第五章 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（器官原基）鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类都具有相同的器官发生（organogenesis）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的内层及消化腺；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哺乳动物的三个胚层特化形成身体各特化谱系（lineage）的示意图黑色框：一级分层深灰色框：二级分层浅灰色阴影区：中胚层分化；左侧白色区：内胚层分化；右侧白色区：外胚层分化原肠胚,,外胚层：神经系统、表皮及附属物、口腔鼻腔肛门上皮、晶状体、 角膜、视网膜、内耳、肾上腺髓质、垂体前叶、牙釉质、颅软骨,中胚层,内胚层：消化和呼吸管的内层、肝、胰腺、甲状腺、胸腺、中耳鼓室、咽鼓管、膀胱,,脊索体节：骨骼、肌肉、真皮间介中胚层：泌尿和生殖系统侧中胚层：心脏、血管、血液、体腔膜、脏壁肌肉、结缔组织头部间充质：头部肌肉、结缔组织、颅软骨、眼外层,Baer定律：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。
本章知识要点：1、外胚层分化与神经管的形成 外胚层的分化 神经管 神经嵴2、中胚层分化与体节形成 中胚层的早期分化 体节的分化和诱导机制,第一节 外胚层分化与神经管的形成,1. 外胚层分化,脊椎动物外胚层将形成三个主要部分： 表皮外胚层、神经嵴和神经管人胚发育到第三周末，背部的部分外胚层细胞受中胚层特别是脊索中胚层的诱导，特化形成神经外胚层，这部分形态上呈柱状的胚胎结构称为神经板（neural plate） 神经板组织将来发育为中枢神经系统的原基——神经管（neural tube）神经管的前端发育为脑，后端发育为脊髓（spinal cord）神经嵴位于神经板和表皮外胚层交界处，通过迁移，这些细胞能够发育为周围神经系统的神经元和神经胶质细胞、表皮色素细胞，肾上腺髓质，面部的软骨和硬骨，以及部分结缔组织等表皮外胚层发育为表皮及皮肤衍生物，与来自间充质的真皮一起形成皮肤脊椎动物外胚层的发育命运,2. 神经胚形成,概念胚胎形成中枢神经系统原基即神经管的过程称为神经胚形成（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（cavitate）形成中空的神经管胚胎在多大程度上应用上述神经管构建方式取决于脊椎动物的种类如鱼类神经胚形成属完全次级型；鸟类前端部分神经管构建属初级型，而后端部分（后肢以后）神经管构建属次级型2.1 初级神经胚形成,,蛙神经胚形成,2.1.1初级神经胚形成的过程 可以分为彼此独立但在时空上又相互重叠的4个时期：（1）神经板（neural plate）形成（2）神经板的整形（shaping）（3）神经板弯曲成神经沟（neural groove）（4）神经沟闭合形成神经管（neural tube）,（1） 神经板形成背部中胚层（头部为咽内胚层）发出信号诱导预定形成神经组织的外胚层细胞变长，而预定形成表皮的细胞则变得更加扁平，使预定神经区与周围外胚层明显不同，由此形成神经板（neural plate）。
neural plate formation,（2） 神经板的整形 神经板沿前后轴通过集中延伸而伸长，导致神经板变窄，随后弯曲形成神经管 多层细胞嵌插形成几层； 神经板细胞增殖沿前后轴（头尾）方向进行3） 神经板弯曲形成神经沟神经板两侧首先弯曲上翘形成神经褶细胞形状的改变和细胞顶部的收缩驱动神经褶的形成神经板的弯曲与神经板细胞内在力量直接有关神经板弯曲主要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（median hinge point，MHP），它们由亨氏节前端中线细胞衍生而来MHP细胞和位于其下方的脊索锚定在一起，形成铰链，这样便在背中线形成一个皱褶在神经板的背侧方形成两个背侧铰合点（dorsolateral hinge point, DLHP) ,它们锚定在表皮外胚层上，通过细胞变高并形成楔形在背侧方形成两个皱褶神经板和其余外胚层接触处的细胞形状的改变和细胞顶部的收缩驱动神经褶的形成脊索诱导MHP区的细胞变矮，并形成楔形，因此导致神经褶的举起在三个绞合点（MHP和两个DLHP）上，神经板细胞改变自己的形状，并发生顶端收缩表皮外胚层向中线的推移给神经管的弯曲提供了外部力量。
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两栖类和羊膜动物神经管的闭合与神经嵴细胞的迁出鸡胚神经管的闭合,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-钙粘蛋白蛋白（E-cadherin）选择蛋白，代之以合成N-钙粘蛋白蛋白（N-cadherin）和N-CAM结果两种组织不再粘附在一起爪蟾神经形成时，两种粘附蛋白N-cadherin和E-cadherin的表达,,神经管的闭合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鸡胚神经管闭合,类的神经形成A，神经管开始发生闭合；B，神经管中部闭合，前端和后端神经孔仍然开口C，神经管闭合区域；D，无脑畸形；E，脊髓裂,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,,2.2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（medullary