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摘 要：脊椎动物单从体表特征来看，一般呈两侧对称，但是大多数内脏器官和系统在体内多为不对称分布，而且这种分布方式对于器官或系统功能的行使是必须的。左右不对称发育起始于胚胎时期，打破了机体两侧对称的发育模式，在不同脊椎动物中均很保守。目前利用斑马鱼为模式生物，对胚胎左右不对称发育的研究已经取得了一系列进展，包括临时器官Kupffer’s 囊泡的形成、左右不对称发育信号在侧板中胚层中的传递、器官不对称分布等。本文就近年来以斑马鱼为模式生物对胚胎左右不对称发育机制研究的进展进行综述。
关键词：左右不对称发育；Kupffer’s 囊泡；侧板中胚层；细胞信号通路；正反馈调节
中图分类号：Q959.46+8.03-1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）10-0135-05
脊椎动物体轴形成主要包括前后轴、背腹轴分化及之后发生的左右不对称发育。其中左右不对称发育打破了机体的两侧对称发育，并且在不同脊椎动物中均很保守。脊椎动物仅从体表特征来看，一般呈两侧对称，但是大多数内脏器官和系统在体内多为不对称分布，而且这种分布方式对于器官或系统功能的行使是必须的。研究证实，复杂的表观遗传通路、信号通路、离子通路和遗传分子机制等贯穿脊椎动物左右不对称发育全过程。
斑马鱼（Danio rerio）属于硬骨鱼纲、短担尼鱼属的一种硬骨鱼，与其他模式动物相比，具有生长周期短、繁殖能力强、胚胎体外受精且发育迅速、早期胚胎完全透明等优点，加上日趋完善的分子、细胞、基因和胚胎操作技术，很容易实施正向和反向遗传研究操作，使其迅速成长为最重要的模式脊椎动物之一。
在斑马鱼胚胎发育时期，左右不对称轴的建立包括以下四个阶段（图1）。首先，从胚胎的卵裂时期（0.75 hpf， hours post fertilization）开始打破机体的对称性发育，已经建立的前后轴和背腹轴分化方面的一些信号转换成左右不对称发育信号；其次，在胚胎的体节形成早期（10 hpf），逐步形成Kupffer’s 囊泡（硬骨鱼中的衍生器官，类似于爪蟾中的Spemann’s 组织中心、鸟类哺乳类的Hensen’s 结），左右不对称发育信号传递到胚胎的Kupffer’s 囊泡；此后，在胚胎体节形成时期（12 hpf），胚胎左右不对称发育信号在Kupffer’s 囊泡附近或内部建立起来，然后从Kupffer’s 囊泡传递到胚胎的侧板中胚层；最后，侧板中胚层的左侧和右侧均具有了左右不对称基因表达区域，不对称发育信号传递到器官原基，最终调控各器官、系统在机体内呈不对称性分布[2]。研究证实，多条信号通路，包括Notch 信号通路[3]、FGF信号通路[4]、Wnt信号通路和BMP信号通路[5]等，参与调控Kupffer’s 囊泡的形成、纤毛的形成、左右不对称信号传递、内脏器官和系统不对称性分布等，它们在胚胎发育的不同时期、不同程度的参与了左右不对称轴形成过程，相互作用，共同整合调控早期的左右不对称发育[2]。而关于斑马鱼左右不对称发育的综述国内还未见报道，现对已有研究结果进行综述。
1 斑马鱼胚胎左右不对称发育的起始
斑马鱼胚胎前后轴发育起始于4-cell（1 hpf）时期。Nodal是转录生长因子-β家族（TGF-β）中的一员，研究证实在脊椎动物中，Nodal信号是形成左右不对称发育轴所必须的[3]。当胚胎发育至1 000-cell（3 hpf）时期，抑制H+/K+-ATPase 活性，将导致Nodal信号通路标志性基因southpaw及其靶基因pitx2、lefty2等在侧板中胚层随机表达，不对称信号传递出现异常，最终造成器官在体内的不对称性分布出现紊乱。由此可知，胚胎前后轴发育开始后不久，即开启左右不对称发育。
2 胚胎左右不对称发育过程
2.1 左右不对称发育器官的形成
