5.3脊椎动物肢体的发生.ppt

转基因实验也证实了ZPA区shh蛋白存在与前后轴发生有关系： 4、肢体背腹轴的决定 Lmx1被Wnt7a诱导激活，Lmx1也负责特化附肢背部细胞命运；如果腹面细胞表达Lmx1，则腹面细胞发育出背面表型。敲除小鼠Lmx1，则产生附肢背面表型缺失症状； 人Lmx1功能缺失，则发生指甲膝盖综合征nail-patella syndrome，即附肢背面腹面化，指趾端无指甲，亦无膝盖。 外胚层控制发育中肢的背腹轴图式的形成。Wnt-7a在背部外胚层中表达，而Engrailed基因在腹部外胚层中表达。lmx-1基因在背中胚层中被Wnt-7a诱导表达，并且参与背部结构的确定。 Wnt和BMP信号协同背腹轴发育 5、前后肢的区分 鸡：Hoxc-4、 Hoxc-5基因表达在翅芽中， Hoxc-9、 Hoxc-10、 Hoxc-11表达在足中。 小鼠：tbx5基因表达在前肢中，tbx4后肢。 人：TBX5缺失表现出前肢和心脏发育不正常。 施国丞; 陈会文; 张臻. TBX5及其网络分子与室间隔发育的相关性[J]，国际心血管病杂志，2012. Tbx5和Tbx4在FGF10诱导形成的肢芽中的表达 异位表达TBX4，可以使FGF10诱导形成的前肢转变为后肢 6、细胞凋亡和指的形成 脊椎动物附肢中特定细胞的死亡是可遗传的程序性细胞死亡，是进化过程中经自然选择形成的。 细胞死亡在指/趾的成形过程中，特别是关节形成和手指的分离中起着重要的作用。 鸭和鸡爪发育中的细胞凋亡 鸡爪发育过程中细胞凋亡前，特异基因的表达。 鸡胚趾间细胞的程序性死亡信号可能由BMP发出，封阻BMP的受体将会阻止这些细胞的程序性死亡。 noggin expression dominant negative BMP receptor BMP蛋白可能参与了软骨的稳定和关节的形成过程。鸡肢形成晚期，BMP7（A）和BMP2（B）的表达。 可能的机制： BMP负责关闭AER；同时间接导致关闭ZPA；也抑制背腹轴的Wnt7a信号外源导入BMP到ZER，则AER上皮由伸长的细胞变为立方形，并停止分泌FGFs。 相反，Noggin抑制BMP时，本应停止的AER可继续维持。 Noggin蛋白的作用。C，16.5天正常小鼠前肢中GDF5在关节形成处表达； D，Noggin缺陷型突变体小鼠中不表达GDF5，也不形成关节。 狼人综合症 树人 二、有尾两栖类附肢的再生 无尾类仅在蝌蚪期能恢复截断的附肢； 有尾类在蝌蚪期或成年期截断的附肢均能再生。 附肢再生最常用的研究对象是成体的蝾螈。 （a）附肢再生过程 （b）芽基细胞的来源和作用 （c）再生作用的调节 （d）细胞分化模式的恢复 （a）附肢再生过程 1.创伤组织愈合 在附肢被截断以后，创伤的修复从伤口边缘表皮扩展并覆盖切口表面开始。这个过程进展很快，在1两天内完成。一旦伤口愈合，表皮细胞增殖，产生一个多层的细胞团，在截断附肢的顶端形成一个圆锥形膨大，这个结构成为顶表皮帽。在截断附肢后不久，创伤处出现炎症反应。反应消失后，表皮下面形成瘢痕组织。 2.组织破坏和去分化 在残留附肢中出现大片的组织溶解。此时创伤表面下的区域释放胶原酶，使已存在组织的细胞相继失去已分化的特征，彼此之间及细胞外基质间分离，形成松散的间质。因此，以前的软骨，骨和结缔组织的细胞都呈现胚胎期间质细胞的状态，这个过程称为去分化。 3.再生芽基形成 去分化的细胞在顶外胚层帽下形成一堆突起，称为再生芽基。芽基迅速分裂增生，并产生新的附肢结构。 4.形态发生和分化 在芽基中第一个分化的组织是软骨。它首先出现于残存骨的尖端，并在其远端生长，逐渐附加使其完整恢复。当软骨完成其重建后，再生的软骨进行骨化。新形成软骨周围重新出现肌肉，残存肌肉末端也增生，共同构建恢复原状。 血管从断肢残桩延伸到再生的芽基中，最后形成与原来血管分布相同的模式。许多神经在截肢时被切断，在截肢后很快神经纤维长入伤口处，并重建成原来的神经支配模式。 （b）芽基细胞的来源和作用 再生芽基细胞来源于组织破坏期间断肢残桩组织局部去分化。芽基细胞的另一个来源可能是在截肢的影响下，从身体其他部位来的储备细胞。 附肢再生实验：如果将附肢的一个狭窄的部分被x射线照射，并经被照射区截肢，则附肢不能再生。如果同一附肢在未照射的部位截肢，则可再生出正常的附肢。显然，再生所需的细胞必须由接近截肢位点的区域供给和增生。 形成芽基的细胞来自截肢位点附近的一个狭窄的区域 这是通过用X射线照射蝾螈肘部的一个狭窄的区域确定的，被照射区域中的细胞再不能增殖，此后如果在照射位点的远端（A）或（C）截肢，则可生出一个正常的附肢，如果经过照射的位置进行截肢（