Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổ chức vùng của nội bì tạng chuột khi phôi nang chuyển đổi thành trục trứng
Tóm tắt
Các tương tác qua lại giữa hai mô ngoại phôi, ngoại phôi biểu mô và nội bì tạng, cùng với epiblast đa năng, là cần thiết để thiết lập độ phân cực từ trước ra sau trong chuột. Sau khi cấy ghép, hai loại tế bào nội bì tạng có thể phân biệt được, trong vùng phôi và vùng ngoại phôi của trục trứng. Trong vùng phôi, việc phân định nội bì tạng phía trước (AVE) là trung tâm của quá trình hình thành mô hình trước-sau. Mặc dù đã có những tiến bộ gần đây trong việc hiểu biết về các tương tác phân tử dẫn đến sự khác biệt của nội bì tạng, nhưng vẫn còn ít thông tin về cách mà các tế bào định cư tại ba vùng của mô. Là bước đầu tiên, chúng tôi đã thực hiện các quan sát hình thái để hiểu quá trình hình thành vùng ngoại phôi của trục trứng từ phôi nang. Phân tích của chúng tôi gợi ý một mô hình mới cho sự hình thành vùng này liên quan đến việc sắp xếp tế bào như là nếp gấp của ngoại phôi biểu mô ở giai đoạn trục trứng sớm. Để theo dõi các tế bào nội bì tạng, chúng tôi đã tiêm vi mRNA mã hóa các protein huỳnh quang vào các tế bào bề mặt đơn lẻ của khối tế bào trong phôi nang và phân tích sự phân bố của các tế bào được đánh dấu tại E5.0, E5.5 và E6.5. Chúng tôi nhận thấy rằng tại E5.0, vùng phôi và vùng ngoại phôi của nội bì tạng không tương ứng với các khoang tế bào riêng biệt. Các cụm tế bào được đánh dấu có thể trải dài qua ranh giới giữa hai vùng ngay cả sau sự xuất hiện của các khác biệt mô học và phân tử tại E5.5. Chúng tôi chỉ ra rằng trong vùng phôi, sự phân tán tế bào tăng lên sau khi AVE di cư. Vào thời điểm này, các cụm tế bào nội bì tạng có xu hướng hướng theo chiều song song với ranh giới giữa vùng phôi và vùng ngoại phôi. Cuối cùng, chúng tôi nghiên cứu nguồn gốc của AVE và chứng minh rằng trung tâm tín hiệu phía trước này phát sinh từ nhiều precursour hơn trong khoảng thời gian từ E3.5 đến E5.5. Chúng tôi đề xuất một mô hình mới cho sự hình thành vùng ngoại phôi của trục trứng liên quan đến việc gấp lại của ngoại phôi biểu mô. Phân tích của chúng tôi về kiểu phân bố của các tế bào nội bì tạng được đánh dấu chỉ ra rằng hành vi tế bào khác biệt ở vùng phôi và vùng ngoại phôi được thể hiện rõ ràng nhất khi có di cư của AVE. Chúng tôi cũng chứng minh nguồn gốc đa bội của AVE. Tất cả những nghiên cứu này dẫn đến những hiểu biết sâu hơn về sự hình thành các mô ngoại phôi khi chúng bắt đầu phát triển sau khi cấy ghép.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Beddington RS, Robertson EJ: Axis development and early asymmetry in mammals. Cell. 1999, 96: 195-209. 10.1016/S0092-8674(00)80560-7.
Ang SL, Constam DB: A gene network establishing polarity in the early mouse embryo. Semin Cell Dev Biol. 2004, 15: 555-561. 10.1016/j.semcdb.2004.04.009.
Copp AJ: Interaction between inner cell mass and trophectoderm of the mouse blastocyst. II. The fate of the polar trophectoderm. J Embryol Exp Morphol. 1979, 51: 109-120.
Batten BE, Haar JL: Fine structural differentiation of germ layers in the mouse at the time of mesoderm formation. Anat Rec. 1979, 194: 125-141. 10.1002/ar.1091940109.
Rivera-Perez JA, Mager J, Magnuson T: Dynamic morphogenetic events characterize the mouse visceral endoderm. Dev Biol. 2003, 261: 470-487. 10.1016/S0012-1606(03)00302-6.
Dziadek MA, Andrews GK: Tissue specificity of alpha-fetoprotein messenger RNA expression during mouse embryogenesis. Embo J. 1983, 2: 549-554.
Mesnard D, Guzman-Ayala M, Constam DB: Nodal specifies embryonic visceral endoderm and sustains pluripotent cells in the epiblast before overt axial patterning. Development. 2006, 133: 2497-2505.
