были сфокусированы на формировании раннего паттерна и событиях спецификации до NF30. Сегодня стало ясно, что
является ценной модельной системой для выявления молекулярных механизмов, лежащих в основе спецификации судеб панкреатических клеток; включая идентификацию новых генов, детерминирующих их функцию, определение транскрипционных регуляторных сетей и идентификацию генов кандидатов для диабета
Избыточная экспрессия
Ptf1a, с др. стороны, оказалась достаточной, чтобы обеспечить судьбы эктопических панкреатических клеток. Инъекция мРНК
Ptf1a в два дорсо-вегетеативных бластомера на 8-клеточной стадии (дающих переднюю энтодерму) приводила к превращению желудка/двенадцатиперстной кишки в поджелудочную железу (Afelik et al.,[2006]; Jarikji et al.,[2007]). Используя гормоном индуцибельную версию (Ptf1a-GR), было установлено, что если
Ptf1a активируется на NF27 или раньше, то он способен обеспечивать судьбы эктопических панкреатических клеток, тогда как, если он активирован после NF36, то он не эффективен (Afelik et al.,[2006]). Активация
Ptf1a между NF30 и 35 не превращала желудок/двенадцатиперстную кишку в панкреас, но приводила к увеличению поджелудочной железы. Напротив, Ptf1a-VP16, как было установлено, обладает более высокой активностью, чем не модифицированный
Ptf1a в naive энтодерме. Кроме того, чтобы быть способным превратить проспективные желудок/двенадацитиперстную кишку в панкреас, как это наблюдается с не модифицированным Ptf1a, Ptf1a-VP16 оказался также способным превращать проспективную печень в панкреас. Однако обеспечивается только судьба ацинарных клеток (Jarikji et al.,[2007]). Не наблюдалось эффекта, когда Ptf1a или Ptf1a-VP16 избыточно экспрессируется в задней части энтодермы. Сходные результаты были также получены, когда
Ptf1a или
Ptf1a-VP16 эктопически экспрессировались на поздних стадиях, когда орган уже был сформирован. Трансгенная избыточная экспрессия
Ptf1a-VP16 у головастиков
Xenopus оказалась достаточной для превращения печени в ацинарные клетки (но не оказывала эффекта на желудок или двенадцатиперстную кишку), тогда как
Ptf1a превращал желудок/двенадцатиперстную кишку в клетки с эндокринной и ацинарной судьбой (но не оказывал эффекта на печень) (Jarikji et al.,[2007]). Эти результаты подтверждают более ранние данные на мышах, у которых потеря Hes1 индуцирует эктопическую экспрессию
Ptf1a в желудке, двенадцатиперстной кишке и общем желчном протоке, приводя к возникновению эктопических участков панкреатической ткани (Fukuda et al.,[2006]).
Other Factors
Имеются многочисленные др. транскрипционные факторы, которые участвуют в развитии поджелудочной железы у др. видов, но об их роли мало известно в развитии поджелудочной железы Xenopus. Многие из этих генов, однако, были клонированы у Xenopus.
HNF6.
У мышей, Hnf6 является одним из самых ранних маркеров развивающейся передней энтодермы и он экспрессируется в широком домене передней энтодермы, маркируя развивающиеся панкреас и печень (Jacquemin et al.,[2003]). У Hnf6 мутантных мышей экспрессия Pdx1 задержана и поджелудочная железа гипопластична (Jacquemin et al.,[2000],[2003]). Мы недавно клонировали Xenopus Hnf6 и установили, что ген экспрессируется сходным паттерном, что и у мышей (data not shown). На NF30, Hnf6 is экспрессируется в широком домене в передней энтодерме, маркируя развивающиеся панкреас и печень, тогда как на более поздних стадиях он обнаруживается исключительно в печени.
Sox9.
Sox9 экспрессируется в нескольких разных тканях и участвует в регуляции различных стволовых клеток и клеток предшественников (Lynn et al.,[2007]; Seymour et al.,[2007]). В поджелудочной железе он экспрессируется в недифференцированных клетках предшественниках и участвует в регуляции из пролиферации; потеря Sox9 в поджелудочной железе ведет к образованию гипопластической панкреас (Seymour et al.,[2007]). У Xenopus, экспрессия впервые обнаруживается на ст. NF25 в двух регионах недифференцированной энтодермы: дорсально в проспективной передней кишке и вентрально на каждой из сторон будущего печеночного дивертикула (Lee and Saint-Jeannet,[2003]). На ст. NF35, его экспрессия локализуется в дорсальном и вентрально панкреатических зачатках, подобно Ptf1a; экспрессия также обнаруживается в развивающихся зачатках легких.
