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文檔簡介
哺乳動物的三個胚層特化形成身體各特化譜系(lineage)的示意圖。雖然生殖細胞位于預定的內胚層或中胚層,在此作為一種特殊的細胞類型與身體的三個胚層分開。本文檔共132頁;當前第1頁;編輯于星期三\3點4分Baer定律:脊椎動物早期胚胎先形成亞門共有特征,隨著發育進行,胚胎逐漸出現綱、目和科的特征,最終出現種的特征。本文檔共132頁;當前第2頁;編輯于星期三\3點4分本章要點:1.神經胚形成:中樞神經系統的形成和神經嵴2.中胚層的分化:脊索和體節的分化、側板中胚層的分化和血細胞的發育3.內胚層的分化本文檔共132頁;當前第3頁;編輯于星期三\3點4分1.神經胚形成中樞神經系統的形成胚胎形成中樞神經系統原基即神經管的作用稱為神經胚形成(neurulation),正在進行神經管形成的胚胎稱為神經胚(neurula)。神經胚形成主要由兩種方式:初級神經胚形成(primaryneurulation)和次級神經胚形成(secondaryneurulation)。本文檔共132頁;當前第4頁;編輯于星期三\3點4分初級神經胚形成是指由脊索中胚層誘導覆蓋于上面的外胚層細胞分裂、內陷并與表皮脫離形成中空的神經管。而次級神經胚形成是指外胚層細胞下陷進入胚胎形成實心細胞索,接著再空洞化(cavitate)形成中空的神經管。胚胎在多大程度上依賴于上述神經管構建方式取決于脊椎動物的種類。如魚類神經胚形成屬完全次級型;鳥類前端部分神經管構建屬初級型,而后端部分(后肢以后)神經管構建屬次級型。本文檔共132頁;當前第5頁;編輯于星期三\3點4分一、初級神經胚形成
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育中最重要的相互作用之一,它啟動器官形成(organogenesis),即特異性組織和器官的產生。
脊索中胚層指導上方的外胚層形成中空的神經管,后者將來分化成腦和脊髓。本文檔共132頁;當前第6頁;編輯于星期三\3點4分初級神經胚形成過程中,最初的外胚層形成三種類型的細胞:位于內部的神經管細胞,將來分化成腦和脊髓;位于外部的皮膚表皮細胞和神經嵴細胞,神經嵴細胞從神經管和表皮連接處遷移出來,將來形成周圍神經元和神經膠質、皮膚的色素細胞和其他類型的細胞。本文檔共132頁;當前第7頁;編輯于星期三\3點4分初級神經胚形成的過程可以分為彼此獨立但在時空上又相互重疊的5個時期:1、神經板(neuralplate)形成2、神經底板(neuralfloorplate)形成3、神經板的整形(shaping)4、神經板彎曲成神經溝(neuralgroove)5、神經溝閉合形成神經管(neuraltube)本文檔共132頁;當前第8頁;編輯于星期三\3點4分兩棲類和羊膜動物神經管形成示意圖。本文檔共132頁;當前第9頁;編輯于星期三\3點4分兩棲類和羊膜動物神經管形成示意圖(續)本文檔共132頁;當前第10頁;編輯于星期三\3點4分1.神經板形成位于背中線處預定形成神經組織的外胚層細胞變長,而預定形成表皮的細胞則變得更加扁平,使預定神經區上升到周圍外胚層的上面,由此形成神經板(neuralplate)。神經板和表皮細胞都能發生固有運動(intrinsicmovements)。神經板和表皮細胞協調一致的運動最終引起神經管舉起和交疊。本文檔共132頁;當前第11頁;編輯于星期三\3點4分神經板的形成本文檔共132頁;當前第12頁;編輯于星期三\3點4分2.神經底板形成以前認為只有神經板中線處細胞才能形成神經底板,而外緣部分和神經褶則構成神經管最靠近背面的部分。頭部神經底板形成方式可能是這樣的。