醫(yī)學(xué)專題原腸作用及早期發(fā)育

1、 第四-五章 原腸作用及脊椎動物的早期發(fā)育溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院12021/7/20 星期二 It is not birth, marriage, or death, but gastrulation, which is truly the most important time in your life.Lewis Wolpert (1986)22021/7/20 星期二原腸作用（gastrulation）是胚胎細(xì)胞劇烈的、高速有序的運(yùn)動過程，通過細(xì)胞運(yùn)動實(shí)現(xiàn)囊胚細(xì)胞的重新組合。原腸形成期間，囊胚細(xì)胞彼此之間的位置發(fā)生變動，重新占有新的位置，并形成由三胚層細(xì)胞構(gòu)成的胚胎結(jié)構(gòu)。32021/

2、7/20 星期二 通過原腸作用，胚胎首先建立起三個胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚層；其次為重新占有新位置的胚胎細(xì)胞之間的相互作用奠定了基礎(chǔ)。因此，原腸作用是從尚未分化到分化為三個胚層和器官原基決定的關(guān)鍵時期。 原腸胚一部分細(xì)胞的移動必然和同時發(fā)生的其他細(xì)胞的運(yùn)動緊密配合，因此原腸作用過程中的細(xì)胞運(yùn)動涉及整個胚胎。42021/7/20 星期二動物身體的主軸（包括前后軸、背腹軸和左右軸）也會在卵裂和原腸作用期間建立起來，胚胎各部分的細(xì)胞會獲得各自的發(fā)育潛能。不同動物體軸建立的時間和機(jī)制各不相同。如:果蠅體軸的特化自卵細(xì)胞形成時就已經(jīng)開始了，在卵裂過程中完成；而爪蟾的體軸是在整個原腸作用過程中建立的。

3、52021/7/20 星期二兩側(cè)對稱動物的體軸62021/7/20 星期二盡管整個動物界原腸作用方式變化多樣，但總體可概括為五種細(xì)胞運(yùn)動機(jī)制，即外包（epiboly）、內(nèi)陷（invagination）、內(nèi)卷（involution）、內(nèi)移（ingression）和分層（delamination）。同一原腸胚常常包括幾種細(xì)胞運(yùn)動方式。72021/7/20 星期二原腸作用過程中細(xì)胞的五種運(yùn)動方式82021/7/20 星期二本章授課內(nèi)容第一節(jié) 海膽的原腸作用第二節(jié) 魚類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生第三節(jié) 兩棲類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生第四節(jié) 鳥類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生第五節(jié) 哺乳類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生第六節(jié) 胚層分

4、化概述92021/7/20 星期二第一節(jié) 海膽的原腸作用海膽的晚期囊胚由1000個左右單層細(xì)胞構(gòu)成。這些細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)分別來自受精卵的不同區(qū)域，細(xì)胞表現(xiàn)出不同的大小和特性。102021/7/20 星期二海膽的早期卵裂112021/7/20 星期二海膽胚胎第四次卵裂時形成的小分裂球（micromere）122021/7/20 星期二海膽的囊胚 A，細(xì)胞持續(xù)的分裂形成一個囊胚；B， 快速分裂的末期，圓形的胚胎細(xì)胞形成一層上皮，受精膜依然可見；C，植物基板變厚，動物極細(xì)胞分泌孵化酶，使胚胎從受精膜中孵化出來。132021/7/20 星期二海膽胚胎的早期囊胚 ，植物極細(xì)胞開始加厚。142021/7/20

5、 星期二原腸作用前的海膽晚期囊胚，植物極變扁平。 152021/7/20 星期二一、初級間質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)移 植物極板中央來源于小分裂球的細(xì)胞不斷伸出線狀偽足filopdia，然后收縮，脫離表面單層細(xì)胞，進(jìn)入囊胚腔，稱為初級間質(zhì)細(xì)胞（primary mesenchyme cell）。162021/7/20 星期二 海膽早期原腸胚內(nèi)初級間質(zhì)細(xì)胞沿囊胚腔內(nèi)表面運(yùn)動，主動伸出偽足與囊胚腔壁連接，占據(jù)囊胚腔預(yù)定腹側(cè)面，并形成穩(wěn)固聯(lián)系。初級間質(zhì)細(xì)胞融合形成索狀合胞體（syncytial cable），最終形成幼蟲碳酸鈣骨針的軸。172021/7/20 星期二初級間質(zhì)細(xì)胞形成的索狀合胞體（將來形成骨針）的掃描電