Hes1.
Hes-1 является членом hairy и enhancer-of-split-like транскрипционных репрессоров, которые действуют в сигнальном пути Notch. В поджелудочной железе, Hes1 участвует в функции противодействия B-class bHLH белков, таких как Ngn3, и экспрессируется в недифференцированных клетках предшественниках (Jorgensen et al.,[2007]). У Xenopus, Hes1 известен как hairy2b и активно изучался в контексте нейрального развития (Yamaguti et al.,[2005]; Murato et al.,[2006]). В поджелудочной железе он экспрессируется в виде точечного паттерна с самых ранних стадий, наиболее вероятно маркируя панкреатические клетки предшественники (data not shown).
Ngn3.
Neurogenin3 (ngn3) является bHLH транскрипционным фактором, который является одним из самых ранних маркеров всех панкретических эндокринных клеток, маркируя популяцию эндокринных клеток предшественников (Gradwohl et al.,[2000]; Schwitzgebel et al.,[2000]; Gu et al.,[2002]). Мыши, лишенные функции ngn3 неспособны генерировать какие-либо эндокринные клетки и погибают постнатально от диабета (Gradwohl et al.,[2000]). У Xenopus, ngn3 обнаруживает точечный паттерн экспрессии по всему ЖКТ, как это наблюдается у мышей (Nieber et al.,[2009]). В поджелудочной железе, ngn3 первоначально обнаруживается только в дорсальной части панкреас в пестром виде, а на более поздних стадиях экспрессия распространяется и на вентральную часть панкреас (data not shown). Этот паттерн экспрессии идентичен таковому для Insm1.
Insm1.
Insulinoma-associated protein 1, также известный как IA-1, является zinc finger транскрипционным фактором, экспрессирующимся во всех эндокринных клетках и необходим для их дифференцировки (Gierl et al.,[2006]; Mellitzer et al.,[2006]). Мы недавно клонировали
Xenopus Insm1 и установили, что он также экспрессируется в панкреатических и энтероэндокринных клетках (Fig. 5A,B). Подобно мышиным нокаутам мы нашли, что
Xenopus Insm1 подавляет Ngn3 и необходим для дифференцировки всех эндокринных клеток (Horb et al., 2009).
Рис.5. | Expression of endocrine pancreatic factors in isolated liver and pancreas tissue. A,B: Pax6 expression. C,D: Insm1 expression. E,F: Sur1 expression.
NeuroD. NeuroD является bHLH транскрипционным фактором, который экспрессируется во всех эндокринных клетках. NeuroD мутантные мыши имеют уменьшенные количества всех эндокринных клеток и имеют диабет, а мутации в NeuroD у человека ассоциированы с поздно начинающимся диабетом среди молодых (MODY6) (Liu et al.,[2006]). NeuroD возможно также является маркером чувствительности к type1 диабета в Японских исследованиях (Iwata et al.,[1999]) а в Датских исследованиях (Hansen et al.,[2000]).У Xenopus, NeuroD изучался в основном в контексте развития глаз и нервной системы (Lee et al.,[1995]; Chae et al.,[2004]). В развивающейся поджелудочной железе Xenopus NeuroD ограничен дорсальным рудиментом на ст. 40; его экспрессия затем распространяется также на кишечник к NF45 (Kelly and Melton,[2000]).
Pax4 and Pax6.
Pax4 и 6 гены содержат как paired box, так и homeobox, и оба экспрессируются с субнаборе панкреатических эндокринных клеток. in a subset of pancreatic endocrine cells. Pax4 существенен для развития β и δ клеток, тогда как Pax6 вовлечен в развитие α клеток (Sosa-Pineda et al.,[1997]). Как и в случае NeuroD, большая часть того, что мы знаем о Pax6 у Xenopus получено в исследованиях его функции в глазном и нейральном развитии (Hirsch and Harris,[1997]; Chow et al.,[1999]; Zaghloul and Moody,[2007]). В развивающейся поджелудочной железе он экспрессируется точечно в дорсальной части поджелудочной железы на ст. NF40 (Fig. 5C,D) (Kelly and Melton,[2000]). Он также экспрессируется в развивающемся ЖКТ, маркируя эндокринные клетки. Pax4, с др. стороны, был клонирован у Xenopus.
