肠道坚韧肠道盘绕着器官形成的秘密

一项新的研究发现，发育过程中的肠道旋转是由称为Pitx2的转录因子的两波表达精心策划的。事实证明，第二波是由固定肠管的弹性组织内的机械信号触发的，后来成为供应肠管的血液和淋巴管的管道。

我们的内脏和我们所有的器官，在我们体内以左右不对称的方式排列，以便一切都适合。

与此同时，肠道等器官的发育绝非偶然。在健康的胚胎中，发育过程中肠道的旋转总是以逆时针方向发生，并且时间恰到好处。这是一个科学家长期以来一直在努力理解的复杂过程。

现在，9月23日发表在《科学》杂志上的一项研究发现，发育过程中的肠道旋转是由称为Pitx2的转录因子的两波表达精心策划的。事实证明，第二波是由固定肠管的弹性组织内的机械信号触发的，后来成为供应肠管的血液和淋巴管的管道。

这些发现对于了解器官形成的基本机制具有重要意义，这有助于诊断和预防出生缺陷，例如肠道旋转不良和肠扭转，发育中的肠道会扭曲和勒死。

“整个胃肠道是一根吸收我们所有营养物质的管子，它是巨大的，所以它必须循环以适应我们的身体，”兽医学院分子医学副教授和高级作者NataszaKurpios说。研究。Kurpios实验室的博士生BhargavD.Sanketi是该论文的第一作者。

“我们多年前发现的是，循环是高度保守的，而且非常非常受监管，”Kurpios说。

事实证明，心脏、肝脏、肺和肠道(肠)等器官的位置都是不对称的——位于身体的一侧，或横跨左右，但不居中。了解左右不对称的肠道如何形成可以揭示其他器官(例如心脏)的发育模式。

以前的工作表明，一种名为Nodal的基因诱导了Pitx2的第一波，以建立早期的身体计划。但Nodal的存在是短暂的，一旦它刺激Pitx2表达，它就会在肠道旋转发生之前消失。因此，很长一段时间以来，当Nodal离开时Pitx2如何保持活跃来指导肠道旋转一直是未知的。“我们的第一个惊喜是Pitx2表达实际上消失了，然后当肠管准备好循环时它又回来了，”Kurpios说。“所以问题是，是什么唤醒了Pitx2?”

研究人员发现，一种名为TGF-beta的传感器一直处于潜伏状态，直到它被机械力激活。在肠道的情况下，这是由背肠系膜决定的，它附着在肠管上并将其固定在适当的位置。为了引导旋转，背侧肠系膜组织在右侧显着扩张并在左侧压实。当它这样做时，TGF-beta会感知这些变化的力量并激活第二波Pitx2的表达，从而刺激肠管循环。换句话说，建立身体不对称性的Pitx2波与旋转肠道的波不同。

在这项研究中，研究人员使用了工程小鼠和鸡胚胎，这使得Kurpios及其同事能够在蛋壳中打开一个小窗口，以便他们可以查看发育和操纵基因表达。

共同作者、Meinig生物医学工程学院教授JanLammerding的实验室使用活胚胎中的探针来测量背肠系膜的硬度和弹性。测量结果显示右侧的扩张和TGF-β-Pitx2诱导左侧扩张的制动，这在组织中产生了完美的倾斜量，以实现适当的肠管循环。

该研究得到了国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所的支持;角钱游行;国家心肺血液研究所;大众汽车基金会;和康奈尔脊椎动物基因组学中心。