A第6章胚胎诱导.ppt

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1、第六章 胚胎诱导（embryonic induction）,在有机体发育过程中，一个区域的组织与另一个区域的组织相互作用引起后一组织分化方向变化的过程称为胚胎诱导。在胚胎诱导相互作用的两种组织中，产生影响并引起另一种细胞或组织分化方向变化的这部分细胞或组织称为诱导者；而接受影响并改变分化方向的细胞或组织称为反应组织。诱导者的作用可能是激活那些对细胞分化所必需的特异蛋白质的编码基因。而反应组织则必须具有感受性才能接受诱导者的剌激发生分化的变化。胚胎诱导对产生不同类型的细胞及将不同细胞组织形成不同组织和器官是极其重要的。胚胎诱导普遍存在于有机体的发育过程中.,胚胎诱导现象最早是由Spemann(1

2、901)和Lewis(1904)发现.发现蛙类由外胚层形成晶状体依赖于其下方视杯的影响，当将正常发育为晶状体的外胚层切除，移植胚胎其他部位的外胚层到暴露的视杯上，移植的外胚层可发育为晶状体；如果在外胚层与视杯间夹入其他的组织，则晶状体的形成被阻止.如果将视杯切除，并将它移植到胚胎其他部位外胚层的下面，此处的外胚层将发育为晶状体。他们认为视杯引起晶状体的形成，晶状体的发生是通过视杯的诱导作用形成的。虽然，以后的实验证明晶状体的发生并不仅仅是受视杯的诱导，但有关胚胎诱导的概念是他们根据最初的这些实验得出的.,在动物胚胎的发育过程中存在着大量的和连续的诱导作用，这对胚体的建成是至关重要的。其中原肠胚

3、的脊索中胚层诱导其上方的外胚层形成神经系统这个关键的诱导作用，它传统地被称为初级胚胎诱导。初级胚胎诱导的产物神经管又可作为诱导者，如视杯，诱导表面覆盖的外胚层形成晶状体，这被称为次级胚胎诱导。而晶状体和(或)视杯又作为诱导者诱导表面的外胚层形成角膜，此为三级胚胎诱导。胚胎中其他器官的形成也存在类似的诱导级联。,第一节 初级胚胎诱导,经典的实验胚胎学认为，在原肠形成时脊索中胚层诱导其表面覆盖的外胚层形成神经板的现象为初级胚胎诱导。因为它建立了胚体的中轴结构,为此后的器官发生奠定了基础,所以经典的胚胎学将其称为初级胚胎诱导.一、组织者的发现Spemann和Mangold(1921-1924)在蝾螈

4、中进行了一系列移植实验，发现早期原肠胚的胚孔背唇能诱导次极胚胎的形成,并将胚孔背唇称为组织者(organizer)。因为:它诱导受体的腹部组织改变其分化方向形成一个神经管和背部的中胚层组织.它组织受体和供体的组织形成具有清楚的前-后轴和背-腹轴的次级胚胎.组织者的定义：能够诱导外胚层形成神经系统，并能和其他组织一起调整成为中轴器官的胚孔背唇部分。,二、初级胚胎诱导各阶段细胞间的相互作用 近20多年的研究认为,过去经典胚胎学中的初级胚胎诱导实际上是神经诱导(neural induction),它只是初级胚胎诱导中的一个阶段。初级胚胎诱导包括以下几个阶段:卵裂期发生的中胚层形成和分区;脊索中胚层诱

5、导背部外胚层形成神经系统的神经诱导;中央神经系统的区域化(右图),在两栖类发育中连续的诱导作用,(一)中胚层的形成和分区,分子生物学的研究显示，中胚层来源于位于动物极和植物极交界处的边缘带细胞，是由位于其下方的植物极(预定内胚层)细胞诱导形成的。如果从一个囊胚除去边缘带细胞，那么无论是动物极帽，还是植物极帽都不产生任何中胚层组织。然而，当将动物极帽和植物极帽结合在一起培养，动物极帽细胞被诱导形成中胚层结构，如脊索、肌肉、肾脏细胞和血细胞(图9.3)。腹部和侧部的植物极细胞(靠近精子人卵一侧)诱导腹部(间充质和血液)和中间(肌肉和肾脏)的中胚层，而最背部的植物极细胞诱导背部的中胚层成分(体节和脊

