VI Göra Pyloric Ringmuskel
Studier av utvecklingen av pyloric ringmuskel har koncentrerat sig till stor del på murina och flygande modeller. Musens Mage uppvisar den typiska mammalian foregut morfologi där den parietala cellinnehållande corpus är anterior till en slem-utsöndrande antrum. I kycklingen är emellertid proventriculus den främre glandulära regionen., En funktionellt unik muskulös muskelmage bildar den bakre magen, men den uttrycker många av samma genetiska markörer som däggdjurs antrum.82-84 den pyloriska regionen i kycklingen har ett unikt epitel, som skiljer sig från den omgivande gizzard eller tarmarna. Men i musen finns det inga anmärkningsvärda morfologiska skillnader i epitelet som skiljer antrum från pylorus. Trots dessa uppenbara variationer i GI-kanalen morfologi, verkar det genetiska nätverket av pylorus och distal magutveckling vara väl bevarad mellan de två arterna.,82
en av de tidigaste markörerna för pyloric territory är Nkx2-5. Uttryck av detta homeobox-genen, som först observerades i de bilaterala condensations av splanchnic mesodermal plattan på E9.5.21 Av E10.5, Nkx2-5 uttryck som tydligt avgränsar en ring av mesoderm precis distalt om magen, på platsen för det framtida pylorus. Uttryck av Nkx2-5 vid denna korsning mellan tarmen och magen ses hos fåglar, möss, vuxna grodor och tadpoles (trots att tadpoles har en dåligt avgränsad mage och ingen pylorisk sfinkter).,82 även om domänen Nkx2-5 färgning är något bredare i grodyngel jämfört med vuxna grodor (den expanderas något anteriort), det faktum att denna markör uttrycks, även i frånvaro av en pylorisk sfinkter, tyder på att Nkx2-5 kan spela mönsterroller oberoende av dess möjliga roll i utvecklingen av sfinktern i sig. Eftersom Nkx2-5-null-musembryon dör mycket tidigt av hjärtfel, måste 85-analys av sitt deltagande i antingen sfinktermorfogenes eller mönstring i allmänhet analyseras med ett villkorligt tillvägagångssätt.,
i ungen är Nkx2-5 expressionsdomänen belägen vid pylorus och överlappar domänen för BMP-receptorerna, bmpr1b och Bmpr1a.83 BMP4, en av liganderna för dessa receptorer, är utesluten från gizzard och pylorus, men uttryckt i den intilliggande tarmmesodermen. Ektopisk uttryck av antingen Bmp4 eller dess receptorer i muskelmagen breddar domänen av Nkx2-5 expression83 medan ektopisk uttryck av noggin minskar det.83,84 dessutom aktiverar överexpression av BMP-receptorerna Nkx2-5 på ett cell autonomt sätt., Ektopisk Bmp4 uttryck ändrar också karaktär av krävan epitel att likna pyloric regionen.84 intressant sker detta utan förändringar i uttrycket av magmarkörer (Sox2 och Barx1), tarmmarkörer (CdxA och Nkx2.3) eller markörer i hela regionen (Pdx1). Alltså, dessa tidiga studier visade att Bmp4 (som är nedströms Shh signaler från endoderm) är direkt ansvarig för de mönster av Nkx2-5 uttryck vid pylorus och att Nkx2-5 kan i sin tur aktivera signaler som talar tillbaka till epitelet för att fastställa dess karaktär.,
förutom aktiveringen av Nkx2-5 aktiverar BMP-pathway-aktiviteten även Sox9-uttryck i pyloric mesenchym på ett cell autonomt sätt.83,86 Intressant, misexpression av Nkx2-5 påverkar inte Sox9 uttryck (och vice versa), vilket tyder på oberoende vägar för aktivering av var och en av dessa faktorer med BMP.,86,87 Chick krävan endoderm kan omvandlas till pyloric-typ epitelet av misexpression av dominerande negativa former av Nkx2-5 (enrepNkx2-5) eller Sox9 (Sox9DCter), men epitelial konvertering av enrepNkx2-5 på detta sätt är ofullständig,83,87 vilket tyder på att Nkx2-5 är inte tillräckligt för att ange pyloric regionen. Intressant, misexpression av Gremlin i krävan mesoderm ger ett liknande epitelial fenotyp som Bmp4, Bmpr1b, Nkx2-5, eller Sox9 misexpression, vilket tyder på att Nkx2-5 och/eller Sox9 kan ange pyloric epitel indirekt genom förordning av Gremlin uttryck.,87 till stöd för denna hypotes expanderar eller minskar misexpression av Sox9 eller Sox9DCter i magen mesoderm Gremlin uttryck. Eftersom Nkx2-5 inte reglerar Sox9 och det regulatoriska förhållandet mellan Nkx2-5 och Gremlin är oklart, är mekanismen genom vilken Nkx2-5 styr pylorisk epitelialfenotyp fortfarande olöst.
en Annan molekyl känd för att vara viktiga för utvecklingen av pylorus är Barx1, som nämns ovan, en homeobox domän protein som är aktiverad i mesenchyme under Sox2 positiva lesioner i Cdx2-null-celler., I musen uttrycks Barx1 i hela magen mesenkym av det tidiga embryot, men är frånvarande från magen i nyfödda och vuxna.26,33 i barx1-null-neonatala djur (som måste genereras på en blandad bakgrund för att överleva förbi E12), expanderas Cdx2-uttrycket framåt, även om en skarp främre expressionsgräns för Cdx2-uttryck fortfarande observeras.26Pdx1 expanderas också, så att dess främre gräns ligger i den skvamösa forestomach, som om corpus saknas eller trunkeras., Den pyloric ringmuskel är helt saknas i Barx1 null djur, och som diskuterats ovan, det finns hypoteser om att detta beror på ökad Wnt-signalering i magen efter induktion av Wnt-hämmare Sfrp1 och Sfrp2.33
Barx1 behövs också för cellernas morfologi av mjälte, men i detta fall, dess roll inte innebär antagonism av Wnt-signalering.26 Snarare, förlust av Barx1 minskar Wt1 uttryck i mjälten., Wt1 uttrycks i mesotelium och mjälte mesenkym och dess förlust, liksom förlusten av Barx1, resulterar i en mindre mjälte som inte är väl separerad från bukspottkörteln. Till skillnad från situationen i Bapx1-null-möss som beskrivits ovan, leder denna fortsatta association med bukspottkörteln hos barx1-null-djur inte till metaplastiska tillväxter i bukspottkörteln.,26 Eftersom dessa metaplastic lesioner kan produceras i vilda associationer av mjälte och bukspottkörtel in vitro, det verkar osannolikt att de förlitar sig på vissa unika aspekten av Bapx1 null fenotyp och mer troligt att den Barx1 null djur som saknar vissa signaler om att möjliggöra utveckling av sådana strukturer.
som Barx1 och Nkx2-5, är Bapx1 (Nkx2-3) en kritisk spelare i både mjälte och pylorisk morfogenes., Bapx1 aktiveras något senare än Barx1 och Nkx2-5 och i kycklingen ses den först i vänster lateral mesoderm och senare i den presumptiva gizzard där den blir gradvis koncentrerad intill pylorus.88 i kycklingembryon hämmar ektopisk Bapx1 uttryck BMP4 och Wnt5a uttryck i proventriculus och omvandlar proventriculus epitel och mesenkym till gizzard-liknande morfologi.,88 det är därför postulerat att Bapx1 i gizzard verkar för att undertrycka BMP4 och Wnt5a i denna region och faktiskt resulterar uttryck av en form av Bapx1 som är kopplad till den graverade repressorn i ektopisk aktivering av BMP4 och Wnt5a i gizzard. Delvis omvandling av proventriculus till gizzard ses också när en dominerande negativ form av Nkx2-5 uttrycks i proventriculus, men BMP4 och Wnt5a-uttrycket ändras inte i detta fall.83 dessutom påverkar ektopisk Bapx1 inte uttrycket Nkx2-5, Barx1 eller Pdx1, vilket tyder på att det inte är uppströms av dessa faktorer.,88
i musen uttrycks Bapx1 i antrum vid E10. 5, med en skarp främre kant vid korsningen mellan antrum och corpus; senare expanderar dess uttryck för att inkludera det mesta av magen, även om uttrycket ligger på en låg nivå. Riktade avbrott i Bapx1 resulterar i förlust av pyloric sammandragning (missbildning av pyloric ringmuskel) och förkortning av antrum,27 men inte störa Nkx2-5 uttryck., Verzi och kollegor undersökte möss dubbelt null Bapx1 och Barx1 och fann att den fenotyp som liknar Barx1 null djur; corpus del är mer stympad i Barx1 null än i Bapx1 null djur. Dessutom, medan barx1− uttrycket inte stördes (eller möjligen ökade) hos Bapx1−/ – möss, reducerades bapx1-uttrycket kraftigt hos Barx1 null-djur, vilket visade att Barx1 är epistatisk mot Bapx1 i det utvecklande antrum.27
homeobox transkriptionsfaktorn Six2 är också lokaliserad till den bakre magen. I musen uttrycks Six2 från E10. 5 till E14.,5, när dess uttryck är nedreglerat betydligt och dess domän uttryck är begränsad till en region bara caudal till pylorus.28Six2 uttrycks också i den bakre magen av groda och kyckling, vilket indikerar att det sannolikt kommer att vara en nyckelkomponent i signalprogrammet för denna region.82Six2 mutanter ectopically snabb Bmp4 vid pylorus, alltså, Six2 kan vara ansvarig (kanske tillsammans med Bapx1) för nedreglering av Bmp4 i denna region., Dessutom Six2 null djur uppvisar minskning (men inte utrotning) av uttrycket av Nkx2-5, Sox9, och Grem1, expansion av Bmp4 domän till bakre magen mesoderm och en förlust av pyloric sammandragning.28Six2, som Nkx2-5, är en av de tidigaste markörerna för den presumptiva pylorus; som sådan kan det vara en viktig drivkraft för pylorisk morfogenes, men exakt hur den länkar till detta utvecklingsprogram är ännu inte klart. Det är nyfiken att i musen tillåter frånvaron av Six2 ektopisk uttryck av Bmp4, men krymper domänen Nkx2-5 och Sox9.,28 Detta är motsatsen till vad som ses i kycklingen, där ektopisk Bmp4 expanderar domänen för båda generna. Ytterligare studier behövs för att förstå dessa olika svar. Figur 5 sammanfattar de regulatoriska interaktioner som karakteriserar utvecklingen av pylorus.
Fig. 5. Förenklad sammanfattning av genreglerande interaktioner som karakteriserar utvecklingen av pyloric mesenkym. Epitelgener representeras ovanför linjen, medan mesenkymala gener ligger under linjen., Asterisker indikerar faktorer som har visat sig vara nödvändiga för utvecklingen av pylorisk förträngning. Se text för detaljer.