但最近證據表明,軀干神經底板具有獨立起源,是由亨氏節一部分細胞“插入”神經板中央形成。本文檔共132頁;當前第13頁;編輯于星期三\3點4分6體節雞胚橫切,示亨氏節形成脊索和神經底板本文檔共132頁;當前第14頁;編輯于星期三\3點4分雞和鵪鶉亨氏節移植實驗(Catalaetal.,1996)本文檔共132頁;當前第15頁;編輯于星期三\3點4分軀干部神經底板有兩個來源:外胚層和亨氏節本文檔共132頁;當前第16頁;編輯于星期三\3點4分3.神經板的整形和彎曲神經板的整形與神經板細胞內在力量直接有關。神經板最主要的整形作用是通過位于脊索上面的神經板中線細胞實現的,這些細胞被稱為中間鉸合點(medianhingepoint,MHP),它們由亨氏節前端中線細胞衍生而來。神經板的彎曲通過神經板細胞內在力量的作用而實現,同時外胚層細胞為神經管的彎曲提供另一種動力。本文檔共132頁;當前第17頁;編輯于星期三\3點4分神經褶的形成和舉起本文檔共132頁;當前第18頁;編輯于星期三\3點4分細胞形狀的改變和細胞頂部的收縮驅動神經褶的形成本文檔共132頁;當前第19頁;編輯于星期三\3點4分在三個絞合點(MHP和兩個DLHP)上,神經板細胞改變自己的形狀,并發生頂端收縮。本文檔共132頁;當前第20頁;編輯于星期三\3點4分4.神經管閉合左右神經褶被牽引到背中線結合到一起,神經管隨即閉合。某些動物神經褶連接處的細胞形成神經嵴細胞,但哺乳類神經褶舉起時頭部神經嵴細胞就開始遷移。神經管的形成并非在整個外胚層同時發生,如24小時雞神經胚的尾部區域仍在進行原腸作用時,頭部神經管已明顯形成。神經管前后兩端的開口分別稱為前端神經孔和后端神經孔。本文檔共132頁;當前第21頁;編輯于星期三\3點4分兩棲類和羊膜動物神經管的閉合與神經嵴細胞的遷出。本文檔共132頁;當前第22頁;編輯于星期三\3點4分雞胚神經管的閉合本文檔共132頁;當前第23頁;編輯于星期三\3點4分神經管最終形成一個與表面外胚層分離的閉合的圓柱體。神經管和表面外胚層的分離被認為是受不同的細胞粘連分子表達調節的。神經管細胞最初都表達E-細胞選擇蛋白(E-cadherin)選擇蛋白,代之以合成N-選擇蛋白(N-cadherin)和N-CAM。結果兩種組織不再粘附在一起。本文檔共132頁;當前第24頁;編輯于星期三\3點4分爪蟾神經形成時,兩種粘附蛋白N-cadherin和E-cadherin的表達本文檔共132頁;當前第25頁;編輯于星期三\3點4分人類的神經形成。A,22天胚胎前后神經孔都開口與羊水相通;B,前端神經孔已經閉合,后端神經孔仍然開口。本文檔共132頁;當前第26頁;編輯于星期三\3點4分C,神經管閉合區域;D,無腦畸形;E,脊髓裂本文檔共132頁;當前第27頁;編輯于星期三\3點4分二、次級神經胚形成次級神經胚形成可以看作是原腸作用的繼續,只是背唇細胞并沒有內卷到胚胎內部,而是在腹面不斷生長。次級神經胚形成包括髓索(medullarycord)形成及其隨后空洞化成為神經管。蛙和雞胚的腰椎和尾椎形成時能觀察到這種形式的神經胚形成。本文檔共132頁;當前第28頁;編輯于星期三\3點4分爪蟾次級神經胚形成過程中的細胞運動。A,原腸胚中期中胚層的內卷;B,晚期原腸胚/早期神經胚階段,中胚層細胞內卷停止,構成胚孔背唇的外胚層和中胚層細胞都向后端延伸。本文檔共132頁;當前第29頁;編輯于星期三\3點4分早期蝌蚪的胚孔襯里細胞形成神經腸管,其一部分形成神經管腔。本文檔共132頁;當前第30頁;編輯于星期三\3點4分25體節時期雞胚尾區的次級神經形成本文檔共132頁;當前第31頁;編輯于星期三\3點4分三、腦區形成神經管同時在三個層次水平上分化成中樞神經系統的不同區域。在解剖學水平,神經管及其管腔膨脹和收縮而形成腦室和脊髓的中央管。