第五章2脊椎动物肢体的发生2016.pptVIP

5.4 脊椎动物肢体的发生 第一节 脊椎动物附肢的发育 脊椎动物的附肢是一个极其复杂的器官，每一块骨和肌肉的位置都被精密地组织在一起。附肢在三个基本轴上是不对称的，但左前肢总是和右前肢呈镜面对称。 脊椎动物的附肢都是由体壁中胚层和外部的表皮共同组成的。 一、肢芽的形成 附肢场的形成：Hox基因和视黄酸RA 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/腰带的细胞。 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 1 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FGF8能够启动上皮和中胚层细胞之间的相互作用。含有FGF8的磁珠（bead）异位放置于上皮下方，会诱导出额外的肢芽。 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。 2.肢体近--远端发育的实现 主要是AER和肢芽间质细胞相互作用的结果。 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。 由同源基因决定前后轴和指的特性 HoxD基因家族（Hoxd-9到Hoxd13）的表达模式在小鼠附肢芽的后部边缘是重叠的。这意味着在后部边缘产生小指的细胞表达所有这些基因，而在前部边缘形成拇指的细胞只表达Hoxd-9。显然，在不同Hox-D基因的表达中存在一个编码特化前后指的模式。 肢体前后方的决定来自于早期就存在于肢芽后侧的活性极化区（ZPA）。 已有的结果表明，Sonic hedgehog基因的表达存在于ZPA区域。 4.背腹轴向上的决定 在鸡翅中，沿背腹轴有一很清晰的图式。背腹轴的组成部分是由早期鸡胚胎预定肢芽区域的外胚层决定，并在背腹轴之间发育形成顶外胚层嵴。 在突变小鼠中控制着脊椎动物肢的背腹轴的基因已经被确定。 Wnt-7a基因在肢背部中胚层图示形成中起到关键作用。 5.前后肢体的区分 近年来发现，鸡中Hoxc-4，Hoxc-5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基因表达在后肢中 6、细胞死亡与指和关节的形成 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。 在附肢的正常发育过程中，BMP既可以诱导间质细胞发生凋亡，也可以刺激它们分化为软骨形成细胞，这要取决于它们所处的发育阶段。 在关节形成过程中，BMP7可以促进软骨的形成，而BMP2和GDF5在骨之间的位置表达，促进关节的形成。 5.5 性腺的发育 动物的性别决定模式 1.通过遗传物质的分配来决定性别 2.在同样的遗传背景下，由环境来决定性别类型。 包括两个方面：1.性腺的决定和发育 2.附属性器官、特征及性行为的建立。 (一)、哺乳动物的性别决定 关键的基因是由X染色体上的DAX1基因和位于Y染色体上的SPY基因。 1.哺乳动物的初级性别决定 性腺发生的形态学变化 哺乳动物首先经历了一个无性别发育阶段（双潜能阶段），到第七周时在生殖嵴中的上皮细胞向内增值形成生殖索，生殖干细胞迁移进入，产生性别的分化。 精巢发生的基因决定 SRY基因具有223个氨基酸残基，可能是基因转录调节因子。 含有一个高移动性的DNA结合区，与DNA结合后可以造成DNA链的弯曲变形。 是启