Arx.
Arx кодирует гомеодоменовый белок, который экспрессируется в эндокринных предшественниках поджелудочной железы, но необходим только для развития α клеточных клонов; Arx-дефицитные мыши не развивают α клеток, но обнаруживают сопутствующее увеличение β и δ клеток (Collombat et al.,[2003]). Напротив избыточная экспрессия Arx в поджелудочной железе превращает β клетки α и PP cells (Collombat et al.,[2007]). У Xenopus, Arx клонирован и изучен в контексте развития переднего мозга (El-Hodiri et al.,[2003]; Seufert et al.,[2005]). Его экспрессия в поджелудочной железе не исследовалась.
Nkx2.2.
У мышей, Nkx2.2 является ранним маркером всех эндокринных клеток, но потеря Nkx2.2 затрагивает только созревание эндокринных клеток при вторичном переходе (Sussel et al.,[1998]). У Xenopus, Nkx2.2 впервые обнаруживается в поджелудочной железе в начале NF40, когда он экспрессируется в дорсальной и вентральной части поджелудочной железы (data not shown).
Nkx6.1.
У грызунов, Nkx6.1 экспрессируется нано в предшественниках поджелудочной железы, а на более поздних стадиях он ограничивается β rktnrfvb (Jensen et al.,[1996]; Oster et al.,[1998]; Jorgensen et al.,[2007]; Hald et al.,[2008]). Хотя он и не важен для инициальной спецификации β клеток, он необходим для увеличения количеств β клеток, которые возникают во время вторичного перехода (Sander et al.,[2000]). Xenopus Nkx6.1 клонирован только недавно; он впервые обнаруживается в передней энтодерме на ст. NF36 в развивающейся поджелудочной железе и желудке (Zhao et al.,[2007]). На ст. NF40, Nkx6.1 экспрессируется точечно только в дорсальной части поджелудочной железы (data not shown).
Islet1.
Islet1 это гомеобоксный транскрипционный фактор, который экспрессируется в мезенхиме дорсальной части панкреас на ранних стадиях и позднее в панкреатическом эпителии. Мыши, лишенные islet1 не формируют дорсальной части поджелудочной железы (Ahlgren et al.,[1997]). У Xenopus, экспрессия islet1 обнаруживается латеральной пластинке мезодермы, распространяясь из дорсальной части поджелудочной железы вниз в двенадцатиперстную кишку, но отсутствует в вентральном регионе панкреас (Kelly and Melton,[2000]).
MafA and MafB.
Семейство белков Maf кодируется leucine zipper транскрипционными факторами. MafA является β-cell-специфическим фактором, участвующим в регуляции транскрипции гена insulin в зрелых клетках (Zhang et al.,[2005]). MafB, с др. стороны, экспрессируется как α, так и β клетках на раннем развитии, оказываясь локализованным только в α клетках в более позднем развитии (Nishimura et al.,[2006]). У Xenopus, только MafB был клонирован, но его экспрессия в развивающейся поджелудочной железе не была изучена.
SUR1.
SUR1 (sulfonylurea receptor 1), кодируется геном ABCC8, является регуляторной субъединицей KATP канала в β-клеточных мембранах (Bryan et al.,[2007]). KATP каналы являются октамерами, состоящими из 4-х регуляторных субъединиц (в данном случае из 4-х SUR1 субъединиц) и 4-х пору-формирующих субъединиц (see Kir6.2 below). SUR1 является мишенью при лечении диабета с помощью sulfonylurea, который вызывает высвобождение инсулина (Rafiq et al.,[2008]). У Xenopus, SUR1 экспрессируется точечно в дорсальной части панкреас; этот паттерн согласуется с экспрессией в β клетках (Fig. 5E,F).
Kir6.2.