6、鏡照片182021/7/20 星期二初級間質(zhì)細(xì)胞在Lytechinus variegatus早期幼蟲內(nèi)的定位。192021/7/20 星期二細(xì)胞粘連作用的變化導(dǎo)致初級間質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)移。 初級間質(zhì)細(xì)胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力減少，而與基質(zhì)片層之間的親和力增加。相比之下，非間質(zhì)細(xì)胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力維持不變。202021/7/20 星期二初級間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)移的掃描電鏡照片212021/7/20 星期二內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細(xì)胞被大量胞外片層物質(zhì)包繞。沿動植物極軸分布的纖維決定了間質(zhì)細(xì)胞遷移的方向。內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細(xì)胞被大量胞外基質(zhì)包繞。囊胚腔胞外基質(zhì)纖維與動植物極軸平行排列，

7、最終與初級間質(zhì)細(xì)胞發(fā)生聯(lián)系。222021/7/20 星期二原腸作用過程中沿動植物極軸分布的纖維決定了初級間質(zhì)細(xì)胞的遷移方向。232021/7/20 星期二初級間質(zhì)細(xì)胞的線狀偽足242021/7/20 星期二初級間質(zhì)細(xì)胞選擇性地聚集在-catenin濃度高的位置。252021/7/20 星期二至少有三種蛋白可能在間質(zhì)細(xì)胞的遷移過程中起重要的作用，包括囊胚腔壁基質(zhì)片層組分纖連蛋白（fibronectin）、間質(zhì)細(xì)胞膜上的硫酸蛋白多糖（sulfated proteoglycans）和囊胚腔細(xì)胞胞外基質(zhì)中只在原腸作用期表達(dá)的ECM18。去除硫酸基（sulfate deprivation）對海膽初級間質(zhì)

8、細(xì)胞運(yùn)動的影響262021/7/20 星期二二、早期原腸內(nèi)陷初級間質(zhì)細(xì)胞在囊胚腔內(nèi)遷移的過程中，仍然留在植物極板上的細(xì)胞移動填補(bǔ)由初級間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)移而形成的空隙，植物極板進(jìn)一步變扁平。之后，植物極板向內(nèi)彎曲，內(nèi)陷。當(dāng)植物極板內(nèi)陷深及囊胚腔的1/41/2時，內(nèi)陷突然停止。所陷入的部分稱為原腸（archenteron or primitive gut），而原腸在植物極的開口稱為胚孔（blastopore）。272021/7/20 星期二植物極變扁平282021/7/20 星期二初級原腸內(nèi)陷292021/7/20 星期二植物極內(nèi)陷的雙金屬片模型。植物極板細(xì)胞分泌硫酸軟骨素蛋白多糖（CSPG）到透明層內(nèi)

9、層中，CSPG吸水膨脹，導(dǎo)致透明層彎曲，相連的細(xì)胞層內(nèi)陷。302021/7/20 星期二 隨著植物極板的內(nèi)陷，初級間質(zhì)細(xì)胞在植物極區(qū)域形成一細(xì)胞環(huán)。312021/7/20 星期二三、晚期原腸內(nèi)陷早期原腸內(nèi)陷完成之后，經(jīng)過短暫停歇，原腸大幅度拉長， 短粗的原腸變成又細(xì)又長的管狀結(jié)構(gòu)。在此期間沒有新細(xì)胞形成，原腸的拉長過程是通過細(xì)胞重排實(shí)現(xiàn)的，原腸周長內(nèi)細(xì)胞數(shù)目大為減少。322021/7/20 星期二海膽胚胎原腸伸長時期的細(xì)胞重排。332021/7/20 星期二原腸頂端形成次級間質(zhì)細(xì)胞，原腸延伸是以次級間質(zhì)細(xì)胞提供的張力為動力的。次級間質(zhì)細(xì)胞伸出線狀偽足，穿過囊胚腔液，直達(dá)囊胚腔壁內(nèi)表面。動物極半

10、球存在著次級間質(zhì)細(xì)胞附著的靶位。只有當(dāng)線狀偽足接觸到特定靶位的時候，才不會縮回。這些特定的靶位可能位于將來形成口的區(qū)域。A 原腸的頂端形成次級間質(zhì)細(xì)胞B 次級間質(zhì)細(xì)胞的線狀偽足342021/7/20 星期二當(dāng)原腸最頂端接觸到囊胚腔壁時，次級間質(zhì)細(xì)胞分散進(jìn)入囊胚腔。次級間質(zhì)細(xì)胞在囊胚腔中分裂，最終形成中胚層器官。囊胚腔壁接觸到原腸的位置最終形成口，口和原腸最頂端形成一連續(xù)相通的消化管。海膽的胚孔最終形成肛門。352021/7/20 星期二海膽原腸作用的整個歷程。發(fā)育溫度為25度。362021/7/20 星期二海膽的長腕幼蟲372021/7/20 星期二海膽正常的胚胎發(fā)育382021/7/20 星

11、期二第二節(jié) 魚類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生一、中期囊胚轉(zhuǎn)換和細(xì)胞運(yùn)動性的獲得斑馬魚第十次卵裂期間，細(xì)胞分裂不再同步，新的基因（合子基因）開始表達(dá)，且細(xì)胞獲得運(yùn)動性，這種現(xiàn)象稱為中期囊胚轉(zhuǎn)換（midblastula transition，MBT）。MBT似乎受染色質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)之間比例的控制。392021/7/20 星期二受精后，斑馬魚合子開始不完全卵裂。卵裂最初只限制在胚胎的動物極，卵裂并未延伸到卵黃，導(dǎo)致在卵黃上形成一堆分裂球。前5次卵裂為縱裂，第一次緯裂在受精后約2小時產(chǎn)生了64細(xì)胞期。402021/7/20 星期二斑馬魚的囊胚412021/7/20 星期二魚類胚胎中最早的細(xì)胞運(yùn)動時胚盤細(xì)胞沿卵黃四

12、周下包。初始階段，胚盤細(xì)胞內(nèi)層細(xì)胞向外周遷移，插入表層細(xì)胞中。稍后，表層細(xì)胞沿卵黃表面下包，直到將卵黃全部包圍起來。下包完成30時的胚盤422021/7/20 星期二卵黃合胞體層（yolk syncytical layer，YSL）細(xì)胞的自動擴(kuò)展拉動與之相連的包被層（enveloping layer， EVL）細(xì)胞向下移動。下包完成30時的胚盤432021/7/20 星期二二、胚層形成當(dāng)斑馬魚胚盤細(xì)胞包繞一半的卵黃時，包被層四周邊緣區(qū)開始加厚，這個加厚的區(qū)域叫胚環(huán)（germ ring），它是由外層的上胚層（epiblast）和內(nèi)層的下胚層（hypoblast）構(gòu)成。下包胚盤的邊緣區(qū)域的放大，示

13、邊緣下包的內(nèi)卷和細(xì)胞內(nèi)移442021/7/20 星期二通過下包胚盤的邊緣細(xì)胞內(nèi)卷或上胚層細(xì)胞分層形成下胚層452021/7/20 星期二下胚層一旦形成以后，上胚層和下胚層的深層細(xì)胞都會向?qū)戆l(fā)育成胚胎背部的一側(cè)插入，形成一個加厚的區(qū)域，稱為胚盾（embryonic shield）。胚盾在功能上相當(dāng)于兩棲類的背唇，將它移植到宿主胚胎中，能夠誘導(dǎo)形成次級胚胎。462021/7/20 星期二當(dāng)細(xì)胞沿卵黃下包時，它們也在邊緣內(nèi)卷，并朝背部和前端兩個方向向胚盾集中。胚盾下胚層細(xì)胞向前端集中和延伸，最終沿背中線變成一窄條，它就是脊索中胚層（chordamesoderm），即脊索的原基。472021/7/2

14、0 星期二完成下包90時斑馬魚胚胎482021/7/20 星期二原腸作用結(jié)束，體節(jié)形成。492021/7/20 星期二第三節(jié) 兩棲類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生兩棲類的原腸作用是實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)中最古老也是最新興的一個領(lǐng)域。兩棲類囊胚與棘皮動物和魚類的囊胚所面臨的基本任務(wù)完全相同，也就是把終將形成內(nèi)胚層器官的細(xì)胞拖入胚胎內(nèi)部，把終將形成外胚層的細(xì)胞置于胚胎的四周，而把終將形成中胚層的細(xì)胞置于外胚層和內(nèi)胚層之間適當(dāng)?shù)奈恢谩?02021/7/20 星期二兩棲類胚胎活體染色。 A，用活體染料標(biāo)記胚胎表特定細(xì)胞；B-D，標(biāo)記細(xì)胞的遷移運(yùn)動；E，將蠑螈胚胎沿中線剖開，示標(biāo)記細(xì)胞在胚胎內(nèi)部的分布。512021/7/20

