肠道的韧性:肠道线圈保存着器官形成的秘密

我们的内脏，以及所有的器官，在我们的身体里以左右不对称的模式排列，以便一切都能契合。

与此同时，像肠道这样的器官的发育绝不是偶然的。在健康的胚胎中，肠道在发育过程中的旋转总是逆时针方向发生的，而且是完美的时间。这是一个复杂的过程，科学家们一直在努力理解。

现在，发表在杂志上的一项研究科学发现发育过程中的肠道旋转是由一种叫做Pitx2的转录因子的两波表达协调的。的第二波它是由固定大脑的弹性组织内的机械线索触发的肠道管，后来成为血液和淋巴管供给肠管。

这些发现对理解器官形成的基本机制具有重要意义，有助于诊断和预防出生缺陷，如肠道旋转不良和肠扭转，这两种情况下，发育中的肠道会扭曲并自我窒息。

兽医学院分子医学副教授、该研究的资深作者娜塔莎·库尔皮奥斯(natasha Kurpios)说:“整个胃肠道是一根管子，吸收我们所有的营养，它非常巨大，所以它必须在我们的身体里打环。”库尔皮奥斯实验室的博士生巴尔加夫·d·桑凯蒂(Bhargav D. Sanketi)是这篇论文的第一作者。

“我们多年前就发现，循环是高度保守的，而且非常非常规范，”Kurpios说。

事实证明，心脏、肝脏、肺和肠道等器官的位置都是不对称的——位于身体的一侧，或者横跨左右两侧，但不在中心位置。了解肠道是如何形成左右不对称的，可以揭示在其他器官(如心脏)中发现的发育模式。

此前的研究表明，一种名为node的基因诱导了Pitx2的第一波基因，以建立早期的身体计划。但Nodal的存在是短暂的，一旦它刺激了Pitx2的表达，它就会在肠道旋转发生之前消失。因此，在很长一段时间内，人们都不知道当淋巴结消失时，Pitx2是如何保持活性来指导肠道旋转的。库尔皮奥斯说:“我们的第一个惊喜是，当肠管准备循环时，Pitx2的表达实际上消失了，然后又恢复了。”“所以问题是，是什么唤醒了Pitx2 ?”

研究人员发现，一种名为tgf - β的传感器潜伏在体内，直到被机械力激活。就肠道而言，这是由肠系膜背部决定的，背部肠系膜与肠管相连并将其固定在适当的位置。为了引导旋转，肠系膜背侧组织右侧显著扩张，左侧紧实。当它这样做的时候，TGF-beta会感知到这些变化的力量，并激活第二波Pitx2的表达，从而刺激肠管循环。换句话说，建立身体不对称的Pitx2波与旋转肠道的波是不同的。

在这项研究中，研究人员使用了经过工程改造的小鼠和鸡胚胎，这使得Kurpios和同事可以在蛋壳上打开一个小窗口，这样他们就可以观察发育并操纵基因表达。

Meinig生物医学工程学院的Jan Lammerding教授是该研究的合著者，他的实验室在活胚胎中使用探针来测量肠系膜背侧的硬度和弹性。测量结果显示右侧发生了膨胀，TGF-beta-Pitx2诱导左侧发生了膨胀，这为适当的肠管循环在组织中创造了完美的倾斜量。

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