在組織學水平,神經管壁細胞發生重排形成腦和脊髓不同的功能區域。在細胞學水平,神經上皮細胞本身分化成身體中不同類型的神經元和神經膠質。本文檔共132頁;當前第32頁;編輯于星期三\3點4分人腦的早期發育本文檔共132頁;當前第33頁;編輯于星期三\3點4分腦泡壁和腦泡腔在成體中形成的衍生物本文檔共132頁;當前第34頁;編輯于星期三\3點4分神經嵴盡管神經嵴來源于外胚層,由于其重要性而有時被稱為第四胚層。神經嵴細胞起源于神經管最靠近背部的區域。神經嵴細胞廣泛遷移,產生各種類型的分化細胞。本文檔共132頁;當前第35頁;編輯于星期三\3點4分神經嵴部分衍生物本文檔共132頁;當前第36頁;編輯于星期三\3點4分雞胚軀干部神經嵴細胞的遷移本文檔共132頁;當前第37頁;編輯于星期三\3點4分神經嵴細胞的遷移路徑由胚胎的胞外基質決定。一種蠑螈的突變體中神經嵴細胞能夠形成但不能遷移,除背部之外的部位將缺乏色素細胞(B)。本文檔共132頁;當前第38頁;編輯于星期三\3點4分表皮和皮膚結構起源1.表皮細胞起源神經胚形成之后,覆蓋胚胎表面的細胞構成預定表皮。多數脊椎動物的表皮分為兩層:外面一層為胚皮(periderm),是臨時性結構,一旦底層細胞分化成表皮,胚皮便脫落;內面一層細胞稱為基層(basal)或生發層,它是能形成所有表皮細胞的生發性上皮。本文檔共132頁;當前第39頁;編輯于星期三\3點4分人表皮圖解基部細胞進行活躍有絲分裂,而表皮外層充分角質化的細胞不斷死亡脫落。位于基部的色素細胞通過突起將色素轉移到角質細胞中。本文檔共132頁;當前第40頁;編輯于星期三\3點4分生發層細胞分裂產生外面另一層細胞,構成棘層(spinouslayer)。棘層和生發層一起構成馬爾皮基層(Malpighianlayer)。馬爾皮基層細胞再分裂產生表皮的顆粒層(grannuallayer)。顆粒層細胞不再分裂,開始分化成表皮細胞,即角質細胞(kenatinocytes)。最終角質細胞形成角質層(cornifiedlayer)。角質層細胞生成后不久就脫落,并被顆粒層新形成的細胞所取代。本文檔共132頁;當前第41頁;編輯于星期三\3點4分有兩種主要生長因子能刺激表皮發育。第一種是轉化生長因子-α(transforminggrowthfactor-α,TGF-α)。TGF-α由基層細胞合成,并促進基層細胞自身分裂。銀屑病(psoriasis)患者特征是大量表皮細胞脫落,可能與TGF-α過度表達有關。另一種生長因子是角質細胞生長因子(keratinocytegrowthfactor,KGF),也稱為成纖維細胞生長因子7(FGF7)。KGF是真皮下面的成纖維細胞產生的一種外分泌生長因子,調節基層細胞的增殖。本文檔共132頁;當前第42頁;編輯于星期三\3點4分表皮增殖異常與生長因子本文檔共132頁;當前第43頁;編輯于星期三\3點4分2.中胚層的分化
脊椎動物中胚層的分化對于器官和系統的發生起著主導和奠基的作用。其中脊索是這一階段發育的啟動和組織者,而在脊索和神經管的作用下,中胚層分化深入。脊椎動物中胚層的分化發育與神經胚的形成幾乎是同時進行,相互促進的,而神經胚發育的完成又為中胚層的進一步發育奠定了形態結構以及誘導控制環境的基礎。本文檔共132頁;當前第44頁;編輯于星期三\3點4分神經胚時期中胚層可分成5個區域:1.脊索中胚層(chordamesoderm)形成脊索2.背部體壁中胚層(somiticdorsalmesoderm)形成體節和神經管兩側的中胚層細胞3.中段中胚層(intermediatemesoderm)形成泌尿系統和生殖器官4.側板中胚層(lateralplate)形成心臟、血管、血細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(headmesenchyme)形成面部結締組織和肌肉本文檔共132頁;當前第45頁;編輯于星期三\3點4分雞胚中胚層的漸進發育。A,原條階段;B,脊索和近軸中胚層的形成;C,D,體節、體腔和背主動脈的特化本文檔共132頁;當前第46頁;編輯于星期三\3點4分一、背部中胚層:脊索和體節分化1.軸旁中胚層
