CC BY
17
Scientific Research of the Union of Scientists in Bulgaria - Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol. XVII, ISSN 1311-9427, International Conference of Young Scientists, 11 - 13 June 2015, Plovdiv
ПОТЕНЦИАЛНАТА РОЛЯ НА ГРЕЛИНА КАТО ОНТОГЕНЕТИЧЕН ФАКТОР В ДИФЕРЕНЦИАЦИЯТА НА ГАСТРОИНТЕСТИНАЛНИЯ
ТРАКТ ПРИ ЧОВЕК
Надя Иванова Пенкова1, Петър Иванов Хрисчев2,
Радослав Владимиров Пенков3, Александра Иванова Димитрова^
Пепа Косева Атанасова1
!Катедра Анатомия, хистология и ембриология, МУ Пловдив 2Катедра Физиология на човека, МУ Пловдив 3МБАЛ «Еврохоспитал», Пловдив
POTENTIAL ROLE OF GHRELIN AS AN ONTOGENETIC FACTOR IN THE DIFFERENTIATION OF THE GASTROINTESTINAL TRACT IN
HUMAN
Penkova N., Hrischev P2, Dimitrova A., Penkov R, Atanassova P., Department of Anatomy, Histology and Embryology, ^Department of Physiology, Medical University, Plovdiv
Abstract:
Ghrelin is an oligopeptide hormone that is secreted by the gastric mucosa in the fasted state. It unlocks the feeling of hunger by stimulating receptors in the hypothalamus and releases growth hormone secretion in the adenohypophysis. As tissue hormone ghrelin activates cell proliferation and regeneration. The aim of this study is to determine the presence and localization of ghrelin and ghrelin receptor in the primary gut tube in early embryogenesis in human. Material and methods Fragments of the digestive tube of human embryos in 6th gestation week are examinated for immunohistochemical expression of ghrelin and ghrelin receptor GHS-R1a. Results Ghrelin-producing cells are found in the epithelium of the primary small intestine. The epithelial cells also express ghrelin receptor GHS-R1a. Conclusion During early embryogenesis - a period of intense cell proliferation and differentiation, ghrelin produced by the already differentiated endocrine cells has the ability to act as a specific ontogenetic factor that is different from the known so far biological signaling pathways.
Key words: human embryo, ghrelin, GHS-R1a, gastrointestinal tract
Въведение Ендобластът и мезенхимът са основните зародишеви листове, които стават източник за тъканите, изграждащи гастроинтестиналния тракт. Ендобластът дава покривния епител и жлезите, а от мезенхима се образуват гладката мускулатура и съединителната
тъкан. Различните сектори по дължината на първичното черво претърпяват специфични промени, в резултат на които се формират хранопровода, стомаха, тънкото и дебелото черво. Формирането на тънкочревната стена включва процеси на епителна реорганизация, вилозна морфогенеза, образуване на крипти и гладкомускулни слоеве. Онтогенетичните процеси се регулират от сложна межуклетъчна сигнализация между дифиринциарщите се ендобласт и мезенхим. Сигналните пътища на ендобластно - мезенхимните взаимодействия се осъществяват чрез растежни фактори, които имат неспецифично, общобиологично действие. Онтогенините представляват консервативни гликопротеинни семейства с дълга еволюционна история. Това са растежни фактори, които осъществяват каскадни трансдукции между ембрионалните клетки. Известни са редица сигнални пътища на това взаимодействие: BMP, Hedgehog (Hh), Sonic hedgehog (Shh), PDGF, TGF-ß, Wnt, TCP, Notch и др. Чрез тези молекулни механизми се осъществяват двупосочни междуклетъчни взаимодействия на ендобласта и мезенхима на развиващата се храносмилателна тръба [1,2,3,4]. Едни от най-рано диференциращите се клетки в стената на бъдещия стомашно-чревен тракт са ендокринните клетки. При птици те са установени на 9-тия ден от инкубацията [5]. При плъхове са открити в 18-ти гест. ден [6], а при човек в 8-ма гест. сед. [7]. По литературни данни грелин продуциращи клетки у човека са описани за първи път в 11-та гест. сед. във феталния панкреас [8] и във феталния стомах [9]. Грелинът е олигопептиден хормон, който се секретира от стомашната лигавица на гладно. В хипоталамуса той отключва чувството на глад, а в аденохипофизата освобождава секрецията на растежния хормон. Като тъканен хормон грелинът активира клеъчната пролиферация и регенерация.
Цел Целта на настоящото проучване е да установим наличието и локализацията на грелин и грелинов рецептор GHS-R1a в първичното черво през ранната ембриогенеза.
Материал и методи Фрагмента от храносмилателната тръба на човешки ембриони 6-та гестационна седмица се проучат имунохистохимично за експресия на грелин и грелинов рецептор GHS-R1a.
Човешкият ембрионален материал е получен чрез вакуумекстракция при изкуствено прекъсване на нормална бременност в Клиниката по акушерство и гинекология МБАЛ „Св. Георги". Определянето на гестационнат седмица е направено не по анамнестични данни от пациентите, а по морфологична харатеристиката на фрагментите от крайници на абортираните ембриони (фиг. 1.)_
* 4
Фиг. 1. Фотографска снимка на фрагмент от горен крайник (ръка) на човешки емрион 6-та гестационна седмица.
Материалът се проучва имунохистохимично по ABC метода с първичното антитяло за грелин (rabbit polyclonal antibody Ghrelin - Santa Cruz Biotechnology USA) в разреждане 1: 100; и първично антитяло за грелинов рецептор GHS-R1 (rabbit polyclonal antibody Ghrelin - Santa Cruz Biotechnology USA) в разреждане 1: 100. Позитивна реакция за грелин се отчита при наличие на черни гранули в цитоплазмата на клетките, а за ескпресия на GHS-R1 - наличие на фина кафява гранулация. Специфичността на имунохистохимичните реакции за всеки изследван антиген се потвърждава чрез негативни
контроли, при които специфичните антитела се заместват с буфер (PBS) или нормален неимунен серум. При тях напълно липсва продукт от съответната реакция.
Резултати Положителна ИХХ експресия на грелин и грелинов рецептор GHS-R1 установяваме и в храносмилателната тръба на човешките ембриони в 6-та гест. сед.. Грелин-позитвните клетки са единични, разположени в дъното на плитките крипти (фиг. 2. фиг. 3.). В тяхната цитоплазма се наблюдава плътно струпване от черни гранули. В ендобластните клетки в тези области се наблюдава и положителна експресията на грелиновия рецептор GHS-R1 (фиг. 4.).
Фиг. 2. Тънко черво на човешки ембриони 6-та гест. сед. Единични грелин-позитивни клетки във формиращите се крипти. ИХХ. Парафинов препарат. Увл. х 20.
Фиг. 3. Тънко черво на човешки ембриони 6-та гест. сед. Единични грелин-позитивни клетки във формиращите се крипти. ИХХ. Парафинов препарат. Увл. х 40
Фиг. 4. Тънко черво на човешки ембриони 6-та гест. сед. Позитивна реакция за GHS-R1 в ендобластния епител. ИХХ. Парафинов препарат. Увл. х 40.
Обсъждане
При човек имунореактивен грелин е изследван в кръвта от пъпната връв през 20-та гест. сед., като концентрацията в пъпната връв е по-висока от тази в кръвта на възрастни [10]. Що се отнася до източника на феталния грелин, според някои автори той остава още неизяснен. Според редица проучвания, в този период грелинът се произвежда главно във феталният панкреас [11, 12, 13]. Други автори не установяват такава продукция във феталния панкреас [8]. Нашите имунохистохимични проучвания на грелинов рецептор GHS-R1 в човешките ембриони 6-та гест. показват позитивна експресия на рецептора в развиващото се тънко черво. Тя е локализирана в клетки от дъното на формиращите се крипти. Това са първите подобни резултати. В литературата липсват данни за наличие и дистрибуция на рецептора за грелин GHS-R1 в човешки ембриони и фетуси.
