4. Молекулярная биология развития поджелудочной железы

Последнее обновление 27.09.2014

Pancreatic Cancer. Editors John P. Neoptolemos et al. Springer Science + Business Media (2010).

Книга переведена только с ознакомительными целями, сноски и используемая литература удалены из текста. 
Перевод не является качественным.


4. Молекулярная биология развития поджелудочной железы

Поджелудочная железа млекопитающих — железа, состоящая из экзокринного и эндокринного эпителия. У взрослых экзокринный компартемент составляют протоки и ацинусы и включает 90% массы железы. Эндокринный компартемент организован островками Лангерганса и включает 2%. Эти две ткани выполняют две отличительные функции: (1) продукцию пищеварительных ферментов, которые секретируются из экзокринных ацинарных клетек и транспортируются к двенадцатиперстной кишке по протокам; и (2) регуляцию уровня сахара в крови эндокринными клетками островков Лангерганса через островковую сосудистую сеть.

Описание эмбрионального формирования поджелудочной железы должно включать генез и экзокринных и эндокринных тканей и механизмов, которые отличают эти две развивающихся программы и балансируют, пропорция прекурсорных клеток передала каждого. Хотя органогенез поджелудочной железы был углублением, характеризованным для мыши, крысы, ступени с возвратом и цыпленка, это много меньше изучено для человеческого. Мы в значительной степени ограничиваем этот обзор мышиным развитием вследствие глубины понимания развивающихся программ в этой модели системы, прямом результате использования мышиной генетики и манипуляции мышиного генома. Когда известный, мы отмечаем общие черты или различия между мышиным и человеческим развитием поджелудочной железы.

Экзокринные и эндокринные ткани поджелудочной железы происходят из клеток общего предшественника, которые являются результатом дорсального и вентрального домена вдоль задней эндодермы передней кишки в конце гаструляции. Эндодерма выпячивается (Фиг. 4-1a) в этих двух сайтах, чтобы формировать два эпителиальных зачатка, заключенные в кожух в мезенхиму (Фиг. 4-1a; мышь 9.5-10 dpc; человеческие 25-30 dpc). Дорсальный зачаток получает важные индуктивные сигналы сначала из перекрывающей хорды, затем из спинной аорты и наконец от окружающей мезодермы. Вентральный зачаток получает сигналы из смежных висцеральных и procardial мезодерм, так же как из перегородки transversum. Все эпителиальные ткани поджелудочной железы происходят из этих двух эндодермальных зачатков, которые развивают далее через движущую силу сигнальное диалоговое окно между эпителием и перекрывающими мезенхимами. Дорсальный зачаток генерирует желудочные и селезёночные доли мышиной поджелудочной железы, в то время как вентральный зачаток формирует обширную долю, которая работает вдоль проксимальной двенадцатиперстной кишки. В более компактной человеческой поджелудочной железе дорсальный зачаток формирует голову, организм и хвост, и вентральный зачаток формирует крючковидный отросток и нижнюю часть головы.

Вскоре после давания почки (приблизительно 10.5 dpc), панкреатический эпителий инициирует драматические морфогенетические изменения включая плотное ветвление или эпителиальную стратификицию и формирование микрополости или обоих (Фиг. 4-1b). В грызунах (но не у людей), первые дифференцируемые эндокринные клетки появляются в это время в раннем дорсальном зачатке. Период формирования зачатка с этой ранней волной эндокринных клеток (9.5-10.5 dpc) назвали ‘‘первичным перемещением’’. Немного позже, приблизительно 11.5 dpc (35-37 dpc человеческих), оба зачатка росли и растянулись, повороты трубы кишечника, и органный зачаток вдоль его оси меняет их положения друг относительно друга. В это время вентральный зачаток мигрирует с желчным протоком дорсальным образом вокруг двенадцатиперстной кишки, результирующей к слиянию протоков дорсального и вентральных зачатков. Принимая во внимание, что дорсальные и вентральные поджелудочные железы грызунов сохраняют основные протоки, основные протоки у людей обычно сливаются, чтобы формировать основной панкреатический проток (Wirsung), который соединяется через вентральную поджелудочную железу с обычным желчным протоком, в то время как остаточное добавочное проток (Санторини) поддерживает свой связь к двенадцатиперстной кишке через дорсальную поджелудочную железу.

К эмбриональному дню 12.5 (40-45 dpc человеческих) деление клетки создало плотно упакованный эпителий (Фиг. 4-1c) содержащий преимущественно прогениторные клетки для островков, ацинусов и протоков. Движущие силы эпителия полностью еще не поняты: или формирование микрополости или плотное ветвление генерируют древовидную ветвящуюся поджелудочную железу, которая очевидна позже (Фиг. 4-1c). Количество прогениторных клеток в эпителии на данном этапе определяет возможный размер зрелой поджелудочной железы. Детализированные трехмерные представления вращения развития мышиного панкреатического рудимента до вторичного перемещения неоценимы для того, чтобы понять первые ступени панкреатического морфогенеза.

Начиная приблизительно 12.5-13 dpc, эпителий подвергается морфогенезу удара, который называют ‘‘вторичным перемещением’’. Эта трансформация начинается, поскольку недавно формирующиеся ветви появляются из специализированных мультипотентных прекурсорных клеток в эпителиальных »концах», и растворяется в динамичный эпителий ветвящихся трубочек с ацинусами, формирующимися вокруг органной периферии и островков, формирующихся центрально (Фиг. 4-1d). Поскольку ацинусы формируют и начинают клеточное дифференцирование, эпителий продолжает становиться исходящим и инициировать новые ацинусы. Таким образом ацинарное дифференцирование появляется как волна от внутреннего исходящего. У панкреатических ацинусов есть свой собственный особенный морфогенез, который уникален среди млекопитающих экзокринных желез. Простые концы растущего эпителия утолщают, увеличивают, затем захватывают и растягиваются по хвостам трубочек, которые становятся внутриацинарными вставочными протоками (Фиг. 4-1d). Следовательно, окончания вставочных протоков распространяются на центр зрелого ацинуса. Эти внутриацинарные вставочные клетки протока вызвали centroacinar клетками и, как постулировалось, обладали stemcell как качества.

Pancreatic Cancer (2010) Ф-4-1

Фиг. 4-1. Обзор панкреатического органогенеза. Схематика и фотографии эмбриональной поджелудочной железы изображают развитие на указанных стадиях, от (a) эвагинация зачатка от эндодермы, (b) инициирование стратификиции или ветвление, (c) начало вторичного перемещения, (d) экзокринное и эндокринное дифференцирование и (e) назревающая анатомия ацинарных, протоковых и эндокринных тканей и ассоциированной сосудистой сети только до рождения. Оставленные панели изображают панкреатический эпителий на каждой стадии (мезенхима, не показанная). Отметьте альтернативные модели для плотного ветвления (оставленного) против стратификиции и формирования микрополости (право) на эпителий в 10.5 (B1) и 12.5 dpc (C1). Желтый, панкреатический эпителий; апельсиновые, мультипотентные прекурсорные клетки (MPC); красный цвет, дифференцируя ацинусы; голубой, недавно появился эндокринные клетки; темные синие, назревающие эндокринные клетки. Средние панели показывают представления тотального препарата Pdx1-выражения (синевы) дорсальные и вентральные зачатки поджелудочной железы. В 12.5-15.5 dpc поджелудочная железа ассоциирована с прилегающим желудком и двенадцатиперстной кишкой. Правильные панели показывают секции посредством Pdx1-выражения эпителия (синева), окруженная панкреатической мезенхимой (розовое окрашивание эозина). a, аорта; переменный ток, ацинусы; катехин, двенадцатиперстная кишка; степень полимеризации, дорсальная поджелудочная железа; матированная пряжа, проток; EC, эндокринная пуповина; м., мезенхима; p, воротная вена; папа, проацинус; прямой, желудок; te, трубчатый прекурсорный эпителий; vp, вентральная поджелудочная железа.

Выберите клетки в пределах внутреннего трубчатого эпителия, передают исход островковой клетки и затем улетучиваются посредством процесса, вовлекающего или эпителиально-мезенхимальный транзит (EMT) или переориентацию оси деления клетки, ортогонального к периметру эпителиальных труб. Новые островковые прекурсорные клетки ассоциируют вдоль основных панкреатических протоков и в тесной связи с основными панкреатическими кровеносными сосудами. Таким образом, тогда как ацинусы и протоки остаются в пределах топологической интеграции трубчатого эпителия, индивидуальные островковые прекурсорные клетки расслаиваются от эпителия (Фиг. 4-1d). После короткой миграции и вероятно все еще в контакте с прилегающим эпителием, эти островковые предшественники слипаются в малые аморфные кластеры клетки, преобразуют эпителиальные контакты, и затем дифференцируются в один из пяти основных клеточных типов, каждый из которых экспрессирует один из основных панкреатических гормонов полипептида (инсулин, глюкагон, соматостатин, панкреатический полипептид или ghrelin).

Пренатальное развитие продолжает распространение древовидных протоковых и ацинарных тканей и созревание островков (Фиг. 4-1e). После вторичного перемещения (у мыши, после E15.5), распространение ацинарной ткани преимущественно через репликацию ацинарного клетки, а не denovo формирование ацинусов. Обширный ацинарный клетка cytodifferentiation наблюдается в течение этого периода и отмечен поляризацией клеток с базальными ядрами, окруженными обширной гранулярной эндоплазматической сетью, очень активным Комплексом Гольджи и аккумуляцией плотных, секреторных (профермент) гранулы, которые заполняют всю апикальную область клеток. МРНК, кодирующие приблизительно 25 пищеварительных ферментов, поднимаются до сверхвысоких уровней и доминируют над общим количеством мРНК популяция.

Созревание островковых кластеров клетки грызунов наблюдается прогрессивно, начинающийся с генеза эндокринных клеток на вторичном перемещении и длящийся до их постепенного сращения в поздней беременности и в недели после рождения. Созревание характеризовано формированием a-(глюкагон) оболочка клетки, с вкрапленным катехином (соматостатин), ми (ghrelin) и PP (панкреатический полипептид) клетки, окружающие преимущественно си (инсулин) ядро клетки. Пренатальный репликация дифференцируемых эндокринных клеток нечастый, и увеличение эндокринной ткани во время эмбриогенеза — сбор почти исключительно к denovo формированию от прекурсорных клеток в трубочках.

Постнатальный рост и обеспечение жизнедеятельности тканей наблюдаются преимущественно посредством пролиферации эндокринных дифференцируемых и экзокринные клетки. Репликация экспрессирующих инсулин В-лимфоцитов начинается вскоре после рождения, и постепенно уменьшается до отнимания от груди. Делящиеся В-лимфоциты впоследствии редки, но достаточны, чтобы поддержать В-лимфоцитарную массу. Точно так же пролиферация ацинарного клетки уменьшается постнатально, но, кажется, единственный источник замены ацинарного клетки во взрослых животных.

Обычное происхождение островков, протоков и ацинусов от подобного протоку эпителия эмбриональной поджелудочной железы, лежит в основе интимных отношений между островками, протоками и ацинусами в зрелой железе. Большее понимание развития эндокринных и экзокринных компартементов, включая их структурные и физиологические зависимости и основные внутренние и внешние молекулярные регуляторы, которые управляют их формированием, важно для нашего понимания роста происхождения и природы заболеваний, которые поражаются их.

2. Обзор внешних и внутренних факторов развития

Эмбриональное формирование всех органов отрегулировано через ступенчатое взаимодействие между внеклеточными развивающимися сигналами (обычно диффузные внешние факторы роста, действуя как индукторы и/или морфогены; см. Вкладыш 4-1) и внутриклеточные медиаторы развивающихся программ (например, транскрипционные факторы, которые связывают и контролируют специфическими таргетируемыми генами, см. Вкладыш 4-2). Внешние факторы (EFs) изменяют взаимодействующую сеть внутренних транскрипционных факторов (TF), которые в свою очередь регулируют развивающееся состояние клетки, изменяя ее паттерн экспрессии гена. Индукция новых регуляторных протеинов и утрата других определяют развивающийся потенциал клетки и ее ответа к последующим сигналам. Последующие сигналы во время развивающейся программы трансформируют транскрипторную сеть прекурсорных клеток в ступенчатой манере, повышая клеточное дифференцирование и ограничивая развивающиеся опции в ответ на более поздние сигналы. Специфичный для программы ответ определенного клеточного типа к обычному сигналу диктуют природа сигнала и развивающаяся история клетки — то есть, ее линия. Запись линии клетки воплощена в специфическом накоплении TF и взаимодействующей сети, которую они создают; эта сеть устанавливает компетентность клетки ответить на сигнал и тип ответа, который выявляется. Эта глава будет фокусироваться на природе внешнего (межклеточные сигналы) и внутренний (преимущественно транскрипторные регуляторные протеины) факторы для панкреатического органогенеза и развивающихся процессов, которыми они контролируют.

Замечательно, генез большого разнесения клеточных типов, их интеграции в отличительные сложные ткани и сборки тканей в уникальные органы направлен несколькими сигнальными путями, каждый из которых используется в формировании большинства если не все органы (Вкладыш 4-1). Обычно, единственный связанный ДНК TF (хотя иногда несколько связанных факторов) специфический к пути связывает таргетируемых генных промоторов и изменяет их активность в ответ на активацию того пути. Есть шесть основных развивающихся сигнальных путей, каждый с их специфическими транскрипторными медиаторами (Фиг. 4-2).

1.    Семейство Трансформирующего фактора роста (TGFb/activin/BMP/GDF) — путь с TFSmad. Путь TGFb обычно подразделен на два: TGFb/Activin/Nodal использование Smads 2 & 3 и BMP использование Smads 1, 5 & 8.
2.    Hedgehog (Hh) — путь с TFGli.
3.    Wnt путь с TFLef/Tcf.
4.    Notch-путь с Rbpj.
5.    Ядерные гормоны с внутриклеточными гибридными рецепторами.
6.    Пути рецепторной протеинкиназы (RTK) с большим разнообразием внеклеточных семейств лиганда (такие как факторы роста фибробласта (FGFs), эпидермальный фактор роста (EGF), Эф-эфринс и еще много) и последующие транскрипторные медиаторы.

Все эти пути критические по отношению к правильному развитию поджелудочной железы.

Вкладыш1. Внешние факторы развития (EFs): межклеточные сигнальные молекулы

Клетки и ткани посылают сигналы через внеклеточное пространство через внешние факторы. Основные сигнальные пути, которые контролируют органогенезом, включают: TGFbeta/BMP, Notch, Wnt, игольчатый каток, рецепторная протеинкиназа FGF, EGF, IGF и Ефрема, сигнализирующего, ядерного гормона и JAK/STAT (Фиг. 4-2). Каждый путь регулирует развивающиеся решения посредством связывания внеклеточного фактора (например, лиганд Wnt) к трансмембранному рецептору (например, Зажаренный) на клетке реципиента. Связывание с рецептором преобразовывает внутриклеточный ответ в клетку реципиента. Ответ затем распространен как внутриклеточная сигнальная реакция, которая активирует специфичные для пути TF, чтобы изменить паттерны экспрессии гена, связывая и изменяя транскрипцию аккумулятора последующих таргетируемых генов. Мириады внешние факторы демонстрировались, чтобы контролировать развивающимися программами. Многие из этих межклеточных сигнальных факторов назвали ‘морфогенами’, которые секретируются во внеклеточное пространство и которые передают их развивающиеся действия к близлежащим клеткам в зависимой концентрацией манере. Клетки около источника подвергнуты воздействию высоких уровней морфогена и реагируют в в один конец, в то время как клетки дальше подвергнуты воздействию нижних уровней и могут реагировать другим способом. Внешние факторы развития могут также действие способом ‘реле’. Например, клетка, которая секретирует внешний фактор, может индуцировать транскрипторный ответ в близлежащей реагирующей клетке, которая реагирует, секретируя второй внешний фактор, который влияет на другие соседние клетки или инициирующую клетку, и так далее, в сигнальном диалоге, который изменяет или исход реагирующих клеток или их собственный сигнальный потенциал.

Внеклеточный (или внешний) сигнальные молекулы — ‘факторы non-autonomous’ клетки. Другими словами они обычно регулируют гены/ответы в клетках реципиента, а не в клетках, которые продуцируют их. ‘Неавтономия клетки’ является генетическим обозначением, указывающим, что мутации в этих генах затрагивают соседние клетки, а не клетки, в которых они экспрессируются.

Вкладыш2. Внутренние факторы развития: ДНК-связывающие транскрипционные факторы (TF)

Ген регуляторные протеины со способностью распознать и связать короткие последовательности ДНК играет центральную роль в управлении пространственной и височной транскрипцией развито регулируемых генов. После того, как связанный с регуляторным сайтом в промоторе или гене — усилителе, эти протеины задействовали комплексы модифицирующего фермента хроматина или дополнительные комплексы TF, которые инициируют или поддерживают транскрипцию, или, в некоторых случаях, делают оба из них ступенчатым способом. TF часто составлены из отличительных структурных доменов со специализированными функциями. Простой связанный ДНК TF обычно содержит ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИЙ ДОМЕН, домен димеризации (TF часто функционируют, поскольку homoor гетеродимеры), и трансактивирующий домен (который взаимодействует с общим транскрипторным оборудованием). Приблизительно 1300 генов в типичном млекопитающем геноме кодируют связанные ДНК TF. Основанный на структурных гомологиях среди ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИХ ДОМЕНОВ, приблизительно 30 семейств факторов распознаны. Основные семейства классифицируются как цинковый палец (ZF), фундаментальный завиток петли завитка (bHLH), homeodomain (ХЛ), фундаментальный короткий юмористический заключительный сюжет альфа-аминоизокапроновой кислоты (bZip), ядерный рецептор (NHR), высокая группа подвижности (HMG-вкладыш), Tbox, ETS/IRF и факторы Forkhead. Члены каждого из этих семейств играют выпирающие регуляторные роли в органном развитии через гены, которые они связывают и контролируют. Многие устанавливают развивающийся статус клеток и определяют поэтапные изменения в экспрессии гена в ответ на внешние сигнальные молекулы. Другие — транскрипторные эффекторы внешних сигнальных путей.

2.1. Внешние факторы: межклеточные сигналы

Внешние сигнальные стимулы незаменимы для большой части панкреатического органогенеза, и все же молекулярные механизмы, которыми они контролируют развитием, только начинают объясняться. Хотя сигнальные пути и основные сигнальные молекулы известны, точное время их действий, источник этих сигналов, развивающийся статус клеток, которые они затрагивают, и сложность клеточного ответа, включая спектр индуцированных генов, все еще темен. Устранение этих разрывов познания является следующим основным предприятием для того, чтобы понять молекулярные основы развития поджелудочной железы. Кроме того, учитывая ступенчатый процесс развития поджелудочной железы, ответы панкреатических клеток к EF изменяются с развивающимся временем. Поэтому, обобщения относительно специфического EF или семейства EF трудно сделать. Внешние сигналы нужно рассмотреть в контексте развивающейся истории клетки и ее изменяющейся компетентности ответить на те сигналы. Познание ролей EFs также критическое по отношению к пониманию панкреатической неоплазии, поскольку большинство рака поджелудочной железы ассоциировано с дисрегуляцией этих биоактивных молекул.

Pancreatic Cancer (2010) Ф-4-2

Фиг. 4-2. Основные развивающиеся сигнальные пути. Ключ к уникальному специфичному для клетки исходу (например, активация Джина X) сигналинга обычно используемым путем лежит в развивающейся истории реагирующей клетки, которая воплощена специфическим накоплением росток-специфических и пространственно ограниченных транскрипционных факторов, таких как члены ETS, bHLH, и homeodomain семейства транскрипционного фактора. Хотя все пути, обсужденные в тексте, показаны, все маловероятны к действию на промоторе единственного гена.

Здесь мы представляем те сигнальные пути EFs, которые, как известно, контролировали панкреатическим органогенезом. Мы кратко описываем молекулярные компоненты, которые составляют канонические пути, приводящие к транскрипторным изменениям в реагирующих клетках (Фиг. 4-2), и обеспечивают специфический пример для каждого пути в развитии поджелудочной железы.

1.    Сигналинг TransformingGrowthFactorb (TGFb) основан на связывании секретируемых внеклеточных лигандов к одноходовым трансмембранным рецепторам серин/треониновой киназы на реагирующих клетках [21,26]. Лиганды в этой большой семье включают подсемейства TGFbs, активинов, костные морфогенетические протеины (BMPs) и рост и индукторы дифференцировки (GDFs). Связанный лигандом индуцирует heterodimerization рецепторов II типа и I типа. После формирования гетеродимера рецептор II типа фосфорилирует и активирует рецептор I типа, который затем преобразовывает сигнал, фосфорилируя члена семейства Smad транскрипционных факторов. Три типа протеинов Smad опосредуют транскрипторных действий TGFb, сигнализирующего в пределах реагирующей клетки: отрегулированный рецептором Smads (R-Smads), обычный медиатор Smads (cо-Smads) и ингибиторный Smads (I-Smads). Во время спецификации поджелудочной железы TGFb, продуцированный хордой, индуцирует панкреатические идентификационные данные в клетках прилегающей эндодермы, ограничивая игольчатый каток, сигнализирующий в пределах предпанкреатического домена ранней шаблонной эндодермы. Точно так же BMP и активин от висцеральной мезодермы требуются для правильной спецификации ранней вентральной поджелудочной железы. Позже, поскольку поджелудочная железа ветвится и растет, TGFb-сигнализирующий через ActRIIA и ActRIIB, требуется для правильного эндокринного и экзокринного распространения, и для эндокринной функции (секреция инсулина и метаболизм глюкозы).

2.    Игольчатые катки (Hhs) составляют семейство секретируемых сигнальных пептидов, которое включает Акустический (Shh), Индийский (Ihh) и Пустыня (Dhh) игольчатые катки, все из которых связывают рецепторную субъединицу с 12 передачами под названием Исправленный 1 (Ptc 1). Связывание облегчает Ptc1-опосредованную репрессию Smoothened (Smo), который является подобной G протеину ассоциированной с мембраной сигнальной молекулой, которая преобразовывает внутриклеточный сигналинг к ядру через семейство GliTF. Во время панкреатической спецификации, Hedgehog продуцированной всюду по большой части эндодермы, ограничивает панкреатический домен островами без игольчатых катков. Супрессия Hh в эндодерме сигналами от хорды требуется для эндодермального приобретения панкреатического исхода клетки, как Hh ингибирования ранняя экспрессия Pdx1 и формирование поджелудочной железы.

3.    (Бескрылые/международные) Wnts являются семейством секретируемых гликопротеинов, которые контролируют пролиферацией клеток, асимметричным делением клетки и исходом клетки. Wnts преобразовывают сигналинг к отвечающим клеткам, связывая Зажаренные рецепторы и множество ко-рецепторов, таких как LRP5/6, RORs1/2 или Ryks. Сигналинг вниз по течению рецептора преобразован через два альтернативных пути, крупно категоризированные или как «канонический» или как «неканонический». Последний включает обоих Ca2 + сигнальный путь (Путь Ca/G-protein/PKC) и планарная полярность клетки (или PCP) путь (frizzled/Rho/JNK). Специфичность пути индивидуальных лигандов, кажется, зависит от клеточного контекста, включая наличие или отсутствие ко-рецепторов и межклеточных медиаторов. Сложная перекрестная связь и наложение между этими ветвями пути определяют полное клеточное снятие показаний Wnt сигналинга. Для канонического пути, отсутствия Wnt-активации рецепторных лицензий деградация последующего цитоплазматического катенина си молекулы ‘‘комплексом деструкции’’, который включает APC протеинов, axin и серин/треониновую киназу GSK3. В отсутствие сигналинга, катенина си фосфорилатов GSK3 и мишеней это для опосредованной убиквитином деградации, и таким образом сохраняет внутриклеточный уровень катенина си низким. Связывание Wnt к его рецептору активирует внутриклеточный протеин, Взъерошенный (Dsh), который разрывает комплекс деструкции, таким образом позволяя цитоплазматическому катенину си аккумулировать, войдите в ядро, партнера со связывающими белками ДНК LEF/TCF, и активируйте таргетируемые гены. Принимая во внимание, что Wnt сигналинг должен быть ингибирован в ранней эндодерме для спецификации поджелудочной железы, это должно быть активировано позже для развития линии ацинарного клетки. Эти свойства Wnt сигналинга — иллюстрация динамичных ролей сигнальных путей. Вероятно что канонические и неканонические ветви функции пути во время развития поджелудочной железы; однако, только роль для канонической ветви была раскрыта.

4.    Семейство Notch рецепторов опосредует ближнего сигналинга. Notch сигнальный путь необычен двумя способами. Во-первых, его единственные трансмембранные рецепторы (Метки) и большинство его лигандов являются трансмембранными протеинами (Deltas и Jaggeds), который ограничивает сигналинг смежными клетками. Во-вторых, внутриклеточная сигнальная трансдукция очень проста, потому что нет никакого отдельного вторичного мессенжера (Фиг. 4-2). После связывания лиганда Notch рецептор расщеплен, чтобы высвободить внутриклеточную часть, которая мигрирует в ядро, связывает Notch транскрипторный медиатор Rbpj и конвертирует его от гена-репрессора до активатора. Гены главной цели включают подсемейство HesbHLH факторов гена-репрессора, которые связывают и подавляют транскрипцию генов продифференцирования. Notch сигнальные действия как двоичный переключатель, чтобы контролировать двумя общими функциями, критическими по отношению ко многим развивающимся программам. В некоторых случаях это способствует распространению популяции прекурсорной клетки, подавляя решение начать дифференцирование; в других это контролирует решением о клетках в популяцие, чтобы выбрать одну из двух возможных программ дифференцирования. Во время развития поджелудочной железы Notch сигналинг выполняет обе развивающихся функции: это контролирует размером популяции прогенитора до вторичного перемещения, подавляя дифференцирование и определяет выделение эндокринных клеток во время вторичного перемещения.

5. Ретиноевая кислота (RA), активный метаболит Витамина А, связывает два типа ядерных рецепторов, RARs (Рецепторы Ретиноевой кислоты) и RXRs (Ретиноид целую Рецепторы или ко-рецепторы), которые формируют гетеродимеры, которые перемещают к ядру, чтобы контролировать транскрипцией генов, содержащих RARE (RA Отвечающие Элементы). RA — самый простой сигнальный путь; его рецептор — также связанный ДНК TF, который опосредует транскрипционного контроля. RA синтезируется от циркулирующего витамина А (Витамин А) через энзиматический путь включая retinaldehyde дегидразы (Raldh). Raldh2 присутствует рано и широко во время эмбрионального развития и критический по отношению к развитию многих органов и тканей, включая поджелудочную железу. RA от дорсомедиальной висцеральной мезодермы способствует отростку дорсального зачатка поджелудочной железы и формированию ранних эндокринных клеток. В дополнение к продвижению развития поджелудочной железы RA, сигнализирующий также, критический по отношению к раннему эндодермальному паттернингу. Эти роли для RA эволюционно сохранены в колодках и рыбе.

6. Рецепторные протеинкиназы (вернулись к клавиатуре) промежуточный сигналинг от многочисленных семейств факторов роста, таких как FGFs, EGFs, инсулиноподобные факторы роста (IGFs), факторы роста сосудистого эндотелия (VEGF), тромбоцит-продуцируемый фактор роста (PDGF) ephrins и многие другие. Клеточные исходы вернулись к клавиатуре, сигнализируя промежуток в широких пределах из поведения клетки, включая пролиферацию клеток, миграцию, морфогенез, варианты исхода клетки и регуляцию выживаемости клетки. Вернулся к клавиатуре однократный прогон трансмембранные рецепторы, которые часто heteroorhomodimerize, обычно пересекайтесь, фосфорилируют друг друга, и затем преобразовывают сигналинг в пределах реагирующей клетки или через внеклеточную отрегулированную сигналом киназу (ERK) или через каскады сигналинга митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK). Критические роли были идентифицированы для членов многих различных семейств RTK в развитии поджелудочной железы. Fgf10, например, требуется для пролиферации панкреатических эпителиальных прогениторных клеток. Сигналинг рецептора EGF требуется для пролиферации и поддержания правильной В-лимфоцитарной массы. Кроме того, плотная регуляция VEGF в пределах поджелудочной железы требуется, поскольку повышенные уровни изменяют панкреатическую сосудистую сеть, которая опосредовано приводит к разрушению и на экзокринном и на эндокринном дифференцировании и аномалиях в секреции инсулина.

Внешний сигналинг — таким образом критическое и часто инициирующий катализатор для развития большинства эмбриональных органов, включая регуляторные роли в развитии поджелудочной железы. В этой главе мы рассматриваем экспериментальные данные, которые объяснили эти роли, и поместите их в контекст наземных ориентиров развития поджелудочной железы.

2.2. Внутренние факторы: ДНК-связывающие транскрипционные факторы

Ключевые транскрипционные факторы (TF), которые копируют эндодерму, укажите и поддержите панкреатический исход и растворитесь, индивидуальные панкреатические линии клетки известны. Модель для панкреатической линии с ассоциированными TF показана в Фиг. 4-3. Например, ядерный фактор Гепатоцита фактора Forkhead 3b (Hnf3b/FoxA3) контролирует формированием передней эндодермы во время гаструляции; ХЛ протеиновый Hlxb9 участвует в паттернинге эндодермы и спецификации линии клетки в пределах панкреатического домена; bHLH фактор Neurogenin3 (Ngn3) указывает идентификационные данные эндокринной клетки; фактор HMG прости-box9 (Sox9) поддерживает недифференцированное состояние прекурсорных клеток во время первичного и вторичного перемещения; и bZip протеины MafA и MafB контролируют заключительными стадиями В-лимфоцитарного дифференцирования. Важно отметить, что некоторые из этих внутренних факторов играют критические роли больше чем в одной стадии развития. В этом отношении два stageand росток-специфических TF заслуживают специальное упоминание. ХЛ Поджелудочная железа фактора дуоденальный гомеобокс (Pdx1) и bHLH протеиновый транскрипционный фактор Поджелудочной железы 1a (Ptf1a) выполняет отличительные регуляторные функции в раннем, среднем и поздних стадиях развития. Мышиные эмбрионы и человеческие плоды, гомозиготные недостаточный для Pdx1 [60-62] или Ptf1a [63-65], не формируют поджелудочную железу. Хотя ни Pdx1, ни Ptf1a не требуются для формирования начальных зачатков поджелудочной железы в 9.5 dpc, оба необходимы для роста, ветвящегося морфогенеза и перемещения в состояние protodifferentiated. Pdx1 контролирует формированием и ростом protodifferentiated популяции клетки, требуется на вторичном перемещении для формирования ацинарных, протоковых и островковых линий клетки и более позднем контроле дифференцирование и поддержание В-лимфоцитов. Ptf1a поддерживает панкреатические идентификационные данные в рождающихся зачатках, поддерживает рост прекурсорной клетки раннего эпителия, определяет мультипотентного прекурсорного популяцию, который инициирует вторичное перемещение и более поздний контроль дифференцирование ацинарных клетек.

 

Фиг. 4-3. Первичные транскрипторные регуляторы развития поджелудочной железы. Регуляторные TF, обсужденные в тексте, перечислены в сотрудничестве с прогрессированием клеточного коммитмента и дифференцирования. Ключевые TF, которые появляются на специфической стадии и вероятно контролируют перемещением к той стадии, находятся в красном цвете. Состояние мультипотентной прекурсорной клетки (MPC) подчеркнуто с серым фоном. TF для первых эндокринных клеток волны не перечислены, но подобны тем для второй волны aand В-лимфоциты. Список факторов не всесторонний; например, не все TF, которые отличают островковые клеточные типы, перечислены, и некоторые присвоения на промежуточные клеточные типы предполагаемы и нуждаются в подтверждении.

