Uredba specializacije endoderm pri oblikovanju prebavil pri plodu

razvoj Prebavila poteka v treh fazah. V prvi fazi - primarni specializacija endoderm. Drugi korak je sestavljen v oblikovanje in sestavo črevesne kanal, ki določa spredaj-zadaj os zarodka in meja med različnimi organov. Tretja faza se začne oblikovanje organov, ki so zunaj meja prebavni cevi, kot so jetra in trebušne slinavke razvoj.

Pri poskusih na laboratorijskih živalih nameščen evolucijsko ohranjene skupino genov, ki sodelujejo pri specializaciji endoderm in več drugih genov, ki sodelujejo v procesu razvoja le vretenčarjev prebavnega trakta. Epitela v sredino tvorjen iz endoderm - eden embrionalnih zarodnih plasti, ki se pojavljajo med gastrulation. Študije o teh laboratorijskih organizme, kot so ogorčice (nematod Caenorhabdilis elegans), sadne mušice (rod Drosophila), Afriška izterjani žabe (rod Xenopus), ribe akvarij Danio rerio in laboratorijske miši, je bilo mogoče določiti nekatere osnovne molekularne mehanizme regulacije razvojnega procesa endoderm. Simulacija na laboratorijskih miših, ki je potekala izbijanje specifičnih genov za študij svojo funkcijo, se obravnava kot osnova za proučevanje bolezni prebavil pri ljudeh pilorično stenozo, multipla atrezija, imperforate anusa.

specializacija endoderm To se lahko izsledi nazaj do prvih fazah razvoja zarodka. V klasičnih eksperimentalnih študij izsečki iz piščančjih zarodkov dokazali sposobnost pred procesom gastrulation, kulturi, razvoju prebavnega trakta, kar kaže na jasno določitev postopka na tej stopnji razvoja zarodka. Endoderm piščančjih zarodkov, ki so izolirane in dana v kulturi in vitro, da se tvori prebavil, označen z ekspresijo molekularnih markerjev, ki se običajno pojavljajo v in vivo, kar kaže, da je zgodnji pojav specializacije.

pojavijo dokazi da podpirajo hipotezo, da so posebnosti v endoderm zaradi funkcionalne neodvisnosti celice, ampak za normalen razvoj organov zahteva tesno interakcijo endoderm in mezoderma. Trenutno številni laboratorijski organizmi nameščen celotne skupine genov, ki prispevajo k specializaciji endoderm. En razred genov, ki kodirajo transkripcijske faktorje, ki v zameno, neposredno aktivirajo ciljnih genov. Drugi razred genov, ki kodirajo sintezo signalne molekule, intercelularno sodelovanje zagotavlja postopek. Vsaj nekateri od transkripcijskih faktorjev, vključenih v proces specializacije endoderm, še vedno izražen v tkivih prebavnega trakta ves njegov nadaljnji razvoj, na primer gen družine Fox in GATA faktorji (družina transkripcijskih faktorjev označen s sposobnostjo, da veže s fragmentom kislino (DNK) in GATA- zaporedje nukleotidov).

uredba razvoj GIT sodelujejo, delujejo na določen datum v različnih lokusov, signalnih poti ali regulatorne dražljaje oblik prenosa znotraj celic s posebnim verige molekul mediatorjev, predstavniki skupine, ki jo rastnih faktorjev - preoblikuje rastne faktorje b vključno direktno pretvarjanje rastnega faktorja b (TGF-b ) in kostni morfogenetski protein (BMP), kot tudi signalni poti Hedgehog (signalnih sistemov sesalcev, ki so predstavljene v treh različnih proteinov). Je pokazala, da ima faktor transkripcije Sox-17 odločilno vlogo pri razvoju endoderm pri miših v zgodnjih fazah embriogenezo, vendar Sox-17 vlogo v prihodnosti ni nastavljen. V zadnjih letih je bilo ugotovljeno, da signaliziranju zarezo (receptorja latentno transkripcijski faktor, ki je lokalizirano v citoplazmi celic) služi tudi pomembno vlogo v prebavnem traktu predpisa.

Do sedaj ni bilo mogoče ugotoviti, ali obstaja "glavni gen"Začetek tvorbo endoderm in nadaljnji razvoj prebavnega trakta. V študiji živalskih modelih nekaterih uveljavljenih genov, katerih prisotnost je nujna in hkrati dovolj za oblikovanje endoderm, npr mešalnik gena v izterjani žabe. Mixl1 miši gen igra pomembno vlogo pri diferenciaciji zarodnih izvornih celic v endoderm. V drugih laboratorijskih živali, ki so gene, potrebne za ta proces, vendar ne dovolj, da tvorijo zaključeno endoderm.

študij laboratorijskih živalih nastavite začetne faze indukcijo tvorbe endoderm. Endoderm miši tvorjen iz sprednjega primitivne streak epiblast. Ključni regulator zgodnjih fazah razvoja endoderm - vozla-liganda naddružine rasti faktorjev TGF-b. Vozla je izražena v nahaja v središču blastoderm organizacijske ali v vozlišču primarnega utori miške zarodka. V odsotnosti vozlišč zarodkov izraz mouse niso sposobne gastrulation in tvorba difinitivnoy endoderm. Podobno Danio rerio zarodke v odsotnosti izražanja homologov vozlišč tako tvorjena endoderm. Nasprotno pa ekspresijo funkcionalno aktivnih receptorjev za TGF-b pospešuje transformacijo embrionalnih endoderm celic. Izvajanje signalne poti TGF doseže stabilni vmesni kompleks proteinov SMAD.

potrebni za Razvoj endoderm Je Smad2 proteina, potem ta protein vodi do motenj pri oblikovanju endoderm za epigastru in različnih mutacij v genu, ki kodira Smad2, povzročijo različne nepravilnosti raka na prednji / glave. FoxA2 prav tako igra pomembno vlogo pri razvoju endoderm, pri čemer je cilj signalne poti, ki teče skozi vozlišča faktorja Smad2 beljakovin. Smad2 in Smad3 skupaj uravnavajo razvoj endoderm pri miših, ki zagotavlja drugačen učinek na tvorbo foregut in epigastru. Poleg tega je za razvoj jeter potrebna Smad signalizacije. Glavno vlogo pri tvorbi jetrih igra Hex gen, katerega izražanje je odsoten ali bistveno zmanjša, če SMAD proteine ​​pokvarjen izdelek.