Frankenberg S, Smith L, Greenfield A, Zernicka-Goetz M: Novel gene expression patterns along the proximo-distal axis of the mouse embryo before gastrulation. BMC Dev Biol. 2007, 7: 8-10.1186/1471-213X-7-8.
Weber RJ, Pedersen RA, Wianny F, Evans MJ, Zernicka-Goetz M: Polarity of the mouse embryo is anticipated before implantation. Development. 1999, 126: 5591-5598.
Zernicka-Goetz M: Patterning of the embryo: the first spatial decisions in the life of a mouse. Development. 2002, 129: 815-829.
Brennan J, Lu CC, Norris DP, Rodriguez TA, Beddington RS, Robertson EJ: Nodal signalling in the epiblast patterns the early mouse embryo. Nature. 2001, 411: 965-969. 10.1038/35082103.
Thomas P, Beddington R: Anterior primitive endoderm may be responsible for patterning the anterior neural plate in the mouse embryo. Curr Biol. 1996, 6: 1487-1496. 10.1016/S0960-9822(96)00753-1.
Belo JA, Bouwmeester T, Leyns L, Kertesz N, Gallo M, Follettie M, De Robertis EM: Cerberus-like is a secreted factor with neutralizing activity expressed in the anterior primitive endoderm of the mouse gastrula. Mech Dev. 1997, 68: 45-57. 10.1016/S0925-4773(97)00125-1.
Meno C, Saijoh Y, Fujii H, Ikeda M, Yokoyama T, Yokoyama M, Toyoda Y, Hamada H: Left-right asymmetric expression of the TGF beta-family member lefty in mouse embryos. Nature. 1996, 381: 151-155. 10.1038/381151a0.
Thomas PQ, Brown A, Beddington RS: Hex: a homeobox gene revealing peri-implantation asymmetry in the mouse embryo and an early transient marker of endothelial cell precursors. Development. 1998, 125: 85-94.
Srinivas S, Rodriguez T, Clements M, Smith JC, Beddington RS: Active cell migration drives the unilateral movements of the anterior visceral endoderm. Development. 2004, 131: 1157-1164. 10.1242/dev.01005.
Takaoka K, Yamamoto M, Shiratori H, Meno C, Rossant J, Saijoh Y, Hamada H: The mouse embryo autonomously acquires anterior-posterior polarity at implantation. Dev Cell. 2006, 10: 451-459.
Chazaud C, Rossant J: Disruption of early proximodistal patterning and AVE formation in Apc mutants. Development. 2006, 133: 3379-3387. 10.1242/dev.02523.
Richardson L, Torres-Padilla ME, Zernicka-Goetz M: Regionalised signalling within the extraembryonic ectoderm regulates anterior visceral endoderm positioning in the mouse embryo. Mech Dev. 2006
Smith LJ: Embryonic axis orientation in the mouse and its correlation with blastocyst relationships to the uterus. II. Relationships from 4 1/4 to 9 1/2 days. J Embryol Exp Morphol. 1985, 89: 15-35.
Snell GD, Stevens LR: Early Embryology. Biology of the laboratory mouse. Edited by: Green EL. 1966, New York, Mc Graw Hill, 205-245.
Eakin GS, Behringer RR: Diversity of germ layer and axis formation among mammals. Semin Cell Dev Biol. 2004, 15: 619-629. 10.1016/j.semcdb.2004.04.008.
Enders AC, Given RL, Schlafke S: Differentiation and migration of endoderm in the rat and mouse at implantation. Anat Rec. 1978, 190: 65-77. 10.1002/ar.1091900107.
Ninomiya Y, Davies TJ, Gardner RL: Experimental analysis of the transdifferentiation of visceral to parietal endoderm in the mouse. Dev Dyn. 2005, 233: 837-846. 10.1002/dvdy.20405.
Gu Z, Nomura M, Simpson BB, Lei H, Feijen A, van den Eijnden-van Raaij J, Donahoe PK, Li E: The type I activin receptor ActRIB is required for egg cylinder organization and gastrulation in the mouse. Genes Dev. 1998, 12: 844-857.
Lawson KA, Pedersen RA: Cell fate, morphogenetic movement and population kinetics of embryonic endoderm at the time of germ layer formation in the mouse. Development. 1987, 101: 627-652.
Dziadek M: Modulation of alphafetoprotein synthesis in the early postimplantation mouse embryo. J Embryol Exp Morphol. 1978, 46: 135-146.
Takito J, Al-Awqati Q: Conversion of ES cells to columnar epithelia by hensin and to squamous epithelia by laminin. J Cell Biol. 2004, 166: 1093-1102. 10.1083/jcb.200405159.