15、 星期二一、兩棲類原腸作用時的細(xì)胞運(yùn)動非洲爪蟾的中胚層前體只存在于深層細(xì)胞中，位于赤道區(qū)域表面細(xì)胞下面，而外胚層和內(nèi)胚層則來源于表面的表層細(xì)胞中。蛙類原腸作用首先是從將來胚胎的背部，即剛好位于赤道下方的灰色新月區(qū)開始的。522021/7/20 星期二非洲爪蟾囊胚外層細(xì)胞（A）和內(nèi)部細(xì)胞（B）發(fā)育命運(yùn)圖譜。532021/7/20 星期二卵母細(xì)胞成熟過程中， 母源性的VegT mRNA貯存于植物極。VegT蛋白對內(nèi)胚層的形成具有決定作用，消除VegT mRNA和VegT蛋白后內(nèi)胚層不能形成。542021/7/20 星期二兩棲類的灰色新月 精子入卵后，皮層向精子進(jìn)入的方向旋轉(zhuǎn)大約30，在動物極皮層含

16、大量色素而內(nèi)層含有少量色素的物種中，這一胞質(zhì)不同層次的相對運(yùn)動形成了一個在精子進(jìn)入點(diǎn)對面的新月形的灰色區(qū)域，稱為灰色新月。552021/7/20 星期二灰色新月區(qū)的預(yù)定內(nèi)胚層細(xì)胞內(nèi)陷，形成狹縫狀胚孔（slit-like blastopore），內(nèi)陷細(xì)胞稱為瓶狀細(xì)胞（bottle cell），它們沿最初的原腸排列 。胚孔處形成瓶狀細(xì)胞562021/7/20 星期二蛙類囊胚細(xì)胞內(nèi)陷引發(fā)原腸形成。但是，蛙類的原腸作用并不是在最靠近植物極處開始內(nèi)陷，而是在動物半球和植物半球匯合的赤道附近，即所謂的邊緣區(qū)（marginal zone）開始內(nèi)陷。爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細(xì)胞覆蓋。572021/7/

17、20 星期二瓶狀細(xì)胞的收縮拉動邊緣區(qū)細(xì)胞向植物極運(yùn)動，同時將植物極的內(nèi)胚層細(xì)胞推向胚胎的內(nèi)部。邊緣區(qū)細(xì)胞的運(yùn)動導(dǎo)致外胚層細(xì)胞向植物極外包，預(yù)定前端中胚層細(xì)胞沿囊胚腔內(nèi)表面延伸。582021/7/20 星期二爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細(xì)胞大小的差異。592021/7/20 星期二原腸作用的下一個時期包括邊緣區(qū)細(xì)胞的內(nèi)卷以及動物半球細(xì)胞的外包和向胚孔處集中。遷移中的緣區(qū)細(xì)胞到達(dá)胚孔的背唇時，轉(zhuǎn)向內(nèi)部沿著外層細(xì)胞的內(nèi)表面運(yùn)動，因此構(gòu)成背唇的細(xì)胞在不斷更新。最初構(gòu)成背唇的細(xì)胞為內(nèi)陷形成原腸前緣的瓶狀細(xì)胞，它們隨后發(fā)育為前腸咽部的細(xì)胞。內(nèi)卷邊緣區(qū)細(xì)胞沿外層細(xì)胞的內(nèi)表面向動物極運(yùn)動，示構(gòu)成胚孔

18、背唇的細(xì)胞的不斷更新。602021/7/20 星期二隨著瓶狀細(xì)胞進(jìn)入胚胎內(nèi)部，背唇被后來內(nèi)卷進(jìn)入胚胎發(fā)育為頭部中胚層前體的細(xì)胞代替。接下來，由胚孔背唇內(nèi)卷進(jìn)入胚胎的細(xì)胞為脊索中胚層細(xì)胞，它們將形成脊索。脊索是一個臨時性中胚層脊柱（backbone），對誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)的分化起重要的作用。612021/7/20 星期二非洲爪蟾原腸作用期間Brachyury基因的表達(dá)，示預(yù)定中胚層細(xì)胞的集中和延伸。622021/7/20 星期二爪蟾晚期原腸胚的軸旁中胚層（A）表達(dá)paraxial protocadherin，而脊索（B）表達(dá)axial protocadherin ；兩種鈣粘著蛋白對集中和延伸起重要的作

19、用。632021/7/20 星期二兩棲類原腸作用時細(xì)胞的運(yùn)動642021/7/20 星期二動植物極軸的決定兩棲類原腸作用的準(zhǔn)備工作可以追溯到精卵的結(jié)合之前。未受精卵沿動植物極存在一個極性，這種極性能夠影響到將來卵裂的方式。未受精卵的極性是由沿動植物極分布的母源性mRNA和蛋白質(zhì)的差異分布決定的。652021/7/20 星期二非洲爪蟾的未受精卵，示動物極半球有較多的色素，植物極半球有較多的卵黃。662021/7/20 星期二非洲爪蟾的動-植物極軸是由母源性的因子決定的，示母源性的生長因子Vg-1基因的 mRNA在爪蟾植物極的分布。672021/7/20 星期二二、胚孔的定位細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)動激活精子入

