發(fā)育生物學(xué)第八章 神經(jīng)胚和三胚層分化

第八章神經(jīng)胚和三胚層分化經(jīng)過原腸作用后，胚胎已具有外、中、內(nèi)三個(gè)胚層，它們是動(dòng)物體所有器官形成的細(xì)胞根底〔器官原基〕。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類和哺乳類都具有相同的器官發(fā)生〔organogenesis〕模式：外胚層形成神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚；內(nèi)胚層形成呼吸系統(tǒng)和消化管；中胚層形成結(jié)締組織、血細(xì)胞、心臟、泌尿系統(tǒng)以及大局部?jī)?nèi)臟器官等。編輯課件哺乳動(dòng)物的三個(gè)胚層特化形成身體各特化譜系〔lineage〕的示意圖。雖然生殖細(xì)胞位于預(yù)定的內(nèi)胚層或中胚層，在此作為一種特殊的細(xì)胞類型與身體的三個(gè)胚層分開。編輯課件Baer定律：脊椎動(dòng)物早期胚胎先形成亞門共有特征，隨著發(fā)育進(jìn)行，胚胎逐漸出現(xiàn)綱、目和科的特征，最終出現(xiàn)種的特征。編輯課件本章要點(diǎn)：1.神經(jīng)胚形成：中樞神經(jīng)系統(tǒng)的形成和神經(jīng)嵴2.中胚層的分化：脊索和體節(jié)的分化、側(cè)板中胚層的分化和血細(xì)胞的發(fā)育3.內(nèi)胚層的分化編輯課件1.神經(jīng)胚形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的形成胚胎形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)原基即神經(jīng)管的作用稱為神經(jīng)胚形成〔neurulation〕，正在進(jìn)行神經(jīng)管形成的胚胎稱為神經(jīng)胚〔neurula〕。神經(jīng)胚形成主要由兩種方式：初級(jí)神經(jīng)胚形成〔primaryneurulation〕和次級(jí)神經(jīng)胚形成〔secondaryneurulation〕。編輯課件初級(jí)神經(jīng)胚形成是指由脊索中胚層誘導(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。而次級(jí)神經(jīng)胚形成是指外胚層細(xì)胞下陷進(jìn)入胚胎形成實(shí)心細(xì)胞索，接著再空洞化〔cavitate〕形成中空的神經(jīng)管。胚胎在多大程度上依賴于上述神經(jīng)管構(gòu)建方式取決于脊椎動(dòng)物的種類。如魚類神經(jīng)胚形成屬完全次級(jí)型；鳥類前端局部神經(jīng)管構(gòu)建屬初級(jí)型，而后端局部〔后肢以后〕神經(jīng)管構(gòu)建屬次級(jí)型。編輯課件一、初級(jí)神經(jīng)胚形成胚胎背部的中胚層和覆蓋在上面的外胚層之間的相互作用是發(fā)育中最重要的相互作用之一，它啟動(dòng)器官形成〔organogenesis〕，即特異性組織和器官的產(chǎn)生。脊索中胚層指導(dǎo)上方的外胚層形成中空的神經(jīng)管，后者將來分化成腦和脊髓。編輯課件初級(jí)神經(jīng)胚形成過程中，最初的外胚層形成三種類型的細(xì)胞：位于內(nèi)部的神經(jīng)管細(xì)胞，將來分化成腦和脊髓；位于外部的皮膚表皮細(xì)胞和神經(jīng)嵴細(xì)胞，神經(jīng)嵴細(xì)胞從神經(jīng)管和表皮連接處遷移出來，將來形成周圍神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)、皮膚的色素細(xì)胞和其他類型的細(xì)胞。編輯課件初級(jí)神經(jīng)胚形成的過程可以分為彼此獨(dú)立但在時(shí)空上又相互重疊的5個(gè)時(shí)期：1、神經(jīng)板〔neuralplate〕形成2、神經(jīng)底板〔neuralfloorplate〕形成3、神經(jīng)板的整形〔shaping〕4、神經(jīng)板彎曲成神經(jīng)溝〔neuralgroove〕5、神經(jīng)溝閉合形成神經(jīng)管〔neuraltube〕編輯課件兩棲類和羊膜動(dòng)物神經(jīng)管形成示意圖。編輯課件兩棲類和羊膜動(dòng)物神經(jīng)管形成示意圖〔續(xù)〕編輯課件1.神經(jīng)板形成位于背中線處預(yù)定形成神經(jīng)組織的外胚層細(xì)胞變長(zhǎng)，而預(yù)定形成表皮的細(xì)胞那么變得更加扁平，使預(yù)定神經(jīng)區(qū)上升到周圍外胚層的上面，由此形成神經(jīng)板〔neuralplate〕。