Kir6.2 является пору-формирующей субъединицей KATP канала в β-клеточных мембранах, кодируемой геном KCNJ11. Kir6.2 также является мишенью при лечении диабета с помощью sulfonylurea и такое воздействие успешно замещает лечение инсулином диабетиков с мутациями в KCNJ11 (Pearson et al.,[2006]). Xenopus KCNJ11 клонирован, но паттерн экспрессии не изучен.
Mist1.
Mist1 является bHLH транскрипционным фактором, экспрессирующимся в экзокринных клетках в позднем развитии (Lemercier et al.,[1997]). У мышей и рыбок данио
Mist1 необходим для созревания и поддержания экзокринных клеток (Johnson et al.,[2004]; Guo et al.,[2007]). У
Xenopus, Mist1 экспрессируется по всей поджелудочной железе на ст. NF40 и экспрессия сохраняется после завершения развития поджелудочной железы (Fig. 4D-F).
Early Development Summary
итак мы попытались предоставить общий обзор раннего развития поджелудочной железы у
Xenopus. Ясно, что формирование паттерна и спецификация энтодермы в самостоятельные передний и задний регионы начинается уже на ст. NF11. Однако это ранний паттерн лабилен, а стабильная региональная спецификация не наступает вплоть до стдии хвостовой почки. Мы предоставили список различных панкреатических транскрипционных факторов, уделив особе внимание Ptf1a и Pdx1. Полученные результаты демонстрируют силу Xenopus модельной системы: способность определять достаточность специфических факторов в обеспечении судеб эктопических панкреатических клеток.
PANCREAS DEVELOPMENT DURING METAMORPHOSIS (AFTER NF55)
Differences Between the Tadpole and Frog Exocrine Pancreas
У лягушек панкреас подвергается существенным изменениям во время метаморфоза (Fig. 6) (Janes,[1937]; Bollin et al.,[1973]; Dodd and Dodd,[1976]; Leone et al.,[1976]; Milano and Chimenti,[1995]; Mukhi et al.,[2008]). Процесс ремоделирования от головастиков до взрослых является реакцией на thyroid hormone (TH) во время спонтанного метаморфоза (Leloup and Buscaglia,[1977]). Поджелудочная железа головастиков крупная, пористая дряблая ткань, которая растет пропорционально с головастиком вплоть до кульминации метаморфоза (NF58). Экзокринная панкреас головастиков богата ацинарными клетками с типичными зимогенными гранулами (Fig. 1D) и экспрессирует очень высокие уровни пищеварительных энзимов. Одним из очевидных гистологических отличий между экзокринной панкреас головастиков и взрослых является отсутствие сложной конструкции протоков у головастиков (Mukhi et al.,[2008]). Система протоков в поджелудочной железе лягушек представлена всеми типами клеток протоков (Egerbacher and Bock ,1997) как у млекопитающих, включая интеркалированные протоки, intra- и extralobular протоки и собирающие протоки (Fig. 7). Редкие протоковые структуры у головастиков представлены автономными эпителиальными трубками без фиброзных окружающих слоев, морфологически напоминая протоки долек во взрослой поджелудочной железе. Наблюдается, что гигантские головастики (лишенные тироидной функции) и головастики, растущие на methimazole (ингибитор синтеза тироидного гормона) в течение длительного периода также лишены сложной системы протоков (Mukhi et al.,[2008]).
Рис.6. | The development of the X. laevis pancreas through metamorphosis. A-D: Pictures of four development stages. E-H: The pancreases at each stage are below the pictures. I-L: Transgenic animals expressing GFP controlled by the rat elastase promoter. M-P: Histology of the pancreas at each stage stained with H and E. Scale bars = (A-D) 4 mm; (E-L) 1 mm; (M-P) 40 m. Redrawn from Mukhi et al. ([2008]).
Рис.7. | Diagram of a typical mature acinar assembly with its collecting ducts (after Egerbacher and Bock,[1997]). Histological sections of (left) premetamorphic pancreas and (right) frog pancreas. The arrows point to ducts. Scale bars = 40 m. Redrawn from Mukhi et al. ([2008]).
