第五章 2脊椎动物肢体的发生VIP免费

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。孵化10天的完整鸡翅标本，示三个发育轴：近侧-远侧轴、前后轴及背腹轴。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（limbbud）。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。鸡胚胎的肢芽。孵化后第三天胚胎的侧面出现肢芽许多脊椎动物胚胎中的预定附肢区（prospectivelimbarea）已被定位。能形成一个附肢的所有细胞，称为附肢场（limbfield），包括位于中央的、产生附肢本身的中胚层细胞（附肢盘，limbdisc）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。美西螈（Ambystomamaculatum）的预定前肢场二、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（limbbud）。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。新的研究表明，侧板中胚层中将要产生肢体间质细胞的细胞分泌的FGF8诱导了肢芽的形成。顶端外胚层嵴(apicalectodermalridge,AER)的形成AER：中胚层间质细胞诱导其外侧的外胚层细胞形成突起结构，位于肢芽的远端边缘背腹交界处，是肢体生长的主要信号中心。AER的作用：1.维持其内侧的间质细胞的增生能力，使肢体沿Proximal－Distal轴线生长。2.维持A－P轴线控制因子的表达。3.与控制A－P和D－V轴线的因子互作，以指导细胞的分化。AER的形成依赖于背部外胚层和腹部外胚层的互作证据：①将一个肢芽的腹部外胚层细胞移植到另一肢芽的背部外胚层中，将产生一个额外的AER；②在肢芽外胚层背部化的突变体上，因缺少腹部外胚层而不能生成AER，造成无肢体。AER中FGF8的表达是肢体生长所必需的肢芽形成中的分子互作模型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。AER在肢芽沿P－D轴线生长中的作用说明AER是维持间质细胞分裂、推动肢体向外生长所必需的说明AER影响A-P轴线说明间质细胞决定了肢体的类型说明间质细胞是维持AER所必需的二、肢体近－远端轴线的生成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。AER对P－D轴线影响的分子基础是FGF因子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。Hox基因在决定肢体P－D轴线中的作用Hox基因缺陷导致肢体相应部位的缺失人的多指症也可能与Hox基因的异位表达有关三、肢体A－P轴线的确定鸡的肢芽尚未形成之前，其A－P和D－V轴线就已经确定。(移植的肢芽的...