神经胚和三胚层分化培训课件

神经胚和三胚层分化鱼鱼蝾螈蝾螈玳瑁玳瑁鸡鸡猪猪牛牛兔兔人人2神经胚和三胚层分化神经胚（神经胚（neurulation）预定神经外胚层形成神经管的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过程，是中轴器官分化的阶段一、中枢神经系统的形成一、中枢神经系统的形成 神经管神经管(neural tube)是中枢神经系统的原基，是中枢神经系统的原基，其方式其方式分初级神经胚形成（分初级神经胚形成（primary neurulation）和次级神经胚）和次级神经胚形成（形成（secondary neurulation）两种。）两种。1.Primary neurulation:由外胚层细胞增殖、内陷并最终离开外胚层表面而形成由外胚层细胞增殖、内陷并最终离开外胚层表面而形成中空的神经管。绝大多数脊椎动物前部神经管的形成采用此中空的神经管。绝大多数脊椎动物前部神经管的形成采用此种方式。种方式。第一节 神经胚形成概述3神经胚和三胚层分化神经板神经板表皮层表皮层神经管神经管神经嵴神经嵴神经褶神经褶 外胚层细胞的命运：外胚层细胞的命运：背部中线区背部中线区的细胞将的细胞将形成脑和脊髓形成脑和脊髓；中线区外侧中线区外侧的细胞将的细胞将生成皮肤生成皮肤；上述；上述二者相交处二者相交处的细胞为的细胞为神经嵴细胞神经嵴细胞(neural (neural crest)crest)，它们将迁移各处形成外周神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。经元、色素细胞、神经胶质细胞等。4神经胚和三胚层分化脊索中胚层诱导其上方的外胚层脊索中胚层诱导其上方的外胚层神经板神经板内陷内陷神经褶神经褶背部愈合成神经管，同时与表皮外背部愈合成神经管，同时与表皮外胚层脱离。如爪蟾大部分神经管、鸟类中前部胚层脱离。如爪蟾大部分神经管、鸟类中前部神经管、小鼠神经管、小鼠3535体节以前的神经管构建等；体节以前的神经管构建等；神经管可以理解为中枢神经系统的器官原基，由神经管可以理解为中枢神经系统的器官原基，由它可进一步分化为前端的脑和后端的脊髓。它可进一步分化为前端的脑和后端的脊髓。神经板神经板胚孔胚孔神经褶神经褶神经管神经管神经褶愈合神经褶愈合脊索脊索中胚层中胚层内胚层内胚层表皮层表皮层原肠原肠残余囊胚腔残余囊胚腔肠腔肠腔肝突肝突正中纵切正中纵切横切横切5神经胚和三胚层分化鸡鸡两栖类两栖类6神经胚和三胚层分化v神经板（neural plate）的形成：脊索诱导、细胞固有运动（集中延伸）脊索诱导、细胞固有运动（集中延伸）v神经底板（neural floor plate）形成：神经板中线处细胞神经板中线处细胞 鸡鸡-鹌鹑：亨氏结部分细胞插入神经板中线位置构成鹌鹑：亨氏结部分细胞插入神经板中线位置构成v神经板的整形：细胞加高、变窄细胞加高、变窄v神经板的弯曲：神经板内外力量神经板内外力量v神经管的闭合：一点或多点愈合，受遗传和环境因子影响一点或多点愈合，受遗传和环境因子影响表外与神经管脱离受不同的细胞粘连分子表达调节（表外与神经管脱离受不同的细胞粘连分子表达调节（N-选选择蛋白和择蛋白和N-CAM取代原来的取代原来的E-细胞选择蛋白）细胞选择蛋白）正常发育正常发育预定表皮预定表皮外胚层外胚层神经板神经板E-粘附蛋白粘附蛋白神经沟神经沟神经管神经管实验下实验下初级神经胚形成过程7神经胚和三胚层分化神经褶上举神经褶上举表皮外胚层表皮外胚层预定表皮外胚层预定表皮外胚层脊索脊索预定神经板预定神经板过渡带过渡带神经板神经板神经褶形成神经褶形成契形细胞契形细胞中间绞合点中间绞合点锚定锚定神经沟形成神经沟形成背侧绞合点背侧绞合点鸡神经胚形成时表皮细胞的弯曲鸡神经胚形成时表皮细胞的弯曲8神经胚和三胚层分化 人类胚胎的神经管闭合缺陷症人类胚胎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。