VI Gjør Pyloric Sphincter
Studier av utviklingen av pyloric sphincter har konsentrert i stor grad på murin og avian modeller. Magen av musen utstillinger typisk mammalske foregut morfologi som parietalcelle-inneholder corpus er anterior til en slim-sekresjon antrum. I dama, men proventriculus er fremre kjertel regionen., Et funksjonelt unike muskuløs gizzard former bakre magen, men det uttrykker mange av de samme genetiske markører som hos pattedyr antrum.82-84 Den pyloric regionen i den dama har en unik epitel, som avviker fra det omkringliggende gizzard eller tarmen. Imidlertid, i mus, det er ingen kjente morfologiske forskjeller i epitel som skiller antrum fra magesekken. Til tross for disse åpenbare variasjoner i mage-tarmkanalen morfologi, den genetiske nettverk av magesekken og distale magen utvikling synes å være vel bevart mellom de to artene.,82
En av de tidligste markører av pyloric territorium er Nkx2-5. Uttrykk av denne homeobox-genet er først observert i bilaterale condensations av splanchnic mesodermal plate på E9.5.21 Av E10.5, Nkx2-5 uttrykk klart avgrenser en ring av mesoderm rett distalt for mage, i stedet for den fremtidige magesekken. Uttrykk for Nkx2-5 ved dette veikrysset mellom tarmen og magen er sett i fugler, mus, voksne frosker, og tadpoles (til tross for at tadpoles har en dårlig avgrenset mage og ingen pyloric sphincter).,82 Om domenet av Nkx2-5 farging er litt større i tadpoles i forhold til voksne frosker (det er utvidet litt anteriorly), det faktum at denne markøren er uttrykt, selv i fravær av en pyloric sphincter, tyder på at Nkx2-5 kan være med å spille patterning roller uavhengig av dens mulige rolle i utviklingen av sphincter per se. Siden Nkx2-5-null musen embryo dø tidlig av hjertet feil,85 analyse av sin deltakelse i enten sphincter morphogenesis eller patterning generelt vil behovet for å bli analysert ved hjelp av en betinget tilnærming.,
I chick, den Nkx2-5 uttrykk domenet er plassert i magesekken og overlapper med domene for Bmp-reseptorer, Bmpr1b og Bmpr1a.83 Bmp4, en av ligander for disse reseptorene, er utelukket fra gizzard og magesekken, men uttrykt i den tilstøtende intestinal mesoderm. Ektopisk uttrykk for enten Bmp4 eller dets reseptorer i gizzard utvider domenet av Nkx2-5 expression83 mens ektopisk uttrykk for noggin reduserer det.83,84 Videre, overexpression av Bmp-reseptorer aktiverer Nkx2-5 i en celle selvstendig måte., Ektopisk Bmp4 uttrykk endrer også karakter av gizzard epitel å ligne på den som pyloric regionen.84 det er Interessant at dette skjer uten endringer i uttrykket av magen markører (Sox2 og Barx1), intestinal markører (CdxA og Nkx2.3), eller markører for hele regionen (Pdx1). Dermed er disse tidlige studiene antydet at Bmp4 (som er nedstrøms av Hysj-signaler fra endoderm) er direkte ansvarlig for mønsteret av Nkx2-5 uttrykk i magesekken og som Nkx2-5 kan i sin tur vil aktivere signaler som snakker tilbake til epitel for å fastsette karakter.,
I tillegg til aktivering av Nkx2-5, BMP vei aktivitet aktiverer også Sox9 uttrykk i pyloric mesenchyme i en celle-selvstendig måte.83,86 Interessant, misexpression av Nkx2-5 påvirker ikke Sox9 uttrykk (og vice versa), noe som tyder på uavhengig trasé for aktivering av hver av disse faktorene ved BMP.,86,87 Dama gizzard endoderm kan konverteres til pyloric-type epitel ved misexpression av dominerende negative former for Nkx2-5 (enrepNkx2-5) eller Sox9 (Sox9DCter), selv om epithelial konvertering av enrepNkx2-5 på denne måten er ufullstendig,83,87 tyder på at Nkx2-5 er ikke tilstrekkelig å angi pyloric regionen. Interessant, misexpression av Gremlin i gizzard mesoderm gir en lignende epithelial fenotypen som Bmp4, Bmpr1b, Nkx2-5, eller Sox9 misexpression, noe som tyder på at Nkx2-5 og/eller Sox9 kan angi pyloric epitel indirekte gjennom regulering av Gremlin uttrykk.,87 I støtte til denne hypotesen, misexpression av Sox9 eller Sox9DCter i magen mesoderm utvider eller reduserer Gremlin uttrykk, henholdsvis. Siden Nkx2-5 ikke regulere Sox9 og regulatoriske forhold mellom Nkx2-5 og Gremlin er uklart, den mekanismen som Nkx2-5 kontroller pyloric epithelial fenotypen er fortsatt uavklart.
