中胚层与器官形成（经典实用）

1、中胚层与器官形成 成员：张阳 梁杰 李云峰 华俊豪 向治霖 5/1/2021 中胚层可分为中胚层可分为4个区域：中间中胚层；背脊中胚层；轴旁中胚层；个区域：中间中胚层；背脊中胚层；轴旁中胚层； 侧板中胚层。侧板中胚层。 羊膜动物胚胎的中胚层分区示意图 5/1/2021 (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

2、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 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 1、体节的形成、体节的形成 第一对体节在胚胎

3、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。

4、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

5、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

6、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

7、间来自神经嵴的间 质细胞聚集形成质细胞聚集形成 成骨细胞，成骨成骨细胞，成骨 细胞产生骨基质细胞产生骨基质 沉淀。成骨细胞沉淀。成骨细胞 沿骨基质钙化区沿骨基质钙化区 排列，被骨基质排列，被骨基质 包埋的成骨细胞包埋的成骨细胞 变成骨细胞。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

8、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

9、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、心原性中胚层的特化 BMP 2 2、心管的形成、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

10、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、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

11、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、血管的发生二、血管的发生 1、初级血管的产生、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、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、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、血细胞的分化三、血细胞的分化 两个阶