Лекция 05 Производные энтодермы у высших позвоночных: первичная кишка

Имплантация и формирование зародышевых листков между 7 и 11 днями эмбрионального развития зародыша человека (Gilbert, 2003)

Диаграмма, представляющая образование различных тканей зародыша и внезародышевых оболочек из участков бластоцисты млекопитающих (Gilbert, 2003)

Миграции клеток в ходе гаструляции зародыша человека. Формированиие первичной полоски, узелка и миграция клеток через первичную бороздку и узелок внутрь между эпибластом и гипобластом. Особенности гаструляции у млекопитающих. Роль кадгеринов в эпителиально-мезенхимных превращениях происходящих в ходе ингрессии и дальнейшей миграции клеток. (Gilbert, 2003)

Два сигнальных центра формирования зачатков зародыша вдоль оси в ходе гаструляции: передняя висцеральная энтодерма (AVE), экспрессирует гены Dickkopf, Otx2, Hex, Lhx1, cerberus-like, Lefty1 – головной отдел зародыша, и Узелок - аналог Гензеновского узелка птиц (Gilbert, 2003)

Движения в ходе развития зародышей позвоночных Определенные стадии развития млекопитающих (мышь) – поворот зародыша (TS 12-14; 8,5-9 суток ), что приводит к окончательной позиции энтодермы, формирование её производных и дальнейшему развитию в виде плода (fetus)

Передняя часть зародыша определяется внезародышевой антериорной висцеральной энтодермой (AVE), задняя (постериорная) – внезародышевой эктодермой (трофоэктодермой) (мышь).

Формирование энтодермальных производных (в дальнейшем разделов кишечника) Энтодерма –один из трёх зародышевых листков - вносит основной вклад в формирование всех органов, производных первичного кишечника. Происходит это за четыре шага: (a) образование энтодермы в ходе гаструляции, (b) образование первичной кишечной трубки из слоя клеток (c) отпочковывание от кишки зачатков органов и (d ) дифференцировка клеток, специфичных для органа в растущем зачатке органа.

Образование мезодермальных и энтодермальных производных у высших позвоночных идет путём взаимообразных индукций. (Gilbert, 2003)

(Gilbert, 2003)

Региональная спецификация энтодермы. (Gilbert, 2003)

Аспекты развития Питание растущего плода происходит через плаценту, а пищеварительный тракт (ПТ) формируется при содействии амниотической жидкости. При рождении младенца питание является наиболее важной функцией и стимулируется –поисковым рефлексом (помогает ребёнку найти сосок матери) и сосательным рефлексом (собственно с целью питания) Пищеварительная система сталкивается с рядом проблем до достижения возраста самостоятельного поведения В этом возрасте активность ПТ спадает, абсорбция пищи становится менее эффективной и частота перистальтических движений снижается.

Развитие у млекопитающих Желудочно-кишечный тракт простирается от дыхательной трубки до клоаки и образуется из энтодермы (у приматов – на 2-,3-ю недели). Гаструляция – означает образование кишечника, но в более общем смысле соответствует образованию трехслойного зародыша. При этом эпибласт состоит из плюрипотентных клеток и даёт начало клеткам всех трех слоев: энтодерме, эктодерме и мезодерме. Индукция энтодермы происходит за счёт сигналов FGF4, исходящих из прилежащих клеток эктодермы и мезодермы зародышевой полоски. Хорда, располагающаяся в середине мезодермальных структур, паттернирует множество окружающих её тканей, включая энтодермальные образования первичного желудочно-кишечного тракта (первичной кишки).

У млекопитающих «Закручивание тонкого кишечника против часовой стрелки инициируется в левой нижней части кишки, благодаря лево- правой асимметрии дорсального мезентерия. …. Мы знаем, что внеклеточный матрикс дорсального мезентерия имеет лево- правую асимметрию и,более того, молекулы N-кадгерина располагаются исключительно на левой стороне клеток мезентерия» «В ходе эпителиально-мезенхимных взаимодействий происходит hedgehog-сигналинг, который определяет правильное осевое паттернирование первичной кишки. Врожденные аномалии человека, включая неправильное закручивание тонкого кишечника, аноректальные нарушения и трахеоэзофагальную фистулу, обязаны в мутациям (включая делеции) в клетках зародыша генов, кодирующим исполнителей цепочки hedgehog-сигналинга,и были воспроизведены на моделях животных» У мыши – экспрессия гена Cdx2 на стадии E12 происходит в передней части эпителия тонкого кишечника ( кпереди от печеночного дивертикулума) У взрослых высокий уровень этой экспрессии сохраняется в проксимальной кишке, постепенно затухает в двенадцатиперстной и тощей частях к переднему концу и каудальнее – в толстом кишечнике.

Фактор роста фибробластов Different thresholds of fibroblast growth factors pattern the ventral foregut into liver and lung. Development Jan;132(1): "....Многие данные свидетельствуют о том, что пороговые концентрации паракринных факторов FGF, секретируемых сердечной мезодермой, участвуют в паттернировании энтодермы передней части кишки"

Хорда Notochord patterning of the endoderm. Dev Biol Jun 1;234(1):1-12. «Произошедшие из энтодермы органы ЖКТ и дыхательной системы образуют отчётливые передне-задние и дорсо-вентральные локализации вдоль осей тела. Пространственно-временная программа органогенеза зависит от правильного паттернирования энтодермального эпителия, так что дифференцировка клеток и морфогенез органа происходят на соответствующей позиции вдоль кишечной трубки. В то время, как раннее паттернирование энтодермы происходит сразу после её образования в гаструляции, более поздние сигналы приходят из многочисленных слоев прилежащих тканей, и все они существенны для развития энтодермальных органов. Так сигналы приходящие из хорды, в равной степени важны для эктодермальной пластинки дна нервной трубки, для мезодермальных сомитов и для энтодермальных органов.»

Образование первичной кишки у мыши (общий вид)

Гены, регулирующие формирование отделов первичного кишечника

Стадии развития энтодермы мыши

Формирование и паттернирование энтодермы (Gilbert, 2003).

Паттернирование первичной кишки

Активация факторов транскрипции в первичной кишке (Gilbert, 2003).

Мезентерии (мезодермальные подвески) пищеварительного тракта

Мезентерии пищеварительных органов Figure 23.30c

Толстый кишечник Figure 23.29a