TF в конце путей сигнальной трансдукции (Фиг. 4-2), внутренние медиаторы транскрипционного контроля внешними сигнальными факторами. TF сигнального пути, как думают, взаимодействуют с stageand росток-специфическими TF двумя связанными способами. Каждый, связывая и активируя промотора генетического кода stageor росток-специфический TF, чтобы продуцировать тот фактор в специфическое время и поместить. Другой путь состоит в том, чтобы активировать транскрипцию, сотрудничая с stageand росток-специфическими факторами, связывая на промоторе развито регулируемого гена (Фиг. 4-2). Это сотрудничество — основание для способности сигнала для широко используемого пути трансдукции, чтобы активировать специфический ген в развито уникальном контексте (см. Боковую ячейку 4-3). В целом генные промоторы требуют, чтобы связывание и сотрудничество нескольких связанных ДНК TF были активированы. Связывание транскрипторного медиатора одного только сигнального пути недостаточно к активному промотор. Это имеет смысл: иначе активация пути индуцировала бы в клетке экспрессию всех возможных генов, отрегулированных тем путем для всех развивающихся программ. Дополнительным способом связывание стадии транскрипторные активаторы / одни только росток-специфические транскрипторные активаторы также недостаточно. Иначе, развивающиеся программы инициировали бы и продолжили бы в отсутствие внешнего контроля без отношения исправлять время и позицию в эмбрионе. Таким образом активировать частность развито отрегулировало ген должным образом, клетке нужно было воплотить корректную историю в присутствии рецептора пути и адекватной стадии / росток-специфических TF. Клетка также должна быть в правильном положении, чтобы получить эффективную концентрацию внешней сигнальной молекулы, высвобожденной от близлежащих клеток. Чтобы отрегулировать этот специфический ген, у этого должен быть промотор с последовательностями нуклеотида для того, чтобы связать адекватную стадию / росток-специфические TF той программы и транскрипторный медиатор сигнального пути (ей).

Хотя критические сигнальные пути и TF стадии / росток-специфические TF были идентифицированы для панкреатического органогенеза, малый известен об их прямом сотрудничестве. Большая часть того, что известно, происходит из исследований развития организмов модели, таких как дрозофила (Drosophilamelanogaster) и нематод почвы (Caenorhabditiselegans) (http://stke.sciencemag.org/cm/). Однако, эти исследования не могут адресовать свое взаимодействие во время развития поджелудочной железы. Следующие разделы выделяют роли внутренних и внешних факторов что прямые специфические процессы во время отличительных развивающихся окон панкреатического органогенеза. Зависимости, когда известный развитием поджелудочной железы, обсуждены.

 

Вкладыш 3. Внешние и Внутренние Развивающиеся Пути Сходятся в Промоторах Развито Регулируемых Генов

 

Многие, но не все, действия внешних факторов на реагирующих клетках — транскрипторные изменения таргетируемых генов. Эффекторы транскрипторного изменения — внутренние, специфичные для пути TF в конце сигнальных путей для внешних факторов. Во многих образцах отсутствие сигналинга поддерживает специфичный для пути TF как ген-репрессор, который хранит таргетируемые гены твердо прочь, задействовав корепрессор. Получение сигнала конвертирует транскрипционный фактор в активатор, который инициирует таргетируемую транскрипцию генов. Например, в отсутствие лигандов Wnt, транскрипционный фактор пути Lef/Tcf обязан таргетировать для генных промоторов и задействовал корепрессорные протеины, которые подавляют транскрипцию. Связывание Wnt к Зажаренному уменьшает деструкцию цитоплазматического структурного белка, катенина си, который затем аккумулирует к верхнему горизонту. Повышенный пул катенина си вызывает часть его, чтобы переселить к ядру, где это связывает Lef/Tcf и или смещает корепрессор или преодолевает его действие, задействовав коактиваторы. Изменение от репрессии до активации устанавливает строгий транскрипционный контроль ВКЛЮЧЕНИЯ / ВЫКЛЮЧЕНИЯ таргетируемых генов, необходимых для разительных перемен в экспрессии гена.

Однако, активация специфичного для пути TF, такого как Lef/Tcf, один обычно не достаточна, чтобы инициировать транскрипцию развито регулируемого гена. Другие TF, уже смонтированные в промоторе, необходимы, чтобы дополнить действие фактора пути. В этом контексте одни только внутренние lineageor поэтапные TF также недостаточны, чтобы активировать транскрипцию. Таким образом, генные гены — усилители и промоторы со специфичными для гена комбинациями связывающих участков для специфичного для пути и росток-специфического действия факторов как генетические микропроцессоры, чтобы контролировать развито отрегулированными генами (Фиг. 4-2). Таким образом спектр генов, активированных в ответ на сигнал, зависит от истории линии клетки реципиента, которая проявляется в ее наборе TF стадии / росток-специфических TF.

3. Роли внешних и внутренних факторов в развитии поджелудочной железы

Здесь мы делим эмбриональное развитие поджелудочной железы на четыре височных стадии и рассматриваем роли внешних и внутренних факторов в отличительных клеточных или морфогенетических реакциях, которые наблюдаются во время этих стадий:

1.    Спецификация эндодермальных доменов к панкреатическому исходу (мышь 6.5-9 dpc).

2.    Начальный рост зачатков поджелудочной железы и первичного развивающегося перемещения (9-12 dpc).

3.    Начало ацинарного, протокового и островкового развития вторичным развивающимся перемещением (12.5-15.5 dpc).

4.    Перинатальный рост и дифференцирование (16 dpc новорождённому).

3.1. Спецификация эндодермальных доменов в судьбеподжелудочной железы (6.5-9 dpc)

3.1.1. Ранняя эндодерма и формирование трубы кишечника

Поджелудочная железа формируется из эмбриональной точной эндодермы. Точная эндодерма — один из трех уровней микроба (эктодерма, и мезодерма другие), которые появляются во время гаструляции.

Эктодерма дает начало нервной системе и эпидермису; мезодерма к мышце, сердцу, почке, крови, сосудистой сети и мезенхиме кишечника; и эндодерма к выстилке всей желудочно-кишечной системы, включая большинство органов вдоль ее продолжительности, таких как глотка, щитовидная железа, легкие, печень, желудок, поджелудочная железа и кишечник. Мышиная эндодерма появляется из примитивной полосы и формирует единственный эпителиальный лист приблизительно 500-1 000 клеток. Поскольку эмбрион формируется, эпителиальные листовальные вальцы в примитивную трубу кишечника, которая работает вдоль переднего к заднему оси эмбриона. Густой слой висцеральной мезодермы прилегает к эндодерме трубы кишечника во время этой ранней фазы морфогенеза, индуцируя и поддерживая эндодермальную пролиферацию, морфогенез и дифференцирование.

Широкий паттернинг точной эндодермы начинается, поскольку это формируется во время гаструляции и основано на времени перемещения предэндодермальных эпибластных клеток через примитивную полосу. Первые предполагаемые эндодермальные клетки, выходящие из примитивной полосы, становятся большинством — передний и большинством — задняя эндодерма, сопровождаемая клетками, которые формируют среднюю эндодерму и остальную часть задней эндодермы. Во время этого прохождения клеток через примитивную полосу, сигнализирующую узловым (член расширенного семейства TGFb/BMP морфогенов) избирательно, устанавливает переднюю эндодерму передней кишки через, частично, индукция FoxA2, TFForkhead, также важный для последующего эндодермального органогенеза. Эмбрионы, недостаточные в Smad2, медиатор TF, специфический к TGFb/activin/nodal подсемейству внешних сигналов, не в состоянии генерировать эндодерму должным образом.

Дополнительные внешние сигнальные факторы (EFs) требуются для разбиения на области трубы кишечника. Wnt сигналинг, например, показывает ясный переднезадний градиент с сигналингом допрессованного раньше и активно переданного сзади. Активность Wnt должна быть подавлена для правильного развития передней кишки у рыбы и колодки, поскольку репрессия канонического Wnt сигналинга критическая и для спецификации печени и для поджелудочной железы. Экспериментально усиливающий Wnt сигналинг в панкреатической эндодерме устраняет формирование экзокринной и эндокринной поджелудочной железы. Наоборот, ингибированный Wnt сигналинг индуцирует печень и зачатки поджелудочной железы в эктопических сайтах в эндодерме. Точно так же конститутивная активация Wnt сигналинга в предпанкреатической мышиной эндодерме принудительной экспрессией Wnt1 или активированного катенина си значительно снижает формирование поджелудочной железы.

3.1.2. Переднезадний паттернинг эндодермы

Широкие развивающиеся домены ранней точной эндодермы растворяются прогрессивно, чтобы формировать глотку, пищевод, желудок, кишечник и толстую кишку и железы, которые отпочковывают трубу во время органогенеза (подчелюстные и подъязычные железы, щитовидная железа, паращитовидные железы, трахея, легкие, печень и поджелудочная железа). Хотя ранняя эндодерма кажется морфологически однородной до начала органогенеза, это фактически скопировано вдоль его переднезаднего оси.

Несколько транскрипционных факторов с ограниченной экспрессией сотрудничают с развивающимся сигналингом, чтобы контролировать региональными идентификационными данными вдоль эндодермы. Эндодерма передней кишки экспрессирует несколько регуляторов передних развивающихся программ, не найденных в задней эндодерме, таких как фактор HMG-вкладыша Sox2 и ХЛ протеины Шесть, Nkx2.1, и Шестнадцатеричный. Шесть и его коактиватор Eya1 копируют подобласть фарингеальной эндодермы для тиреоидного и паратиреоидного формирования. Sox2 играет множественные роли в паттернинге и дифференцировании передней эндодермы передней кишки. Sox2 и ХЛ фактор Nkx2.1 играют реципрокные роли в растворении пищевода и трахеи: Sox2-дефицитная пищеводная эндодерма приобретает трахеальный фенотип

включая эктопическую экспрессию Nkx2.1 и Nkx2.1-дефицитную трахеальную эндодерму инициирует частичную пищеводную развивающуюся программу, включая эктопическую экспрессию Sox2. ХЛ фактор Pdx1 сначала ограничен исходным доменам предварительных зачатков поджелудочной железы и затем набухает, чтобы включать проксимальную двенадцатиперстную кишку и дистальный желудок. ХЛ факторы Cdx1 и Cdx2 устанавливают кишечную область трубы кишечника, отличительной от желудка и большего количества передних областей, и исключены из панкреатического домена. В отсутствие Cdx2, клеток внутренней слизистой оболочки желудка формы, подобной эпителию желудка; наоборот, эктопическая экспрессия трансгена Cdx2 в развитии мышиного желудка вызывает замену клеток слизистой желудка с кишечным кубком, абсорбирующих и enteroendocrine клеток.

Как широкое переднезаднее разбиение на области рождающейся эндодермы очищено? Региональная экспрессия росток-специфических внутренних факторов установлена посредством сложного внешнего сигналинга от мезодермы до прилегающей эндодермы и назад снова. Однако, только фрагменты полного сюжета известны. Например, дорсальный домен поджелудочной железы инициирован сигналами семейства TGFb от хорды (Фиг. 4-4), и задняя эндодерма скопирован на концентрации зависимая манера FGF4, продуцированным смежной мезодермой (Фиг. 4-4). Экспозиция эксплантатов эндодермы птенца к высоким уровням FGF4 способствует более заднему или кишечному исходу, тогда как нижние уровни позволяют больше передних исходов клетки, как показано передним сдвигом в доменах экспрессии Pdx1 и CdxB и сопутствующей репрессии передних маркеров, таких как Hex1 и Nkx2.1. Эти внешние действия сигнала FGF непосредственно на клетках эндодермы (а не опосредовано через мезодерму), поскольку экспрессия конститутивно активного рецептора FGF (FGFR1) в эндодерме также приводит к подобному переднему распространению экспрессии Pdx1.

3.1.3. Дорсовентральный паттернинг предпанкреатической эндодермы

Эндодерма трубы кишечника также скопирована дорсовентральным образом. Это очевидно морфологически расположением некоторых органов любой дорсальным образом (таких как дорсальная поджелудочная железа) или вентрально (таких как легкое, вентральная поджелудочная железа, желчный пузырь и печень). Однако, это также очевидно на молекулярном уровне до начала органогенеза дорсовентральным распределением факторов развития в пределах ранней эндодермы. Разбиение на области трубы кишечника в отличительные органные поля определено, перекрывая на переднезадний и дорсовентральный предварительный паттернинг эндодермы.

Расположение дорсальных и вентральных зачатков поджелудочной железы частично понято. Рано во время формирования трубы кишечника, наличия ХЛ транскрипционного фактора TGIF2 в дорсальной эндодерме противодействует ventralizing действию сигналинга TGFb, связывая транскрипторный эффекторный SmadsTGFb и подавляя гены мишени TGFb. Супрессия сигналинга TGFbTGIF2 в дорсальной эндодерме предотвращает активацию Шестнадцатеричных, ХЛ транскрипционный фактор, который благословляет развитие печени, и позволяет активацию Pdx1, и таким образом индукцию развития поджелудочной железы.

Наоборот для вентрального зачатка поджелудочной железы, интенсивный BMP/TGFb, сигнализирующий от сразу смежной перегородки transversum мезенхима, кажется, преодолевает TGIF2-опосредованную репрессию, чтобы индуцировать Шестнадцатеричный и таким образом печеночный исход, а не панкреатический исход, в вентральной эндодерме. Шестнадцатеричный также способствует заднему перемещению вентрального предпанкреатического эндодермального гребня вне достигания высокого BMP/TGFb от кардиогенной мезенхимы; подвергнутый воздействию нижних уровней сигналов BMP/TGFb, клетки в пределах гребня сохраняют TGIF2repression Шестнадцатеричных, в состоянии активировать Pdx1, и тем самым приобрести панкреатический а не печеночный исход. В Шестнадцатерично-дефицитных эмбрионах та область остается в пределах влияния сигналов BMP/TGFb от кардиогенной мезенхимы, не в состоянии формировать вентральный зачаток поджелудочной железы и инициирует печеночную развивающуюся программу вместо этого. Правильный баланс сигналинга BMP требуется, потому что его отсутствие также разрывает развитие вентрального зачатка поджелудочной железы. У этой вентральной области эндодермы есть интересный тройной потенциал: сильный сигналинг от кардиогенной мезенхимы индуцирует печеночный исход; нижние уровни тот сигнальные лицензии панкреатический исход; и в полное отсутствие того сигналинга или Ptf1a (специфичный для поля bHLH фактор для развития поджелудочной железы), область принимает кишечный исход.

 

Фиг. 4-4. Межклеточный сигналинг во время развития поджелудочной железы. Развивающийся сигналинг зависит от правильной пространственно-временной коммуникации между эмбриональными тканями. Множественная последовательная индукция между тканями развития смежного канала опосредована секретируемыми или ограниченными клеткой факторами. Во время развития зачатка поджелудочной железы последовательные сигналы продуцированы (1) примитивная полоса во время гаструляции (до показанной стадии), который копирует эндодерму с градиентом FGF4; (2) хорда, которая посылает условно-пермиссивные сигналы (такие как Fgf2 и активин-bB), которые способствуют домену поджелудочной железы; (3) аорта, которая обеспечивает эндотелиальные сигналы (факторы EC) требуемый для индукции Ptf1a, поддержания Pdx1 и первой экспрессии инсулина волны; и (4) латеральная мезодерма пластины, которая продуцирует Fgf10 и ретиноевую кислоту (RA), требуемую для отростка зачатка. Взаимно, структуры, такие как эндодерма кишечника и сомиты продуцируют VEGF, который требуется для того, чтобы скопировать спинную аорту.

