Một nghiên cứu mới phát hiện ra rằng sự luân chuyển của ruột trong quá trình phát triển được điều hòa bởi hai làn sóng biểu hiện của một yếu tố phiên mã được gọi là Pitx2. Làn sóng thứ hai, hóa ra, được kích hoạt bởi các tín hiệu cơ học bên trong một mô đàn hồi cố định ống ruột, và sau đó trở thành một đường dẫn cho máu và các mạch bạch huyết cung cấp cho ống ruột.
Ruột của chúng ta, và tất cả các cơ quan của chúng ta, được sắp xếp theo các mô hình bất đối xứng trái-phải bên trong cơ thể chúng ta, để mọi thứ có thể phù hợp.
Đồng thời, sự phát triển của các cơ quan chẳng hạn như ruột là bất cứ điều gì ngoại trừ sự phức tạp. Ở những phôi thai khỏe mạnh, sự quay của ruột trong quá trình phát triển luôn xảy ra theo hướng ngược chiều kim đồng hồ và được tính thời gian hoàn hảo. Đó là một quá trình phức tạp mà các nhà khoa học đã làm việc từ lâu để hiểu được.
Bây giờ, một nghiên cứu được công bố vào ngày 23 tháng 9 trên tạp chí Science cho thấy rằng sự luân chuyển của ruột trong quá trình phát triển được điều hòa bởi hai làn sóng biểu hiện của một yếu tố phiên mã được gọi là Pitx2. Làn sóng thứ hai, hóa ra, được kích hoạt bởi các tín hiệu cơ học bên trong một mô đàn hồi cố định ống ruột, và sau đó trở thành một đường dẫn cho máu và các mạch bạch huyết cung cấp cho ống ruột.
Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm hiểu các cơ chế cơ bản về cách các cơ quan hình thành, có thể hỗ trợ các nỗ lực chẩn đoán và ngăn ngừa các dị tật bẩm sinh, chẳng hạn như rối loạn chuyển động ruột và phình, nơi ruột đang phát triển trở nên xoắn và tự thắt lại.
Natasza Kurpios, phó giáo sư y học phân tử tại Đại học Thú y và là tác giả cao cấp của nghiên cứu. Bhargav D. Sanketi, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Kurpios, là tác giả đầu tiên của bài báo.
(adv)
Kurpios cho biết: “Những gì chúng tôi đã tìm ra cách đây nhiều năm là vòng lặp được bảo tồn rất cao và nó rất rất quy củ.
Nó chỉ ra rằng các cơ quan như tim, gan, phổi và ruột (ruột) đều nằm ở vị trí không đối xứng - được tìm thấy ở một bên của cơ thể, hoặc kéo dài sang trái và phải, nhưng không nằm ở trung tâm. Hiểu được cách thức hình thành của ruột với sự bất đối xứng trái-phải có thể tiết lộ các mô hình phát triển được tìm thấy trong các cơ quan khác, chẳng hạn như tim.
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng một gen được gọi là Nodal tạo ra làn sóng đầu tiên của Pitx2 để thiết lập kế hoạch cơ thể ban đầu. Nhưng sự hiện diện của Nodal chỉ tồn tại trong thời gian ngắn, và một khi nó kích thích biểu hiện Pitx2, nó sẽ biến mất trước khi xảy ra hiện tượng quay ruột. Vì vậy, trong một thời gian dài, người ta không biết làm thế nào Pitx2 vẫn hoạt động để chỉ đạo vòng quay ruột khi Nodal biến mất. "Điều ngạc nhiên đầu tiên của chúng tôi là biểu hiện Pitx2 thực sự biến mất và sau đó nó quay trở lại khi ống ruột sẵn sàng lặp lại", Kurpios nói. "Và câu hỏi đặt ra là, điều gì đã đánh thức Pitx2?"
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một cảm biến, TGF-beta, nằm tiềm ẩn cho đến khi nó được kích hoạt bởi các lực cơ học. Trong trường hợp của ruột, điều này được quyết định bởi màng treo ruột gắn và giữ ống ruột ở đúng vị trí. Để quay trực tiếp, mô mạc treo ở lưng mở rộng đáng kể ở bên phải và thu gọn lại ở bên trái. Khi nó làm như vậy, TGF-beta cảm nhận được những lực thay đổi này và kích hoạt biểu hiện của làn sóng thứ hai của Pitx2, kích thích vòng lặp của ống ruột. Nói cách khác, sóng Pitx2 thiết lập tính bất đối xứng của cơ thể khác với sóng làm quay ruột.
Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chuột và phôi gà đã được biến đổi gen, cho phép Kurpios và các đồng nghiệp mở một cửa sổ nhỏ trong vỏ trứng để họ có thể xem sự phát triển và thao tác biểu hiện gen.
Phòng thí nghiệm của đồng tác giả Jan Lammerding, giáo sư tại Trường Kỹ thuật Y sinh Meinig, đã sử dụng một đầu dò trong phôi sống để đo độ cứng và độ đàn hồi ở mạc treo lưng. Các phép đo cho thấy sự giãn nở ở phía bên phải và TGF-beta-Pitx2 gây ra sự hãm của sự giãn nở đó ở phía bên trái, tạo ra độ nghiêng hoàn hảo trong mô để tạo vòng lặp ống ruột thích hợp.
Nguồn Đại học Cornell
