18:48
Гипофизарная головоломка получает новый фрагмент: проникновение в многовековую полемику с эволюционной историей

Понимание вековой полемики о развитии ключевых желез возникает в результате исследований, проведенных Медицинской школой Кека в США

Новое исследование, проведенное под руководством ОСК, предполагает изменение истории развития и эволюции гипофиза.

Железа размером с горошину, расположенная в основании мозга, вырабатывает гормоны, которые стимулируют рост, агрессию, половое развитие и размножение. В течение десятилетий считалось, что передняя доля гипофиза, где вырабатываются гормоны, является эволюционным развитием, возникшим у позвоночных вместе с ухом, носом и хрусталиком глаза.

Широко распространенная "новая гипотеза головы" утверждает, что все эти части тела происходят от определенного типа эмбриональной структуры, расположенной в эктодерме, или самом внешнем слое эмбриона. Между тем, животные, у которых есть спинной мозг, но нет позвоночника, как считается, представляют собой более раннюю эволюционную стадию, имеют гипофизоподобную структуру, которая, как считалось ранее, имеет отчетливое происхождение в самом внутреннем эмбриональном слое, или эндодерме.

Гейдж Крамп-профессор стволовых клеток и регенеративной медицины в Медицинской школе Кека Университета Калифорнии. Кредит: Ричард Карраско

В статье, опубликованной 23 октября 2020 года в журнале Science, исследователи ОСК представили доказательства того , что у некоторых позвоночных эндодерма также является частью передней доли гипофиза — идея, которая была предметом научных споров более 100 лет назад. Результаты исследования, которое было поддержано крупным грантом Национального института здравоохранения, предполагают, что железа может иметь более длительную эволюционную историю, чем считалось ранее.

“Мы пересмотрели очень старые наблюдения с помощью передовых технологий, которые доказывают эту идею о том, что существует энтодермальный вклад в гипофиз”, - сказал старший автор исследования Гейдж Крамп, профессор стволовых клеток и регенеративной медицины в Медицинской школе Кека Университета Калифорнии. - Наша работа пересматривает представления о том, что представляет собой зародышевая структура гипофиза и когда он впервые развился.”

Развивающая детективная работа

Крамп и его коллеги изучали зебру, вид, полезный в качестве лабораторной модели отчасти потому, что их развитие является открытой книгой для исследователей; яйца оплодотворяются снаружи, а эмбрионы почти прозрачны. Исследовательская группа использовала новые лабораторные методы своего собственного изобретения, чтобы маркировать эмбриональные клетки зебры и проследить за клетками, которые произошли от них в зрелом возрасте.

Кроме того, они использовали замедленную съемку с помощью мощного микроскопа и секвенирование РНК одной клетки. Эта последняя технология связана с секвенированием ДНК, но вместо того, чтобы характеризовать весь генетический код, она выявляет только те гены, которые экспрессируются и в каких количествах для каждой из тысяч клеток одновременно — мощный способ понимания природы изучаемых клеток.

В серии экспериментов с покадровой визуализацией эмбрионов зебры команда задокументировала мешочек Ратке, структуру из внешнего слоя, ранее считавшуюся единственным источником передней доли гипофиза, слившуюся с мешочком Сесселя, структурой из внутреннего слоя. Их наблюдения показывают, что эндодерма ответственна примерно за 20 процентов клеток в передней доле гипофиза.

В другом эксперименте, прослеживающем судьбу эмбриональных клеток у взрослых зебр, была обнаружена смесь эктодермальных и эндодермальных клеток в гипофизе. Изучая экспрессию генов с помощью секвенирования РНК, ученые обнаружили, что клетки внутреннего слоя эндодермы в конечном итоге дифференцируются во все основные типы гормонопродуцирующих клеток в гипофизе. Кроме того, в генетически модифицированных эмбрионах зебры, лишенных эктодермального компонента, эндодермальные клетки могут самостоятельно формировать гипофизоподобную структуру, хотя и значительно меньшую, чем нормальный гипофиз.

Взятые вместе, эти исследования ясно демонстрируют эндодермальный вклад в гипофиз зебры. Это неожиданное открытие наводит на мысль, что квазигипофиз, наблюдаемый у некоторых более примитивных беспозвоночных животных-подводных существ, которые являются странными и в значительной степени неясными,-возможно, выжил, в определенной форме, по крайней мере среди некоторых из их эволюционных потомков, несущих костяк.

Крамп, который также является директором-основателем докторской программы USC в области развития, стволовых клеток и регенеративной медицины, предупреждает, что еще предстоит выяснить, сохраняется ли этот рудимент у людей.

- Возможно, рыбы сохранили эту черту предков, но люди ее утратили. "Мы можем видеть, что гипофиз не является совершенно новой структурой позвоночных, как нос, ухо или хрусталик, а, напротив, уже присутствовал до позвоночных и впоследствии включил в себя новые вклады эктодермы. Обнаружив этот эволюционный Реликт у рыбок данио, мы решили загадку происхождения гипофиза.”

Старая идея, которая вернулась (удивительно)

Еще в середине 1910-х годов анатомы сообщали, что сумка Ратке была тесно связана с сумкой Сесселя. Мешочек Ратке уже давно считается источником эндокринного компонента гипофиза. Напротив, судьба и назначение сумки Сесселя оставались тайной — до сегодняшнего дня.

Для исследователей в начале 20-го века (и более или менее с тех пор) не было хороших способов дальнейшего изучения связи между двумя эмбриональными структурами и, следовательно, возможности эндодермального вклада в гипофиз. Поначалу эта тема бурно обсуждалась, но со временем превратилась в исторический курьез.

К счастью, первый автор Питер Фабиан, постдок-исследователь в школе Кека, был хорошо осведомлен в этом прецеденте. Испытывая один из новых методов маркировки и отслеживания эмбриональных клеток, разработанный сотрудниками Института медицинских открытий Сэнфорда Бернхэма, он заметил эндодермальные клетки в гипофизе. В голове у него загорелась лампочка.

“Это было счастливое открытие, - сказал Крамп. - Нас интересует эндодерма в целом, но мы не собирались изучать гипофиз. Поскольку это было такое неожиданное наблюдение, нам действительно пришлось доказать его с помощью нескольких линий расследования.”

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Ученые ловят Квантовый скачок, как это происходит


История года: первый взгляд человечества на черную дыру


Орбитальный аппарат ЕКА Trace Gas обнаруживает Озон и углекислый газ в атмосфере Марса

Категория: Тайны / Новости / Гипотеза / Наука | Просмотров: 49 | Добавил: admin | Теги: Гипофизарная головоломка получает н, регенеративная медицина, Гипофиз, клетка, эндодерма, usc, структура, передняя доля гипофиза, медицинская школа | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar