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附肢的发育与再生 附肢芽发育为前肢还是后肢？ 顶外胚层嵴apical ectodermal ridge (AER) （一）外胚层和中胚层间的相互作用 渐进带(PZ)在附肢发育中的作用 （二）轴的建立 （1）近-远轴（P-D）的发育 渐进带模式（progress zone model） 早期定位与扩散模式Early allocation and progenitor expansion model （2）背-腹轴（D-V）的分化 认为前-后模式形成的机制是一种梯度:一群同源的细胞被指令通过一种可溶分子浓度的方式起作用。ZPA通过分泌一种可溶性形态发生子起作用，此物质从ZPA向外扩散由肢芽后端向前端形成一种浓度梯度。靠近ZPA的细胞处于高浓度区，较远的细胞处于相对低浓度区。 第二节 有尾两栖类附肢的再生 （a）附肢再生的过程1、创伤组织愈合：在附肢被截断以后，创伤的修复从伤口边缘表皮扩展并覆盖切口表面开始。这个过程进展很快，在一两天内完成。一旦伤口愈合，表皮细胞增殖，产生一个多层的细胞团，在截断附肢的顶端形成一个圆锥形膨大，这个结构称为顶表皮帽。在截断附肢后不久，创伤处出现发炎反应。反应消失后，表皮下面形成瘢痕组织。 2、组织破坏和去分化：在残留附肢中出现大片的组织溶解。此时创伤表面下的区域释放胶原酶，使已存在组织的细胞相继失去已分化的特征，彼此之间及与细胞外基质间分离，形成松散的间质。因此，以前的软骨，骨和结缔组织的细胞都呈现胚胎期间质细胞的形态，这个过程称为去分化。 4、形态发生和分化：在芽基中第一个分化的组织是软骨。它首先出现于残存骨的尖端，并在其远端生长，逐渐附加使其完整恢复。当软骨完成其重建后，再生的软骨进行骨化。新形成软骨周围重新出现肌肉，残存肌肉未端也增生，共同构建恢复原状。 (b)芽基细胞的来源和作用再生芽基细胞来源于组织破坏期间断肢残桩组织局部去分化。芽基细胞的另一个来源可能是在截肢的影响下，从身体其他部位来的储备细胞。 (c)再生作用的调节1、表皮的作用：上皮修复增生形成的顶表皮帽是再生的主要结构。将顶表皮帽移植到再生芽基的基部，可诱导超额附肢的再生。 2、激素的作用：附肢再生受内分泌系统的影响，将垂体切除，可阻止有尾类附肢的再生，如在截肢时切除垂体，阻止效应最明显。参与再生的激素可能是生长素和催乳素。甲状腺素可能也参与附肢再生的调节。 3、神经的作用：神经对附肢再生的作用十分明显。在截肢后，神经很快就长入再生芽基，并重建正常的神经模式。如果截肢残柱没有神经支配，再生就受到干扰。 谢 谢 认为肢芽在很早就已经分化了，后来的细胞分裂只是扩张已经分化的区域，见下图(B)。 当早期将AER移除的时候，这些特化的区域还没扩张，所以大部分的间质细胞(在AER 200μm之内)都死亡了，但当在较后期的胚胎阶段，肢芽生长且区域扩张了，200μm的范围只会删除掌骨和指骨的部分。 间质细胞特化近-远轴的两种模式 研究发现,Hoxa和Hoxd复合物的5?部分好像在小鼠前肢芽中起作用。根据这些基因的表达模式和自然发生的及敲除基因形成突变体的情况，Davis等假设一种模型：hox基因特化确定附肢的一个特定区域,如下图。 hox基因产物在特化附肢发生地点中的作用 hox基因将在特化特定间质细胞变为附肢的近端和远端部分起作用。 假设5?hox旁基因特化前肢的特定区域 Hox-9特化肩胛骨，Hox-10特化肱骨，Hox-11特化尺骨跟桡骨，Hox-12特化掌骨，Hox-13特化指骨。 5?hox旁基因 肩胛骨 肱骨 尺骨和桡骨 掌骨 指骨 图(A)为正常老鼠的前肢，而图(B)为敲除所有hox-11基因和hox-11旁基因的四个位点，产生的小鼠前肢缺少尺骨和桡骨。 A.在肢柱形成 (Ⅰ期) 期间，Hoxd-9与Hoxd-10在新形成的附肢芽中表达。 B.在肢杆形成( Ⅱ期)期间，hox基因呈鸟巢状表达，Hoxd-9到Hoxd-13在附肢芽后部表达，但只有Hox-9在附肢芽前后两部分表达。 C.在肢身形成（III期）时，Hox基因的表达逆转，Hoxd-13和Hoxa-13在附肢芽前后两部分都表达，而Hoxd-10到Hoxd-12以及Hoxa-12仅在后部表达。 在四肢动物附肢发育期间HOX基因表达的变化 I期肢柱 II期肢杆 III期肢身 肱骨 桡骨 尺骨 掌骨和指骨 背-腹轴与来自中胚层和外胚层两者的细胞特化相关 背-腹轴分化可能是由肢芽背部外胚层的特异性旁分泌因子(Wnt7a) 诱导产生的。 背部中胚层同时诱导背部肢芽的rFng和Wnt7a分子表达。腹部中胚层诱导 engrailed-1（en-1） 在肢芽腹部表达。 Wnt-7a 在背部外胚层中表达，它诱导