Заключение
Нашето проучване устаномява, че в 6-та гест. сед. в развиващото се черво на човешки ембриони има наличие на грелин-продуциращи клетки. Доказаната положителна експресия на грелин и грелинов рецептор в развиващия ендобласт показва възможността на грелина да изпълнява ролята на специфичен онтогенетичен фактор, участващ в онтогенетичната индукция при диференциацията на ГИТ, различен от известните досега общобиологични сигнални пътища.
Библиография
1.Roberts DJ, Johnson RL, Burke AC, Nelson CE, Morgan BA, Tabin C. Sonic hedgehog is an endodermal signal inducing Bmp-4 and Hox genes during induction and regionalization of the chick hindgut. Development. 1995;121:3163-3174.
2.Wodarz A, Nusse R. Mechanisms of Wnt signaling in development. Annu Rev Cell Dev Biol. 1998;14:59-88.
3.Lickert H, Kispert A, Kutsch S, Kemler R. Expression patterns of Wnt genes in mouse gut development. Mech Dev. 2001;105:181-184.
4.Faure S, de Santa Barbara P, Roberts DJ, Whitman M. Endogenous patterns of BMP signaling during early chick development. Dev Biol. 2002;244:44-65.
5.Rawdon, BB, Andrew A. Gut endocrine cells in birds: an overview, with particular reference to the chemistry of gut peptides and the distribution, ontogeny, embryonic origin and differentiation of the endocrine cells. Prog Histochem Cytohem. 1999;32(1):3-82.
6.Ono E., Doi Y, Furucava H, Hirata K, Fujimoto S. The differentiation of entero - endocrine cells of pre- and postnatal rats: light, and electron microscopy and immunocytochemestry. Acta Anat. Basel. 1994;149(2):81-8.
7. Stein BA, Buchan AM, Morris J, Polak JM. The ontogeny of regulatory peptide-containing cells in the human fetal stomach: an immunocytochemical study. J Histochem Cytochem. 1983;31(9):1117-25.
8.Andralojc KM, Mercalli A, Nowak KW, Albarello L, Calcagno R, Luzi L, Bonifacio E, Doglioni C, Piemonti L. Ghrelin-producing epsilon cells in the developing and adult human pancreas. Diabetologia. 2009;52(3):486-93
9.Mitrovic O. Micic M, Radenkovic G, Vignjevic S, Bikic D, Budec M, Brekovic T, Cokic V. Endocrine cells in human fetal corpus of stomach: appearance, distribution, and density. J Gastroenterol. 2012;47(11):1212-20.
10.Cortelazzi D, Cappiello V, Morpurgo PS, Ronzoni S, Nobile De Santis MS, Cetin I, Beck-Peccoz P, Spada A. Circulating levels of ghrelin in human fetuses. Eur J Endocrinol. 2003;149(2):111-6.
11.Chanoine JP, Wong AC. Ghrelin gene expression is markedly higher in fetal pancreas compared with fetal stomach: effect of maternal fasting. Endocrinology. 2004;145(8):3813-20.
12.Prado CL, Pugh-Bernard AE, Elghazi L, Sosa-Pineda B, Sussel L. Ghrelin cells replace insulin-producing beta cells in two mouse models of pancreas development. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(9):2924-9.
13.Wierup N, Yang S, McEvilly RJ, Mulder H, Sundler F. Ghrelin is expressed in a novel endocrine cell type in developing rat islets and inhibits insulin secretion from INS-1 (832/13) cells. J Histochem Cytochem. 2004; 52(3):301-10.
