附肢的發(fā)育和再生

附肢的發(fā)育和再生1脊椎動(dòng)物附肢的發(fā)育脊椎動(dòng)物的附肢都是由中胚層和外部的表皮共同形成的,但它們的最后形式卻各不相同的。如前肢可成為前足、上肢、翅、鰭等。附肢的起源脊椎動(dòng)物的附肢在起源上是由胚胎體壁向外生長(zhǎng)形成的:

側(cè)板中胚層

體節(jié)腹側(cè)部產(chǎn)生的疏松間質(zhì)外胚層？肢芽的形成？Gain-of-function實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)錄因子TBX4和TBX5分別與后肢和前肢的特化有關(guān)。Loss-of-function資料也表明，人類(lèi)TBX5基因缺失會(huì)導(dǎo)致上肢和心臟的異常，但下肢基本不受影響。

前肢和后肢？

TBX4和TBX5在肢型特化中的作用TBX4和TBX5在FGF10誘導(dǎo)形成的肢芽中的表達(dá)附肢發(fā)育時(shí)期軸的建立脊椎動(dòng)物完全形成的附肢包含三個(gè)軸的發(fā)育，分別是近-遠(yuǎn)（proximal-distal,P-D）軸背-腹（dorsal-ventral，D-V）軸前-后（anterior-posterior，A-P）軸附肢發(fā)育近遠(yuǎn)軸的形成：

外胚層和中胚層間的相互作用在鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳類(lèi)中胚層誘導(dǎo)肢芽頂端前、后邊緣的外胚層細(xì)胞伸長(zhǎng)，形成一個(gè)增厚的特殊結(jié)構(gòu),稱(chēng)為頂外胚層嵴（apicalectodermridge(AER)）。AER和PZ對(duì)P－D軸線(xiàn)影響Progresszone（PZ）是指位于AER下面保持了旺盛分裂能力的間質(zhì)細(xì)胞區(qū)域，大約有200μm厚度。附肢沿近-遠(yuǎn)軸的分化是由AER和附肢中胚層誘導(dǎo)的相互作用產(chǎn)生的。中、外胚層的分離附肢芽的中胚層和外胚層能用化學(xué)方法可很干凈地分離：用胰蛋白酶溶液處理附肢芽，獲得健康和完整的表皮。附肢芽浸泡于乙烯二硝基四乙酸溶液中,外胚層破壞，而剩余的中胚層處于極好的狀態(tài)實(shí)驗(yàn)I實(shí)驗(yàn)IIaAER切除時(shí)期越晚,則有越來(lái)越遠(yuǎn)的附肢成分在殘肢上形成實(shí)驗(yàn)IIb老幼肢體間PZ細(xì)胞的互換改變P－D發(fā)育。EarlybudPZtolatebudLatebudPZtoearlybudAER與PZ相互作用的分子信號(hào)：FGF2

Hox基因在決定肢體P－D軸線(xiàn)中的作用Hox基因缺陷導(dǎo)致肢體相應(yīng)部位的缺失或缺陷將額外的極化活動(dòng)區(qū)(zoneofpolarizingactivity,ZPA)移植到肢芽的前端可導(dǎo)致遠(yuǎn)端形成鏡像對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)附肢A－P軸線(xiàn)的確定－ZPA位于后部間質(zhì)細(xì)胞區(qū)SonicHedgehog的表達(dá)部位與ZPA吻合前-后軸的特化原因SonicHedgehog具有ZPA活性的實(shí)驗(yàn)證據(jù)Shh

活性調(diào)節(jié)由AER分泌的FGF8&shh為什么FGF8不激活所有在AER下面的間質(zhì)細(xì)胞？Shh

活性調(diào)節(jié)Shh作用的方式——前后軸分化附肢D－V軸線(xiàn)的確定BMP4敲除Wnt-7a的小鼠的腳掌有鏡像對(duì)稱(chēng)的雙腹部結(jié)構(gòu)敲除Wnt-7a的小鼠的腳掌缺少后部趾，說(shuō)明其也影響A－P極性足腱足墊三個(gè)軸的協(xié)調(diào)近遠(yuǎn)背腹前后附肢中組織類(lèi)型的建立當(dāng)附肢芽向外生長(zhǎng)時(shí),它是由形態(tài)學(xué)上同源的間質(zhì)組成的。附肢中央的核變得濃縮,以富含血管的層所包圍。血管層向外是無(wú)血管的區(qū)域(avascularsleeve),大約150μｍ寬。附肢中組織類(lèi)型的建立從附肢芽核心取出細(xì)胞,并培養(yǎng)它們分化為軟骨細(xì)胞。從無(wú)血管區(qū)取細(xì)胞,并培養(yǎng)它們時(shí),它們最初也發(fā)育為軟骨細(xì)胞。如果預(yù)定軟骨細(xì)胞與附肢外胚層共同培養(yǎng),軟骨很少分化。

