Quy định di truyền về chức năng của tế bào ruột: Nghiên cứu định lượng bằng phương pháp lai phân tử in situ các mRNA của lactase-phlorizin hydrolase và Na+-glucose cotransporter trong ruột non của thỏ

Pflügers Archiv - Tập 422 - Trang 570-576 - 1993
T. C. Freeman1,2, A. J. Collins2, R. P. Heavens3, D. R. Tivey4
1Department of Biochemistry, University of Wales, Aberystwyth, UK
2Department of Cell Biology, AFRC Institute of Animal Physiology and Genetics Research, Babraham, UK
3Department of Behavioural Physiology, AFRC Institute of Animal Physiology and Genetics Research, Babraham, UK
4Department of Molecular and Cellular Physiology, AFRC Institute of Animal Physiology and Genetics Research, Babraham, UK

Tóm tắt

Tế bào ruột trải qua những thay đổi liên tiếp về cấu trúc và chức năng khi di chuyển nhanh chóng từ các khe ruột non lên đỉnh nhung mao. Các cơ chế điều chỉnh những thay đổi này "theo nhịp" với sự thay đổi phát sinh và chế độ ăn uống trong môi trường lòng ruột hiện đang được nghiên cứu. Nghiên cứu này đã sử dụng các mồi oligonucleotide để theo dõi sự biểu hiện của các gen lactase-phlorizin hydrolase (LPH) và Na+-glucose cotransporter (SGLT1) trong ruột non của thỏ bằng phương pháp lai phân tử histochemistry định lượng. Hồ sơ tích tụ mRNA của LPH và SGLT1 dọc theo trục khe-mào được tìm thấy là rất giống nhau. Mặc dù mRNA không thể phát hiện được ở khe, nhưng các mức độ mRNA của LPH và SGLT1 tăng nhanh ở giao điểm khe-mào, đạt mức tối đa giữa 210 μm và 330 μm ở trên điểm này. Ở phần trên của nhung mao, mức độ mRNA giảm. mRNA SGLT1 có mặt ở tất cả các đoạn của ruột non (tá tràng, hỗng tràng và hồi tràng), trong khi mRNA LPH vắng mặt ở hồi tràng. Hoạt động LPH tăng và giảm tương ứng với mRNA, nhưng hoạt động SGLT1 cao nhất ở đỉnh nhung mao, nơi mà mức độ mRNA giảm đáng kể. Những dữ liệu này đã được sử dụng để thảo luận về quy định di truyền của sự khác biệt và chức năng của tế bào ruột.

Từ khóa

#enterocyte #lactase-phlorizin hydrolase #Na+-glucose cotransporter #mRNA #ruột non #nghiên cứu định lượng #lai phân tử in situ

