VI Tehdä Mahanportin Sulkijalihaksen
Tutkimukset kehittäminen mahanportin sulkijalihaksen on keskittynyt pääasiassa jyrsijöiden ja lintujen malleja. Hiiren mahassa on tyypillinen nisäkkäiden foregut-morfologia, jossa parietaalisolua sisältävä corpus on limaa erittävän antrumin etupuolella. Poikasella proventriculus on kuitenkin etummainen rauhasalue., Toiminnallisesti ainutlaatuinen lihaksikas kiisseli muodostaa takaruumiin, mutta se ilmaisee monia samoja geneettisiä markkereita kuin nisäkkään antrum.82-84 poikasen pylorisella alueella on ainutlaatuinen epiteeli, joka eroaa ympäröivästä gizzardista tai suolesta. Kuitenkin, kun hiiri ei ole merkittäviä morfologisia eroja epiteelin, että erillinen antrum alkaen pylorus. Näistä ilmeisistä ruoansulatuskanavan morfologian vaihteluista huolimatta pyloruksen geneettinen verkko ja distaalinen vatsakehitys näyttävät säilyvän hyvin näiden kahden lajin välillä.,82
yksi varhaisimmista pylväsalueen markkereista on Nkx2-5. Tämän homeoboksigeenin ilmentyminen havaitaan ensimmäisen kerran splanchnicin mesodermaalilevyn kahdenkeskisissä kondensaatioissa E9.5.21 by E10. 5, Nkx2-5-ilmentymä rajaa selvästi mesodermirenkaan, joka on vain distaalinen vatsaan, tulevaisuuden pyloruksen paikalla. Nkx2-5: n ilmentyminen tässä suolen ja mahalaukun yhtymäkohdassa näkyy linnuilla, hiirillä, aikuisilla sammakoilla ja nuijapäillä (huolimatta siitä, että nuijapäillä on huonosti rajattu vatsa eikä pylorista sulkijalihasta).,82 vaikka verkkotunnus nkx2-5 värjäys on hieman laajempi nuijapäät verrattuna aikuisten Sammakot (se on laajennettu hieman anteriorly), se, että tämä merkki on ilmaistu, vaikka ilman pyloric sulkijalihaksen, viittaa siihen, että Nkx2-5 voi olla kuviointirooleja riippumaton sen mahdollisesta roolista kehittämisessä sulkijalihaksen sinänsä. Koska nkx2-5-null hiiren alkiot kuolevat hyvin varhaisessa vaiheessa sydämen vajaatoimintaan, 85: n analyysi sen osallistumisesta joko sulkijalihaksen morfogeneesiin tai kuviointiin yleensä on analysoitava ehdollisella lähestymistavalla.,
poikasessa nkx2-5: n ekspressioalue sijaitsee pyloruksen kohdalla ja on päällekkäinen Bmp-reseptorien, Bmpr1b: n ja Bmpr1a.83 bmp4: n, joka on yksi näiden reseptoreiden ligandeista, kanssa, ei kuulu gizzardiin eikä pylorukseen, mutta se ilmaistaan viereisessä suolimesodermissa. Joko bmp4: n tai sen gizzardin reseptoreiden ektooppinen ilmentymä laajentaa nkx2-5: n ekspressioa83 samalla kun ektooppinen Noggin-ilmentymä vähentää sitä.83,84 lisäksi Bmp-reseptorien yliekspressio aktivoi nkx2-5: n solun autonomisesti., Ektooppinen bmp4-ilmentymä muuttaa myös gizzard-epiteelin luonteen muistuttamaan pylorisen alueen luonnetta.84 mielenkiintoista, tämä tapahtuu ilman muutoksia ilmentyminen mahan markkereita (Sox2 ja Barx1), suoliston markkereita (CdxA ja Nkx2.3), tai markkereita koko alueen (Pdx1). Näin ollen nämä varhaiset tutkimukset viittasivat siihen, että bmp4 (joka on endodermin Sh-signaalien alajuoksulla) on suoraan vastuussa nkx2-5-ilmaisun mallista pyloruksen kohdalla ja että Nkx2-5 voi puolestaan aktivoida signaaleja, jotka puhuvat takaisin epiteeliin määrittääkseen sen luonteen.,
