眼的发育专题培训专家讲座

眼发育Department

of

Developmental

Biology

SchoolofLifeSciencesCentral

South

Universityzhangjianxiang@1眼的发育专题培训第1页第十二章眼发育第一节眼早期形态发生

第二节视泡发育机制

第三节晶状体发育机制

第四节角膜发育2眼的发育专题培训第2页第一节眼早期形态发生概述一、眼结构纤维膜血管膜视网膜眼是由几个胚层起源不一样部分，经过一系列诱导作用和时间、空间上协调发育，形成含有准确功效感觉器官。3眼的发育专题培训第3页视网膜视神经角膜虹膜睫状体

脉络膜巩膜Fovea晶状体房水玻璃体4眼的发育专题培训第4页二、眼形态发生胚胎第四面，前脑两侧突出左右两个视泡(opticvesicl)。视泡远端膨大，贴近体表外胚层，并凹陷形成双层杯状结构，称视杯(opticcup)。视泡近端变细，形成视柄(opticstalk)。与由前脑分化间脑相连。此时，体表外胚层在视杯诱导下增厚，形成晶状体板(lensplacode)。随即晶状体板凹入视杯内，并与体表外胚层分离，发育成晶状体泡。5眼的发育专题培训第5页二、眼形态发生6眼的发育专题培训第6页脊椎动物眼发育(D、E)伴随晶状体内陷，视泡变为神经视网膜和色素视网膜；晶状体泡将外胚层诱导为角膜(A)视泡从间脑中突出，并接触外胚层；(B,C)当视泡内陷覆盖外胚层分化为晶状体细胞；7眼的发育专题培训第7页（一）视网膜和视神经发生

视杯分内外两层，外层分化为视网膜色素上皮层；内层增厚，由外向内依次为神经上皮层、套层和边缘层。神经上皮层分化为视锥、视杆细胞，套层分化为双极细胞、节细胞及支持细胞。内外两层之间腔隙最终消失，两层直接相贴，发育为视网膜视部。视杯口边缘部，内层上皮增生，与外层分化色素上皮相贴，在晶状体泡与角膜之间延伸，形成视网膜睫状体部与虹膜部。睫状体部内层上皮分化为非色素上皮。虹膜内层上皮分化为色素上皮；虹膜外层上皮分化出虹膜平滑肌，包含瞳孔括约肌和瞳孔开大肌。节细胞轴突伸至边缘层并向视柄集中形成视神经。8眼的发育专题培训第8页（二）晶状体角膜和眼房发生

晶状体由晶状体泡演变而来，最初晶状体泡为单层上皮组成，前壁为单层立方上皮，分化为晶状体上皮；后壁为高柱状细胞，逐步分化为晶状体纤维，并向前方延伸，使晶状体泡腔消失，晶状体变为实体结构。今后，晶状体赤道部细胞不停增生，演变成新晶状体纤维，原有晶状体纤维逐步退化形成晶状体核。新晶状体纤维逐层添加到晶状体核周围，晶状体及晶状体核逐步增大。此过程连续终生，但随年纪增加晶状体增加速度减慢。9眼的发育专题培训第9页（三）血管膜和巩膜发生

视杯周围间充质分内外两层。

内层血管发生较多，并分化出大量色素细胞，发育为血管膜。血管膜大部分贴在视网膜外面，形成脉络膜；位于视杯口边缘部分，则分化为虹膜基质与睫状体主体。外层形成大量纤维，分化为巩膜。图9-610眼的发育专题培训第10页神经嵴起源头部间质聚集形成充满血管脉络膜结缔组织巩膜营养和保护眼球视泡内陷视杯外层：色素视网膜内层：神经视网膜细胞外基质光感受器(视锥细胞、視杆细胞）神经胶质细胞中间神经元（双极神经元）神经节细胞