对斑马鱼的研究发现，Kupffer’s 囊泡调控胚胎的左右不对称发育。Kupffer’s 囊泡是暂时存在的器官，于1868年被发现[6]。当胚胎发育到原肠期（5.7 hpf）时，背部前驱细胞（DFCs）迁移到胚胎外包最前端，在原肠期结束时（10 hpf）内卷进入胚胎内部，细胞发生形变，位置相互调整，至胚胎发育至4～6个体节（12 hpf）时，在尾芽附近靠近胚胎的腹侧形成Kupffer’s 囊泡[2，7，8]。
研究证实，胚胎卵裂时期细胞与卵黄通过胞质桥进行信息交流和物质传递，通常胚胎发育到64-cell（2 hpf）时期细胞与卵黄之间的胞质桥关闭，但背部前驱细胞（DFCs）与卵黄的信息交流和物质传递将持续到sphere（4 hpf）时期[7]。利用这一时间差，Amack 和Yost发明了中囊胚显微注射技术[8]，即中囊胚时期（2.5～2.75 hpf）将带有荧光标签的特定morpholino反义寡核苷酸（MO，能特异封闭基因表达）注射进入卵黄（靠近细胞边缘），这样MO能特异进入背部前驱细胞，达到在背部前驱细胞中特异敲降基因的目的。当胚胎发育到60%外胞时期，在荧光显微镜下对胚胎进行挑拣，将荧光集中在背部前驱细胞的胚胎挑拣出来进入下一步实验。通过此方法证明了Kupffer’s 囊泡由背部前驱细胞发育而来，并参与左右不对称发育调控[10]。切除背部前驱细胞或者Kupffer’s 囊泡，均会造成机体左右不对称发育异常，从而证明了Kupffer’s 囊泡是建立左右不对称轴所必须的[10]。随后Yost 等[11]使用激光技术破坏胚胎背部前驱细胞以及定点敲降背部前驱细胞lrdr1基因等方法进行了更深入的研究，证明了正是短暂存在的Kupffer’s 囊泡，调控了斑马鱼胚胎早期的左右不对称发育。 研究发现，不同脊椎动物调控左右不对称发育的器官均是保守的。在对小鼠胚胎进行的研究中，发现了小鼠node或称为nodal flow的相关功能。从腹侧方向看，node 中的单纤毛都朝着顺时针方向运动，纤毛的旋转使得nodal flow形成了向左侧的胞外流，进而产生了胚胎左右不对称发育的信号，打破了之前胚胎中建立的两侧对称[12]。研究发现建立小鼠胚胎左右不对称机制需要行使node 的功能，并且单纤毛的旋转和液体流是建立左右不对称轴所必须的[13]。除node 附近细胞外，还有其他多种物质途径参与了调控，包括与H+/K+-ATPase 活性相关的钙离子水平、Notch 信号通路的左右不对称激活，还有RA信号通路等，都不同程度参与了左右不对称发育的调控[14]。
研究证实，在除了小鼠以外的其他脊椎动物中，左右不对称发育的信号和特征开启出现在node 形成之前。
2.2 Kupffer’s 囊泡中单纤毛和液体流调控左右不对称发育
斑马鱼Kupffer’s 囊泡单纤毛（典型的9+2微管结构）形成于细胞膜顶端[10]，转录因子基因ift57和ift88调控单纤毛的形成并维持其形态，敲降ift57或ift88等基因，导致Kupffer’s 囊泡中单纤毛形成异常，缺乏运动能力，液体流发生紊乱，造成胚胎左右不对称发育异常[15]。Stubbs等[16]研究发现，Hedgehog信号通路的靶基因——转录因子基因foxj1a也能主动调节运动单纤毛的产生，敲降foxj1a将下调单纤毛中lrdr1和centrin2基因的表达，最终导致Kupffer’s 囊泡液体流紊乱，干扰正常胚胎的不对称发育。
研究表明，除了Hedgehog信号通路，其他众多信号通路如Notch、FGF、Wnt信号通路均可调节胚胎的左右不对称发育。Notch信号通路 deltaD （aei）突变体[3]、或敲降FGF信号通路受体基因fgfr1a[4]、或敲降非经典Wnt信号通路调节因子基因duboraya[17]均会造成背部前驱细胞中形成单纤毛的组分和运输因子减少，Kupffer’s 囊泡内单纤毛长度变短，左右不对称发育异常。说明单纤毛的形成和维持受到Notch、FGF、Hedgehog和 nc-Wnt等信号通路的调控[3，4，16，17]。
