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第九章 四肢动物肢体的发育 脊椎动物肢体发生曾是胚胎学研究的经典问题，从一定意义上讲，它与整个胚胎的发育有许多可以类比的地方，例如，鸟翅的发生既有各部分组织结构分化构建的问题，也存在前后、背腹、左右对称的问题。此外，在进化上肢体也是多样化发生十分突出的问题。 人上肢的结构 反应停导致的海豹畸形 畸形青蛙 多氯联苯导致的前肢畸形 在所有的四足动物中，附肢发育的基本形态发生原则（basic morphogenetic rules）是相同的。 构建一个附肢所需要的位置信息要在一个三维（或包括时间在内的四维）的、相互协调的系统中发挥作用。现在已鉴定了一系列蛋白，在附肢近远轴、前后轴和背腹轴的形成过程中发挥作用。 一、肢芽的形成 脊椎动物的附肢在起源上是由胚胎体壁向外生长形成的，主要是由来自中胚层的疏松间质形成的中央核，以及来自外胚层的表皮两大部分组成。 附肢的原基称为附肢芽（limb bud）。附肢芽形成的位置在每一物种是恒定的，由Hox基因沿身体前后轴表达的水平决定。 许多脊椎动物胚胎中的预定附肢区（prospective limb area）已被定位。能形成一个附肢的所有细胞，称为附肢场（limb field），包括位于中央的、产生附肢本身的中胚层细胞（附肢盘，limb disc）以及形成周围的躯干组织和肩带的细胞。 附肢场起初具有调节失去或增加部分附肢的能力，附肢场中的每个细胞都能被指令形成附肢的任意一部分。 二、附肢的早期发育 附肢发育中外胚层和中胚层间的相互作用 附肢发育起始于肢场侧板中胚层（四肢骨的前体）和体节中胚层（四肢肌肉的前体）间质细胞的增殖。 体节中胚层细胞沿胚胎长轴的增殖，逐渐在表皮的下面形成厚的间质细胞团，可能与两对附肢形成的位置有关。 覆盖在间质细胞团表面的表皮变得稍微增厚，同时被包裹在内部的间质细胞团向外突出，形成肢芽（limb bud）。 肢芽形成的信号是由形成预定附肢间质细胞的侧板中胚层细胞提供的，这些细胞分泌的FGF10能够启动上皮和中胚层细胞之间的相互作用。含有FGF10的磁珠（bead）异位放置于上皮下方，会诱导出额外的肢芽。 三、顶外胚层嵴的形成 随着鸟类和哺乳类的中胚层间质细胞进入肢区，它们分泌的因子诱导肢芽顶端前、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（apical ectoderm ridge，AER）。AER是一个临时的结构，对于附肢的继续向外生长是至关重要的。 FGF10能够诱导鸡胚背腹交界处的外胚层形成AER。在背部化的肢芽突变体中，由于没有背腹交界，便不能形成AER。 AER的形成依赖于背部外胚层和腹部外胚层的互作 附肢的向外生长涉及AER和中胚层间持续的相互作用。 一旦中胚层诱导其上方的外胚层形成AER，AER与中胚层的相互作用对附肢的向外生长是最重要的。 中胚层在附肢发育中也起着关键的作用。AER起初的形成和继续存在依赖于位于其下方的中胚层。 附肢发育中至少要求三种类型的外胚层和中胚层间的相互作用：第一，中胚层起始附肢芽向外生长和形成AER；第二，AER进一步刺激肢芽的向外生长以及肢芽中胚层的增殖和分化；第三，附肢芽中胚层提供保持AER所必须的刺激。 肢芽起始形成的分子模型 肢芽形成的分子模型 四、肢体近-远端发育的实现 肢体近-远端发育的实现是AER和肢芽间质细胞相互作用的结果。肢芽的逐渐向外生长是由于位于AER下面间质细胞的增殖，而AER释放的分子维持间质细胞不断进行分裂。 由AER合成、释放到其下的间质中的成纤维细胞生长因子FGF可能是鸡胚中维持间质细胞增殖的分子。 AER在肢芽沿P－D轴生长中的作用 AER中FGF8的表达是肢体生长所必需的 AER对P－D轴线影响的分子基础是FGF因子 发生带 Progress zone是指AER内保持了旺盛分裂能力的间质细胞区域。 不同时间离开progress zone的细胞分化为不同的软骨。证据之一是，在不同时间去除AER，所形成的肢体骨不同。先离开的间质细胞分化为发育为肢体的近端部分，后离开的间质细胞发育为远端部分。 发生带（PZ）细胞控制近-远端分化 PZ区作用模式 删除平行同源Hox基因会导致发育中肢骨丢失 Sonic Hedgehog的表达部位与ZPA吻合 Sonic hedgehog was found to be expressed in the ZPA Wnt7a缺陷型小鼠肢体背-腹分化的改变 七、前后肢的区分 Tbx4的异位表达可改变FGF的诱导结果 八、鸭和鸡爪发育中的细胞凋亡 AER的主要责任是诱导间质组织不断的生长和促使其骨骼的形成，而肢芽间质组织则决定着肢体发育的类型。 A. 原位杂交显示肢芽开始形成时Fgf8在外胚层中的表达；B. Fgf8在AER的表达; C. FG