肺系统的发育遗传学__培训课件.ppt

* 肺系统的发育遗传学（上）  指导老师：王玉凤 主讲人：柯其昌 Developmental Genetics of the Pulmonary System * 一、研究背景 二、Lung specification and symmetry（肺的特化和对称性） 三、Branching morphogenesis（分枝的形态发生） 四、Sacculation and epithelial cell differentiation（囊形成和上皮细胞的分化） 五、Mesenchymal differentiation and vascular development(肺间质的分化与血管发育) 六、Secondary crest elongation and alveogenesis（第二嵴的延伸与肺泡化） 七、Transition to air breathing（过渡到空气呼吸） 内容简介 * 肺的结构与功能浅析 肺是高等动物进行呼吸作用的器官。由大量的气管，有气体交换功能的肺泡以及肺间质构成。 人的支气管（第1级）至肺泡约有24级分支。支气管经肺门入肺，分为叶支气管（第2级）。叶支气管经数十次分支为终末细支气管（第14～16级）。从叶支气管至终末细支气管为肺内的导气部，是空气进入肺到达气体交换部位的同道。终末细支气管以下的分支为肺的呼吸部，包括呼吸细支气管（第17～19级）、肺泡管（第20～22级）、肺泡囊（第23级）和肺泡（第24级），是肺行使气体交换功能的场所。 肺表面覆以浆膜（胸膜脏层），表面为间皮，深部为结缔组织。肺组织分实质和间质两部分，实质即肺内支气管的各级分支及其终端的大量肺泡，间质为结缔组织及血管、淋巴管和神经等。 一、研究背景 * 哺乳动物的肺是作为腹侧前肠内胚层的侧芽（lateral bud）发育而来的，它位于发育中的肝脏和胸腺之间。肺的发育在人类中起始于怀孕期第5周，在小鼠中起始于怀孕期第9天，而且它被认为经历了四个不连续的、随后的阶段：pseudoglandular（假腺期）, canalicular（小管期）, saccular（囊状期）以及 alveolar（肺泡期）。见下图： FIGURE 41.1 A timeline for human lung development. Mammalian lung development occurs in discrete morphologic stages. The name and timing of the individual stages are shown, along with a general description of the cellular and molecular processes that occur during the different stages. 动物肺发育的四阶段 * 山羊胎儿肺的发育分为 5个时期： ①胚胎期（3-5周）：肺芽分支形成主支气管,主支气管长度不断增长并萌芽出叶支气管。 ②腺状期（6-12周）：以支气管树发育为主；终蕾呈腺状，终蕾上皮细胞游离面可见短小的微绒毛；线粒体、 粗面内质网及核糖体随着胎龄增加而逐渐增多，它们均位于细胞顶部。 * ③小管期（13-14周）：以呼吸部发育为主，原始肺泡开始形成；终蕾腺状结构逐渐消失，终蕾上皮细胞由高矮不等的单层柱状上皮逐渐演变为立方形的原始肺泡上皮； ④囊状期(第15周)：呼吸部发育显著，肺内细支气管及其末端呈现出“充气”状态；部分原始肺泡上皮细胞分化为扁平的肺泡Ⅰ型细胞和立方形的肺泡Ⅱ型细胞；Ⅱ型细胞内出现嗜锇小体。 ⑤肺泡期(16-22周)：以肺泡的形成和分化为主,更多的肺泡上皮分化为扁平的肺泡Ⅰ型细胞和立方形的肺泡Ⅱ型细胞。 * 这些阶段是从形态学上确定的，而且每个阶段具有结构上、细胞上和调控上不同的特征。人类中在肺发育起始的前30周内，侧芽长成分支的管状结构，这表明一种由导气管（conducting airways）组成的腺体产生了。直到人类怀孕期第36周或小鼠出生后第4天，这些导管以不能进行有效气体交换的囊结尾。 由于肺的未成熟在此时或之前出生的个体会具有增加的发病率和死亡率。在怀孕期的最后几周和出生后的最初几年，这些原始的囊（sacs）经历了一个形态学的过程而发育成为成熟的肺泡（mature alveoli）。此过程由于侧芽的形成和延伸或囊外面伸出的脊而导致肺表面积的大幅度增加。 * 多数的成人肺疾病涉及到了肺泡腔（alveolar space）的破坏。因此，对肺发育调控的透彻理解，包括肺泡的形成和维护，能够鉴别出一