斑马鱼Kupffer’s 囊泡中的单纤毛依赖左右动力蛋白Lrdr1获得运动能力，单纤毛旋转形成向左侧的液体流，敲降lrdr1基因不影响Kupffer’s 囊泡中单纤毛的形成，但是生成的单纤毛不具备运动能力，无法推动液体流的有序运动，从而导致southpaw等基因在侧板中胚层随机表达、内脏畸形、系统出现畸形等。说明有序的液体流对左右不对称发育具有重要意义[18，19]。
目前仍不清楚液体流是怎样开启左右不对称发育的信号级联，但研究发现仅在Kupffer’s 囊泡左侧细胞出现高浓度Ca2+，说明Ca2+信号通路很有可能参与了此过程，有待于进一步的实验证实。
2.3 不对称信号从Kupffer’s 囊泡向侧板中胚层的转移
斑马鱼中Nodal信号通路的标志性基因southpaw，在胚胎发育到4～6体节时，在Kupffer’s囊泡两侧均有表达；胚胎发育至10～12体节时，其表达位置被限制在侧板中胚层的左侧[21]。southpaw表达受正反馈调节方式调控，但是在侧板中胚层不对称性表达机制仍然未知[21]。最近的研究对此提出了以下几种可能。
单纤毛旋转形成了向左侧的液体流，促使细胞内的Ca2+集中在Kupffer’s 囊泡左侧细胞内，诱导依赖Ca2+的蛋白激酶Ⅱ（CaMK-Ⅱ）磷酸化，促进内质网释放Ca2+和胞外Ca2+向胞内转移。Ca2+信号通路的正反馈调节可能是southpaw表达位置被限制在侧板中胚层左侧的原因之一[22]。
Charon属于Cerberus/Dan家族，也有助于southpaw在侧板中胚层的不对称性表达。胚胎发育到6体节时，charon在Kupffer’s 囊泡两侧均有表达，受到液体流的影响，当胚胎发育到8～10体节时， charon在Kupffer’s 囊泡右侧表达升高，并绑定到Southpaw上，拮抗southpaw在侧板中胚层右侧表达。southpaw受到正反馈调节和Charon的抑制作用，使其从两侧表达转变成仅在侧板中胚层左侧表达[2，23]。
2.4 不对称信号在侧板中胚层的表达
研究发现，敲降斑马鱼Nodal 突变体中的 southpaw基因，导致其靶基因pitx2、lefty2在侧板中胚层随机表达，lefty1在胚胎中线（脊索）表达缺失或者部分缺失[22]。这些发现表明斑马鱼存在保守基因级联，由southpaw发起，激活Nodal信号通路，产生左右不对称性信号，通过侧板中胚层传递到器官原基，开启胚胎左右不对称发育。
Lefty1是Nodal信号通路的抑制因子。胚胎发育到10～18体节时，Southpaw和TGF-β家族中的另一成员Bmp激活胚胎中线lefty1基因表达[24]。正常情况下Southpaw在侧板中胚层左侧表达，当胚胎缺少Lefty1时，Southpaw将越过胚胎中线出现在侧板中胚层右侧，并通过正反馈调节，刺激侧板中胚层右侧产生新的Southpaw蛋白，表明lefty1在胚胎中线表达时起栅栏的作用，阻止Southpaw向侧板中胚层右侧扩散[25]。 在对鸡胚的研究中，Tabin 等[9]在侧板中胚层左侧发现了Nodal 信号的表达。在鸡胚与左右不对称发育密切相关的Hensen’s结右侧，activin相关信号的激活将抑制SHH信号表达，使得SHH信号主要在Hensen’s结左侧表达，从而激活左侧Nodal 信号，抑制右侧Nodal 信号的表达，并且与TGF-β 信号相关。TGF-β信号可以正向调控nodal在胚胎侧板中胚层的表达，使其表达区域很快集在侧板中胚层左侧，而同时nodal的功能和表达又会受到Lefty1和Lefty2 的抑制，这样就在侧板中胚层形成了nodal表达的反馈调节通路[2]。因此，通常通过检测胚胎早期Nodal信号通路的标志性基因如southpaw、pitx2等的表达情况来观察胚胎左右不对称发育情况。
2.5 器官的不对称分布
机体内的内脏器官和系统如大脑、心脏、肝脏、胰腺、呼吸系统、消化系统等都呈不对称性分布。胚胎左右不对称发育信号从侧板中胚层传递到器官原基，调控了器官的位置分布。Southpaw在侧板中胚层左侧的表达信号传递到器官原基，确定器官生长位置[22]。
