Madame Lelica

Overview of the mesodermic derivatives(Fig. 1)

o mesoderme forma-se inicialmente na sequência primitiva durante a gastrulação e, mais tarde, continua a desenvolver-se no rebento da cauda. Em primeiro lugar, a cordamesodermia forma uma nota que se expande por baixo do tubo neural, como observado em embrios7 humanos., O mesoderme situa-se ao longo do notóforo e divide-se no mesoderme paraxial, mesoderme intermediário e placa lateral mesoderm8. Os subtipos mesodérmicos são especificados ao longo do eixo mediolateral, dependendo das atividades do BMPs9. Um estudo com embriões de pintos demonstrou que a Noggin, um inibidor de BMP expresso primeiro no notóforo e depois no mesoderme somático, cria o gradiente de BMP que especifica os subtipos mesodérmicos10. Outro estudo com embriões de ratinho demonstrou que a notochord dá origem ao núcleo pulposo, que mais tarde forma o disco vertebral11.,

mesoderma Paraxial de desenvolvimento é composto por várias fases: presomitic mesoderma especificação, somitogenesis, e somite specification12. Somitos maduros contêm duas populações principais: o esclerótomo e dermomiótomo. O esclerotoma dá origem às vértebras e costelas associadas, tendões e outros tecidos, tais como células vasculares da aorta dorsal, vasos sanguíneos intervertebrais, e meninges12,13. O dermomiótomo produz dois componentes: o miótomo e o dermatoma., O miótomo dá origem à musculatura das costas, da caixa torácica, da parede ventral do corpo e dos membros. O dermatoma dá origem à derme das costas, embora o termo dermomiótomo é por vezes usado para descrever esta região, porque um estudo recente mostrou que esta região central do dermomiótomo também deu origem a músculos em embrios14 Pintos.

a mesodermia lateral da placa forma a mesodermia esplâncnica, mesodermia somática e membranas extraembryónicas, como evidenciado por um estudo de embriões de pintos15., Esplâncnica mesoderma dá origem a componentes do sistema circulatório, como o coração, os vasos sanguíneos e as células do sangue, enquanto que o mesoderma somático forma o esqueleto pélvico e mesodermal componentes dos membros, com exceção dos músculos, os quais são derivados do dermomyotome14,16. O mesoderme intermediário forma o sistema urogenital, incluindo os rins e as gónadas8.,

Especificação do presomitic mesoderma

Os primeiros mesoderma paraxial é referido como o presomitic mesoderma, e consiste de acordos bilaterais de faixas de células mesenquimais adjacente ao notochord17. O mesoderme presomítico é derivado do primitivo streak ou progenitores neuromesodérmicos no rebento da cauda,como mostrado em estudos com embrios18, 19. Nestas etapas,a Noggin produzida pelo notochord protege o mesoderme paraxial da lateralização por BMPs produzida pelo mesodérmico intermediário e placa lateral mesoderm9, 10., Este gradiente é crucial para a determinação do destino das células mesodérmicas9,10. Quando as células que expressavam a Noggin foram implantadas na região da placa lateral presumida,os tecidos somíticos foram formados no território lateral original da placa do embrião de pintos10. Isto demonstra que o mesoderme paraxial e o mesoderme lateral da placa compartilham precursores comuns na sequência primitiva, e que o destino celular é plástico, dependendo dos gradientes da atividade BMP.a sinalização Wnt é outra via crucial nestes processos., Wnt3a é amplamente expresso na sequência primitiva e no botão da cauda, como revelado em um estudo de mice18. Perda da função de Wnt3a ou Ctnnb1, o que é um gene que codifica a β-catenin, levou a uma perda de mesoderma paraxial progenitores e seus derivados, o presomitic mesoderma e somitas no mouse embryos18. Chave de transcrição reguladores presomitic mesoderma especificação, incluindo Brachyury (T), Tbx6, e Mesogenin1 (Msgn1), são conhecidos como a jusante fatores de Wnt signaling20.,

t, o factor21 de transcrição da caixa-T, é expresso na sequência primitiva, o bud da cauda, o mesoderme primitivo e o ectodermo primitivo ao lado da sequência primitiva, a placa notocordal e o notochord, como mostrado pelos estudos do embrião-de-rato 22. Análises genéticas clássicas usando ratos mutantes espontâneos revelaram que T é essencial para a formação mesoderma22,23. A perda de função de T causou uma perturbação da formação primitiva de sequência e formação insuficiente de mesoderme em embrios23 ratos.,

