動物個體發(fā)育原腸運動第1頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四

Itisnotbirth,marriage,ordeath,butgastrulation(原腸胚形成),whichistrulythemostimportanttimeinyourlife.LewisWolpert(1986)第2頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四本章主要內(nèi)容：1.原腸作用概述2.海膽的原腸作用3.魚類的原腸作用4.兩棲類的原腸作用5.鳥類的原腸作用6.哺乳類的原腸作用第3頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四1.原腸作用概述原腸作用（gastrulation）是胚胎細胞劇烈的、高速有序的運動過程，通過細胞運動實現(xiàn)囊胚細胞的重新組合。原腸形成期間，囊胚細胞彼此之間的位置發(fā)生變動，重新占有新的位置，并形成由三胚層細胞構(gòu)成的胚胎結(jié)構(gòu)。第4頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四通過原腸作用，胚胎首先建立起三個胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚層；其次為重新占有新位置的胚胎細胞之間的相互作用奠定了基礎(chǔ)。因此，原腸作用是從尚未分化到分化為三個胚層和器官原基決定的關(guān)鍵時期。原腸胚一部分細胞的移動必然和同時發(fā)生的其他細胞的運動緊密配合，因此原腸作用過程中的細胞運動涉及整個胚胎。第5頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四動物身體的主軸（包括前后軸、背腹軸和左右軸）也會在卵裂和原腸作用期間建立起來，胚胎各部分的細胞會獲得各自的發(fā)育潛能。不同動物體軸建立的時間和機制各不相同。如果蠅體軸的特化自卵細胞形成時就已經(jīng)開始了，在卵裂過程中完成；而爪蟾的體軸是在整個原腸作用過程中建立的。第6頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四兩側(cè)對稱動物的體軸第7頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四盡管整個動物界原腸作用方式變化多樣，但總體可概括為六種細胞運動機制，即外包（epiboly）、內(nèi)陷（invagination）、內(nèi)卷（involution）、內(nèi)移（ingression）和分層（delamination）、集中延伸（convergentextension）。同一原腸胚常常包括幾種細胞運動方式。第8頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸作用過程中細胞的五種運動方式第9頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四2.海膽的原腸作用海膽的晚期囊胚由1000個左右單層細胞構(gòu)成。這些細胞的細胞質(zhì)分別來自受精卵的不同區(qū)域，細胞表現(xiàn)出不同的大小和特性。第10頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽的早期卵裂第11頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽胚胎第四次卵裂時形成的小分裂球（micromere）第12頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽的囊胚

A，細胞持續(xù)的分裂形成一個囊胚；B，快速分裂的末期，圓形的胚胎細胞形成一層上皮，受精膜依然可見；C，植物基板變厚，動物極細胞分泌孵化酶，使胚胎從受精膜中孵化出來。第13頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽胚胎的早期囊胚

，植物極細胞開始加厚。第14頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸作用前的海膽晚期囊胚，植物極變扁平。

第15頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四初級間質(zhì)細胞的內(nèi)移植物極板中央來源于小分裂球的細胞不斷伸出和收縮線狀偽足（filopdia），脫離表面單層細胞，進入囊胚腔，稱為初級間質(zhì)細胞（primarymesenchymecell）。第16頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽早期原腸胚內(nèi)初級間質(zhì)細胞沿囊胚腔內(nèi)表面運動，主動伸出偽足與囊胚腔壁連接，占據(jù)囊胚腔預定腹側(cè)面，并形成穩(wěn)固聯(lián)系。初級間質(zhì)細胞融合形成索狀合胞體（syncytialcable），最終形成幼蟲碳酸鈣骨針的軸。第17頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四初級間質(zhì)細胞形成的索狀合胞體（將來形成骨針）的掃描電鏡照片第18頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四初級間質(zhì)細胞在Lytechinusvariegatus早期幼蟲內(nèi)的定位。第19頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四細胞粘連作用的變化導致初級間質(zhì)的內(nèi)移。初級間質(zhì)細胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力減少，而與基質(zhì)片層之間的親和力增加。相比之下，非間質(zhì)細胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力維持不變。第20頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四初級間質(zhì)細胞內(nèi)移的掃描電鏡照片第21頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四間質(zhì)細胞和非間質(zhì)細胞與不同胚層細胞或胞外組分之間的親和力第22頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外片層物質(zhì)包繞。沿動植物極軸分布的纖維決定了間質(zhì)細胞遷移的方向。至少有三種蛋白可能在間質(zhì)細胞的遷移過程中起重要的作用，包括囊胚腔壁基質(zhì)片層組分纖連蛋白（fibronectin）、間質(zhì)細胞膜上的硫酸蛋白多糖（sulfatedproteoglycans）和囊胚腔細胞胞外基質(zhì)中只在原腸作用期表達的ECM18。第23頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外基質(zhì)包繞。第24頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸作用過程中沿動植物極軸分布的纖維決定了初級間質(zhì)細胞的遷移方向。第25頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四囊胚腔胞外基質(zhì)纖維與動植物極軸平行排列，最終與初級間質(zhì)細胞發(fā)生聯(lián)系。第26頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四初級間質(zhì)細胞的線狀偽足第27頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四初級間質(zhì)細胞選擇性地聚集在β-catenin濃度高的位置。第28頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四去除硫酸基（sulfatedeprivation）對海膽初級間質(zhì)細胞運動的影響第29頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四早期原腸內(nèi)陷初級間質(zhì)細胞在囊胚腔內(nèi)遷移的過程中，仍然留在植物極板上的細胞移動填補由初級間質(zhì)細胞內(nèi)移而形成的空隙，植物極板進一步變扁平。之后，植物極板向內(nèi)彎曲，內(nèi)陷。當植物極板內(nèi)陷深及囊胚腔的1/4～1/2時，內(nèi)陷突然停止。所陷入的部分稱為原腸（archenteronorprimitivegut），而原腸在植物極的開口稱為胚孔（blastopore）。第30頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四植物極變扁平第31頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四初級原腸內(nèi)陷第32頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四植物極內(nèi)陷的雙金屬片模型。植物極板細胞分泌硫酸軟骨素蛋白多糖（CSPG）到透明層內(nèi)層中，CSPG吸水膨脹，導致透明層彎曲，相連的細胞層內(nèi)陷。第33頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四隨著植物極板的內(nèi)陷，初級間質(zhì)細胞在植物極區(qū)域形成一細胞環(huán)。第34頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四晚期原腸內(nèi)陷早期原腸內(nèi)陷完成之后，經(jīng)過短暫停歇，原腸大幅度拉長，短粗的原腸變成又細又長的管狀結(jié)構(gòu)。在此期間沒有新細胞形成，原腸的拉長過程是通過細胞重排實現(xiàn)的，原腸周長內(nèi)細胞數(shù)目大為減少。第35頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽胚胎原腸伸長時期的細胞重排。第36頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸頂端形成次級間質(zhì)細胞，原腸延伸是以次級間質(zhì)細胞提供的張力為動力的。次級間質(zhì)細胞伸出線狀偽足，穿過囊胚腔液，直達囊胚腔壁內(nèi)表面。動物極半球存在著次級間質(zhì)細胞附著的靶位。只有當線狀偽足接觸到特定靶位的時候，才不會縮回。這些特定的靶位可能位于將來形成口的區(qū)域。第37頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四A，原腸的頂端形成次級間質(zhì)細胞；B，次級間質(zhì)細胞的線狀偽足。第38頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四當原腸最頂端接觸到囊胚腔壁時，次級間質(zhì)細胞分散進入囊胚腔。次級間質(zhì)細胞在囊胚腔中分裂，最終形成中胚層器官。囊胚腔壁接觸到原腸的位置最終形成口，口和原腸最頂端形成一連續(xù)相通的消化管。海膽的胚孔最終形成肛門。第39頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽原腸作用的整個歷程。發(fā)育溫度為25度。第40頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽的長腕幼蟲第41頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四海膽正常的胚胎發(fā)育第42頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四3.魚類的原腸作用中期囊胚轉(zhuǎn)換和細胞運動性的獲得斑馬魚第十次卵裂期間，細胞分裂不再同步，新的基因（合子基因）開始表達，且細胞獲得運動性，這種現(xiàn)象稱為中期囊胚轉(zhuǎn)換（midblastulatransition，MBT）。MBT似乎受染色質(zhì)和細胞質(zhì)之間比例的控制。第43頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四受精后，斑馬魚合子開始不完全卵裂。卵裂最初只限制在胚胎的動物極，卵裂并未延伸到卵黃，導致在卵黃上形成一堆分裂球。前5次卵裂為縱裂，第一次緯裂在受精后約2小時產(chǎn)生了64細胞期。第44頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四魚類胚胎中最早的細胞運動時胚盤細胞沿卵黃四周下包。初始階段，胚盤細胞內(nèi)層細胞向外周遷移，插入表層細胞中。稍后，表層細胞沿卵黃表面下包，直到將卵黃全部包圍起來。卵黃合胞體層（yolksyncyticallayer，YSL）細胞的自動擴展拉動拉動與之相連的包被層（envelopinglayer，EVL）細胞向下移動。切斷卵黃合胞體層和包被層之間的聯(lián)系，胚盤細胞會反彈縮回卵黃的頂部，而卵黃合胞體層則繼續(xù)包繞卵黃擴展。第45頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四下包完成30％時的胚盤第46頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四胚層形成當斑馬魚胚盤細胞包繞一半的卵黃時，包被層四周邊緣區(qū)開始加厚，這個加厚的區(qū)域叫胚環(huán)（germring），它是由外層的上胚層（epiblast）和內(nèi)層的下胚層（hypoblast）構(gòu)成。一般認為，下胚層是邊緣表層細胞內(nèi)卷繼而向動物極遷移形成的。也可能由上胚層細胞分層后內(nèi)移形成。第47頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四下包胚盤的邊緣區(qū)域的放大，示邊緣下包的內(nèi)卷和細胞內(nèi)移第48頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四通過下包胚盤的邊緣細胞內(nèi)卷或上胚層細胞分層形成下胚層第49頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四下胚層一旦形成以后，上胚層和下胚層的深層細胞都會向?qū)戆l(fā)育成胚胎背部的一側(cè)插入，形成一個加厚的區(qū)域，稱為胚盾（embryonicshield）。胚盾在功能上相當于兩棲類的背唇，將它移植到宿主胚胎中，能夠誘導形成次級胚胎。第50頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四斑馬魚原腸作用時細胞的集中和延伸把下胚層和上胚層細胞帶到背部形成胚盾，胚盾內(nèi)脊索中胚層向動物極延伸。第51頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四當細胞沿卵黃下包時，它們也在邊緣內(nèi)卷，并朝背部和前端兩個方向向胚盾集中。胚盾下胚層細胞向前端集中和延伸，最終沿背中線變成一窄條，它就是脊索中胚層（chordamesoderm），即脊索的原基。與脊索中胚層毗連的細胞為近軸細胞（adaxialcell），是中胚層體節(jié)的前體。上胚層細胞形成神經(jīng)龍骨（neuralkeel），其余的上胚層細胞發(fā)育成魚類的皮膚。第52頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四脊索中胚層細胞表達的notail基因，示胚盾下胚層細胞向前端的集中和延伸。第53頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四表達snail基因的近軸中胚層細胞在脊索中胚層兩側(cè)的集中和延伸，形成中胚層體節(jié)的前體。第54頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四完成下包90％時斑馬魚胚胎第55頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸作用結(jié)束，體節(jié)形成。第56頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四4.兩棲類的原腸作用兩棲類的原腸作用是實驗胚胎學中最古老也是最新興的一個領(lǐng)域。兩棲類囊胚與棘皮動物和魚類的囊胚所面臨的基本任務(wù)完全相同，也就是把終將形成內(nèi)胚層器官的細胞拖入胚胎內(nèi)部，把終將形成外胚層的細胞置于胚胎的四周，而把終將形成中胚層的細胞置于外胚層和內(nèi)胚層之間適當?shù)奈恢?。?7頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四動植物極軸的決定兩棲類原腸作用的準備工作可以追溯到精卵的結(jié)合之前。未受精卵沿動植物極存在一個極性，這種極性能夠影響到將來卵裂的方式。未受精卵的極性是由沿動植物極分布的母源性mRNA和蛋白質(zhì)的差異分布決定的。第58頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四非洲爪蟾的未受精卵，示動物極半球有較多的色素，植物極半球有較多的卵黃。第59頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四非洲爪蟾的動-植物極軸是由母源性的因子決定的，示母源性的生長因子Vg-1基因的mRNA在爪蟾植物極的分布。第60頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四未受精卵的胚層圖譜爪蟾未來三個胚層的區(qū)域劃分在未受精卵就可以確定。因此，在未受精卵上就可以勾畫出胚層圖譜。但胚胎的前后軸、背腹軸和左右軸都難以確定。第61頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四爪蟾未受精卵內(nèi)未來胚層的圖譜。ectodermendoderm第62頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四卵母細胞成熟過程中，母源性的VegTmRNA貯存于植物極。VegT蛋白對內(nèi)胚層的形成具有決定作用，消除VegTmRNA和VegT蛋白后內(nèi)胚層不能形成。第63頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四Nieukoop中心形成背腹軸和前后軸是在受精過程中由受精卵細胞質(zhì)隔離決定的。受精后由于皮層細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)動（corticalrotation），使得卵子表面的動植物極軸與細胞質(zhì)內(nèi)部的動植物極軸兩者相差30o，這樣便形成一個新的對稱狀態(tài)。受精卵已具備了背腹軸，變成兩側(cè)對稱結(jié)構(gòu)，可以區(qū)分出左右側(cè)了。第64頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四A，受精后，質(zhì)膜下方的皮層（corticallayer）向著精子入卵點的方向轉(zhuǎn)動。B，皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果是Nieukoop中心或信號中心的形成，這樣就確定了胚胎的背方。第65頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果造成爪蟾受精卵呈兩側(cè)對稱。第66頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四Nieukoop中心對正常發(fā)育是必需的第67頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四背方部分含有Nieukoop中心，形成一個背部化的胚胎，但缺少腸；腹方部分沒有Nieukoop中心，形成一腹部化的胚胎，缺少背部和頭部結(jié)構(gòu)。第68頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四胚孔的定位細胞質(zhì)的運動激活精子入卵點對面的細胞質(zhì)開啟原腸作用。精子入卵點代表胚胎未來的腹面，而與之相對的一面即原腸作用開啟處代表胚胎未來背面。雖然誘發(fā)卵細胞質(zhì)運動并不一定需要精子，但精子對決定細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)方向是至關(guān)重要的。卵子哪一側(cè)形成背部，哪一側(cè)形成腹部，完全由細胞質(zhì)運動方向來決定。第69頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四通過機械方法（如離心）人為地改變皮層細胞質(zhì)和皮層下細胞質(zhì)的空間關(guān)系，將可以使胚胎在精子入卵點的同一側(cè)開啟原腸作用。將精子決定的細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)與人工誘導的細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)相結(jié)合，就可能獲得兩個原腸作用起點，最終形成聯(lián)體雙胞胎蝌蚪（BlackandGerhart，1985）。第70頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四人工方法誘導的兩個原腸作用開啟點。第71頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四兩個原腸作用開啟點導致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。第72頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四兩棲類胚胎活體染色。A，用活體染料標記胚胎表特定細胞；B-D，標記細胞的遷移運動；E，將蠑螈胚胎沿中線剖開，示標記細胞在胚胎內(nèi)部的分布。第73頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四兩棲類原腸作用時的細胞運動非洲爪蟾的中胚層前體只存在于深層細胞中，位于赤道區(qū)域表面細胞下面，而外胚層和內(nèi)胚層則來源于表面的表層細胞中。蛙類原腸作用首先是從將來胚胎的背部，即剛好位于赤道下方的灰色新月區(qū)開始的。第74頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四兩棲類的灰色新月精子入卵后，皮層向精子進入的方向旋轉(zhuǎn)大約30o，在動物極皮層含大量色素而內(nèi)層含有少量色素的物種中，這一胞質(zhì)不同層次的相對運動形成了一個在精子進入點對面的新月形的灰色區(qū)域，稱為灰色新月。第75頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四非洲爪蟾囊胚外層細胞（A）和內(nèi)部細胞（B）發(fā)育命運圖譜。第76頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四灰色新月區(qū)的預定內(nèi)胚層細胞內(nèi)陷，形成狹縫狀胚孔（slit-likeblastopore），內(nèi)陷細胞稱為瓶狀細胞（bottlecell），它們沿最初的原腸排列。蛙類囊胚細胞內(nèi)陷引發(fā)原腸形成。但是，蛙類的原腸作用并不是在最靠近植物極處開始內(nèi)陷，而是在動物半球和植物半球匯合的赤道附近，即所謂的邊緣區(qū)（marginalzone）開始內(nèi)陷。第77頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細胞覆蓋。第78頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四胚孔處形成瓶狀細胞第79頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四移植的胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），形成一個胚孔狹縫。瓶狀細胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。第80頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四植物極背方細胞對原腸作用的啟動具有重要作用。第81頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四瓶狀細胞的收縮拉動邊緣區(qū)細胞向植物極運動，同時將植物極的內(nèi)胚層細胞推向胚胎的內(nèi)部。邊緣區(qū)細胞的運動導致外胚層細胞向植物極外包，預定前端中胚層細胞沿囊胚腔內(nèi)表面延伸。第82頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四胚孔形成和原腸作用過程中爪蟾背部區(qū)域細胞的運動第83頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細胞大小的差異。第84頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四動物極細胞通過胚孔背唇內(nèi)卷區(qū)域表面的特寫（close-up）第85頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸作用的下一個時期包括邊緣區(qū)細胞的內(nèi)卷以及動物半球細胞的外包和向胚孔處集中。遷移中的緣區(qū)細胞到達胚孔的背唇時，轉(zhuǎn)向內(nèi)部沿著外層細胞的內(nèi)表面運動，因此構(gòu)成背唇的細胞在不斷更新。