附肢的发育与再生

1、附肢的发育与再生附肢的发育与再生1.1.脊椎动物附肢发育的脊椎动物附肢发育的诱导作用诱导作用种类多、互作多，种类多、互作多，是发育生物学是发育生物学的重要课题的重要课题。2.2.两栖类幼虫两栖类幼虫再生现象再生现象是再生研究的极好模型。是再生研究的极好模型。脊椎动物的附肢脊椎动物的附肢1.特点：特点：附肢极其复杂而精密。附肢极其复杂而精密。在三个基本轴上是不对称的（上图），但左右在三个基本轴上是不对称的（上图），但左右前肢呈镜面对称。前肢呈镜面对称。2.起源：起源：由由体壁中胚层体壁中胚层和和外部表皮外部表皮共同组成。共同组成。肱骨（肱骨（gng）尺骨尺骨桡骨（桡骨（ro）腕骨腕骨指骨指骨孵化

2、孵化10d的完整鸡翅的完整鸡翅附附肢芽的形成肢芽的形成附肢芽（附肢芽（limb budlimb bud）：）：附肢的原附肢的原基。基。附肢芽附肢芽形成位置在每一物种恒定，形成位置在每一物种恒定，由由HoxHox基因沿基因沿A-PA-P（前后）轴（前后）轴表达表达水平决定。水平决定。鸡胚胎的肢芽鸡胚胎的肢芽孵化孵化3d胚胎侧面出现肢芽胚胎侧面出现肢芽翅芽翅芽腿芽腿芽体节体节顶外胚顶外胚层嵴层嵴 附肢场（附肢场（limb field）p含义：含义：能形成一个附肢的所有细能形成一个附肢的所有细胞。胞。包括产生附肢的中胚层细胞包括产生附肢的中胚层细胞（附肢盘，（附肢盘，limb disc）以及形成）以

3、及形成附肢周围躯干组织和肩带附肢周围躯干组织和肩带/腰带的腰带的细胞。细胞。p作用：作用：调节失去或增加部分附肢调节失去或增加部分附肢的能力。的能力。附肢场中的每个细胞都附肢场中的每个细胞都能被指令形成附肢的任意一部分。能被指令形成附肢的任意一部分。美西螈的预定前肢场美西螈的预定前肢场体节体节前肾鳃自由附肢周围躯干组织肩胛带雨蛙雨蛙（Hyla regila）的多附肢蝌蚪的多附肢蝌蚪原因：早期后肢场被寄生线虫卵分隔开原因：早期后肢场被寄生线虫卵分隔开提示：附肢场有极强的调整能力提示：附肢场有极强的调整能力RA处理蝌蚪的尾巴引起肢再生处理蝌蚪的尾巴引起肢再生视黄酸（视黄酸（RA）RA处理促进肢芽的

4、形成处理促进肢芽的形成（箭头所指部位）（箭头所指部位）视黄酸（视黄酸（RA）作用作用1.对肢芽向外生长具重要作用。对肢芽向外生长具重要作用。2.RA的前后轴呈浓度梯度，激活同源框基因，促使细胞形成肢场。的前后轴呈浓度梯度，激活同源框基因，促使细胞形成肢场。3.RA可引起再生尾中的同源转化现象（可引起再生尾中的同源转化现象（homeotic transformation） 。pHensens结可能是产生结可能是产生RA的源泉的源泉附肢附肢早期发育早期发育中中外外/ /中中胚层的相互作用胚层的相互作用p附肢发育起始于肢场附肢发育起始于肢场侧板中胚侧板中胚层层（肢骨前体）和（肢骨前体）和体节中胚层体

5、节中胚层（肢肌前体）间质细胞的增殖。（肢肌前体）间质细胞的增殖。p体节中胚层细胞体节中胚层细胞沿胚胎长轴的沿胚胎长轴的增殖，逐渐在表皮下面形成厚增殖，逐渐在表皮下面形成厚的间质细胞团，影响的间质细胞团，影响附肢形成附肢形成位置位置。两栖类胚胎附肢由两栖类胚胎附肢由中胚层中胚层起源的图解起源的图解FGF10的表达及其在鸡肢发育过程中的作用的表达及其在鸡肢发育过程中的作用1. 附肢芽中预定位置激活的附肢芽中预定位置激活的转录因子转录因子TBX4和和TBX5，分别特化分别特化后肢后肢和和前肢前肢。2. 人类人类TBX5基因缺失基因缺失导致上肢和心脏异常。导致上肢和心脏异常。异位表达异位表达TBX4，

6、可以使，可以使FGF10诱导形成的前肢转变为后肢诱导形成的前肢转变为后肢TBX4和和TBX5在在FGF10诱导形成的肢芽中的表达诱导形成的肢芽中的表达顶外胚层嵴顶外胚层嵴（AER）p作用：作用：1.维持其内侧间质细胞增生能力，维持其内侧间质细胞增生能力，使肢体沿使肢体沿P-D（近远）轴曲）轴曲线生长。线生长。2.维持肢体维持肢体A-P（前后）轴线控轴线控制基因的命运制基因的命运3.与控制肢体与控制肢体A-P和和D-V（背腹）轴线的饿因子互作，指导轴线的饿因子互作，指导细胞分化。细胞分化。额外额外AER腿中胚层腿中胚层非附肢中胚层非附肢中胚层附肢发育停止附肢发育停止AER退化退化附肢发育停止附肢

7、发育停止附肢的向外生长涉及附肢的向外生长涉及AER和中胚层间持续的相互作用和中胚层间持续的相互作用生长因子生长因子FGF-8可可以替代顶外胚层嵴以替代顶外胚层嵴前肢中胚层前肢中胚层顶外胚层嵴顶外胚层嵴AER缺失缺失生长因子生长因子FGF-8可以替代顶外胚层嵴可以替代顶外胚层嵴AER渐进带渐进带PZ：AER内保持了旺盛分裂能力的内保持了旺盛分裂能力的间质细胞区域，位于肢芽的顶端与间质细胞区域，位于肢芽的顶端与AER紧邻紧邻的间质组织大约的间质组织大约200m的范围内的范围内前进区鸡胚趾间细胞的程序性死亡信号可能由鸡胚趾间细胞的程序性死亡信号可能由BMP发出发出封阻封阻BMP的受体将会阻止这些细胞

8、的程序性死亡的受体将会阻止这些细胞的程序性死亡dominant negative BMP receptornoggin expression细胞凋亡与趾形成的关系细胞凋亡与趾形成的关系1. 趾的形成依赖于趾的形成依赖于趾间区趾间区和和趾区趾区生长速度的差异，决定细胞死亡生长速度的差异，决定细胞死亡的是的是间质细胞间质细胞，不是外胚层细胞。，不是外胚层细胞。2. BMP2、BMP4、BMP7在趾间组织中表达，促进趾间组织的在趾间组织中表达，促进趾间组织的凋亡，趾间表达的凋亡，趾间表达的noggin可拮抗可拮抗BMP，从而防止部分趾间细，从而防止部分趾间细胞的凋亡。胞的凋亡。1. BMP蛋白可能参与了软骨的稳定