第八章 神经胚和三胚层分化

第八章神经胚和三胚层分化

经过原肠作用后，胚胎已具有外、中、内三个胚层，它们是动物体所有器官形成的细胞基础。鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类都具有相同的器官发生模式：外胚层形成神经系统和皮肤；内胚层形成呼吸系统和消化管；中胚层形成结缔组织、血细胞、心脏、泌尿系统以及大部分内脏器官等。

神经胚形成

中胚层的分化

内胚层的分化

一、神经胚形成

胚胎形成中枢神经系统原基即神经管的作用称为神经胚形成（neurulation），正在进行神经管形成的胚胎称为神经胚（neurula）。

神经胚形成主要由两种方式：初级神经胚形成（primary neurulation）和次级神经胚形成（secondary neurulation）。

初级神经胚形成：是指由脊索中胚层诱导覆盖于上面的外胚层细胞分裂、内陷并与表皮脱离形成中空的神经管。

次级神经胚形成：是指外胚层细胞下陷进入胚胎形成实心细胞索，接着再空洞化形成中空的神经管。

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。

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。

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

服用叶酸和适量的胆固醇可降低胎儿神经管缺陷的风险。

（一）、初级神经胚形成的过程：

1、神经板（neural plate）形成

2、神经底板（neural floor plate）形成

3、神经板的整形（shaping）

4、神经板弯曲成神经沟（neural groove）

5、神经沟闭合形成神经管（neural tube）

1. 神经板形成

位于背中线处预定形成神经组织的外胚层细胞变长加厚，而预定形成表皮的细胞则变得更加扁平，使预定神经区上升到周围外胚层的上面，由此形成神经板（neural plate）。

神经板和表皮细胞都能发生固有运动（intrinsic movements）。神经板和表皮细胞协调一致的运动最终引起神经管举起和交叠。

2. 神经底板形成

以前认为只有神经板中线处细胞才能形成神经管底板，而外缘部分和神经褶则构成神经管最靠近背面的部分。头部神经底板形成方式可能是这样的。

但最近证据表明，躯干神经底板具有独立起源，是由亨氏节一部分细胞“插入”神经板中央形成。

3. 神经板的整形和弯曲

神经板的整形与神经板细胞内在力量直接有关。神经板最主要的整形作用是通过位于脊索上面的神经板中线细胞实现的，这些细胞被称为中间铰合点。

神经板的弯曲通过神经板细胞内在力量的作用而实现，同时外胚层细胞为神经管的弯曲提供另一种动力。

4. 神经管闭合

左右神经褶被牵引到背中线结合到一起，神经管随即闭合。某些动物神经褶连接处的细胞形成神经嵴细胞，但哺乳类神经褶举起时头部神经嵴细胞就开始迁移。

神经管的形成并非在整个外胚层同时发生，如24小时鸡神经胚的尾部区域仍在进行原肠作用时，头部神经管已明显形成。神经管前后两端的开口分别称为前端神经孔和后端神经孔。神经管最终形成一个与表面外胚层分离的闭合的圆柱体。神经管和表面外胚层的分离被认为是受不同的细胞粘连分子表达调节的。神经管细胞最初都表达E-细胞选择蛋白（E-cadherin），代之以合成N-选择蛋白（N-cadherin）和N-CAM。结果两种组织不再粘附在一起。（二）、次级神经胚形成

次级神经胚形成可以看作是原肠作用的继续，只是背唇细胞并没有内卷到胚胎内部，而是在腹面不断生长。次级神经胚形成包括髓索形成及其随后空洞化成为神经管。

蛙和鸡胚的腰椎和尾椎形成时能观察到这种形式的神经胚形成。

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。

（三）、脑区形成

神经管同时在三个层次水平上分化成中枢神经系统：

在解剖学水平，神经管及其管腔膨胀和收缩而形成脑室和脊髓的中央管。

在组织学水平，神经管壁细胞发生重排形成脑和脊髓不同的功能区域。

在细胞学水平，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。

（四）、表皮和皮肤结构起源

神经胚形成之后，覆盖胚胎表面的细胞构成预定表皮。多数脊椎动物的表皮分为两层：

外面一层为胚皮，是临时性结构，一旦底层细胞分化成表皮，胚皮便脱落；

内面一层细胞称为基层或生发层，它是能形成所有表皮细胞的生发性上皮。

生发层细胞分裂产生外面另一层细胞，构成棘层。棘层和生发层一起构成马尔皮基层。

马尔皮基层细胞再分裂产生表皮的颗粒层。颗粒层细胞不再分裂，开始分化成表皮细胞，即角质细胞。最终角质细胞形成角质层。

角质层细胞生成后不久就脱落，并被颗粒层新形成的细胞所取代。

有两种主要生长因子能刺激表皮发育：

第一种是转化生长因子-α（transforming growth factor- α,TGF- α）。TGF- α由基层细胞合成，并促进基层细胞自身分裂。银屑病患者特征是大量表皮细胞脱落，可能与TGF- α过度表达有关。

另一种生长因子是角质细胞生长因子（keratinocyte growth factor, KGF），也称为成纤维细胞生长因子7（FGF7）。KGF是真皮下面的成纤维细胞产生的一种外分泌生长因子，调节基层细胞的增殖。