Các yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi trong hệ thần kinh trung ương đang phát triển
Tóm tắt
1. Hiện nay, rõ ràng rằng các thành viên của gia đình yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (FGF) có nhiều vai trò trong quá trình hình thành hệ thần kinh trung ương (CNS).
2. Có ít nhất 23 thành viên của gia đình FGF, trong đó có 10 thành viên được biểu hiện trong hệ thần kinh trung ương đang phát triển, cùng với bốn thụ thể FGF (FGFR‐1–4).
3. Bài tổng quan này thảo luận về vai trò của các FGF này, với sự nhấn mạnh vào FGF‐2, FGF‐8, FGF‐15 và FGF‐17. Các yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi‐2 và ‐15 thường được biểu hiện khắp hệ thần kinh trung ương đang phát triển, trong khi FGF‐8 và FGF‐17 được phân bố chặt chẽ tại các vùng cụ thể của não đang phát triển và chỉ được biểu hiện trong phôi trong giai đoạn đầu của sự phát triển và sinh thần kinh.
4. Các nghiên cứu về biểu hiện thụ thể FGFR ở gà và chuột chỉ ra rằng FGFR‐1 được biểu hiện một cách chung nhất, trong khi FGFR‐2 và FGFR‐3 cho thấy các mẫu biểu hiện rất đặc thù nhưng có sự thay đổi trong suốt quá trình phát triển của CNS. FGFR‐4 đã được xác định ở hệ thần kinh trung ương đang phát triển ở cá nhưng chưa ở mức độ chi tiết, tính đến thời điểm hiện tại, ở gà hoặc chuột.
5. Một bức tranh đang dần được hình thành từ các nghiên cứu này rằng các FGF cụ thể giao tiếp thông qua các thụ thể cụ thể theo cách rất định vị để điều chỉnh sự phát triển của các vùng khác nhau của não.
6. Bức tranh này đã được chứng minh cho đến nay đối với vỏ não đang phát triển (chuột FGF‐2–/–), não trước và não giữa (chuột FGF‐8 hypomorphs) và tiểu não (chuột đột biến FGF‐17/FGF‐8). Ngoài ra, việc tạo ra các động vật đột biến mất FGFR‐1 và FGFR‐2b IIIb cho thấy tầm quan trọng của chúng trong tín hiệu FGF.
7. Tuy nhiên, còn nhiều khoảng trống đáng kể trong kiến thức của chúng ta về vị trí của các thành viên trong gia đình FGF và các thụ thể của chúng. Cần có nhiều thông tin chi tiết hơn về việc lập bản đồ không gian và thời gian của các FGF và isoform FGFR để hiểu các cơ chế phân tử mà thông qua đó các FGF truyền tín hiệu.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
OrnitzDM.FGFs heparan sulfate and FGFRs: Complex interactions essential for development.Bioessays2000;22: 108–12.
Lamb TM, 1995, Fibroblast growth factor is a direct neural inducer, which combined with noggin generates anterior–posterior neural pattern., Development, 121, 3627, 10.1242/dev.121.11.3627
Storey KG, 1998, Early posterior neural tissue is induced by FGF in the chick embryo., Development, 125, 473, 10.1242/dev.125.3.473
StreitA BerlinerAJ PapanayotouC SirulnikA SternCD.Initiation of neural induction by FGF signalling before gastrulation.Nature2000;406: 74–8.
Launay C, 1996, A truncated FGF receptor blocks neural induction by endogenous Xenopus inducers., Development, 122, 869, 10.1242/dev.122.3.869
Mahmood R, 1995, Multiple roles for FGF‐3 during cranial neural development in the chicken., Development, 121, 1399, 10.1242/dev.121.5.1399
Kalcheim C, 1990, Expression of basic fibroblast growth factor in the nervous system of early avian embryos., Development, 109, 203, 10.1242/dev.109.1.203
Murphy M, 1994, FGF2 regulates proliferation of neural crest cells, with subsequent neuronal differentiation regulated by LIF or related factors., Development, 120, 3519, 10.1242/dev.120.12.3519
RaballoR RheeJ Lyn‐CookR LeckmanJF SchwartzML VaccarinoFM.Basic fibroblast growth factor (Fgf2) is necessary for cell proliferation and neurogenesis in the developing cerebral cortex.J. Neurosci.2000;20: 5012–23.
Kinoshita Y, 1993, Basic fibroblast growth factor promotes adhesive interactions of neuroepithelial cells from chick neural tube with extracellular matrix proteins in culture., Development, 119, 943, 10.1242/dev.119.3.943
Ray J, 1994, Spinal cord neuroblasts proliferate in response to basic fibroblast growth factor., J. Neurosci., 14, 3548, 10.1523/JNEUROSCI.14-06-03548.1994
McWhirter JR, 1997, A novel fibroblast growth factor gene expressed in the developing nervous system is a downstream target of the chimeric homeodomain oncoprotein E2A‐Pbx1., Development, 124, 3221, 10.1242/dev.124.17.3221
MacArthur CA, 1995, Fgf‐8, activated by proviral insertion, cooperates with the Wnt‐1 transgene in murine mammary tumorigenesis., J. Virol., 69, 2501, 10.1128/jvi.69.4.2501-2507.1995
MacArthur CA, 1995, FGF‐8 isoforms activate receptor splice forms that are expressed in mesenchymal regions of mouse development., Development, 121, 3603, 10.1242/dev.121.11.3603
Crossley PH, 1995, The mouse Fgf8 gene encodes a family of polypeptides and is expressed in regions that direct outgrowth and patterning in the developing embryo., Development, 121, 439, 10.1242/dev.121.2.439
XuJ LiuZ OrnitzDM.Temporal and spatial gradients of Fgf8 and Fgf17 regulate proliferation and differentiation of midline cerebellar structures.Development2000;127: 1833–43.
