主题：中胚层

 

在最新一期的美国《国家科学院院刊》（PNAS）网络版上，美国加州大学洛杉矶分校布罗德干细胞研究中心的科学家们描述了一个标志人类胚胎干细胞分化最初阶段的细胞群，这些细胞由此将进入一个发育路径，并最终形成血液、心肌、血管和骨骼等。

 

此项发现或将帮助科学家们创建出可用于再生医学的更好、更安全的组织，也将允许科学家们更好地了解可成为身体内任何细胞的多能干细胞与那些失去了多能性、正在变成特定组织细胞的细胞之间的差异。

 

在早期发育阶段，人类胚胎干细胞遵循3个不同的发育路径来形成最初的生殖细胞层：中胚层，外胚层和内胚层。这3个胚层细胞接下来会变成各种人体组织。在这项研究中，加州大学洛杉矶分校病理学和实验室医学教授盖伊·克鲁克斯博士和她的团队对随后将进入中胚层路径的人类胚胎干细胞进行了研究，此一路径最终将导致形成血液细胞、血管、心脏细胞、肌肉、软骨、骨骼和脂肪。

 

在将人类胚胎干细胞放入培养皿中三四天后，研究人员发现这些细胞的一小部分已失去了表征细胞多能状态的一个重要的表面标志特征，并获得了新的代表中胚层细胞的标记。由于这些标记陈列在细胞表面，利用特异性抗体就可从培养皿的其他细胞中分离出人类胚胎中胚层祖细胞（hEMP细胞）。

 

研究人员表示，hEMP细胞是从人类胚胎干细胞转变成中胚层细胞的最初阶段细胞。尽管这些细胞似乎必定会形成中胚层，但它们尚未确定会形成何种中胚层组织。

 

克鲁克斯的研究重点是利用人类胚胎干细胞制造出造血干细胞。研究表明，由实验室中的人类血液干细胞制成的造血干细胞缺乏在骨髓或脐带血中的造血干细胞所拥有的某些功能，因此，由胚胎干细胞而来的造血干细胞并不能发育成一个最理想的免疫系统。克鲁克斯希望，hEMP细胞可用于创建和骨髓与脐带血中造血干细胞一样功能强大的造血干细胞，这些细胞将可安全地用于人体，以治疗诸如白血病和镰状细胞贫血症等疾病。

 

经广泛测试证明，hEMP细胞失去了形成畸胎瘤的能力，而形成畸胎瘤的能力是胚胎干细胞的一个标志。克鲁克斯表示，正是基于可能形成畸胎瘤的风险，研究人员普遍认为在人体中使用多能干细胞并非良策。此次分离出的hEMP细胞由于不具备形成畸胎瘤的能力，因此，对于开发用于人体的治疗方法来说，hEMP细胞应是一个安全的选择。

 

目前，研究人员正在研究如何以最佳方式引导这些hEMP细胞发育成中胚层细胞谱系中的任何类型，并对这些细胞加以操控，以使它们在增殖和分化时成为功能性细胞。

 

更多阅读

 

《国家科学院院刊》发表论文摘要（英文）

 

巴西科学家利用皮肤细胞获得iPS细胞

 

日本首次用心脏干细胞实现心肌再生

 

我国诱导多能干细胞机理研究获突破性进展

 

 

 

 

SOURCE:Clinics in Plastic Surgery 近期《Clinics in Plastic Surgery》上发表了一篇关于中胚层疗法（间皮疗法，美速疗法）与注射溶脂的文章，来自美国纽约的作者分两部分分析和探讨了中胚层疗法与注射溶脂。第一部分是本文的读者熟悉的中胚层疗法以及注射溶脂的演变，以及利用卵磷脂和脱氧胆以减少皮下脂肪。对脂肪基础代谢和卵磷脂的生物化学的基础科学研究，使从业者能够了解即将发表的关于这些问题研究。第一部分详细列举了一些个人关于注射溶脂的经验。 注射溶脂(injection lipolysis)是通过向皮下注射药理活性、生理清洁(如胆汁盐)制剂对脂肪组织进行化学性烧蚀或破坏。中胚层疗法是法国的Dr.Michel Pistor于1952年首创并开展的治疗技术,为原始的皮下注射治疗技术。用于整形美容是利用非常细小的针，将少量的药物直接注射到皮肤的间皮层以减少皮下脂肪。

经过对对准体节中胚层做系统性的基因表达分析，Dequéant等研究者发现正是因为FGF,  Notch,  Wnt等信号通路间的信号振荡和拮抗，才促进了体节的最终形成。该研究成果发表在12月8日的《Science》杂志上。
在脊椎动物早期发育中，脊索周边中胚层组织—体节（somite）的形成有着其特殊的方式：准体节中胚层（presomitic  mesoderm；生命经纬译）中基因表达的节律性变化造就了体节形成的周期性方式。随后，体节中分化出了骨骼肌，中轴骨（axial  skeleton），以及部分的真皮（dermis）。Dequéant等研究者对准体节中胚层的基因表达做了系统性分析，发现成纤维细胞生长因子（fibroblast  growth  factor），Notch通路，以及Wnt通路之间的拮抗（antagonism）促进了体节的最终形成。
深入阅读：
1            M.  L.  Dequeant,  E.  Glynn,  K.  Gaudenz  et  al.,  Science  (2006).
Lab:  Stowers  Institute  for  Medical  Research,  Kansas  City,  MO  64110,  USA;  University  of  Kansas  Medical  Center,  Kansas  City,  KS  66160,  USA.  
备注1：
三个胚层的分化过程：
1．外胚层的分化
脊索形成后，诱导其背侧中线的外胚层增厚呈板状，称神经板（neural  plate）。神经板随脊索的生长而增长，且头侧宽于尾侧。继而神经板中央沿长轴下陷形成神经沟（neural  groove），沟两侧边缘隆起称神经褶（neural  fold），两侧神经褶在神经沟中段靠拢并愈合，愈合向两端延伸，使神经沟封闭为神经管（neural  tube）。神经管两侧的表面外胚层在管的背侧靠拢并愈合，使神经管位居于表面外胚层的深面。神经管将分化为中枢神经系统以及松果体、神经垂体和视网膜等。在神经褶愈合过程中，它的一些细胞迁移到神经管背侧成一条纵行细胞索，继而分裂为两条分别位于神经管的背外侧，称神经嵴（neural  crest），它将分化为周围神经系统及肾上腺髓质等结构。位于体表的表面外胚层，将分化为皮肤的表皮及其附属器，以及牙釉质、角膜上皮、晶状体、内耳膜迷路、腺垂体、口腔和鼻腔与肛门的上皮等。　
2．中胚层的分化
中胚层在脊索两旁从内侧向外侧依次分化为轴旁中胚层、间介中胚层和侧中胚层。分散存在的中胚层细胞，称间充质，分化为结缔组织以及血管、肌组织等。脊索则大部份退化消失，仅在椎间盘内残留为髓核。
　　（1）轴旁中胚层(paraxial  mesoderm)：紧邻脊索两侧的中胚层细胞迅速增殖，形成一对纵行的细胞索，即轴旁中胚层。它随即裂为块状细胞团，称体节（somite）。体节左右成对，从颈部向尾部依次形成，随胚龄的增长而增多，故可根据体节的数量推算早期胚龄。第5周时，体节全部形成，共约42～44对。体节将分化为皮肤的真皮、大部份中轴骨胳（如脊柱、肋骨）及骨骼肌。
　　（2）间介中胚层（intermediate  mesoderm）：位于轴旁中胚层与侧中胚层之间，分化为泌尿生殖系统的主要器官。
　　（3）侧中胚层（lateral  mesoderm）：是中胚层最外侧的部份，两侧的侧中胚层在口咽膜的头侧汇合为生心区。随着胚体的形成，生心区移到胚体原始消化管的腹侧，口咽膜的层侧，分化形成心脏。侧中胚层迅即裂为两层。与外胚层邻近的一层，称体壁中胚层ltarietal  mesoderm），将分化为体壁（包括肢体）的骨骼、肌肉、血管和结缔组织；与内胚层邻近的一层，称脏壁中胚层(visceral  mesoderm），覆盖于原始消化管外面，将分化为消化和呼吸系统的肌组织、血管和结缔组织等。两层之间的腔为原始体腔，最初呈马蹄铁形，继而从头端到尾端分化为心包腔、胸膜腔和腹膜腔。
　　3．内胚层的分化
在胚体形成的同时，内胚层卷折形成原始消化管。原始消化管将分化为消化管消化腺、呼吸道和肺的上皮组织，以及中耳、甲状腺、甲状旁腺、胸腺、膀胱和阴道等的上皮组织。