神經(jīng)板和表皮細(xì)胞都能發(fā)生固有運(yùn)動(dòng)〔intrinsicmovements〕。神經(jīng)板和表皮細(xì)胞協(xié)調(diào)一致的運(yùn)動(dòng)最終引起神經(jīng)管舉起和交疊。編輯課件神經(jīng)板的形成編輯課件2.神經(jīng)底板形成以前認(rèn)為只有神經(jīng)板中線處細(xì)胞才能形成神經(jīng)底板，而外緣局部和神經(jīng)褶那么構(gòu)成神經(jīng)管最靠近反面的局部。頭部神經(jīng)底板形成方式可能是這樣的。但最近證據(jù)說明，軀干神經(jīng)底板具有獨(dú)立起源，是由亨氏節(jié)一局部細(xì)胞“插入〞神經(jīng)板中央形成。編輯課件6體節(jié)雞胚橫切，示亨氏節(jié)形成脊索和神經(jīng)底板編輯課件雞和鵪鶉亨氏節(jié)移植實(shí)驗(yàn)〔Catalaetal.,1996〕編輯課件軀干部神經(jīng)底板有兩個(gè)來源：外胚層和亨氏節(jié)編輯課件3.神經(jīng)板的整形和彎曲神經(jīng)板的整形與神經(jīng)板細(xì)胞內(nèi)在力量直接有關(guān)。神經(jīng)板最主要的整形作用是通過位于脊索上面的神經(jīng)板中線細(xì)胞實(shí)現(xiàn)的，這些細(xì)胞被稱為中間鉸合點(diǎn)〔medianhingepoint，MHP〕，它們由亨氏節(jié)前端中線細(xì)胞衍生而來。神經(jīng)板的彎曲通過神經(jīng)板細(xì)胞內(nèi)在力量的作用而實(shí)現(xiàn)，同時(shí)外胚層細(xì)胞為神經(jīng)管的彎曲提供另一種動(dòng)力。編輯課件神經(jīng)褶的形成和舉起編輯課件細(xì)胞形狀的改變和細(xì)胞頂部的收縮驅(qū)動(dòng)神經(jīng)褶的形成編輯課件在三個(gè)絞合點(diǎn)〔MHP和兩個(gè)DLHP〕上，神經(jīng)板細(xì)胞改變自己的形狀，并發(fā)生頂端收縮。編輯課件4.神經(jīng)管閉合左右神經(jīng)褶被牽引到背中線結(jié)合到一起，神經(jīng)管隨即閉合。某些動(dòng)物神經(jīng)褶連接處的細(xì)胞形成神經(jīng)嵴細(xì)胞，但哺乳類神經(jīng)褶舉起時(shí)頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞就開始遷移。神經(jīng)管的形成并非在整個(gè)外胚層同時(shí)發(fā)生，如24小時(shí)雞神經(jīng)胚的尾部區(qū)域仍在進(jìn)行原腸作用時(shí)，頭部神經(jīng)管已明顯形成。神經(jīng)管前后兩端的開口分別稱為前端神經(jīng)孔和后端神經(jīng)孔。編輯課件兩棲類和羊膜動(dòng)物神經(jīng)管的閉合與神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷出。編輯課件雞胚神經(jīng)管的閉合編輯課件神經(jīng)管最終形成一個(gè)與外表外胚層別離的閉合的圓柱體。神經(jīng)管和外表外胚層的別離被認(rèn)為是受不同的細(xì)胞粘連分子表達(dá)調(diào)節(jié)的。神經(jīng)管細(xì)胞最初都表達(dá)E-細(xì)胞選擇蛋白〔E-cadherin〕選擇蛋白，代之以合成N-選擇蛋白〔N-cadherin〕和N-CAM。結(jié)果兩種組織不再粘附在一起。編輯課件爪蟾神經(jīng)形成時(shí)，兩種粘附蛋白N-cadherin和E-cadherin的表達(dá)編輯課件人類的神經(jīng)形成。A，22天胚胎前后神經(jīng)孔都開口與羊水相通；B，前端神經(jīng)孔已經(jīng)閉合，后端神經(jīng)孔仍然開口。編輯課件C，神經(jīng)管閉合區(qū)域；D，無腦畸形；E，脊髓裂編輯課件二、次級(jí)神經(jīng)胚形成次級(jí)神經(jīng)胚形成可以看作是原腸作用的繼續(xù)，只是背唇細(xì)胞并沒有內(nèi)卷到胚胎內(nèi)部，而是在腹面不斷生長(zhǎng)。次級(jí)神經(jīng)胚形成包括髓索〔medullarycord〕形成及其隨后空洞化成為神經(jīng)管。蛙和雞胚的腰椎和尾椎形成時(shí)能觀察到這種形式的神經(jīng)胚形成。編輯課件爪蟾次級(jí)神經(jīng)胚形成過程中的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。A，原腸胚中期中胚層的內(nèi)卷；B，晚期原腸胚/早期神經(jīng)胚階段，中胚層細(xì)胞內(nèi)卷停止，構(gòu)成胚孔背唇的外胚層和中胚層細(xì)胞都向后端延伸。編輯課件早期蝌蚪的胚孔襯里細(xì)胞形成神經(jīng)腸管，其一局部形成神經(jīng)管腔。