第七章 三胚层与器官发生

二、中胚层与器官形成
中胚层可分为5个大 的区域：脊索中胚 层；轴旁中胚层； 中间中胚层；侧中 胚层；头部间充质。
鸡胚胎发育中的中胚层分化
由上到下为2428h不同发育阶 段的胚胎：A.原 条阶段，示中胚 层和内胚层前提 细胞的迁移。B. 脊索和轴旁中胚 层的形成。C-D. 体节、体腔和背 主动脉（它们最 后将融合在一起） 的分化。
妊娠第3周和第4周的人类胚胎中，前 肠被分为食道和喉气管沟
神经管与相邻外胚层细胞分离与细胞粘连分子有关
2.次级神经胚形成

特点：神经管由胚胎内细胞组成的实心索中空而成。
鸟类、哺乳类、两栖类动物胚胎的后部神经管及鱼 类胚胎的全部神经管的形成采取此种方式。
25体节期鸡胚胎次级神经管的形成
神经管的分化
鸡胚神经嵴细胞在躯干中的迁移途径
途径1：细胞通过前生骨节向副腹侧迁移，这些细胞形成交感神经节、 副交感神经节、肾上腺髓质细胞和背根神经节；途经2：细胞沿表皮 和皮生肌节之间向背侧面迁移，这些细胞变为黑色素形成细胞。
A：发育33天的人类胚胎心脏横切面模式图，房室隔朝心内膜垫方向 生长；B：发育三个月的胎儿心脏横切面，血液通过初级和次级房隔 开口从心脏右侧流向左侧
血管形成

在鸡胚中成血管细胞有2个来源： 1. 头部轴旁中胚层为头部毛细血管提供成血管细胞；躯干体节中胚层 为体壁、肢、肾及主动脉背部的毛细血管提供成血管细胞。 2. 脏壁中胚层：内脏器官、肠和主动脉底面提供成血管细胞
A.当预定表皮细胞向胚胎中线处运动时，形成神经褶；B.由于神经板 （底板细胞）栓系于脊索上，神经褶上举；C.在三个绞合处（中间绞合 点MHP和两个背侧绞合点DLHP）神经板细胞变长，顶部收缩。
24h鸡胚胎的立体结 构图 神经管沿A－P 轴线 依次闭合，完成形 成过程。
人胚的神经管闭合缺陷症
不同区域的神经管的封口时间不同。第二区封口失败，胚胎的前脑 不发育，即致死性的无脑症；第5区不封口导致脊柱裂口症。 Sonic Hedgehog、Pax3等因子是神经管闭合所必需的。孕 妇服用适量的叶酸可降低胎儿神经管缺陷的风险。

骨髓和淋巴CFU(CFU-M,CFU-L)
脾集落生成单位
将包含有多能干细胞的小鼠骨髓细胞注射 到造血细胞被杀死的相同品系的小鼠中，结 果在一些供体细胞在宿主动物的脾脏中形成 一些不连续的结节，称为脾集落生成单位 （CFU-S）。具有干细胞的显著特点，能产 生多种类型的血细胞，但不能形成淋巴细胞。 CFU-S和淋巴细胞都起源于另外的一种多能 造血干细胞，称为骨髓和淋巴CFU(CFUM,CFU-L)
蛙神经胚形成
初级神经管形成
外胚层中预定形成神 经组织的第一个标志 是细胞形状的改变： 中线处的外胚层细胞 变长，而预定形成表 皮的细胞变的更加扁 平。
神经管形成的起始
来自背部中胚层的信号诱导预置神经板边缘的细胞的背测收缩， 而预置的表皮细胞向中线移动，使表皮与神经板交接处凸起形 成神经褶。
鸡神经胚上皮弯曲示意图
骨骼肌形成的两种可能机制

核分裂模式
细胞融合模式 成肌细胞是如何发生融合的呢？ 第一步：细胞退出细胞分裂周期 第二步：成肌细胞排列成链 第三步：细胞融合
骨骼肌的形成
骨生成

骨是由体节中胚层形成的最显著的结构 骨骼有三个发育来源： 生骨节形成中轴骨 侧板中胚层形成肢骨
脑神经嵴形成鳃弓、颅面骨和软骨
海克尔（Haeckel）的生物发生律

个体发育快速重演它的系统(种族)发育过程。
提出“囊胚虫”、“原肠虫”，但并不存在。 有人认为海克尔过于狂热，把个体发育与物种进化混淆起来。 但
海克尔的生物发生律大体上还是反映了生物发生的规律。
一、外胚层与中枢神经系统

神经管(neural tube)是中枢神经系统的原基，其
第七章 三胚层与器官发生
Karl Ernst von Baer (1792-1876)
Von Baer法则
脊椎动物早 期胚胎先形 成亚门共有 特征，随着 发育进行， 胚胎逐渐出 现纲、目和 科的特征，
最终出现种
的特征
冯· 贝尔法则（von Baer’s laws)

在胚胎中，动物的一般特征比特化特征出现早。
侧板中胚层

侧板中胚层在水平方向上分成背部位于外胚层下
方的背部体节中胚层（somatic mesoderm）和腹 部位于内胚层上方的脏壁中胚层（splanchnic mesoderm）．体节中胚层和脏壁中胚层之间是体 腔，在胚胎发育的后期，左右体腔融合，并从体 节中胚层伸出皱褶，将体腔分成分离的腔．
脊索与体节