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。孕妇等因子是神经管闭合所必需的。孕妇服用叶酸和适量的胆固醇可降低胎儿神经管缺陷的风险。服用叶酸和适量的胆固醇可降低胎儿神经管缺陷的风险。前神经孔前神经孔羊膜边羊膜边体节体节听基板听基板心包突心包突神经褶神经褶心包突心包突体节体节后神经孔后神经孔正常正常无脑畸形无脑畸形脊柱裂脊柱裂神经沟神经沟神经管神经管神经嵴神经嵴表皮外胚层表皮外胚层9神经胚和三胚层分化2、secondary neurulationv外胚层下陷形成实心细胞索外胚层下陷形成实心细胞索（髓索），然后中空（髓索），然后中空 v鱼类和其他脊椎动物的后端鱼类和其他脊椎动物的后端鸡鸡体节体节神经褶神经褶亨氏节亨氏节10神经胚和三胚层分化神经管向中枢神经系统分化的3个层面v解剖学水平：神经管及其管腔膨大和收缩而形成脑神经管及其管腔膨大和收缩而形成脑 室和脊髓的中央管室和脊髓的中央管v组织学水平：神经管壁细胞发生重排形成脑和脊髓神经管壁细胞发生重排形成脑和脊髓v细胞学水平：神经上皮细胞本身分化成身体中不同神经上皮细胞本身分化成身体中不同 类型的神经元和神经胶质类型的神经元和神经胶质3 3、神经管的分化神经管的分化11神经胚和三胚层分化1 1）、脑的分区）、脑的分区脑壁脑壁前脑前脑中脑中脑后脑后脑端脑端脑间脑间脑中脑中脑后脑后脑髓脑髓脑脊髓脊髓3个原始脑泡个原始脑泡5个次生脑泡个次生脑泡脑腔脑腔12神经胚和三胚层分化2）、神经嵴 发生部位发生部位:神经管神经管闭合处闭合处的神经管细胞和与神经管的神经管细胞和与神经管相接的外表层细胞，它们间质细胞化而成为神经嵴细胞。相接的外表层细胞，它们间质细胞化而成为神经嵴细胞。特点特点:具有迁移性。具有迁移性。分化命运：分化命运：因发生的部位和迁移目的地不同而不同因发生的部位和迁移目的地不同而不同。可分化为感觉、交感及副交感神经系统的神经元和胶质细可分化为感觉、交感及副交感神经系统的神经元和胶质细胞；肾上腺髓质细胞；表皮中的色素细胞；头骨软骨和结胞；肾上腺髓质细胞；表皮中的色素细胞；头骨软骨和结缔组织等。缔组织等。13神经胚和三胚层分化 躯干神经嵴细胞的迁移躯干神经嵴细胞的迁移 Dorsolateral migration pathway:由背部向侧翼、再向腹部的迁移，位于由背部向侧翼、再向腹部的迁移，位于表皮与体节之间，分化为色素细胞。表皮与体节之间，分化为色素细胞。Ventral migration pathway:进入体节的的迁移，有的在体节中形成背根进入体节的的迁移，有的在体节中形成背根神经节，有的穿越体节的前半区分化为交感神经和肾上腺髓质细胞。神经节，有的穿越体节的前半区分化为交感神经和肾上腺髓质细胞。迁移机制：迁移机制：即将迁移前表达即将迁移前表达Slug蛋白蛋白,用反义寡核苷酸抑制用反义寡核苷酸抑制Slug mRNA导导致其不迁移；致其不迁移；E-和和N-cadherin在迁移前表达，在迁移时停止表达。在迁移前表达，在迁移时停止表达。14神经胚和三胚层分化第二节 中胚层（mesoderm）神经胚期，中胚层将分化为5个区域v胚胎背部中央的胚胎背部中央的脊索中胚层脊索中胚层（chorda m.chorda m.）