OrnitzDM&ItohN.Fibroblast growth factors.Genome Biol.2001;2(in press)
Martinez S, 1999, FGF‐8 induces formation of an etopic isthmic organizer and isthmocerebellar development via a repressive effect on Otx2 expression., Development, 126, 1189, 10.1242/dev.126.6.1189
Reifers F, 1998, Fgf‐8 is mutated in zebrafish acerebellar (ace) mutants and is required for maintance of midbrain–hindbrain boundry development and somatogenesis., Development, 125, 2381, 10.1242/dev.125.13.2381
IrvingC&MasonI.Signalling by FGF8 from the isthmus patterns anterior hindbrain and establishes the anterior limit ofHoxgene expression.Development2000;127: 177–86.
Shimamura K, 1997, Inductive interactions direct early regionalization of the mouse forebrain., Development, 124, 2709, 10.1242/dev.124.14.2709
Heisenberg C‐P, 1999, Zebrafish aussicht mutant embryo’s exhibit widespread overexpression of ace (fgf‐8) and coincident defects in CNS development., Development, 126, 2129, 10.1242/dev.126.10.2129
Lee SM, 1997, Evidence that FGF8 signalling from the midbrain–hindbrain junction regulates growth and polarity in the developing midbrain., Development, 124, 959, 10.1242/dev.124.5.959
Schnurch H, 1991, Differentiating and mature neurons express the acidic fibroblast growth factor gene during chick neural development., Development, 111, 1143, 10.1242/dev.111.4.1143
MillerDL OrtegaS BashayanO BaschR BasilicoC.Compensation by fibroblast growth factor 1 (FGF1) does not account for the mild phenotypic defects observed in FGF2 null mice [published erratum appears inMol. Cell. Biol.2000;20: 3752].Mol. Cell. Biol.2000;20: 2260–8.
Tannahill D, 1992, Developmental expression of the Xenopus int‐2 (FGF‐3) gene: Activation by mesodermal and neural induction., Development, 115, 695, 10.1242/dev.115.3.695
PirvolaU Spencer‐DeneB Xing‐QunLet al.FGF/FGFR‐2 (IIIb) signaling is essential for inner ear morphogenesis.J. Neurosci.2000;20: 6125–34.
VendrellV CarniceroE GiraldezF AlonsoMT SchimmangT.Induction of inner ear fate by FGF3.Development2000;127: 2011–19.
De MoerloozeL Spencer‐DeneB RevestJ HajihosseiniM RosewellI DicksonC.An important role for the IIIb isoform of fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2) in mesenchymal–epithelial signalling during mouse organogenesis.Development2000;127: 483–92.
Guo L, 1996, Keratinocyte growth factor is required for hair development but not for wound healing., Genes Dev., 10, 165, 10.1101/gad.10.2.165
Naruo K‐i, 1993, Novel secretory heparin‐ binding factors from human glioma cells (glia‐activating factors) involved in glial cell growth., J. Biol. Chem., 268, 2857, 10.1016/S0021-9258(18)53852-7
Moscoso LM, 1998, Organization and reorganization of neuromuscular junctions in mice lacking neural cell adhesion molecule, tenascin‐C, or fibroblast growth factor‐5., J. Neurosci., 18, 1465, 10.1523/JNEUROSCI.18-04-01465.1998
Guimond S, 1993, Activating and inhibitory heparin sequences for FGF‐2 (basic FGF): Distinct requirements for FGF‐1, FGF‐2, and FGF‐4., J. Biol. Chem., 268, 23 906, 10.1016/S0021-9258(20)80471-2
Orr‐Urtreger A, 1991, Developmental expression of two murine fibroblast growth factor receptors, flg and bek., Development, 113, 1419, 10.1242/dev.113.4.1419
Peters KG, 1992, Two FGF receptor genes are differentially expressed in epithelial and mesenchymal tissues during limb formation and organogenesis in the mouse., Development, 114, 233, 10.1242/dev.114.1.233
WalsheJ&MasonI.Expression of FGFR1 FGFR2 and FGFR3 during early neural development in the chick embryo.Mech. Dev.2000;90: 103–10.
Peters K, 1993, Unique expression pattern of the FGF receptor 3 gene during mouse organogenesis., Dev. Dyn., 155, 423
Wuechner C, 1996, Developmental expression of splicing variants of fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) in the mouse., Int. J. Dev. Biol., 40, 1185
Marcelle C, 1994, Distinct developmental expression of a new avian fibroblast growth factor receptor., Development, 120, 683, 10.1242/dev.120.3.683
Carl M, 1999, Graded interference with FGF signalling reveals its dorsoventral asymmetry at the mid–hindbrain boundary., Development, 126, 5659, 10.1242/dev.126.24.5659
Weinstein M, 1998, FGFR‐3 and FGFR‐4 function cooperatively to direct alveogenesis in the murine lung., Development, 125, 3615, 10.1242/dev.125.18.3615