_ Originile embrionare ale glandei pituitare pot duce la noi perspective asupra deficienței hormonului de creștere

O observație neașteptată i-a determinat pe cercetătorii de la Institutul de Științe Weizmann să conteste o doctrină veche de 200 de ani privind originile embrionare ale glandei pituitare.

Situat la baza creierului, acest organ de mărimea unui bob de mazăre, cunoscut și sub numele de hipofiză, joacă un rol central în menținerea metabolismului organismului. Interfața dintre creier și sânge, poate fi descris ca centrul de control al sistemului endocrin, care eliberează hormoni în fluxul sanguin.

Descoperirile noului studiu, realizat în laboratorul prof. Gil Levkowitz în Departamentele de biologie celulară moleculară și neuroștiință moleculară ale lui Weizmann ne pot îmbunătăți înțelegerea interacțiunii dintre diferitele celule din hipofizar și ar putea arunca o nouă lumină asupra tulburărilor glandei. Cercetarea este publicată în revista Developmental Cell.

Structura glandei pituitare, care conține doi lobi separați care servesc diferite funcții fiziologice, a fost foarte conservată de-a lungul evoluției, ceea ce înseamnă că peștii, șoarecele și glandele pituitare umane. sunt în mare măsură asemănătoare. Timp de mulți ani, cercetătorii s-au interesat foarte mult de o întrebare fundamentală: de unde își au originea cei doi lobi în timpul dezvoltării embrionare?

Embrionul timpuriu este format din trei straturi de celule primare, din care în cele din urmă ia naștere întregul corp: endodermul ( stratul interior), mezodermul (stratul mijlociu) și ectodermul (stratul exterior). Până acum, opinia general acceptată a fost că celulele care alcătuiesc fiecare dintre cei doi lobi ai hipofizarului provin din subdiviziuni embrionare separate ale ectodermului.

Lobul frontal sau anterior, care eliberează șase hormoni majori— inclusiv hormonii de stimulare a tiroidei și hormonii de creștere – s-a considerat că provin doar din stratul exterior de țesut al embrionului timpuriu, ectodermul oral. Se credea că lobul posterior, care eliberează doi hormoni majori derivați din creier – oxitocina, un regulator al reproducerii și comportamentului, și vasopresina, care controlează diferite aspecte ale echilibrului fluidelor corporale – provine din ectodermul neural, un țesut care în cele din urmă formează și sistem nervos. Această subdiviziune a fost introdusă pentru prima dată în 1838 de Martin H. Rathke, un embriolog german de pionier, și a primit sprijin din studiile ulterioare.

Dar când Ph.D. studenta Qiyu Chen a decis să revizuiască teoria lui Rathke cu privire la originea hipofizei, ea a observat ceva contrar așteptărilor. Profitând de noile metodologii genetice și imagistice care nu erau disponibile cercetătorilor anteriori, Chen a reușit să eticheteze diferite celule din țesutul ectodermal al unui embrion de pește-zebră și să urmărească vizual ceea ce s-a întâmplat cu descendenții acestor celule, pe măsură ce embrionul și-a asumat forma matură și s-a format hipofiza.

În conformitate cu dogmele predominante, ea se aștepta ca lobul frontal al hipofizei peștelui să conțină doar celule cu etichete genetice din ectodermul oral al embrionului timpuriu și lobul posterior, din ectodermul neural al embrionului. În schimb, ea a descoperit că unele dintre celulele din lobul frontal erau descendenți ai ectodermului neural al embrionului.

„Această descoperire a contrazis ideea că cele două părți ale glandei pituitare au origini complet separate”, spune Levkowitz. . „Au existat indicii în cercetările efectuate de alți oameni de știință că aceste origini ar putea fi amestecate, dar înainte de studiul nostru, nimeni nu a produs pistolul fumegant”.

Pistolul fumegant furnizat de echipa lui Levkowitz era alcătuit din celule aparținând unui anumit tip care se aprindeau în lobul hipofizar „greșit”. Cercetătorii au putut să le dezvăluie combinând studiile de urmărire genetică a lui Chen în embrionul în curs de dezvoltare cu transcriptomica unicelulară, o tehnică avansată pe care au aplicat-o în colaborare cu laboratorul Prof. Ido Amit de la Departamentul de Imunologie a Sistemelor Weizmann. Oamenii de știință au reușit astfel să dezvăluie compoziția moleculară precisă a celulelor individuale și să urmărească dezvoltarea acestora.

Au aflat apoi că o descoperire similară, nepublicată, cu privire la originile mixte ale celulelor lobului pituitar, a fost făcută la șoareci la Institutul Francis Crick din Londra. Cercetatorul principal al acelui studiu, dr. Karine Rizzoti, a marcat celulele din ectodermul neural al embrionilor de soareci. Când a descoperit mai târziu că descendenții unora dintre aceste celule au fost detectați în lobul frontal al hipofizei șoarecelui, ea a fost inițial sceptică cu privire la rezultatele ei.

„Am împărtășit cu ea că am făcut observații similare folosind pește”, spune Levkowitz, care l-a invitat pe Rizzoti să colaboreze cu echipa sa la acest proiect. „Am decis să ne unim forțele pentru a face un caz mai puternic, cu două specii”, explică el.

Prin identificarea semnăturilor moleculare exacte ale principalelor tipuri de celule din hipofiza, proiectul a condus, de asemenea, la o descoperire suplimentară. : Interacțiunea necunoscută anterior între diferite celule aparținând părților frontale și posterioare ale glandei.

Cercetătorii au descoperit că anumite celule din lobul posterior, numite pituicite, influențează dezvoltarea celulelor producătoare de hormoni în lobul frontal. Pituicitele, un subtip al astrogliei – celulele în formă de stea ale sistemului nervos – erau cunoscute că facilitează eliberarea hormonilor de oxitocină și vasopresină din lobul hipofizar posterior.

„Descoperirea noastră a fost o surpriză – în pe lângă funcția lor cunoscută anterior, pituicitele joacă un rol în dezvoltarea glandei pituitare frontale”, spune Chen.

„Știm multe despre anatomia glandei pituitare, dar mai sunt multe de făcut. fi învățat despre compoziția sa genetică”, spune Levkowitz. „Înțelegerea acestei compoziții în diferite celule, modul în care apare în dezvoltarea embrionară timpurie și modul în care diferitele tipuri de celule se afectează unele pe altele, ne poate ajuta să ne dăm seama ce merge prost în diferite boli care implică hipofizarul.

„Aceste includ cancerul și anumite boli ale copilăriei, cum ar fi deficiența congenitală a hormonului de creștere. De fapt, aceasta din urmă deficiență apare din cauza mutațiilor unei gene care afectează decizia celulelor ectodermice embrionare timpurii de a deveni celule producătoare de hormoni ale lobului pituitar frontal.”

Levkowitz subliniază că, în cea mai mare parte, , dogma referitoare la originile separate ale celor doi lobi ai hipofizarului este încă corectă. „Cu toate acestea, descoperirea noastră că o mică proporție de celule producătoare de hormoni din lobul frontal provine dintr-o altă parte a țesutului embrionar decât se credea anterior, ar putea deschide creează noi moduri de a explora disfuncționalitățile hipofizare.”

Explică Chen: „De exemplu, să presupunem că ai 100 de celule ale hormonului de creștere. Nouăzeci și cinci provin din ectodermul oral, așa cum se credea în mod obișnuit, dar acum se dovedește, în mod surprinzător, că cinci dintre ele au o origine neuronală. Toate cele 100 de celule eliberează același hormon, dar poate că o fac ca răspuns la cerințe fiziologice diferite.

„Învățarea naturii exacte a acestor semnale ar putea duce în viitor la modalități îmbunătățite de corectare a deficienței hormonale, prin țintire. celule hipofizare specifice, evitând în același timp efectele nedorite asupra funcțiilor endocrine vitale ale hipofizare.”

(Fluierul)