前言在脊椎动物（vertebrate）发育过程中，在原肠胚形成（gastrulation）阶段，出现三胚层分化，形成外胚层（ectoderm），中胚层(mesoderm)和内胚层(endoderm)。笔者的研究方向，与中胚层密切相关，但是在文献阅读过程中，总被复杂的中胚层名称和发育形成的器官名称所困扰。所以，今日通过仔细地文献阅读，一举歼灭有关侧板中胚层分化的相关名词和知识。 中胚层的分类较为准确而言，中胚层可以进一步细分为四部分，如果将脊椎动物进行横切（transverse section）,得到的截面，最中间是脊索（notochord）,脊索来源于脊索中胚层（Cordamesoderm）,但有些文献里也会用axial mesoderm来指脊索中胚层，关于axial mesoderm的翻译，也许翻译为轴向中胚层较为合适。挨着脊索中胚层是轴旁中胚层（paraxial mesoderm）,轴旁中胚层主要给出体节（somite）,而体节从背侧（dorsal）到腹侧（ventral），可以进一步分成三部分，分别是皮节(dermatome),肌节(myotome)和生骨节（sclerotome），顾名思义，分别给出真皮（dermis）、肌肉（muscle）和肋软骨（rib cartilage）。轴旁中胚层再向两侧，便是中间中胚层（intermediate mesoderm）,主要发育为性腺（gonad）和肾（kidney）。中间中胚层再往外，便是侧板中胚层（lateral plate mesoderm）,侧板中胚层还可以再分为两部分，脏壁中胚层（splanchnic mesoderm）和体壁中胚层（somatic mesoderm），分别产生血管（动脉/静脉）与枝芽（limb bud）。
2020年Development 上有一篇关于 侧板中胚层的综述，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7328003/ 借助该综述，我们可以系统性了解关于侧板中胚层的特化与发育的背景知识。 摘要
侧板中胚层主要产生心脏、心血管系统，血液、肾、平滑肌和枝芽/骨骼。粗略理解，除limb bud是来源于体壁中胚层外，其他组织和器官来源于脏壁中胚层。 模式生物对比
脊椎模式生物斑马鱼、鸡和小鼠，在体节生成（somitegenesis）过程中，中胚层的分布情况基本相似，左图的左半部分是横切面，左图右半部分为纵切图。可以发现， 1.文献示意图里将paraxial mesoderm写作somitic mesoderm，这里的somitic是体节somite的形容词性，而非somatic mesoderm，体壁中胚层。 2.鸡和小鼠里是可以将侧板中胚层（LPM）进一步分为背侧 somatic mesoderm 和 腹侧 splanchnic mesoderm，但是在斑马鱼里似乎没有进一步对LPM进行区分。 3.图中没有示意intermediate mesoderm，相反，示意图把intermediate mesoderm划入LPM，参看右图，作者认为LPM是可以产生kidney的。更准确而言，是intermediate mesoderm产生kidney和gonad。 4. 按照anterior-posterior (A-P axis)纵切图来看，LPM可以分为前部侧板中胚层（ALPM）和后部侧板中胚层（PLPM）.这种前后的特化，后面作者会讲到，推测可能是脊椎动物进化过程中的适应（adaptation）。 侧板中胚层的特化整体overall的结论是， FGF、RA 、BMP和Nodal 通路都会影响LPM的产生。BMP和Nodal这两种通路太经典了，本科发育生物学课程里，作为morphogen分别调控D-V特化和A-P特化。由于LPM主要产生于胚胎的腹侧，所以对应的表型是，提升BMP扩张LPM；降低BMP会缩小LPM。但是作者这里也提到，这两种信号通路并不instructive to trigger LPM formation，虽然我没有具体去查阅文献，我个人猜测是这两种通路可能不sufficient for LPM fate conversion。
LPM的另外一个特点是呈现“双条纹“（bi-stripe）分布，双条纹会在胚胎的最后侧相遇，整体呈现一个U字。所以平面细胞极性（planar cell polarity ）信号通路可能在发挥作用，让LPM恰好出现在轴旁中胚层旁边。
侧板中胚层的分子标记（marker）在老鼠和鸡里面，用来标记LPM的marker有 Hand1/2, Gata4, Bmp4 等，但是这些marker要么特异性不够，要么只是mark了部分LPM，所以并不存在一个能mark所有LPM的marker。在哺乳动物里，常用brachyury来作为中胚层的参考（这里用reference，说得比较含蓄），但是这个基因似乎并不怎么影响LPM。