3.1.4. Инициирование формирования зачатков поджелудочной железы

Вскоре после рано эндодермальное формирование трубы кишечника, первый морфологический симптом развития поджелудочной железы — локальное утолщение и эвагинация дорсальной эндодермы средней линии в приблизительно E8.75 у мыши и в течение четвертой недели беременности у людей. Клетки в пределах эпителия утолщения изменяются от кубовидного до столбчатого, который управляет ростом малой подобной ребру эвагинации. Приблизительно 12 h позже, поскольку передняя кишечная дверь закрывается по панкреатическому домену, вентральная панкреатическая эвагинация, становятся очевидными. Дорсальный зачаток поджелудочной железы появляется только хвостовой к развивающему желудку, и вентральный зачаток кажется только хвостовым к развивающей печени около основы зачатка обычного желчного протока. Некоторые млекопитающие, как думают, формируют единственный вентральный зачаток (крыса и человеческий), тогда как у других есть два ясных вентральных зачатка (колодки и птенец). У мыши второй вентральный зачаток присутствует скоротечно.

Многие транскрипционные факторы критические по отношению к правильной панкреатической спецификации и рано подающие надежды. Экспрессия Hlxb9, например, предсказывает позицию дорсальной эвагинации и требуется для последующей активации Pdx1 в дорсальном эпителии. Наоборот, Pdx1 предсказывает позицию вентральной эвагинации и требуется для активации Hlxb9 в вентральном эпителии. Принимая во внимание, что Hlxb9 требуется для начала дорсальных (но не вентральный) подающий надежды, Pdx1 не требуется для также. Однако, Pdx1 необходим для последующего роста обоих зачатков. Ngn3 также экспрессируется специфично в предпанкреатической эндодерме до подающего надежды, и необходим позже для дифференцирования всех панкреатических типов эндокринной клетки.

Gata4 и Gata6 — TF стадии / росток-специфические TF, требуемые для развития поджелудочной железы. Оба — мощные индукторы эндодермы и ее предпанкреатического разбиения на области, контролируя экспрессией Pdx1 и других указывающих исход TF. Gata4 и Gata6 экспрессируются широко в ранней мышиной эндодерме передней кишки и позже всюду по рождающимся дорсальным и вентральным зачаткам поджелудочной железы [93, 94]. В отсутствие Gata4 не формируется вентральный зачаток, хотя дорсальный зачаток делает. Без Gata4 экспрессия Hlxb9 и Pdx1 не начинается в области вентрального зачатка, но действительно появляется в дорсальном зачатке. Таким образом индуктивная последовательность среди этих TF для вентрального зачатка — Gata4! budding/Hlxb9! Pdx1; и критическая роль для Gata4 — индукция экспрессии Hlxb9. Отсутствие Gata6, тесно связанного TF, вызывает подобное, хотя менее полный, утрату вентрального зачатка и также никакого различимого действия на росте дорсального зачатка. Дифференциальная зависимость для Gata4 и Gata6 вентральным против дорсальной поджелудочной железы отражает различные тканевые взаимодействия и потребности в стимуляторах роста, описанные ранее.

Клетка внешние факторы, секретируемые смежным каналом тканей к эндодерме, устанавливает ранний предпанкреатический домен эндодермы. Хорда, которая первоначально лежит в контакте с эндодермой средней линии, продуцирует активин-bB, Узловой (члены семьи TGFb) и FGF2. Эти секретируемые морфогены способствуют панкреатическому исходу клетки, подавляя экспрессию Shh в предшаблонных областях эндодермы. Это действие демонстрировалось экспериментально ингибированием экспрессии Shh в дорсальных панкреатических эксплантатах эндодермы на экспозицию к активину-bB или FGF2. Наоборот, разрушение TGFb, сигнализирующего у мышей также недостаток в рецепторах активина (ActRIIA/; ActRIIB/), привел к экспрессии Shh в панкреатическом домене и разрушении развития поджелудочной железы. Действительно, сигналинг игольчатого катка должен быть специфично исключен из раннего панкреатического домена для нормального развития. Во время нормального развития экспрессия Pdx1 ограничена областям без игольчатых катков задней эндодермы передней кишки. Экспериментальные манипуляции, которые изменяют размер областей без игольчатых катков, изменяют размер домена Pdx1-экспрессии и количество панкреатической ткани, которая формируется. Например, cyclopamine, стероидный алкалоид, который блокирует сигналинг игольчатого катка, растягивает область эндодермы, которая формирует панкреатическую ткань. Связанное действие наблюдается в Ihh-дефицитных мышиных эмбрионах Shhand, которые формируют более обширную панкреатическую ткань, в некоторых случаях кольцевую, с увеличенными числами ацинарных так же как эндокринных клеток. Таким образом характер экспрессии факторов игольчатого катка, такой как Акустический (Shh) и Индийский (Ihh), в эндодерме устанавливает границы раннего панкреатического поля.

Ретиноевая кислота (RA) — другая сигнальная молекула, требуемая после общего эндодермального паттернинга для спецификации панкреатической линии (Фиг. 4-4). Роль для RA была первоначально предложена наблюдениями у рыбы, колодки и птичьих эмбрионов. Недавняя работа с мышиными эмбрионами показала, что Raldh2, фермент биосинтеза RA, экспрессируется в висцеральной мезодерме, которая окружает ранний подающий надежды панкреатический эпителий. Эмбрионы мутанта Raldh2 не в состоянии экспрессировать Pdx1 в дорсальном панкреатическом эпителии (но вентральная экспрессия продолжается), и снизили экспрессию Isl1 и Hlxb9; это действие может реверсироваться материнским введениьмя RA. В отличие от Pdx1-дефицитных эмбрионов, начальное формирование первых эндокринных клеток волны значительно уменьшено в мутантах Raldh2, указывая, что у RA есть роль вне ее регуляции Pdx1. RA — таким образом внешний стимул от мезодермы до дорсальной панкреатической эндодермы, которая является критической по отношению к нормальному развитию поджелудочной железы.

Взаимодействие между внешним и внутренним сигналингом иллюстрировано действием Hnf1b/Tcf2 транскрипционный фактор. Hnf1b требуется для правильного паттернинга предпанкреатического домена задней передней кишки посредством ее супрессии экспрессии игольчатого катка в эндодерме. Отсутствие Hnf1b в эндодерме кишечника позволяет распространение доменов экспрессии игольчатого катка, которое сжимает остров без игольчатых катков Pdx1-экспрессии в очень узкую область; кроме того, экспрессия Ptf1a и Hlx1b никогда не активируется. Как следствие вентральный зачаток не развивает, и дорсальный зачаток значительно снижен в размере, не в состоянии процветать и исчезает до тех пор, пока из вторичного перемещения.

3.2. Начальный рост зачатков поджелудочной железы и первичный транзит в развитии (9-12 dpc)

Ранняя фаза развития поджелудочной железы вовлекает рост эпителия, появление некоторых дифференцируемых ‘‘первая волна’’ эндокринные клетки в грызунах и начальный ветвящийся морфогенез. Результат этих начальных реакций — сложный, стратифицированный эпителий, содержащий общий пул прогениторных клеток (в ‘‘protodifferentiated состояние’’) достаточного размера, чтобы позволить правильную трансформацию поджелудочной железы в трубчатый древовидный орган на ‘‘вторичном перемещении,’’ содержа островок, протоковые и ацинарные ткани. Мы описываем развивающийся прогресс дорсального панкреатического эпителия во время этой ранней фазы. Обзор Йоргенсена и коллег — уникальный источник вращения 3-D представлений мышиного развития поджелудочной железы до вторичного перемещения и является неоценимым инструментом обучения.

3.2.1. Рост и развитие зачатков поджелудочной железы

До подающего надежды эндодерма, предназначенная для дорсальной поджелудочной железы, является плоским, тонким и простым кубовидным эпителием (Фиг. 4-1a). Поскольку рост дорсального зачатка продолжается, шея зачатка сжимает, и зачаток берет »подобное указательному знаку в виде кисти руки» появление, содержащее компактный эпителий, окруженный мезенхимой. Неясно, стратифицирован ли этот компактный эпителий со множественными уровнями клетки, или является ли это фактически просто началом плотного ветвления в пределах закрытой зоны, которая создает чрезвычайно узкую, изогнутую и разветвленную полость, как описано Пикте с соавт. Наличие множественных, отдельных »микрополостей» в этом сложном эпителии было недавно предложено в качестве начальной реакции в формировании ветвей. Поддержка этого механизма исходит от изящного анализа развития экзокринной поджелудочной железы в рыбке данио-рерио. В этом виде разветвленный протоковый эпителий является результатом формирования коротких микрополостей в стратифицированном прекурсорном эпителии и последующем слиянии микрополостей в манере, которая создает ветвящееся протоковое дерево. Хотя еще не доказано, механизм, вовлекающий слияние микрополости, может инициировать панкреатическое ветвление у млекопитающих также.

3.2.2. Эпителиальная дольчатость и ветвление

После начального подающего надежды и ветвящегося из раннего панкреатического эпителия, растущий зачаток начинает дополнительные морфогенетические изменения. Поскольку труба кишечника подвергается ‘’обращению’,’ процессу, который повреждает билатеральную симметрию пищеварительного тракта и изменяет взаимное положение пищеварительных органов относительно друг друга, дорсальный эпителий растягивается от »подобного указательному знаку в виде кисти руки» до »подобной летучей мыши» формы, растягиваясь многочисленный латеральный (90 от основного оси) ветви вдоль его следующего месяца дистального оси. Малые дольчатости формируются вдоль каждой боковой ветви. Здесь, мы определяем »дольчатость» как формирование множественных коротких тупых ветвей или «дольки», в то время как мы обращаемся к »ветвлению» как вытяжение более длинных, точных эпителиальных ветвей, которые показывают множественные дольчатости, больше predicТаблица организации, и генерируют главные ветви назревающего органа.

Это долго предполагалось, что панкреатическое ветвление наблюдается в результате случайного сворачивания и прогибания эндодермального эпителия, и это ясно, что ветвление панкреатического эпителия наблюдается очень различными механизмами, чем углубление характеризовало терминал, расщепленный (раздвоение) ветвление легкого и почечное развитие. Недавние наблюдения, используя живую микроскопию с высоким разрешением утверждают латеральное ветвление в панкреатическом эпителии, в котором только приблизительно 20% ветвящихся реакций расщепленные. Это будет очень интересно, чтобы понять ветвление больше полностью, поскольку ветвление было тесно связано с выделением прогениторов к различным панкреатическим линиям клетки.

3.2.3. Первичное перемещение

Эпителиальные клетки рождающихся зачатков указаны, чтобы начать панкреатическую программу, но могут считаться »предварительно дифференцируемыми» (Фиг. 4-5). Хотя указано к панкреатическому исходу, они необратимо еще не посвящают себя, делают так. ‘‘Первичное развивающееся перемещение’’ затем наблюдается, в котором большая часть клеток в пределах панкреатического эпителия приобретают этот коммитмент — состояние ‘‘protodifferentiated’’. Первичное перемещение было первоначально распознано детекцией низких уровней некоторых ацинарных ферментов и появления ранних дифференцируемых эндокринных клеток, экспрессирующих глюкагон. Они ‘‘первая волна’’ эндокринные клетки в грызунах отличительные от ‘‘второй волны’’ эндокринные клетки, которые формируются во время вторичного перемещения и участвуют непосредственно в формировании островков. Мы определяем эти первые »ранние» эндокринные клетки ниже.

3.2.3.1. Первые эндокринные клетки волны — клетки глюкагона дают почки от эпителия

Эндокринные клетки первичного перемещения появляются в 9 dpc или как единственные клетки, интегрированные в эпителии или как кластеры клеток, которые остаются присоединенными к панкреатическому эпителию. Первоначально все эти ранние эндокринные клетки экспрессируют ген глюкагона, и когда количество увеличивается, несколько клеток cо-экспрессируют глюкагон и инсулин, и позже немного только инсулин, хотя большая часть экспрессирует глюкагон только. Эти наблюдения предлагают, чтобы ранние экспрессирующие инсулин клетки произошли от экспрессирующих глюкагон клеток до интермедианта, cо-экспрессирующего оба гормональных гена.

 

Фиг. 4-5. Первичные и вторичные перемещения развития поджелудочной железы. Первичные и вторичные перемещения были первоначально определены Уильямом Раттером, Раймоном Пикте и их коллегами на морфологических критериях и биохимическом количественном анализе продуктов, сделанных эндокринным дифференцируемым и экзокринные клетки [104-106]. Первичное развивающееся перемещение отмечает появление очень низких уровней ацинарных пищеварительных ферментов (преимущественно Cpa1) и первый ген глюкагона волны и впоследствии клетки выражения гена инсулина. Вторичное развивающееся перемещение охватывает геометрическое увеличение ацинарных пищеварительных ферментов и инсулина. У человеческого развития поджелудочной железы есть первичное перемещение, которое формирует protodifferentiated эпителий, но не первые эндокринные клетки волны. У развития человека также есть вторичная переходная стадия, но оно не начинается одновременно во всех областях большего панкреатического рудимента и так кажется очень меньше организованным чем разъедающее перемещение. Первые эндокринные клетки появляются на первичном перемещении в 9 dpc в мышиных эмбрионах (красный цвет M) и приблизительно в 50 dpc во время расширенного вторичного перемещения в человеческих плодах (красный цвет H).

Эта особенность ранних эндокринных клеток и утрата понимания, что первые и вторые эндокринные клетки волны развито отличительные, привели к понятию соединения, что островковые В-лимфоциты произошлись от экспрессирующих глюкагон предшественников.

Там остается интересным дебатом и неопределенностью относительно точного исхода и гармонической функции этих первых эндокринных клеток. Утверждалось, что большая часть раннего выражения инсулина и клеток cо-выражения инсулина/глюкагона не способствует к зрелой эндокринной поджелудочной железе. Однако, анализ линии этих клеток демонстрирует, что по меньшей мере часть способствует к зрелой поджелудочной железе. Действительно, ранние кластеры эндокринной клетки, кажется, сливаются с незрелыми островками, которые сформировали во время вторичного перемещения, и могут способствовать оболочку клетки в зрелых островках. Это должно быть отмечено, что отсутствие первых эндокринных клеток волны в человеческой фетальной поджелудочной железе делает их отношение к человеческому развитию поджелудочной железы вряд ли.

3.2.4. «Прото-дифференцированное» состояние (9.5-12 dpc)

Подавляющее большинство клеток остается protodifferentiated после первого перемещения (Фиг. 4-5). Действительно они содержат транскрипционные факторы, которые подавляют дальнейшее дифференцирование и способствуют пролиферации, необходимой, чтобы растянуть пул прогениторной клетки к размеру, необходимому на вторичном перемещении, чтобы генерировать правильного количество дифференцируемых ацинарных, протоковых и островковых клеток. Окончательный размер поджелудочной железы установлен контролем за сигнализирующим клетку и транскрипционным фактором распространения protodifferentiated популяции клетки. Экспериментальный абляция фракции панкреатических прогениторных клеток до 9.5 dpc имеет немного или нисколько эффекта на заключительный органный размер. Напротив, абляция прогениторов во время фазы protodifferentiated распространения клетки (9.5-12.5 dpc) ограничивает размер поджелудочной железы при рождении и во взрослом состоянии в пропорции к фракции потерянных прогениторов. Более малая пропорция поражается и эндокринный и экзокринные клетки. Таким образом панкреатический размер зависит от количества прогениторных клеток, установленных до вторичного перемещения, и в значительной степени независим от регуляторных влияний, которые могли бы смодулировать этого популяцию во время последующего роста и развития. Это внутреннее определение размера — в отличие от известного ‘‘регулирующий рост’’ других органов, таких как печень, кровь и нервная ткань, в которой истощение предшественников может быть дано компенсацию, расширяя пролиферацию клеток или ограничивая апоптоз. Относительные регенерационные способности печени (высоко) и поджелудочной железы (низко) во взрослых животных могут отразить это развивающееся различие. Это — неизвестное, способствует ли эта развивающаяся стратегия управления органным размером к специфическим нюансам инициирования, природы или тяжести аденокарциномы поджелудочной железы.

