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。

中胚层的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。

中胚层对机体结构与机能进一步发展的意义：由于中胚层的形成减轻了内、外胚层的负担，引起了一系列组织、器官、系统的分化，为动物体结构的进一步复杂完备提供了必要的物质条件。

由于中胚层的形成，促进了新陈代谢的加强。

中胚层的形成也是动物由水生进化到陆生的基本条件之一。

（一）、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. 背部体壁中胚层（somitic dorsal mesoderm）形成体节和神经管两侧的中胚层细胞；3. 中段中胚层（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；5. 头部间质（head mesenchyme）形成面部结缔组织和肌肉。

二）、心脏的发生形成循环系统是侧板中胚层最重要的功能之一。

循环系统是发育过程中最先行使功能的系统，而心脏是第一个行使功能的器官。

脊椎动物的心脏起源于脏壁中胚层的两个区域（心脏原基），分别位于身体的两侧。

这两个区域与周围临近组织的相互作用决定心脏发育。

三）、血管的形成血管形成是生理限制、物理限制和进化限制协调统一的产物。

由中胚层形成血管称为血管形成。

鸡胚有两种成血管细胞。

第一种是脑区轴旁中胚层提供形成头部血管的成血管细胞。

第二种成血管细胞来自脏壁中胚层，它们移居到内脏器官、肠和主动脉基底部。

心脏发育的主要阶段：预定心脏形成区的形成（预定心脏形成细胞通过原条迁移形成心脏原基）。

心脏形成细胞的分化。

两个心脏原基合拢形成心管。

心脏腔室的分隔，心脏四腔形成。

有三种生长因子可能参与血管形成的启动：第一种是碱性成纤维细胞生长因子（FGF2），为中胚层细胞形成成血管细胞所必需。

第二种是血管内皮生长因子（VEGF），VEGF能特异性地促进成血管细胞分化，并促进成血管细胞分裂增殖，形成血管内皮。

第三种是血管生成素angiopoietin-1，能调节内皮细胞和平滑肌之间的相互作用。

（四）、血细胞的发育干细胞（stem cell）是能够保持胚胎细胞特性，大量增殖以产生更多的干细胞和更多的分化细胞的细胞群，它们在成年体内连续不断地经历进一步的发育变化。

有些干细胞锁定在G0期，而另一些干细胞则处于活跃的细胞周期中。

干细胞后代进入的发育途径依赖于它所处位置的分子环境。

干细胞存在于所有组织中，最容易研究且研究最多的干细胞是多能造血干细胞的发育。

多能造血干细胞可以产生所有类型的血细胞，Till和McCulloch（1961）证实了它们的存在。

最早的多能造血干细胞是CFU-M,L。

CFU-M,L的发育取决于转录因子SCL。

缺少SCL的小鼠将死于血细胞及淋巴细胞缺乏。

CFU-M,L能产生CFU-S细胞（血细胞）和CFU-L细胞（淋巴细胞），两者都是多能干细胞，它们的后代能分化成大量不同类型的细胞。

CFU-S形成的直接后代是限制系干细胞，每个细胞除更新自己外只能产生一种类型的细胞。

有些造血生长因子（如IL-3）可以刺激较原始干细胞的分裂和成熟，使所有类型的血细胞数量增加。

另一些生长因子只能刺激特定的细胞系细胞分裂和成熟。

细胞对生长因子的反应能力取决于细胞表面是否存在生长因子受体。