Tbx6, o Fator de transcrição da caixa-T, é expresso inicialmente na sequência primitiva, e mais tarde no botão da cauda e na mesoderm24 presomítica. Estudos com embriões de ratinho demonstram que a expressão Tbx6 no mesoderme paraxial é restrita ao mesoderme presomítico e é rapidamente desregulada como forma somita 24. Assim, a expressão de Tbx6 sobrepõe-se à de T na sequência primitiva e no botão da cauda, embora T seja expresso em um ponto anterior na linha primitiva 24. A perda de função do Tbx6 em ratinhos resultou na conversão do presumível mesoderme presomítico em tecidos neurais25., No ratinho knockout Tbx6, o Sox2, um membro da caixa de grupo de alta mobilidade relacionada com o Sry contendo genes, foi ectopicamente expresso numa região presumível de mesoderme presomítico; o Sox2 não foi expresso nessa região em mice25 de tipo selvagem. Dado que o Sox2 é conhecido por ser um fator crítico para o desenvolvimento neurotodérmico, isso indica que o Tbx6 promove a especificação presomítica mesodermia através da repressão da expressão de Sox2 e Fates neurais25.

Msgn1, o factor básico de transcrição de Helix-loop-helix (bHLH), é expresso no mesoderma paraxial desde a gastrulação até à formação de somita26., A sobreexpressão do Msgn1 em ratos expandiu as regiões que expressavam o Tbx6 através do tronco, resultando na expansão da região pré-micromítica mesodermia para o anterior27. A perda de função do Msgn1 reduziu a expressão Tbx6 na mesoderm27 presomítica, e causou uma falha completa da formação de somite e segmentação do tronco e cauda do corpo em mice26. Estes resultados indicam que Msgn1 é outro determinante da especificação do Destino mesodérmico presomítico.,

Especificação do neuromesodermal progenitores

Na região posterior do embrião, o mesoderma paraxial é derivada a partir de uma população de células chamado neuromesodermal progenitores, que tem o bipotential para se diferenciar em ambos os mesodermal e ectodermal tipos de células, como demonstrado em um mouse estudo28. O destino celular é determinado por vários morfógenos expressos ao longo do eixo anterior–posterior., Estudos histológicos com embriões de ratinho demonstraram que o fgf8 e o Wnt3a são altamente expressos no bud da cauda dos vertebrados, enquanto o gradiente do ácido retinóico (RA) é produzido a partir do somite e do plate29 neural. Fgf8 e Wnt3a foram encontrados para regular tanto Msgn1 e Tbx6, resultando na promoção de presomitic mesoderma especificação suprimindo Sox2 expressão e neural célula de destino especificação do mouse embryos25,30.,

perda da análise da função com aldeído desidrogenase 1 membro da família A2 (Raldh2), que funciona como um catalisador da síntese de ar, revelou que os embriões de Raldh2−/− rato exibiram uma expressão aumentada de Fgf8 na parte anterior do embrio29. Os ratos deficientes também apresentaram formação diminuída de somites com uma diminuição na descendência neurotodérmica Sox2-positiva e Sox1-positiva, e um aumento na progenia mesodérmica tbx6-positiva. O fenótipo da formação de somite diminuída em ratinhos Raldh2−/− foi resgatado por tratamento, com um antagonista do receptor FGF29., Estes achados indicam que RA reprime diretamente a expressão de Fgf8 e Tbx6, resultando na especificação do Destino celular para tipos de células neurais com a regulação de Sox2. Eles sugerem ainda que o equilíbrio das atividades sinalizadoras entre estes morfógenos opostos é um determinante chave da fates29,30 células neurais e mesodérmicas.