3.2.5. Эпителиально-мезенхимальная перекрестная связь: контроль »прото-дифференцируемого» состояния

Рост панкреатического эпителия требует критических сигналов от окружающей мезодермы. Это было несколько демонстрируемых десятилетия назад в изящных эмбриологических экспериментах рекомбинации. Дифференцирование эпителиальной клетки глубоко поразилось, изменяя нормальное мезенхимальное/эпителиальное отношение культивируемых эксплантатов. Удаление мезенхимы ускорило дифференцирование за счет эпителиального роста и смещало дифференцирование к эндокринному. Природа межклеточных сигнальных молекул, которые происходят от мезенхимы, осталась неуловимой до недавнего времени. Многие из них, включая EGF, HGF, TGFb и различный FGFs, являются мощными регуляторами панкреатического роста, выживаемости и дифференцирования. Контроль пролиферации против дифференцирования в protodifferentiated эпителии требует множественных ломтиков сигналинга между эпителием и вовлечением мезенхимы Wnt, FGF и Notch пути.

Сигналинг FGF критический по отношению к правильному развитию поджелудочной железы через его регуляцию распространения protodifferentiated популяции клетки. Мышиные эмбрионы, утрачивающие в рецепторе FGF 2b (FGFR2b) или экспрессирующие доминантную негативную форму, развивают острую гипоплазию, поражающуюся и экзокринные и эндокринные линии. FGF10, лиганд для FGFR2b, экспрессируется панкреатической мезенхимой и требуется рано (10.0-12.5 dpc) для правильного, панкреатического подающий надежды и рост. Утрата функции Fgf10 элиминирует распространение пула прогениторной клетки, но не спецификацию первых эндокринных клеток волны. Наоборот, гиперэкспрессия Fgf10 в панкреатической эндодерме приводит к отмеченной гиперплазии, продленному поддержанию экспрессии Pdx1 и супрессии панкреатического эндокринного и экзокринного дифференцирования. Это действие, кажется, частично вследствие дисрегуляции Notch путь.

Notch сигналинг известен преимущественно его регуляцией решений исхода двоичной ячейки, процесса, который называют «латеральная спецификация», в тканях, столь же иных как эпителий фланга полета к стволовым клеткам позвоночной нервной трубки. Notch контроль исхода клетки основан на реципрокном сигналинге между смежными клетками в эпителии и активен в раннем панкреатическом эпителии. В этом процессе лиганд (например, Трехгранная поверхность или Зубчатый) продуцированный под направлением транскрипторного регулятора (например, Ngn3) связывает и активирует поверхность клеток Notch рецептор на соседней клетке, которая, в свою очередь, инициирует внутриклеточный сигнал, который активирует транскрипторный ответ в клетке получения через транскрипционный фактор Notch-пути Rbpj (Фиг. 4-2). Основной элемент ответа — индукция Hes1 или связанные члены семейства генов Hes в пределах клетки, имеющей Notch рецепторы. В мутантном мышином недостатке эмбрионов Rbpj или Hes1 в панкреатическом эпителии, не поддержан protodifferentiated популяция клетки. TFHes — транскрипторные гены-репрессоры, которые ингибируют экспрессию проэндокринных факторов, таких как Ngn3 в получении клеток. В панкреатическом эпителии до 12.5 dpc эта супрессия дифференцирования способствует распространению protodifferentiated популяции клетки. Тем временем сигнальная клетка подвергается прогрессирующему укреплению своей эндокринной особенности и вероятно начинает дифференцирование в добросовестную эндокринную прекурсорную клетку. Утрата функции Notch генов пути в этой стадии развития приводит к неоспоримой экспрессии Ngn3 и к преждевременному дифференцированию protodifferentiated прогениторов. Поскольку единственная активная программа дифференцирования на данном этапе — формирование первых эндокринных клеток волны, неустанная экспрессия Ngn3 в Rbpj или мутантах Hes1 управляет непроверенный формирование избыточных экспрессирующих глюкагон клеток, таким образом истощая популяцию прогенитора и предотвращая дальнейшее развитие поджелудочной железы.

Как упомянуто выше, контроль исхода эндокринной клетки Notch сигналингом самостоятельно поражается внешними факторами, такими как Fgf10, от мезенхимы. Принудительная экспрессия Fgf10 в раннем панкреатическом эпителии вызывает несоответствующую интенсивную экспрессию Notch, лиганды Зазубрили 1 и 2, который приводит к персистирующей индукции Notch рецепторов и Hes1. Привнесение Hes1 и возможно другие Hes-члены-семьи подавляют дифференцирование, по меньшей мере частично, подавляя экспрессию Ngn3, и способствуют пролиферации клеток. Этот каскад действий предполагает, что панкреатическая мезенхима нормально способствует ацинарный и развитие клетки беты опосредовано, расширяя окно эпителиальных Notch сигналинг через Fgf10, таким образом позволяя protodifferentiated пулу прогенитора эпителия набухнуть. Мезенхима таким образом управляет заданной задержкой дифференцирования прогениторной клетки, позволяя правильную пропорцию эндокринных против развития экзокринной клетки.

Вероятно, что Wnt сигналинг играет реципрокную роль в регуляции мезенхимального сигналинга Fgf10. Конститутивная активация Wnt путь принудительной экспрессией активированного катенина си в раннем панкреатическом эпителии вызывает удивительную неавтономную клеткой утрату экспрессии Fgf10 в мезенхиме. Таким образом альтерация нормального Wnt сигналинга в эпителии поджелудочной железы перед E11.5 разрывает важный компонент сигнальной перекрестной связи, которая наблюдается между эпителием и его ассоциированной мезенхимой. Эта утрата мезенхимального Fgf10 очевидно результирует к тяжелой отмене панкреатического роста и окончательной массы, так же как рано постнатальной летальности.

Много подобных регуляторных зависимостей существуют между внешними сигнальными путями и внутренними транскрипторными регуляторами во время раннего развития поджелудочной железы. Четыре дополнительных ключевых транскрипторных регулятора — Sox9, Pdx1, Ptf1a и Hnf1b — пула прекурсорной клетки cо-экспрессируются в protodifferentiated эпителии (Фиг. 4-3). Хотя регуляторная связь между сигналингом Fgf10 и поддержанием этих транскрипционных факторов вероятна, ни о каком прямом доказательстве не сообщили. Транскрипционный фактор HMG-вкладыша Sox9 поддерживает популяцию прекурсорной клетки, задерживая дифференцирование, способствуя пролиферации клеток и выживаемости. Развивающиеся аномалии в человеческих плодах Sox9-haploinsufficient последовательны с неспособностью поддержать правильного панкреатического популяцию прогенитора во время панкреатического органогенеза. Другие члены Подсемейства носков играют подобные роли в других тканях развития. Устранение Sox9 в развивающей поджелудочной железе вызывает неэффективность поддержать пул protodifferentiated прекурсорных клеток вследствие сниженной пролиферации клеток, повышенного апоптоза и отклонения клеток к дифференцированию к ранней эндокринной линии экспрессирующей глюкагон клетки). Интересно, экспрессия Sox9 в зрелых мышиных и человеческих железах ограничена centroacinar клеткам, который последователен с предложениями, что centroacinar клетки могут сохранить особенности стебля/прогениторной клетки с регенеративным и онкогенным потенциалом.

Экспериментальная манипуляция эмбриональной экспрессии Pdx1 inutero использовалась, чтобы показать, что Pdx1 также требуется для распространения protodifferentiated эпителия и его последующего дифференцирования. Истощение Pdx1 во время protodifferentiated стадии (9.5-12.5 dpc) ингибированная пролиферация клеток (M. Здоровый и R.J.M, неизданный). Истощение в прогрессивно более поздние развивающиеся времена позволило инкрементное распространение protodifferentiated эпителия и таким образом дальнейшего панкреатического роста и развития. Например, истощение Pdx1 после 12.5 dpc позволяет некоторое ацинарное и островковое развитие.

Что касается Pdx1, экспрессии bHLH фактора Ptf1a начинается в эпителии рождающегося зачатка поджелудочной железы, набухает всюду по прогениторам экзокринной и эндокринной клетки первичного перемещения, и медленно горбылям во время состояния protodifferentiated. Ptf1a необходим для формирования вентрального зачатка поджелудочной железы и для правильного роста и развития дорсального зачатка. В отсутствие Ptf1a не набухает protodifferentiated популяция клетки; следовательно, вторичное перемещение не наблюдается, и только незамкнутый основной панкреатический проток формируется.

транскрипционные факторы bHLH как Ptf1a обычно действие как гомосексуалист или гетеродимеры, которые связывают последовательность распознавания ДНК с 6 парами оснований. Ptf1a — единственный bHLH фактор, известный, это требует третьей связанной ДНК субъединицы (или Rbpj или Rbpjl), который расширяет его функциональный связывающий участок на 21 пару оснований. Единственная замена триптофана к аланину около карбоксилового окончания Ptf1a разрывает способность Ptf1a задействовать Rbpj (но не Rbpjl) в тримерный комплекс. Обширные развивающиеся дефекты Ptf1a-нулевых эмбрионов воспроизводят в эмбрионах, гомозиготных для этого единственного изменения аминокислоты. Таким образом биохимическая форма Ptf1a, требуемого для ранних стадий развития поджелудочной железы, является тримерным комплексом включая Rbpj, PTF1-J. Эта развивающаяся роль для Rbpj отличительная от ее роли в Notch сигналинге. Принимая во внимание, что его функция как часть Notch-пути должна продлить состояние protodifferentiated, предотвращая клеточное дифференцирование, его функция, поскольку субъединица комплекса PTF1-J должна поддержать развивающуюся программу раннего эпителия.

Hnf1b — другой внутренний фактор, требуемый для состояния protodifferentiated и распространения панкреатических прогениторов. Вентральный зачаток поджелудочной железы не формируется в отсутствие Hnf1b; однако, дорсальные формы зачатка, начинает нормальный рост, затем не в состоянии растянуть protodifferentiated популяцию клетки эффективно, даже при том, что экспрессия Pdx1 поддержана. Этот развивающийся фенотип поразительно подобен тому из Ptf1a-дефицитных эмбрионов. Действительно, этот дефект — сбор, по меньшей мере частично, к утрате экспрессии Ptf1a во время ранних стадий развития Hnf1b-дефицитных панкреатических элементарных принципов. Наличие связывающего участка Hnf1b в генном промоторе Ptf1a предполагает, что Hnf1b может отрегулировать транскрипцию Ptf1a непосредственно.

3.3. Начало островкового и ацинарного развития вторичным развивающимся перемещением (12.5-15.5 dpc)

Следующая стадия панкреатического органогенеза конвертирует protodifferentiated эпителий расширения прогениторных клеток в динамичный эпителий, который генерирует ацинарных клетек, дифференцировал протоковые клетки и вторую (основную) волну эндокринных клеток, которые формируют островки. Этот драматический и критический период перехода от одной системы к другой называют ‘‘вторичным перемещением’’ (Фиг. 4-5). Это было распознано первоначально внезапным появлением больших количеств продуцирующих инсулин В-лимфоцитов, распространения производства глюкагона популяция клетки и появление проацинусов, совпадающих с массивным увеличением синтеза ацинарных пищеварительных ферментов. Очень пролиферативные клетки в эпителиальных концах вокруг периферии панкреатического рудимента формируют домен из быстрого исходящего роста. Поскольку концы подделывают исходящий, оставленное позади потомство дифференцируются. К концу вторичного перемещения значительно растянутый и чрезвычайно разветвленный трубчатый эпителий формировался из protodifferentiated эпителия (Фиг. 4-6). Ацинусы формируются в концах формы ветвей и островков около центра эпителия. В этой секции мы описываем развивающиеся процессы, которые наблюдаются во время вторичного перемещения и внешних и внутренних факторов, которые контролируют этими процессами.

3.3.1. Вторичное перемещение

Вторичное перемещение инициировано приблизительно в 12 dpc формированием мультипотентных прекурсорных клеток (MPC) в концах молодых ветвей вокруг периферии эпителия (Фиг. 4-7). MPC были идентифицированы от ограниченной экспрессии четырех развивающихся маркеров: (1) высокий уровень Ptf1a, тогда как другие клетки эпителия потеряли Ptf1a; (2) Pdx1; (3) низкая карбоксипептидаза A1 (Cpa1) и отсутствие ацинарной амилазы маркеров и эластазы; и (4) высокий c-Myc, последовательный с высоким уровнем репликации этих клеток и требования для Myc, чтобы достигнуть нормальной массы ацинарного клетки. Генетические прослеживающие линию эксперименты клеток, экспрессирующих Cpa1 в 12.5 dpc, показали, что ацинарные, протоковые и островковые клетки все происходят из популяции MPC. Cpa1 обычно используется в качестве специфического маркера дифференцируемых ацинарных клетек. Его наличие в прогениторных клетках с потенциалом, чтобы генерировать проток и островковые клетки, так же как ацинарных клетек, предоставило удивление и случайное снятие показаний промежуточного развивающегося состояния. Отсутствие других ацинарных пищеварительных ферментов (например, эластаза и амилаза) является дальнейшим показанием, что MPC не просто предварительные ацинарные клетки. Критическая роль для Cpa1 в формировании или поддержании MPCисключена отсутствием развивающихся дефектов в эмбрионах гомозиготный нуль для Cpa1.

MPC составляют большую часть тиражирования эпителиальных клеток во время вторичного перемещения, и их быстрое воспроизведение управляет ремоделированием эпителия (Фиг. 4-7). Высокий показатель деления клетки приводит в движение эпителиальные исходящие концы и оставляет позади частично дифференцируемое потомство с более медленной частотой деления клетки. Ветвление эпителия начинается в концах MPCcontaining формированием »расселины» дифференцирующихся клеток трубочки в пределах кластера MPC в конце, который разделяет домен MPC на два конца. Оба конца продолжают эпителиальное исходящее вытяжение, и каждый может создать дальнейшие ветви с дальнейшими итерациями формирования расселины. Рост и ветвление продолжаются таким образом в течение нескольких дней, пока популяция MPC не становится истощенным. Генетическое рассмотрение линии потомков клеток, экспрессирующих Cpa1 после 14.5 dpc, обнаружило дифференцируемых ацинарных клетек, но не протоковые или островковые клетки. Таким образом, приблизительно после 14.5 dpc, Cpa1-экспрессия больше не представляет временные MPC, а скорее клетки теперь передали ацинарный исход.

 

Фиг. 4-6. Разветвленный панкреатический эпителий в середине вторичного перемещения эмбриональной мышиной поджелудочной железы. Секция через дорсальную поджелудочную железу в поздних 14.5 dpc с immunolocalization транскрипционного фактора Pdx1 (растительность) показывает панкреатический эпителий во время вторичного перемещения. На данном этапе у большинства клеток эпителиальных трубочек, содержащих островковых и протоковых предшественников (желтое краткое содержание) и проацинусы (белые индикаторы вокруг периферии), есть ядерный Pdx1.

После 14.5 dpc потомство, оставленное вслед за тиражирующимися концами, формирует эпителиальные трубочки, в то время как те клетки, сохранение в концах становится проацинусами, которые начинают терминальное ацинарное дифференцирование в хвостах коротких ветвей (Фиг. 4-7). Проацинарные клетки начинают синтез других секреторных пищеварительных ферментов в дополнение к Cpa1 и их темп уменьшений репликации клетки. Таким образом, поскольку развитие продолжается, ацинарное дифференцирование появляется как градиент от центра к периферии эпителия с перекрывающийсей, но обратным градиентом клеточного репликации.