20、卵點(diǎn)對面的細(xì)胞質(zhì)開啟原腸作用。精子入卵點(diǎn)代表胚胎未來的腹面，而與之相對的一面即原腸作用開啟處代表胚胎未來背面。雖然誘發(fā)卵細(xì)胞質(zhì)運(yùn)動并不一定需要精子，但精子對決定細(xì)胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)方向是至關(guān)重要的。卵子哪一側(cè)形成背部，哪一側(cè)形成腹部，完全由細(xì)胞質(zhì)運(yùn)動方向來決定。682021/7/20 星期二通過機(jī)械方法（如離心）人為地改變皮層細(xì)胞質(zhì)和皮層下細(xì)胞質(zhì)的空間關(guān)系，將可以使胚胎在精子入卵點(diǎn)的同一側(cè)開啟原腸作用。將精子決定的細(xì)胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)與人工誘導(dǎo)的細(xì)胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)相結(jié)合，就可能獲得兩個原腸作用起點(diǎn)，最終形成聯(lián)體雙胞胎蝌蚪（Black and Gerhart， 1985）。692021/7/20 星期二人工方法誘導(dǎo)的兩個原

21、腸作用開啟點(diǎn)。702021/7/20 星期二兩個原腸作用開啟點(diǎn)導(dǎo)致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。712021/7/20 星期二原腸作用誘導(dǎo)因子是通過動物極細(xì)胞質(zhì)和植物極細(xì)胞質(zhì)兩者之間的相互作用而產(chǎn)生的。開啟原腸作用的誘導(dǎo)因子原來位于植物極細(xì)胞的深層細(xì)胞質(zhì)中。移植預(yù)定背部的植物極細(xì)胞能夠讓植物極經(jīng)紫外線照射的胚胎正常發(fā)育，同時將預(yù)定背部的植物極細(xì)胞移植到預(yù)定腹部的部位，也能夠誘導(dǎo)形成次生胚軸（secondary axis）。722021/7/20 星期二預(yù)定背唇區(qū)域下方植物極細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)732021/7/20 星期二三、細(xì)胞運(yùn)動和原腸構(gòu)建當(dāng)囊胚背部表面緣區(qū)一群內(nèi)胚層細(xì)胞下陷時，兩棲類的原腸作用就開始了。

22、重組實(shí)驗(yàn)證明，內(nèi)陷進(jìn)入內(nèi)胚層的能力是背部緣區(qū)細(xì)胞固有的屬性。這些細(xì)胞特殊的瓶狀結(jié)構(gòu)對于啟動原腸作用是重要的。細(xì)胞運(yùn)動啟動之后，非洲爪蟾的瓶狀細(xì)胞就不再是必需的了，去除瓶狀細(xì)胞后內(nèi)卷、胚孔的形成和封閉照樣可以進(jìn)行。742021/7/20 星期二移植的兩棲類胚孔背唇細(xì)胞將在內(nèi)胚層細(xì)胞層上下陷（sink），形成一個胚孔溝。瓶狀細(xì)胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。752021/7/20 星期二第四節(jié) 鳥類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生一、鳥類原腸作用概述鳥類行不完全的盤狀卵裂，胚胎經(jīng)過卵裂在大量的卵黃上形成一個胚盤（blastodisk）。胚盤下方“惰性”的卵黃對上面細(xì)胞的運(yùn)動施以嚴(yán)格限制。762021/7/20 星期二由

23、動物極（胚胎將來的背部）觀察的雞卵的盤狀卵裂772021/7/20 星期二1. 下胚層和上胚層的形成鳥類胚盤中央細(xì)胞被胚下腔（subgerminal cavity）和卵黃分開，看起來透明，稱為明區(qū)（area pellucida）。明區(qū)邊緣細(xì)胞和卵黃接觸看起來不透明，稱為暗區(qū)（area opaque）。上胚層某些細(xì)胞單個的遷移到胚下腔中，形成初級下胚層（primary hypoblast）。胚盤后緣有一層細(xì)胞向前遷移和初級下胚層匯合，形成次級下胚層（secondary hypoblast）。782021/7/20 星期二雞胚雙層囊胚的形成792021/7/20 星期二由上胚層和下胚層組成的雙層囊

