第九章神经胚和三胚层分化

第九章 神经胚和三胚层分化Von Baer定律 （原肠胚以前的发育阶段看作一个点） ：v 在胚胎中，动物的一般特征比特化特征出现早。 所有脊椎动物在原肠胚后不久的发育非常相似 。如：鳃裂、脊索、原肾等。v 一般特征发育成较特化特征，较特化特征最后发育成完全特化的特征。如皮肤v 高等动物和低等动物在早期胚胎发育时期相似，但在成体时有差异v 脊椎动物的发育存在一个共同的模式：三个胚层将形成动物的不同的器官。鱼 蝾螈 玳瑁 鸡 猪 牛 兔 人神经胚（ neurulation） 预定神经外胚层形成神经管的过程，是中轴器官分化的阶段一、中枢神经系统的形成神经管 (neural tube)是中枢神经系统的原基， 其 方式分初级神经胚形成（ primary neurulation） 和次级神经胚形成（ secondary neurulation） 两种。1. Primary neurulation:由外胚层细胞增殖、内陷并最终离开外胚层表面而形成中空的神经管。绝大多数脊椎动物前部神经管的形成采用此种方式。第一节 神经胚形成概述神经板表皮层神经管神经嵴神经褶外胚层细胞的命运： 背部中线区的细胞将 形成脑和脊髓 ； 中线区外侧的细胞将 生成皮肤 ；上述 二者相交处的细胞为 神经嵴细胞 (neural crest)， 它们将迁移各处形成外周神经元、色素细胞、神经胶质细胞等。脊索中胚层诱导其上方的外胚层 神经板 内陷 神经褶 背部愈合成神经管，同时与表皮外胚层脱离。如爪蟾大部分神经管、鸟类中前部神经管、小鼠 35体节以前的神经管构建等；神经管可以理解为中枢神经系统的器官原基，由它可进一步分化为前端的脑和后端的脊髓。神经板胚孔神经褶神经管神经褶愈合脊索中胚层内胚层表皮层原肠残余囊胚腔肠腔肝突正中纵切横切鸡 两栖类v 神经板（ neural plate）的形成：脊索诱导、细胞固有运动（集中延伸）v 神经底板（ neural floor plate）形成：神经板中线处细胞鸡 -鹌鹑：亨氏结部分细胞插入神经板中线位置构成v 神经板的整形：细胞加高、变窄v 神经板的弯曲：神经板内外力量v 神经管的闭合：一点或多点愈合，受遗传和环境因子影响表外与神经管脱离受不同的细胞粘连分子表达调节（ N-选择蛋白和 N-CAM取代原来的 E-细胞选择蛋白）正常发育预定表皮外胚层神经板E-粘附蛋白神经沟神经管实验下初级神经胚形成过程神经褶上举表皮外胚层预定表皮外胚层 脊索预定神经板过渡带神经板神经褶形成契形细胞中间绞合点锚定神经沟形成背侧绞合点鸡神经胚形成时表皮细胞的弯曲人类胚胎的神经管闭合缺陷症不同区域的神经管的封口时间不同。第二区封口失败，胚胎的前脑不发育，即致死性的无脑症；第 5区不封口导致脊柱裂口症。Sonic Hedgehog、 Pax3等因子是神经管闭合所必需的。孕妇服用叶酸和适量的胆固醇可降低胎儿神经管缺陷的风险。前神经孔羊膜边体节听基板心包突神经褶心包突体节后神经孔正常 无脑畸形 脊柱裂神经沟神经管神经嵴表皮外胚层2、 secondary neurulationv 外胚层下陷形成实心细胞索（髓索），然后中空 v 鱼类和其他脊椎动物的后端鸡体节神经褶亨氏节神经管向中枢神经系统分化的 3个层面v 解剖学水平 ： 神经管及其管腔膨大和收缩而形成脑室和脊髓的中央管v 组织学水平： 神经管壁细胞发生重排形成脑和脊髓v 细胞学水平： 神经上皮细胞本身分化成身体中不同类型的神经元和神经胶质3、 神经管的分化1）、脑的分区脑壁前脑中脑后脑端脑间脑中脑后脑髓脑脊髓3个原始脑泡 5个次生脑泡脑腔2）、神经嵴发生部位 : 神经管 闭合处 的神经管细胞和与神经管相接的外表层细胞，它们间质细胞化而成为神经嵴细胞。特点 : 具有迁移性。分化命运： 因发生的部位和迁移目的地不同而不同 。可分化为感觉、交感及副交感神经系统的神经元和胶质细胞；肾上腺髓质细胞；表皮中的色素细胞；头骨软骨和结缔组织等。