Экзокринная поджелудочная железа лягушек синтезирует множество уже окончательно дифференцированных энзимов в качестве поджелудочной железы головастиков; однако анализ микромассивов, представленных поджелудочной железой лягушки и головастика выявил множество чрезвычайных различий в экспрессии генов. Из общего количества 33,098 microarray 60-mers (Agilent), более чем 4,000 entries достоверно усиливали свою активность в поджелудочной железе головастиков по сравнению с поджелудочной железой лягушек и
vice versa. Наиболее крайними различиями в экспрессии, выявляемыми с помощью микромассивов, оказалась высокая активность carboxyl ester lipases в поджелудочной железе головастиков и trypsin-like serine protease (elastase) в поджелудочной железе лягушек (Mukhi and Brown, unpublished data). Такие колоссальные различия в профилях генной экспрессии и структуре ткани (морфологически и гистологически) между поджелудочной железой головастиков и лягушек указывают на то. что экзокринная панкреас у головастиков не созрела и нуждается в TH-зависимом процессе ремоделирования. Как мы увидим, то же самое можно сказать и про инсулин секретирующие клетки.
Remodeling of the Exocrine Pancreas During Metamorphosis
Несколько авт. (Janes,[1937]; Race et al.,[1966]; Milano and Chimenti,[1995]) изучали ремоделирование поджелудочной железы во время метаморфоза у разных видов лягушек. Метаморфозные изменения описаны как частичная дегенерация, сопровождаемая регенерацией (Janes,[1937]), клеточным некрозом и дегидратацией (Race et al.,[1966]; Leone et al.,[1976]). Мы наблюдали, что при метаморфозе ремоделирование начинается с дедифференцировки всей экзокринной поджелудочной железы, сопровождаемой с помощью фазы редифференцировки у растущих лягушек (Mukhi et al.,[2008]). Одним из первых изменений в экзокринной поджелудочной железе головастиков в ответ на увеличение thyroid hormone (TH) является устойчивое снижение мРНК, которые кодируют окончательно дифференцированные энзимы (Shi and Brown,[1990]; Mukhi et al.,[2008]). Уровни этих мРНК начинают снижаться на ст. прометаморфоза (NF56), до тех пор, пока они почти полностью не исчезнут в середине кульминации метаморфоза (NF62) (Figs. 8 and 9). Эти трансформированные экзокринные клетки имеют бедную цитоплазму и не имеют гранул зимогенов. Спустя два мес. после окончания метаморфоза экзокринная поджелудочная железа лягушек уже снова содержит ацинарные клетки, а также полный набор типичных протоков для взрослой поджелудочной железы позвоночных (Fig. 7).
Рис.8. | Diagram of a typical mature acinar assembly with its collecting ducts (after Egerbacher and Bock,[1997]). Histological sections of (left) premetamorphic pancreas and (right) frog pancreas. The arrows point to ducts. Scale bars = 40 m. Redrawn from Mukhi et al. ([2008]). Developmental profile of trypsin mRNA (x) and endogenous T3 (triangles). The period called climax is bracketed. Redrawn from Shi and Brown ([1990]).
Рис.9. | Diagram of exocrine pancreas remodeling during metamorphosis. The expression changes of key genes are indicated below each diagram. Reproduced from Mukhi et al. ([2008]) with permission of the publisher.