24、胚在暗區(qū)邊緣連接在一起，兩層之間的空腔即為囊胚腔（blastocoel）。鳥類胚胎命運(yùn)圖譜僅局限于上胚層，胚胎本身和大量胚胎外膜都是由上胚層所產(chǎn)生。下胚層對正在發(fā)育的卵的本身并沒有任何實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。下胚層細(xì)胞只形成部分胚胎外膜（extraembryonic membrane），尤其是卵黃囊（yolk sac）和連接卵黃的基柄（stalk）。802021/7/20 星期二2、原條的形成鳥類的原條（primitive streak）首先見于胚胎的后端上胚層細(xì)胞的加厚處。這種加厚是來自上胚層的中胚層細(xì)胞內(nèi)移進(jìn)入囊胚腔以及來自上胚層后端兩側(cè)細(xì)胞向中央遷移所致。隨著加厚部分不斷變窄，它不斷向前運(yùn)動，并收

25、縮形成清晰的原條。原條延伸至明區(qū)長度60至70處，成為胚胎前后軸的標(biāo)志。812021/7/20 星期二雞胚原條形成時細(xì)胞的運(yùn)動。A，34h；B，56h；C，78；D，1012h822021/7/20 星期二伴隨著細(xì)胞集中形成原條，在原條中出現(xiàn)一凹陷，成為原溝（primitive groove）。原溝與兩棲類胚孔的作用相似，遷移的細(xì)胞通過原溝進(jìn)入囊胚腔。在原條的前端是一個細(xì)胞加厚區(qū)叫原節(jié)（primitive knot）或亨氏節(jié) （Hensens node） 。亨氏節(jié)的中央有一個煙囪狀的凹陷，叫原窩（primitive pit）。細(xì)胞可以通過原窩進(jìn)入囊胚腔。亨氏節(jié)在功能上相當(dāng)于兩棲類胚孔的背唇。8

26、32021/7/20 星期二上圖，1516h；原溝和亨氏節(jié)的形成。下圖，1922h；內(nèi)移的細(xì)胞向上推舉上胚層前端中線區(qū)域，形成頭突（head process）。842021/7/20 星期二移植亨氏節(jié)能夠誘導(dǎo)一個次生胚胎的形成。852021/7/20 星期二原條一旦形成，上胚層細(xì)胞便開始向原條邊緣遷移，進(jìn)入囊胚腔內(nèi)，組成原條的細(xì)胞也在不斷地變化。隨著細(xì)胞進(jìn)入原條，原條向胚胎未來頭部區(qū)域延長。通過亨氏節(jié)進(jìn)入囊胚腔的細(xì)胞向前遷移，形成前腸、頭部中胚層和脊索；通過原條兩側(cè)部分進(jìn)入囊胚腔的細(xì)胞形成大部分內(nèi)胚層和中胚層組織。862021/7/20 星期二A，進(jìn)入囊胚腔的細(xì)胞頂端伸長形成瓶狀細(xì)胞；B，雞胚

27、原腸作用立體圖解，示原條、正在遷移的細(xì)胞和原有兩胚層之間的關(guān)系。872021/7/20 星期二 3、通過原條細(xì)胞的遷移：內(nèi)胚層和中胚層的形成最早通過原條遷移的細(xì)胞是預(yù)定發(fā)育成前腸的細(xì)胞，這一點(diǎn)與兩棲類相似。下胚層細(xì)胞構(gòu)成的區(qū)域不形成任何胚胎本身結(jié)構(gòu)，但含有生殖細(xì)胞前體，以后通過血管遷移到生殖腺中。通過亨氏節(jié)進(jìn)入囊胚的細(xì)胞也向前遷移，保持在內(nèi)胚層和上胚層之間，將來形成頭部中胚層和脊索中胚層細(xì)胞。882021/7/20 星期二隨后在中胚層細(xì)胞繼續(xù)內(nèi)移的同時，原條開始回縮，使大致位于明區(qū)中央的亨氏節(jié)向后推移。在原條回縮的痕跡上出現(xiàn)了胚胎背軸和頭突。隨著亨氏節(jié)繼續(xù)回縮，脊索后端部分開始形成。最終亨氏節(jié)

28、回縮到最后端區(qū)域，將來形成肛門。至此，上胚層完全由預(yù)定外胚層構(gòu)成。盡管中胚層細(xì)胞還要繼續(xù)向內(nèi)遷移很長時間，但大部分預(yù)定內(nèi)胚層細(xì)胞已進(jìn)入胚胎內(nèi)部。892021/7/20 星期二2428h雞胚的原腸作用。A，延伸到全長的原條，24h；B，2體節(jié)時期，25h；C，4體節(jié)時期，27h；D，原條回縮到胚胎的尾部，28h。E，原條回縮，脊索沿著原條的痕跡形成。902021/7/20 星期二伴隨原條回縮，脊索和體節(jié)逐漸形成。上圖，2324h；下圖，4體節(jié)時期。912021/7/20 星期二二、鳥類原腸作用的機(jī)制1. 下胚層的作用和胚軸的形成鳥類的前后軸和背腹軸早在原腸作用之前當(dāng)卵子由輸卵管排出時就已經(jīng)決定了