Nkx2-5: n aktivoitumisen lisäksi BMP-reitin aktiivisuus aktivoi myös Sox9: n ilmentymän pylorisessa mesenchymessä solunautomaanisesti.83,86 Mielenkiintoista, misexpression ja Nkx2-5 ei vaikuta Sox9 ilme (ja päinvastoin), mikä viittaa siihen, itsenäisiä väyliä aktivointi kukin näistä tekijöistä, joita BMP.,86,87 Poikasen kupu endodermi voidaan muuntaa mahanportin-tyyppi epiteelin, jonka misexpression määräävän markkina-negatiivisia muotoja Nkx2-5 (enrepNkx2-5) tai Sox9 (Sox9DCter), vaikka epiteelin muuntamisen enrepNkx2-5 tällä tavalla on epätäydellinen,83,87 mikä viittaa siihen, että Nkx2-5 ei ole riittävä määrittää mahanportin alueella. Mielenkiintoista on, että gremliinin misekspressio gizzard mesodermissa tuottaa samanlaisen epiteelisen fenotyypin kuin Bmp4, Bmpr1b, Nkx2-5 tai Sox9 misekspressio, mikä viittaa siihen, että Nkx2-5 ja/tai Sox9 voivat määrittää pylorisen epiteelin epäsuorasti säätelemällä Gremliinin ilmentymistä.,87 tämän hypoteesin tueksi sox9: n tai sox9dcterin misekspressio mahalaukussa mesoderm laajenee tai vähentää Gremlin-ekspressiota vastaavasti. Koska Nkx2-5 ei säätele Sox9: ää ja nkx2-5: n ja Gremlinin välinen sääntelysuhde on epäselvä, mekanismi, jolla nkx2-5 kontrolloi pylorista epiteelin fenotyyppiä, on edelleen ratkaisematta.
toinen molekyyli, jonka tiedetään olevan tärkeä pyloruksen kehitykselle, on edellä mainittu barx1 homeoboksidiproteiini, joka aktivoituu mesenchymessä Cdx2-null-solujen Sox2-positiivisten leesioiden alla., Hiirellä, Barx1 ilmaistaan koko vatsa mesenchyme varhaisen alkion, mutta on poissa vatsa vastasyntyneen ja aikuisen.26,33 vastasyntyneillä Barx1-null-eläimillä (jotka on tuotettava sekataustalla, jotta ne selviävät aiemmasta E12: sta) Cdx2: n ilmentymä laajenee huomattavasti, vaikka cdx2: n ilmentymän terävä anteriorinen ilmentymäraja on edelleen havaittavissa.26Pdx1 on myös laajennettu niin, että sen anterior rajan nojaa squamous forestomach, kuin jos corpus puuttuu tai on katkaistu., Pylorinen sulkijalihas puuttuu kokonaan Barx1 null-eläimistä, ja kuten edellä on esitetty, on oletettu, että tämä johtuu lisääntyneestä WNT-signaloinnista vatsassa Wnt-estäjien Sfrp1: n ja Sfrp2: n induktion jälkeen.33
Barx1 tarvitaan myös pernan morfogeneesiin, mutta tässä tapauksessa sen rooliin ei liity WNT-signaloinnin antagonismia.26 pikemminkin barx1: n menetys vähentää WT1: n ilmentymistä pernassa., Wt1 on ilmaistu mesothelium ja perna mesenchyme ja sen menetys, kuten menetys Barx1, saadaan pienempi perna, joka ei ole hyvin erillään haima. Toisin kuin edellä kuvatuissa Bapx1-null-hiirissä, tämä jatkuva yhteys haimaan Barx1-null-eläimillä ei kuitenkaan johda haiman metaplastisiin kasvuihin.,26 Koska nämä metaplastiset vaurioita voidaan tuottaa villi-tyyppi yhdistykset, perna ja haima in vitro, on epätodennäköistä, että ne luottaa joitakin ainutlaatuinen piirre Bapx1-null fenotyyppi ja enemmän todennäköistä, että Barx1-null eläimet puuttuu tiettyjä signaaleja, jotka sallivat kehittämään tällaisia rakenteita.