中胚層和內胚層器官的形成與神經管同步發生。在脊索兩側加厚的中胚層帶,即軸旁中胚層(paraxialmesoderm)。隨著原條退化和神經褶開始在胚胎中央合攏,軸旁中胚層分隔成細胞團塊,稱為體節(somite)。體節是臨時性結構,對脊椎動物分節模式(segmentalpattern)的建成具有深遠的影響。本文檔共132頁;當前第47頁;編輯于星期三\3點4分神經管和體節,示已形成的體節和尚未形成體節的軸旁中胚層。體節出現于身體的前部,并依次向后遷移形成。神經嵴細胞由神經管頂部向腹側遷移。本文檔共132頁;當前第48頁;編輯于星期三\3點4分2.體節小體和體節形成體節能夠產生構成脊椎和肋骨、背部真皮和骨骼肌以及體壁與四肢骨骼肌的細胞。第一對體節在胚胎前端形成,新體節以規則的間隔從吻端軸旁中胚層“萌發”。由于胚胎發育速度略有差異,因此體節數目通常是發育進程的最佳指標。所形成的體節總數具有種的特異性。本文檔共132頁;當前第49頁;編輯于星期三\3點4分在胚胎發育的早期,體節形成的時間順序就已經確立了。
本文檔共132頁;當前第50頁;編輯于星期三\3點4分體節的形成機制尚未很好研究。雞胚研究表明,其體節板細胞組織形成輪狀,稱為體節小體(somitomere)。隨著最前端的體節由松散的間充質變成致密性的上皮性結構,體節小體便轉變成體節。從體節小體轉變成體節的過程與兩種細胞外基質蛋白纖連蛋白(fibronectin)和N-細胞選擇蛋白(N-Cadherin)的合成有關。這些蛋白的合成又受Notch1和paraxis的表達調控。本文檔共132頁;當前第51頁;編輯于星期三\3點4分體節小體向體節的轉變。A,N-Cadherin表達與體節小體向體節的轉變是相關的。B,Notch1在未分節的軸旁中胚層的最前端表達。C,Notch1缺陷時體節的形成被擾亂。本文檔共132頁;當前第52頁;編輯于星期三\3點4分Notch1基因編碼的轉錄因子在未分節背部中胚層最前端區域有活性;缺乏Notch蛋白的小鼠體節排列紊亂,大小不一。Paraxis也編碼一種轉錄因子,在小鼠和雞胚吻端未分節中胚層表達。注射與paraxis互補的反義寡核苷酸導致體節分節出現缺陷。Paraxis蛋白是實現體節從間充質到上皮轉換的必要成分。本文檔共132頁;當前第53頁;編輯于星期三\3點4分Notch信號傳導途徑本文檔共132頁;當前第54頁;編輯于星期三\3點4分3.體節細胞的分化當體節最初形成時,各部位的細胞在發育上是等潛能的,任何體節細胞都能變成所有體節衍生的結構。但隨著體節成熟,體節各區定型,只能形成一定的細胞類型。體節的特化是通過幾種組織相互作用而完成。本文檔共132頁;當前第55頁;編輯于星期三\3點4分體節形成之前,各部位的預定體節細胞在發育潛能上是等同的本文檔共132頁;當前第56頁;編輯于星期三\3點4分人胚胎4周早期(A)和晚期(B)的橫切面,示體節各部分結構的形成。本文檔共132頁;當前第57頁;編輯于星期三\3點4分體節腹中部細胞在脊索和神經管底板分泌的因子尤其是sonichedgehog蛋白誘導下,失去圓形上皮細胞的特性,再度變成間充質細胞,產生這些細胞的體節部分稱為生骨節(sclerotome)。這些間充質細胞最終變成脊椎的軟骨細胞(chondrocyte),軟骨細胞將負責構建軸性骨骼。體節側面的細胞也分散開,形成四肢和體壁的肌肉前體。