Somitogénese

o somite é derivado do mesoderme presomítico anterior através de uma série de eventos morfogenéticos dinâmicos que envolvem sinalização cíclica., A periodicidade da formação somitomere é produzida pela segmentação clock que opera no mesoderma presomítico. Um estudo com embriões de ratinho demonstrou que esta prepattern segmental é definida na “frente de determinação”, que cria futuros limites somíticos 31. Este processo prossegue de acordo com um” clock and wavefront model”: um clock determina o tempo, e uma frente de onda determina o lugar para a segmentação32. A transição mesencimal-epitelial (MET) é outro processo essencial para a somitogénese, uma vez que está envolvido na formação epitelial de somite 33., Estudos com embriões de rato demonstram que durante estes processos, Msgn1 é desativado, mas vários outros marcadores, incluindo Mesp2, Paraxis, Pax3, Foxc1/2, e Meox1/2, são upregulated9,34,35,36.

clock de segmentação

As principais vias de sinalização no clock de segmentação são as vias de entalhe, Wnt / B-catenina, e FGF, que se integram para formar uma rede molecular e gerar uma onda itinerante de expressão genética ao longo do eixo embrionário., A análise da expressão genética Global em ratos revelou que genes cíclicos relacionados com o entalhe e o FGF oscilaram principalmente na fase oposta dos genes CNT – cíclicos, sugerindo crosstalk entre estes pathways37,38. Em ratos,o relógio em cada região do mesoderme presomítico é bem entendido como um mecanismo de feedback negativo centrado nas atividades do fator de transcrição Hes739, 40. Hes7 é inicialmente ativado pela sinalização FGF, e então é controlado pela Atividade40 entalhe. Hes7 suprime a sua própria transcrição para gerar um padrão oscilante de expressão39., A sinalização entalhe ativa a mesodérmica posterior 2 (Mesp2), um fator de transcrição bHLH, que suprime a via entalhe via lunatic fringe (l-fng)41. Assim, a atividade de entalhe oscila no mesoderme presomítico como um”oscilador de clock de entalhe” 42. A sinalização FGF também oscila através da fosforilação da cinase regulada pelo sinal extracelular, uma molécula de sinalização FGF downstream, que também foi demonstrada na mice43.

a determinação da frente e da segmentação

Mesp2 é um regulador principal do início da segmentação35., O Mesp2 é expresso no estágio inicial de segmentação na mesoderm35 pré-micromítica, e sua expressão é restrita ao compartimento rostral pelos osciladores das vias de entalhe e FGF, como evidenciado por um estudo de embrios43 do rato. A expressão Mesp2 é ativada pela via de entalhe na parte anterior do presumível somite44, enquanto que é suprimida pela sinalização FGF na parte posterior, resultando na formação de bordas anterior e posterior 35,45. Este modelo é apoiado por várias linhas de evidência., Primeiro, a expressão Mesp2 foi fortemente suprimida em embriões mutantes de Ratinho, como DLL1-null E RBP-jk-null embrios40. Em segundo lugar, o domínio de expressão do Mesp2 foi deslocado para o mesoderm pré-micromítico posterior na ausência de sinalização FGF no embrião do mouse 43.como descrito anteriormente, o Mesp2 desempenha um papel crucial na formação da fronteira dos segmentos somitas e no estabelecimento do padrão rostrocaudal de cada somite35,42. Embriões nulos de ratos Mesp2 foram mostrados como tendo um somite não-segmentado com Derivatives somitas completamente caudalizados 35., A atividade de entalhe é necessária para a caudalização do somito, uma vez que sua ausência no compartimento caudal resultou em um fenótipo rostralizado em mice46. No que diz respeito ao mecanismo do padrão somite mediado pelo Mesp2, um estudo em embriões de ratos demonstrou que o Mesp2 suprime a atividade de entalhe no compartimento rostral desestabilizando o Mastermind-like 1, um dos componentes centrais do domínio intercelular de entalhe nuclear 47. Isto leva à formação rostrocaudal através da atividade diferencial de Entalhe47.,

Um estudo com embriões de ratinho demonstrou que o Mesp2 activa a sua Ripply2-alvo, que suprime a expressão do Mesp2 através da inibição do Tbx6 num ciclo de feedback negativo, conduzindo à formação da próxima fronteira segmental48. Outra pesquisa em camundongos demonstrou que o Mesp2 também enregula Eph na porção anterior de somitômeros, que é seguido pela upregulação de efrina na metade posterior oposta do somitomere49 mais anterior., Em seguida, a separação do somita da extremidade anterior do mesoderme presomítico ocorre na fronteira entre ephrin – e EPH-expressing cells49. Este padrão é repetido sequencialmente no processo de somitogenes42.