編輯課件25體節(jié)時(shí)期雞胚尾區(qū)的次級(jí)神經(jīng)形成編輯課件三、腦區(qū)形成神經(jīng)管同時(shí)在三個(gè)層次水平上分化成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不同區(qū)域。在解剖學(xué)水平，神經(jīng)管及其管腔膨脹和收縮而形成腦室和脊髓的中央管。在組織學(xué)水平，神經(jīng)管壁細(xì)胞發(fā)生重排形成腦和脊髓不同的功能區(qū)域。在細(xì)胞學(xué)水平，神經(jīng)上皮細(xì)胞本身分化成身體中不同類型的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)。編輯課件人腦的早期發(fā)育編輯課件腦泡壁和腦泡腔在成體中形成的衍生物編輯課件神經(jīng)嵴盡管神經(jīng)嵴來源于外胚層，由于其重要性而有時(shí)被稱為第四胚層。神經(jīng)嵴細(xì)胞起源于神經(jīng)管最靠近背部的區(qū)域。神經(jīng)嵴細(xì)胞廣泛遷移，產(chǎn)生各種類型的分化細(xì)胞。編輯課件神經(jīng)嵴局部衍生物編輯課件雞胚軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移編輯課件神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移路徑由胚胎的胞外基質(zhì)決定。一種蠑螈的突變體中神經(jīng)嵴細(xì)胞能夠形成但不能遷移，除背部之外的部位將缺乏色素細(xì)胞〔B〕。編輯課件表皮和皮膚結(jié)構(gòu)起源1.表皮細(xì)胞起源神經(jīng)胚形成之后，覆蓋胚胎外表的細(xì)胞構(gòu)成預(yù)定表皮。多數(shù)脊椎動(dòng)物的表皮分為兩層：外面一層為胚皮〔periderm〕，是臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，一旦底層細(xì)胞分化成表皮，胚皮便脫落；內(nèi)面一層細(xì)胞稱為基層〔basal〕或生發(fā)層，它是能形成所有表皮細(xì)胞的生發(fā)性上皮。編輯課件人表皮圖解基部細(xì)胞進(jìn)行活潑有絲分裂，而表皮外層充分角質(zhì)化的細(xì)胞不斷死亡脫落。位于基部的色素細(xì)胞通過突起將色素轉(zhuǎn)移到角質(zhì)細(xì)胞中。編輯課件生發(fā)層細(xì)胞分裂產(chǎn)生外面另一層細(xì)胞，構(gòu)成棘層〔spinouslayer〕。棘層和生發(fā)層一起構(gòu)成馬爾皮基層〔Malpighianlayer〕。馬爾皮基層細(xì)胞再分裂產(chǎn)生表皮的顆粒層〔grannuallayer〕。顆粒層細(xì)胞不再分裂，開始分化成表皮細(xì)胞，即角質(zhì)細(xì)胞〔kenatinocytes〕。最終角質(zhì)細(xì)胞形成角質(zhì)層〔cornifiedlayer〕。角質(zhì)層細(xì)胞生成后不久就脫落，并被顆粒層新形成的細(xì)胞所取代。編輯課件有兩種主要生長(zhǎng)因子能刺激表皮發(fā)育。第一種是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α〔transforminggrowthfactor-α,TGF-α〕。TGF-α由基層細(xì)胞合成，并促進(jìn)基層細(xì)胞自身分裂。銀屑病〔psoriasis〕患者特征是大量表皮細(xì)胞脫落，可能與TGF-α過度表達(dá)有關(guān)。另一種生長(zhǎng)因子是角質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子〔keratinocytegrowthfactor,KGF〕，也稱為成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子7〔FGF7〕。KGF是真皮下面的成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的一種外分泌生長(zhǎng)因子，調(diào)節(jié)基層細(xì)胞的增殖。編輯課件表皮增殖異常與生長(zhǎng)因子編輯課件2.中胚層的分化脊椎動(dòng)物中胚層的分化對(duì)于器官和系統(tǒng)的發(fā)生起著主導(dǎo)和奠基的作用。其中脊索是這一階段發(fā)育的啟動(dòng)和組織者，而在脊索和神經(jīng)管的作用下，中胚層分化深入。脊椎動(dòng)物中胚層的分化發(fā)育與神經(jīng)胚的形成幾乎是同時(shí)進(jìn)行，相互促進(jìn)的，而神經(jīng)胚發(fā)育的完成又為中胚層的進(jìn)一步發(fā)育奠定了形態(tài)結(jié)構(gòu)以及誘導(dǎo)控制環(huán)境的根底。編輯課件神經(jīng)胚時(shí)期中胚層可分成5個(gè)區(qū)域:1.脊索中胚層〔chordamesoderm〕形成脊索2.背部體壁中胚層〔somiticdorsalmesoderm〕形成體節(jié)和神經(jīng)管兩側(cè)的中胚層細(xì)胞3.中段中胚層〔intermediatemesoderm〕形成泌尿系統(tǒng)和生殖器官4.側(cè)板中胚層〔lateralplate〕形成心臟、血管、血細(xì)胞以及體腔襯里和除肌肉之外的四肢所有中胚層成分5.頭部間質(zhì)〔headmesenchyme〕形成面部結(jié)締組織和肌肉編輯課件雞胚中胚層的漸進(jìn)發(fā)育。A，原條階段；B，脊索和近軸中胚層的形成；C，D，體節(jié)、體腔和背主動(dòng)脈的特化編輯課件一、背部中胚層：脊索和體節(jié)分化1.軸旁中胚層中胚層和內(nèi)胚層器官的形成與神經(jīng)管同步發(fā)生。在脊索兩側(cè)加厚的中胚層帶，即軸旁中胚層〔paraxialmesoderm〕。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)胞團(tuán)塊，稱為體節(jié)〔somite〕。體節(jié)是臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，對(duì)脊椎動(dòng)物分節(jié)模式〔segmentalpattern〕的建成具有深遠(yuǎn)的影響。編輯課件神經(jīng)管和體節(jié)，示已形成的體節(jié)和尚未形成體節(jié)的軸旁中胚層。體節(jié)出現(xiàn)于身體的前部，并依次向后遷移形成。神經(jīng)嵴細(xì)胞由神經(jīng)管頂部向腹側(cè)遷移。編輯課件2.體節(jié)小體和體節(jié)形成體節(jié)能夠產(chǎn)生構(gòu)成脊椎和肋骨、背部真皮和骨骼肌以及體壁與四肢骨骼肌的細(xì)胞。第一對(duì)體節(jié)在胚胎前端形成，新體節(jié)以規(guī)那么的間隔從吻端軸旁中胚層“萌發(fā)〞。由于胚胎發(fā)育速度略有差異，因此體節(jié)數(shù)目通常是發(fā)育進(jìn)程的最正確指標(biāo)。所形成的體節(jié)總數(shù)具有種的特異性。編輯課件在胚胎發(fā)育的早期，體節(jié)形成的時(shí)間順序就已經(jīng)確立了。

編輯課件體節(jié)的形成機(jī)制尚未很好研究。雞胚研究說明，其體節(jié)板細(xì)胞組織形成輪狀，稱為體節(jié)小體〔somitomere〕。隨著最前端的體節(jié)由松散的間充質(zhì)變成致密性的上皮性結(jié)構(gòu)，體節(jié)小體便轉(zhuǎn)變成體節(jié)。從體節(jié)小體轉(zhuǎn)變成體節(jié)的過程與兩種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白纖連蛋白〔fibronectin〕和N-細(xì)胞選擇蛋白〔N-Cadherin〕的合成有關(guān)。這些蛋白的合成又受Notch1和paraxis的表達(dá)調(diào)控。編輯課件體節(jié)小體向體節(jié)的轉(zhuǎn)變。A，N-Cadherin表達(dá)與體節(jié)小體向體節(jié)的轉(zhuǎn)變是相關(guān)的。B，Notch1在未分節(jié)的軸旁中胚層的最前端表達(dá)。C，Notch1缺陷時(shí)體節(jié)的形成被擾亂。編輯課件Notch1基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子在未分節(jié)背部中胚層最前端區(qū)域有活性；缺乏Notch蛋白的小鼠體節(jié)排列紊亂，大小不一。Paraxis也編碼一種轉(zhuǎn)錄因子，在小鼠和雞胚吻端未分節(jié)中胚層表達(dá)。注射與paraxis互補(bǔ)的反義寡核苷酸導(dǎo)致體節(jié)分節(jié)出現(xiàn)缺陷。Paraxis蛋白是實(shí)現(xiàn)體節(jié)從間充質(zhì)到上皮轉(zhuǎn)換的必要成分。編輯課件Notch信號(hào)傳導(dǎo)途徑編輯課件3.體節(jié)細(xì)胞的分化當(dāng)體節(jié)最初形成時(shí)，各部位的細(xì)胞在發(fā)育上是等潛能的，任何體節(jié)細(xì)胞都能變成所有體節(jié)衍生的結(jié)構(gòu)。但隨著體節(jié)成熟，體節(jié)各區(qū)定型，只能形成一定的細(xì)胞類型。體節(jié)的特化是通過幾種組織相互作用而完成。