科学:新研究揭示诱导脊椎动物肠道旋转的新机制

来源：100医疗网原创2022-09-29 14:51

在一项新的研究中，美国康奈尔大学的研究人员得出结论，肠旋转期间Pix2的表达必须由一种未知的机制进行局部调节，这种机制是正确塑造不对称器官所必需的。相关研究成果发表在2022年9月23日的《科学》杂志上。

几乎所有脊椎动物的外表都是对称的，但它们的内脏器官，如心脏、肝脏和胃，都是以左右不对称的方式精心排列的。器官被装进身体有限的空间，同时保留它们的功能。研究器官左右不对称的一个重要模型是肠道旋转的过程，在这个过程中肠道实现了熟悉的扭曲形状。在健康的胚胎中可以预测肠旋转：它总是逆时针旋转，时机非常完美。肠道旋转依赖于相邻的背肠系膜(DM)，背肠系膜是附着在肠道上的中胚层组织桥，肠道内的血液和淋巴管通过它。背肠系膜的左右两侧在物理上是连续的，但表现出不连续和不对称的组织变化，导致背肠系膜变形，使附着的肠道向左倾斜。这种向左的倾斜为开始不对称的肠道旋转提供了关键的偏向，这在整个进化过程中是保守的。肠旋转由转录因子Pitx2协调，pit x2在胚胎左侧表达。Pitx2驱动的不对称在进化上也是保守的，Pitx2活性的变化破坏了侧部器官的生长。

在早期胚胎中，Pitx2的表达由高度保守的形态发生蛋白Nodal诱导，该蛋白是转化生长因子(TGF)超家族的成员。这种不对称的淋巴结表达是短暂的，在不对称的器官形态出现之前就停止了。然而，Pitx2的表达存在于大多数不对称器官的左侧，包括背肠系膜，在那里它协调肠道旋转。所以，Nodal消失时Pitx2如何引导器官发育的问题一直没有解决。在一项新的研究中，美国康奈尔大学的研究人员得出结论，肠旋转期间Pix2的表达必须由一种未知的机制进行局部调节，这种机制是正确塑造不对称器官所必需的。相关研究成果发表在2022年9月23日的《科学》杂志上，标题是Pitx2模式通过晚期TGF的加速器-制动器机械反馈来旋转肠道。

这些作者发现，从小鼠背肠系膜的前体侧中胚层去除Nodal可以保持正常的肠侧性和Pitx2的表达，这支持Pitx2的额外调节机制的存在。实际上，背肠系膜左侧Pitx2的表达并不是连续的，肠旋转时需要第二波诱导表达。第二波中Pitx2的表达受潜在的TGF机械传感蛋白的局部正反馈环调节，这是一个新的参与者，它将Pitx2的表达与驱动旋转的机械力联系起来。TGF -Pitx2活性抑制左侧背肠系膜中骨形态发生蛋白4(Bmp4)的表达，这标志着肠旋转的第一个分子不对称。BMP4信号持续驱动这个右侧程序，它通过透明质酸(一种细胞外基质(ECM)成分)发挥作用，使背侧肠系膜的右侧扩张和变形，从而启动肠道旋转。然后，来自右侧扩张的倾斜力被感觉到，并机械地转化为邻近左侧背肠系膜的TGF依赖性Pitx2表达变化，导致极化间质凝固和组织硬度增加。这些发现可以用背肠系膜右侧的加速(BMP4)和背肠系膜左侧的制动(TGF -Pitx2)来解释，它们通过机械反馈合作来调节保守的逆时针肠道旋转。因此，脊椎动物的肠旋转结合了生物化学和生物力学的输入，打破了肠的对称性，引导了进化保守的肠旋转。

肠旋转需要由潜在的TGF机械感应蛋白调节的第二波Pitx2表达。图片来自Science，2022，doi :10.1126/Science . abl 3921。

综上所述，这些作者发现了一个机械敏感的TGF反馈环，它驱动Pitx2调控的左转录程序，可以重复旋转脊椎动物的肠道。这些发现解决了一个长期存在的问题，即不对称器官如何解释胚胎执行局部侧向程序的身体计划。揭示器官如何形成的基本机制可能有助于预防出生缺陷，包括肠道旋转不良和肠道扭转，这可能导致大量肠道组织死亡，这对新生儿来说是一种外科急症。虽然这项新研究的重点是肠道，但它也与其他不对称器官有关，其中错误的器官侧化也会导致人类婴儿的致命出生缺陷。(100yiyao.com)

参考资料：

Bhargav D. Sanketi等人。科学，2022，doi :10.1126/science . abl 3921。

版权声明

本网站所有标注“来源：100医学网”或“来源：bioon”的文字、图片及音视频资料，版权归100医学网网站所有。未经授权，任何媒体、网站、个人不得转载，否则将追究法律责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：100医学网”。其他来源的文章均为转载文章。本网站所有转载文章都是为了传递更多信息。转载内容不代表本站立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户都在使用100医疗网APP随时阅读、评论、分享、交流。请扫描二维码下载-