6、索)，包括组织者。,因为囊胚最背部的植物极细胞能诱导组织者的产生，它被称为Nieuwkoop中心。Nieuwkoop中心是在瓜蟾受精时细胞质的旋转在细胞质中产生的一个富含背前部形态决定子的区域。如果用紫外线照射抑制细胞质的旋转，产生的胚胎将缺少头和神经管等前端背部的结构。但如果移植32细胞期正常胚胎最背侧的植物极半球细胞可恢复其缺陷。,在瓜蟾通过引起预定中胚层细胞表达Xenopus brachyury(Xbra)基因，诱导中胚层的形成。其机制涉及由内胚层细胞分泌的一个或更多的活动素样因子，如Vgl和Nodal相关蛋白等，它们激活Xbra基因。而Xbra基因只有当这种蛋白质达到一定浓度时才表达。

7、一旦进行表达，Xbra蛋白质就起一种转录因子的作用诱导eFGF，后者可维持Xbra基因的表达。这将在起始Xbra基因表达的信号停止后的长时间保持Xbra基因是有活性的。Xbra蛋白质也激活那些产生中胚层特异蛋白质的基因。,所有植物极细胞都能诱导位于其上方的边缘带细胞变为中胚层和表达Xbra，而只有最背侧的植物极细胞能指导位于其上方的边缘带细胞形成组织者。在这些最背侧植物极细胞中形成Nieuwkoop中心的主要候选因子是-catenin。-catenin是一种多功能的蛋白质，它既起细胞膜粘连分子固着点的作用，又起细胞核转录因子的作用。在爪瞻受精卵细胞质旋转期间，-catenin开始聚集在卵的背侧

8、区域，并一直保持到整个卵裂早期，主要集中在背侧细胞的核中。在卵裂早期，这个-catenin聚集的区域覆盖Nieuwkoop中心和组织者两个部分。在卵裂晚期，含有高水平-catenin的细胞只特异地定位在Nieuwkoop中心。,综上所述，中胚层的形成是3种因子诱导的(图9.4)。在囊胚早期来自背部植物极细胞和腹部植物极细胞的2个因子，诱导动物极的外胚层细胞形成一圈包括组织者在内的中胚层。此后位于背部植物极细胞上方的组织者释放出第三个因子，它区域性地诱导中胚层的特异结构。它们可能是完全相同的或非常类似的肽类生长因子。被腹部的植物极细胞释放的因子可能类似于成纤维细胞生长因子。将爪蟾中囊胚期的动物半

9、球细胞放人哺乳动物低浓度的FGF中培养时，它们形成血细胞、肌肉和间充质等中胚层组织。将瓜蟾的动物极细胞与FGF共同孵育时，这些细胞被诱导转录中胚层特有的一肌动蛋白的基因。另外，天然的中胚层诱导者像FGF一样特异地结合多糖肝素。爪蟾FGF样的蛋白质已在其卵母细胞中发现，而且看来非常类似于哺乳动物的FGF。显然一种非常类似于成纤维细胞生长因子的蛋白质负责在瓜蟾胚胎中诱导腹部的中胚层。,(二)神经诱导,外胚层受其下方密切接触的原肠顶的诱导形成神经板，继而形成神经管的过程称为神经诱导。原肠顶的不同区域诱导出神经系统的各个特异的区域，这可能涉及复杂的化学信号。1.神经诱导的非特异性在Spemann发现组

10、织者以后，许多人致力于寻找有活性的诱导者。由于大量各种各样的物质，如松节油、美蓝染料和甲醛，以及死的原肠和取自几个门的各种动物成体的一些组织都能诱导出神经板，缺少特异性给问题的研究带来了极大的困难。现有证据表明，可能存在两种神经诱导所必需的反应。第一激活在外胚层表面的蛋白激酶C，第二在外胚层细胞内cAMP浓度的增加。如果能人工激活蛋白激酶C和cAMP酶就能诱导神经组织。实现神经诱导二者缺一不可，而每个反应可能是由不同分子起始的.,2.神经诱导的机制Spemann(1918，1927)认为组织者的诱导信号是沿细胞扩展传递到外胚层。但更多的研究证明诱导的信号是从底部的脊索中胚层传递到表面的外胚层。

