fā)育n 汗腺及表皮衍生物是由表皮和真皮在特異位點(diǎn)的相互作用而形成的。n 毛囊形成的第一步是表皮基底層細(xì)胞聚集于一特定部

21、位；n 隨后，基底細(xì)胞伸長、分裂并沉入真皮中。n 真皮細(xì)胞在侵入的表皮細(xì)胞下形成一個(gè)小結(jié)真皮乳頭（dermal papilla）。n 原先位于表皮細(xì)胞中的成黑色素細(xì)胞侵入真皮后，分化為黑色素細(xì)胞，并將黑色素轉(zhuǎn)移到毛干。毛發(fā)的形成n 真皮乳頭可刺激基底干細(xì)胞更快地分裂，產(chǎn)生的細(xì)胞分化形成角質(zhì)化的毛干（hair shaft）。n 與此同時(shí)，在毛囊的一側(cè)形成兩個(gè)隆起，下面的一個(gè)由具分裂能力的干細(xì)胞組成，當(dāng)毛干脫落再生時(shí)，就由該處的細(xì)胞分裂后形成新的毛干。上面的一個(gè)隆起形成皮脂腺（sebaceous gland）。Developmental Biology第二部分：中胚層和內(nèi)胚層第二部分：中胚層和內(nèi)胚

22、層Developmental Biology中胚層神經(jīng)胚期中胚層可分為4個(gè)區(qū)域脊索中胚層：形成脊索。軸旁中胚層：結(jié)締組織骨、肌肉、軟骨和真皮中間中胚層：形成腎臟和生殖腺。側(cè)板中胚層：形成心臟、血管、血細(xì)胞及胚胎外膜。Developmental Biologyn 中胚層與內(nèi)胚層的器官發(fā)生是與神經(jīng)管形成同步進(jìn)行的。Developmental Biology脊索中胚層n 在為早期胚胎提供完整的體軸和誘導(dǎo)背部神經(jīng)管形成之后，大部分脊索退化，在脊椎之間，脊索細(xì)胞形成椎間盤的組織即髓核（nuclei pulposi）。Developmental Biology軸旁中胚層體節(jié)n 軸旁中胚層（paraxial

23、 mesoderm）：在脊索兩側(cè)加厚的中胚層帶。n鳥類體節(jié)板（segmental plate）n哺乳類不分節(jié)中胚層（unsegmented mesoderm）。n 體節(jié)（somite）：隨著原條退化和神經(jīng)褶開始在胚胎中央合攏，軸旁中胚層分隔成細(xì)胞模塊，即體節(jié)。Developmental Biologyn 體節(jié)小體（somitomere）：體節(jié)板細(xì)胞組織形成輪狀，被稱為體節(jié)小體。n 新形成的正常體節(jié)細(xì)胞先隨機(jī)組織，但很快形成一個(gè)由柱狀上皮細(xì)胞構(gòu)成的球形結(jié)構(gòu)，其中間的很小的體腔內(nèi)充滿松散連接的間質(zhì)細(xì)胞。柱狀上皮細(xì)胞通過緊密連接相互聯(lián)系。n 隨著最前端的體節(jié)小體變成致密結(jié)構(gòu)，體節(jié)小體便轉(zhuǎn)化為體節(jié)。D

24、evelopmental Biology體節(jié)細(xì)胞分化n 當(dāng)體節(jié)最初形成時(shí)，任何體節(jié)細(xì)胞都能變成所有體節(jié)的衍生結(jié)構(gòu)。但是，隨著體節(jié)的成熟，體節(jié)各區(qū)定型只能形成一定的細(xì)胞類型。n 生骨節(jié)（sclerotome）：體節(jié)腹中部細(xì)胞，經(jīng)過有絲分裂，失去圓形上皮細(xì)胞特征，再度變成間充質(zhì)細(xì)胞，最后變成脊椎的軟骨細(xì)胞。產(chǎn)生這些細(xì)胞的體節(jié)部分被稱為生骨節(jié)。n 軟骨細(xì)胞負(fù)責(zé)分泌軟骨特有的膠原和硫酸軟骨素。n 軟骨細(xì)胞將負(fù)責(zé)構(gòu)建軸性骨骼（脊椎、肋骨、軟骨和韌帶）。Developmental Biologyn 生皮肌節(jié)（dermamyotome）：一旦生骨節(jié)細(xì)胞和體壁及四肢肌細(xì)胞前體從體節(jié)中遷移出來，最靠近神經(jīng)管的體