Протоковые и островковые клетки происходят из потомства MPC, депонированного в эпителии трубочки. Дочерние клетки MPC, которые входят в этот развивающийся компартемент первоначально, могут быть bipotent для протоковых и островковых линий, хотя это не было тестирование непосредственно. Репликация клетки продолжается в трубочках, хотя в нижнем уровне чем в MPC. Рассеянный в пределах эпителия трубочки прекурсорные клетки, которые затем инициируют экспрессию TFNgn3 к высокому уровню и передают островковый исход клетки. На текущий момент аналогичный транскрипторный регуляторный фактор, который передает прекурсорные клетки протоковой линии, не был выявлен;. протоковое развитие может быть опцией по умолчанию для клеток трубчатого эпителия, которые не активируют экспрессию Ngn3. Альтернативно, bipotent потомство MPC может раствориться быстро большему количеству sТаблица прогениторов, указанных или к протоковому или к островковому исходу, которые ждут дальнейших развивающихся стимулов. Для островковой линии это Notch сигнализирует, который индуцирует активацию генов Ngn3 в височной и пространственной манере, которой контролируют, приводящей к правильному формированию островков.

 

Фиг. 4-7. Мультипотентные предшественники для ацинарных, протоковых и островковых клеток инициируют вторичное перемещение в эпителиальных концах. Желтый, предшественники в трубочках для протока и островковых клеток. Апельсиновые, мультипотентные прекурсорные клетки (MPC). Темно-оранжевые, проацинарные клетки в хвостах разветвленных трубочек, которые потеряли мультимощность и передали ацинарное дифференцирование. Красный цвет, дифференцируя ацинусы, которые пересмотрели их зависимость с терминальными клетками трубочки, которые станут centroacinar клетками. Браун, домены в трубочках инициируют протоковую клеточную дифференцировку. Зеленые ядра, рассеянные клетки в трубочках инициируют экспрессию Ngn3. Зеленые клетки избежали эпителия и начали островковую клетку развивающаяся программа. Голубые, дифференцирующиеся эндокринные клетки, которые инициировали синтез островкового гормона. Перечень технических условий, кластеры дифференцируемых островковых клеток. Стрелки указывают исходящий рост эпителиев. Хотя рисунок изображает однородного популяцию bipotent прекурсорных клеток (желтый, островковый и потенциал протока), также возможно, что два отличительных прекурсорных популяции присутствуют, один для островковых клеток и один для протоковых клеток.

Внешний сигналинг, который индуцирует формирование MPC, является неизвестным, хотя Notch сигналинг был предложен, чтобы поддержать локализованную концентрацию MPC в эпителиальных концах, подавляя дифференцирование. Сохранение и повышение Ptf1a, ограниченного MPC, предполагают, что Ptf1a играет важную роль на данном этапе. Преобладающая форма Ptf1a на данном этапе находится в тримерном комплексе PTF1-J. Требование для Pdx1 для вторичного перемещения, чтобы начаться вследствие пока еще недооцененной функции в MPC. Малый еще известен о транскрипторных регуляторах этого важного развивающегося интермедианта, из которого непосредственно возникают ацинарные, протоковые и островковые линии.

Таким образом MPC — мультипотентный популяция прогенитора тиражирования, который создает ветвящуюся эпителиальную сеть во время вторичного перемещения. Этот популяция прогенитора растворяется в фиксировавшие ацинарные прекурсорные клетки и что, кажется, bipotent предшественники для островковых и протоковых клеток (изображаемый в панкреатической схеме линии Фиг. 4-3). Этот развивающийся путь сцепляет эмбриональную протоковую линию больше близко к островковой линии чем к линии ацинарного клетки. Это — важное понятие, потому что благословленная историческая модель была начальным разделением эндокринной линии от обычной протоковой и ацинарной, сопровождаемой формированием ацинусов от протоковых предшественников.

В сумме морфогенетические процессы вторичного перемещения генерируют значительно растянутый и ветвившийся трубчатый эпителий (Фиг. 4-6) с областями специализировался для формирования островковых клеток около центра и кластеров ацинарного клетки к периферии. После этого перемещения панкреатический эпителий подвергся трем трансформациям: предварительно дифференцируемый àprotodifferentiated◊tubular эпителий протоковых и эндокринных прогениторных клеток с MPC и дифференцирующимися ацинусами в концах ◊differentiated протоковые ацинусы соединения эпителия и разделенный от отслоенных эндокринных клеток. Мы рассматриваем затем некоторые развивающиеся процессы, и жила и молекулярный, которые создают ацинусы, протоки и островки.

3.3.1.1. Формирование ацинусов из мультипотентных прекурсорных клеток (MPC)

Поскольку эпителиальное распространение вторичного перемещения выполняет свое течение, MPC в хвостах ветвей уменьшают своего частоту репликации, передают ацинарную линию и дифференцируются к кластерам проацинарного клетки. Чтобы формировать ацинусы, проацинарные клетки в хвостах прекурсорных трубочек могут изменить свои межклеточные контакты и уйти корнями по трубочке, чтобы формировать ацинарного клетку »колпачок» (Фиг. 4-8). Этот процесс последователен с развивающимся интермедиантом зрелого ацинуса с окончанием вставочного протока (также известные как centroacinar клетки) вставление глубоко в ацинус. Хотя много известно о транскрипторных регуляторах для островкового формирования и для ранней стадии развития поджелудочной железы, обычного к островковым и ацинарным клеткам, относительно немного известен о контроле ацинарного формирования. Никакой внешний сигнал или транскрипторный регулятор еще не были показаны непосредственно, чтобы инициировать ацинарное развитие.

Экспрессия Hes1 в прекурсорном эпителии вторичного перемещения включает наличие Notch сигнальных активных. Экспрессия Hes1 в прекурсорных трубочках растягивается до, но не включает проацинарных клетек, предполагая, что Notch сигнальный может контролировать этой развивающейся границей. Действительно, в рыбке данио-рерио правильное выделение предшественников к ацинарным и протоковым линиям требует оператора, Notch сигнального [98,139]. В экспериментах восстановления Hes1 может препятствовать с активностью Ptf1a непосредственно. Если Notch-лиганды регулируют и островок и ацинарные развивающиеся программы, дополнительные позиционные стимулы должны быть необходимыми, чтобы указать один или другая программа.

Wnt сигналинг был включен непосредственно в ацинарном развитии и может обеспечить второй внешний стимул для прямых клеток, высвобожденных от Notch-супрессии до ацинарного, а не островкового или протокового исхода. Клеточно-автономная функция катенина си требуется для формирования ацинарных клетек как часть канонического пути Wnt сигналинга, а не клеточной архитектуры или планарной полярности клетки [40-42 140]. В частности увеличение Ptf1a на вторичном перемещении не наблюдается в «катенине си недостаточная» панкреатическая ткань. Хотя индукция WntPtf1a непосредственно через b-catenin-LEF/TCF, связывающий с генными управляющими последовательностями Ptf1a, не была доказана, связывающий участок LEF/TCF сохранен среди млекопитающих в ацинарном специфическом гене — усилителе для Ptf1a.

Проацинарные клетки, произошедшие из MPC, теряют транскрипторные регуляторы, которые поддерживают статус прогенитора эпителия. Hes1 не обнаружен в клетках, экспрессирующих амилазу и TF, Sox9 и Hnf1b быстро исчезают из этих клеток. Однако, экспрессия Ptf1a продолжается на высоком уровне в проацинусах, тогда как это — выключение в трубочках, содержащих протоковых и островковых предшественников. В этом новом контексте Ptf1a приобретает новую развивающуюся функцию, которая должна направить дифференцирование ацинарных клетек. Активная форма Ptf1a во время первоначальной разработки — тримерный комплекс PTF1-J (Секция 3.2), который необходим, чтобы инициировать формирование ацинусов. Ptf1a, как часть комплекса PTF1, находится около верхней части сети транскрипционного фактора, которая направляет ацинарное развитие.

 

Фиг. 4-8. Стереотипическая модель для морфогенетических процессов, которые генерируют островки центрально и ацинусы периферически. (a): видимость на близком расстоянии структуры Pdx1-выражения трубочек, перитубулярных пуповин и проацинусов от секции поблизости тот из Фиг. 4-6. Отметьте субпопуляцию клеток, расположенных в пуповинах клетки или трубочках в контакте с пуповинами, у которых есть очень высокий Pdx1; они могут быть клетками, фиксировавшими выборочно В-лимфоцитарной программе дифференцирования. Растительность, Pdx1; красный цвет, глюкагон, который отмечает большую часть дифференцируемых эндокринных клеток на данном этапе (E14.5). (b): Схема предложенных развивающихся компартементов эпителия пост-MPC. Желтый, прогениторы островковых и протоковых клеток сохраняют способность для пролиферации клеток. Бежевые, фиксировавшие протоковые предшественники клетки. Апельсин (уехал), фиксировавшие проацинарные клетки сохраняют пролиферацию клеток и сценарий с трубчатым эпителием и начали синтез других пищеварительных ферментов в дополнение к Cpa1. Красный цвет (право), дифференцируя ацинарных клетек с низкой способностью репликации клетки, продолжающимся cytodifferentiation и аккумуляцией секреторных (профермент) гранулы. Ацинарные клетки формировали колпачок, захватывающий конечные клетки трубочки, которые становятся centroacinar клетками зрелого ацинуса. Растительность-к-синему, островковые предшественники инициируют островковую программу через экспрессию Ngn3 (зеленые ядра) и высвобождение от эпителия трубочки. Расположение межклеточных контактов не подтверждено. Ортогональная/Асимметричная (верхняя) модель деления: Параллельные деления клетки симметричны и генерируют эквивалентные дочерние клетки, которые остаются в эпителии. Ортогональные деления (растительность) асимметричны и сохраняют один дочерний элемент в эпителии с внутриклеточными неповрежденными контактами и высвобождают другой. (Ниже) модель EMT: предварительные эндокринные клетки в эпителии повреждают внутриклеточные контакты, приобретают временные мезенхимальные свойства, мигрируют от эпителия, собираются в кластерах, восстанавливают свойства эпителиальной клетки и дифференцируются. Вкладка уехала: проацинус с соединяющейся трубочкой. Право вкладки: дифференциация ацинуса со структурой колпачка.

Ранний шаг на ацинарном дифференцировании — синтез подобных Rbpj (Rbpjl), продукта гена Rbpj, который был дублирован когда-то во время позвоночной эволюции и поскольку отклонился. Принимая во внимание, что Rbpj — транскрипторный медиатор для Notch, Rbpjl потерял способность участвовать в Notch сигнальный путь. Экспрессия Rbpjl в значительной степени ограничена ацинарными клетками поджелудочной железы и отличительными областями переднего мозга. Транскрипция гена Rbpjl активирована в проацинарных клетках комплексом PTF1-J, связанным с промотором Rbpjl. Поскольку протеин Rbpjl аккумулирует, он заменяет субъединицу Rbpj в комплексе PTF1. Это — форма Rbpjl (PTF1-л), который связывает и управляет промоторами большинства если не все секреторные пищеварительные ферменты дифференцируемых ацинарных клетек. PTF1-л также заменяет PTF1-J на промоторе Rbpjl и создает положительную регуляторную петлю, которая обеспечивает непрерывную продукцию Rbpjl в ацинарных клетках. Дополнительным способом у гена Ptf1a есть транскрипторный ген — усилитель с PTF1-связанным сайтом, который требует наличия тримерного комплекса PTF1 для активности. Следовательно, гены для обеих ограниченных поджелудочной железой субъединиц комплекса автоактивированы в ацинарных клетках PTF1-л. Подобные транскрипторные петли положительной обратной связи, как обычно находят, около верхней части регуляторной иерархии в развивающих системах и подаче сначала управляют развитием к специфическому состоянию и затем стабилизируют то состояние. Вероятно, что комплекс PTF1-J помогает устанавливать популяцию MPC и развивающийся сигнал, такой как Wnt (см. выше), выдвигает некоторые MPC к ацинарному развитию, активируя Rbpjl и другие регуляторные гены. Требование для Rbpj во время ацинарного развития наиболее вероятно вследствие его роли в комплексе PTF1-JMPC и не его роли в Notch сигнальном. Обеспечение непрерывной транскрипции Ptf1a и Rbpjl через их саморегуляторные петли может затем управлять ацинарным дифференцированием и стабилизировать фенотип зрелых ацинарных клетек.

PTF1-л комплекса находится на промоторах всего генетического кода секреторные тестирование проферменты: амилаза (Amy1), эластазы 1 & 2 (Ela1, Ela2), карбоксипептидаза A1 (Cpa1), Си химотрипсина (Ctrb) и трипсин (Prss3). Потенциальные PTF1-л связывающих участков присутствуют около начала генов четырнадцати других ацинарных секреторных ферментов. Вероятно, что PTF1-л комплекса согласованно контролирует всем накоплением ацинарных секреторных протеинов.

bHLHTFMist1 экспрессируется выборочно в секреторных клетках серозного типа многих экзокринных желез. Во время развития поджелудочной железы Mist1 обязан устанавливать правильную полярность апикального базального клетки и завершать ацинарное дифференцирование. Действия Mist1 вниз по течению Ptf1a, потому что Mist1-дефицитные эмбрионы нормально инициируют ацинарное развитие, но ацинарные клетки не приобретают правильный cytoarchitecture или путь для регулируемого экзоцитоза. В отсутствие Mist1 ацинарные клетки теряют межклеточную коммуникацию, потому что щелевые контакты не формируются должным образом, имеют митохондрию с подвергнутым опасности Кальцием ++ захват и Golgi, помещенный неправильно, и имеют дефектный регулируемый экзоцитоз. Утрата функциональных щелевых контактов вследствие значительно сниженной экспрессии connexin32, который нормально соединяется с connexin26, чтобы формировать внутриклеточные каналы контактов. Генетический код Connexin32 является прямой мишенью Mist1. Как следствие этих дефектов в экспрессии гена и клеточной организации, нормальная полярность ацинарного клетки не установлена, Кальций ++, сигналинг аномален, накопление секреторных ферментов дефектное, активированы внутриклеточные проферменты, и генная особенность клеток протока экспрессируется аберрантно. Mist1 также ограничивает репликацию ацинарного клетки, контролируя экспрессией регулятора клеточного цикла p21. Таким образом Mist1 контролирует заключительной стадией дифференцирования, которое устанавливает оператор и sТаблица фенотип ацинарного клетки.

TF Цинкового пальца Gata4 присутствует всюду по раннему панкреатическому эпителию, становится ограниченным в концах эпителиальных ветвей во время вторичного перемещения и присутствует исключительно в ацинарных клетках зрелой железы. Поскольку нулевые эмбрионы Gata4 умирают в 9.5dpc, не известно, играет ли Gata4 важную роль в ацинарном развитии, которое предлагает ее характер экспрессии.

Lrh1/Nr5a2 — член семейства ядерных гормональных рецепторов и требуется для правильной гаструляции и регуляции метаболизма желчной кислоты во взрослой печени. Это присутствует в высоких уровнях в панкреатических ацинарных клетках и отрегулированный по меньшей мере частично действием Pdx1 на его промоторе. Предварительное свидетельство указывает, что Lrh1 привнесен непосредственно PTF1 в начале ацинарного развития и требуется для большей части ацинарной развивающейся программы.