本文檔共132頁;當前第58頁;編輯于星期三\3點4分隨著細胞遷移的發生,雞胚體節的結構也在發生變化。本文檔共132頁;當前第59頁;編輯于星期三\3點4分隨著四肢和腹部肌肉細胞前體的遷出,生骨節、生肌節和生皮節形成。本文檔共132頁;當前第60頁;編輯于星期三\3點4分一旦生骨節細胞和體壁及四肢肌細胞前體從體節中遷移出來,最靠近神經管的體節細胞向腹面遷移,保留下來的體節上皮細胞形成雙層實心上皮,稱為生皮肌節(dermamyotome)。生皮肌節的背層稱為生皮節(dermatome),產生背部真皮(身體其他部位的真皮由另外的間充質細胞形成,并非來自體節)。而其內層細胞稱為生肌節(myotome),產生橫跨脊椎使背部能夠彎曲的脊椎肌肉。本文檔共132頁;當前第61頁;編輯于星期三\3點4分脊索在為早期胚胎提供完整的體軸和誘導背部神經管形成之后,大部分脊索退化,在脊椎之間,脊索細胞形成椎間盤的組織即髓核(nucleipulposi)。脊索和神經管底板分泌的因子Sonichedgehog蛋白誘導生骨節細胞表達一種新的轉錄因子Pax1。Pax1能夠激活軟骨特異性基因表達,它的存在對于脊椎的形成是必要的。本文檔共132頁;當前第62頁;編輯于星期三\3點4分體節模式建成過程中的基因調控。本文檔共132頁;當前第63頁;編輯于星期三\3點4分生骨節細胞表達的I-mf是啟動肌肉形成的轉錄因子MyoD家族的抑制因子。生肌節圍繞體軸的軸上肌(epaxialmuscle)細胞來自體節中部,由背部神經管分泌的因子(Wnt家族成員)誘導形成。從體節中部形成并產生四肢和體壁肌肉的軸下肌(hypaxialmuscle)可能由來自表皮的Wnt蛋白和來自側板中胚層的BMP-4聯合誘導形成。這些因子誘導肌細胞表達特殊的轉錄因子MyoD和Myf5,激活肌肉特異性基因的表達。本文檔共132頁;當前第64頁;編輯于星期三\3點4分生皮節在神經管分泌的另一個因子神經營養蛋白3(neurotrophin3,NT-3)誘導下發生分化。NT-3抗體能阻止上皮性生法層細胞轉化成在表皮下遷移的松散的真皮間質細胞。本文檔共132頁;當前第65頁;編輯于星期三\3點4分位于體節不同區域的不同轉錄因子的表達,預示了不同的的細胞發育命運。本文檔共132頁;當前第66頁;編輯于星期三\3點4分MyoD是肌肉發生的主控基因本文檔共132頁;當前第67頁;編輯于星期三\3點4分MyoD基因家族的轉錄因子介導的肌肉細胞發育命運決定和分化本文檔共132頁;當前第68頁;編輯于星期三\3點4分生肌節細胞增殖和分化之間的切換本文檔共132頁;當前第69頁;編輯于星期三\3點4分2.側板中胚層側板中胚層(lateralplatemesoderm)與體節中胚層毗連,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),從未來頸區延伸到身體后部。本文檔共132頁;當前第70頁;編輯于星期三\3點4分神經胚階段蛙胚中胚層和體腔的漸進發育本文檔共132頁;當前第71頁;編輯于星期三\3點4分雞胚橫切面,示中胚層的發育。與大量卵黃分離之后,雞胚與蛙胚在某一階段相似。本文檔共132頁;當前第72頁;編輯于星期三\3點4分在胚胎發育后期,左邊和右邊體腔融合,并從體節中胚層伸出皺褶(fold),將體腔分成分離的腔。在哺乳動物,體腔又細分為包裹胸、心臟和腹部的胸膜腔、圍心腔和腹膜腔。產生中胚層體節和身體襯里的機制在整個脊椎動物的進化中幾乎沒有改變。本文檔共132頁;當前第73頁;編輯于星期三\3點4分1.胚外膜的形成爬行類胚胎形成了四套胚外膜,用以調節胚胎和環境之間的關系,實現在干燥陸地發育。正在發育的爬行類、鳥類和哺乳類胚胎本身和胚外區域起初并無明顯差別。