11、Holtfreter(1933)将美西螺的晚期囊胚剥去受精膜后放入高渗生盐水中，并使胚孔向上。结果在原肠形成时，中胚层和内胚层不是向内卷入外胚层下，而是由外胚层向外移动出去，产生一种外突原肠形成(图9.8)。其外胚层虽然与中胚层相连，但却不能形成神经组织，仅形成一团非典型的表皮。因此组织者的诱导作用的信号不是扩展到其周围的表面，而是由中胚层向上传递的。,在爪瞻中的研究表明，由胚孔背唇产生穿越外胚层的信号同脊索中胚层的信号一样重要。使用两种发现于神经组织（而不是上皮组织的蛋白质）的mRNA作为神经决定的标记物。当把早期爪瞻原肠胚背部的外胚层与脊索中胚层结合时，神经特异的mRNA在外胚层中被诱导。

12、而同样的实验用腹部的外胚层进行时,未发现这些神经特异的mRNAs(图9.9)。这表明在神经胚以前外胚层与脊索中胚层还没有发生接触时，背部外胚层神经诱导的能力已不同于腹部的外胚层。进一步的实验表明，在8细胞期的爪蟾胚胎中预定表皮巳与预定神经板细胞间存在不同.将来形成神经板的背部动物极卵裂球缺少一种蛋白质，Epi-l。这种蛋白质是将来腹部的动物极细胞所特有的。,实验证明，在中胚层与外胚层接触以前将爪瞻的外胚层从正在卷入的脊索中胚层上除去，外胚层仍然合成它的神经粘连分子。也许存在几种涉及神经诱导的信号。第一套信号使背部外胚层倾向于变为神经板。其中一个信号存在于8细胞期那么早；另一个可能是由早期胚孔背

13、唇分泌的，它移动穿过外胚层。第二套信号可能来自侧部背唇以及外胚层下的脊索中胚层(图9.10).这两套信号都是完成神经决定所必需的。虽然背部外胚层倾向于被神经诱导，但诱导的信号唯一来自脊索中胚层。,最近的研究证明，Noggin蛋白可诱导背部的外胚层形成神经组织(Smith等，1993)。另外发现Activin蛋白，它是一种抑制因子。当其突变体在胚胎中表达时，动物极帽外胚层细胞不能接受Activin，外胚层变为神经组织，因此推测脊索分泌一种抑制因子可引起神经诱导。在胚胎中已发现一些可溶性因子如In-hibin和Follibtain。最后，激活外胚层细胞表面的蛋白激酶C和增加外胚层细胞中cAMP浓度

14、是神经诱导所必需的。另外，Xhox-3的作用是完成神经板的区域专一性。,(三)中央神经系统的区域化神经管分化为中央神经系统的不同区域，由体内(in vivo)和体外(in vitro)的实验证明可能是由于中胚层的作用。在神经胚期,中胚层的分布不均匀，靠后方较厚，诱导力强，诱导出神经系统的后部区域。反之，中胚层越往前越薄，诱导作用逐渐减弱，则形成前脑区域。在体外将中胚层细胞与早期神经胚的神经板细胞以不同的比例混合并重聚。结果发现，中胚层细胞在重聚体中的比例越高，则越多地形成神经系统的尾部结构.最近的实验证明，Xhox-3的基因产物在中央神经系统的区域化中起着重要的作用。它在晚原肠胚和早神经胚期间

15、有一个活性高峰(这正是中胚层区域化固定的时间);它的活性最初基本上被局限于中胚层中；在中胚层前部和后部存在着浓度上明显的不同.如果 Xhox-3基因涉及特化神经管的前-后轴，那么锂处理过胚胎的脊索应当不含Xhox-3 mRNA。检测结果正如所期望的。相反，经紫外线处理只形成后部结构的胚胎，其中胚层中含有大量Xhox-3的信息.,1.区域性差异的决定神经管形成后其结构表现出区域特异性，前部分化为脑，后部分化为脊髓.组织者不但诱导神经管而且对其不同区域进行规划下图示Mangold证明的系列实验：把刚完成原肠形成的蝾螈胚胎表面的神经板剥除，将露出的原肠顶分从前向后依次切下，移植到早期原肠胚的囊胚腔中