　　六、肢体的发生

　　（一）肢体发生过程

　　人胚第4周末，胚体左右外侧体壁上先后出现两对小隆起，即上肢芽与下肢芽（anterior and posterior limb bud），它们由深部增殖的中胚层组织和表面外胚层（图21－6）。肢芽逐渐增长变粗，先后出现近端和远端两个收缩环，将每一肢芽分为三段。上肢芽被分为臂、前臂和手，下肢芽被分为大腿、小腿和足。肢体中轴的间充质先形成软骨。继而以软骨内成骨方式形成骨，周围的间充质分化形成肢体的肌群，脊神经向肢体内长入。随着肢体的伸长和关节形成，肢体由最初的向前外侧伸直方位转向体壁弯屈。肢体的手和足起初为扁平的桨板状，而后其远端各出现四条纵行凹沟，手板与足板遂呈蹼状；至第7～8周，蹼膜消失，手指和足趾形成（图21－7）。

图21－7 手的形态演变

　　（二）肢体发生机理的研究

　　肢体发生于体表，便于实验观察。近年应用鸡胚与两栖类胚胎及幼体进行肢体发生机理的实验研究，获得了一些有意义的结果，对其它器官发生也有普遍的理论价值。

　　1．胚胎场现象 若将早期肢芽挖除，其周围组织仍能长出一个正常肢芽；距原肢芽越近的组织发生新肢芽的能力越强，反之则弱。若切除肢芽的1／2或3／4，余部仍能发育为正常肢体。若把一肢芽的中胚层组织控出，填入另一肢芽内，使后者具有双倍的肢芽中胚层，该肢芽仍仅发育为一正常肢体。这些实验结果表明，胚体可形成肢芽的范围比预定发生肢芽的部位要广 。这种能发育形成某种结构的组织场地，称为该结构的胚胎场（embryonic field）。实验还揭示，胚胎场内的细胞有识别自身所在的位置，并调整自身增殖与分化的能力。眼、耳、心脏等的发生也存在胚胎场。

　　2．胚层间相互作用 早期肢芽的顶部外胚层细胞增殖形成一厚带状结构，称顶外胚层嵴，简称顶嵴（图21－8）。实验证明，顶嵴 是在其下方的中胚层诱导下形成的。如将肢芽中胚层组织移植到胚体体壁其它区域的外胚层下，该外胚层形成顶嵴，进而发育为肢体。如将前肢芽的中胚层挖除，把后肢芽中胚层移入其中，则本应形成前肢的肢芽发育为后肢；反之亦然。这表明肢芽中胚层既诱导顶嵴形成，也决定肢体的形态发育。但顶嵴对肢体的进一步发育也有重要作用,如切去肢芽顶嵴,代之以非肢芽外胚层,则肢芽生长停止。有一种无翼突变鸡种,若在其胚体侧壁局部外胚层下植入正常鸡胚肢芽中胚层,仍无顶嵴出现,不能形成翼,说明局部外胚层对中胚层诱导的反应性是肢芽形成的另一必要因素。顶嵴对肢体远端结构的形成亦起决定作用，如将一个顶嵴移到另一肢芽顶嵴旁边，该肢体最终出现两个远端结构。以上实验表明，肢体的发育形成是中胚层和外胚层相互作用的结果（图21－8）。

图21－8 肢芽发生示意图