转基因鱼[lefty1∶∶GFP]可以监测Nodal的活性，敲降转基因鱼 [lefty1∶∶GFP]的southpaw，导致间脑部位的Nodal信号在侧板中胚层左侧的表达量减少，表明southpaw在侧板中胚层左侧的表达可调控大脑Nodal信号活性。Aizawa等[26]利用abf突变体进行研究得出，大脑与内脏器官如心脏、胆囊等在机体内的分布机制不同，abf突变体心脏会出现严重的畸形，约50%的胚胎心脏在机体的位置发生逆转，在这部分胚胎中，Nodal信号仅在间脑右侧被激活。
心脏的不对称性分布受到bmp4、lefty2等基因表达的调控[3]。胚胎发育到18～20体节时，心脏原基最早出现在侧板中胚层的两侧，后迁移到中线位置融合形成管状结构，经过一系列的环化过程，即心室向右心房向左，相互之间形成一定角度，心脏形成D-loop形状[27]。研究表明这个过程受到Nodal信号通路和BMP信号通路调控[2，22]。
肠道的形成也需要经历一系列的环化过程，依赖不对称性信号在侧板中胚层的传递。在野生型胚胎中，侧板中胚层两侧信号在动物极和植物极的迁移是独立进行的，肠道在机体内有序分布。敲降胚胎southpaw基因导致侧板中胚层信号在动物极和植物极随机迁移，造成肠道分布紊乱[28]。
前人对器官在机体内的分布进行了大量研究工作，但是左右不对称信号通过侧板中胚层传递到器官原基的机制及最终器官位置定位机制至今仍然未知。
3 总结与展望
使用斑马鱼作为模式生物，研究脊椎动物左右不对称轴的建立过程，发现众多基因和信号通路参与调控Kupffer’s 囊泡的形成、左右不对称信号在Kupffer’s 囊泡和侧板中胚层之间的传递、器官原基的形成及器官定位等[29]。虽然目前对斑马鱼左右不对称发育有了一定的认识，但是仍然有许多问题没有解决：（1）胚胎左右不对称发育起始在前后轴、背腹轴发育之后，但是左右不对称发育是怎样打破两侧对称发育的仍未清楚；（2）Kupffer’s 囊泡内液体流的有序运动可以激发不对称发育信号级联，但是液体流是如何接收左右不对称发育信号并向下游传递的依然未知。这些问题仍需要进一步的研究。
参 考 文 献：
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关键词：左右不对称发育；Kupffer’s 囊泡；侧板中胚层；细胞信号通路；正反馈调节
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脊椎动物体轴形成主要包括前后轴、背腹轴分化及之后发生的左右不对称发育。其中左右不对称发育打破了机体的两侧对称发育，并且在不同脊椎动物中均很保守。脊椎动物仅从体表特征来看，一般呈两侧对称，但是大多数内脏器官和系统在体内多为不对称分布，而且这种分布方式对于器官或系统功能的行使是必须的。研究证实，复杂的表观遗传通路、信号通路、离子通路和遗传分子机制等贯穿脊椎动物左右不对称发育全过程。
斑马鱼（Danio rerio）属于硬骨鱼纲、短担尼鱼属的一种硬骨鱼，与其他模式动物相比，具有生长周期短、繁殖能力强、胚胎体外受精且发育迅速、早期胚胎完全透明等优点，加上日趋完善的分子、细胞、基因和胚胎操作技术，很容易实施正向和反向遗传研究操作，使其迅速成长为最重要的模式脊椎动物之一。
