VI Making the Pyloric Sphincter
Studies of the development of the pyloric sphincter have concentrated largely on murine and avian models. O estômago do rato exibe a morfologia típica do músculo foregut em que o corpo contendo células parietais é anterior a um antro secretor do muco. No pintinho, no entanto, o proventriculo é a região glandular anterior., Uma moela muscular única funcionalmente forma o estômago posterior, mas expressa muitos dos mesmos marcadores genéticos que o antro mamífero.82-84 a região pilórica do pintinho tem um epitélio único, que difere do da Moela circundante ou do intestino. No entanto, no ratinho, não há diferenças morfológicas notáveis no epitélio que separam antro do piloro. Apesar destas variações óbvias na morfologia do tracto GI, a rede genética de piloro e desenvolvimento do estômago distal parece estar bem conservada entre as duas espécies.,82
um dos marcadores mais antigos do território pilórico é Nkx2-5. Expressão do gene homeobox é observado pela primeira vez no bilaterais condensações de esplâncnica mesodermal placa em E9.5.21 Por E10.5, Nkx2-5 expressão claramente demarca um anel de mesoderma distal do estômago, no local do futuro piloro. A expressão de Nkx2-5 nesta junção entre o intestino e o estômago é visto em aves, ratos, rãs adultas e girinos (apesar do fato de que os girinos têm um estômago mal demarcado e nenhum esfíncter pilórico).,82 Embora o domínio de Nkx2-5 a coloração é ligeiramente maior em girinos em comparação ao de adultos rãs (ele é expandido ligeiramente anteriormente), o fato de que este indicador é expresso, mesmo na ausência de um esfíncter pilórico, sugere que Nkx2-5 de maio de estar jogando padronização de funções, independentemente do seu possível papel no desenvolvimento do esfíncter de per se. Uma vez que os embriões nkx2-5-nulos de ratos morrem muito cedo de defeitos cardíacos,85 análises de sua participação em morfogênese do esfíncter ou padronização em geral terão de ser analisadas usando uma abordagem condicional.,
o filhote, o Nkx2-5 expressão de domínio está localizado no piloro e coincide com o domínio dos receptores de Bmp, Bmpr1b e Bmpr1a.83 Bmp4, um dos ligandos para estes receptores, é excluído da moela e piloro, mas expressa na adjacentes intestinal mesoderma. A expressão ectópica do Bmp4 ou dos seus receptores na moela amplia o domínio da expressão83 Nkx2-5, enquanto a expressão ectópica da noggin o reduz.83,84 além disso, a sobre-expressão dos receptores Bmp activa o Nkx2-5 de forma autónoma celular., A expressão ectópica Bmp4 também muda o caráter do epitélio de moela para se assemelhar ao da região pilórica.É interessante notar que isso ocorre sem alterações na expressão de marcadores estomacais (Sox2 e Barx1), marcadores intestinais (CdxA e Nkx2.3), ou marcadores de toda a região (Pdx1). Assim, estes primeiros estudos sugeriram que o Bmp4 (que é a jusante dos sinais de Shh do endoderm) é diretamente responsável pelo padrão da expressão Nkx2-5 no piloro e que o nkx2-5 pode, por sua vez, ativar sinais que falam de volta para o epitélio para determinar seu caráter.,
in addition to its activation of Nkx2-5, BMP pathway activity also activates Sox9 expression in the piloric mesenchyme in a cell-autonomous manner.83,86 curiosamente, a misexpressão de Nkx2-5 não afeta a expressão Sox9 (e vice-versa), sugerindo vias independentes para ativação de cada um destes fatores por BMP.,86,87 Garota moela endoderm pode ser convertido para pilórico-tipo de epitélio por misexpression de dominante-negativo formas de Nkx2-5 (enrepNkx2-5) ou Sox9 (Sox9DCter), embora epiteliais de conversão por enrepNkx2-5 desta forma é incompleta,83,87, sugerindo que Nkx2-5 não é suficiente para especificar a região pilórica. Curiosamente, misexpression de Gremlin na moela mesoderma origina um semelhante epiteliais fenótipo como Bmp4, Bmpr1b, Nkx2-5, ou Sox9 misexpression, sugerindo que Nkx2-5 e/ou Sox9 pode especificar pilórico epitélio indiretamente, através da regulamentação do Gremlin expressão.,87 em apoio a esta hipótese, a misexpressão de Sox9 ou Sox9DCter na mesodermia do estômago expande ou reduz a expressão de Gremlin, respectivamente. Uma vez que o Nkx2-5 não regula o Sox9 e a relação regulamentar entre o Nkx2-5 e o Gremlin não é clara, o mecanismo pelo qual o nkx2-5 controla o fenótipo pilórico epitelial permanece por resolver.
