附肢的发育和再生

附肢的发育和再生1脊椎动物附肢的发育脊椎动物的附肢都是由中胚层和外部的表皮共同形成的,但它们的最后形式却各不相同的。如前肢可成为前足、上肢、翅、鳍等。附肢的起源脊椎动物的附肢在起源上是由胚胎体壁向外生长形成的:

侧板中胚层

体节腹侧部产生的疏松间质外胚层？肢芽的形成？Gain-of-function实验结果表明，转录因子TBX4和TBX5分别与后肢和前肢的特化有关。Loss-of-function资料也表明，人类TBX5基因缺失会导致上肢和心脏的异常，但下肢基本不受影响。

前肢和后肢？

TBX4和TBX5在肢型特化中的作用TBX4和TBX5在FGF10诱导形成的肢芽中的表达附肢发育时期轴的建立脊椎动物完全形成的附肢包含三个轴的发育，分别是近-远（proximal-distal,P-D）轴背-腹（dorsal-ventral，D-V）轴前-后（anterior-posterior，A-P）轴附肢发育近远轴的形成：

外胚层和中胚层间的相互作用在鸟类和哺乳类中胚层诱导肢芽顶端前、后边缘的外胚层细胞伸长，形成一个增厚的特殊结构,称为顶外胚层嵴（apicalectodermridge(AER)）。AER和PZ对P－D轴线影响Progresszone（PZ）是指位于AER下面保持了旺盛分裂能力的间质细胞区域，大约有200μm厚度。附肢沿近-远轴的分化是由AER和附肢中胚层诱导的相互作用产生的。中、外胚层的分离附肢芽的中胚层和外胚层能用化学方法可很干净地分离：用胰蛋白酶溶液处理附肢芽，获得健康和完整的表皮。附肢芽浸泡于乙烯二硝基四乙酸溶液中,外胚层破坏，而剩余的中胚层处于极好的状态实验I实验IIaAER切除时期越晚,则有越来越远的附肢成分在残肢上形成实验IIb老幼肢体间PZ细胞的互换改变P－D发育。EarlybudPZtolatebudLatebudPZtoearlybudAER与PZ相互作用的分子信号：FGF2

Hox基因在决定肢体P－D轴线中的作用Hox基因缺陷导致肢体相应部位的缺失或缺陷将额外的极化活动区(zoneofpolarizingactivity,ZPA)移植到肢芽的前端可导致远端形成镜像对称结构附肢A－P轴线的确定－ZPA位于后部间质细胞区SonicHedgehog的表达部位与ZPA吻合前-后轴的特化原因SonicHedgehog具有ZPA活性的实验证据Shh

活性调节由AER分泌的FGF8&shh为什么FGF8不激活所有在AER下面的间质细胞？Shh

活性调节Shh作用的方式——前后轴分化附肢D－V轴线的确定BMP4敲除Wnt-7a的小鼠的脚掌有镜像对称的双腹部结构敲除Wnt-7a的小鼠的脚掌缺少后部趾，说明其也影响A－P极性足腱足垫三个轴的协调近远背腹前后附肢中组织类型的建立当附肢芽向外生长时,它是由形态学上同源的间质组成的。附肢中央的核变得浓缩,以富含血管的层所包围。血管层向外是无血管的区域(avascularsleeve),大约150μｍ宽。附肢中组织类型的建立从附肢芽核心取出细胞,并培养它们分化为软骨细胞。从无血管区取细胞,并培养它们时,它们最初也发育为软骨细胞。如果预定软骨细胞与附肢外胚层共同培养,软骨很少分化。