16、，结果:最前端的原肠顶诱导出平衡器和部分口器；下一段原肠顶诱导各种头部结构,包括鼻、眼、平衡器和听囊；第三段诱导产生后脑；最后一段诱导产生背部躯干和尾部中胚层。神经板后端1/5产生尾部体节和前肾后端部分。,蝾螈早期原肠胚背唇移植到另一个早期原肠胚中诱导产生次级头部；而晚期原肠胚背唇移植到一个早期原肠胚中则诱导产生次生尾部。在鸡胚中也存在类似的诱导现象。,二.神经诱导模型：激动和转化神经诱导区域特异性模型分两步:组织者诱导产生神经组织，它属于原脑组织(archencephalic tissue)；由后端化信号(posteriorizing signal)产生诱导作用，它呈梯度分布，尾部浓度最高。

17、后端化信号可作用于前端外胚层，使其产生后脑和脊髓组织。把前端神经外胚层与不同数量的后端背中胚层混合培养，实验结果进一步证明双梯度模型假说(右下图).,异源诱导者的研究也得出同样结论：豚鼠骨髓可诱导产生中胚层结构，而其肝脏能诱导原脑的结构；若将它们一起移植到早期原肠胚的囊胚腔中可诱导出前脑、后脑、脊髓和躯干中胚层(右上图)。证明一种双梯度模式的存在。,神经诱导第一步激活使细胞发育为原脑；第二步是后端中胚层物质梯度使神经组织转化，逐渐出现后端的结构。前者包括 Chordin，Noggin和Follistatin；后者包括视黄酸、胚胎型FGF 和Wnt3a等。,第二节 反应组织(responding

18、 tissues)胚胎诱导的任何系统中至少具有两个部分：一个组织产生诱导的剌激，另一个组织能接受刺激并对它起反应，后者为反应组织(responding tissues)。反应组织也具有特异性.一、感受性(competence)反应组织或细胞必须具有感受性才能对诱导者或组织者的刺激起反应。如在早期原肠胚中植入的胚孔背唇能在胚胎任何地方诱导外胚层形成神经板和胚轴。但移植胚孔背唇到一个神经胚的预定表皮下面，将不再引起新的神经板形成。这说明随着胚胎年龄增加，外胚层失去了反应能力。把反应组织以一种特异方式对诱导刺激起反应的能力称为感受性(competence)。故感受性总是和特殊的剌激及相应的反应有关。

19、感受性本身是一种分化的表型，它从空间和时间上区别细胞.,感受性有初级感受性(primary competence)和次级感受性(secondary competence)之分。前者是指尚未决定的外胚层所具有的感受性,后者是指已经决定了的组织对剌激的感受性。对不同诱导剌激，如对神经化和中胚层化的反应能力，分别称为神经感受性(neural competence)和中胚层感受性(mesodermal competence)。(一)感受性的获得机制不清，一般认为感受性可通过以下3种方式获得 1.合成诱导者分子的受体像激素的作用机制一样，对一种激素起反应的能力取决于细胞是否含有这种激素的受体。一个细胞对

20、诱导者刺激起反应要求这个细胞必须具有诱导者分子的受体。,2.合成允许诱导者受体起作用的分子通常一个受体通过传送一个信号到细胞核起作用。正如卵子的受体结合于精子的配体时，它起始一个信号的级联。如果这个级联中缺少一个环节(如一种酶)，此信号不能被传送。因此一个细胞可以通过合成在一个信号传送途径中失去的一个环节而获得感受性。3.通过抑制某种抑制因子如果抑制因子存在，细胞可以结合于诱导者和传送信号到细胞核，仍然不能被诱导。在鸡胚中发现一种特殊的细胞骨架蛋白存在于上胚层中。在神经胚开始后，这种蛋白质在头部和预定神经板区中丧失，但仍被预定表皮细胞所保留.表皮细胞在它们形成羽毛前丧失这种蛋白质。因此，这种细