隨著胚體逐漸成形,邊緣上皮不均等分裂,產生體褶(bodyfold),把胚胎和卵黃分開,并勾畫出胚胎本身和胚外結構的輪廓。本文檔共132頁;當前第74頁;編輯于星期三\3點4分體褶是位于中胚層上的外胚層和內胚層上皮擴展而成的。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)。內胚層和外胚層作為功能性上皮細胞發揮作用,而中胚層的功能則是形成進出內胚層和外胚層上皮的血液。本文檔共132頁;當前第75頁;編輯于星期三\3點4分2天雞胚的胚外膜本文檔共132頁;當前第76頁;編輯于星期三\3點4分3天雞胚的胚外膜本文檔共132頁;當前第77頁;編輯于星期三\3點4分5天雞胚的胚外膜本文檔共132頁;當前第78頁;編輯于星期三\3點4分9天雞胚的胚外膜本文檔共132頁;當前第79頁;編輯于星期三\3點4分雞胚后端結構示意圖本文檔共132頁;當前第80頁;編輯于星期三\3點4分羊膜細胞分泌羊水,因此產于陸地的卵其胚胎仍在水中發育。爬行類、鳥類和哺乳類都利用這種結構進行發育,并因此被歸入一大類,即羊膜類脊椎動物。尿囊存貯尿廢物并調節氣體交換,是正在發育的胚胎保存有毒新陳代謝副產物的場所。尿囊膜的中胚層常和絨毛膜的中胚層接觸,并與之融合,產生絨毛-尿囊膜(chorioallantoicmemberane),后者含有極其豐富的血管,對于雞胚發育至關重要。本文檔共132頁;當前第81頁;編輯于星期三\3點4分2.心臟的發生形成循環系統是側板中胚層最重要的功能之一。循環系統是發育過程中最先行使功能的系統,而心臟是第一個行使功能的器官。脊椎動物的心臟起源于臟壁中胚層的兩個區域(心臟原基),分別位于身體的兩側。這兩個區域與周圍臨近組織的相互作用決定心臟發育。本文檔共132頁;當前第82頁;編輯于星期三\3點4分心臟發育的主要階段:預定心臟形成區的形成(預定心臟形成細胞通過原條遷移形成心臟原基)。心臟形成細胞的分化。兩個心臟原基合攏形成心管。心臟腔室的分隔,心臟四腔形成。本文檔共132頁;當前第83頁;編輯于星期三\3點4分(1)心原基的形成兩棲類、鳥類和哺乳類是由成對的預定心臟形成區(心臟原基,heartrudiments
)在心臟發育的后期融合形成心臟。羊膜動物胚胎的預定心臟細胞在早期原條中發生,緊隨亨氏節之后,向下大約延伸到亨氏節的一半。預定心臟細胞通過原條遷移,在亨氏節側面同一水平面形成兩組中胚層細胞。本文檔共132頁;當前第84頁;編輯于星期三\3點4分心臟形成細胞前體通過原條后的遷移,到達腸管前端的側壁時遷移停止。定向遷移的信號似乎是前腸的內胚層提供的。本文檔共132頁;當前第85頁;編輯于星期三\3點4分隨后預定心臟細胞在內胚層和外胚層之間向胚胎中部移動,并與內胚層表面保持緊密接觸。當預定心臟細胞到達消化管前端側壁時,遷移停止。預定心臟細胞遷移的方向似乎為內胚層決定,內胚層與心區細胞運動有關的成分是由前到后呈梯度分布的纖連蛋白(fibronectin)。本文檔共132頁;當前第86頁;編輯于星期三\3點4分心肌中胚層的特化,中胚層各區在遷移過程中受不同的決定子調控。中胚層總是與內胚層保持著密切的聯系。本文檔共132頁;當前第87頁;編輯于星期三\3點4分早期雞胚心臟細胞的起源,原條的前后軸模式在心內膜和心肌外膜上可見。本文檔共132頁;當前第88頁;編輯于星期三\3點4分馬蹄形的心臟形成中胚層本文檔共132頁;當前第89頁;編輯于星期三\3點4分心臟形成中胚層包含三種細胞類型的前體本文檔共132頁;當前第90頁;編輯于星期三\3點4分(2)心臟形成細胞的分化內胚層組織和原條對于心臟肌肉細胞的形成起到一定程度的誘導作用。在前部內胚層表達的Cerberus蛋白和BMP2可能是心臟形成細胞的誘導因子,它們通過誘導其臨近心區細胞的Nkx2-5轉錄因子的表達而使這些細胞變成心臟形成細胞。