脊索 (notochord): 棒状的临时结构，可诱导其上方
的外胚层形成神经板以及建立前后体轴。

体节（somite）：当原条退化，神经褶开始向胚胎中 央聚拢时，轴旁中胚层的一团团细胞块，称为体节。 体节只是一个暂时性的结构，但对脊椎动物胚胎分节 模式的形成极为重要。
神经管与体节
体节首先在胚胎的前
部形成；体节形成数目
是衡量胚胎发育进程的 一个很好的指标
从体节球向体节的转变
这一过程与纤连蛋白和N-钙粘 素有关，Notch1和Paraxis基因 又可调控这两种蛋白的生成
体节细胞的分化

体节形成的初始，各部位的细胞在发育上是等潜能性的，但很快不同 部位的体节细胞被限定在特定的分化方向上。

生骨节（sclerotome）：体节的腹中细胞（位于远离背部但靠近神经 管的区域）经过分裂以后，失去其上皮细胞的特性，变为间充质细胞， 这一部分体节称为生骨节。

骨有两个主要的形成模式： 膜内成骨：由间充质直接转变成骨 软骨内成骨：间充质先形成软骨，再由骨组织取代软骨
膜内成骨
A：来源于神经嵴的间充质细胞聚集，产生成骨细胞，并分泌前骨质 基质，陷入基质中的成骨细胞就变成骨细胞；B：一月龄海龟的遁甲， 经阿利新兰-茜素红双染色
软骨内成骨的示意图
A、B间充质细胞聚集形成软骨小结，形成成骨的“模型”；C骨干中央的软骨细胞变为 肥大软骨细胞，并分泌新的基质，便于血管的伸入；D、E 血管在骨中生长；F~H软骨细 胞形成骺生长板。当血管进入骨的近端部时，在这些部位形成次级骨化中心。
一般特征发育成较特化特征，而较特化最后发育成完全特化 的特征。

给定物种的每个胚胎，并不经历其他动物的成年期特征，而
是逐渐远离这些动物的成年期特征。

高等动物的早期胚胎从来都不像低等动物的成体，而只与其 早期胚胎相似。
Von Baer 还认识到，所有脊椎动物的发育都存在一 个共同的模式：三胚层形成动物不同的器官。

生皮节（dermatome）：生骨节细胞和体壁、肢肌肉祖先细胞迁出体 节后，最靠近神经管的体节细胞向腹面迁移，形成一个实体双层结构， 靠近背侧的一层称为生皮节。

生肌节（dermamyotome）：内层称为生肌节。
体节发育分化的基因调控
来自脊髓和底板的SHH蛋白诱导生骨节形成，来自神经管的Wnt蛋白诱导 生肌节形成轴上肌肉，来自表皮的Wnt蛋白和来自侧板中胚层的BMP4（可 能还有FGFs）配合诱导生肌节形成体壁肌，来自神经管的神经营养蛋白3 可能诱导生皮肌节细胞分化。
哺 乳 动 物 血 细 胞 和 淋 巴 细 胞 的 起 源
三、内胚层与器官形成

胚胎呼吸道
人 类 消 化 系 统 的 形 成
人 胚 胎 内 胚 层 发 育
人类胰腺的发育
背胰芽 十二指肠 腹胰芽
（A）30d时，腹胰腺芽接近肝原基； （B）35d时开始向后迁移；（C） 在第6周时靠近背胰芽；（D）在大多数情况下（约90%），背胰管通 向十二指肠的开口封闭
血管的出芽发生
血管生成（angiogenesis）： 由原先存在的血管增殖而形成 新血管的血管形成方式称为血 管生成。
人胚胎在四周时的循环系统
人胚胎动脉弓
血细胞的分化

多能造血干细胞(hematopoietic stem cell)：
脾集落生成单位（colony-forming unit of the spleen, CFU-S)
形成称为神经胚形成（neurulation）。其方式分 初级神经胚形成（primary neurulation）和次级 神经胚形成（secondary neurulation）两种。

神经胚（neurula):正在进行神经管形成的胚胎。 神经胚是脊椎动物特有的胚胎发育阶段。
外胚层细胞的命运： 背部中线区的细胞将 形成脑和脊髓；中线 区外侧的细胞将生成 皮肤；上述二者相交 处的细胞为神经嵴细 胞(neural crest)， 它们将迁移各处形成 外周神经元、色素细 胞、神经胶质细胞等。
躯干神经嵴细胞的发育多能性
将荧光葡聚糖标记的单个神经嵴细胞注射到神经嵴中，其后代细 胞也含有一定的荧光标记分子。（A）在神经嵴细胞迁移之前注 射标记细胞；（B）2d之后，带有标记的神经嵴细胞的分布
神经嵴细胞的终分化
神经嵴细胞的终分化很大程度上是由细胞的发育环境所控制的。
迁入肾上腺髓质中鸡躯干神经嵴细胞有2个分化方向

血管发生需要3种生长因子： 1.碱性成纤维细胞生长因子（FGF2）：负责成血管细胞生成 2.血管内皮细胞生长因子（VEGF）：是成血管细胞分化的特异因子
3.血管生成素-1（angiogenin-1）：介导内皮细胞和平滑肌间的相互作
用
卵 黄 囊 壁 中 的 血 管 发 生
由未分化的间充质细胞（A)聚集成形成血管的细胞簇（B），再 在这些细胞簇中央形成血细胞，细胞簇的外围细胞形成血管内皮细胞 （C），D为人胎儿血岛照片，E为VEGF突变型小鼠，无血管形成
表皮及其衍生物的发育
人类皮肤分层示意图
基底层细胞具有分裂 能力，而外层完全角质化 的细胞为死细胞，并最终 脱落。角质化细胞中的色 素来源于基底层内的成黑 色素细胞的黑色体