21、胞骨架蛋白的丧失是与细胞在诱导作用下改变其形状的能力相关.,(二)感受性的特性1.感受性的时间模式体内移植实验和体外夹心面包法培养实验证明，神经感受性的丧失都是在神经胚开始以前，即在晚原肠胚期胚孔关闭时消失.因此认为随着发育的进展，神经感受性逐渐减弱。对美西螺的研究表明，在正常发育期间感受性可分为前后两个时期。前一个时期是在适当的刺激后诱导外胚层产生前脑，而后一个时期在相同的刺激下形成中脑和后脑。因此外胚层产生前脑的感受性比产生中、后脑的感受性消失得早。庄孝德取不同发育时期胚胎的外胚层，将其放在使细胞产生亚溶解的条件下(如缺钙培养液)，结果产生自动神经化现象。同时发现甚至囊胚期的预定外胚层也出

22、现神经化。而最强的神经化作用是在原肠形成早期，在神经胚开始以后就不再形成神经结构。可以认为，神经感受性的消失时间是在原肠胚晚期，但开始出现的时间尚无精确结论。,2.感受性的区域模式早期原肠胚的预定外胚层在初级感受性上不表现区域特异性。但随着发育进展，不同区域的外胚层(预定表皮)表现出不同感受性。如晶状体、平衡器和耳囊等。这些不同区域的感受性最初有相互重叠的部分，但随着发育逐渐局限于一定的区域。3.感受性的种间差异由于两栖类不同种外胚层的感受性存在差异而产生不同的，甚至互相矛盾的诱导结果。如无尾类和有尾类对杀死的诱导者的感受性不同，无尾类没有感受性。,4.遗传因子感受性受遗传的控制.如口部表皮在

23、蝾螈形成平衡器,而蛙类形成吸盘.它们是原肠顶前部诱导的产物.如果将蛙类早期胚胎的外胚层移植到蝾螈未来的口部区域，则它被诱导为蛙的吸盘；反之，若将蝾螈胚胎的外胚层移植到蛙胚未来口区，则被诱导为平衡器(图9.12).这表明诱导产生的类型受反应组织遗传因子制约，有种的特异性.,二、自动神经化是在没有诱导组织或不具诱导活性化学物质存在的情况下，外胚层外植块出现神经化的现象.Barth(1941)首先发现，同时被Holtfreter所证实。他们用生理盐水长时间处理外胚层外植块，引起部分细胞解体，同时未解体的细胞出现神经化。因此，Holtfreter认为这可能是部分解体的细胞释放出诱导剌激物影响未解体的细

24、胞，引起它的神经化。其他非生理条件(如高pH、缺钙和低渗等)及某些有毒因子(如氨、尿素和二氧化碳等)和机械损伤等均可引起自动神经化。产生自动神经化的机制可能是从受损伤的细胞释放出活性因子对存活的细胞产生诱导作用的结果.三、自动中胚层化外胚层细胞除自动神经化外，还有自动中胚层化现象.如用锂(LiCl)处理外胚层并结合解离(dissociation)，经常从外胚层分化出肌肉、前肾和血细胞等中胚层的结构。这可能是由于外胚层中存在一种弱的中胚层化倾向，只有在锂抑制了其神经化的倾向以后，中胚层化才能表现出来.,第三节 异源诱导者(heterogeneous inductor)能诱导原肠胚外胚层形成一定的

25、结构,并具有区域性诱导效应的组织称为异源诱导者。它们不是组织者但具有与组织者相当的形态发生效应，无种的特异性。它们包括许多幼体和成体动物的多种组织,广泛存在于动物界。由于其来源广、取材方便、组织量多,便于提取用于研究,为从分子水平研究胚胎诱导和细胞分化奠定基础。对异源诱导者的研究表明，它在预定外胚层中诱导出的组织的分化范围远远超过正常发育中外胚层的分化，包括大多数由中胚层和内胚层分化的组织.1.植物极化因子(vegetalizing factor):如豚鼠骨髓,可诱导形成中胚层结构,如脊索和肌肉等。,2.神经化因子(neuralizing factor):如豚鼠肝脏及蛙卵和胚胎,它诱导前脑、中