无血管区的形成一种现代假说认为,由外胚层产生的一些细胞外基质成分在外胚层下150μｍ厚的无血管区中引起细胞变平,抑制软骨的发育。肌肉形成在血管层发育的肌肉形成区完全是由体节的真皮生肌节来源的。血管层或通过起一种迁移基质的作用,或通过产生一种向化因子,引导成肌肉前体的迁移。附肢肌肉精确的模式形成依赖于软骨的模型。细胞凋亡与趾的形成趾间坏死区尺骨和桡骨由于中部坏死区而彼此分离，其它两个区域，前坏死区和后坏死区进一步定型附肢的末端存在几个基因，它们的表达预示细胞注定死亡的那些区域。鸭足和鸡足的不同是在指间有无细胞死亡决定细胞死亡的是间质细胞，而不是外胚层细胞。

在早期肢芽中，BMP2、BMP4、BMP7在趾间组织中表达，促进趾间组织的凋亡，趾区表达的noggin可拮抗BMP。

总结Tbx5

和Tbx4表达决定前后肢特化AER(FGF2)+PZ(?)近远轴ZPA(SHH←→FGF)前后轴特化Wnt7a背腹轴特化各个轴相关基因之间的相互作用凋亡的重要作用。复习Hedgehog信号途径分泌性信号分子，信号分子以前体形式合成，自我催化裂解成有活性的N端Wnt和ptc反馈调节

再生主要内容再生的概念两栖类附肢再生再生再生（regeneration）指生物体以现存的细胞和组织重新生长或修复丢失组织或器官的过程脊椎动物的再生哺乳类的再生能力较差，但是有些组织或器官如皮肤、肝脏等有相对强的再生能力。依据组织及种属差异，脊椎动物的再生主要由两种类型细胞参与完成：干细胞或祖细胞的激活增殖分化细胞去分化蝾螈肢体的再生芽基细胞的来源和作用形成芽基的细胞来自截肢位点附近的一个狭窄的区域去分化的分子机制

多种酸性水解酶和基质金属蛋白酶完成组织溶解（histolysis）过程Klf4,Sox2,c-myc在蝾螈肢的再生芽基中表达上调表观遗传学水平的变化，如组蛋白、DNA的甲基化、乙酰化水平的变化，microRNA表达的变化利用实验检测组织分化潜能2009年，Kragl等进行了一系列精细的移植实验实验，将GFP标记的不同肢组织移植到受体肢中并诱导再生，仔细跟踪了这些细胞的分化过程。再生作用的调节调节再生附肢形成的因素可能有三个:

表皮,激素和残留附肢中的神经。在截肢后不久,皮肤表皮迅速覆盖创面,并增生形成多层细胞的顶外胚层帽。将顶外胚层帽移植到再生芽基的基部,可诱导超额附肢的再生。其它的表皮移植物没有这样的作用,因此,顶外胚层帽可能对附肢得以再生是必须的。再生附肢的顶外胚层帽和鸡胚附肢芽的顶外胚层嵴间起类似的作用,通过刺激细胞的增殖,提供细胞就近分化,以产生定形的附肢组织,从而促进附肢向外生长。表皮的作用激素的作用将垂体前叶切除,阻止有尾类附肢的再生；如在截肢时切除垂体前叶,阻止效应最明显。如果延迟垂体切除的时间,则再生的程度依赖于延迟时间的长短。神经的作用神经纤维是通过调节AEC中AGP(anteriorgradientprotein)的表达，进而通过其受体Prod1来刺激芽基细胞增殖的神经轴突FGF-2，Gdf-2，P物质等细胞分化模式的恢复French等(1976)提出一种极性坐标模型(polarcoordinatemodel)来解释在两栖类附肢再生期间及其它再生系统中,模式是怎样被重新建立的。极性坐标模型

一个细胞的位置是由两个值(values)决定的:一个圆周的和一个放射的成分蝾螈肢再生中的图式重建已假设有几种规则管理再生的过程。远端转化规则插入再生规则

远端化规则一个截断附肢的再生总是产生切面远端的部分，而不受切面所在水平的制约。插入规则两部分正常状态下不相邻的组织放置在一起，在再生过程中，细胞会通过某种方式感知并消除这种不连续性，再生出中间缺失的部分，称为插入式再生。s