Ugotovilo je, da entoderm To je v tesnem stiku z mezoderma v celotnem prebavnem traktu. V eksperimentalnih študijah na tkivne kulture, se je pokazalo, da je tvorba endoderm in njene diferenciacije v ločene organe posledica interakcije z mezoderma in endoderm. Najprej se je izkazalo, da je treba za signalizacijo učinek mezoderma endoderm ga fibroblastni rastni faktor (FGF) za tvorbo anteroposteriornega os miši endoderm.

drugi člani FGF družina in receptorji zanje so potrebni za tvorbo jeter. Druga družina treh genov so bistvenega pomena v procesu interakcije mezoderma in endoderm - genov, ki kodirajo dejavniki signalnih poti ježa in BMP, geni polje.

leta ogorčice tal Caenorhabditis elegans specializacija celic, ki razvijajo črevesnega epitela, potrebna dva gena, ki kodira transkripcijski faktorji GATA, medtem ko GATA dejavnik sadje letečega rodu v Drosophila je kodiran z enim genov kače, katerih prisotnost je potrebna za razlikovanje črevesne endoderm. V črevesju vretenčarjev so izražene s tremi dejavniki GATA skupino. Predpostavlja se, da v procesih proliferacijo in diferenciacijo črevesnih epitelijskih GATA4 dejavnikov, -5 in -6 imajo različne funkcije, vendar še ni bila ugotovljena njihov funkcionalni pomen zgodnjih fazah intestinalnega voda pri sesalcih. Poleg dejavnikov GATA, predstavniki družine, povezane z forkhead dejavnikov (kodirani z geni Fox) in signalni poti NT / TCF so pomembni regulatorji endoderm.

leta vretenčar pomembno vlogo pri začetku oblikovanja endoderm se igra s predstavniki naddružine TGF-b. Molekula ELF3 citoskelet je vključen v signalne poti skozi dejavnikov TGF-P, kakor tudi potrebo po razvoju endoderm. V odsotnosti gena ELF3 miši manjkajo v celoti črevesno endoderm.

številni dejavniki prepis, najprej upoštevati specifične za oblikovanje jetra, in igrajo pomembno vlogo pri razvoju črevesja. V študiji zarodkov miško, je bilo ugotovljeno, da imajo nekateri od transkripcijskih faktorjev značilnih izraznih vzorcev, kar kaže na njihovo sodelovanje pri razvoju črevesja. Na primer, jetrna jedrska faktor (HNF) 3b (zdaj znana kot FoxA2) izkazalo, da je pomemben element v zgodnjih fazah diferenciacije gastrointestinalnega trakta in še vedno izražen v derivatov endoderm pri odraslih. Je homozigotna mutanti s popolno odsotnost HNF3b ni sposobna tvorbe primarne traku predhodno formaciji črevesne cevi, in številnih drugih struktur. HNF3b sodeluje pri oblikovanju spredaj in sredino, vendar ne na epigastru.

Opredeljuje več Število Fox družinski dejavniki, od katerih so nekateri označen po pretežni ali specifično ekspresijo v črevesju. En predstavnik te družine, Foxl1, izražena v normalno črevesno mezoderma in je glavni posrednik interakcije med epitela in mesenchyme. Pomanjkanje tega faktorja spremlja nenormalna proliferacijo epitelijskih celic in črevesni razvojne motnje. Ta faktor deluje skozi izražanje proteoglikan se izkazuje kot pomožne receptorjev za sestavine signalne poti NT, in s tem kompleksu aktivira NT / P-catenin uravnava celične proliferacije. Skupina raziskovalcev Zaret led je predlagal model, v katerem FoxA2 in GATA dejavniki razkrile DNA v celicah endoderm, zagotavlja, da je na voljo za naknadno vezavo transkripcijski faktorji, ki regulirajo gene celično specifične. Tako je verjetno razvoj črevesju s številnimi predstavniki družine Fox dejavniki igrajo pomembno vlogo v tem zapletenem procesu, ki se v celoti ne razume.

Pri miših, nekateri geni, homologna gena v Drosophila repno, izraženo izključno v črevesju. Cdx-1, ki je izražena v črevesju organizma odraslih, ki je prav tako pogosto izražena v tkivih razvijajoči se zarodek. Drugi gen, Cdx-2 je izražena v visceralno endoderm v zgodnjih fazah razvoja zarodka, pozneje pa se je njen vzorec izražanja omejena izključno na črevesju. Prekomerna ekspresija CDX-2 vodi do nadaljnjega razlikovanja populacij celic črevesja, ki mora praviloma ostati nediferencirani. Istočasno, ektopična ekspresija CDX-2 v želodčni stene tkiva vodi do tvorbe analognega črevesa. Cdx-2 je pomemben dejavnik diferenciacije črevesja, vendar do danes njena vloga pri oblikovanju črevesne cevi v zgodnjih fazah razvoja zarodka ni gotovo.