cord）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爪蟾次级神经胚形成过程中的细胞运动A，原肠胚中期中胚层的内卷； B，晚期原肠胚/早期神经胚阶段，中胚层细胞内卷停止，构成胚孔背唇的外胚层和中胚层细胞都向后端延伸早期蝌蚪的胚孔衬里细胞形成神经肠管，其一部分形成神经管腔神经肠管,后壁,脊索神经铰合,27体节时期鸡胚尾区的次级神经形成,3. 神经嵴尽管神经嵴来源于外胚层，由于其重要性而有时被称为第四胚层神经嵴细胞起源于神经管最靠近背部的区域神经嵴细胞广泛迁移，产生各种类型的分化细胞3.1神经嵴细胞的起源,神经嵴细胞起源于神经管的最背部，神经管与表皮外胚层相接的部位神经嵴细胞的产生是在神经板和表皮外胚层的共同作用下形成的 鹌鹑神经板移植实验,神经嵴部分衍生物,3.2 神经嵴细胞的分化命运,,神经嵴细胞进行广泛迁移，分化形成多种类型的细胞： （1）感觉神经元和神经胶质细胞、交感和副交感神经系统； （2）肾上腺髓质细胞； （3）皮肤色素细胞； （4）头面部骨骼和结缔组织3.3 神经嵴细胞的迁移,鸡胚的神经嵴细胞可以分为4个主要的功能区域 （1）头部神经嵴 （2）躯干部神经嵴 （3）颈部和荐骨神经嵴 （4）心脏神经嵴,,（1）头部神经嵴：向背部两侧迁移，形成头、面部间质细胞，进而分化为头部软骨、硬骨、神经元、神经胶质细胞、以及面部结缔组织等。
2）躯干部神经嵴细胞： 黑色素细胞：向背部两侧迁移，进入表皮外胚层，并继续向腹部中线迁移； 穿过体节的前半部分向腹侧迁移，其中一部分形成脊髓背根感觉神经节的神经元；一部分继续向腹部迁移形成交感神经节、肾上腺髓质、以及大动脉周围的神经丛鸡胚躯干部神经嵴细胞的迁移,,,躯干神经嵴细胞的迁移,左图：鸡胚移植实验，右图：蛙胚神经嵴细胞免疫荧光实验,神经嵴细胞的迁移路径由胚胎的胞外基质决定一种蝾螈的突变体中神经嵴细胞能够形成但不能迁移，除背部之外的部位将缺乏色素细胞（B）3）颈部和荐骨神经嵴细胞： 位于第1-7体节部分和28体节后面的神经嵴细胞，迁移至肠副交感神经节，调节肠的蠕动4）心脏神经嵴 第1-3体节对应区域，头部和躯干部神经嵴细胞之间 发育为黑色素细胞、神经元、软骨和第3、4、6咽弓的结缔组织，以及大动脉壁的肌肉连接组织以及将肺循环和主动脉分开的隔膜4.表皮和皮肤结构起源4.1 表皮细胞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（periderm），是临时性结构；内面一层细胞称为基层（basal）或生发层，它是能形成所有表皮细胞的生发性上皮，一旦底层细胞分化成表皮，胚皮便脱落。
人表皮图解基部细胞进行活跃有丝分裂，而表皮外层充分角质化的细胞不断死亡脱落位于基部的色素母细胞可以产生黑色素细胞，并通过突起将色素转移到角质细胞中生发层细胞分裂产生外面另一层细胞，构成棘层（spinous layer）棘层和生发层一起构成马尔皮基层（Malpighian layer）马尔皮基层细胞再分裂产生表皮的颗粒层（grannual layer）颗粒层细胞不再分裂，开始分化成表皮细胞，即角质细胞（kenatinocytes）最终角质细胞形成角质层（cornified layer）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4.2表皮细胞增殖的调控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（psoriasis）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。
表皮增殖异常与生长因子,第二节 中胚层分化与体节形成,1. 中胚层的早期分化,脊椎动物中胚层的分化对于器官和系统的发生起着主导和奠基的作用 其中脊索是这一阶段发育的启动和组织者，而在脊索和神经管的作用下，中胚层分化深入 脊椎动物中胚层的分化发育与神经胚的形成几乎是同时进行，相互促进的，而神经胚发育的完成又为中胚层的进一步发育奠定了形态结构以及诱导控制环境的基础神经胚时期中胚层可分成5个区域:（1） 脊索中胚层（chordamesoderm）形成脊索（2） 轴旁中胚层（somitic dorsal mesoderm）形成体节（3） 间介中胚层（intermediate mesoderm）形成泌尿系统和生殖器官（4） 侧板中胚层（lateral plate ）形成心脏、血管、血细胞以及体腔衬里和除肌肉之外的四肢所有中胚层成分（5） 头部间充质（head mesenchyme）形成面部结缔组织和肌肉,,中胚层分化主要谱系图,鸡胚中胚层的渐进发育A，原条阶段；B，神经板上举形成神经褶，脊索和轴旁中胚层的形成；C，神经管形成，体节、间介中胚层、侧板中胚层形成；D，体腔和背主动脉的特化2. 脊索和体节分化2.1脊索的发育命运 脊索是胚胎发育过程中的瞬时结构，但是在神经管分化和体节分化过程中发挥重要作用。
大部分脊索随着脊柱的形成而退化，椎骨之间的脊索细胞形成椎间盘中的髓核（nuclei pulposi）。