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四肢的发生

/limb development/
条目作者刘凯

刘凯

最后更新 2023-11-24
浏览 238
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人类四肢的胚胎来源及其分化发育过程。

英文名称
limb development
所属学科
现代医学

人类四肢的原基发生于胚第4周末,是在胚体左、右外侧壁上先后出现的两对小隆起,分别称为上肢芽和下肢芽(图1A)。上肢芽与下5对颈节和上2对胸节相对,下肢芽则与下4对腰节和上两对骶节相对。上肢芽先出现,下肢芽晚1~2天出现。早期的肢芽由两部分构成,深部为来自体壁中胚层的间充质,称为中胚层芯,它将形成四肢的骨组织和结缔组织;表面为一层来自外胚层的立方细胞,称为外胚层帽,它将形成四肢皮肤的表皮。在肢芽远端的边缘,外胚层增厚,形成一条由复层上皮构成的嵴状突起,称外胚层顶嵴。在外胚层顶嵴的诱导下,其附近的间充质保持着未分化和快速增殖的特性,称为进展带。随着肢芽的发育,进展带不断扩展,其先期增殖生成的组织将分化为四肢的近侧部分,而后增殖生成的组织则分化为四肢的远侧部分,这样,四肢由近及远不断发育。

第6周时,肢芽的终末段变扁,形成手板和足板并且由一个缩窄环和近段分开(图1B)。后来又出现一个缩窄环,把近段又分为两部分,这样肢的三段主要结构即可辨认(图1C)。后来,由于部分细胞凋亡,外胚层顶嵴分裂为5份,手指和足趾开始分化(图2A)。手板和足板内的间充质分别于第6周末和第7周呈现致密化,形成5条指(趾)放线。后来,在外胚层顶嵴的诱导下,指(趾)放线内的间充质以软骨内成骨的方式形成指(趾)骨。指(趾)放线间的组织因细胞凋亡而逐渐退化消失,第8周末形成相互分离的指(趾)(图2B、C)。

在四肢外部形态开始建立的同时,肢芽内的间充质开始致密化,间充质细胞分化为软骨细胞,进而形成软骨雏形。最早的软骨雏形于第6周形成;至第8周,所有四肢骨的软骨雏形都已形成。最后,软骨雏形经骨化形成骨(见四肢骨的发生)。当软骨发生过程停止时,在软骨雏形的特定部位,出现横贯软骨雏形的致密带,称为中间带。之后,该区的细胞发生凋亡,于第8周末,形成滑膜性关节(见关节的发生)。

四肢的肌肉来源于从相应节段的下肌节迁移来的间充质细胞(见四肢肌肉的发生)。支配四肢的神经来自相应节段的脊神经,即上肢由下5对颈神经和上两对胸神经支配,下肢则由下4对腰神经和上两对骶神经支配。胚胎第5周,脊神经的原始腹支侵入肢芽间充质并分为腹、背两支,后来,这些分支相互联合,最终形成四肢的背侧神经和腹侧神经。脊神经的运动神经纤维进入生肌节,支配四肢肌的运动;感觉神经纤维除进入生肌节,在肌肉内形成肌梭外,还进入生皮节,支配四肢皮肤的感觉。至第8周,当指(趾)业已形成时,四肢的神经支配模式大体完成。

胚胎第4周,肢芽内已形成毛细血管网,这些毛细血管的内皮细胞有两个不同的来源。一个来源是主动脉的分支,在上肢芽主要是第7颈节间动脉,在下肢主要是第5腰节间动脉。另一个来源是由肢芽内的间充质细胞分化来的成血管细胞。后来,在毛细血管网的中央形成一支沿肢芽长轴排列的轴动脉,其近端连于进入肢芽的节间动脉,另一端通过毛细血管网连于外胚层顶嵴下方的边缘窦。边缘窦再汇集成轴前静脉和轴后静脉,离开肢芽,注入主静脉(图3)。随着四肢的发育,由于新血管的不断形成,血管通路也不断发生变化。在上肢,轴动脉将演变为上臂的肱动脉、前臂的骨间动脉和手掌的掌深弓,其他动脉,包括桡动脉和尺动脉等大多由轴动脉以出芽的方式形成;轴前静脉将演变为头静脉,轴后静脉将演变为贵要静脉。在下肢,轴动脉将演变为股深动脉、胫前动脉和胫后动脉,其他动脉大多由髂外动脉以出芽的方式形成;轴前静脉将演变为大隐静脉,轴后静脉将演变为小隐静脉。

在发育早期,上肢和下肢的方位相同,都是屈面向内,伸面向外。在第7周,上、下肢沿其近-远轴向相反的方向旋转。上肢向外侧旋转90°,使伸肌位于背面和外侧面,拇指位于外侧,肘朝向背侧。下肢则向内侧旋转90º,使伸肌位于前面,踇趾位于内侧,膝朝向腹侧(图5)。第8周末,双侧手指已可在中线搭在一起,双脚也已靠近中线。 

图1 四肢的发生图1 四肢的发生

  图2 手的形态演变图2 手的形态演变

   图3 肢芽内血管的发生图3 肢芽内血管的发生

图4 四肢的旋转图4 四肢的旋转

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