Tài liệu tham khảo

Altmann GG (1990) Renewal of the intestinal epithelium: new aspects as indicated by ultrastructural observations. J Electron Microsc Tech 16: 2–14 Bilofsky HS, Burks C, Fickett JW, Goad WB, Lewitter FI, Rindone WP, Swindell CD, Tung C-S (1986) The GenBank (R) Genetic Sequence Database. Nucleic Acids Res 14: 1–4 Boller K, Arpin M, Pringault E, Mangeat P, Reggio H (1988) Differential distribution of villin and villin mRNA in mouse intestinal epithelial cells. Differentiation 39: 51–57 Brasitus TA, Dudeja PK (1985) Alterations in the physical state and composition of the brush border membrane lipids of rat enterocytes during differentiation. Arch Biochem Biophys 240: 483–488 Coady MJ, Pajor M, Wright EM (1990) Sequence homologies among intestinal and renal Na+/glucose cotransporters. Am J Physiol 259: C605-C610 Cremaschi D, James PS, Meyer G, Peacock MA, Smith MW (1982) Membrane potentials of differentiating enterocytes. Biochim Biophys Acta 688: 271–274 Freeman TC, Heavens RP, Dyer J, Sirinathsinghji DJS, Shira-zi-Beechey SP (1992) The expression of the Na+/glucose cotransporter in the lamb intestine. Biochem Soc Trans 20: 186 S Freund J-N, Duluc I, Raul F (1991) Lactase expression is controlled differently in the jejunum and ileum during development in rats. Gastroenterology 100: 388–394 Gordon JI (1989) Intestinal epithelial differentiation: new insights from chimeric and transgenic mice. J Cell Biol 108: 1187–1194 Gutschmidt S, Emde C (1981) Early changes in brash border disaccharidase kinetics in rat jejunum following subcutaneous administration of tetraiodothyronine. Histochemistry 73: 151–160 Hamm GH, Cameron GN (1986) The EMBL Data Library. Nucleic Acids Res 14: 5–10 Hauft SM, Kim SH, Schmidt GH, Pease S, Rees S, Harris S, Roth KA, Hansbrough JR, Conn SM, Ahnen DJ, Wright NA, Goodlad RA, Gordon JI (1992) Expression of SV-40 antigen in the small intestinal epithelium of transgenic mice results in proliferative changes in the crypt and reentry of villus-associated enterocytes into the cell cycle but has no apparent effect on cellular differentiation programs and does not cause neoplastic transformation. J Cell Biol 117: 825–839 Hediger MA, Coady MJ, Ikeda TS, Wright EM (1987) Expression cloning and cDNA sequencing of a Na+/glucose cotransporter. Nature 330: 379–381 Hediger MA, Turk E, Wright EM (1989) Homology of the human intestinal Na+/glucose and Escherichia coli Na+/proline cotransporters. Proc Natl Acad Sci USA 86: 5748–5752 Henning SJ (1986) Functional development of the gastrointestinal tract. In: Johnson LR (ed) Physiology of the gastrointestinal tract. Raven Press, New York, pp 285–300 Hwang E-S, Hirayama BA, Wright EM (1991) Distribution of the SGLT1 Na+/glucose cotransporter and mRNA along the crypt-villus axis of rabbit small intestine. Biochem Biophys Res Commun 181: 1208–1217 Iseka, S, Kondo H (1990) Light microscopic localization of hepatic fatty acid binding protein mRNA in jejunal epithelia of rats using in situ hybridisation, immunohistochemical and autoradiographic techniques. J Histochem Cytochem 38: 111–115 Karasov WH, Diamond JM (1986) Adaptation of intestinal nutrient transport. In: Johnson LR (ed) Physiology of the gastrointestinal tract. Raven Press, New York, pp 1489–1498 Karasov WH, Pond RS, Solberg DH, Diamond JM (1990) Regulation of proline and glucose transport in mouse intestine by dietary substrate levels. Proc Natl Acad Sci USA 80: 7674–7677 Kinter WB, Wilson TH (1965) Autoradiographic study of sugar and amino acid absorption by everted sacs of hamster intestine. J Cell Biol 25: 19–35 Kiyama H, Wu JCY, Smith MW, Lawson DEM, Emson PC (1991) Developmental control over vitamin-D-induced calbindin gene expression during early differentiation of chicken jejunal enterocytes. Differentiation 46: 69–75 Mantei N, Villa M, Enzler T, Wacker H, Boll W, James P, Hunziker W, Semenza G (1988) Complete primary structure of human and rabbit lactase-phlorizin hydrolase: implications for biosynthesis, membrane anchoring and evolution of the enzyme. EMBO J 7: 2705–2713 Naim HY, Sterchi EE, Lentze MJ (1987) Biosynthesis and maturation of lactase-phlorizin hydrolase in the human small intestinal epithelial cells. Biochem J 241: 427–434 Noren O, Dabelsteen E, Hoyer PE, Olsen J, Sjostrom H, Hansen GH (1989) Onset of transcription of the aminopeptidase N (leukaemia antigen CD 13) gene at the crypt/villus transition zone during rabbit enterocyte differentiation. FEBS Lett 259: 107–112 Potten CS, Loeffler M (1990) Stem cells: attributes, cycles, spirals, pitfalls and uncertainties. Lessons for and from the crypt. Development 110: 1001–1020 Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T (1989) Extraction, purification, and analysis of messenger RNA from eukaryotic cells. In: Nolan C., et al (eds) Molecular cloning: a laboratory manual, chapter 7. Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York Sirinathsinghji DJS, Morris BJ, Wisden W, Northrop A, Hunt SP, Dunnett SB (1990) Gene expression in striatal grafts: 1. Cellular localization of neurotransmitter mRNAs. Neuroscience 34: 675–686 Smith MW (1985) Expression of digestive and absorptive function in differentiating enterocytes. Annu Rev Physiol 47: 247–260 Smith MW, James PS (1987) Cellular origin of lactase decline in postweaned animals. Biochim Biophys Acta 905: 503–506 Smith MW, Turvey A, Freeman TC (1992) Appearance of phlorizin-sensitive glucose transport is not controlled at mRNA level in rabbit jejunal enterocytes. Exp Physiol 77: 525–528 Takata K, Kasahara T, Kasahara M, Ezaki O, Hirano H (1992) Immunohistochemical localization of Na+-dependent glucose transporter in rat jejunum. Cell Tissue Res 267: 3–9 Tivey DR, Hilton KJ, Dauncey MJ (1991) Compensatory increase in lactase expression by enterocytes of neonatal pigs on a low energy intake. Exp Physiol 76: 285–288 Traber PG (1990) Regulation of sucrase-isomaltase gene expression along the crypt-villus axis of rat small intestine. Biochem Biophys Res Commun 173: 765–773 Traber PG, Wu GD, Wang W (1992) Novel DNA-binding proteins regulate intestine-specific transcription of the sucraseisomaltase gene. Mol Cell Biol 12: 3614–3627 Traber PG, Yu L, Wu GD, Judge TA (1992) Sucrase-isomaltase gene expression along crypt-villus axis of human small intestine is regulated at level of mRNA abundance. Am J Physiol 262: G 123-G 130 Trezise AEO, Buchwald M (1991) In vivo cell-specific expression of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator. Nature 353: 434–437 Tsuboi KK, Kwong LK, Sunshine P, Castillo RO (1992) Mechanism of maturational decline of rat intestinal lactasephlorizin hydrolase. Biochem J 282: 107–113 Wice BM, Gordon JI (1992) A strategy for isolation of cDNAs encoding proteins affecting human intestinal epithelial cell growth and differentiation: characterization of a novel gutspecific N-myristoylated annexin. J Cell Biol 116: 405–422 Wu GD, Wang W, Traber PG (1992) Isolation and characterization of the human sucrase-isomaltase gene and demonstration of intestine-specific transcriptional elements. J Biol Chem 267: 7863–7870