25、節(jié)細(xì)胞向腹面遷移，保留下來的體節(jié)上皮形成雙層實(shí)心上皮，稱為生皮肌節(jié)。n 生皮肌節(jié)的內(nèi)層細(xì)胞被稱為生肌節(jié)（myotome）。n 游離的生肌節(jié)細(xì)胞被稱為成肌細(xì)胞（myoblast），將來形成背部、體壁及附肢的肌肉。Late 4-day embryo 4-day embryo myoblastdermamyotomeDevelopmental Biologyn 生皮節(jié)（dermatome）：背部生肌節(jié)及腹部生肌節(jié)之間的部分為生皮節(jié)，將來產(chǎn)生背部皮膚的間充質(zhì)結(jié)締組織，即真皮。Developmental Biology體節(jié)形成的機(jī)制n Sclerotome: sonic hedgehog （Shh），P

26、ax1n脊索移植n Dermatome: neutotrophin-3 (NT-3), and Wnt 1nNT-3抗體處理激活軟骨特異基因表達(dá)Developmental Biologyn Myotome: at least two distinct signals.nPrimaxial myoblast: Wnt1, Wnt3a(背部）和低水平的來自神經(jīng)管腹部的Shh.nAbaxial myoblast: Wnt(表皮），BMP4(骨形成蛋白, 側(cè)板中胚層），可以指導(dǎo)成肌細(xì)胞從背部遷移到腹部，而且分化被延遲，直到到達(dá)腹部才重新進(jìn)行。Developmental Biology骨發(fā)生（osteo

27、genesis）n 骨的來源：n生骨節(jié)中軸骨n側(cè)板中胚層四肢骨n頭部神經(jīng)嵴腮弓和面部骨n 產(chǎn)生方式：間充質(zhì)骨組織n膜內(nèi)骨化（intramembranous ossification）：由間充質(zhì)組織直接轉(zhuǎn)化成骨組織，主要出現(xiàn)在顱骨發(fā)生中。n軟骨內(nèi)固化（endochondral ossification）：間充質(zhì)細(xì)胞先分化成過渡型軟骨，然后再被骨取代。脊柱、骨盆、四肢骨。Developmental Biology軟骨內(nèi)成骨n 骨的形成n 肥大軟骨細(xì)胞分泌各種基質(zhì)，其中包括各種類型的膠原，大量的纖連蛋白及少量蛋白酶抑制因子，便于骨膜中的血管侵入。n 當(dāng)軟骨基質(zhì)退化時(shí)，肥大細(xì)胞也相繼死亡，而由血管中進(jìn)

28、入的成骨細(xì)胞開始向部分退化軟骨上分泌基質(zhì)，形成骨，直至所有的軟骨被骨代替。n 聚集的間充質(zhì)細(xì)胞形成結(jié)節(jié)后變?yōu)檐浌?，由軟骨?xì)胞分泌胞外基質(zhì)。其外圍再包圍一層間充質(zhì)細(xì)胞，該間充質(zhì)細(xì)胞形成長骨的骨膜。n 之后，中央部分的細(xì)胞變大，稱為肥大軟骨細(xì)胞。Developmental Biology骨的生長n 在骨中央的軟骨轉(zhuǎn)變?yōu)楣菚r(shí)，在新形成的骨和殘留的軟骨之間形成一個(gè)骨化的前沿（ossification ）n 長骨的這種軟骨性末端稱為骺生長板（epiphyseal growth plate），分為三個(gè)區(qū)域:n軟骨細(xì)胞增殖區(qū)；n成熟軟骨細(xì)胞區(qū)；n肥大軟骨細(xì)胞區(qū)。n 當(dāng)骨膜內(nèi)表面不斷添加新的骨組織時(shí)，骨的內(nèi)部

29、區(qū)域變?yōu)楣撬枨?。Developmental Biologyn 骨組織的破壞是由通過血管進(jìn)入骨的多核破骨細(xì)胞（osteoclasts）引起的，向骨基質(zhì)中深入大量的細(xì)胞突起，把骨細(xì)胞中的氫離子泵到周圍的基質(zhì)中，使骨基質(zhì)酸化溶解。n 破骨細(xì)胞可能與血細(xì)胞有相同的起源。n 同時(shí)，血管也向骨髓中輸入造血細(xì)胞，它們終生停留在骨髓中。Developmental Biologyn 骺生長板細(xì)胞的增殖受生長激素和胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor, IGF）的控制。n生長素可以刺激軟骨細(xì)胞中IGF-I的形成，從而引起軟骨細(xì)胞的增殖。n 骨生長的停止也是由激素引起的。n青春期的

30、后期，高濃度的雌激素或睪酮引起骺生長板中的殘留軟骨細(xì)胞增大、生長、死亡，之后被骨組織所取代，使骨停止生長。Developmental Biology骨的礦化n 軟骨細(xì)胞被骨細(xì)胞取代，可能取決于細(xì)胞外基質(zhì)的礦化（mineralization）。n雞中 鈣來源于卵殼中的碳酸鈣，由循環(huán)系統(tǒng)將卵殼中的鈣運(yùn)送到骨骼中。 胚胎發(fā)育期間，雞胚循環(huán)系統(tǒng)大約從蛋殼中運(yùn)轉(zhuǎn)120mg鈣到骨中。n哺乳動(dòng)物中 鈣通過胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)，存放于軟骨細(xì)胞分泌的基質(zhì)中。Developmental Biology19天雞胚的骨骼礦化無蛋殼培養(yǎng)基下培養(yǎng)蛋殼內(nèi)發(fā)育3天Developmental Biology骨骼肌的形成n 骨骼?。汗趋兰〖?xì)

31、胞是含多細(xì)胞核的大而長的細(xì)胞，常被稱為肌管（myotube）。n 形成機(jī)制的爭論：n融合模型多個(gè)單核成肌細(xì)胞融合而成；n分裂模型單個(gè)成肌細(xì)胞核分裂而細(xì)胞質(zhì)不分裂。n 嵌合體小鼠（Tarkowski & Mintz, 20世紀(jì)60年代）n同功酶分析（Mintz & Baker, 1967） 異檸檬酸脫氫酶:同源二聚體 電泳Developmental Biology成肌細(xì)胞的融合n 退出有絲分裂周期并分泌纖連蛋白：生長因子、纖連蛋白受體 51integrinn 成肌細(xì)胞排列成鏈狀: 細(xì)胞膜糖蛋白（選擇蛋白）、細(xì)胞粘連分子（CAMs)n 融合:鈣離子（A23187）、融素（meltrin）Devel

32、opmental Biology中間中胚層（了解）n 生殖腺：生殖細(xì)胞形成生殖腺原基。n 腎臟：羊膜動(dòng)物的后腎是由輸尿管芽和生后腎間質(zhì)這兩個(gè)來自中胚層的組織相互作用和互惠誘導(dǎo)形成的。n 間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)換成上皮。Developmental Biology側(cè)板中胚層（lateral plate mesoderm）（了解）n 側(cè)板中胚層在水平方向上分成：n背部位于外胚層下方的背部體壁中胚層（somatic mesoderm）n腹部位于內(nèi)胚層上方的臟壁中胚層（splanchnic mesoderm）。n二者之間是體腔。n形成胚外膜、循環(huán)系統(tǒng)和體腔。Developmental Biology胚外膜（了解）n

33、 外胚層與中胚層的混合體被稱為體壁層（somatopleure），形成羊膜和卵膜。n 內(nèi)胚層和中胚層混合體被稱為臟壁層（splanchnopleure），形成卵黃囊和尿囊（allantois）。n 內(nèi)胚層和外胚層組織作為功能性上皮細(xì)胞發(fā)揮作用，而中胚層的功能則是形成進(jìn)出內(nèi)胚層和外胚層的血液。Developmental Biologyn 羊膜分泌羊水n 卵膜氣體交換n爬行動(dòng)物中，卵膜粘到蛋殼上，使卵和環(huán)境能進(jìn)行氣體交換。n哺乳類，進(jìn)化成胎盤。n 尿囊存貯尿廢物并進(jìn)行氣體交換n 卵黃囊輸送營養(yǎng)Developmental Biology心臟的形成（了解）n 心臟是胚胎發(fā)育中形成的第一個(gè)功能器官。n