在斑马鱼胚胎发育时期，左右不对称轴的建立包括以下四个阶段（图1）。首先，从胚胎的卵裂时期（0.75 hpf， hours post fertilization）开始打破机体的对称性发育，已经建立的前后轴和背腹轴分化方面的一些信号转换成左右不对称发育信号；其次，在胚胎的体节形成早期（10 hpf），逐步形成Kupffer’s 囊泡（硬骨鱼中的衍生器官，类似于爪蟾中的Spemann’s 组织中心、鸟类哺乳类的Hensen’s 结），左右不对称发育信号传递到胚胎的Kupffer’s 囊泡；此后，在胚胎体节形成时期（12 hpf），胚胎左右不对称发育信号在Kupffer’s 囊泡附近或内部建立起来，然后从Kupffer’s 囊泡传递到胚胎的侧板中胚层；最后，侧板中胚层的左侧和右侧均具有了左右不对称基因表达区域，不对称发育信号传递到器官原基，最终调控各器官、系统在机体内呈不对称性分布[2]。研究证实，多条信号通路，包括Notch 信号通路[3]、FGF信号通路[4]、Wnt信号通路和BMP信号通路[5]等，参与调控Kupffer’s 囊泡的形成、纤毛的形成、左右不对称信号传递、内脏器官和系统不对称性分布等，它们在胚胎发育的不同时期、不同程度的参与了左右不对称轴形成过程，相互作用，共同整合调控早期的左右不对称发育[2]。而关于斑马鱼左右不对称发育的综述国内还未见报道，现对已有研究结果进行综述。
1 斑马鱼胚胎左右不对称发育的起始
斑马鱼胚胎前后轴发育起始于4-cell（1 hpf）时期。Nodal是转录生长因子-β家族（TGF-β）中的一员，研究证实在脊椎动物中，Nodal信号是形成左右不对称发育轴所必须的[3]。当胚胎发育至1 000-cell（3 hpf）时期，抑制H+/K+-ATPase 活性，将导致Nodal信号通路标志性基因southpaw及其靶基因pitx2、lefty2等在侧板中胚层随机表达，不对称信号传递出现异常，最终造成器官在体内的不对称性分布出现紊乱。由此可知，胚胎前后轴发育开始后不久，即开启左右不对称发育。
2 胚胎左右不对称发育过程
2.1 左右不对称发育器官的形成
对斑马鱼的研究发现，Kupffer’s 囊泡调控胚胎的左右不对称发育。Kupffer’s 囊泡是暂时存在的器官，于1868年被发现[6]。当胚胎发育到原肠期（5.7 hpf）时，背部前驱细胞（DFCs）迁移到胚胎外包最前端，在原肠期结束时（10 hpf）内卷进入胚胎内部，细胞发生形变，位置相互调整，至胚胎发育至4～6个体节（12 hpf）时，在尾芽附近靠近胚胎的腹侧形成Kupffer’s 囊泡[2，7，8]。
研究证实，胚胎卵裂时期细胞与卵黄通过胞质桥进行信息交流和物质传递，通常胚胎发育到64-cell（2 hpf）时期细胞与卵黄之间的胞质桥关闭，但背部前驱细胞（DFCs）与卵黄的信息交流和物质传递将持续到sphere（4 hpf）时期[7]。利用这一时间差，Amack 和Yost发明了中囊胚显微注射技术[8]，即中囊胚时期（2.5～2.75 hpf）将带有荧光标签的特定morpholino反义寡核苷酸（MO，能特异封闭基因表达）注射进入卵黄（靠近细胞边缘），这样MO能特异进入背部前驱细胞，达到在背部前驱细胞中特异敲降基因的目的。当胚胎发育到60%外胞时期，在荧光显微镜下对胚胎进行挑拣，将荧光集中在背部前驱细胞的胚胎挑拣出来进入下一步实验。通过此方法证明了Kupffer’s 囊泡由背部前驱细胞发育而来，并参与左右不对称发育调控[10]。切除背部前驱细胞或者Kupffer’s 囊泡，均会造成机体左右不对称发育异常，从而证明了Kupffer’s 囊泡是建立左右不对称轴所必须的[10]。随后Yost 等[11]使用激光技术破坏胚胎背部前驱细胞以及定点敲降背部前驱细胞lrdr1基因等方法进行了更深入的研究，证明了正是短暂存在的Kupffer’s 囊泡，调控了斑马鱼胚胎早期的左右不对称发育。 研究发现，不同脊椎动物调控左右不对称发育的器官均是保守的。在对小鼠胚胎进行的研究中，发现了小鼠node或称为nodal flow的相关功能。从腹侧方向看，node 中的单纤毛都朝着顺时针方向运动，纤毛的旋转使得nodal flow形成了向左侧的胞外流，进而产生了胚胎左右不对称发育的信号，打破了之前胚胎中建立的两侧对称[12]。研究发现建立小鼠胚胎左右不对称机制需要行使node 的功能，并且单纤毛的旋转和液体流是建立左右不对称轴所必须的[13]。除node 附近细胞外，还有其他多种物质途径参与了调控，包括与H+/K+-ATPase 活性相关的钙离子水平、Notch 信号通路的左右不对称激活，还有RA信号通路等，都不同程度参与了左右不对称发育的调控[14]。
研究证实，在除了小鼠以外的其他脊椎动物中，左右不对称发育的信号和特征开启出现在node 形成之前。
2.2 Kupffer’s 囊泡中单纤毛和液体流调控左右不对称发育
斑马鱼Kupffer’s 囊泡单纤毛（典型的9+2微管结构）形成于细胞膜顶端[10]，转录因子基因ift57和ift88调控单纤毛的形成并维持其形态，敲降ift57或ift88等基因，导致Kupffer’s 囊泡中单纤毛形成异常，缺乏运动能力，液体流发生紊乱，造成胚胎左右不对称发育异常[15]。Stubbs等[16]研究发现，Hedgehog信号通路的靶基因——转录因子基因foxj1a也能主动调节运动单纤毛的产生，敲降foxj1a将下调单纤毛中lrdr1和centrin2基因的表达，最终导致Kupffer’s 囊泡液体流紊乱，干扰正常胚胎的不对称发育。
研究表明，除了Hedgehog信号通路，其他众多信号通路如Notch、FGF、Wnt信号通路均可调节胚胎的左右不对称发育。Notch信号通路 deltaD （aei）突变体[3]、或敲降FGF信号通路受体基因fgfr1a[4]、或敲降非经典Wnt信号通路调节因子基因duboraya[17]均会造成背部前驱细胞中形成单纤毛的组分和运输因子减少，Kupffer’s 囊泡内单纤毛长度变短，左右不对称发育异常。说明单纤毛的形成和维持受到Notch、FGF、Hedgehog和 nc-Wnt等信号通路的调控[3，4，16，17]。
斑马鱼Kupffer’s 囊泡中的单纤毛依赖左右动力蛋白Lrdr1获得运动能力，单纤毛旋转形成向左侧的液体流，敲降lrdr1基因不影响Kupffer’s 囊泡中单纤毛的形成，但是生成的单纤毛不具备运动能力，无法推动液体流的有序运动，从而导致southpaw等基因在侧板中胚层随机表达、内脏畸形、系统出现畸形等。说明有序的液体流对左右不对称发育具有重要意义[18，19]。
目前仍不清楚液体流是怎样开启左右不对称发育的信号级联，但研究发现仅在Kupffer’s 囊泡左侧细胞出现高浓度Ca2+，说明Ca2+信号通路很有可能参与了此过程，有待于进一步的实验证实。
2.3 不对称信号从Kupffer’s 囊泡向侧板中胚层的转移
斑马鱼中Nodal信号通路的标志性基因southpaw，在胚胎发育到4～6体节时，在Kupffer’s囊泡两侧均有表达；胚胎发育至10～12体节时，其表达位置被限制在侧板中胚层的左侧[21]。southpaw表达受正反馈调节方式调控，但是在侧板中胚层不对称性表达机制仍然未知[21]。最近的研究对此提出了以下几种可能。
单纤毛旋转形成了向左侧的液体流，促使细胞内的Ca2+集中在Kupffer’s 囊泡左侧细胞内，诱导依赖Ca2+的蛋白激酶Ⅱ（CaMK-Ⅱ）磷酸化，促进内质网释放Ca2+和胞外Ca2+向胞内转移。Ca2+信号通路的正反馈调节可能是southpaw表达位置被限制在侧板中胚层左侧的原因之一[22]。
Charon属于Cerberus/Dan家族，也有助于southpaw在侧板中胚层的不对称性表达。胚胎发育到6体节时，charon在Kupffer’s 囊泡两侧均有表达，受到液体流的影响，当胚胎发育到8～10体节时， charon在Kupffer’s 囊泡右侧表达升高，并绑定到Southpaw上，拮抗southpaw在侧板中胚层右侧表达。southpaw受到正反馈调节和Charon的抑制作用，使其从两侧表达转变成仅在侧板中胚层左侧表达[2，23]。
2.4 不对称信号在侧板中胚层的表达
研究发现，敲降斑马鱼Nodal 突变体中的 southpaw基因，导致其靶基因pitx2、lefty2在侧板中胚层随机表达，lefty1在胚胎中线（脊索）表达缺失或者部分缺失[22]。这些发现表明斑马鱼存在保守基因级联，由southpaw发起，激活Nodal信号通路，产生左右不对称性信号，通过侧板中胚层传递到器官原基，开启胚胎左右不对称发育。