outra molécula conhecida por ser importante para o desenvolvimento do piloro é o Barx1, mencionado acima como uma proteína do domínio homeobox que é ativada no mesenchyme abaixo do Sox2 lesões positivas em células nulas Cdx2., No rato, o Barx1 é expresso através do mesenchyme estomacal do embrião primitivo, mas está ausente do estômago no recém-nascido e no adulto.26,33 em animais neonatais nulos de Barx1 (que devem ser gerados em um fundo misto para sobreviver depois de E12), a expressão Cdx2 é expandida posteriormente, embora um contorno de expressão anterior afiado da expressão Cdx2 ainda seja observado.26Pdx1 também é expandida, de tal forma que seu limite anterior abunda o escamoso estomacal, como se o corpo estivesse faltando ou truncado., O esfíncter pilórico é totalmente ausente em Barx1 nulo animais, e como discutido acima, tem sido levantada a hipótese de que este é devido ao aumento da sinalização Wnt no estômago seguintes indução do Wnt inibidores Sfrp1 e Sfrp2.33
Barx1 também é necessário para a morfogênese do baço, mas, neste caso, o seu papel não envolvem o antagonismo de sinalização Wnt.Pelo contrário, a perda de Barx1 reduz a expressão Wt1 no baço., Wt1 é expresso no mesotélio e baço mesenchyme e sua perda, como a perda de Barx1, resulta em um baço menor que não está bem separado do pâncreas. No entanto, ao contrário da situação em ratos nulos Bapx1 descrita acima, esta associação continuada com o pâncreas em animais nulos Barx1 não resulta em crescimentos metaplásticos no pâncreas.,Uma vez que estas lesões metaplásticas podem ser produzidas in vitro em associações de tipo selvagem do baço e do pâncreas, parece pouco provável que dependam de algum aspecto único do fenótipo Bapx1-nulo e mais provável que os animais nulos de tipo Barx1 não tenham certos sinais que permitam o desenvolvimento de tais estruturas.
Como Barx1 e Nkx2-5, Bapx1 (Nkx2-3) é um jogador crítico na morfogênese esplênica e pilórica., Bapx1 é ativado um pouco mais tarde do que Barx1 e Nkx2-5 e no pintinho, é visto pela primeira vez no mesoderme lateral Esquerdo e mais tarde na presumível moela, onde se torna progressivamente concentrado adjacente ao piloro.88 em embriões de pintos, a expressão ectópica Bapx1 inibe a expressão bmp4 e Wnt5a no proventriculo e converte o proventriculus epitélio e o mesenchyme em morfologia tipo moela.,88 portanto, é postulado que Bapx1 na moela atos para suprimir Bmp4 e Wnt5a nesta região e, de fato, expressão de uma forma de Bapx1 que está vinculada a engrailed repressor resultados em ectópica ativação de Bmp4 e Wnt5a na moela. A conversão parcial de proventriculus para gizzard também é observada quando uma forma dominante-negativa de Nkx2-5 é expressa no proventriculus, mas bmp4 e wnt5a expressão não são alterados neste caso.Além disso, o ectópico Bapx1 não afeta a expressão de Nkx2-5, Barx1, ou Pdx1, sugerindo que não é a montante desses fatores.,88
no rato, Bapx1 é expresso no antro em E10. 5, com uma borda anterior afiada na junção entre o antro e o corpo; mais tarde, sua expressão expande-se para incluir a maior parte do estômago, embora a expressão esteja em um nível baixo. A ruptura direcionada do Bapx1 resulta na perda da constrição pilórica (malformação do esfíncter pilórico) e encurtamento do antro,27 mas não perturba a expressão Nkx2-5., Verzi e colegas investigaram ratos duplamente nulos para Bapx1 e Barx1 e descobriram que o fenótipo se assemelha ao do animal nulo Barx1; a porção do corpo é mais truncada em Barx1 null do que em animais nulos Bapx1. Além disso, enquanto a expressão de Barx1 não foi perturbada (ou possivelmente aumentada) em bapx1−/− ratinhos, a expressão de Bapx1 foi muito reduzida em animais nulos de Barx1, estabelecendo que Barx1 é epistática a Bapx1 no antro em desenvolvimento.27
o factor de transcrição homeobox Six2 também está localizado no estômago posterior. No rato, o Six2 é expresso de E10, 5 até E14.,5, quando a sua expressão é significativamente reduzida e o seu domínio de expressão é restrito a uma região caudal do piloro.28Six2 também é expresso no estômago posterior de rã e Pinto, indicando que é provável que seja um componente chave do programa de sinalização para esta região.82six2 mutantes ectopicamente expressam Bmp4 no pylorus; assim, 62 pode ser responsável (talvez junto com Bapx1) pela baixa regulamentação do Bmp4 nesta região., Além disso, os Seis2 animais nulos exibem redução (mas não extinção) da expressão de Nkx2-5, Sox9, e Grem1, expansão do domínio Bmp4 em mesodermia posterior do estômago e uma perda da constrição pilórica.28Six2, como Nkx2-5, é um dos primeiros marcadores do pylorus presumível; como tal, pode ser um importante motor da morfogênese pilórica, mas precisamente como ele se liga a este programa de desenvolvimento ainda não é claro. É curioso que no mouse, a ausência de Six2 permite a expressão ectópica de Bmp4, mas encolhe o domínio de Nkx2-5 e Sox9.,28 Este é o oposto do que é visto no pintinho, onde o Bmp4 ectópico expande o domínio de ambos os genes. São necessários estudos adicionais para compreender estas diferentes respostas. A figura 5 resume as interações regulatórias que caracterizam o desenvolvimento do piloro.
Fig. 5. Simplified summary of gene regulatory interactions that characterize the development of the pyloric mesenchyme. Os genes epiteliais são representados acima da linha, enquanto os genes mesenquimais estão abaixo da linha., Asteriscos indicam fatores que foram demonstrados como necessários para o desenvolvimento da constrição pilórica. Veja texto para mais detalhes.