34、脊椎動(dòng)物的心臟由臟壁中胚層與相鄰組織相互作用發(fā)育而成。n 心臟原基的融合：生心細(xì)胞（cardiogenic cell）遷移到腹中線后，融合形成一個(gè)由收縮肌肉細(xì)胞組成的單管狀結(jié)構(gòu)。隨后這一管狀結(jié)構(gòu)彎曲，形成一個(gè)具有一心房一心室的S形結(jié)構(gòu)。n 心腔的形成：心室的發(fā)育及細(xì)胞的增殖快于心房，并由隔膜將其分為不同的腔。Developmental Biologyn 為什么心臟的左右兩面不同？n 脾的存在和心臟的左側(cè)存在關(guān)聯(lián)。n雙左側(cè)或雙右側(cè)畸形胎兒研究表明，多脾與雙左側(cè)心臟相關(guān)，而無脾則與雙右側(cè)心臟相關(guān)。n 目前，對心臟左右不對稱的機(jī)制還不了解。n在胚胎發(fā)育早期，細(xì)胞外基質(zhì)蛋白彎曲素（flectin）不對

35、稱沉淀可能導(dǎo)致心臟的一側(cè)發(fā)育有別于另一側(cè)。Developmental Biology血管形成（vasculogensis）n 血管生成：由中胚層形成血管稱為血管生成。n 在腸、肺和主動(dòng)脈以及臟壁中胚層等部位，都可以各自獨(dú)立地形成自身的毛細(xì)血管網(wǎng)。n 這些組織中的毛細(xì)血管是由成血管細(xì)胞形成的，并不是從心臟深處的大血管的細(xì)末分支。n 這些組織種的毛細(xì)血管最終仍與大血管相連。Developmental Biology成血管細(xì)胞的來源n 軸旁中胚層n頭部軸旁中胚層為頭部毛細(xì)血管提供成血管細(xì)胞n體節(jié)軸旁中胚層為體壁、肢、腎及主動(dòng)脈背面的毛細(xì)血管提供成血管細(xì)胞。n 臟壁中胚層n內(nèi)臟器官、腸和主動(dòng)脈底面提供

36、成血管細(xì)胞。n 這些成血管細(xì)胞不僅形成血管內(nèi)皮，也形成血管細(xì)胞前體。Developmental Biologyn 血管形成n 血管首先可以觀察到在卵黃囊壁形成，未分化的間充質(zhì)細(xì)胞聚集形成血島（blood island），進(jìn)而形成卵黃靜脈。n 血島首先聚集形成細(xì)胞索，之后細(xì)胞索變?yōu)轭愃朴诠軤钚呐K的雙壁管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁成為血管內(nèi)皮，外壁細(xì)胞成為平滑肌。兩壁之間含有血管特異膠原的基底層。Developmental Biology參與血管形成的因子n 堿性成纖維細(xì)胞生長因子（FGF2）：為中胚層細(xì)胞形成成血管細(xì)胞所必需。在雞胚絨膜尿囊膜中合成，與該組織血管化有關(guān)。n鵪鶉胚盤細(xì)胞n 血管內(nèi)皮生長因子（va

37、scular endothelial growth factor, VEGF），能特異性地促進(jìn)成血管細(xì)胞分化，并促進(jìn)成血管分裂增殖，形成內(nèi)皮管。n主要受體VFlk1受體酪氨酸酶基因n第二受體n 血管生成素（angiopoietin-1),能調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌之間的相互作用。n血管畸形通常是平滑肌缺陷。Developmental Biology血管生長（angiogenesis）n 由原來存在的血管增殖形成新血管的血管形成方式稱為血管生長。n 在肢芽、腎和大腦等器官中，現(xiàn)存血管能像植物發(fā)芽一樣迅速生長，并把內(nèi)皮細(xì)胞送到正在發(fā)育的器官中。n前肢肢芽中，毛細(xì)血管網(wǎng)由主動(dòng)脈細(xì)胞迅速生長形成。中央靜脈（后變成下腔靜脈）形成主要的供養(yǎng)血管。血液由構(gòu)成前端和后端毛細(xì)血管形成的邊緣靜脈返回身體。Developmental B