無(wú)血管區(qū)的形成一種現(xiàn)代假說(shuō)認(rèn)為,由外胚層產(chǎn)生的一些細(xì)胞外基質(zhì)成分在外胚層下150μｍ厚的無(wú)血管區(qū)中引起細(xì)胞變平,抑制軟骨的發(fā)育。肌肉形成在血管層發(fā)育的肌肉形成區(qū)完全是由體節(jié)的真皮生肌節(jié)來(lái)源的。血管層或通過(guò)起一種遷移基質(zhì)的作用,或通過(guò)產(chǎn)生一種向化因子,引導(dǎo)成肌肉前體的遷移。附肢肌肉精確的模式形成依賴(lài)于軟骨的模型。細(xì)胞凋亡與趾的形成趾間壞死區(qū)尺骨和橈骨由于中部壞死區(qū)而彼此分離，其它兩個(gè)區(qū)域，前壞死區(qū)和后壞死區(qū)進(jìn)一步定型附肢的末端存在幾個(gè)基因，它們的表達(dá)預(yù)示細(xì)胞注定死亡的那些區(qū)域。鴨足和雞足的不同是在指間有無(wú)細(xì)胞死亡決定細(xì)胞死亡的是間質(zhì)細(xì)胞，而不是外胚層細(xì)胞。

在早期肢芽中，BMP2、BMP4、BMP7在趾間組織中表達(dá)，促進(jìn)趾間組織的凋亡，趾區(qū)表達(dá)的noggin可拮抗BMP。

總結(jié)Tbx5

和Tbx4表達(dá)決定前后肢特化AER(FGF2)+PZ(?)近遠(yuǎn)軸ZPA(SHH←→FGF)前后軸特化Wnt7a背腹軸特化各個(gè)軸相關(guān)基因之間的相互作用凋亡的重要作用。復(fù)習(xí)Hedgehog信號(hào)途徑分泌性信號(hào)分子，信號(hào)分子以前體形式合成，自我催化裂解成有活性的N端Wnt和ptc反饋調(diào)節(jié)

再生主要內(nèi)容再生的概念兩棲類(lèi)附肢再生再生再生（regeneration）指生物體以現(xiàn)存的細(xì)胞和組織重新生長(zhǎng)或修復(fù)丟失組織或器官的過(guò)程脊椎動(dòng)物的再生哺乳類(lèi)的再生能力較差，但是有些組織或器官如皮膚、肝臟等有相對(duì)強(qiáng)的再生能力。依據(jù)組織及種屬差異，脊椎動(dòng)物的再生主要由兩種類(lèi)型細(xì)胞參與完成：干細(xì)胞或祖細(xì)胞的激活增殖分化細(xì)胞去分化蠑螈肢體的再生芽基細(xì)胞的來(lái)源和作用形成芽基的細(xì)胞來(lái)自截肢位點(diǎn)附近的一個(gè)狹窄的區(qū)域去分化的分子機(jī)制

多種酸性水解酶和基質(zhì)金屬蛋白酶完成組織溶解（histolysis）過(guò)程Klf4,Sox2,c-myc在蠑螈肢的再生芽基中表達(dá)上調(diào)表觀遺傳學(xué)水平的變化，如組蛋白、DNA的甲基化、乙?；降淖兓?，microRNA表達(dá)的變化利用實(shí)驗(yàn)檢測(cè)組織分化潛能2009年，Kragl等進(jìn)行了一系列精細(xì)的移植實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，將GFP標(biāo)記的不同肢組織移植到受體肢中并誘導(dǎo)再生，仔細(xì)跟蹤了這些細(xì)胞的分化過(guò)程。再生作用的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)再生附肢形成的因素可能有三個(gè):

表皮,激素和殘留附肢中的神經(jīng)。在截肢后不久,皮膚表皮迅速覆蓋創(chuàng)面,并增生形成多層細(xì)胞的頂外胚層帽。將頂外胚層帽移植到再生芽基的基部,可誘導(dǎo)超額附肢的再生。其它的表皮移植物沒(méi)有這樣的作用,因此,頂外胚層帽可能對(duì)附肢得以再生是必須的。再生附肢的頂外胚層帽和雞胚附肢芽的頂外胚層嵴間起類(lèi)似的作用,通過(guò)刺激細(xì)胞的增殖,提供細(xì)胞就近分化,以產(chǎn)生定形的附肢組織,從而促進(jìn)附肢向外生長(zhǎng)。表皮的作用激素的作用將垂體前葉切除,阻止有尾類(lèi)附肢的再生；如在截肢時(shí)切除垂體前葉,阻止效應(yīng)最明顯。如果延遲垂體切除的時(shí)間,則再生的程度依賴(lài)于延遲時(shí)間的長(zhǎng)短。神經(jīng)的作用神經(jīng)纖維是通過(guò)調(diào)節(jié)AEC中AGP(anteriorgradientprotein)的表達(dá)，進(jìn)而通過(guò)其受體Prod1來(lái)刺激芽基細(xì)胞增殖的神經(jīng)軸突FGF-2，Gdf-2，P物質(zhì)等細(xì)胞分化模式的恢復(fù)French等(1976)提出一種極性坐標(biāo)模型(polarcoordinatemodel)來(lái)解釋在兩棲類(lèi)附肢再生期間及其它再生系統(tǒng)中,模式是怎樣被重新建立的。極性坐標(biāo)模型

一個(gè)細(xì)胞的位置是由兩個(gè)值(values)決定的:一個(gè)圓周的和一個(gè)放射的成分蠑螈肢再生中的圖式重建已假設(shè)有幾種規(guī)則管理再生的過(guò)程。遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)化規(guī)則插入再生規(guī)則

遠(yuǎn)端化規(guī)則一個(gè)截?cái)喔街脑偕偸钱a(chǎn)生切面遠(yuǎn)端的部分，而不受切面所在水平的制約。插入規(guī)則兩部分正常狀態(tài)下不相鄰的組織放置在一起，在再生過(guò)程中，細(xì)胞會(huì)通過(guò)某種方式感知并消除這種不連續(xù)性，再生出中間缺失的部分，稱(chēng)為插入式再生。s