概述

Von Baer 定律

  • 动物的一般特征比特化特征出现早
  • 所有脊椎动物在原肠胚后不久的发育非常相似（鳃裂、脊索、原肾等）
  • 一般特征发育成较特化特征，再发育成完全特化特征
  • 高等和低等动物早期胚胎相似，成体时差异明显
  • 脊椎动物发育存在共同模式：三胚层形成不同器官

三胚层的基本分化

外胚层：神经系统、表皮
中胚层：肌肉、骨骼、循环系统
内胚层：消化系统、呼吸系统

脊椎动物胚胎发育的基本模式：三个胚层将形成动物的不同器官系统

神经胚形成

神经胚形成过程

神经胚形成 (neurulation) - 预定神经外胚层形成神经管的过程，是中轴器官分化的阶段

神经板形成

脊索诱导，细胞集中延伸

神经底板形成

神经板中线处细胞形成

神经板整形

细胞加高、变窄

神经板弯曲

神经板内外力量作用

神经管闭合

受细胞粘连分子调节

神经胚形成类型

  • 初级神经胚形成 (primary neurulation)：
    • 外胚层细胞增殖、内陷形成中空神经管
    • 绝大多数脊椎动物前部神经管形成方式
    • 爪蟾大部分神经管、鸟类中前部神经管、小鼠35体节以前的神经管
  • 次级神经胚形成 (secondary neurulation)：
    • 外胚层下陷形成实心细胞索（髓索），然后中空
    • 鱼类和其他脊椎动物后端的神经管形成方式

人类神经管闭合缺陷

  • 不同区域的神经管封口时间不同
  • 第二区封口失败 → 无脑症（前脑不发育）
  • 第五区不封口 → 脊柱裂口症
  • Sonic Hedgehog、Pax3等因子是神经管闭合所必需
  • 孕妇服用叶酸和适量胆固醇可降低风险

神经管分化

神经管分化的三个层面

  • 解剖学水平：神经管及其管腔膨大和收缩形成脑室和脊髓中央管
  • 组织学水平：神经管壁细胞重排形成脑和脊髓
  • 细胞学水平：神经上皮细胞分化成不同类型神经元和神经胶质

脑的分区与发育

原始脑泡 次生脑泡 成体结构 功能
前脑 (Prosencephalon) 端脑 (Telencephalon) 嗅叶、海马、大脑 嗅觉、记忆、智能
间脑 (Diencephalon) 视网膜、丘脑、下丘脑 视觉、神经中继、温度调节
中脑 (Mesencephalon) 中脑 (Mesencephalon) 中脑 前后脑纤维束、视觉反射
后脑 (Rhombencephalon) 后脑 (Metencephalon) 小脑 复杂肌肉运动协调
髓脑 (Myelencephalon) 延髓 非自主活动反射中心

神经嵴细胞迁移

神经嵴细胞特点

  • 发生部位：神经管闭合处的细胞和与神经管相接的外表层细胞
  • 特点：具有迁移性
  • 分化命运：因发生部位、迁移途径和目的地而异

躯干神经嵴细胞迁移路径

背外侧迁移路径

  • 背部→侧翼→腹部
  • 位于表皮与体节之间
  • 分化为色素细胞

腹侧迁移路径

  • 进入体节的迁移
  • 体节中形成背根神经节
  • 穿越体节前半区→交感神经和肾上腺髓质细胞

迁移机制：迁移前表达Slug蛋白，抑制Slug mRNA导致不迁移；E-和N-cadherin在迁移前表达，迁移时停止表达

中胚层分化

中胚层的五个分化区域

区域 结构 分化产物
脊索中胚层 (Chorda mesoderm) 胚胎背部中央 脊索→椎间盘的髓核
轴旁中胚层 (Paraxial mesoderm) 脊索两侧 体节→生皮节、生肌节、生骨节
中间中胚层 (Intermediate mesoderm) 轴旁中胚层外侧 泌尿系统和生殖器官
侧中胚层 (Lateral mesoderm) 最外侧 心脏、血管、体腔壁、四肢中胚层
头部间质 (Head mesenchyme) 头部区域 面部结缔组织和肌肉

体节的形成与分化

  • 生骨节 (Sclerotome)：中腹部体节细胞→间充质细胞→椎骨软骨细胞→轴骨骼系统
  • 轴下生肌节：体节侧部细胞→附肢肌→四肢和体壁肌肉
  • 生皮节 (Dermatome)：近神经管部分→背部真皮结缔组织
  • 轴上生肌节：脊椎肌肉（使背部能够弯曲）

体节特化的分子调控

  • SHH → pax1 → 软骨细胞分化基因 → 椎骨等
  • Wnt, BMP4 → MyoD → 附肢肌
  • Wnt1, 3 → Myf5 → 脊椎肌肉细胞
  • NT3（神经营养蛋白3） → 生皮节

心脏与血管形成

  • 心脏形成：
    • 咽腔处中胚层细胞迁移重排
    • 形成心内膜管、心肌外膜、心包腔
    • 心腔形成：动脉干→心球→心室→心房→静脉窦
  • 血管形成：
    • 成血管细胞→血岛→血管
    • 轴旁中胚层→头部毛细血管、体壁毛细血管
    • 脏壁中胚层→内脏器官、肠和主动脉毛细血管
  • 血细胞发育：
    • 卵黄囊中胚层细胞→过渡性血细胞
    • 肝内造血→脾内造血→骨髓造血

内胚层分化

咽的形成与分化

  • 前肠：口腔、咽、食道、胃、十二指肠及消化腺（肝、胰、胆囊）
  • 咽囊分化：
    • 第1对：中耳听囊+咽鼓管
    • 第2对：扁桃体
    • 第2对之间盲管+间充质：甲状腺
    • 第3对：胸腺
    • 第3、4对：甲状旁腺

消化管及其衍生物

  • 消化管：咽、食道、胃、小肠、大肠
    • 内胚层：消化道上皮
    • 中胚层：结缔组织和肌肉
  • 消化腺：肝、胰
    • 肝芽→肝脏、胆管
    • 背胰芽、腹胰芽→胰腺
    • 内胚层和中胚层协同完成

呼吸系统形成

  • 前肠腹壁→喉气管沟→呼吸憩室
  • 肺芽→分支→肺
  • 内胚层形成呼吸道上皮
  • 中胚层形成结缔组织、软骨和平滑肌