編輯課件體節(jié)形成之前，各部位的預(yù)定體節(jié)細(xì)胞在發(fā)育潛能上是等同的編輯課件人胚胎4周早期〔A〕和晚期〔B〕的橫切面，示體節(jié)各局部結(jié)構(gòu)的形成。編輯課件體節(jié)腹中部細(xì)胞在脊索和神經(jīng)管底板分泌的因子尤其是sonichedgehog蛋白誘導(dǎo)下，失去圓形上皮細(xì)胞的特性，再度變成間充質(zhì)細(xì)胞，產(chǎn)生這些細(xì)胞的體節(jié)局部稱為生骨節(jié)〔sclerotome〕。這些間充質(zhì)細(xì)胞最終變成脊椎的軟骨細(xì)胞〔chondrocyte〕，軟骨細(xì)胞將負(fù)責(zé)構(gòu)建軸性骨骼。體節(jié)側(cè)面的細(xì)胞也分散開，形成四肢和體壁的肌肉前體。編輯課件隨著細(xì)胞遷移的發(fā)生，雞胚體節(jié)的結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化。編輯課件隨著四肢和腹部肌肉細(xì)胞前體的遷出，生骨節(jié)、生肌節(jié)和生皮節(jié)形成。編輯課件一旦生骨節(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)管的體節(jié)細(xì)胞向腹面遷移，保存下來的體節(jié)上皮細(xì)胞形成雙層實(shí)心上皮，稱為生皮肌節(jié)〔dermamyotome〕。生皮肌節(jié)的背層稱為生皮節(jié)〔dermatome〕，產(chǎn)生背部真皮〔身體其他部位的真皮由另外的間充質(zhì)細(xì)胞形成，并非來自體節(jié)〕。而其內(nèi)層細(xì)胞稱為生肌節(jié)〔myotome〕，產(chǎn)生橫跨脊椎使背部能夠彎曲的脊椎肌肉。編輯課件脊索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，大局部脊索退化，在脊椎之間，脊索細(xì)胞形成椎間盤的組織即髓核〔nucleipulposi〕。脊索和神經(jīng)管底板分泌的因子Sonichedgehog蛋白誘導(dǎo)生骨節(jié)細(xì)胞表達(dá)一種新的轉(zhuǎn)錄因子Pax1。Pax1能夠激活軟骨特異性基因表達(dá)，它的存在對(duì)于脊椎的形成是必要的。編輯課件體節(jié)模式建成過程中的基因調(diào)控。編輯課件生骨節(jié)細(xì)胞表達(dá)的I-mf是啟動(dòng)肌肉形成的轉(zhuǎn)錄因子MyoD家族的抑制因子。生肌節(jié)圍繞體軸的軸上肌〔epaxialmuscle〕細(xì)胞來自體節(jié)中部，由背部神經(jīng)管分泌的因子〔Wnt家族成員〕誘導(dǎo)形成。從體節(jié)中部形成并產(chǎn)生四肢和體壁肌肉的軸下肌〔hypaxialmuscle〕可能由來自表皮的Wnt蛋白和來自側(cè)板中胚層的BMP-4聯(lián)合誘導(dǎo)形成。這些因子誘導(dǎo)肌細(xì)胞表達(dá)特殊的轉(zhuǎn)錄因子MyoD和Myf5，激活肌肉特異性基因的表達(dá)。編輯課件生皮節(jié)在神經(jīng)管分泌的另一個(gè)因子神經(jīng)營養(yǎng)蛋白3〔neurotrophin3，NT-3〕誘導(dǎo)下發(fā)生分化。NT-3抗體能阻止上皮性生法層細(xì)胞轉(zhuǎn)化成在表皮下遷移的松散的真皮間質(zhì)細(xì)胞。編輯課件位于體節(jié)不同區(qū)域的不同轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，預(yù)示了不同的的細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)。編輯課件MyoD是肌肉發(fā)生的主控基因編輯課件MyoD基因家族的轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的肌肉細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)決定和分化編輯課件生肌節(jié)細(xì)胞增殖和分化之間的切換編輯課件2.側(cè)板中胚層側(cè)板中胚層〔lateralplatemesoderm〕與體節(jié)中胚層毗連，在水平方向上分成背部的體壁中胚層〔dorsalsomaticmesoderm〕和腹部的臟壁中胚層〔ventralsplanchnic/visceralmesoderm〕。體壁中胚層和臟壁中胚層之間是體腔〔coelom〕，從未來頸區(qū)延伸到身體后部。編輯課件神經(jīng)胚階段蛙胚中胚層和體腔的漸進(jìn)發(fā)育編輯課件雞胚橫切面，示中胚層的發(fā)育。與大量卵黃別離之后，雞胚與蛙胚在某一階段相似。編輯課件在胚胎發(fā)育后期，左邊和右邊體腔融合，并從體節(jié)中胚層伸出皺褶〔fold〕，將體腔分成別離的腔。在哺乳動(dòng)物，體腔又細(xì)分為包裹胸、心臟和腹部的胸膜腔、圍心腔和腹膜腔。產(chǎn)生中胚層體節(jié)和身體襯里的機(jī)制在整個(gè)脊椎動(dòng)物的進(jìn)化中幾乎沒有改變。編輯課件1.胚外膜的形成爬行類胚胎形成了四套胚外膜，用以調(diào)節(jié)胚胎和環(huán)境之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)在枯燥陸地發(fā)育。正在發(fā)育的爬行類、鳥類和哺乳類胚胎本身和胚外區(qū)域起初并無明顯差異。隨著胚體逐漸成形，邊緣上皮不均等分裂，產(chǎn)生體褶〔bodyfold〕，把胚胎和卵黃分開，并勾畫出胚胎本身和胚外結(jié)構(gòu)的輪廓。編輯課件體褶是位于中胚層上的外胚層和內(nèi)胚層上皮擴(kuò)展而成的。外胚層和中胚層的混合體常被稱為體壁層〔somatopleure〕，形成羊膜〔aminion〕和絨毛膜〔chorionmembrane〕；內(nèi)胚層和中胚層的混合體被稱為臟壁層〔splanchnopleure〕，形成卵黃囊〔yolksac〕和尿囊〔allantois〕。內(nèi)胚層和外胚層作為功能性上皮細(xì)胞發(fā)揮作用，而中胚層的功能那么是形成進(jìn)出內(nèi)胚層和外胚層上皮的血液。編輯課件2天雞胚的胚外膜編輯課件3天雞胚的胚外膜編輯課件5天雞胚的胚外膜編輯課件9天雞胚的胚外膜編輯課件雞胚后端結(jié)構(gòu)示意圖編輯課件羊膜細(xì)胞分泌羊水，因此產(chǎn)于陸地的卵其胚胎仍在水中發(fā)育。爬行類、鳥類和哺乳類都利用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)育，并因此被歸入一大類，即羊膜類脊椎動(dòng)物。尿囊存貯尿廢物并調(diào)節(jié)氣體交換，是正在發(fā)育的胚胎保存有毒新陳代謝副產(chǎn)物的場(chǎng)所。尿囊膜的中胚層常和絨毛膜的中胚層接觸，并與之融合，產(chǎn)生絨毛-尿囊膜〔chorioallantoicmemberane〕，后者含有極其豐富的血管，對(duì)于雞胚發(fā)育至關(guān)重要。編輯課件2.心臟的發(fā)生形成循環(huán)系統(tǒng)是側(cè)板中胚層最重要的功能之一。循環(huán)系統(tǒng)是發(fā)育過程中最先行使功能的系統(tǒng)，而心臟是第一個(gè)行使功能的器官。脊椎動(dòng)物的心臟起源于臟壁中胚層的兩個(gè)區(qū)域〔心臟原基〕，分別位于身體的兩側(cè)。這兩個(gè)區(qū)域與周圍臨近組織的相互作用決定心臟發(fā)育。編輯課件心臟發(fā)育的主要階段：預(yù)定心臟形成區(qū)的形成〔預(yù)定心臟形成細(xì)胞通過原條遷移形成心臟原基〕。心臟形成細(xì)胞的分化。兩個(gè)心臟原基合攏形成心管。心臟腔室的分隔，心臟四腔形成。編輯課件〔1〕心原基的形成兩棲類、鳥類和哺乳類是由成對(duì)的預(yù)定心臟形成區(qū)〔心臟原基，heartrudiments〕在心臟發(fā)育的后期融合形成心臟。羊膜動(dòng)物胚胎的預(yù)定心臟細(xì)胞在早期原條中發(fā)生，緊隨亨氏節(jié)之后，向下大約延伸到亨氏節(jié)的一半。預(yù)定心臟細(xì)胞通過原條遷移，在亨氏節(jié)側(cè)面同一水平面形成兩組中胚層細(xì)胞。編輯課件心臟形成細(xì)胞前體通過原條后的遷移，到達(dá)腸管前端的側(cè)壁時(shí)遷移停止。定向遷移的信號(hào)似乎是前腸的內(nèi)胚層提供的。編輯課件隨后預(yù)定心臟細(xì)胞在內(nèi)胚層和外胚層之間向胚胎中部移動(dòng)，并與內(nèi)胚層外表保持緊密接觸。當(dāng)預(yù)定心臟細(xì)胞到達(dá)消化管前端側(cè)壁時(shí)，遷移停止。預(yù)定心臟細(xì)胞遷移的方向似乎為內(nèi)胚層決定，內(nèi)胚層與心區(qū)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)的成分是由前到后呈梯度分布的纖連蛋白〔fibronectin〕。編輯課件心肌中胚層的特化，中胚層各區(qū)在遷移過程中受不同的決定子調(diào)控。中胚層總是與內(nèi)胚層保持著密切的聯(lián)系。編輯課件早期雞胚心臟細(xì)胞的起源，原條的前后軸模式在心內(nèi)膜和心肌外膜上可見。編輯課件馬蹄形的心臟形成中胚層編輯課件心臟形成中胚層包含三種細(xì)胞類型的前體編輯課件〔2〕心臟形成細(xì)胞的分化內(nèi)胚層組織和原條對(duì)于心臟肌肉細(xì)胞的形成起到一定程度的誘導(dǎo)作用。在前部?jī)?nèi)胚層表達(dá)的Cerberus蛋白和BMP2可能是心臟形成細(xì)胞的誘導(dǎo)因子，它們通過誘導(dǎo)其臨近心區(qū)細(xì)胞的Nkx2-5轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)而使這些細(xì)胞變成心臟形成細(xì)胞。Nkx2-5在心臟發(fā)生中的作用在不同種屬之間都相當(dāng)保守。人的Nkx2-5基因的突變將導(dǎo)致先天性心臟發(fā)育缺陷。編輯課件Nkx2-5指導(dǎo)中胚層的細(xì)胞變成心臟細(xì)胞需要激活許多相關(guān)的下游轉(zhuǎn)錄因子，特別是GATA家族蛋白和MEF2家族蛋白。通過這些轉(zhuǎn)錄因子的共同作用，從而激活了心臟肌肉的特異蛋白的表達(dá)。心區(qū)細(xì)胞命運(yùn)的限定是一個(gè)漸進(jìn)的過程，心室的細(xì)胞首先得到限定，然后才是心房的細(xì)胞。編輯課件兩個(gè)心臟原基的細(xì)胞獨(dú)立發(fā)生心肌細(xì)胞的分化。心臟原基細(xì)胞表達(dá)N-cadherin，并向一起遷移，組成了成心上皮層。然后上皮內(nèi)的一小局部細(xì)胞下調(diào)N-cadherin的表達(dá)，并從上皮別離，形成心內(nèi)膜。剩余的上皮細(xì)胞形成心肌層。至此，預(yù)定心臟細(xì)胞形成一個(gè)雙壁管，里面一層為心內(nèi)膜〔endocardium〕外面一層為心肌外膜〔epimyocardium〕。心內(nèi)膜形成心臟內(nèi)層襯里，心肌外膜形成心臟肌肉層，為機(jī)體終生泵血。編輯課件〔3〕心管的形成隨著神經(jīng)胚形成的不斷進(jìn)行，臟壁中胚層形成皺褶將前腸包裹。臟壁中胚層向內(nèi)形成皺褶的運(yùn)動(dòng)將心臟兩個(gè)雙壁管帶到一起，最終心肌外膜合并成一根管。兩個(gè)心內(nèi)膜短時(shí)間內(nèi)位于同一個(gè)腔內(nèi)，但它們終將融合在一起。至此，原先成對(duì)的體腔合并成一個(gè)，心臟位于其中。阻止側(cè)板中胚層的合并將導(dǎo)致發(fā)生心臟斷裂〔cardiabifida〕，即在身體兩側(cè)形成分裂的心臟。編輯課件雞胚心臟的形成1。A，25小時(shí)；B，26小時(shí)編輯課件雞胚心臟的形成2。C，28小時(shí)；D，29小時(shí)編輯課件心管形成過程中，Xin蛋白染色示預(yù)定心肌細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)。編輯課件A，左右心原基融合形成一根心管；B，阻止側(cè)板中胚層的合并將導(dǎo)致發(fā)生心臟斷裂〔cardiabifida〕。編輯課件心臟形成的下一步是心內(nèi)膜管融合，形成單個(gè)心房。心內(nèi)膜后端未融合的局部成為卵黃靜脈〔vitellineveins〕進(jìn)入心臟的通路。卵黃靜脈從卵黃輸送營養(yǎng)物質(zhì)到靜脈竇〔sinusvenous〕。血液通過心臟的瓣膜進(jìn)入心臟的心房區(qū)〔atrialregion〕，而動(dòng)脈干〔truncusarteriosus〕的收縮使血液加速流入主動(dòng)脈〔aorta〕。心臟收縮的起搏器是靜脈竇，即使在復(fù)雜的瓣膜形成之前心臟就能泵血。編輯課件〔4〕心腔的形成最初的心臟是具有一個(gè)心房和一個(gè)心室的雙腔管。留神肌細(xì)胞產(chǎn)生一種因子〔可能是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β3〕導(dǎo)致毗鄰的心內(nèi)膜細(xì)胞脫離并進(jìn)入兩者之間含有豐富透明質(zhì)的心膠質(zhì)〔cardiacjelly〕時(shí)，心內(nèi)膜墊〔endocardialcushion〕形成，把心臟雙腔管分成左右房室管。同時(shí)原始心房被向心內(nèi)膜墊生長(zhǎng)的的兩個(gè)心房隔膜分隔開。心室的分隔是由向心內(nèi)膜墊生長(zhǎng)的心室隔膜完成的，至此心臟變成4個(gè)腔的結(jié)構(gòu)。編輯課件人胚胎心腔的形成。A，4.5周人胚胎心臟切面；B，出生前人胎兒心臟切面圖編輯課件人心臟發(fā)育圖解人胚胎發(fā)育至15天時(shí)，心臟原基形成新月狀〔馬蹄形〕，此時(shí)心臟的主要區(qū)域已發(fā)生特化；馬蹄形的兩臂沿身體中線合攏，形成心管，形成各腔室沿身體前后軸排列的模式。編輯課件人心臟形成圖解經(jīng)過彎曲〔looping〕心臟腔室的排列已接近它們最終的位置；以后的發(fā)育過程中心臟四腔的模式逐漸形成，心房和心室之間形成瓣膜。編輯課件人3周齡胚胎心腔的形成編輯課件心臟開始形成時(shí)左右對(duì)稱，隨著發(fā)育的進(jìn)行出現(xiàn)左右極性。研究說明，脾臟的存在和心臟的左側(cè)存在關(guān)聯(lián)。目前對(duì)心臟左右不對(duì)稱的機(jī)制了解還不多。