Nkx2-5在心臟發生中的作用在不同種屬之間都相當保守。人的Nkx2-5基因的突變將導致先天性心臟發育缺陷。本文檔共132頁;當前第91頁;編輯于星期三\3點4分Nkx2-5指導中胚層的細胞變成心臟細胞需要激活許多相關的下游轉錄因子,特別是GATA家族蛋白和MEF2家族蛋白。通過這些轉錄因子的共同作用,從而激活了心臟肌肉的特異蛋白的表達。心區細胞命運的限定是一個漸進的過程,心室的細胞首先得到限定,然后才是心房的細胞。本文檔共132頁;當前第92頁;編輯于星期三\3點4分兩個心臟原基的細胞獨立發生心肌細胞的分化。心臟原基細胞表達N-cadherin,并向一起遷移,組成了成心上皮層。然后上皮內的一小部分細胞下調N-cadherin的表達,并從上皮分離,形成心內膜。剩余的上皮細胞形成心肌層。至此,預定心臟細胞形成一個雙壁管,里面一層為心內膜(endocardium)外面一層為心肌外膜(epimyocardium)。心內膜形成心臟內層襯里,心肌外膜形成心臟肌肉層,為機體終生泵血。本文檔共132頁;當前第93頁;編輯于星期三\3點4分(3)心管的形成隨著神經胚形成的不斷進行,臟壁中胚層形成皺褶將前腸包裹。臟壁中胚層向內形成皺褶的運動將心臟兩個雙壁管帶到一起,最終心肌外膜合并成一根管。兩個心內膜短時間內位于同一個腔內,但它們終將融合在一起。至此,原先成對的體腔合并成一個,心臟位于其中。阻止側板中胚層的合并將導致發生心臟斷裂(cardiabifida),即在身體兩側形成分裂的心臟。本文檔共132頁;當前第94頁;編輯于星期三\3點4分雞胚心臟的形成1。A,25小時;B,26小時本文檔共132頁;當前第95頁;編輯于星期三\3點4分雞胚心臟的形成2。C,28小時;D,29小時本文檔共132頁;當前第96頁;編輯于星期三\3點4分心管形成過程中,Xin蛋白染色示預定心肌細胞的發育命運。本文檔共132頁;當前第97頁;編輯于星期三\3點4分A,左右心原基融合形成一根心管;B,阻止側板中胚層的合并將導致發生心臟斷裂(cardiabifida)。本文檔共132頁;當前第98頁;編輯于星期三\3點4分心臟形成的下一步是心內膜管融合,形成單個心房。心內膜后端未融合的部分成為卵黃靜脈(vitellineveins)進入心臟的通路。卵黃靜脈從卵黃輸送營養物質到靜脈竇(sinusvenous)。血液通過心臟的瓣膜進入心臟的心房區(atrialregion),而動脈干(truncusarteriosus)的收縮使血液加速流入主動脈(aorta)。心臟收縮的起搏器是靜脈竇,即使在復雜的瓣膜形成之前心臟就能泵血。本文檔共132頁;當前第99頁;編輯于星期三\3點4分(4)心腔的形成最初的心臟是具有一個心房和一個心室的雙腔管。當心肌細胞產生一種因子(可能是轉化生長因子β3)導致毗鄰的心內膜細胞脫離并進入兩者之間含有豐富透明質的心膠質(cardiacjelly)時,心內膜墊(endocardialcushion)形成,把心臟雙腔管分成左右房室管。同時原始心房被向心內膜墊生長的的兩個心房隔膜分隔開。心室的分隔是由向心內膜墊生長的心室隔膜完成的,至此心臟變成4個腔的結構。本文檔共132頁;當前第100頁;編輯于星期三\3點4分人胚胎心腔的形成。A,4.5周人胚胎心臟切面;B,出生前人胎兒心臟切面圖本文檔共132頁;當前第101頁;編輯于星期三\3點4分人心臟發育圖解人胚胎發育至15天時,心臟原基形成新月狀(馬蹄形),此時心臟的主要區域已發生特化;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。本文檔共132頁;當前第102頁;編輯于星期三\3點4分人心臟形成圖解經過彎曲(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。