26、脑、后脑和脊髓。异源诱导者的研究证明,神经诱导的区域性可能受一种双重梯度的支配(右图)。如豚鼠肝脏诱导前脑;骨髓诱导中胚层结构.如将二者混合植入原肠胚的囊胚腔可诱导全部脑和脊髓及躯干部。,异源诱导者豚鼠肝(神经诱导者)和豚鼠骨髓(中胚层化诱导者)植入蝾螈囊胚腔产生的双梯度诱导学说,第四节 次级诱导和三级诱导初级诱导的相互作用虽然很复杂，但尚不能构筑整个胚胎。然而神经管、背部中胚层和咽内胚层及其他组织的形成为急剧到来的大量诱导事件创造了条件。通过一种组织与另一种组织的相互作用，特异地指定它的命运称为次级诱导。次级诱导的产物又可作为诱导者，通过与相邻组织的相互作用进行三级诱导。一旦一种组织被诱导，

27、它能再诱导其他的组织。,在神经管被诱导后，它仍然能对来自脊索的诱导信号起反应。那些邻近脊索的神经管细胞变为底板细胞。如果把脊索的片段移植到神经管侧面。那么将在其侧面形成另一组底板细胞(图9.13)。这些底板细胞一旦被诱导，它又可在其任一侧诱导运动神经元的形成。视泡是由原肠顶前端诱导前脑向两侧突出而成。视泡诱导其上面覆盖的外胚层形成晶状体，晶状体和(或)视泡又诱导晶状体表面覆盖的外胚层形成角膜。神经管是由初级诱导者诱导而成。其前端的衍生物又诱导出次级结构(晶状体),故神经管又称为次级诱导者(secondary inductor)。而次级诱导的产物晶状体又诱导角膜的形成，故晶状体又被称为三级诱导者

28、。,第五节 邻近组织的相互作用(proximate tissue interaction),根据其性质可分为两种类型:允许的相互作用(permisive interaction):反应组织含有所有要表达的潜能,只需要一个环境允许它表达这些特性;指令的相互作用(instructive interac-tion):这种相互作用改变反应组织的细胞类型,反应组织发育潜能不稳定,其发育方向取决于诱导刺激的类型。一、上皮和间质的相互作用上皮和间质结合形成由两个胚层组成的器官原基。间质细胞围绕于上皮的周围或衬附于上皮之下，对上皮衍生物的分化起重要作用。上皮可取自任一胚层，而间质通常是来自中胚层或神经嵴组织。

29、,间质指令表皮诱导作用的区域特异性-由外胚层形成皮肤结构的类型是由中胚层所处的区域位置决定的,1.间质指令表皮的分化皮肤是由来自外胚层的表皮和来自中胚层的真皮两部分组成。鸡的皮肤产生3种主要的皮肤结构,它们几乎完全是由外胚层细胞形成的。胸部宽大的羽毛，大腿上窄的羽毛和足的鳞片及爪，它们在成体上的形态虽有显著区别，但胚胎来源却十分相似。当把鸡胚的表皮和间质彼此分离以后，然后以不同方式再把它们重组，结果翅的外胚层与翅间质结合生长出宽大的羽毛，如果与大腿部的间质结合生长出窄的羽毛，如果与足部间质结合则生长出鳞片在这里同一类型的外胚层根据中胚层所取的区域发育。间质具有一种指令性的作用。这表明在正常情况

30、下形成羽毛的外胚层中包含了形成鳞片的潜能。,2.间质指令上皮的分化在消化系统和呼吸系统的发育期间，间质指令上皮的分化(区域特异性)。在内胚层管的形态发生中，内胚层上皮对不同区域特异的间质起不同反应。因而使消化管和呼吸道能在不同区域发育出不同的结构。由于消化管在不同区域遇到新的间质，它分化为食管、胃、小肠和结肠。呼吸系统的发育也显示指令性的相互作用，间质对上皮发育产生特异的影响。在颈部它直直地生长，形成气管。在进入胸腔以后，它分支形成2个支气管和以后的肺。呼吸道上皮在它分开形成2个支气管以后能被分离，而且两侧能被不同地处理。当右侧的支气管保留它的肺间质，而左侧的支气管被气管的间质所包围时，右侧的