a transição mesenquimal–epitelial

MET é necessária para formar a camada epitelial do somite durante a somitogénese, uma vez que o mesoderma pré-micromítico é composto apenas de células mesenquimais., Um estudo com embriões de ratinho demonstrou que, sem o MET, nem o somite epitelial nem o dermomiotoma podem se formar corretamente; a ausência do MET leva a anormalidades do esqueleto axial, tais como numerosos defeitos de padrão da musculatura no esqueleto axial, membros e parede corporal 33. During MET in the future somatic boundaries, the outer epitelial layer assumes apical–basal polarity and expresses n-cadherin, β-catenin, and F-actin in apical adherens junctions50., Este processo é intimamente regulado em uma maneira espacial e temporal ao longo do eixo anterior-posterior, como evidenciado por um estudo em birds50.

Paraxis, um factor de transcrição de bHLH, é expresso no mesoderma e somites pré-micóticos. Paraxis é indispensável para a epitelização no processo de desenvolvimento de somite33. Os ratos Paraxis-null não tinham somites epiteliais, embora os somites fossem segmentados em unidades mesenquimais soltas de aproximadamente o tamanho correto e periodicidade como somites na mesoderm33 paraxial., Os mutantes também apresentavam anormalidades esqueléticas, como agenesis33 caudais. Estes fatos sugerem que Paraxis é necessária para a formação do somite epitelial, mas não para a segmentação do mesoderme paraxial.

Somítico MET in the mouse and chick paraxial mesoderm is dependent on Wnt signaling from the overlying surface ectoderm51,52. Embora a segmentação do mesoderme paraxial tenha sido mantida mesmo com a remoção do ectoderme superficial, o MET somítico não ocorreu em mice52. A perda de sinalização Wnt causou perda de expressão de Paraxis e somítico se encontrou em mice52., Além disso, a expressão Wnt6 na superfície ectoderma induziu o MET somítico, e a expressão ectópica Wnt6 substituiu a falta de ectoderma superficial e processos dependentes de β-catenina em embriões de pintos53. Além disso, a expressão forçada de paraxis resgatou a epitelialização somita na ausência de sinalização Wnt em embriões de pintos54. Por outro lado, os embriões de paraxis/ rato mostraram uma expressão diminuída de genes a jusante nas vias de sinalização Wnt e Notch, bem como uma expressão diminuída de Meox1/2 e Pax1, que são necessários para a formação adequada de somite e especificação, respectiva55., Estes fatos sugerem que paraxis participa da epitelialização mediada pela Wnt na PSM55.

um relatório anterior demonstrou que o Meox1 e o Meox2 são coexpressos nos somitos epiteliais, sclerotoma e botões dos membros, enquanto que o dermomiótomo apenas expressa o Meox156. Os ratinhos mutantes nulos do Meox1 apresentavam defeitos no desenvolvimento ósseo axial, mas não no desenvolvimento muscular 57, enquanto os ratinhos mutantes nulos do Meox2 apresentavam uma falta de músculos dos Membros, bem como uma massa muscular geralmente reduzida, mas nenhuma anomalia no esqueleto axial 56., Estes resultados sugerem que Meox1 substitutos para Meox2 no sclerotome, mas não o myotome e que Meox2 compensa a falta de Meox1 no myotome, mas não o sclerotome.