最初構(gòu)成背唇的細胞為內(nèi)陷形成原腸前緣的瓶狀細胞，它們隨后發(fā)育為前腸咽部的細胞。第86頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)卷邊緣區(qū)細胞沿外層細胞的內(nèi)表面向動物極運動，示構(gòu)成胚孔背唇的細胞的不斷更新。第87頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四隨著瓶狀細胞進入胚胎內(nèi)部，背唇被后來內(nèi)卷進入胚胎發(fā)育為頭部中胚層前體的細胞代替。接下來，由胚孔背唇內(nèi)卷進入胚胎的細胞為脊索中胚層細胞，它們將形成脊索。脊索是一個臨時性中胚層脊柱（backbone），對誘導神經(jīng)系統(tǒng)的分化起重要的作用。第88頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)卷進入胚胎的脊索中胚層細胞在胚胎背部集中延伸變窄變長，形成胚胎的軸性中胚層。第89頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四集中和延伸過程中細胞的插入第90頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四非洲爪蟾原腸作用期間Brachyury基因的表達，示預定中胚層細胞的集中和延伸。第91頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸作用過程中，環(huán)狀的預定中胚層細胞帶向胚孔的集中以及在胚胎內(nèi)表面的延伸示意圖第92頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四爪蟾晚期原腸胚的軸旁中胚層（A）表達paraxialprotocadherin，而脊索（B）表達axialprotocadherin；兩種鈣粘著蛋白對集中和延伸起重要的作用。第93頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四隨著新細胞進入胚胎內(nèi)部，囊胚腔被擠壓到與背唇相對的一側(cè)。同時隨著胚孔處瓶狀細胞形成和內(nèi)卷，胚唇向側(cè)面和腹面延伸，形成新月狀結(jié)構(gòu)。新月狀胚孔進一步延伸，先形成側(cè)唇，再形成腹唇。通過側(cè)唇和腹唇，位于外胚層細胞中的中胚層和內(nèi)胚層細胞繼續(xù)內(nèi)卷，使胚孔形成一環(huán)狀，包繞在含有大量卵黃、體積較大的內(nèi)胚層細胞周圍，這些內(nèi)胚層細胞暴露在植物極外面，稱為卵黃栓（yolkplug）。第94頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四隨著背唇、側(cè)唇和腹唇的連續(xù)形成，胚孔區(qū)域的變化。第95頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四通過胚孔進入胚胎內(nèi)部的細胞的運動第96頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四囊胚腔頂壁細胞形狀的改變和細胞重排，合并成單層細胞。第97頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四最終，卵黃栓也被包入內(nèi)部。至此，所有內(nèi)胚層細胞都已進入胚胎的內(nèi)部，外胚層細胞包被在胚胎的表面，而中胚層細胞則位于內(nèi)胚層和中胚層之間。非洲爪蟾的原腸作用是數(shù)個事件和諧的組合，結(jié)果是把內(nèi)中外三個胚層細胞置于適當?shù)奈恢?，為它們分化為不同的器官做準備。?8頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四兩棲類原腸作用時細胞的運動。第99頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四兩棲類原腸作用總結(jié)：1.邊緣區(qū)瓶狀細胞在準確的時間和位置內(nèi)陷。2.邊緣區(qū)細胞通過胚唇進行內(nèi)卷形成原腸。3.內(nèi)卷的中胚層細胞沿胚孔頂壁內(nèi)表面遷移。4.預定脊索中胚層在胚胎背部集中延伸5.預定外胚層細胞通過細胞分裂和數(shù)層細胞合并為單層細胞而向植物極下包。第100頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四5.

鳥類的原腸作用一、鳥類原腸作用概述鳥類行不完全的盤狀卵裂，胚胎經(jīng)過卵裂在大量的卵黃上形成一個胚盤（blastodisk）。胚盤下方“惰性”的卵黃對上面細胞的運動施以嚴格限制。第101頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四1.下胚層和上胚層的形成鳥類胚盤中央細胞被胚下腔（subgerminalcavity）和卵黃分開，看起來透明，稱為明區(qū)（areapellucida）。明區(qū)邊緣細胞和卵黃接觸看起來不透明，稱為暗區(qū)（areaopaque）。上胚層某些細胞單個的遷移到胚下腔中，形成初級下胚層（primaryhypoblast）。胚盤后緣有一層細胞向前遷移和初級下胚層匯合，形成次級下胚層（secondaryhypoblast）。第102頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四由動物極（胚胎將來的背部）觀察的雞卵的盤狀卵裂第103頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四由上胚層和下胚層組成的雙層囊胚在暗區(qū)邊緣連接在一起，兩層之間的空腔即為囊胚腔（blastocoel）。鳥類胚胎命運圖譜僅局限于上胚層，胚胎本身和大量胚胎外膜都是由上胚層所產(chǎn)生。下胚層對正在發(fā)育的卵的本身并沒有任何實質(zhì)性的貢獻。下胚層細胞只形成部分胚胎外膜（extraembryonicmembrane），尤其是卵黃囊（yolksac）和連接卵黃的基柄（stalk）。第104頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四雞胚雙層囊胚的形成第105頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原條的形成鳥類的原條（primitivestreak）首先見于胚胎的后端上胚層細胞的加厚處。這種加厚是來自上胚層的中胚層細胞內(nèi)移進入囊胚腔以及來自上胚層后端兩側(cè)細胞向中央遷移所致。隨著加厚部分不斷變窄，它不斷向前運動，并收縮形成清晰的原條。原條延伸至明區(qū)長度60％至70％處，成為胚胎前后軸的標志。第106頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四雞胚原條形成時細胞的運動。A，3－4h；B，5－6h；C，7－8；D，10－12h第107頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四伴隨著細胞集中形成原條，在原條中出現(xiàn)一凹陷，成為原溝（primitivegroove）。原溝與兩棲類胚孔的作用相似，遷移的細胞通過原溝進入囊胚腔。在原條的前端是一個細胞加厚區(qū)叫原節(jié)（primitiveknot）或亨氏節(jié)（Hensen’snode）。亨氏節(jié)的中央有一個煙囪狀的凹陷，叫原窩（primitivepit）。細胞可以通過原窩進入囊胚腔。亨氏節(jié)在功能上相當于兩棲類胚孔的背唇。第108頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四移植亨氏節(jié)能夠誘導一個次生胚胎的形成。第109頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原條一旦形成，上胚層細胞便開始向原條邊緣遷移，進入囊胚腔內(nèi)，組成原條的細胞也在不斷地變化。進入鳥類囊胚腔的細胞以單個細胞為單位，內(nèi)移的細胞并不形成緊密聯(lián)系的細胞層，只形成松散聯(lián)系的間質(zhì)細胞。隨著細胞進入原條，原條向胚胎未來頭部區(qū)域延長。通過亨氏節(jié)進入囊胚腔的細胞向前遷移，形成前腸、頭部中胚層和脊索；通過原條兩側(cè)部分進入囊胚腔的細胞形成大部分內(nèi)胚層和中胚層組織。第110頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四A，進入囊胚腔的細胞頂端伸長形成瓶狀細胞；B，雞胚原腸作用立體圖解，示原條、正在遷移的細胞和原有兩胚層之間的關(guān)系。第111頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四上圖，15－16h；原溝和亨氏節(jié)的形成。下圖，19－22h；內(nèi)移的細胞向上推舉上胚層前端中線區(qū)域，形成頭突（headprocess）。第112頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四通過原條的細胞的遷移：內(nèi)胚層和中胚層的形成最早通過原條遷移的細胞是預定發(fā)育成前腸的細胞，這一點與兩棲類相似。下胚層細胞構(gòu)成的區(qū)域即生殖新月不形成任何胚胎本身結(jié)構(gòu)，但含有生殖細胞前體，以后通過血管遷移到生殖腺中。通過亨氏節(jié)進入囊胚的細胞也向前遷移，保持在內(nèi)胚層和上胚層之間，將來形成頭部中胚層和脊索中胚層細胞。第113頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四隨后在中胚層細胞繼續(xù)內(nèi)移的同時，原條開始回縮，使大致位于明區(qū)中央的亨氏節(jié)向后推移。在原條回縮的痕跡上出現(xiàn)了胚胎背軸和頭突。隨著亨氏節(jié)繼續(xù)回縮，脊索后端部分開始形成。最終亨氏節(jié)回縮到最后端區(qū)域，將來形成肛門。至此，上胚層完全由預定外胚層構(gòu)成。盡管中胚層細胞還要繼續(xù)向內(nèi)遷移很長時間，但大部分預定內(nèi)胚層細胞已進入胚胎內(nèi)部。第114頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四24－28h雞胚的原腸作用。A，延伸到全長的原條，24h；B，2體節(jié)時期，25h；C，4體節(jié)時期，27和；D，原條回縮到胚胎的尾部，28h。E，原條回縮，脊索沿著原條的痕跡形成。