29、。背腹軸對于下胚層的形成和胚胎的進(jìn)一步發(fā)育至關(guān)重要。922021/7/20 星期二2. 原條細(xì)胞的聚集上胚層也不是一個均勻的未分化組織。早在原條開始形成之前，上胚層細(xì)胞就出現(xiàn)了分化。例如，后端緣區(qū)組織可能分泌一種化學(xué)物質(zhì)，吸引HNK-1（硫酸化葡糖醛酸）呈陽性的細(xì)胞向后端遷移，而前端緣區(qū)組織則分泌一種排斥因子。聚集到后端緣區(qū)的HNK-1陽性細(xì)胞將形成內(nèi)胚層和中胚層。932021/7/20 星期二雞胚雙層囊胚的形成942021/7/20 星期二3. 脊索的二次形成鳥類前部脊索由通過亨氏結(jié)內(nèi)移的細(xì)胞向前遷移而形成，但后端脊索的形成方式則不同。如雞胚第17體節(jié)后面的脊索是由通過原條內(nèi)移的中胚層細(xì)胞聚

30、集而成。后部脊索向后延伸，形成胚胎2850體節(jié)的尾芽。952021/7/20 星期二4. 外胚層的外包原腸作用期間，外胚層細(xì)胞向外擴(kuò)展包被卵黃。外胚層細(xì)胞遷移時作為整體而非單個細(xì)胞運(yùn)動。這種擴(kuò)展只能在卵黃膜上進(jìn)行，在其他表面上不會發(fā)生。緣區(qū)（暗區(qū)）細(xì)胞是外胚層下包的動因。胚盤只有在緣區(qū)擴(kuò)展時才擴(kuò)展，去掉緣區(qū)細(xì)胞外胚層下包即告停止。因此外胚層細(xì)胞受緣區(qū)主動遷移細(xì)胞的牽拉而下包。962021/7/20 星期二第五節(jié) 哺乳類的原腸作用及形態(tài)發(fā)生哺乳類發(fā)育模式和鳥類以及爬行類相似。哺乳類的卵子為少黃卵，但其胚胎仍保留著為適應(yīng)多黃卵而進(jìn)化形成的鳥類和爬行類胚胎的原腸作用方式。哺乳類的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)可以看作卵黃

31、球頂部的胚盤，它按照與其祖先爬行類相似的模式發(fā)育。972021/7/20 星期二哺乳動物在母體內(nèi)發(fā)育，其胚胎直接從母體獲取營養(yǎng)，而不是從卵子所儲備的卵黃獲取營養(yǎng)。哺乳動物這一進(jìn)化導(dǎo)致母體解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化（輸卵管膨大形成子宮）以及專司吸收母體營養(yǎng)的胎兒器官胎盤的出現(xiàn)。胎盤主要由胚胎滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)形成的中胚層細(xì)胞發(fā)育而來。一、體內(nèi)發(fā)育帶來的變化982021/7/20 星期二人類胚胎從受精到植入的發(fā)育過程992021/7/20 星期二哺乳動物胚泡植入子宮的過程1002021/7/20 星期二小鼠胚泡在Strypsin蛋白酶的作用下從透明帶中孵化出來1012021/7/20 星期二原腸作用前

32、的胚泡，示內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞。1022021/7/20 星期二內(nèi)細(xì)胞團(tuán)內(nèi)最早的細(xì)胞隔離是下胚層（原始內(nèi)胚層）的形成。下胚層排列在囊胚腔周圍，形成卵黃囊內(nèi)胚層（yolk sac endoderm）。卵黃囊內(nèi)胚層不參與新生機(jī)體的任何組織。位于下胚層之上的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)稱為上胚層。上胚層細(xì)胞被縫隙（cleft）隔開；縫隙最后連接起來，把胚胎上胚層和形成羊膜腔壁的上胚層（羊膜外胚層）隔開。羊膜腔一旦形成，內(nèi)部便充滿羊水（amniotic fluid）。1032021/7/20 星期二下胚層細(xì)胞從內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出來形成卵黃囊，滋養(yǎng)層細(xì)胞分裂形成細(xì)胞滋養(yǎng)層和合胞體滋養(yǎng)層；細(xì)胞滋養(yǎng)層形成絨毛，合胞體滋養(yǎng)層融入子

