学习笔记脑循环的胚胎学

学习笔记脑循环的胚胎学

01胚胎学相关术语的定义

胚期∶指受精后的前8周或者孕妇最后1次月经后（孕龄）的前10周。在此阶段中，组织发生分化，形成各大重要器官（器官形成）。

●进化史∶指某一物种或分类学意义上的某一有机物群在进化发展过程中各个事件发生的次序。

●个体发生∶指单个有机体的形成。

●胎期∶指胚期后、生产前的阶段。

异常和畸形：异常指在正常的基础上有所偏差;畸形指形成过程有误，会出现结构缺陷。要将这两者与反常区分开。反常指某结构处于病理状态。

变异∶指某结构的不同形式，用以指代偏离常规形成模式或预期形成模式的产物。并非所有的变异都对个体有害。

1.1胚期时间轴

胚期的前4周里，胎儿的心脏和循环系统还未形成。因此，本章节对脑血管形成过程的介绍始于第22天左右，也就是受精后第 4周的第1天。表 1.1列举出4周之后胚期的相关重大事件。

1.2脑血管形成过程的基本概念

（1）血管发生始于内皮细胞丛。内皮细胞由其前体细胞（称为成血管细胞）分化而来。在生长因子和细胞外基质的作用下，内皮细胞形成可继续生长分化的血管。黏合内皮细胞形成管道的物质包括信号蛋白、血管外膜成纤维细胞、周细胞和平滑肌细胞。内皮细胞不断凋亡和增殖，最终形成原始血管网。血流形成之后会刺激血管根据组织需要进行选择性新生。在正常情况下，血管发生结束之后不会再次出现。但在病理条件下，其中的某些过程可能会被激活，如肿瘤形成时。

（2）血管新生指为了满足组织生长、伤口愈合以及肉芽组织形成等过程的营养需要而形成新血管的过程。血管通过两种方式新生∶出芽式新生和非出芽（分裂）式新生。

出芽式血管新生指原有的血管以类似树木或植物抽芽的形式形成

新的血管。血管出芽式新生的第一步为内皮细胞受体的激活和蛋白酶的释放。蛋白酶使基膜降解，从而使内皮细胞能够进入相邻的基质中。然后，内皮细胞以'出芽'的形式靠近血管新生刺激因子。在移行过程中，内皮细胞在黏附分子——整合素的作用下两两串联排列形成新的血管。血管内皮生长因子（VEGF）是血管新生的主要动力，Notch 受体通道调控其合成过程。

非出芽式或分裂式血管新生指已有的血管通过分裂形成新血管的过程。该过程的核心是两条血管之间的周细胞和肌成纤维细胞的形成。周细胞和肌成纤维细胞合成细胞外基质，以形成新的血管。该过程所需的内皮细胞数比出芽式血管新生少，在胚胎发育的过程是一大优点。毛细血管网的形成贯穿人的一生，而非出芽式血管新生在毛细血管网的形成过程中发挥着重要作用。

02神经管闭合以及头部动脉形成

D.H.Padget将脑血管的形成过程分为7个阶段（详见下文）。这7个阶段之后，胎儿的血管具有了成人血管的基本结构，而静脉和硬膜窦的形成将继续进行直至出生乃至出生以后。

首先回顾头部的形成过程，尤其是脑部和面部结构的形成。

2.1脉络膜前期

神经管闭合发生在胚期开始后约 24天。血管在一个由原始细胞组成的网状结构（原脑膜）表面形成。初期，众多血管组成血管网，其中的动脉和静脉无法辨识（见图1.1）。纵向动脉血管在神经管（位于原脑膜内）的腹侧形成，组成纵向神经系统（LNS）。心脏的形成以及动脉干形成的成对腹侧和背侧动脉的过程先于该过程。

第 4 周时，脑神经管的头端形成 3 个膨出物，称为原始脑泡，分别为前脑泡、中脑泡和菱脑泡。4 大脑室在这 3个原始脑泡中形成。

2.2脉络膜期

神经管不断增长的新陈代谢需要促使脉络膜（起源于原脑膜）内陷，进入脑泡中的脑室。这样一来，血流便在内（室管膜）外（软脑膜）表面形成。

第5周时，次级脑泡形成。该过程中，前脑泡分化形成端脑和间

脑，菱脑泡分化形成后脑和末脑。故此时共有5个脑泡。与此同时，咽囊也逐渐发育成熟。

2.3鳃期

脑在神经管头端形成并不断发育，头、颈部结构在其腹侧形成。第4周时，上述结构开始出现，由咽囊和咽囊之间的柱状弧形隆起（人体内称为鳃弓）发育形成。咽囊和鳃弓代表着曾经的一个进化阶段。在这个阶段里，生物体依靠鳃维持生命。