-脊索脊索v背中胚层（背中胚层（dorsal m.dorsal m.）又称）又称轴旁中胚层轴旁中胚层（paraxial m.paraxial m.）-体节（生皮节、生肌节、生骨节）体节（生皮节、生肌节、生骨节）v中间中胚层中间中胚层（intermediateintermediate m.m.）-泌尿系统和生殖器官泌尿系统和生殖器官v侧中胚层侧中胚层（lateral m.lateral m.）-心脏、血管、体腔壁和除肌肉心脏、血管、体腔壁和除肌肉以外的四肢所有中胚层以外的四肢所有中胚层v头部间质（头部间质（head mesenchymehead mesenchyme）-面部结缔组织和肌肉面部结缔组织和肌肉15神经胚和三胚层分化脊索中胚层脊索中胚层轴中胚层轴中胚层生皮节生皮节生肌节生肌节生骨节生骨节体节体节头头脊索脊索性腺性腺肾肾中间中胚层中间中胚层脏壁中胚层脏壁中胚层体腔体腔体壁中胚层体壁中胚层侧中胚层侧中胚层神经管神经管16神经胚和三胚层分化一、脊索和体节分化1、脊索v神经管下方，从头至尾神经管下方，从头至尾v脊索退化脊索退化而成椎间盘的而成椎间盘的髓髓核核（nuclei pulposi）2、轴旁中胚层v脊索两侧的中胚层；脊索两侧的中胚层；v两栖类：神经管时分节两栖类：神经管时分节-体节，临时性结构。（鸟体节，临时性结构。（鸟类为体节板，哺乳类为不类为体节板，哺乳类为不分节中胚层）；分节中胚层）；v体节决定神经嵴细胞迁移体节决定神经嵴细胞迁移路径和脊髓的神经轴突形路径和脊髓的神经轴突形成成17神经胚和三胚层分化3、体节形成及细胞的分化在体节形成的初始，各部位的细胞在发育上是等潜在体节形成的初始，各部位的细胞在发育上是等潜能性的。但很快这一状态发生改变，即不同部能性的。但很快这一状态发生改变，即不同部位的体节细胞被限定在特定的分化方向上位的体节细胞被限定在特定的分化方向上v中腹部的体节细胞中腹部的体节细胞经过增殖失去上皮细胞特征，经过增殖失去上皮细胞特征，变为间充质细胞，构成变为间充质细胞，构成生骨节生骨节（sclerotome）。）。将来分化为椎骨软骨细胞，并最终分化为成体将来分化为椎骨软骨细胞，并最终分化为成体轴骨骼系统（椎骨、肋骨、软骨和韧带等）轴骨骼系统（椎骨、肋骨、软骨和韧带等）v最远离神经管的体节侧部细胞最远离神经管的体节侧部细胞同样出现形态变同样出现形态变化和细胞间的解聚现象化和细胞间的解聚现象-轴下生肌节。轴下生肌节。将分化将分化为四肢和体壁肌肉的前体细胞为四肢和体壁肌肉的前体细胞v余下的近神经管部分的细胞余下的近神经管部分的细胞向腹侧折弯、回拢向腹侧折弯、回拢形成一个双层上皮样结构，形成一个双层上皮样结构，背面的为中央生皮背面的为中央生皮节节（dermatome）-背部真皮的结缔组织，背部真皮的结缔组织，腹腹面的为轴上生肌节面的为轴上生肌节-产生横跨脊椎使背部能够产生横跨脊椎使背部能够弯曲的脊椎肌肉弯曲的脊椎肌肉表皮外胚层表皮外胚层神经管神经管体节体节脊索脊索生皮肌节生皮肌节生骨节生骨节表皮外胚层表皮外胚层轴上生肌节轴上生肌节轴上生皮肌节轴上生皮肌节中央生皮肌节中央生皮肌节轴下生皮肌节轴下生皮肌节轴下生轴下生肌节肌节18神经胚和三胚层分化二、侧板中胚层二、侧板中胚层v首先以板状结构出现在轴旁中首先以板状结构出现在轴旁中胚层的远端胚层的远端v中央裂腔中央裂腔-体腔（体壁中胚体腔（体壁中胚层层somatic mesoderm；脏；脏壁中胚层壁中胚层splanchnic