Регламент на специализация ендодерма в образуването на стомашно-чревния тракт на плода

развитие Стомашно-чревен тракт се случва на три етапа. Първият етап - основната специализация Ендодермата. Вторият етап се състои във формирането и структуриране на чревния канал, който определя предшестващата-последваща ос на ембриона и границите между различните органи. Третият етап започва образуването на органи, които са извън границите на чревната тръба, като например черния дроб и панкреаса развитие.

В експерименти с лабораторни животни инсталиран развиващ група от гени, участващи в специализацията на ендодермата и няколко други гени, участващи в процеса на развитие само гръбначни храносмилателния тракт. Епитела на пътеката е образуван от ендодермата - един от зародишни слоя, възникващи по време gastrulation. Проучвания, проведени на следните лабораторни организми като нематоди (почвени нематоди Caenorhabdilis Elegans), плодови мушици (род Drosophila), африканска изплатени жаби (род Xenopus), аквариумни рибки Danio rerio и лабораторни мишки, оставя се да се установи някои основни молекулни механизми на регулиране на процеса на развитие ендодерма. Симулация на лабораторни мишки, които се проведе нокаут на специфични гени да проучи тяхната функция, се разглежда като основа за изследване на стомашно-чревни заболявания при хората като пилорна стеноза, множествена атрезия, неперфорирана ануса.

специализация ендодерма Тя може да бъде проследена до най-ранните етапи от развитието на ембриона. В класически експериментални изследвания експланти на пилешки ембриони демонстрира способността преди процес gastrulation, културата, развитието на храносмилателния тракт, което показва ясно определяне на процеса на този етап на ембрионалното развитие. ембриони ендодермата пилешки, изолираният и се поставят в култура ин витро за образуване на стомашно-чревния тракт, характеризиращ се с експресията на молекулни маркери, които обикновено трябва да се извършва ин виво, което предполага, че има ранен явление специализация.

се появи доказателства в подкрепа на хипотезата, че отличителните черти на ендодермата се дължат на функционалната независимост на клетката, но за нормалното развитие на органи изисква тясно взаимодействие и ендодерма мезодерма. В момента многобройни лабораторни организми инсталирани цели групи от гени, които допринасят за специализация ендодерма. Един клас от гени, кодиращи транскрипционни фактори, които, от своя страна, пряко активират целеви гени. Вторият клас от гени, кодиращи синтеза на сигнални молекули, междуклетъчната сътрудничество осигурява процес. Поне някои от факторите на транскрипция, участващи в процеса на специализация ендодерма, да продължи да бъде изразена в тъканите на храносмилателния тракт през последващо развитие, например генна фамилия Fox и GATA фактори (семейство на транскрипционни фактори характеризира чрез способността да се свързва с фрагмент от дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и GATA- последователността на нуклеотиди).

Най- регулиране развитие GIT са включени, в качеството на фиксирано време в различни локуси, сигнални пътища, или регулаторни стимули механизми за трансфер в клетките чрез специфични молекули верига медиатори, представители на групата на растежните фактори - трансформира растежни фактори б включително директно трансформиращ растежен фактор б (TGF-б ) и костен морфогенетичен протеин (BMP), както и сигнални пътища таралеж (системи на бозайници, представени в три различни протеини сигнализация). Това показва, че факторът на транскрипцията Sox-17, играе изключително важна роля в развитието на ендодерма при мишки в ранните стадии на ембриогенезата, но Сокс-17 роля в бъдеще, не е настроен. През последните години, се установява, че сигнализирането на Notch (рецептор-латентна транскрипционен фактор, който е локализиран в цитоплазмата на клетката) служи важна функция в храносмилателния тракт на регулирането.

До този момент не е било възможно да се установи дали е налице "основен ген"Иницииране създаването на ендодермата и последващото развитие на храносмилателния тракт. В изследването на животински модели на някои определени гени, е необходимо и в същото време, достатъчно за образуването на ендодерма, например смесител ген в нокти жаби, чието присъствие. Mixl1 мишки ген играе важна роля в диференциацията на ембрионални стволови клетки в ендодерма. С други лабораторни животни намерени гени, необходими за този процес, но не достатъчно, за да оформят завършена ендодерма.

Най- на изследвания лабораторни животни задаване на началните етапи на индукция на формиране ендодерма. Ендодермата мишки, получени от предната примитивен серия epiblast. Ключов регулатор на началото на разработката на ендодерма - възлови-лиганд сарецепторно растежни фактори TGF-б. Възлова се изразява в намира в центъра на бластодерма организационна или във възела на първичния жлебове миши ембрион. При липса на възлови ембриони експресия миши неспособни gastrulation и ендодермата образуването difinitivnoy. По подобен начин Danio rerio ембриони в отсъствието на експресия на хомолози възлови също образува ендодермата. Обратно, експресията на функционално активни рецептори за TGF-Ь насърчава трансформация на ембрионални ендодермата клетки. Прилагане на сигналния път на TGF постига чрез стабилни междинни сложни протеини Smad.