躯干神经嵴细胞的迁移 Dorsolateral migration pathway:由背部向侧翼、再向腹部的迁移，位于表皮与体节之间，分化为色素细胞。Ventral migration pathway: 进入体节的的迁移，有的在体节中形成背根神经节，有的穿越体节的前半区分化为交感神经和肾上腺髓质细胞。迁移机制： 即将迁移前表达 Slug蛋白 ,用反义寡核苷酸抑制 Slug mRNA导致其不迁移； E-和 N-cadherin在迁移前表达，在迁移时停止表达。第二节 中胚层（ mesoderm）神经胚期，中胚层将分化为 5个区域v 胚胎背部中央的 脊索中胚层 （ chorda m.） -脊索v 背中胚层（ dorsal m.）又称 轴旁中胚层 （ paraxial m.） -体节（生皮节、生肌节、生骨节）v 中间中胚层 （ intermediate m.） -泌尿系统和生殖器官v 侧中胚层 （ lateral m.） -心脏、血管、体腔壁和除肌肉以外的四肢所有中胚层v 头部间质 （ head mesenchyme） -面部结缔组织和肌肉脊索中胚层 轴中胚层生皮节生肌节生骨节体节头脊索性腺肾中间中胚层脏壁中胚层体腔 体壁中胚层侧中胚层神经管一、脊索和体节分化1、脊索v 神经管下方，从头至尾v 脊索退化 而成椎间盘的 髓核 （ nuclei pulposi）2、轴旁中胚层v 脊索两侧的中胚层；v 两栖类：神经管时分节 -体节，临时性结构。（鸟类为体节板，哺乳类为不分节中胚层）；v 体节决定神经嵴细胞迁移路径和脊髓的神经轴突形成3、体节形成及细胞的分化在体节形成的初始，各部位的细胞在发育上是等潜能性的。但很快这一状态发生改变，即不同部位的体节细胞被限定在特定的分化方向上v 中腹部的体节细胞 经过增殖失去上皮细胞特征，变为间充质细胞，构成 生骨节 （ sclerotome）。将来分化为椎骨软骨细胞，并最终分化为成体轴骨骼系统（椎骨、肋骨、软骨和韧带等）v 最远离神经管的体节侧部细胞 同样出现形态变化和细胞间的解聚现象 -轴下生肌节。 将分化为四肢和体壁肌肉的前体细胞v 余下的近神经管部分的细胞 向腹侧折弯、回拢形成一个双层上皮样结构， 背面的为中央生皮节 （ dermatome） -背部真皮的结缔组织， 腹面的为轴上生肌节 -产生横跨脊椎使背部能够弯曲的脊椎肌肉表皮外胚层神经管体节脊索生皮肌节生骨节表皮外胚层轴上生肌节轴上生皮肌节中央生皮肌节轴下生皮肌节轴下生肌节体节特化受脊索和神经管壁细胞等产生和分泌的特异性蛋白所诱导v SHHpax1 激活软骨细胞分化基因 椎骨等v Wnt, BMP4 诱导肌节细胞产生 MyoD, Myf5 活化分化基因表达 肌肉细胞定向分化v NT3（神经营养蛋白 3） 生皮节生骨节体壁肌真皮轴上肌肉表皮外胚层侧中胚层脊索神经管二、侧板中胚层v 首先以板状结构出现在轴旁中胚层的远端v 中央裂腔 -体腔（体壁中胚层somatic mesoderm；脏壁中胚层 splanchnic mesoderm）v 体壁中胚层向腔内伸出皱褶，将体腔分成分离的腔（胸腔、围心腔、腹膜腔）内胚层神经板脊索蛙胚中肠体节体壁中胚层脏壁中胚层侧板中胚层神经嵴体腔原始肠道鸡胚表皮外胚层头肾神经管血管生成细胞 内胚层心内膜 心肌外膜腹心系膜心肌外膜心内膜管前肠肠心内膜原基围心腔脏壁层体壁层1、心脏的形成脊椎动物的心脏起源于脏壁中胚层细胞，其发育依赖于这些细胞与周围组织的相互作用 心脏原基的融合咽腔腹面中胚层细胞迁移重排 心内膜管、心肌外膜、 心包腔心腔的形成 人血管生成细胞脑板心脏前端原节 心管愈合动脉干心脏腹端心室心房右心房 左心房静脉窦心房静脉窦心球2、血管的形成人胚动脉弓血管形成：间充质 血岛 血岛周围细胞形成血管血管系统的形成血管出芽生长，相邻血管融合哺乳动物血细胞和淋巴细胞的起源模型3、血细胞的发育鸟类和哺乳类，血细胞最早来源于卵黄囊中