33、宮組織。1042021/7/20 星期二上胚層分裂形成羊膜外胚層（包繞羊膜腔）和胚胎上胚層，哺乳類胚胎由胚胎上胚層形成。1052021/7/20 星期二胚外內(nèi)胚層形成卵黃囊1062021/7/20 星期二哺乳類胚胎上胚層包含所有形成胚胎本身的細(xì)胞。和雞胚一樣，哺乳動物的中胚層和內(nèi)胚層細(xì)胞同樣通過原條遷移。當(dāng)它們進(jìn)入原條時，上胚層細(xì)胞停止表達(dá)將細(xì)胞凝集在一起的E-細(xì)胞選擇蛋白，并各自獨(dú)立遷移。哺乳動物脊索也是通過亨氏節(jié)遷移的細(xì)胞形成，但脊索形成方式和鳥類不同。1072021/7/20 星期二人類原腸作用過程中，羊膜結(jié)構(gòu)的形成和細(xì)胞的運(yùn)動1082021/7/20 星期二小鼠脊索的形成 A，預(yù)定脊索

34、細(xì)胞為小而具有纖毛的細(xì)胞，位于背中線上，兩側(cè)是預(yù)定形成原腸的較大的內(nèi)胚層細(xì)胞。B，預(yù)定脊索中胚層細(xì)胞向背部折疊形成脊索。1092021/7/20 星期二二、胚外膜的形成在胚胎上胚層細(xì)胞遷移的同時，胚外細(xì)胞則正在形成胎兒在母體內(nèi)生存的哺乳類特有的組織。最早的滋養(yǎng)層細(xì)胞分裂時只發(fā)生核分裂，細(xì)胞質(zhì)不分裂，因而形成多核細(xì)胞。最早的滋養(yǎng)層細(xì)胞構(gòu)成細(xì)胞滋養(yǎng)層（cytotrophoblast），而多核細(xì)胞則構(gòu)成合胞體滋養(yǎng)層（syncytiotrophoblast）。1102021/7/20 星期二1112021/7/20 星期二細(xì)胞滋養(yǎng)層通過一系列粘著分子附著到子宮壁即子宮內(nèi)膜（endometrium）上。

35、人的細(xì)胞滋養(yǎng)層細(xì)胞含有蛋白水解酶，能使滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)入子宮壁，并重塑子宮血管，使胎兒血管浸泡在母體血管中。合胞體滋養(yǎng)層組織使胚胎和子宮的聯(lián)系進(jìn)一步加強(qiáng)。合胞體滋養(yǎng)層細(xì)胞充分發(fā)育后，形成由滋養(yǎng)層組織和富含血管的中胚層構(gòu)成的器官-絨毛膜（chorion）。絨毛膜除分泌激素外還有保護(hù)胎兒免受母體免疫系統(tǒng)傷害的功能。1122021/7/20 星期二胚胎研究結(jié)果表明，胚外中胚層來源于卵黃囊。胚外中胚層和滋養(yǎng)層上的突起相連接，產(chǎn)生血管。胚胎和滋養(yǎng)層相連的胚外中胚層狹窄的基柄最終形成臍帶。1132021/7/20 星期二40天妊娠后人類的胚胎被羊膜包裹，外面再被絨毛膜包被。血管已深入到絨毛膜內(nèi)，絨毛膜上的微絨

36、毛最大限度地與母體血液接觸。1142021/7/20 星期二人類胚胎與母體間的物質(zhì)交流1152021/7/20 星期二人類和獼猴胚胎組織衍生物示意圖1162021/7/20 星期二第六節(jié) 胚層分化概述 原腸形成后，各個胚層的細(xì)胞已經(jīng)初步特化，不同胚層的細(xì)胞開始按不同的基因表達(dá)程序合成不同的蛋白質(zhì)，具有了不同的發(fā)育命運(yùn)，為以后復(fù)雜的組織和器官分化打下了基礎(chǔ)。1172021/7/20 星期二外胚層最初分化為三個不同的命運(yùn)區(qū)域：1、表皮外胚層區(qū)域；2、神經(jīng)嵴區(qū)域；3、神經(jīng)外胚層區(qū)域1182021/7/20 星期二 中胚層最初分化為五個不同的區(qū)域：1. 脊索中胚層；2. 軸旁中胚層.；3. 居間中胚層；4. 側(cè)板中胚層（再分為體壁和臟壁中胚層）；5. 頭部間質(zhì)119202