31、支气管在肺间质的影响下增殖和分支，而左侧的支气管在气管间质的影响下继续以不分支的方式生长。因此，呼吸道上皮是极其可塑的，即使在与其 他器官的间质结合时，也能发育成该间质的器官(图9.17),预定肺上皮能根据间质的来源分化A.当肺上皮在缺少间质细胞情况下培养时不进行分化BF.肺上皮根据不同间质的特化进行分化,二、间质和腺上皮的相互作用,唾液腺(salivary gland)在体外对下颌下腺上皮和间质分离进行培养可以证明上皮形态发生和间质之间的依赖关系。将上皮和间质分别培养，二者均有生命力，可以进行细胞分裂，但都不进行正常的形态发生。当将两种组织靠近培养时，则间质就围绕上皮芽，后者开始分支并形成分

32、泌腺泡.在一般情况下，只有同源间质使唾液腺上皮按唾液腺特有的典型进行分支。如在体外向小鼠唾液腺上皮的一侧加人唾液腺间质,另一侧加肺间质.结果是前者进行唾液腺状的分支,而后者不分支.,唾液腺上皮的发育一侧与唾液腺间质接触，另一侧与肺间质接触进行培养，结果和唾液腺间质接触的上皮呈现唾液腺特有的分支，而和肺间质接触的上皮则完全不发育出分支,另外,如将小鼠唾液腺间质与小鼠乳腺上皮结合在一起培养，结果乳腺上皮分支并形成唾液腺特有的结节状分支,而不是乳腺特有的形态。这表明，这种间质对于唾液腺形态发生具有关键的和独特的促进作用。其他大部分间质不能使唾液腺上皮正常生长和分化。曾认为唾液腺发育属于指令的相互作用

33、，唾液腺间质是唾液腺形态发生特异的促进者。但新的实验证明，它的发生对间质的要求并不十分严格。故应属于容许的相互作用。,肾脏羊膜动物的后肾由输尿管芽和生后肾间质两个来自中胚层的组织相互诱导(recipaocal induction)形成的(下图)。当将二者分离并单独培养时,输尿管芽不分支,间质不浓缩形成肾管。将它们共同培养,则输尿管芽分支,间质浓缩形成肾管。肾管的分化是高度允许性的，大量其它组织如神经管、唾液腺间质等均可诱导。而输尿管芽的分支只在生后肾间质的指令性相互作用下才能进行。间质细胞转变成上皮是器官发生中不同寻常的事件，它发生于肾脏、生殖腺(其内的间质形成性索)和间皮(由衬附于体腔内的间

34、质细胞产生)中。这通常涉及细胞外基质成分的变化。诱导作用前生后肾组织由大量纤连蛋白和I型、III型胶原组成细胞外基质；诱导时变为层粘连蛋白和IV型胶原组成的基板。通过这种方式松散的间质细胞被连接在一起。,兽类肾发育中互惠的诱导作用随输尿管芽进入生后肾间质,间质诱导输尿管芽分支。在分支的顶端上皮诱导间质聚集和形成肾小管的腔,三.间质和上皮相互作用的机制1.上皮-间质诱导中相互贴近的实质细胞与细胞的接触:如输尿管芽诱导肾小管相互诱导依赖它们细胞间紧密的接触。在体外培养中可见诱导组织有小的突起穿过置于其间的微孔滤膜。牙齿和唾液腺的诱导也属此类。细胞与基质的接触：角膜上皮的分化好象是被晶状体囊的细胞外

35、基质诱导的。杀死的晶状体囊只要胶原存在就一直起作用。可溶性信号的扩散：如脊索中胚层诱导其上方的外胚层形成神经管。在诱导组织和反应组织之间未见接触，即使其间加入滤膜诱导作用也能发生。,2.分支形成的机制,在肾和许多器官发育中，间质可能通过引起上皮管状分支与它相互作用，当上皮向外生长被一裂隙分开时产生分支。裂隙的任一侧产生小叶，这些小叶生长再产生分支。上皮管的分支依赖间质的存在。现在认为间质通过劈开小叶和有选择地消化掉部分上皮组织的基板引起裂隙和分支的形成。某些原基进行分支和形成腺泡需要来自间质的支持(下图)裂隙的形成好象是由胶原控制的。间质产生的III型胶原对分支的形成和稳定起重要作用。它只聚集