Huelsken J, Vogel R, Brinkmann V, Erdmann B, Birchmeier C, Birchmeier W: Requirement for beta-catenin in anterior-posterior axis formation in mice. J Cell Biol. 2000, 148: 567-578. 10.1083/jcb.148.3.567.
Kimura-Yoshida C, Nakano H, Okamura D, Nakao K, Yonemura S, Belo JA, Aizawa S, Matsui Y, Matsuo I: Canonical Wnt signaling and its antagonist regulate anterior-posterior axis polarization by guiding cell migration in mouse visceral endoderm. Dev Cell. 2005, 9: 639-650. 10.1016/j.devcel.2005.09.011.
Weinstein M, Yang X, Li C, Xu X, Gotay J, Deng CX: Failure of egg cylinder elongation and mesoderm induction in mouse embryos lacking the tumor suppressor smad2. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998, 95: 9378-9383. 10.1073/pnas.95.16.9378.
Yamamoto M, Saijoh Y, Perea-Gomez A, Shawlot W, Behringer RR, Ang SL, Hamada H, Meno C: Nodal antagonists regulate formation of the anteroposterior axis of the mouse embryo. Nature. 2004, 428: 387-392. 10.1038/nature02418.
Kimura C, Yoshinaga K, Tian E, Suzuki M, Aizawa S, Matsuo I: Visceral endoderm mediates forebrain development by suppressing posteriorizing signals. Dev Biol. 2000, 225: 304-321. 10.1006/dbio.2000.9835.
Perea-Gomez A, Rhinn M, Ang SL: Role of the anterior visceral endoderm in restricting posterior signals in the mouse embryo. Int J Dev Biol. 2001, 45: 311-320.
Rodriguez TA, Srinivas S, Clements MP, Smith JC, Beddington RS: Induction and migration of the anterior visceral endoderm is regulated by the extra-embryonic ectoderm. Development. 2005, 132: 2513-2520. 10.1242/dev.01847.
Torres-Padilla ME, Richardson L, Kolasinska P, Meilhac SM, Luetke-Eversloh MV, Zernicka-Goetz M: The anterior visceral endoderm of the mouse embryo is established from both preimplantation precursor cells and by de novo gene expression after implantation. Dev Biol. 2007.
Hadjantonakis AK, Papaioannou VE: Dynamic in vivo imaging and cell tracking using a histone fluorescent protein fusion in mice. BMC Biotechnol. 2004, 4: 33-10.1186/1472-6750-4-33.
Mesnard D, Filipe M, Belo JA, Zernicka-Goetz M: The anterior-posterior axis emerges respecting the morphology of the mouse embryo that changes and aligns with the uterus before gastrulation. Curr Biol. 2004, 14: 184-196. 10.1016/S0960-9822(04)00010-7.
Gardner RL: Origin and differentiation of extraembryonic tissues in the mouse. Int Rev Exp Pathol. 1983, 24: 63-133.
Lemaire P, Garrett N, Gurdon JB: Expression cloning of Siamois, a Xenopus homeobox gene expressed in dorsal-vegetal cells of blastulae and able to induce a complete secondary axis. Cell. 1995, 81: 85-94. 10.1016/0092-8674(95)90373-9.
Zernicka-Goetz M, Pines J, McLean Hunter S, Dixon JP, Siemering KR, Haseloff J, Evans MJ: Following cell fate in the living mouse embryo. Development. 1997, 124: 1133-1137.
Campbell RE, Tour O, Palmer AE, Steinbach PA, Baird GS, Zacharias DA, Tsien RY: A monomeric red fluorescent protein. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002, 99: 7877-7882. 10.1073/pnas.082243699.
Lo CW, Gilula NB: Gap junctional communication in the preimplantation mouse embryo. Cell. 1979, 18: 399-409. 10.1016/0092-8674(79)90059-X.
Pedersen RA, Wu K, Balakier H: Origin of the inner cell mass in mouse embryos: cell lineage analysis by microinjection. Dev Biol. 1986, 117: 581-595. 10.1016/0012-1606(86)90327-1.
Winkel GK, Pedersen RA: Fate of the inner cell mass in mouse embryos as studied by microinjection of lineage tracers. Dev Biol. 1988, 127: 143-156. 10.1016/0012-1606(88)90196-0.
Gardner RL, Rossant J: Investigation of the fate of 4-5 day post-coitum mouse inner cell mass cells by blastocyst injection. J Embryol Exp Morphol. 1979, 52: 141-152.
Gardner RL: Investigation of cell lineage and differentiation in the extraembryonic endoderm of the mouse embryo. J Embryol Exp Morphol. 1982, 68: 175-198.
Gardner RL: An in situ cell marker for clonal analysis of development of the extraembryonic endoderm in the mouse. J Embryol Exp Morphol. 1984, 80: 251-288.