Vi fabricación del esfínter pilórico
Los estudios del desarrollo del esfínter pilórico se han concentrado en gran medida en modelos murinos y aviares. El estómago del ratón exhibe la morfología típica del intestino anterior de los mamíferos en la que el cuerpo que contiene células parietales es anterior a un antro secretor de moco. En el polluelo, sin embargo, el proventrículo es la región glandular anterior., Una molleja muscular funcionalmente única forma el estómago posterior, pero expresa muchos de los mismos marcadores genéticos que el antro mamífero.82-84 la región pilórica en el polluelo tiene un epitelio único, que difiere del de la molleja circundante o el intestino. Sin embargo, en el ratón, no hay diferencias morfológicas Notables en el epitelio que separa el antro del píloro. A pesar de estas variaciones obvias en la morfología del tracto gastrointestinal, la red genética del píloro y el desarrollo distal del estómago parece estar bien conservada entre las dos especies.,82
uno de los primeros marcadores del territorio pilórico es Nkx2-5. La expresión de este gen homeobox se observa por primera vez en las condensaciones bilaterales de la placa mesodérmica esplácnica en E9.5.21 por E10.5, la expresión de Nkx2-5 delimita claramente un anillo de mesodermo solo distal al estómago, en el sitio del futuro píloro. La expresión de Nkx2-5 en esta unión entre el intestino y el estómago se ve en aves, ratones, ranas adultas y renacuajos (a pesar del hecho de que los renacuajos tienen un estómago mal demarcado y no tienen esfínter pilórico).,82 aunque el dominio de la tinción de Nkx2 – 5 es ligeramente más amplio en renacuajos en comparación con las ranas adultas (se expande ligeramente anteriormente), el hecho de que este marcador se exprese, incluso en ausencia de un esfínter pilórico, sugiere que Nkx2-5 puede estar jugando un papel de patrón independiente de su posible papel en el desarrollo del esfínter per se. Dado que los embriones de ratón nkx2-5-null mueren muy pronto de defectos cardiacos85,el análisis de su participación en la morfogénesis del esfínter o en el patrón en general deberá analizarse utilizando un enfoque condicional.,
en el pollito, el dominio de expresión Nkx2 – 5 se encuentra en el píloro y se superpone con el dominio para los receptores Bmp, Bmpr1b y Bmpr1a.83 Bmp4, uno de los ligandos para estos receptores, está excluido de la molleja y el píloro, pero expresado en el mesodermo intestinal adyacente. La expresión ectópica de Bmp4 o sus receptores en la molleja amplía el dominio de la expresión Nkx2-583 mientras que la expresión ectópica de la cabeza lo reduce.83,84 además, la sobreexpresión de los receptores Bmp activa Nkx2 – 5 de manera autónoma celular., La expresión ectópica de Bmp4 también cambia el carácter del epitelio de la molleja para parecerse al de la región pilórica.84 curiosamente, esto ocurre sin cambios en la expresión de marcadores estomacales (Sox2 y Barx1), marcadores intestinales (CdxA y Nkx2.3), o marcadores de toda la región (Pdx1). Por lo tanto, estos primeros estudios sugirieron que Bmp4 (que está aguas abajo de las señales Shh del endodermo) es directamente responsable del patrón de expresión de Nkx2-5 en el píloro y que Nkx2-5 puede a su vez activar señales que hablan al epitelio para determinar su carácter.,
además de su activación de Nkx2-5, la actividad de la vía BMP también activa la expresión Sox9 en el mesénquima pilórico de una manera autónoma celular.83,86 curiosamente, la expresión incorrecta de Nkx2 – 5 no afecta la expresión de Sox9 (y viceversa), lo que sugiere vías independientes para la activación de cada uno de estos factores por BMP.,86,87 el endodermo de molleja de pollito se puede convertir en epitelio de tipo pilórico por la expresión incorrecta de formas dominantes negativas de Nkx2-5 (Enrepnkx2-5) o Sox9 (Sox9DCter), aunque la conversión epitelial por enrepNkx2-5 de esta manera es incompleta83,87,lo que sugiere que Nkx2-5 no es suficiente para especificar la región pilórica. Curiosamente, la expresión incorrecta de Gremlin en el mesodermo de molleja produce un fenotipo epitelial similar a Bmp4, Bmpr1b, Nkx2-5 o sox9, lo que sugiere que Nkx2-5 y/o Sox9 pueden especificar el epitelio pilórico indirectamente a través de la regulación de la expresión de Gremlin.,87 en apoyo de esta hipótesis, la expresión incorrecta de Sox9 o Sox9DCter en el mesodermo estomacal expande o reduce la expresión de Gremlin, respectivamente. Dado que Nkx2-5 no regula Sox9 y la relación reguladora entre Nkx2-5 y Gremlin no está clara, el mecanismo por el cual nkx2-5 controla el fenotipo epitelial pilórico sigue sin resolverse.
