《中胚层与器官形成》PPT课件.ppt

中胚层与器官形成,成员：张阳 梁杰 李云峰 华俊豪 向治霖,9/21/2019,中胚层可分为4个区域：中间中胚层；背脊中胚层；轴旁中胚层；侧板中胚层。,羊膜动物胚胎的中胚层分区示意图,9/21/2019,(1) 中间区域是脊索中胚层。其脊索是一个临时性的器官，诱导神经管的形成，建立前后体轴。,（2）脊索的两边是轴旁中胚层，或叫体节中胚层。从轴旁中胚层发育而来的组织沿脊索两边分布于胚胎的背面，这些区域的体细胞变为体节，它将产生许多背部结缔组织（骨骼、肌肉、软骨、真皮等） （3）中间中胚层。将形成泌尿生殖系统，包括肾脏、性腺以及相关的管道系统，肾上腺外层（皮质）部分也来源于这个区域。 （4）距离脊索最远的区域称为侧板中胚层。它将形成心脏、血管、循环系统的血细胞、体腔内壁、肢体中除了肌肉以外的其他中胚层成分。侧板中胚层也帮助形成一系列胚外膜，使得营养能从母体传输给胎儿。 在躯干部中胚层的前面是原脊索板中胚层，它们将产生头部间充质细胞，形成许多面部结缔组织和肌肉组织。,二、体节的形成和分化,随着原条退化和神经褶开始在胚胎中央合拢，轴旁中胚层分隔成的细胞团块称为体节 体节是一个临时性结构，能够产生构成脊椎和肋骨、背部真皮和骨骼肌以及体壁与四肢骨骼肌的细胞,1、体节的形成,第一对体节在胚胎前端形成，后面的新体节从前端轴旁中胚层开始，按照一定间隔有规律地形成。 由于胚胎发育速度略有差异，因此体节数目通常是发育进程的最佳指标。所形成的体节总数具有物种的特异性。,鸡胚的研究表明，其体节板细胞组织形成轮状，称为体节球。随着最前端的体节由松散的间充质变成致密性的上皮性结构，体节球便转变成体节。 从体节球转变成体节的过程与两种细胞外基质蛋白纤连蛋白和N-细胞选择蛋白的合成有关。这些蛋白的合成又受Notch1和paraxis的表达调控。,Notch1和Paraxis,Notch1基因编码的转录因子在未分节轴旁中胚层最前端区域有活性；缺乏该蛋白的小鼠体节排列紊乱，大小不一。 Paraxis也编码一种转录因子，在小鼠和鸡胚吻端未分节中胚层表达。注射与paraxis互补的反义寡核苷酸导致体节分节出现缺陷。,决定体节在哪里形成的一个关键因素是Notch信号途径，体节的边界在Notch表达和不表达区域之间的界面形成。 Notch信号途径成员（包括Notch蛋白本身和Dll1、Dll3）发生突变会引起体节形成的缺陷。,体节形成之后，需要Notch蛋白控制一连串的基因表达，将体节分开， 控制的基因之一是hairy 1,它在体节末端周期性表达。鸡胚中每隔90min达到一次高峰。,2、体节的衍生物,体节,生骨节,脊椎和肋骨的软骨,近轴肌节 远轴肌节,肌肉,肌腱,生皮节,真皮,血管细胞,主动脉、椎间血管,肌肉发生,肌肉细胞来源：体节的两个细胞系 近轴肌和远轴肌 肌肉的形成：在近轴肌和远轴肌两个细胞系中，旁分泌因子诱导合成MyoD蛋白从而指导他们形成肌肉。 在肌肉发生过程中涉及到的Myod和Myf5均属于生机的bHLH转录因子蛋白家族，这个蛋白家族都结合DNA上的相同位点，激活肌肉特异的基因。 任何产生生肌的bHLH转录因子的细胞都将发育为肌肉细胞。,肌肉形成的过程,成肌细胞能够产生bHLH，它是肌细胞的前体，成肌细胞在特定的细胞生长因子耗尽时，停止分裂，向细胞外基质分泌纤维粘连蛋白，并通过51整联蛋白与纤维粘连蛋白结合。然后在细胞膜糖蛋白的介导下，成肌细胞排列成链状,最后，在钙离子载体的促进下，成肌细胞融合。 成肌细胞融合之后形成肌小管，新形成的肌小管分泌出白细胞介素4，它可以召集其他的成肌细胞与肌小管融合，形成成熟的肌小管，而后肌小管排列成肌纤维,骨骼发生,骨的来源： 生骨节中轴骨 侧板中胚层四肢骨 头部神经嵴腮弓和面部骨 产生方式：间充质骨组织 膜内成骨（intramembranous ossification）：由间充质组织直接转化 成骨组织，主要出现在颅骨发生中。 