et Annet molekyl som er kjent for å være viktig for utviklingen av magesekken er Barx1, som er nevnt ovenfor som en homeobox domene protein som er aktivert i mesenchyme under Sox2 positive lesjoner i Cdx2-null-celler., I mus, Barx1 er uttrykt gjennom magen mesenchyme av de tidlige embryo, men er fraværende fra magen i neonate og voksne.26,33 I Barx1-null neonatal dyr (som må genereres på en blandet bakgrunn for å overleve tidligere E12), Cdx2 uttrykk er utvidet anteriorly, men en skarp fremre uttrykk grensen av Cdx2 uttrykk er fortsatt observert.26Pdx1 er også utvidet, slik at dens fremre grense abuts plateepitelkreft forestomach, som om brødteksten er mangler eller avkuttet., Den pyloric sphincter er helt mangler i Barx1 null dyr, og som er omtalt ovenfor, har det vært en hypotese om at dette er på grunn av økt Wnt signalering i magen følgende induksjon av Wnt-hemmere Sfrp1 og Sfrp2.33
Barx1 er også nødvendig for morphogenesis av milt, men i dette tilfellet, sin rolle innebærer ikke antagonisme av Wnt signalering.26 Heller, tap av Barx1 reduserer Wt1 uttrykk i milten., Wt1 er uttrykt i mesothelium og milt mesenchyme og tap, som tap av Barx1, resulterer i en mindre milt som ikke er godt atskilt fra bukspyttkjertelen. Imidlertid, i motsetning til situasjonen i Bapx1-null mus som er beskrevet ovenfor, er dette fortsatt samarbeid med bukspyttkjertelen i Barx1-null dyr ikke resultere i metaplastic vekster i bukspyttkjertelen.,26 Siden disse metaplastic lesjoner kan være produsert i wild-type sammenslutninger av milt og bukspyttkjertel in vitro, det virker usannsynlig at de stole på noen unikt aspekt av Bapx1-null fenotypen og mer sannsynlig at Barx1-null dyr mangel visse signaler som tillater utvikling av slike strukturer.
Som Barx1 og Nkx2-5, Bapx1 (Nkx2-3) er en viktig aktør i både splenic og pyloric morphogenesis., Bapx1 er aktivert litt senere enn Barx1 og Nkx2-5 og i dama, det er første gang sett i venstre lateral mesoderm og senere i den presumptive gizzard der det blir stadig konsentrert i tilknytning til magesekken.88 I kylling embryo, ektopisk Bapx1 uttrykk hemmer Bmp4 og Wnt5a uttrykk i proventriculus og konverterer proventriculus epitel og mesenchyme å gizzard-som morfologi.,88 Det er derfor antatt at Bapx1 i gizzard handlinger for å undertrykke Bmp4 og Wnt5a i denne regionen og faktisk er uttrykk for en form for Bapx1 som er knyttet til engrailed repressor resultater i ektopisk aktivering av Bmp4 og Wnt5a i gizzard. Delvis konvertering av proventriculus å gizzard er også sett på når en dominerende negative form av Nkx2-5 er uttrykt i proventriculus, men Bmp4 og Wnt5a uttrykk er ikke endret i dette tilfellet.83 i Tillegg, ektopisk Bapx1 påvirker ikke uttrykk for Nkx2-5, Barx1, eller Pdx1, noe som tyder på at det er ikke oppstrøms av disse faktorene.,88
I mus, Bapx1 er uttrykt i antrum på E10.5, med en skarp fremre kant i krysset mellom antrum og corpus; senere sitt uttrykk utvides til å omfatte de fleste av de magen, selv om uttrykket er på et lavt nivå. Målrettet forstyrrelse av Bapx1 resulterer i tap av pyloric innsnevring (deformering av pyloric sphincter) og avkorting av antrum,27 men ikke forstyrre Nkx2-5 uttrykk., Griser og kolleger undersøkt mus dobbelt null for Bapx1 og Barx1 og funnet at fenotypen ligner som av Barx1 null dyr; corpus del er mer avkortet i Barx1 null enn i Bapx1 null dyr. I tillegg, mens Barx1 uttrykket ikke ble forskrekket (eller muligens økt) i Bapx1−/− mus, Bapx1 uttrykk ble sterkt redusert i Barx1 null dyr, som fastslår at Barx1 er epistatisk å Bapx1 i å utvikle antrum.27
homeobox transkripsjonsfaktor Six2 er også lokalisert til bakre magen. I mus, Six2 er uttrykt fra E10.5 inntil E14.,5, når dens uttrykk er downregulated betydelig og dens domene av uttrykket er begrenset til et område bare kaudal til magesekken.28Six2 er også uttrykt i den bakre magen av frosk og dama, som indikerer at det er sannsynlig å være en viktig del av den signaliserer program for denne regionen.82Six2 mutanter ectopically express Bmp4 på magesekken, og dermed Six2 kan være ansvarlig (kanskje sammen med Bapx1) for downregulation av Bmp4 i denne regionen., I tillegg Six2 null dyr utstilling reduksjon (men ikke utryddelse) av uttrykket av Nkx2-5, Sox9, og Grem1, utvidelse av Bmp4 domene i bakre magen mesoderm og et tap av pyloric innsnevring.28Six2, som Nkx2-5, er en av de tidligste markører av presumptive magesekken; og som sådan, det kan være en viktig driver av pyloric morphogenesis, men nøyaktig hvordan det linker til denne utviklingsprogrammer er ennå ikke klart. Det er merkelig at i mus, fravær av Six2 lar ektopisk uttrykk for Bmp4, men krymper domenet av Nkx2-5 og Sox9.,28 Dette er det motsatte av hva som er sett i dama, hvor ektopisk Bmp4 utvider domenet av både gener. Ytterligere studier er nødvendig for å forstå disse ulike svar. Figur 5 oppsummerer regulatory vekselsvirkningene som kjennetegner utviklingen av magesekken.
Fig. 5. Forenklet sammendrag av gen regulatoriske vekselsvirkningene som kjennetegner utviklingen av pyloric mesenchyme. Epithelial gener er representert over linjen, mens mesenchymal gener er under streken., Stjerner indikerer faktorer som har vist seg å være nødvendig for utvikling av pyloric innsnevring. Se teksten for detaljer.