kuten Barx1 ja Nkx2-5, Bapx1 (Nkx2-3) on kriittinen pelaaja sekä pernan että pylorisen morfogeneesin suhteen., Bapx1 aktivoituu hieman myöhemmin kuin Barx1 ja Nkx2-5 ja poikasessa se näkyy ensin vasemmassa sivusuunnassa mesodermissa ja myöhemmin oletetussa gizzardissa, jossa se tiivistyy vähitellen pyloruksen viereen.88 kananalkioiden, kohdunulkoinen Bapx1 ilmaisun estää Bmp4 ja Wnt5a ilmaisun proventriculus ja muuntaa proventriculus epiteelin ja mesenchyme, jotta kaula-kuten morfologia.,88 sen vuoksi on väitetty, että bapx1 gizzardissa vaikuttaa bmp4: n ja Wnt5a: n tukahduttamiseen tällä alueella ja itse asiassa sellaisen Bapx1: n muodon ilmaiseminen, joka liittyy kaivertavaan repressoriin, johtaa bmp4: n ja wnt5a: n ektooppiseen aktivoitumiseen gizzardissa. Proventriculuksen osittainen muuntuminen gizzardiksi nähdään myös silloin, kun proventriculuksessa ilmaistaan nkx2-5: n dominanttinegatiivinen muoto, mutta Bmp4: n ja Wnt5a: n lauseketta ei tässä tapauksessa muuteta.83 Lisäksi, kohdunulkoinen Bapx1 ei vaikuta ilmaus Nkx2-5, Barx1, tai Pdx1, mikä viittaa siihen, että se ei ole alkupään näistä tekijöistä.,88
hiirellä, Bapx1 on ilmaistu antrum klo E10.5, terävällä anterior rajan risteyksessä välillä antrum ja korpus; myöhemmin, sen ilme laajenee ovat eniten vatsa, vaikka ilme on alhaisella tasolla. Kohdennettu häiriö Bapx1 johtaa menetys pyloric supistuminen (epämuodostuma pyloric sulkijalihaksen) ja lyhentäminen antrum,27 mutta ei häiritse Nkx2-5 lauseke., Verzi ja työtovereiden tutkittu hiirillä kaksin verroin null Bapx1 ja Barx1 ja totesi, että fenotyyppi muistuttaa Barx1 null eläin; corpus osa on enemmän typistetty Barx1 null kuin Bapx1 null eläimiä. Lisäksi, kun Barx1 ilme oli levoton (tai mahdollisesti lisääntynyt) vuonna Bapx1−/− hiiret, Bapx1 ilme oli huomattavasti Barx1 null eläimiä, vahvistetaan, että Barx1 on epistatic että Bapx1 kehitysmaissa antrum.27
homeobox transkriptiotekijä Six2 on myös lokalisoitu posterioriseen vatsaan. Hiiressä Kuusi2 ilmaistaan E10, 5: stä E14: ään.,5, kun sen ilmaisu on downregulated merkittävästi ja sen toimialueen sananvapautta on rajoitettu alueella, vain pyrstö, jotta pylorus.28Six2 on myös ilmaistu posterior vatsan sammakko ja chick, mikä osoittaa, että se on todennäköisesti keskeinen osa signalointi ohjelma tällä alueella.82six2 mutantit ektopisesti ilmaista Bmp4 pylorus; näin ollen, Six2 voi olla vastuussa (ehkä yhdessä Bapx1) Down regulation bmp4 tällä alueella., Lisäksi Kuudessa2 null-eläimessä esiintyy nkx2-5: n, Sox9: n ja Grem1: n ilmentymisen vähenemistä (mutta ei sukupuuttoa), bmp4-alueen laajenemista posterioriseksi vatsamesodermiksi ja pylorisen supistumisen häviämistä.28Six2, kuten Nkx2-5, on yksi varhaisimmista merkkiaineiden ennalta pylorus; sellaisenaan, se voi olla tärkeä ajuri pyloric morphogenesis, mutta tarkasti, miten se liittyy tähän kehitysohjelmaan ei ole vielä selvää. On erikoista, että hiiressä kuuden2: n puuttuminen mahdollistaa ektooppisen bmp4: n ilmentymisen, mutta kutistaa nkx2-5: n ja Sox9: n verkkotunnuksen.,28 tämä on päinvastainen kuin mitä näkyy poikasen, jossa kohdunulkoinen Bmp4 laajentaa verkkotunnuksen molempien geenien. Lisätutkimuksia tarvitaan näiden erilaisten vasteiden ymmärtämiseksi. Kuvassa 5 esitetään tiivistetysti pyloruksen kehitykselle ominaiset sääntelyyn liittyvät vuorovaikutukset.
Fig. 5. Yksinkertaistettu yhteenveto gene regulatory yhteisvaikutuksia, jotka luonnehtivat kehitystä mahanportin mesenchyme. Epiteeligeenit ovat edustettuina viivan yläpuolella, kun taas mesenkyymisgeenit ovat viivan alapuolella., Asteriskit osoittavat tekijöitä, jotka ovat osoittautuneet tarpeellisiksi pylorisen supistumisen kehittymisen kannalta. Katso lisätietoja tekstistä.