mesoderm）v体壁中胚层向腔内伸出皱褶，体壁中胚层向腔内伸出皱褶，将体腔分成分离的腔（胸腔、将体腔分成分离的腔（胸腔、围心腔、腹膜腔）围心腔、腹膜腔）内胚层内胚层神经板神经板脊索脊索蛙胚蛙胚中肠中肠体节体节体壁中胚层体壁中胚层脏壁中胚层脏壁中胚层侧板中胚层侧板中胚层神经嵴神经嵴体腔体腔原始肠道原始肠道鸡胚鸡胚20神经胚和三胚层分化表皮外胚层表皮外胚层头肾头肾神经管神经管血管生成细胞血管生成细胞内胚层内胚层心内膜心内膜 心肌外膜心肌外膜腹心系膜腹心系膜 心肌外膜心肌外膜心内膜管心内膜管前肠前肠肠肠心内膜原基心内膜原基围心腔围心腔脏壁层脏壁层体壁层体壁层1、心脏的形成脊椎动物的心脏起源于脏壁中胚层细胞，其发育依赖于这些细胞与周围脊椎动物的心脏起源于脏壁中胚层细胞，其发育依赖于这些细胞与周围组织的相互作用组织的相互作用v心脏原基的融合 咽腔腹面中胚层细胞迁移重排咽腔腹面中胚层细胞迁移重排心内膜管、心肌外膜、心内膜管、心肌外膜、心包腔心包腔21神经胚和三胚层分化22神经胚和三胚层分化心腔的形成人人血管生成细胞血管生成细胞脑板脑板心脏前端心脏前端原节原节心管愈合心管愈合动脉干动脉干心脏腹端心脏腹端心室心室心房心房右心房右心房左心房左心房静脉窦静脉窦心房心房静脉窦静脉窦心球心球23神经胚和三胚层分化2、血管的形成人胚动脉弓人胚动脉弓24神经胚和三胚层分化血管形成：间充质血管形成：间充质 血岛血岛 血岛周围细胞形成血管血岛周围细胞形成血管25神经胚和三胚层分化血管系统的形成血管系统的形成血管出芽生长，相邻血管出芽生长，相邻血管融合血管融合26神经胚和三胚层分化哺哺乳乳动动物物血血细细胞胞和和淋淋巴巴细细胞胞的的起起源源模模型型3、血细胞的发育鸟类和哺乳类，血鸟类和哺乳类，血细胞最早来源于卵细胞最早来源于卵黄囊中胚层细胞黄囊中胚层细胞（卵黄囊壁血岛生卵黄囊壁血岛生成成），构成过渡性），构成过渡性血细胞；随发育进血细胞；随发育进入入肝内，造血干细肝内，造血干细胞造血；然后再进胞造血；然后再进入脾内造血；胚胎入脾内造血；胚胎后期至出生后，骨后期至出生后，骨髓内造血；髓内造血；各种细胞因子参与各种细胞因子参与血细胞分化血细胞分化27神经胚和三胚层分化28神经胚和三胚层分化脊索脊索蛙胚蛙胚中肠中肠体节体节体壁中胚层体壁中胚层脏壁中胚层脏壁中胚层侧板中胚层侧板中胚层神经嵴神经嵴体腔体腔原始肠道原始肠道鸡胚鸡胚第三节 内胚层（endoderm）内胚层内胚层 消化系统、呼吸系统消化系统、呼吸系统29神经胚和三胚层分化第三节 内胚层（endoderm）内内胚胚层层消消化化系系统统、呼呼吸吸系系统统30神经胚和三胚层分化一、咽的形成与分化v前肠前肠-口腔、咽、食道、口腔、咽、食道、胃、十二指肠的管道及消化胃、十二指肠的管道及消化腺（肝脏、胰脏和胆囊）腺（肝脏、胰脏和胆囊）v咽咽-咽囊咽囊-扁桃体（第扁桃体（第2对）、甲状腺（第对）、甲状腺（第2对之间的对之间的盲管盲管+间充质）、胸腺（第间充质）、胸腺（第3对）、甲状旁腺（第对）、甲状旁腺（第3、4对）对）31神经胚和三胚层分化 二、消化管及其衍生物v消化管消化管-咽、食道、胃、小肠和大肠，内胚层形咽、食道、胃、小肠和大肠，内胚层形成消化道上皮，其外的结缔组织和肌肉将由中胚成消化道上皮，其外的结缔组织和肌肉将由中胚层间充质细胞来完成层间充质细胞来完成v消化腺的形成与消化道的一样消化腺的形成与消化道的一样-内胚层和中胚层内胚层和中胚层协同完成协同完成肝芽肝芽胆管胆管肝管肝管十二指肠十二指肠背胰芽背胰芽腹胰芽腹胰芽胆囊胆囊胃胃附胰管附胰管主胰管主胰管腹胰管腹胰管32神经胚和三胚层分化肺芽（喉气管沟）肺芽（喉气管沟）咽咽气管气管食道食道肺芽肺芽前肠前肠肺芽肺芽分支分支肺肺33神经胚和三胚层分化