36、在小叶的裂隙中。另外，分支的伸长也可以通过保留或除去胶原分子被调节。,控制唾液腺形态发生的模型A.由于间质在顶部区域分泌的透明质酸酶的作用，基板局部降解，在此处裂隙开始形成B.由于胶原在裂隙中沉积,含GAG(氨基多糖)的基板被稳定下来,而基板继续在新的顶部降解,产生另一次分支,GAG和间质对唾液腺形态发生的共同效应A.唾液腺上皮具有完整的GAG层;B.酶处理除去GAG;C.在缺少GAG时,补充GAG后培养上皮无形态发生出现;D.在缺少GAG时,只加入间质时,培养的上皮聚集,仍无形态发生;E.在加入间质后,再补充GAG,短时间内重新开始分支的形态发生,第六节 单细胞水平的诱导作用,在诱导的和反应

37、的细胞间相互作用引起反应细胞发育途径变化时，产生胚胎诱导。1.果蝇视网膜的sevenless和bride of sevenless 基因果蝇的视网膜是由约800个称为小眼(ommatidia)的单位组成的，每个小眼是由20个细胞以精确的模式排列形成.眼是在幼虫眼器官芽的扁平上皮中发育的，那里没有直接位于其上方或下方的细胞，所以相互作用限于相邻细胞中。上皮细胞分化为感光细胞或晶状体。当眼器官芽后部边缘出现小沟后，首先分化的是中央的 R8 细胞，它又诱导上方和下方(以沟而言)的R2和R5细胞，这两个细胞诱导临近的细胞形成R3，R4和R1,R6。最后R7细胞出现。,在果蝇晚期幼虫的眼器官芽小眼中感光

38、细胞的分化顺序,已知涉及果蝇感光细胞诱导作用基因的总结,果蝇复眼的扫描电镜图每个小眼面是一个小眼,从每一个个小眼伸出一个感觉的刚毛,rough突变阻断R3,R4的形成,sevenless和bride of sevenless的突变都防止R7的形成。,2.秀丽新小杆线虫阴门的诱导在秀丽线虫阴门发育中,生殖腺固着细胞(anchor cell)的形成受编码细胞表面受体蛋白的lin-12基因调节。在野生型雌雄同体胚胎中两个相邻细胞Z1.ppp和Z4.aaa都具有变为固着细胞的潜能,它们以一个变为固着细胞,另一个变为子宫前体方式相互作用。在注定变为子宫前体细胞中lin-12基因起作用，预定固着细胞不需要

39、它。推测两个细胞起初都合成子宫分化信号和lin-12受体蛋白。但在某一时刻一个细胞分泌过多分化信号，使另一个细胞停止信号合成和增加它的lin-12蛋白质生产。前者变为固着细胞,后者变为子宫前体细胞。,固着细胞决定6个阴门前体细胞的命运,主要由于它们靠近固着细胞,固着细胞释放扩散分子信号,它以位置依赖方式起作用。最靠近固着细胞的阴门前体细胞(P6.p)得到一个“初级命运”,被指令对称的分裂 3 次,形成阴门细胞。其两侧的两个细胞被给予“次级命运”,不对称地分裂产生将来的阴门细胞。另外 3 个不被指令形成阴门细胞。用激光切除固着细胞，则6个阴门前体细胞保持未受诱导的状况，它们将形成下胚层。,在秀丽线虫中阴门细胞系的决定固着细胞发出的信号引起六个潜在的前体细胞中的三个细胞的Vulvaless 基因被激活。最靠近固着细胞的前体细胞变为初级阴门前体细胞。另外三个没有收到固着细胞刺激的细胞中，Multivulva基因抑制Vulvaless基因,它们形成下胚层,而不是阴门组织最靠近固着细胞的前体细胞分泌一种短信号，它诱导相邻的细胞激活lin-12基因。这个基因引起它们变为次级阴门前体细胞.,