软骨内成骨（endochondral ossification）：间充质细胞先分化成过渡型软骨，然后再被骨取代。脊柱、骨盆、四肢骨。,来自神经嵴的间质细胞聚集形成成骨细胞，成骨细胞产生骨基质沉淀。成骨细胞沿骨基质钙化区排列，被骨基质包埋的成骨细胞变成骨细胞。,膜内成骨,聚集的间充质细胞形成结节后变为软骨，由软骨细胞分泌胞外基质。其外围再包围一层间充质细胞，该间充质细胞形成长骨的骨膜。 之后，中央部分的细胞变大，称为肥大软骨细胞。 肥大软骨细胞分泌各种基质，其中包括各种类型的胶原，大量的纤连蛋白及少量蛋白酶抑制因子，便于骨膜中的血管侵入。,软骨内成骨 软骨形成可分为三个阶段：间充质细胞增殖、前软骨间充质聚集和软骨细胞（chondrocyte）的分化。,当软骨基质退化时，肥大细胞也相继死亡，而由血管中进入的成骨细胞开始向部分退化软骨上分泌基质，形成骨，直至所有的软骨被骨代替。当骨膜内表面不断添加新的骨组织时，骨的内部区域变为骨髓腔。,骺生长板细胞的增殖受生长激素和胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor , IGF）的控制。,五、循环系统的发生,1、心脏发育,2、血管的发生,3、血管的发生,一、心脏发育,心脏是胚胎的第一个功能器官，脊椎动物的心脏起源于心脏中胚层两边的两个对称的区域，他们与邻近组织相互作用，最后特化为心脏,由BMP和FGF信号途径诱导的 心原性中胚层下内胚层 Fgf8(心脏蛋白表达去关键作用) 脊索分泌Noggin和chordin，在胚胎中央阻止BPM信号 从神经管而来的Wnt蛋白，抑制心脏形成（前部内胚层可产生Wnt抑制子） 心脏只能在BMP和Wnt拮抗子共同存在的地方形成,1、心原性中胚层的特化,BMP,2、心管的形成,脏壁层向内折叠形成前肠，这使得将来形成心脏的管状结构靠拢到一起，最终将心外肌膜连成一个整体的单管结构，两个心内管在同一空腔中共存一段时间后融合在一起。此时原来的一对体腔野合并为一个，心脏就位于其中。随后，两个心内膜形成一个搏动的空腔。 后端不融合部分成为卵黄静脉进入心脏的开口。（功能：运输养料到静脉窦）,3、心脏发生,5周人胚中，心脏为一心房和一心室的管状结构。28d人胚中，心脏回路开始形成，心房置于预定心室前面。 心脏环路的形成将心脏管原来的前后轴极性转变成左右轴极性。（依靠Nodal和Lefty-2） 调节心脏回路形成 1、细胞外基质flection 2、转录因子Nkx2-5和Mef2c 3、金属蛋白酶,方式一 血管形成（胚胎发育早期）：血管网络有侧板中胚层开始发育形成，内皮细胞相互连接，在原位形成血管 方式二 血管新生（体内）：内皮细胞从已经存在的初级血管以外出芽、迁移的方式形成不同的毛细血管网、动脉和静脉。,二、血管的发生,1、初级血管的产生,产生区域 卵黄囊血岛 早期脉管系统 间充质细胞 血岛 每个器官内,聚集,中央形成血细胞,外周形成血管内皮细胞,2、血管形成的三个因子,Fgf2：造血血管母细胞产生。 VEGF：使得血管细胞分化，是成血管细胞倍增成内皮管。（血岛旁间充质细胞分泌，通过其受体发挥作用） 血管生成素：主要介导内皮好覆盖内皮细胞的外膜细胞的相互作用,3、血管形成,新形成的毛细血管,细胞接触放松,内皮细胞,一分为二,心血管,已有血管,松散状态,融合成血管（如动静脉）,成熟毛细血管网,VEDF,TFF-,PDGF,加固细胞外基质,召集外膜细胞，使毛细血管保持弹性,其他调节物质 金属蛋白酶抑制子 胶原蛋白X 内皮他丁,VEDF,4、动脉和静脉产生,动脉前体的细胞膜上有eparin-B2,静脉前体的细胞膜上存在eparin-B2受体EphB4 eparin-B2和EphB4作用 静脉和动脉毛细血管边界，确保动脉毛细血管仅与静脉毛细血管相连 非边界区，确保仅在同一类型之间的血管融合，从而形成大的血管,三、血细胞的分化,两个阶段： 临时性胚胎造血阶段