необходими за развитие на ендодерма Това е Smad2 протеин и прати този протеин води до нарушаване на образуването на ендодермата на задните черва, и различни мутации в гена, кодиращ Smad2, предизвика различни аномалии на рак на предната / глава. FoxA2 също играе важна роля в развитието на ендодермата, като целта на сигналния път, преминаващ през възловия фактор Smad2 протеин. Smad2 и Smad3 съвместно регулиране развитие ендодерма в мишки, осигурява различен ефект върху формирането на foregut и задните черва. Освен това, се изисква Smad система за сигнализация за развитие на черния дроб. Основната роля в образуването на черен дроб играе Hex ген, чиято експресия отсъства или е значително намалена, когато натрошен продукт Smad протеини.

Той констатира, че entoderm Това е в близък контакт с мезодерма в стомашно-чревния тракт. В експериментални проучвания на тъканни култури, беше показано, че образуването на ендодермата и диференциацията на отделни органи е резултат от взаимодействието на мезодерма и ендодермата. На първо място, беше показано, че е необходимо за сигнализиране ефект мезодерма ендодермата от фибробластен растежен фактор (FGF) за образуването на ендодермата на Антеропостериорните ос на мишки.

други членове FGF семейството и рецептори за тях са необходими за образуването на черния дроб. Друга група от три гена са от съществено значение в процеса на взаимодействие на мезодермата и ендодермата - гените, кодиращи фактори сигнални пътища таралеж и BMP, гени кутия.

в почвата нематоди Caenorhabditis ЕЛЕГАНС специализация на клетки, които се развиват чревния епител, необходими два гена, кодиращи транскрипционни фактори GATA, докато GATA фактор в рода на плодове муха Drosophila се кодира от единичен ген змия, присъствието на която е необходима за диференциацията на чревната ендодерма. В червата на гръбначни животни, са изразени от три фактора GATA група. Предполага се, че в процесите на пролиферация и диференциране на чревни епителни GATA4 фактори, -5 и -6 имат различни функции, но тяхната функционална значимост на ранните етапи на чревния канал в бозайници, все още не е установена. В допълнение към фактори GATA, представители на семейството на Forkhead свързани фактори (кодирани от гени Fox) и Wnt сигналния път / TCF са важни регулатори на ендодерма.

в гръбначен важна роля в започването на образуването на ендодермата се играе от представители на супер семейството на TGF-б. Молекула ELF3 цитоскелет участва в пътя на сигнала чрез факторите на TGF-P, както и необходимостта от развитието на ендодермата. При липса на ген, кодиращ ELF3 на мишките напълно липсват чревния ендодерма.

множество фактори, транскрипция, първоначално считат специфични за образуването на черния дроб, и играе роля в развитието на червата. В проучването на ембриони от мишки, беше отбелязано, че някои от факторите на транскрипция имат характеристични експресионни модели, което предполага тяхното участие в развитието на червата. Например, чернодробна ядрения фактор (HNF) 3b (сега известен като FoxA2) доказа, че е важен елемент в ранните етапи на диференциация на стомашно-чревния тракт и продължава да бъде изразено в деривати ендодермата при възрастни. Хомозиготните мутанти с пълна липса HNF3b не може да образува основната лента преди образуването на чревната тръба, както и няколко други структури. HNF3b участва в образуването на предните и средата, но не и задните черва.

Той посочва още брой Fox семейни фактори, някои от които се характеризират с преобладаващ или специфична експресия в червата. Един представител на това семейство, Foxl1, изразена в нормална чревна мезодерма и е основният причинител на взаимодействието между епитела и мезенхима. Липсата на този фактор е придружено от анормална пролиферация на епителни клетки и разстройство на червата развитие. Този фактор се извършва чрез експресия на протеогликан се проявяващи като ко-рецептори за компоненти на път Wnt сигналния, и по този начин комплекс активира WNT / Р-катенин регулира клетъчната пролиферация. Една група от изследователи, водени от Zaret е предложен модел, при който FoxA2 и GATA фактори разкриват ДНК в клетките на ендодермата, се гарантира, че тя е достъпна за последващо свързване на транскрипционни фактори, които регулират специфични клетъчни гени. По този начин, вероятното развитие на червата от многобройни представители на семейството на Fox фактори играят важна роля в този сложен процес, който не е напълно изяснен.

При мишки, някои гени, хомоложен ген в Drosophila опашната, експресира изключително в червата. CDX-1 се експресира в червата на организма на възрастен, също е широко експресиран в тъканите на развиващия се ембрион. В друг ген, CDX-2 се експресира в висцерална ендодерма в ранните етапи на ембрионалното развитие, а впоследствие си модел на изразяване е ограничено единствено до червата. Свръхекспресия CDX-2 води до по-нататъшно диференциране на популации от клетки на червата, които обикновено трябва да остане недиференциран. В същото време, ектопична експресия CDX-2 в стомашната стена тъкан води до образуването на аналогичен черво. CDX-2 е важен фактор за диференциация на червата, но до сега неговата роля в образуването на чревната тръба в ранните етапи на ембрионалното развитие не е определен.