Thyroid Hormone (TH) Induces the Dedifferentiation of the Tadpole Pancreas
Последствия события дедифференцировки в поджелудочной железе Xenopus во время кульминации метаморфоза сходны с процессом дедифференцировки, наблюдаемым у модельных млекопитающих. Ацинарные клетки поджелудочной железы рассматриваются ка чрезвычайно пластичные у млекопитающих, т.к. они способны к дедифференцировке. Дедифференцировка экзокринной поджелудочной железы и пластичность наблюдаются при хроническом панкреатите (Tezel et al.,[2004]), после воздействия фармакологическим агентом, cerulein (Jensen et al.,[2005]; Strobel et al.,[2007]), и если клетки помещаются в культуру (Means et al.,[2005]). Уникальным для Xenopus является то, что изменения происходят как часть нормального процесса развития в ответ на гормон (Race et al.,[1966]). Изменения ацинарных клеток во время кульминации метаморфоза приводят клетки к дедифференцировке и вступлению в состояние предшественников (Mukhi et al.,[2008]). Это доказывается с помощью временного увеличения маркеров панкреатических предшественников (Pdx1, Notch-1 и Hes1) и подавления специфичного для ацинусов транскрипционного фактора Ptf1a, также как и мРНК специфичных для экзокринной поджелудочной железы. таких как amylase и trypsin. Более стабильные белки персистируют в течение метаморфоза. Это доказывает, что выживающие во время метаморфоза клетки являются дедифференцированными ацинарными клетками. В фазе редифференцировки экспрессия Pdx1 и Notch-1 подавляется и мРНК, кодирующие панкреатические энзимы появляются снова. Активация сигнального пути Notch описана для поджелудочной железы млекопитающих, которая была принуждена к дедифференцировке (Jensen et al.,[2005]; Rooman et al.,[2006]). Молекулярные события, участвующие в этой химически индуцированной дедифференцировке и последующей регенерации поджелудочной железы млекопитающих описываются как рекапитуляция эмбрионального развития (Jensen et al.,[2005]). Метаморфоз у амфибий предоставляет новую модель панкреатической дедифференцировки и редиффернцировки с большим преимуществом в виде их контроля с помощью TH (Janes,[1937]; Race et al.,[1966]; Milano and Chimenti,[1995]; Mukhi et al.,[2008]). Дедиффернецировка ацинарных клеток запускается с помощью TH, гормона, по-видимому, не участвующего в редифференцировке экзокринной поджелудочной железы, которая происходит после метаморфоза.
Трансгенные головастики, экспрессирующие доминантно-негативную форму thyroid hormone receptor alpha (TRDN), контролируемую с помощью промотора elastase крыс, не дедифференцируют свою поджелудочную железу во время метаморфоза (Mukhi et al.,[2008]). Временное усиление транскрипции Pdx1 и Notch-1 и подавление amylase при climax были ингибированы. Такая генетическая помеха в процессе спонтанного метаморфоза ингибирует созревание поджелудочной железы головастиков в поджелудочную железу лягушек. Даже после двух мес. роста трансгенная поджелудочная железа таких лягушек имеет лишь рудиментарную систему протоков. Эти аномальные pancreases имеют необычные включения, которые не напоминают ничем панкреатические клетки. Несмотря на аномальную поджелудочную железу трансгенные лягушки здоровы и растут до полового созревания. Это не является сюрпризом, т.к. эктомия поджелудочной железы у лягушек не является летальной (Frye,[1964]). Итак, изменения, которые происходят в экзокринной поджелудочной железе во время метаморфоза представлены на Figure 9.
Remodeling of the Endocrine Pancreas at Metamorphosis
Во взрослой поджелудочной железе
Xenopus островки представлены только инсулин-продуцирующими клетками; остальные эндокринные клетки разбросаны по поджелудочной железе в виде одиночных клеток, иногда рыхло ассоциированы с островками (Maake et al.,[1998]; Horb and Slack,[2002]). Уменьшение поджелудочной железы происходящее на кульминации метаморфоза сводит различные эндокринные клетки в более тесное соседство (Maake et al.,[1998]). Кроме того, созревание панкреатической системы, как было предположено, происходит во время метаморфоза (Maake et al.,[1998]; Accordi and Chimenti,[2001]), оно использует ограниченно клеточную гибель и изменения в экспрессии инсулина. У головастиков клетки представлены небольшими кластерами (Kelly and Melton,[2000]), но на 8-й день кульминации метаморфоза из-за дедифференцировки экзокринной части поджелудочной железы эти кластеры, индуцированные с помощью TH становятся крупнее (Fig. 10). Причиной такого увеличения размеров островков во время метаморфоза является агрегация предсуществующих клеток (Mukhi et al.,[2009]). Во время кульминации метаморфоза клетки не реплицируются и абсолютные количества клеток не меняются. Кроме того, трансдифференцировки ацинарных в β клетки не происходит. Спустя мес. после метаморфоза островки вырастают крупными. по крайней мере, частично за счет репликации существующих клеток.
Рис.10. | Islet size in the pancreases of (A) premetamorphic tadpoles and (B) NF66 froglets at the end of climax. Scale bars = 40 m. C: A summary of remodeling b-cells.