Lefty1是Nodal信号通路的抑制因子。胚胎发育到10～18体节时，Southpaw和TGF-β家族中的另一成员Bmp激活胚胎中线lefty1基因表达[24]。正常情况下Southpaw在侧板中胚层左侧表达，当胚胎缺少Lefty1时，Southpaw将越过胚胎中线出现在侧板中胚层右侧，并通过正反馈调节，刺激侧板中胚层右侧产生新的Southpaw蛋白，表明lefty1在胚胎中线表达时起栅栏的作用，阻止Southpaw向侧板中胚层右侧扩散[25]。 在对鸡胚的研究中，Tabin 等[9]在侧板中胚层左侧发现了Nodal 信号的表达。在鸡胚与左右不对称发育密切相关的Hensen’s结右侧，activin相关信号的激活将抑制SHH信号表达，使得SHH信号主要在Hensen’s结左侧表达，从而激活左侧Nodal 信号，抑制右侧Nodal 信号的表达，并且与TGF-β 信号相关。TGF-β信号可以正向调控nodal在胚胎侧板中胚层的表达，使其表达区域很快集在侧板中胚层左侧，而同时nodal的功能和表达又会受到Lefty1和Lefty2 的抑制，这样就在侧板中胚层形成了nodal表达的反馈调节通路[2]。因此，通常通过检测胚胎早期Nodal信号通路的标志性基因如southpaw、pitx2等的表达情况来观察胚胎左右不对称发育情况。
2.5 器官的不对称分布
机体内的内脏器官和系统如大脑、心脏、肝脏、胰腺、呼吸系统、消化系统等都呈不对称性分布。胚胎左右不对称发育信号从侧板中胚层传递到器官原基，调控了器官的位置分布。Southpaw在侧板中胚层左侧的表达信号传递到器官原基，确定器官生长位置[22]。
转基因鱼[lefty1∶∶GFP]可以监测Nodal的活性，敲降转基因鱼 [lefty1∶∶GFP]的southpaw，导致间脑部位的Nodal信号在侧板中胚层左侧的表达量减少，表明southpaw在侧板中胚层左侧的表达可调控大脑Nodal信号活性。Aizawa等[26]利用abf突变体进行研究得出，大脑与内脏器官如心脏、胆囊等在机体内的分布机制不同，abf突变体心脏会出现严重的畸形，约50%的胚胎心脏在机体的位置发生逆转，在这部分胚胎中，Nodal信号仅在间脑右侧被激活。
心脏的不对称性分布受到bmp4、lefty2等基因表达的调控[3]。胚胎发育到18～20体节时，心脏原基最早出现在侧板中胚层的两侧，后迁移到中线位置融合形成管状结构，经过一系列的环化过程，即心室向右心房向左，相互之间形成一定角度，心脏形成D-loop形状[27]。研究表明这个过程受到Nodal信号通路和BMP信号通路调控[2，22]。
肠道的形成也需要经历一系列的环化过程，依赖不对称性信号在侧板中胚层的传递。在野生型胚胎中，侧板中胚层两侧信号在动物极和植物极的迁移是独立进行的，肠道在机体内有序分布。敲降胚胎southpaw基因导致侧板中胚层信号在动物极和植物极随机迁移，造成肠道分布紊乱[28]。
前人对器官在机体内的分布进行了大量研究工作，但是左右不对称信号通过侧板中胚层传递到器官原基的机制及最终器官位置定位机制至今仍然未知。
3 总结与展望
使用斑马鱼作为模式生物，研究脊椎动物左右不对称轴的建立过程，发现众多基因和信号通路参与调控Kupffer’s 囊泡的形成、左右不对称信号在Kupffer’s 囊泡和侧板中胚层之间的传递、器官原基的形成及器官定位等[29]。虽然目前对斑马鱼左右不对称发育有了一定的认识，但是仍然有许多问题没有解决：（1）胚胎左右不对称发育起始在前后轴、背腹轴发育之后，但是左右不对称发育是怎样打破两侧对称发育的仍未清楚；（2）Kupffer’s 囊泡内液体流的有序运动可以激发不对称发育信号级联，但是液体流是如何接收左右不对称发育信号并向下游传递的依然未知。这些问题仍需要进一步的研究。
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