轴突

视网膜中央视乳突处集中色素上皮虹膜和睫状体玻璃体视杯边缘向晶状体扩散通向间脑视柄视神经视柄视网膜晶状体泡覆盖表皮角膜诱导晶状体板内陷晶状体窝脱离晶状体泡外侧：晶状体上皮内侧：晶状体纤维11眼的发育专题培训第11页第二节视泡发育机制两栖类眼原基最初位于神经板最前端，呈卵圆形，彼此相近地排列在中线两侧。12眼的发育专题培训第12页一、控制视泡形成原因1．间质聚集在视泡周围间质对视泡正常发育含有十分主要作用。除去间质，视泡发育不正常或发育频率不高。美西螈神经板前部两侧区域中胚层间质+--共同培养---视泡发育频率54.4％美西螈神经板前部两侧区域----------------单独培养---视泡发育频率11.1％13眼的发育专题培训第13页当把眼原基处一小片组织移植到头后部中胚层上面神经板区时，则眼发育受到抑制。这说明形成眼原基一些因子集中在神经板前部区域。14眼的发育专题培训第14页去掉神经板眼原基下面中胚层将不一样程度地发育出单眼在神经板眼原基下面中胚层含有控制眼发育数目标作用，可能是因为神经板前部下方中胚层抑制眼形成。在除去神经板眼原基下面中胚层时，两侧眼原基消除了中间抑制作用而共同合并形成单眼。而当神经板眼原基下面中胚层存在时，因为中间抑制作用两侧眼原基分别发育而形成双眼。15眼的发育专题培训第15页并眼畸形（独眼畸形）见于脊椎动物。为眼发育受抑制畸形之一。症状是左右两眼在额正中合并在一起,进而形成独眼甚至无眼。各种试验表明,这种畸形与原基诱导效果低相关。印度出生独眼畸形女婴俄罗斯圣彼得堡出生独眼女婴16眼的发育专题培训第16页年12月28日，这只奇特小猫降生在美国。它主人依据希腊“独眼巨人”名字将它命名为CY，但它在出生后第2天就死去。独眼小猫17眼的发育专题培训第17页2．细胞粘着视泡细胞表面粘着性改变可能和视泡外突和视杯形成相关。试验证实，在正常发育中视泡与晶状体外胚层暂时性地紧密粘着，是完成视泡内陷为视杯和保持视杯正常形态必要条件。3．脑脊液积聚因为视泡经过视柄与脑室相通，假如把细玻璃管插入视泡内阻止液压形成，则发育眼不正常。说明视泡膨胀长大依赖于脑脊液在视泡内积聚。18眼的发育专题培训第18页二、视泡分化和自我调整视泡发育为视杯后由内外两层组成，内层分化为神经视网膜，而外层分化为色素上皮。在发育早期它们发育潜能是相等。色素上皮和神经视网膜能够相互转化和进行自我调整。神经视网膜色素上皮神经视网膜色素上皮两栖类视泡期或视杯期色素上皮神经视网膜胚胎头部不一样区域胚胎头部不一样区域移植移植19眼的发育专题培训第19页1．与外胚层接触视泡或视杯与外胚层接触区域可分化为神经视网膜。在正常发育中，神经视网膜可能对色素上皮分化等能性潜力有抑制作用。间质在影响色素上皮分化中可能起两个作用：一是使色素上皮变薄，这主要是间质参加基膜形成以固定上皮状态并抑制上皮有丝分裂二是间质代谢特点，间质氧化过程在色素上皮分化中很主要。2．间质影响色素上皮分化视泡生理盐水单独培养分化为神经视网膜视泡间质共同培养分化为色素上皮20眼的发育专题培训第20页3．神经视网膜分化因为视网膜是由脑壁向外突出形成，所以像大脑和小脑皮层一样，神经视网膜发育成不一样类型神经元分层排列(A,B)视网膜内成神经细胞开始分离；(C)视网膜中主要神经通路。光神经冲动脑21眼的发育专题培训第21页22眼的发育专题培训第22页视网膜中各种细胞类型没有特异细胞前体，全部这些前体细胞都是全能将带有半乳糖苷酶基因病毒注射到新生大鼠眼后部仍在发育视网膜中，感染一个月后，一个被感染前体细胞产生一串细胞：5个视杆细胞、一个双极神经元和一个视网膜神经胶质细胞。23眼的发育专题培训第23页4．视网膜—顶盖投射形成大多数关于视觉系统发育研究是用低等脊椎动物，最惯用是爪蟾、豹蛙和金鱼。这些动物视网膜神经纤维伸向脑特定区域——视顶盖(opticrectum)，这种神经分布模式称为视网膜顶盖投射

24眼的发育专题培训第24页25眼的发育专题培训第25页视网膜顶盖准确连接形成受以下原因影响(1)化学亲和性化学亲和性学说认为存在一些本质上是生物化学分子物质，它们引导生长神经纤维抵达顶盖适当靶区。移植片视网膜顶盖投射是依据它们起初定位,而不是移植后位置。说明视网膜细胞能识别顶盖上某种线索，并引导它们神经支配。V-DP-AA-P26眼的发育专题培训第26页(2)细胞粘连性

这种细胞粘连亲和性使视网膜神经节细胞生长锥能识别顶盖上适当靶区。

TOP在视网膜背部到腹部存在浓度下降梯度，在顶盖腹侧到背侧存在浓度下降梯度。这种梯度分布形式与视网膜顶盖连接模式相关。不一样区域细胞放入放射性同位素标识TOP抗体悬液处理，测定放射活性视网膜背侧比腹侧高35倍。27眼的发育专题培训第27页(3)发育时期