Гомеодоменный протеин Prox1 требуется для правильного выделения прогениторных клеток к эндокринному против экзокринной линии. У Prox1-дефицитных эмбрионов есть рано развившееся ацинарное развитие и полное формирование ацинарного и панкреатического островка со скошенным поперечным сечением. Эти развивающиеся дефекты предполагают, что Prox1 мог бы помочь поддерживать мультипотентного популяцию прогениторной клетки, задерживаясь ацинарное развитие. Поскольку Prox1 может взаимодействовать и ингибировать транскрипторную активность Lrh1 в других контекстах, это может управлять аккуратным формированием ацинусов, ограничивая функцию Lrh1 во время развития поджелудочной железы. Действительно, Prox1 и Lrh1 экспрессируются в дополнительных паттернах во время вторичного перемещения. Так же, как устранение сдерживающих воздействий Notch сигналинга на активности Ngn3 вызывает истощение прогениторной клетки, позволяя рано развившееся эндокринное развитие, так также мог бы отсутствие Prox1 позволять несдержанную активность Lrh1 и преждевременную индукцию ацинарного развития.

Критические следующие шаги в понимании далее природа ацинарных клетек и их формирования должна идентифицировать внешний сигнал (ы), который растворяет ацинарную линию от мультипотентных прекурсорных клеток и определить взаимодействующую сеть транскрипционного фактора, которая включает PTF1, Mist1, Lrh1, Prox1 и Gata4.

 

 

3.3.2. Протоковое развитие

Протоковая система зрелой поджелудочной железы включает два основных панкреатических протока, которые стекают в кишечник, малые междольковые протоки, которые сцепляют дольки к основному дренажу, более малым интралобулярным протокам и даже более тонким протокам вставления (ID), которые соединяются с индивидуальными ацинусами [156,157]. Кроме того, поджелудочная железа — единственная экзокринная железа, в которую соединяющиеся протоки (здесь вставленные протоки) вставляют в ацинус. Эти вытяжения вставочного протока определялись ‘‘centroacinar клетки,’’ термин, который затеняет их функцию, происхождение и зависимость с протоковым деревом, и мы предлагаем вместо этого обозначение внутриацинарные клетки протока (клетки IAD). Протоковая природа клеток IAD указана их экспрессией Muc-1, Эмульсия-типа-масло-в-воде-glycosylated трансмембранное протеиновое настоящее в апикальном полюсе всех протоковых клеток и их специфическое связывание с Агглютинином Dolicusbiflurous (DBA) [126,159]. Свидетельство, что ID происходят из развивающейся программы, отличительной от того из больших протоков, является несколькими-кратными. Эти две программы могут быть растворены гестационными временами, в которые каждый требует PDX1: истощение Pdx1 экспериментально только до вторичного перемещения в E12.5 позволяет формирование больших протоков, но не ID или клетки IAD. Протоковая структура, которая формируется на Pdx1-истощение в последовательных моментах времени, кажется, представляет незамкнутые основные протоки (один от каждого зачатка), ветви первого порядка от основных протоков (междольковые протоки), и начало ветвей второго порядка дистально (интралобулярные протоки). Подобным способом направленная germline инактивация Ptf1a позволяет формирование большого, но не малых протоков.

Большие панкреатические протоки подобны и развито связали с обычного желчного протока [61,160]. Действительно, у желчного эпителия есть потенциал для развития поджелудочной железы. Hes1 нормально экспрессируется всюду по внепеченочному желчному эпителию во время развития желчного протока. У мышей это гомозиготно-дефицитно для Hes1, развивающий желчный эпителий неуместно экспрессирует Ngn3 и Ptf1a. Этот эктопический Ngn3-expession приводит к аберрантному формированию подобных островку структур и Ptf1a-экспрессии к ацинусам. Просто выделяя эмбриональные внепеченочные желчные эксплантаты протока от invivo связей активацией лицензий диссекции Sox9, Pdx1, Hnf6/Onecut1, Hes1 и Ngn3 скоротечно и формирования подобных си эндокринных клеток во время культуры тканей. В других исследованиях ХЛ фактор Hnf6/Onecut1 был показан, чтобы быть требованным для правильного развития желчного тракта и больших панкреатических протоков. Развитие больших панкреатических протоков прервано в Hnf6-дефицитных эмбрионах, но форме ID нормально. Таким образом различные регуляторные программы, кажется, контролируют формированием двух субпопуляций панкреатических протоков. Это далее иллюстрировано на молекулярном уровне, поскольку два класса протоков можно отличить в поджелудочной железе взрослых: экспрессия Tcf2 поддержана в дифференцируемых больших протоках, но не в ID и клетках IAD.

Hnf6 и другие TF, которыми это контролирует, являются критическими регуляторами протокового развития. Отсутствие Hnf6 вызывает обширные развивающиеся дефекты поджелудочной железы. Принимая во внимание, что распространенность и морфология ацинарной ткани почти нормальны и первая форма эндокринных клеток волны, вторая линия волны не появляется и расширилась, кистозные структуры протока появляются в эпителии. Кистозный протоковый фенотип появляется в 15 dpc, которые могут отметить начало специфичного для протока дифференцирования. Кистозные протоки экспрессируют маркер дифференцирования Muc1, но лишены первичных ресничек, нормально представляют всюду по зрелому большому протоковому дереву. Мутации в генах для структурных белков ресницы вызывают подобные дефекты на протоковом дифференцировании, но вторую форму эндокринных клеток волны. Эти наблюдения предлагают, чтобы протоковые предшественники формировались, но не дифференцировались должным образом, частично вследствие отсутствия первичных ресничек. Поскольку вторые эндокринные клетки волны формируются в отсутствие ресничек, они очевидно требуют Hnf6 для различного (или дополнительный) цель, возможно формирование непосредственных вторых прекурсорных клеток волны.

Hnf6 контролирует формированием ресничек, и таким образом протоковым развитием, через Hnf1b, другой ключевой панкреатический TF. Hnf6 необходим для экспрессии Hnf1b во время печени и развития поджелудочной железы, и Hnf1b, как известно, контролирует экспрессией генов для функции ресницы в почке. Отсутствие Hnf1b в клетках кистозных протоков Hnf6-дефицитной эмбриональной поджелудочной железы [158, 165] указывает, что дефект ресницы вследствие утраты Hnf1b. Чтобы понять контроль протокового развития далее, будет важно идентифицировать внешние сигналы, которые инициируют протоковую программу и дополнительные TF, которые контролируют им.

3.3.3. Вторая волна эндокринных клеток — формирование примитивных островков

Новый популяция эндокринных клеток, отличительных от первой волны раннего зачатка поджелудочной железы, возникает во время вторичного перемещения из популяции прогениторов, оставленных позади продвигающимися MPC в эпителиальных концах (Фиг. 4-7). Временная интенсивная экспрессия Ngn3 в рассеянных клетках трубчатого прекурсорного эпителия трубочки направляет эти клетки, чтобы начать эндокринную развивающуюся программу, индуцируя проэндокринные TF, которые включают Snail2/Slug, NeuroD1, Pax4, Arx и Nkx2.2. Активации Ngn3, кажется, способствует связывание TFHnf1, Hnf6 и Hnf3b в дистальную регуляторную область гена Ngn3. Эти факторы присутствуют всюду по внутренней области прекурсорного эпителия, но транскрипция Ngn3 допрессована во всех кроме нескольких рассеянных клеток в любой момент, Notch сигнализируя, результируя к связыванию Hes1 или другим членам семейства гена-репрессора Hes1 в проксимальную промоторную область Ngn3. Ограниченная экспрессия Ngn3 обеспечивает взвешенную индукцию эндокринного развития, не исчерпывая популяцию прогенитора преждевременно и не вытесняя протоковое развитие клетки от подобного популяции. К тому времени, когда островковые предшественники становятся фиксировавшими и оставляют эпителиальную трубочку, экспрессия Ngn3 была резко выключением. Переходный характер транскрипции Ngn3, кажется, сбор, по меньшей мере частично, к репрессии жесткой обратной связи Ngn3.

Ngn3 инициирует развивающийся каскад, активируя промоторов генов для TF с ролями в эндокринном дифференцировании. Два члена семейства Зонального пальца TF гена-репрессора (Snail2 и Insm1) индуцированы вскоре после временного появления высокого Ngn3. В других развивающихся контекстах Snail2 инициирует эпителиально-мезенхимальный транзит, который высвобождает клетки от ограничивания эпителиальных листов и так может также программировать высвобождение эндокринных прекурсорных клеток от трубчатого эпителия. Другие таргетируемые гены контролируют эндокринной программой дифференцирования непосредственно. NeuroD1 находится чуть ниже Ngn3 в регуляторной иерархии. Действительно, принудительная экспрессия или Ngn3 или NeuroD1 в панкреатических протоковых клеточных линиях индуцирует эндокринную программу дифференцирования, последовательную с тесной связью между панкреатическими протоковыми и островковыми линиями (Фиг. 4-3). Эти два набора генов, индуцированные Ngn3 или NeuroD1, подобны, но не полностью перекрывающийся; таким образом оба необходимы, и у каждого есть специфические функции. Первичная функция Ngn3 — индукция NeuroD1, связывая и активируя промотора NeuroD1, и NeuroD1 затем продолжает эндокринную программу дифференцирования после того, как экспрессия Ngn3 останавливается.

Внутренние факторы генетического кода, которые растворяют a, си, катехин, и ми и подлинии PP островковых клеток, среди набора эндокринных регуляторных генов, индуцированных Ngn3. В этом отношении Ngn3 сотрудничает с Hnf3b, чтобы активировать промотора Pax4, который передает клетки, чтобы перевязать исходы клетки катехина и впоследствии направляет завершение В-лимфоцитарного дифференцирования через гены, которыми это контролирует. Как комплемент к Pax4, ХЛ фактор Arx направляет предшественников б/д к клеточной дифференцировке катехина. Pax4 и Arx первоначально присутствуют вместе в промежуточной эндокринной прекурсорной клетке и взаимно противодействуют экспрессии другого, связывая и ингибируя транскрипцию гена других. Неизвестные влияния, которые дают власть одной или другому определять относительное отношение палочкоядерных клеток катехина.

Хотя Pdx1 экспрессируется в прогениторных клетках для всех островковых клеточных типов, его наличие в отчетливо верхних горизонтах в рассеянных клетках в пределах прекурсорного эпителия, как думают, поучительно для В-лимфоцитарного исхода (Фиг. 4-8a). Делеция транскрипторного гена — усилителя, требуемого специфично для привнесения Pdx1 в эпителии вторичного перемещения значительно, уменьшила формирование В-лимфоцитов и дополнительно увеличилась в a-, dand клетки PP, предполагая, что преимущественное выделение прекурсорных клеток к линии си требует более высокого порогового значения Pdx1. bZIP фактор MafA обязан завершать заключительные стадии bcell дифференцирования активирующими генами, важными для В-лимфоцитарной функции, включая инсулин. Pdx1, Nkx2.2 и Hnf3b сотрудничают, чтобы активировать MafA избирательно в дифференцирующихся В-лимфоцитах; MafA в свою очередь обязывает регуляторную область Pdx1 помогать поддерживать высокие уровни Pdx1 во В-лимфоцитах.

Эти немного примеров конкуренции и укрепления регуляторных петель, сцепляющих транскрипционные факторы и их гены, иллюстрируют обычные механизмы, которые растворяют подобные клеточные линии и стабилизируют процесс дифференцирования, и финал дифференцировал фенотипы клетки. Больше полные описания TF, которые контролируют островковой клеточной дифференцировкой, представлены в нескольких превосходных обзорах.

Внешние факторы также регулируют вторую волну эндокринного дифференцирования. Контроль коммитмента эндокринному исходу Notchсигнальным был углублением, характеризованным экспериментальной манипуляцией. Управление экспрессией Notch1-ИКД в предшественниках и к эндокринным и к экзокринным линиям предотвращает дифференцирование и компартементов и оставляет невыбродившийся дифференцируемый протоковый эпителий. Invivo гиперэкспрессия конститутивно активного Notch (Notch1-ИКД) выборочно в Ngn3 + прекурсорный популяция также подавляет эндокринное дифференцирование.

Сигналинг TGFb помогает и функции структуры островка вида. Компоненты пути TGFb присутствуют в прекурсорном эпителии и мезенхиме. В частности рецепторы активина (ActRIIa и ActRIIb) найдены в панкреатическом эпителии и позже в островках. Нулевые или доминантно-негативные мутации этих рецепторов или их последующего медиатора Smad2 в панкреатическом прекурсорном эпителии или в дифференциации эндокринных клеток результируют к сниженной островковой гормональной экспрессии и островковой гипоплазии. Точно так же гиперэкспрессия ингибиторного Smad7 в пределах домена Pdx1 значительно уменьшает В-лимфоцитарное развитие. Важно, ингибитор TGFbfollistatin находится в мезенхиме после второго перемещения и позже в островках в E18.5. Исследования эксплантата предполагают, что follistatin ингибирует эндокринное дифференцирование и способствует экзокринному дифференцированию и может также играть активную роль в генерации островков, регулируя матриксную металлопротеиназу MMP-2. Вместе, эти результаты поддерживают роль для TGFb и активина во время эндокринного дифференцирования. Регуляция follistatin, вероятно, будет требована и для начального выделения прогениторов к экзокринным или эндокринным линиям и для правильного морфогенеза островков.

Член семьи TGFbGDF11 требуется для В-лимфоцитарного дифференцирования и созревания. У мышей, утрачивающих в GDF11, есть больше прекурсорных клеток выражения Ngn3 поздно в беременности, предполагая, что GDF11 подавляет эндокринное созревание. Эта роль, кажется, ограничена эмбриогенезу, потому что заключительный количество эндокринных клеток у взрослых мутантных мышей более мал чем нормальный. Экзокринный компартемент нулевых мышей GDF11 также более мал чем нормальный, указывая, что GDF11 может контролировать выбором прогениторов между эндокринными и экзокринными исходами. Считается, что GDF11 играет параллельную роль к Notch сигналингу, потому что оба требуются для правильного распространения эндокринных прогениторов, подавляя их дифференцирование во время определенного окна времени, таким образом регулируя общее количество дифференцируемых эндокринных клеток. Потребность в плотной регуляции TGFb, сигнализирующего в панкреатической ткани, отражен многим раком поджелудочной железы с повышенными уровнями и TGFb и Smad2.

3.3.3.1. Формирование островковых прекурсорных клеток путем деламинации

Принимая во внимание, что ацинусы формируются в хвостах прекурсорных трубочек и поддерживают топологический сценарий с протоковой системой, формой островков от клеток, которые избегают континуума эпителиальных трубочек. Избежавшие островковые прекурсорные клетки слипаются в пуповины, которые остаются интимно ассоциированными с и в пределах базальной пластинки трубочек уровня единственной клетки. Пуповины эндокринной клетки растут непрерывным задействованием предшественников от эпителиальных трубочек, а не репликацией дифференцирующихся эндокринных клеток.

Пуповины эндокринной клетки — таким образом эндокринные клетки рано в их процессе дифференцирования, и их может отличить от трубочек наличие синаптофизина (Л Ши, M.A. Hale & R.J.M., неизданный), компонент микровезикулы секреторный процесс и ранний маркер дифференцирования нейроэндокринных клеток. Клетки пуповины с синаптофизином, но без любых из пяти основных островковых гормонов, кажется, составляют менее дифференцируемые клетки, последний раз высвобожденные от трубочек. Приблизительно половина synaptophysinexpressing клеток в 14.5-15.5 dpc — предгормональные предшественники, в то время как остаточный член имеет эндокринные гормоны и поэтому больше дифференцируется. Поскольку эндокринные пуповины назревают, увеличение размера, и формируют сферические структуры, базальная пластинка, окружающая формирующийся островок в конечном счете щепотки от близости его ассоциация с дифференцирующимся протоком, и таким образом разделяет внеклеточные пространства эндокринных и экзокринных тканей.

