Посещений:
Организация Ткани

Роль GDF5 и Сх43

Correlation of GDF5 and Connexin 43 mRNA Expression During Embryonic Development
C.M.Coleman, G.A.Loredo, C.W.Lo, R.S.Tuan
Anat. Rec. A. V.275, No 2, P. 1117-1121, 2003

Фактор GDF5 регулирует экспрессию коннексина и усливает эмбриональный хондрогенез зависимым от щелевых соединений способом у мышей. Это указывает на то, что действие GDF5 на развитие скелетогенеза скоординировано с активностью щелевых соединений. Полученные результаты показывают, что конкордантность между профилями экспрессии мРНК GDF5 и гена щелевых соединений, Сх43, в конечностях, отростках позвонков, сердце эмбрионов мыши согласуется с коордирнированным функционированием продуктов этих генов во время органогенеза.
Growth/differentuation factor 5 (GDF5) является ключевым регулятором развития скелета конечностей. Экспрессия мРНК GDF5 локализуется в конденсированной мезенхиме конечностей и в местах будущих суставов , непосредственно коррелируя с положение, количеством и временем развития суставов. Естественные мутации в GDF5 ведут к фенотипу brachypod (bp) у мышей (нормальный осевой скелет и череп, но тяжело изуродованные конечности, слитые суставы, отсутствие скелетрных элементов и костные шпоры (spurs)) и подтверждают роль GDF5 в развитии скелета и формировании суставов. In vitro bp мезенхимные клетки конечностей уплощены и неспособны слипаться, чтобы сформировать пластинку тканевой культуры, это указывает на то, что эти клетки неспособны слипаться и/или общаться др. с др. Недавно было продемонстрировано, что GDF5 регулирует экспрессию генов коннексинов и что общение посредством щелевых соединений необходимо для стимуляции с помошью GDF5 клеточной конлденсации во время мезенхимного хондрогенеза.
Щелевые соединения являются трансмембранными каналами, образуемыми субъединицами из Connexins (Cx). Во время формирования паттерна конечности щелевыми соединениями обеспечиваемые взаимодействия являются критическими факторами в клеточной синхронизации и коммуникации. Показано, что щелевые соединения играют роль во время предхрящевой конденсации мезенхимы путём компактизации клеток. Сх43 участвует в раннем развитии хряща. Предполагается, что щелевые соединения, содержащие Сх43, участвуют в организации и компартментализации ткани и делают возможной передачу инструктивных сигналов во время формирования паттерна и дифференцировки. Экспрессия мРНК Сх43 наблюдается в конденсирующейся мезенхиме конечностей, но снижается когда клетки дифференцируются в хондроциты, и в конечном итоге локализуется в надхрящнице. Это указывает на то.чтол Сх43-содержащие щелевые соединения играют роль в компартментализации дифференцирующейся хондрогенной сердцевины от окружающей несклелетогенной ткани.
Выявлены сходные паттерны экспрессии в развивающихся конечностях, сухожилиях, спинальных отростках и сердце, что согласуется с гипотезой, что GDF5 и Сх43-содержащие щелевые соедниения действуют сочетанно во время органогенеза. Кроме того была установлена экспрессия мРНК GDF5 в сердце и зачатках хряща нейральных дуг.
В развивающемся аппендикулярном скелете экспрессия мРНК GDF5 и Сх43 локализуется в конденсирующейся мезенхиме и надхрящнице и в межпальцевой мезенхиме. Это сходство профилей экспрессии подтверждается тем, что действие GDF5 зависит от функционирования щелевых соединений (особенно содержащих Сх43) во время фазы конденсации эндохондральной оссификации. In vivo общение через щелевые соединения на этой стадии м. инициировать и/или распространять синхронизацию клеток в конденсирующейся мезенхиме, чтобы начать клеточную дифференцировку, а также сегрегировать созревающие хондроциты динных костей от соседней мезенхимы путём создания барьера клеточным коммуникациям вдоль перихондральных областей. Однако GDF5 экспрессируется и в развивающи хся суставах, где Сх43 отсутствует. Предполагается, что GDF5 влияет на созреание хондроцитов во время развития суставов, возможно, посредством др. пути.
GDF5 и Сх43 обладают сходными пространственно-временными профилями во время развития сухожилий конечностей. Подтверждением роли GDF5 в формировании сухожилий является демонтсрация стимулирования роста новых сухожилий воздействием эктопического GDF5. Изучение bp мышей также показало, что в отсутствие активного GDF5 расположение сухожилий меняется и в целом сила сухожилий уменьшается. Очевидно GDF5 влияет на развитие сухожилий с помошью механизма, сходного с тем, что участвует в хондрогенезе, включая Сх43-содержащие щелевые соедеинения, чтобы организовывать популяции клеток и регулировать их расположение и созревание во время развития.
GDF5 и Сх43 ко-экспрессируются также в соседних тканях во время развития позвонков. Сх43 экспрессия специфически локализуется в выстилке нервной трубки и окружающих её конденсирующихся, диффренцирующихся позвонках. GDF5 экспрессируется в регулярно расположенных интервалах, соседствующих с конденсирующимися позвонками, локализуясь в зачатках хряща нервных дужек. Хотя и Сх43 и GDF5 экспрессируются в одной и той же общей области и в одно время, но их экспрессия в действительности локализуется в двух отдельных структурахх. GDF5 в зачатке хряща нервных дужек м. функционировать, активируя клеточные реакции, включая экспрессию Сх43, чтобы поддержать сегментированными структуры позвонков. Сходный механизм действия GDF5 был предложен для развития суставов. Кроме того, GDF5 м. индуцировать экспрессию коннексинов, иных нежелеи Сх43 в зачатках хряща нернвых дужек, т.е. стимулируется сходный механизм клеточных коммуникаций через щелевые мостики и при дифференцировке нервных дужек.
Экспрессия мрНК GDF5 наблюдается в развивающемся сердце, особенно на ст. Е13.5. Экспрессия Сх43 в развивающемся сердце начинается с Е9.5 и продолжается в течение всего ораганогенеза, т.е. скорее всего регулируется др. факторами, отличными от GDF5. Возможно, что во время кардиального развития GDF5 играет роль по усилению адгезии и пролиферации. Или GDF5 м. регулируовать клеточную синхронизацию, влияя на щелевыми соединениями обеспечиваемую клеточную коммуникабельность или клеточную организацию, регулируя экспрессию др. коннексинов.
Полученные данные согласуются с гипотезой, что GDF5 влиеет на клеточные коммуникации и в результате обеспечивает синхронизацию и организацию ткани во время дифференцировки и органогенеза и осуществляет это посредством Сх43 щелевых каналов.
Сайт создан в системе uCoz