otra molécula conocida por ser importante para el desarrollo del píloro es Barx1, mencionada anteriormente como una proteína de dominio homeobox que se activa en el mesénquima debajo de lesiones positivas Sox2 en células cdx2-nulas., En el ratón, Barx1 se expresa en todo el mesénquima estomacal del embrión temprano, pero está ausente del estómago en el neonato y en el adulto.26,33 en los animales neonatos Barx1-null (que deben generarse en un fondo mixto para sobrevivir más allá de E12), la expresión de Cdx2 se expande anteriormente, aunque todavía se observa un límite de expresión anterior agudo de la expresión de Cdx2.26Pdx1 también se expande, de tal manera que su límite anterior colinda con el forestómaco escamoso, como si el cuerpo estuviera ausente o truncado., El esfínter pilórico está completamente ausente en los animales nulos de Barx1, y como se discutió anteriormente, se ha planteado la hipótesis de que esto se debe al aumento de la señalización de Wnt en el estómago tras la inducción de los inhibidores de Wnt Sfrp1 y Sfrp2.33
Barx1 también es necesario para la morfogénesis del bazo, pero en este caso, su papel no involucra el antagonismo de la señalización de Wnt.26 más bien, la pérdida de Barx1 reduce la expresión de Wt1 en el bazo., Wt1 se expresa en el mesotelio y el mesénquima del bazo y su pérdida, como la pérdida de Barx1, resulta en un bazo más pequeño que no está bien separado del páncreas. Sin embargo, a diferencia de la situación en ratones bapx1-nulos descrita anteriormente, esta asociación continua con el páncreas en animales barx1-nulos no resulta en crecimientos metaplásicos en el páncreas.,26 dado que estas lesiones metaplásicas pueden producirse en asociaciones de tipo salvaje de bazo y páncreas in vitro, parece poco probable que dependan de algún aspecto único del fenotipo bapx1-nulo y más probable que los animales barx1-nulo carezcan de ciertas señales que permitan el desarrollo de tales estructuras.
Al igual que Barx1 y Nkx2-5, Bapx1 (Nkx2-3) es un jugador crítico en la morfogénesis esplénica y pilórica., Bapx1 se activa ligeramente más tarde que Barx1 y Nkx2 – 5 y en el polluelo, se ve primero en el mesodermo lateral izquierdo y más tarde en la molleja presunta donde se concentra progresivamente adyacente al píloro.88 en embriones de pollo, la expresión ectópica de Bapx1 inhibe la expresión de Bmp4 y Wnt5a en el proventrículo y convierte el epitelio del proventrículo y el mesénquima en una morfología similar a la molleja.,88 por lo tanto, se postula que Bapx1 en la molleja actúa para suprimir Bmp4 y Wnt5a en esta región y, de hecho, la expresión de una forma de Bapx1 que está vinculada al represor grabado resulta en la activación ectópica de Bmp4 y Wnt5a en la molleja. La conversión parcial de proventrículo a molleja también se ve cuando una forma dominante negativa de nkx2-5 se expresa en el proventrículo, pero la expresión de Bmp4 y Wnt5a no se altera en este caso.83 además, bapx1 ectópico no afecta la expresión de Nkx2-5, Barx1, o Pdx1, lo que sugiere que no está aguas arriba de estos factores.,88
en el ratón, Bapx1 se expresa en el antro en E10. 5, con un borde anterior agudo en la unión entre el antro y el cuerpo; más tarde, su expresión se expande para incluir la mayor parte del estómago, aunque la expresión está en un nivel bajo. La interrupción dirigida de Bapx1 resulta en la pérdida de la constricción pilórica (malformación del esfínter pilórico) y acortamiento del antro,27 pero no interrumpe la expresión de Nkx2-5., Verzi y sus colegas investigaron ratones doblemente nulos para Bapx1 y Barx1 y encontraron que el fenotipo se asemeja al del animal nulo Barx1; la porción del cuerpo es más truncada en Barx1 nulo que en animales nulos Bapx1. Además, mientras que la expresión de Barx1 no fue perturbada (o posiblemente aumentada) en ratones Bapx1−/−, la expresión de Bapx1 fue grandemente reducida en animales nulos de Barx1, estableciendo que Barx1 es epistático a Bapx1 en el antro en desarrollo.27
el factor de transcripción homeobox Six2 también se localiza en el estómago posterior. En el ratón, Six2 se expresa desde E10. 5 hasta E14.,5, cuando su expresión se regula a la baja significativamente y su dominio de expresión se limita a una región solo caudal al píloro.28Six2 también se expresa en el estómago posterior de la rana y el polluelo, lo que indica que es probable que sea un componente clave del programa de señalización para esta región.Los mutantes 82six2 expresan Ectópicamente Bmp4 en el píloro; por lo tanto, Six2 puede ser responsable (quizás junto con Bapx1) de la regulación a la baja de Bmp4 en esta región., Además, los Seis2 animales nulos exhiben reducción (pero no extinción) de la expresión de Nkx2-5, Sox9 y Grem1, expansión del dominio Bmp4 en el mesodermo posterior del estómago y una pérdida de la constricción pilórica.28Six2, al igual que Nkx2-5, es uno de los primeros marcadores del presunto píloro; como tal, puede ser un importante impulsor de la morfogénesis pilórica, pero aún no está claro cómo se vincula con este programa de desarrollo. Es curioso que en el ratón, la ausencia de Six2 permite la expresión ectópica de Bmp4, pero reduce el dominio de Nkx2 – 5 y Sox9.,28 Esto es lo contrario de lo que se ve en el pollito, donde la Bmp4 ectópica expande el dominio de ambos genes. Se necesitan estudios adicionales para comprender estas diferentes respuestas. La figura 5 resume las interacciones regulatorias que caracterizan el desarrollo del píloro.
Fig. 5. Resumen simplificado de los genes reguladores de las interacciones que caracterizan el desarrollo de la pilórica mesénquima. Los genes epiteliales están representados por encima de la línea, mientras que los genes mesenquimales están por debajo de la línea., Los asteriscos indican factores que han demostrado ser necesarios para el desarrollo de la constricción pilórica. Ver texto para más detalles.