发育学课件5neuron三胚层-器官发生.ppt

Developmental Biology第五章第五章 三胚层三胚层- -器官发生器官发生Developmental Biology脊椎动物三胚层形成的部分器官脊椎动物三胚层形成的部分器官Developmental Biology一、外胚层与中枢一、外胚层与中枢神经系统神经系统（一）中枢系统的形成（一）中枢系统的形成 神经管神经管(neural tube)是中枢神经系统的原基，其形成是中枢神经系统的原基，其形成称为称为neurulation其其方式分方式分primary neurulation和和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用此种方式Developmental Biology 外胚层细胞的命运：外胚层细胞的命运：背部背部中线区的细胞将形成脑和脊髓；中线区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。

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 神神经经管管形形成成的的起起始始：：来来自自背背部部中中胚胚层层的的信信号号诱诱导导预预置置神神经经板板边边缘缘的的细细胞胞的的背背侧侧收收缩缩，，而而预预置置的的表表皮皮细细胞胞向向中线移动，使表皮与神经板交接处凸起形成神经褶中线移动，使表皮与神经板交接处凸起形成神经褶Developmental Biology Primary neurulation的过程的过程Developmental BiologyDevelopmental Biology神经管形成的神经管形成的扫描电镜图扫描电镜图Developmental Biology人类胚胎的神经管闭合缺陷症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；第育，即致死性的无脑症；第5区不封口导致脊柱裂口症区不封口导致脊柱裂口症 Sonic hedgehog,Pax3, openbrain等等基因基因是神经管闭合所必需的。

孕妇服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：特点：神经管由胚神经管由胚胎内细胞组成的实心索胎内细胞组成的实心索中空而成中空而成 鸟类、哺乳类、两鸟类、哺乳类、两栖类动物胚胎的后部神栖类动物胚胎的后部神经管及鱼类胚胎的全部经管及鱼类胚胎的全部神经管的形成采取此种神经管的形成采取此种方式Developmental Biology 3.脑的分区脑的分区Developmental Biology 后脑的分区后脑的分区 脊椎动物后脑一般都再脊椎动物后脑一般都再分出多个分出多个菱脑原节菱脑原节(rhom-bomeres),每个菱脑原节是一每个菱脑原节是一个发育单位，节内的细胞可个发育单位，节内的细胞可交换，而节间不能交换交换，而节间不能交换 后脑产生控制面部和颈后脑产生控制面部和颈部的神经，其产生的神经嵴部的神经，其产生的神经嵴细胞分化出周边神经和面部细胞分化出周边神经和面部骨骼和结缔组织。

骨骼和结缔组织Developmental Biology神经嵴细胞神经嵴细胞 发生部位发生部位: 神经管神经管闭合处闭合处的神经管细胞和与神经管相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接的外表层细胞，它们间质细胞化而成为神经嵴细胞 特点特点: 具有迁移性具有迁移性 分化命运：分化命运：因发生的部位和迁移目的地不同而不同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和结缔组织等 Developmental Biology 躯干神经嵴细胞的迁移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。

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：迁移机制：即将迁移前表达即将迁移前表达Slug蛋白蛋白,用反义寡核苷酸抑制用反义寡核苷酸抑制Slug mRNA导致其不迁导致其不迁移；移；E-和和N-cadherin在迁移前表达，在迁移时停止表达在迁移前表达，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其它组织对神经嵴细胞迁移的影响 体节细胞的影响体节细胞的影响: 不同不同A－－P部位的神经嵴细胞都只能从体节的前半部迁移，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旋转也如此其原因可能是后半部表达跨膜蛋白Eph成员成员，，而神经嵴细胞表达其配体，二者的互作产生排斥而神经嵴细胞表达其配体，二者的互作产生排斥 神经管和脊索神经管和脊索的影响的影响: 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神经管沿D－－V轴转轴转180o,则神经嵴细胞向胚胎背部方向迁移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和胸部神经嵴细胞 头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、肌肉等细胞、肌肉等 心神经嵴心神经嵴(cardiac neural crest) :部分后脑后部的神经嵴细胞部分后脑后部的神经嵴细胞产生主动脉内产生主动脉内皮细胞皮细胞和和产生主动脉与肺动脉之间的隔膜产生主动脉与肺动脉之间的隔膜.Developmental BiologyWaadenburg 综合征综合征Developmental BiologyDevelopmental BiologyPAX3与与WS1和和WS3：：PAX3基因是基因是PAX家族成员之一，主要特征是含有配对域家族成员之一，主要特征是含有配对域(paired domain)和一个高度保守的能与和一个高度保守的能与DNA结合的氨基酸结构结合的氨基酸结构域，域，PAX3是一种转录因子，在是一种转录因子，在小鼠的神经管、发育的脑组织、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。

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的形成过程中发挥重要作用Tassabehji等最早报道等最早报道WS1患者患者PAX3基因突变，后续研究发现基因突变，后续研究发现90% 的的WS1和和50% WS3可检测可检测到到PAX3基因突变基因突变Developmental BiologyMITF、、SNAI2与与WS2：： 人类人类MITF基因编码的基因编码的MITF是一种螺旋一环一螺旋碱性亮氨酸拉链结构的是一种螺旋一环一螺旋碱性亮氨酸拉链结构的转录因子转录因子，这些蛋白质通过，这些蛋白质通过HLH—Zip结构域形成同源或异源的二聚体后以其结构域形成同源或异源的二聚体后以其基本的基本的DNA结合域与结合域与DNA结合结合参与调控多种生长发育过程，尤其是色素细胞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素细胞缺失可引起耳聋。

WS2患者患者MITF基因突变最早是基因突变最早是Tassabehji研究报道的研究报道的 随后大量的研究随后大量的研究发现许多发现许多WS2家系有家系有MITF基因突变，据推测大约有基因突变，据推测大约有15-20% 的的WS2患者有患者有MITF基因突变基因突变 SNAI2(SLUG)是是一种锌指转录因子，迁徙的神经脊细胞可表达一种锌指转录因子，迁徙的神经脊细胞可表达最新研究最新研究揭示小鼠揭示小鼠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，提示人类人类SNAI2(sLuG)可能参与可能参与WS的形成，的形成，Martin等检测等检测38个无个无MITF 突变的突变的WS2，其中，其中2个个WS2表现表现SNAI2(SLUG)的杂合缺失，进一步试验表明的杂合缺失，进一步试验表明MITF可可与与SNAI2(sLuG)的启动子的启动子E盒相作用而调节色素细胞的生长发育盒相作用而调节色素细胞的生长发育Developmental BiologyEDN3、、EDNRB、、SOX10与与WS4：： EDN3定位于定位于20q13.2-q13.3区间，据推测其能有效促进胚胎区间，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，组织色素细胞的有丝分裂，并可改变其分化过程，使其具有胶使其具有胶质细胞一色素细胞双向分化潜能质细胞一色素细胞双向分化潜能。

EDN3的受体基因的受体基因EDNRB定定位于位于13q22，其编码，其编码EDN3受体蛋白的配体研究发现部分受体蛋白的配体研究发现部分WS4患者有患者有EDN3和和EDNRB突变 SOX10是是DNA 结合蛋白中具有高活动组分结合蛋白中具有高活动组分(high mobility group，，HMG)超家族成员之一，超家族成员之一，在胚胎神经细胞发育中最先表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达并促进外周神经系统的发育自Pingault等在一个等在一个WS4检测到检测到SOXl0突变以来，已经发现多种突变以来，已经发现多种SOXl0突变与突变与WS4有关WS4为常染色体隐性遗传且多为散发病例为常染色体隐性遗传且多为散发病例Developmental Biology( (二二) )表皮及其衍生物的发育表皮及其衍生物的发育1 表皮细胞的起源表皮细胞的起源胎皮和基底层胎皮和基底层基底层基底层-棘层棘层-颗粒层颗粒层-过渡型细胞过渡型细胞-角质层角质层Developmental Biology大疱型表皮松懈症大疱型表皮松懈症Developmental BiologyDevelopmental Biology胶原蛋白胶原蛋白7Developmental Biology家族性良性慢性天疱疮家族性良性慢性天疱疮Developmental BiologyDevelopmental BiologyATP2C1 ATP2C1编码的蛋白质（编码的蛋白质（ hspcA1 ）是一种存在于高）是一种存在于高尔基体内的新型钙泵尔基体内的新型钙泵ATP酶酶，在角质形成细胞内高度，在角质形成细胞内高度表达表达。

钙泵在调节角质形钙泵在调节角质形成细胞之间的黏附作用还成细胞之间的黏附作用还不明确，但由于不明确，但由于基因突变基因突变造成的细胞内钙离子浓度造成的细胞内钙离子浓度的改变可能会导致蛋白水的改变可能会导致蛋白水解或钙粘连蛋白构象改变，解或钙粘连蛋白构象改变，使它们出现不正常分布，使它们出现不正常分布，进而导致角质形成细胞分进而导致角质形成细胞分离离 ATP2C1突变将导致突变将导致hspcA1功能障碍，因此功能障碍，因此hspcA1功能的正常行使对功能的正常行使对于维持表皮结构的完整性于维持表皮结构的完整性起着重要作用起着重要作用Developmental Biology2 皮肤衍生物皮肤衍生物Developmental Biology念珠状发念珠状发Developmental BiologyDevelopmental BiologyhHB6(人毛发碱性角蛋白人毛发碱性角蛋白6) 目前已知毛细胞角蛋白定位于目前已知毛细胞角蛋白定位于I型角蛋型角蛋白簇白簇17q12.21或或Ⅱ型角蛋白簇型角蛋白簇12q13上致病突变发生在对正常纤丝装配关上致病突变发生在对正常纤丝装配关键的区段。

键的区段Developmental Biology二、中胚层二、中胚层神经胚期中胚层分为神经胚期中胚层分为5个区个区1 位于胚胎背面中央的脊索中胚层位于胚胎背面中央的脊索中胚层—脊索脊索2 背部体臂中胚层背部体臂中胚层—体节和神经管两侧的中胚层体节和神经管两侧的中胚层-背部许多结缔组织背部许多结缔组织3 中段中胚层中段中胚层—泌尿系统和生殖器官泌尿系统和生殖器官4 离脊索稍远的侧板中胚层离脊索稍远的侧板中胚层—心脏、血管、血细胞等心脏、血管、血细胞等5 头部间质头部间质—面部组织和肌肉面部组织和肌肉Developmental Biology三、内胚层三、内胚层 咽咽 消化器官消化器官 呼吸器官呼吸器官Developmental Biology思考题思考题1、三大胚层发育的命运？、三大胚层发育的命运？2、何为神经胚、神经胚形成？有哪些方式形成、何为神经胚、神经胚形成？有哪些方式形成神经胚？神经胚？3、神经管形成的过程如何、神经管形成的过程如何?4、皮肤分为哪几层？、皮肤分为哪几层？。