Два клеточных процесса были предложены для высвобождения островковых предшественников от трубчатого эпителия (Фиг. 4-8). Один, классический эпителиально-мезенхимальный транзит или EMT, обычный развивающийся процесс для того, чтобы генерировать подвижные мезенхимальные клетки от клеток в эпителиальном листе. Во время EMT эпителиальные клетки избегают своих эпителиальных соседей, приобретая мезенхимальные свойства клетки. Для этого процесса, чтобы быть жизнеспособным вариантом для островкового оттока крови клетки, возвращение к прежнему состоянию из временного мезенхимального состояния назад в эпителиальное состояние должно наблюдаться до эндокринного дифференцирования в пределах пуповин эндокринной клетки. Другой процесс — ортогональное или асимметричное деление клетки, которое высвобождает клетки от эпителия переориентацией плоскости деления клетки в манере, которая выделяет один дочерний элемент от контактных комплексов, которые ограничивают клетки в эпителиальном листе. Мы обсуждаем свидетельство для каждого.

Эпителиально-мезенхимальный переход (EMT)

Высвобождение островковых прекурсорных клеток от эмбрионального панкреатического эпителия было предложено много раз, чтобы вовлечь процесс, связал с EMT, но пока еще не было никакой непроницаемости, что это наблюдается. Во время гаструляции инволюция мезодермальных прекурсорных клеток через примитивную полосу наблюдается EMT. Кроме того, мигрирующие клетки неврального гребешка возникают через деламинацию клеток от dorsolateral нервной трубки EMT. Образцы EMT разделяют многие подобные свойства, которые относительно хорошо поняты на клеточном уровне. Индивидуальные клетки сбегают из эпителиального листа и начинают EMT, повреждая плотные комплексы контакта с их соседями и деградируя контактные протеины. Изменения в cytoarchitecture расслаивающейся клетки управляют базальной ретракцией недавно неограниченного апикального домена. Эти клетки обычно теряют свою поляризованную эпителиальную особенность, становятся подвижными и развивают fibroblastic появление. В некоторых случаях колебание границы базального клетки непрерывными элементарными волокнами актина инициирует перемещение клетки из эпителиального листа.

EMT часто инициируется TGFb, FGF или Wnt сигналингом, индуцируя TF, которые подавляют эпителиальные гены поддержания и других, которые способствуют мезенхимальному фенотипу. Сигналинг через эти пути индуцирует основные регуляторы EMTSnail1 или его близкое парабревно Snail2. В некоторых экспериментальных фиксациях принудительная экспрессия Snail1/2 достаточна, чтобы подавить особенности эпителиальной клетки и индуцировать мезенхимальные особенности. Факторы Snail подавляют транскрипцию генов Е-кадгерина и индуцируют ускоренную деградацию Е-кадгерина. Wnt и сигналинг FGF могут сотрудничать, чтобы индуцировать, стабилизировать и повысить ядерную концентрацию Snail1 и Snail2 и подавить ген Е-кадгерина непосредственно через факторы LEF/TCF. Большинство клеток, начинающих EMT, повысило активность GSK-3b (важная регуляторная вершина сигнальных путей Wnt и FGF) совпадающий с повышенной ядерной аккумуляцией катенина си. Каждый из этих сигнальных путей важен для развития поджелудочной железы, и они могут регулирование дебита скважины процесс EMT для высвобождения эндокринные предшественники от трубчатого прекурсорного эпителия.

Единственное свидетельство к настоящему времени, что процесс EMT наблюдается во время эндокринного развития вторичного перемещения, является наличием Snail2 в рассеянных клетках трубчатого прекурсорного эпителия. Snail2 часто на (80%) совпадающий с Ngn3, предполагая, что Snail2 — ранний ген, индуцированный Ngn3. Появление Snail2 таким образом наблюдается в подходящее время для того, чтобы инициировать EMT вскоре после того, как прекурсорные клетки передают эндокринный исход, и дразнящее предложение, указывающее на вовлечение EMT во время эндокринного дифференцирования.

Ортогональный Пикте Деления клетки и Раттер предложили, чтобы островковые предшественники сбежали из эпителия изменением от нормального оси деления клетки, параллели к эпителиальной полости, к той, которая является ортогональной к полости (Фиг. 4-8). Этот процесс подобен этому для развития эмбрионального neuroepithelia мозга, спинного мозга и сетчатки. Эти эпителии составлены из единственного уровня клеток с сильной апикально-базальной полярностью и сцеплены плотными контактами и adherens контактами. Параллель делений клетки к эпителиальной полости поддерживает популяцию прогениторной клетки, генерируя эквивалентные дочерние прогениторные клетки, тогда как перпендикуляр делений к (ортогональной) полости сохраняет один дочерний элемент прогенитора в эпителии и высвобождает другой, чтобы начать нейронное развитие. Плоскость дробления в параллельном делении делит пополам апикальную плазматическую мембрану и разделяет верхушечную клетку и компоненты базального клетки одинаково к обеим дочерним клеткам. Эквивалентные дочерние элементы сохраняют контактные комплексы со своими соседями и формируют нового друг с другом, так, чтобы точность эпителия осталась неповрежденной.

Плоскость дробления от перпендикуляра, который обходит апикальную мембрану, создает одну дочернюю клетку, которая наследует компоненты верхушечной клетки (включая апикальную плазматическую мембрану и adherens контакты) и другой, который наследует базальные компоненты. Это деление клетки генерирует два клеток с отчетливо различным составом апикального и базального содержания белка, включая регуляторные молекулы со смещенным апикальным или базальным распределением. Если островковая форма клеток асимметричным делением клеток в трубчатом эпителии вторичного перемещения, »базальные» дочерние клетки были бы указаны, чтобы начать островковую развивающуюся программу и высвобождение от эпителия, тогда как »апикальные» дочерние элементы останутся в пределах эпителия и или сохранят статус прогенитора или станут протоковой клеткой.

Удивительно, что исследования, чтобы различить EMT и асимметричное деление не были выполнены в панкреатическом эпителии, как они имеют в других эпителиальных производных органах, таких как почка. Эти два механизма можно отличить через их очень различные клеточные процессы, использовать цитоплазматических компонентов и регуляторов, манипуляции cytoarchitecture и сегрегации базальных и апикальных маркеров.

3.3.4. Сравнение первых и вторых волн эндокринных клеток

Точная развивающаяся зависимость между первыми и вторыми эндокринными клетками волны — неизвестное; однако, различия между ними предлагают, чтобы они представили различные клеточные линии.

1. Хотя и первые и вторые эндокринные клетки волны требуют Ngn3, формирование первых клеток волны не требует Pdx1 или Ptf1a, которые являются критическими по отношению к формированию второй линии волны. Действительно, только несколько первых клеток волны экспрессируют Pdx1, и ни один не экспрессирует Ptf1a; отсутствие Pdx1 и/или Ptf1a отличает дифференцируемые первые эндокринные клетки волны, отличительные от остаточного члена от прото-дифференцируемого эпителия на данном этапе.

2. Еще много В-лимфоцитов чем клетки сделаны во время вторичного перемещения. Кроме того, глюкагон и инсулин, cо-экспрессирующий эндокринные клетки, не наблюдаются после вторичного перемещения. Отношение связки клетки, кажется, неотъемлемое свойство этих двух линий, потому что экспериментальная манипуляция привнесением Ngn3 к высоким уровням во время первичного перемещения приводит к перепроизводству клеток глюкагона, и во время вторичного перемещения приводит к перепроизводству В-лимфоцитов.

3. Кластеры первых эндокринных клеток волны неизменно соединены с прекурсорным эпителием клеточным мостом и, кажется, отделяются от прото-дифференцируемой эндодермы завершением подающего надежды процесса, а не деламинации, которая наблюдается во время вторичного перемещения.

Принимая во внимание, что клетки, которые формируются во время вторичной переходной конвертазы прогормона 2 (PC2) использования, чтобы процессировать предшественника полипептида проглюкагона к активному глюкагону, ранние клетки, имеют PC1/3, а не PC2 и расщепляют предшественника к GLP1 и GLP2. Поскольку экспрессирующие глюкагон первые клетки волны имеют PC1/3 и продуцируют пептиды GLP, они не строго клетки. Если эти клетки способствуют к популяция клетки новорожденных островков, как предложено, они должны переключить на PC2 от PC1/3, чтобы продуцировать глюкагон. Обработка проглюкагона к GLP1 и GLP2 PC1/3 является особенностью enteroendocrine Л клеток кишечника и желудка. Таким образом ранние эндокринные клетки могут быть тесно связаны с enteroendocrine линией, которая также требует Ngn3.

Развивающееся происхождение и исходы первых и вторых клеток волны — noТаблица в двух отношениях. Во-первых, клетки первой волны не прогениторы второго [3,108]. Следовательно, два отделяются, эндокринные программы наблюдаются, а не единственная, продолжительная. Во-вторых, эквивалентный, преимущественно экспрессирующий глюкагон, первый популяция эндокринной клетки волны не наблюдается во время человеческого развития поджелудочной железы. Во время развития человека клетки инсулина кажутся первыми и всегда преобладающие, сопровождаются коротко появлением клеток соматостатина и глюкагона. Эти самые ранние человеческие эндокринные клетки формируются в течение периода морфогенеза, который кажется связанным с мышиное второе перемещение, а не более раннее первичное перемещение. Для сравнений с развивающимися процессами человеческого островкового формирования важно отличить первые и вторые волны мышиных эндокринных клеток.

3.3.5. Слияние дорсального и вентрального зачатка

Когда дорсальное и вентральные зачатки растут, ветвятся и растягиваются, они столкнуты у комля их первичных протоков перемещениями обращающегося кишечника. Первичные протоки сливаются в пределах 11.5 dpc, в то время как их дистальные части остаются в значительной степени отдельными. У людей слияние дорсального и вентральных зачатков создает более интегрированный орган чем в грызунах. Дорсальный зачаток формирует верхний голос головы человеческой поджелудочной железы, так же как основную массу и хвост (или селезёночная часть). Вентральный зачаток формирует нижний голос головы поджелудочной железы — крючковидный отросток. Составы дорсальных и вентральных частей отличаются. Дорсальная поджелудочная железа формирует более изобильные большие островки с более высоким количеством связки клетки и меньшее число клеток PP. Напротив, вентральная поджелудочная железа подается, вкраплен более малыми островками, которые были показаны, чтобы содержать пропорционально больше клеток PP. Однако, относительная плотность островков в пределах двух секций поджелудочной железы сопоставимы.

3.4. Перинатальный рост и дифференцирование (16 dpc новорождённого)

После вторичного перемещения и приобретения исходов ацинарной, протоковой или эндокринной клетки, поджелудочная железа продолжает рост параллельно с большинством других эмбриональных органов. Поджелудочная железа набухает пролиферацией клеток с экзокринной тканью, добавленной в периферии и эндокринных клетках, слипающихся в прогрессивно большие и более зрелые кластеры. Пропорция эндокринных клеток падает вследствие массивного распространения назревающей экзокринной ткани. В течение первых нескольких недель после рождения первые зрелые островки становятся отличимыми с распознаваемой архитектурой В-лимфоцитарного ядра, окруженного оболочкой a, ми, и недавно появились катехин и клетки PP (которые начинают появляться в 15.5 dpc).

3.4.1. Генерация островков

Островковый морфогенез начинается на вторичном перемещении с предшественников эндокринной клетки, высвобожденных от трубчатого панкреатического эпителия. В отличие от первых клеток волны, эти предварительные эндокринные клетки аггрегировать в подобные ленте пуповины, которые остаются в тесной связи с прекурсорным эпителием. Клетки мигрируют вперед, а не далеко от прилегающего эпителия, и недалеко от их происхождения. Незадолго до выражения глюкагона рождения клетки начинают обертывать В-лимфоцитарные пуповины, инициируя формирование периферической оболочки в зрелых островках. Пуповины смешанных эндокринных клеток предложены, чтобы быть размятыми ростом ацинарной ткани, которая ходатайствует и делит пуповины на сегменты, как гранулы на струне ля. До рождения формирующиеся островки приобретают характерную сферическую форму, теряют их плотную ассоциацию с протоковым эпителием и организуют поблизости в пределах ацинарной паренхимы. Важный аспект островкового морфогенеза — внутренняя организация В-лимфоцитов в плотно связанные и поляризованные эпителиальные оболочки, окружающие кровеносные сосуды. Хотя генерация островков быстро наблюдается в развивающей поджелудочной железе и термине, широко использованном, это почти полностью игнорировалось исследователями только с несколькими исключениями, выделенными ниже.

Мутации во многих ключевых развивающихся внешних и внутренних факторах разрывают морфогенез нормальных островков. Дефекты относятся к двум основным категориям — разрушению внутриостровковой организации или аберрантного островкового роста — которые наблюдались в мышиных моделях диабетов [193-196]. Разрушение BMP, сигнализирующего через делецию рецептора BMP 1a, ген, например, разрывает разделенное распределение клетки к оболочке и В-лимфоциты к внутреннему, и нарушает стимулированную секрецию инсулина глюкозы. Правильный контроль матриксной металлопротеиназы MMP-2 TGF-b1 также требуется для нормального островкового морфогенеза. Персистирующая экспрессия HNF6 вне 18.5 dpc вызывает неэффективность островковой архитектуры и В-лимфоцитарной дисфункции. Когда Nkx2.2 экспериментально конвертируется в ген-репрессор (через слияние с engrailed доменом гена-репрессора) и экспрессируется в перинатальном эндокринном компартементе, форма клеток в пределах островкового ядра и пораженных мышей становится открыто диабетической после рождения. Это только несколько из многих подобных примеров мутаций, которые вызывают аберрантную островковую анатомию. Вероятно, что так большая часть контроля островковой архитектуры EF и путями TF наблюдается через их регуляцию адгезивных молекул поверхности клеток или компоненты внеклеточного матрикса, который прямой много аспектов тканевого морфогенеза. Действительно, интегрины и молекулы клеточной адгезии, такие как Е-кадгерин и NCAM, были включены в руководстве миграции и организации эндокринных клеток в островки.

4. Конечное замечание

Сложное и динамичное взаимодействие внешних и внутренних сигнальных путей создает большое разнесение клетки, анатомию, и мелко настроило физиологические функции поджелудочной железы взрослых. Поскольку каждый сигнальный путь используется широко во время эмбриогенеза, дефекты пути часто вызывают рано эмбриональную летальность до начала панкреатического органогенеза, и следовательно панкреатические дефекты обычно нельзя отличить. Напротив, потому что у большинства ключевых панкреатических TF, обсужденных в этом обзоре, есть функции, в значительной степени ограниченные развитию поджелудочной железы или функции, многие непосредственно сцеплены к наследуемыми человеческими панкреатическими болезнями, включая дефекты эндокринной клетки в диабетах и экзокринном агенезе.

С другой стороны дефекты в сигнальных путях обычны в человеческом раке поджелудочной железы. Аберрации в Notch, TGFb, Hedgehog и Wnt путях наблюдаются в аденокарциноме и обсуждены в других главах этого Справочника. К нашему познанию, однако, мутациям в ключе генетического кода панкреатические TF, которые контролируют развитием, обычно не ассоциируются с панкреатическим канцерогенезом. Тем не менее, нужно ожидать, что сигнальные дефекты должны привести к супрессии панкреатических TF, которые способствуют дифференцированию по пролиферации (например, Mist1) или активация TF, которые способствуют инверсии (такой как c-Myc).

Понимание сложных зависимостей между этими факторами и как они влияют на панкреатический рост клеток, пролиферацию и/или дифференцирование, будет критическим по отношению к развитию терапевтических заболеваний подходов, поражающихся в широких пределах из состояний от метаболических дефектов до рака поджелудочной железы. Один разительный пример — недавняя демонстрация, что экспрессия гена инсулина может быть индуцирована invivo направленным трансдифференцированием взрослых ацинарных клетек через принудительную экспрессию всего трех эндокринных транскрипционных факторов, Pdx1, Ngn3 и MafA. Рафинирование этого процесса может привести к терапевтическому подходу, чтобы заменить потерянную В-лимфоцитарную функцию в диабетиках. Это вообразимо, что подобные подходы могут когда-нибудь предоставить возможность стимулирования ацинарной функции реверсировать экзокринную панкреатическую недостаточность.

 

0

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *