发育学课件5neuron三胚层——器官发生

Developmental Biology第五章 三胚层 -器官发生Developmental Biology 脊椎动物三胚层形成的部分器官Developmental Biology一、外胚层与中枢 神经系统（一）中枢系统的形成神经管 (neural tube)是中枢神经系统的原基，其形成称为 neurulation。 其 方式分 primary neurulation和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。Developmental Biology 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。Developmental Biology 神经管形成的起始： 来自背部中胚层的信号诱导预置神经板边缘的细胞的背侧收缩，而预置的表皮细胞向中线移动，使表皮与神经板交接处凸起形成神经褶。Developmental Biology Primary neurulation的过程Developmental BiologyDevelopmental Biology神经管形成的扫描电镜图Developmental Biology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, openbrain等 基因 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。Developmental Biology 2. Secondary Neurulation特点： 神经管由胚胎内细胞组成的实心索中空而成。鸟类、哺乳类、两栖类动物胚胎的后部神经管及鱼类胚胎的全部神经管的形成采取此种方式。Developmental Biology 3.脑的分区Developmental Biology 后脑的分区脊椎动物后脑一般都再分出多个 菱脑原节 (rhom-bomeres),每个菱脑原节是一个发育单位，节内的细胞可交换，而节间不能交换。后脑产生控制面部和颈部的神经，其产生的神经嵴细胞分化出周边神经和面部骨骼和结缔组织。Developmental Biology神经嵴细胞发生部位 : 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。 Developmental Biology 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。Developmental Biology其它组织对神经嵴细胞迁移的影响体节细胞的影响 : 不同 A P部位的神经嵴细胞都只能从体节的前半部迁移，即使将体节做 180o旋转也如此。其原因可能是后半部表达跨膜蛋白 Eph成员， 而神经嵴细胞表达其配体，二者的互作产生排斥。神经管和脊索 的影响 : 均抑制神经嵴细胞的迁移。如果神经嵴细胞迁移前将神经管沿 D V轴转 180o,则神经嵴细胞向胚胎背部方向迁移。Developmental Biology头部和胸部神经嵴细胞头部神经嵴细胞 :向背侧方向移动，分化为面部软骨、骨、头部神经元胶质细胞、肌肉等。心神经嵴 (cardiac neural crest) :部分后脑后部的神经嵴细胞 产生主动脉内皮细胞 和 产生主动脉与肺动脉之间的隔膜 .Developmental BiologyWaadenburg 综合征Developmental BiologyDevelopmental BiologyPAX3与 WS1 和 WS3 ：PAX3基因是 PAX家族成员之一，主要特征是含有配对域(paired domain)和一个高度保守的能与 DNA结合的氨基酸结构域， PAX3是一种转录因子，在 小鼠的神经管、发育的脑组织、神经脊及其衍生物中均有表达，是神经管闭合所必需的。 主要功能是通过控制靶基因从而调控胚胎的生长发育，在骨骼肌肉的形成过程中发挥重要作用。 Tassabehji等最早报道 WS1 患者PAX3基因突变，后续研究发现 90% 的 WS1 和 50% WS3 可检测到 PAX3基因突变。Developmental BiologyMITF、 SNAI2与 WS2 ：人类 MITF基因编码的 MITF是一种螺旋一环一螺旋碱性亮氨酸拉链结构的转录因子 ，这些蛋白质通过 HLHZip 结构域形成同源或异源的二聚体后以其基本的 DNA结合域与 DNA结合 参与调控多种生长发育过程，尤其是色素细胞的存活、增殖和分化。色素细胞缺陷可以引起色素分布异常，耳蜗血管纹的色素细胞缺失可引起耳聋 。WS2 患者 MITF基因突变最早是 Tassabehji研究报道的 。随后大量的研究发现许多 WS2 家系有 MITF基因突变，据推测大约有 15-20% 的 WS2 患者有MITF基因突变。SNAI2(SLUG)是 一种锌指转录因子，迁徙的神经脊细胞可表达 。最新研究揭示小鼠 slug基因杂合突变可引起小鼠出现额顶及腹部毛发变白的改变，提示人类 SNAI2(sLuG)可能参与 WS 的形成， Martin等检测 38个无 MITF 突变的WS2 ，其中 2个 WS2 表现 SNAI2(SLUG)的杂合缺失，进一步试验表明 MITF可与 SNAI2(sLuG)的启动子 E盒相作用而调节色素细胞的生长发育 。Developmental BiologyEDN3、 EDNRB、 SOX10与 WS4 ：EDN3定位于 20q13.2-q13.3区间，据推测其能有效促进胚胎组织色素细胞的有丝分裂，并可改变其分化过程， 使其具有胶质细胞一色素细胞双向分化潜能 。 EDN3的受体基因 EDNRB定位于 13q22，其编码 EDN3受体蛋白的配体。研究发现部分 WS4患者有 EDN3和 EDNRB突变。SOX10是 DNA 结合蛋白中具有高活动组分 (high mobility group， HMG)超家族成员之一， 在胚胎神经细胞发育中最先表达并促进外周神经系统的发育 。自 Pingault等在一个 WS4 检测到SOXl0突变以来，已经发现多种 SOXl0突变与 WS4 有关。 WS4为常染色体隐性遗传且多为散发病例。Developmental Biology(二 )表皮及其衍生物的发育1 表皮细胞的起源胎皮和基底层基底层 -棘层 -颗粒层-过渡型细胞 -角质层Developmental Biology大疱型表皮松懈症Developmental BiologyDevelopmental Biology胶原蛋白 7Developmental Biology家族性良性慢性天疱疮Developmental BiologyDevelopmental BiologyATP2C1ATP2C1编码的蛋白质（ hspcA1 ）是一种存在于高尔基体内的新型钙泵 ATP酶，在角质形成细胞内高度表达 。钙泵在调节角质形成细胞之间的黏附作用还不明确，但由