Foxc1 e Foxc2, membros da winged helix fatores de transcrição, são expressos em muitos tecidos, formando o somitas, cabeça mesoderma, e endoteliais e células mesenquimais do desenvolvimento do coração e vasos sanguíneos, como mostrado no mouse embryos36. Embriões de ratinho sem Foxc1 e Foxc2 não tinham somite epitelial ou segmentação morfológica da mesoderm36 paraxial., Paraxis foi indetectável no presomitic mesoderma e somite região do mutante, sugerindo que Foxc1 e Foxc2 estão a montante de paraxis durante o somite formação processes36. Outro relatório mostrou que o mesoderme paraxial em ratos mutantes Foxc1/2 foi respeitado no mesoderme intermediário, que expressa Pax2; Pax2 é um fator de transcrição principal na mesoderm58 intermediária. No entanto, nenhuma mudança significativa foi detectada na expressão de Bmp4 ou Noggin, que pode regular fates58 mesodérmicas., Além disso, misexpression de Foxc1 ou Foxc2 no presuntivo mesoderma intermediário do mouse embriões resultou na conversão da célula de destino intermediário para mesoderma paraxial e somite, mas não para a lateral da placa mesoderm58. Estes resultados sugerem a plasticidade da célula de destino entre o mesoderma intermediário e o mesoderma paraxial, com Foxc1 e Foxc2 contribuindo para somite segmentação do mesoderma paraxial. Juntos, estes resultados mostram que Foxc1 e Foxc2 são essenciais para a diferenciação paraxial mesoderme e determinação do Destino.,

Especificação do somite

o esclerótomo é derivado de uma parte ventromedial do somite e é formado pela transição epitelial–mesenquimal, enquanto que o dermomiótomo é derivado da parte dorsolateral epitelial do somite59. O sclerotoma é um tecido mesenquimal no qual reguladores chave, incluindo Pax1, Pax9, Nkx3.2 (Bapx1), e Sox9, são expressados especificamente 60. Por outro lado, Pax3 e Myf5 são fatores upstream de MyoD que estão envolvidos no desenvolvimento muscular, como evidenciado por estudos de embrios61 de ratinho., O Pax3 é inicialmente expresso no somito formando, mas sua expressão é desprovida de regulamentação durante a especificação no esclerótomo, enquanto que permanece expresso no dermomiotome62.o ouriço sónico (Shh) é secretado do notóforo e da placa do piso do tubo neural 63. Estudos com embriões de ratinhos e aves demonstram que o Shh funciona como uma molécula crucial na formação esclerotoma 62,63. Os ratos mutantes não tinham colunas vertebrais, e apenas algumas cartilagens rudimentares das costelas foram formadas64., Embriões de ratinho com deleção de Gli2 e Gli3, os fatores a jusante de Shh, exibiram expressão severamente reduzida de Pax1 e Pax9; além disso, a expressão de Sox9 foi indetectável em somites65. No entanto, os ratos nulos ainda mostraram expressão pax1 transitória. Estes resultados implicam que Shh é um indutor crucial para Pax1, Pax9 e Sox9 através de Gli2 e Gli365, embora outros sinais também possam estar envolvidos na indutão64. Estudos em ratinhos e aves mostraram que a Noggina foi expressa no nó, notocord e somite dorsal e que inibiu a actividade BMP4 durante a específica sclerotome 63, 66., Shh também competiu com a sinalização Wnt a partir da placa do telhado e ectoderme de superfície, e Wnt funcionaram nestes locais para manter o estado epitelial somite e induzir a dermomiotoma em embrios62 Pintos. Coletivamente, estes resultados mostram que altos níveis de ativação de Shh e baixos níveis de sinalização Wnt e BMP são necessários para determinar o destino esclerotômico.

Pax1 e Pax9, fatores de transcrição da família Pax, são especificamente expressos na grande parte dos esclerotomas. Ratinhos recém-nascidos homozigóticos nulos com Pax1 mostraram anomalias graves no esqueleto axial 67., Por outro lado, ratos mutantes homozigóticos do Pax9 mostraram defeitos esqueléticos nos membros e no crânio, mas não apresentaram defeitos óbvios no esqueleto axial 68. Além disso, Pax1/Pax9 duplo mutante ratos mostrou muito mais grave fenótipos que Pax1 único homozigotos mutantes; Pax1/Pax9 mutantes duplos completamente falta tecidos derivados da medial parte do sclerotome, tais como os corpos vertebrais, os discos intervertebrais e o proximal partes do ribs69., A condensação do esclerótomo ventromedial em torno do notóforo também foi impedida nos mutantes duplos, resultando em uma diminuição da condrogênese e formação vertebral69. Além disso, uma experiência de resgate em ratos mostrou que o Pax1 compensou a função Pax9, enquanto que o Pax9 não compensou a função Pax169.

Nkx3. 2 (Bapx1)é um factor de transcrição homeobox, expresso no esclerótomo durante o desenvolvimento embrionário precoce do rato. Uma ruptura do Nkx3.,2 gene in mice resulted in lethal skeletal displasia with abnormal development of the vertebral column and craniofacial bones70, and a failure of cartilage development with decreased expression of Sox9 and type II collagen69. Além disso, a condensação de células esclerotómicas no anlagénio vertebral em torno do notóforo foi completamente perdida durante a embriogénese precoce na mice71 mutante Nkx3.2. As análises de embriões de ratinho com uma mutação dupla de Pax1 / Pax9 revelaram que a expressão Nkx3.2 no esclerótomo requeria a presença de Pax1 e Pax9 num manner dependente da dose72. No mesmo estudo, Nkx3.,2 foi encontrado para ser induzido pela sobre-expressão de Pax1 mesmo sem Shh. Além disso, o Pax1 e o Pax9 trans activaram o promotor Nkx3.2 através da interacção directa com o ADN, indicando que o Nkx3.2 é um alvo directo do Pax1 e do Pax972. Estes resultados sugerem que o nkx3. 2 funciona a jusante do Pax1 e do Pax9, e desempenha papéis cruciais na condrogénese e no desenvolvimento vertebral71.

Meox1 and Meox2 are essential for somite formation, as described above, and they contribute to somite development., Meox1 / 2 ratos mutantes duplos não tinham expressão Pax1 no mesoderme paraxial, e exibiam uma atenuação da expressão Pax3 e Pax7, resultando em uma falha da diferenciação dermomiotome34. Estas deficiências levaram a anomalias no esqueleto axial, tais como a falta de colunas vertebrais normais 34, bem como grandes defeitos no desenvolvimento da musculatura esqueletal derivada da somite 34. Além disso, a expressão de Nkx3.2 em ratinhos com mutações tanto no Meox1 como no Meox2 foi muito mais grave do que em ratinhos com uma mutação única no Meox134., Estes resultados sugerem que Meox1 e Meox2 se coordenam e se compensam durante o desenvolvimento de esclerotomas e dermomiótomos.

Subconjuntos do sclerotome

Devido a sua localização, o sclerotome está em contato com as diversas populações de células que produzem diferentes moléculas de sinalização, resultando na criação de diversas subpopulações ao longo da face ventral–dorsal, medial–lateral e ântero–posterior axes12. Estas conclusões foram retiradas principalmente de estudos sobre aves.,a parte central do esclerótomo forma o núcleo mesenquimal do somite epitelial, o que contribui principalmente para a formação de discos intervertebrais e articulações da coluna vertebral73. Assim, Cristo nomeou este subdomínio esclerotômico como arthrotome 12. A parte dorsal do sclerotome está localizada perto do myotome. Ligantes FGF, tais como Fgf8, são segregados do miótomo e induzem a expressão74 esclerosia. Estas atividades sinalizadoras dão origem à população sindetoma, que é um precursor dos tendões vertebrais e ligamentos74., Nas partes dorsomediais e laterais do esclerótomo, a expressão Pax1 é rebaixada pelo bmp4 a partir do tubo neural dorsal, mesoderme intermediário e mesoderme lateral da placa, levando ao desenvolvimento que é independente dos signais notocordais75, 76. A parte dorsomedial do esclerótomo forma a coluna e o arco, enquanto a parte lateral do esclerótomo forma as costelas distais75. Isto depende do Bmp4 secretado do tubo neural dorsal e da placa lateral mesoderm75. Além disso, estas duas partes são desprovidas de expressão Pax175., O esclerótomo medial localizado ao lado da superfície lateral do tubo neural foi identificado como uma população dando origem aos vasos sanguíneos e meninges da medula espinhal77. Em resposta às moléculas sinalizadoras segregadas do notóforo, o esclerótomo ventromedial expressa fortemente Pax1 e migra medialmente para o notóforo. Estas células formam o tubo perinotocordal, o que dá origem aos corpos vertebrais e às discs78 intervertebrais. Por último,o esclerotoma ventral posterior com potencial precursor endotelial foi recentemente nomeado endotome13, 79., Esta parte do esclerótomo migra e diferencia para células vasculares da aorta dorsal e vasos sanguíneos intervertebrais, como mostrado em estudos com pintos79,80.