Напротив изменения генной экспрессии обнаруживаются в экзокринной поджелудочной железе, белок инсулина обнаруживается в клетках во время всего метаморфоза. Однако существует кратковременная потеря инсулиновой мРНК в начале кульминации метаморфоза (NF62). Insulin мРНК снова синтезируется спустя несколько дней и до конца метаморфоза (NF66). Неизвестные гены клеток предшественников были обнаружены активированными, когда клетки прекращали синтез insulin мРНК, пока нет объяснения этому кратковременному подавлению инсулиновой мРНК (Mukhi et al.,[2009]).
Эта агрегация клеток во время метаморфоза не является клеточно автономной, а нуждается во взаимодействиях с окружающими дедифференцированными ацинарными клетками. У трансгенных elastase-TRDN животных, у которых ацинарные клетки не дедиффернцируются, не происходит агрегации клеток. Однако как только метаморфоз завершается, то небольшие (не аггрегировавшие) островки у этих трансгенных лягушек начинают реплицироваться, так что в течение 2-х мес. они приобретают размеры контрольных островков (Mukhi et al.,[2009]). Эти находки доказывают, что роль TH в ремоделировании поджелудочной железы заканчивается. когда завершается метаморфоз и не отвечает за процесс редифференцировки. Напротив, подавление экспрессии гена insulin в β клетках является клеточно-автономной реакцией на TH. У трансгенных pIns-TRDN животных экспрессия insulin не подавляется, тогда как агрегация клеток происходит нормально (Mukhi et al.,[2009]). Предполагается, что изменения в клетках во время метаморфоза обеспечиваются двумя отдельными TH-контролируемыми программами. Аггрегация клеток во время метаморфоза нуждается в дедифференцировке экзокринных клеток, тогда как временное подавление экспрессии гена insulin является непосредственной реакцией на TH.
Metamorphosis Summary
Удивительные TH-индуцированные изменения в поджелудочной железе головастиков являются нормальной частью жизненного цикла животных. Хотя исследования дефинитивных клонов не проводились , скорее всего, что зрелая система протоков лягушек, также как и новые ацинарные клетки происходят из дедифференцированных ацинарных клеток. Первые островки, сформированные во время метаморфоза происходят в результате агрегации предсуществующих клеток. По аналогии островки у млекопитающих генерируются в результате многоступенчатого процесса, связанного с дифференцировкой, миграцией и агрегацией клеток предшественников в островки (Deltour et al.,[1991]; Kim and Hebrok,[2001]). Механизмы, контролирующие эти процессы неизвестны.
Кишечник головастиков во время метаморфоза подвергается существенному укорочению и каждый из его клеточных типов изменяется во время кульминации метаморфоза (McAvoy and Dixon,[1978a],[b]). Головной мозг ремоделируется за счет существенных повторных образований связей (Alley and Barnes,[1983]). Эритроциты головастиков подвергаются глобиновому переключению (Weber,[1996]); B- и T-клетки обновляются (Du Pasquier et al.,[2000]). Печень (Paik and Cohen,[1960]) и скелет (Berry et al.,[1998]) также ремоделируются. Каждое из этих изменений контролируется тироидным гормоном. Органы, подобные поджелудочной железе могут иметь более одной TH-контролируемых программ. Некоторые из них являются клеточно автономными, др. нуждаются во влиянии со стороны соседних клеток , точно также как аггрегация клеток зависит от дедифференцировки экзокринных клеток.
SUMMARY
We have covered many of the most important aspects of pancreas development, including regional specification, early morphological events, induction of pancreas, and the changes that occur during metamorphosis. What is obvious from this review is that although early pancreas development and pancreatic remodeling during metamorphosis are quite distinct events, they have much in common, and the same signaling molecules that promote early pancreas development are re-expressed during metamorphosis as the cells dedifferentiate.
In this review, we have attempted to provide a broad overview of pancreas development that would be beneficial not only to the Xenopus community, but also researchers studying pancreas development in other animals. Although some morphological events are unique to Xenopus, it is becoming increasingly obvious that the early stages of Xenopus pancreas development are quite similar to mammalian pancreas development. The same genes that control major developmental decisions in the developing pancreas of a frog also control them in a mouse or indeed a human. And although metamorphosis is not found in mammals, the changes that occur in the Xenopus pancreas at metamorphosis can be studied to understand how remodeling of a mature pancreas occurs.
Сайт создан в системе
uCoz
-cell
clusters/islets formed