视网膜神经节细胞可能以发育不一样时期向外生长，那些首先抵达顶盖神经纤维与它首先碰到第一个顶盖细胞形成突触连接，而后抵达纤维生长到较远还未被占据位点。背部半眼首先生出神经节细胞轴突，离开眼球进入视束，比腹部视网膜神经节细胞轴突提前6小时抵达顶盖（腹侧）。视网膜背侧半眼标识同位素28眼的发育专题培训第28页发育早期胚胎背眼原基代替晚期胚胎背侧眼原基，其投射到腹侧顶盖，但较腹侧眼原基抵达背侧顶盖时间晚。29眼的发育专题培训第29页(4)其它因子

在视神经再生研究中发觉一些其它因子影响再生视网膜顶盖投射形成。再生视网膜顶盖投射准确化依赖神经活动，河豚毒素阻断视网膜神经节细胞电活动时，视网膜顶盖投射准确化不能进行。在正常发育期间神经活动对末梢树状分支准确化作用机制还不十分清楚。轴突抵达顶盖树状产生多个分支准确化为更小突触区错误路线视神经纤维消失30眼的发育专题培训第30页一、晶状体诱导第三节晶状体发育机制1、正常诱导2、缺乏视泡时，无晶状体形成3、用其它组织代替视泡，不产生诱导4、将视泡置于相邻头部外胚层其它区域，在不一样地方诱导出晶状体31眼的发育专题培训第31页32眼的发育专题培训第32页二、晶状体形态发生和相关原因晶状体形态发生晶状体形态发生从预定晶状体外胚层晶状体板晶状体窝晶状体泡初级晶状体纤维次级晶状体纤维成熟晶状体。33眼的发育专题培训第33页与晶状体发生相关主要原因1．细胞外基质在鸡和小鼠晶状体形态发生中，视泡和预定晶状体外胚层间细胞外基质含有促进细胞分化作用。2.微管和微丝晶状体板内陷形成晶状体窝过程好像是依赖于细胞顶端细胞质内微丝收缩。34眼的发育专题培训第34页3．细胞增殖晶状体原基边缘是固定，因为细胞分裂使这群细胞压力增大，引发晶状体板内陷形成晶状体窝。35眼的发育专题培训第35页36眼的发育专题培训第36页

4．视杯

晶状体泡伸长细胞处于视杯包围内部，视杯环境诱导细胞伸长和形成初级晶状体纤维。180度上皮细胞开始伸长并变为初级纤维细胞37眼的发育专题培训第37页

三、晶状体细胞分化

晶状体组织向能够折射光线透明结构分化，包括晶状体细胞形态结构改变和特异性蛋白——晶状体蛋白合成，其组成晶状体可溶性蛋白质90％以上。在初级晶状体纤维成长同时，细胞内合成大量晶状体蛋白，使其充满整个细胞，并挤出细胞核，伴随初级晶状体纤维不停生长，最终充满晶状体泡两层细胞之间空间。晶状体蛋白分为四类：αβγδ晶状体蛋白哺乳类、两栖类和鱼类：α、β、γ晶状体蛋白鸟类和爬行类：α、β、δ晶状体蛋白38眼的发育专题培训第38页四、晶状体再生和转分化(一)、晶状体再生晶状体再生首先在蝾螈中发觉。当将成体蝾螈晶状体除去以后，可从虹膜背缘再生出新晶状体，这一现象被称为乌尔夫氏晶状体再生。39眼的发育专题培训第39页虹膜背缘细胞色素开始降低，分裂加紧，并逐步变得透明和开始合成晶状体蛋白，形成晶状体细胞。40眼的发育专题培训第40页(二)、转分化转分化：是指由一个部分分化了组织细胞转化为另一个组织类型充分分化细胞。虹膜-----------晶状体神经视网膜和色素上皮------晶状体或类晶状体41眼的发育专题培训第41页1．晶状体蛋白mRNA：眼非晶状体组织中必须含有晶状体蛋白mRNA才能发生转分化。2．DNA复制和细胞分裂：在除去晶状体后虹膜背缘细胞大量复制DNA和随即细胞分裂，DNA复制也可能是转分化先决条件之一。3．去分化：去分化(dedifferentiation)是指细胞终末产物降低或排除。虹膜细胞分化为晶状体细胞要排除它们终末产物色素。(三)、晶状体再生和转分化相关原因

42眼的发育专题培训第42页4．细胞表面改变：细胞表面特征改变是转分化诱因，其可能为表示晶状体潜能提供信号。(除去晶状体，虹膜背侧细胞变得疏松）5．激素：甲状腺和垂体分泌激素均可刺激两栖类角膜和虹膜再生晶状体。6