Генетическая регуляция формирования кишечной трубки

Кишечная трубка формируется из слоя энтодермы за счет ее сворачивания, которое начинается при образовании туловищных складок кишечных ворот на переднем и заднем концах эмбриона. Взаимодействие между энтодермой и мезодермой играет решающую роль в процессе развития ЖКТ.

Ключевой механизм, выступающий в качестве медиатора взаимодействия энтодермы и мезодермы в развитии ЖКТ, — система сигнальных белков Sonic hedgehog (Shh) и Indian hedgehog (Ihh). Как Shh, так и Ihh играют важную роль в структурировании развивающегося ЖКТ по переднезадней оси и в радиальном направлении и влияют на развитие мышечной ткани из мезодермы.

Одна из мишеней сигнального пути hegdehog — группа сигнальных молекул BMP. Shh сначала экспрессируется в примитивной энтодерме эмбриона, затем в энтодерме конечных отделов передней и задней кишки, а впоследствии — во всей кишечной энтодерме, а также в области крипт у взрослых организмов. ВМР-4 экспрессируется в мезодерме, прилежащей к конечным отделам передней и задней кишки, однако возможна и его эктопическая экспрессия в висцеральной мезодерме, индуцируемая белком Shh.

Видео: Bio

Энтодерма конечных отделов кишки синтезирует белок Shh.
При экспериментальной пересадке данные отделы кишки способны играть роль своеобразных поляризационных центров. Shh также индуцирует экспрессию генов box. Возникновение патологической пролиферации эпителиальных клеток в процессе развития происходит, по-видимому, вследствие уменьшения экспрессии ВМР-2 и ВМР-4.

Таким образом, Shh играет главную регулирующую роль в развитии как передней, так и задней кишки. При отсутствии продукции данного белка у мышей аномально развивается передняя кишка, например происходит атрезия пищевода и возникают трахеопищеводные свищи, появляются аномалии задней кишки, в частности персистирующая клоака.

Более того, необходимо присутствие факторов транскрипции Gli2 и Gli3, выполняющих передаточную функцию для сигнального белка Shh. У мышей при нокауте фактора транскрипции Gli2 и, соответственно, сниженной экспрессии Gli3 наблюдают атрезию пищевода и формирование трахеопищеводных свищей. Установлено отсутствие перфорирования ануса в сочетании с прямокишечно-уретральным свищом и анальным стенозом у мышей при отсутствии экспрессии Gli2 либо Gli3.

Роль данного сигнального пути в развитии желудочно-кишечного тракта у мышей предположительно ограничена первой половиной срока гестации, т.к. в эксперименте введение через 12,5 сут эмбрионального развития блокирующих антител к белкам hedgehog не оказывало влияния на морфологию кишки. Процессы пролиферации в области крипт и метаболизма липидов оказались нарушенными, что свидетельствует о значимости белков hedgehog для более поздних этапов развития организма.

Источник: http://meduniver.com