在胚胎發(fā)育早期，心臟形成細(xì)胞外基質(zhì)蛋白彎曲素〔flectin〕的不對(duì)稱沉淀可能導(dǎo)致心臟的一側(cè)發(fā)育有別于另一側(cè)。編輯課件3.血管的形成血管形成是生理限制、物理限制和進(jìn)化限制協(xié)調(diào)統(tǒng)一的產(chǎn)物。由中胚層形成血管稱為血管形成〔vasculogenesis〕。雞胚有兩種成血管細(xì)胞。第一種是腦區(qū)軸旁中胚層提供形成頭部血管的成血管細(xì)胞。第二種成血管細(xì)胞來自臟壁中胚層，它們移居到內(nèi)臟器官、腸和主動(dòng)脈基底部。編輯課件臟壁中胚層細(xì)胞的侵入是羊膜發(fā)育的關(guān)鍵一步，因?yàn)槁腰S囊成簇排列的血管生成細(xì)胞即血島〔bloodisland〕形成卵黃靜脈，向胚體輸送營養(yǎng)，并負(fù)責(zé)氣體進(jìn)出交換?；つ軉?dòng)血管中的細(xì)胞分化為不同的類型。血島中央的細(xì)胞分化成胚胎血細(xì)胞。隨著血島生長(zhǎng)，它們最終融合形成毛細(xì)血管網(wǎng)，逐漸消失于卵黃靜脈中，而卵黃靜脈把食物和血細(xì)胞運(yùn)輸?shù)叫滦纬傻男呐K中。編輯課件血管形成首先見于卵黃囊壁上，未分化的間質(zhì)細(xì)胞聚集形成形成細(xì)胞簇。編輯課件血管形成細(xì)胞簇〔血島〕的形成編輯課件血管形成中央細(xì)胞形成胚胎血細(xì)胞，外層細(xì)胞形成血管內(nèi)皮細(xì)胞。編輯課件有三種生長(zhǎng)因子可能參與血管形成的啟動(dòng)。第一種是堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子〔FGF2〕，為中胚層細(xì)胞形成成血管細(xì)胞所必需。第二種是血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子〔VEGF〕，VEGF能特異性地促進(jìn)成血管細(xì)胞分化，并促進(jìn)成血管細(xì)胞分裂增殖，形成血管內(nèi)皮。第三種是血管生成素angiopoietin-1，能調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌之間的相互作用。編輯課件血管形成并非生成血管的唯一途徑，由原先存在的血管增殖而形成新血管的方式稱為血管的生長(zhǎng)〔angiogenesis〕。如在肢芽、腎和大腦等器官中，現(xiàn)存血管能迅速生長(zhǎng)，并把內(nèi)皮細(xì)胞送到正在發(fā)育的器官中。血管生長(zhǎng)對(duì)任何組織的生長(zhǎng)，包括腫瘤的生長(zhǎng)都是至關(guān)重要的。腫瘤分泌血管生長(zhǎng)因子，使血管改變方向進(jìn)入自身。抑制血管生長(zhǎng)因子的形成可能有助于阻止腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。編輯課件雞胚翅芽早期發(fā)育時(shí)血管系統(tǒng)的形成

雞前肢器官形成區(qū)分泌血管形成因子，促進(jìn)器官形成區(qū)內(nèi)皮細(xì)胞的有絲分裂，并遷移到器官形成區(qū)。VEGF也能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞從器官外表現(xiàn)存血管中遷移到前肢器官中。四肢血管化的程度和肢芽中VEGF水平相關(guān)，VEGF表達(dá)的時(shí)空模式與血管進(jìn)入腎和大腦的時(shí)間和地點(diǎn)非常一致。編輯課件雞胚翅芽早期發(fā)育時(shí)血管系統(tǒng)的形成〔血管生長(zhǎng)〕1編輯課件雞胚翅芽早期發(fā)育時(shí)血管系統(tǒng)的形成〔血管生長(zhǎng)〕2編輯課件44小時(shí)雞胚的循環(huán)系統(tǒng)。示終竇〔sinusterminalis〕是循環(huán)系統(tǒng)的外圍限制和血細(xì)胞的產(chǎn)生點(diǎn)。編輯課件人4周齡胚胎的循環(huán)系統(tǒng)編輯課件胎兒心臟中血流的方向動(dòng)脈導(dǎo)管卵原孔編輯課件新生兒肺的擴(kuò)張形成壓力變化致使胎兒的血流方向發(fā)生變化，示動(dòng)脈導(dǎo)管和卵原孔的閉鎖。編輯課件三、血細(xì)胞的發(fā)育1.干細(xì)胞的概念干細(xì)胞〔stemcell〕是能夠保持胚胎細(xì)胞特性，大量增殖以產(chǎn)生更多的干細(xì)胞〔自我更新〕和更多的分化細(xì)胞的細(xì)胞群，它們?cè)诔赡牦w內(nèi)連續(xù)不斷地經(jīng)歷進(jìn)一步的發(fā)育變化。有些干細(xì)胞鎖定在G0期，而另一些干細(xì)胞那么處于活潑的細(xì)胞周期中。干細(xì)胞后代