本文檔共132頁;當前第103頁;編輯于星期三\3點4分人3周齡胚胎心腔的形成本文檔共132頁;當前第104頁;編輯于星期三\3點4分心臟開始形成時左右對稱,隨著發育的進行出現左右極性。研究表明,脾臟的存在和心臟的左側存在關聯。目前對心臟左右不對稱的機制了解還不多。在胚胎發育早期,心臟形成細胞外基質蛋白彎曲素(flectin)的不對稱沉淀可能導致心臟的一側發育有別于另一側。本文檔共132頁;當前第105頁;編輯于星期三\3點4分3.血管的形成血管形成是生理限制、物理限制和進化限制協調統一的產物。由中胚層形成血管稱為血管形成(vasculogenesis)。雞胚有兩種成血管細胞。第一種是腦區軸旁中胚層提供形成頭部血管的成血管細胞。第二種成血管細胞來自臟壁中胚層,它們移居到內臟器官、腸和主動脈基底部。本文檔共132頁;當前第106頁;編輯于星期三\3點4分臟壁中胚層細胞的侵入是羊膜發育的關鍵一步,因為卵黃囊成簇排列的血管生成細胞即血島(bloodisland)形成卵黃靜脈,向胚體輸送營養,并負責氣體進出交換。基膜能啟動血管中的細胞分化為不同的類型。血島中央的細胞分化成胚胎血細胞。隨著血島生長,它們最終融合形成毛細血管網,逐漸消失于卵黃靜脈中,而卵黃靜脈把食物和血細胞運輸到新形成的心臟中。本文檔共132頁;當前第107頁;編輯于星期三\3點4分血管形成首先見于卵黃囊壁上,未分化的間質細胞聚集形成形成細胞簇。本文檔共132頁;當前第108頁;編輯于星期三\3點4分血管形成細胞簇(血島)的形成本文檔共132頁;當前第109頁;編輯于星期三\3點4分血管形成中央細胞形成胚胎血細胞,外層細胞形成血管內皮細胞。本文檔共132頁;當前第110頁;編輯于星期三\3點4分有三種生長因子可能參與血管形成的啟動。第一種是堿性成纖維細胞生長因子(FGF2),為中胚層細胞形成成血管細胞所必需。第二種是血管內皮生長因子(VEGF),VEGF能特異性地促進成血管細胞分化,并促進成血管細胞分裂增殖,形成血管內皮。第三種是血管生成素angiopoietin-1,能調節內皮細胞和平滑肌之間的相互作用。本文檔共132頁;當前第111頁;編輯于星期三\3點4分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(angiogenesis)。如在肢芽、腎和大腦等器官中,現存血管能迅速生長,并把內皮細胞送到正在發育的器官中。血管生長對任何組織的生長,包括腫瘤的生長都是至關重要的。腫瘤分泌血管生長因子,使血管改變方向進入自身。抑制血管生長因子的形成可能有助于阻止腫瘤的生長和轉移。本文檔共132頁;當前第112頁;編輯于星期三\3點4分雞胚翅芽早期發育時血管系統的形成
雞前肢器官形成區分泌血管形成因子,促進器官形成區內皮細胞的有絲分裂,并遷移到器官形成區。VEGF也能促進內皮細胞從器官表面現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,VEGF表達的時空模式與血管進入腎和大腦的時間和地點非常一致。本文檔共132頁;當前第113頁;編輯于星期三\3點4分雞胚翅芽早期發育時血管系統的形成(血管生長)1本文檔共132頁;當前第114頁;編輯于星期三\3點4分雞胚翅芽早期發育時血管系統的形成(血管生長)2本文檔共132頁;當前第115頁;編輯于星期三\3點4分44小時雞胚的循環系統。示終竇(sinusterminalis)是循環系統的外圍限制和血細胞的產生點。本文檔共132頁;當前第116頁;編輯于星期三\3點4分人4周齡胚胎的循環系統本
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