倒是在斑马鱼里，有个特有的基因叫做draculin，通过克隆它的增强子，是发现可以mark整个LPM的（pan-LPM）,更有意思的是，这段斑马鱼特有的增强子也可以跨物种work，提示不同物种间，LPM的特化可能共同响应一些中胚层特化因子。
侧板中胚层的进化历程LPM在文昌鱼(amphioxus)，头索动物亚门就存在，提示了进化上LPM可能出现在脊椎动物门。但是文昌鱼的LPM是不分ALPM和PLPM的，但七鳃鳗（lamprey），脊椎动物亚门里是由A-P之分的，从而提示LPM的区域化（compartmentalization）有可能是脊椎动物的适应性（adaptation）。
侧板中胚层产生的品系1. 心血管系统ALPM主要产生心血管和心肌，marker包括nkx2.5, etv2, lmo2和scl/tal1; PLPM主要产生初级造血的红细胞和躯干的动静脉血管，marker包括etv2, lmo2,scl 和gata1a。
2.心脏这里主要讲的是除了心血管和心肌外的心脏干细胞，主要分子是Mesp1调控下的Gata4, nkx2.5和hand2，然后形成的是heart tube，翻译为心管。
心脏干细胞发育为心脏过程中，从first heart field (FHF) 和second heart field (SHF)整合细胞，最终形成心室和心房。这里作者也提到一个Question，为啥需要从这两处整合细胞呢？我也比较好奇，FHF和SHF里的前体细胞是那些细胞呢？他们的起源应该还是来源于ALPM。
3. 血管在脊椎动物发育过程中，提到血管，就离不开血液，不仅因为血液需要在血管里流动，更有意思的是，在起源上，血管和血液可能来源于同一个双潜能细胞，叫做hemangioblast （翻译太麻烦了我就懒得翻译了，还是直接用英文比较熟悉）。一个Hemangioblast细胞 会分化成两种细胞，一个叫做angioblast是血管细胞的前体细胞，另一个叫做hematopoietic progenitor是血细胞的前体细胞。
斑马鱼里有个基因叫做npas4l，最早是通过ENU突变拿到的突变体，但是找不到这个基因是啥，命名为cloche。这个突变体里既没有血管，也没有血细胞，后面才定位到这个基因（主要是这个基因太靠近端粒，不好去定位），所以斑马鱼里naps4l这个基因应该算是hemangioblast的marker。除了斑马鱼，小鼠和鸡里没有这个基因，似乎另外一个基因etv2以及它调控下的scl，在控制hemangioblast的产生。对了，斑马鱼里也是有etv2的，而且还是naps4l的下游。
说了那么多hemangioblast，还没回到endothelium上呢。关于endothelium，转录因子调控方面，包括了Fli1, Erg和Ets1这些ETS-TF家族成员。此外，VEGF 信号通路也对血管的发育至关重要，由配体vegf家族和受体vegfr家族成员参与调控。
4. 血液
血液这一块比较复杂，主要是脊椎动物的血液分好几波，初级造血和次级造血。初级造血在ALPM产生髓系细胞，在PLPM产生红细胞，但是这些初级造血产生的细胞不具备永生能力。随后，在PLPM产生的主动脉血管，也就是上面提到的血管，有一些动脉血管腹侧壁上的细胞会被特化，从血管上脱离出来，产生了造血干细胞，造血干细胞是可以自我更新和永生的，并且可以给出所有品系的血液细胞。
5. 淋巴管LPM也可以产生淋巴管，这要拜LPM产生血管所赐，因为一般认为，淋巴管是来源于部分特化的静脉细胞，而静脉血管正如上面提到，是来源于LPM的。但是也有一些品系追踪实验，发现轴旁中胚层也能给淋巴管，甚至可以给前肢的血管，但是关于这些实验用到的pax3-Cre是否特异性标记轴旁中胚层，是存在疑问的。
6. 颅面肌肉依旧是品系追踪实验，发现SHF位置的ALPM的前体细胞不仅贡献形成心脏，还能形成肌肉细胞。
7. 肾脏羊膜动物的肾有前、中、后肾不同的发育阶段。在硬骨鱼和两栖类中，中肾是成体后的功能器官，也起源于LPM.
8. limb骨骼和连接组织Limb的肌肉来源于轴旁中胚层的myotome，而骨骼和连接组织来源于LPM.
9. 体腔上皮细胞这里有个小知识，体腔壁被一层上皮组织覆盖，也叫做间皮（mesothelium）,来源于LPM.
总结基础科研可以为科研的应用打下基础。了解LPM-品系的特化，对于干细胞的诱导分化具有重要作用。一种方式是通过过表达关键性转录因子实现IPSC的重编程，另一种方式则是通过信号通路的刺激去定向诱导分化。
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