第115頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四伴隨原條回縮，脊索和體節(jié)逐漸形成。上圖，23－24h；下圖，4體節(jié)時期。第116頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四當預定中胚層和內(nèi)胚層細胞向囊胚腔內(nèi)運動時，預定外胚層細胞還在分裂，并成為胚胎最上層唯一的細胞群。預定外胚層細胞遷移離開胚盤，通過下包包被卵黃。鳥類原腸作用結(jié)束的時候，外胚層已將卵黃包被起來，內(nèi)胚層已經(jīng)取代了下胚層，而中胚層則已經(jīng)遷移到內(nèi)外兩胚層之間的位置。第117頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四二、鳥類原腸作用的機制1.下胚層的作用和胚軸的形成鳥類的前后軸和背腹軸早在原腸作用之前當卵子由輸卵管排出時就已經(jīng)決定了。背腹軸對于下胚層的形成和胚胎的進一步發(fā)育至關(guān)重要。第118頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四2.原條細胞的聚集上胚層也不是一個均勻的未分化組織。早在原條開始形成之前，上胚層細胞就出現(xiàn)了分化。例如，后端緣區(qū)組織可能分泌一種化學物質(zhì)，吸引HNK-1（硫酸化葡糖醛酸）呈陽性的細胞向后端遷移，而前端緣區(qū)組織則分泌一種排斥因子。聚集到后端緣區(qū)的HNK-1陽性細胞將形成內(nèi)胚層和中胚層。第119頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四透明質(zhì)酸和其他多糖能促進單個細胞的遷移，但它們并不能驅(qū)動細胞遷移。透明質(zhì)酸能使正在遷移的細胞處于彼此分離的狀態(tài)。另外，透明質(zhì)酸還可能通過它在水中膨脹的能力保持細胞彼此分離。細胞的遷移和上胚層胞外基質(zhì)片層中的纖連蛋白網(wǎng)有關(guān)。第120頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四3.脊索的二次形成鳥類前部脊索由通過亨氏節(jié)內(nèi)移的細胞向前遷移而形成，但后端脊索的形成方式則不同。如雞胚第17體節(jié)后面的脊索是由通過原條內(nèi)移的中胚層細胞聚集而成。后部脊索向后延伸，形成胚胎28－50體節(jié)的尾芽。第121頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四4.外胚層的外包原腸作用期間，外胚層細胞向外擴展包被卵黃。外胚層細胞遷移時作為一個整體而非單個細胞運動。這種擴展只能在卵黃膜上進行，在其他表面上不會發(fā)生。緣區(qū)（暗區(qū)）細胞是外胚層下包的動因。胚盤只有在緣區(qū)擴展時才擴展，去掉緣區(qū)細胞外胚層下包即告停止。因此外胚層細胞受緣區(qū)主動遷移細胞的牽拉而下包。第122頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四6.哺乳類的原腸作用哺乳類發(fā)育模式和鳥類以及爬行類相似。哺乳類的卵子為少黃卵，但其胚胎仍保留著為適應多黃卵而進化形成的鳥類和爬行類胚胎的原腸作用方式。哺乳類的內(nèi)細胞團可以看作卵黃球頂部的胚盤，它按照與其祖先爬行類相似的模式發(fā)育。第123頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四哺乳動物在母體內(nèi)發(fā)育，其胚胎直接從母體獲取營養(yǎng)，而不是從卵子所儲備的卵黃獲取營養(yǎng)。哺乳動物這一進化導致母體解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化（輸卵管膨大形成子宮）以及專司吸收母體營養(yǎng)的胎兒器官胎盤的出現(xiàn)。胎盤主要由胚胎滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團形成的中胚層細胞發(fā)育而來。第124頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四人類胚胎從受精到植入的發(fā)育過程第125頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四哺乳動物胚泡植入子宮的過程第126頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四小鼠胚泡在Strypsin蛋白酶的作用下從透明帶中孵化出來第127頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四原腸作用前的胚泡，示內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞。第128頁，共140頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)細胞團內(nèi)最早的細胞隔離是下胚層（原始內(nèi)胚層）的形成。下胚層排列在囊胚腔周圍，形成卵黃囊內(nèi)胚層（yolksacendoderm