头、颈部结构由脑中的3个鳃弓发育形成，并在神经嵴细胞以及轴旁中胚层、外胚层和内胚层等帮助下不断发育。

脑神经嵴细胞为头、颈部的各个结构提供排列信息，而这些排列信息可以追溯到菱脑泡所处的1个短暂阶段。在这个阶段里，后脑分化为7个部分，称为菱脑原节。同源盒基因的表达使每个菱脑原节都有自己的独特之处。同源盒蛋白（转录因子）是同源盒基因表达的产物，用于指导面部结构的有序形成以及神经峰细胞的迁移和分化（形成最初的3个鳃弓），还用于调控神经定位、神经节、骨、软骨以及结缔组织等的排列方式。

腹主动脉和背主动脉之间成对的连接血管在鳃弓之间形成，共有6条弓动脉，被仅在短时间内出现的咽囊分隔开。由于综合类教程中对心脏和大血管形成过程的描述已十分详细，这里便不再赘述。但需要知道的是，这6条发于背主动脉和腹主动脉囊之间的主动脉弓动脉并不是同时形成的。并且，需要注意头侧的3条弓动脉，因为颈动脉系统是由它们发展形成的。脑膜融合产生节段和纵向动脉，后脑循环形成。纵向节间动脉形成一个动脉系统，称为纵向神经系统（LNS）。颈动脉系统形成之后，成人的纵向神经系统开始形成（图 1.1）。

2.4颈动脉和椎基底动脉系统的形成

本部分对颈动脉形成过程中的几个阶段进行了介绍。对于脑动脉形成过程的了解来源于对死亡组织的研究。1992 年，E.D. CongdonP 对主动脉弓系统以及几条主要的脑动脉（颈动脉、椎动脉和基底动脉）的起源进行了介绍。D.H.PadgetP根据一项研究的结果对胚期脑血管变化的细节进行了介绍。该研究以 22 个胚为研究对象，在华盛顿卡耐

基研究所进行。

Padget 将颈动脉系统形成的整个过程分为7个阶段，并确定了每个阶段胚胎的大小。

第一阶段∶顶臀长为 4~5mm。

第二阶段∶顶臀长为 5~6mm。

第三阶段∶顶臀长为7~12mm。

第四阶段∶顶臀长为 12~14mm。

第五阶段∶顶臀长为 16~18mm。

第六阶段∶顶臀长为 20~24mm。

第七阶段∶顶臀长为 40mm。

颈内动脉形成于前3个阶段，椎基底动脉形成于第四阶段。接下来会按照时间先后顺序对上述两个形成过程进行介绍。其他的形成过程描述起来简单一些，因为是以平行结构的方式形成的。

第一阶段

6条主动脉弓动脉将背主动脉和腹主动脉连接起来，其中上面的3条弓动脉形成颈动脉系统。这3条头端的弓动脉发生一系列退化之后，成人的颈动脉系统就形成了（图 1.2a)。

背主动脉在第三弓动脉处的尾端逐渐消失，其头端形成原始颈内动脉的第一个部分。它与腹主动脉的连接血管不发生退化，继续存在。颈总动脉由腹主动脉的尾端发展形成。第一、第二鳃弓的腹侧以及第一鳃弓背侧也退化，使第一、第二鳃弓与第二鳃弓背侧之间只剩下一条连接血管（图 1.2b和图1.2c）。

背主动脉头端的延伸，也就是目前的原始颈内动脉，有两条分支（前支和后支），分别形成大脑前动脉和后交通动脉。这两条动脉分别为正处于发育过程中的前脑泡（随后形成端脑）和中脑泡提供营养物质。另外，原始颈内动脉还通过暂存的原始三叉动脉、耳动脉和舌下动脉营养菱脑泡和正在形成的纵向神经系统（图 1.3）。

背主动脉在第一鳃弓头端处有3 条分支：腹侧眼动脉、背侧眼动脉和最下方的原始上颌动脉。原始上颌动脉营养拉特克囊，后者在视泡出现之前形成垂体前叶（图1.2c）。