Optimising the use of resources and the quality of care

2.1.1. LA NOTOCORDA Y LA VÍA DE SEÑALIZACIÓN DE HEDGEHOG

Alrededor del estadío E8.5 el endodermo pancreático que dará lugar a la yema dorsal está en contacto con la notocorda hasta que tiene lugar la fusión de las aortas

reestablece en cultivos en que se reintroduce ésta. Esto indica que la notocorda envía señales permisivas para la diferenciación pancreática (140). Esta región del endodermo dorsal no expresa ni Sonic hedgehog (Shh) ni Indian hedgehog (Ihh), que se expresan

en el endodermo adyacente que dará lugar a estómago y duodeno (108). Shh e Ihh son miembros de la familia Hh (hedgehog) (Figura 1.10); los distintos miembros de esta familia juegan un papel crucial durante el desarrollo embrionario en la diferenciación y la morfogénesis de distintos tejidos.

Figura 1.10: Vía de señalización de Hh. A) Célula que responde a Hh en ausencia de Hh: En ausencia del ligando Hh, el receptor Patched (Ptch) se localiza en la membrana celular, donde inhibe la re-localización de las vesículas con Smo (Somothened) en la membrana. El factor de transcripción Gli está unido al citoesqueleto por un complejo de proteínas que incluye Fused (Fu), Supresor de Fused (Sufu) y Costal (Cos2). Hhip (Hh interacting protein) se encuentra en la membrana. B) Célula que responde a Hh en su presencia y célula que secreta Hh. La célula que secreta Hh, transcribe y procesa los ligandos Hh. La secreción de los ligandos procesados tiene lugar a través de Dispatched (Disp). El ligando secretado se une al receptor Ptch, que es internalizado, y las vesículas con Smo se re-localizan en la membrana. En la membrana, Smo activa vías de señalización que al final inducen la liberación de Gli de su unión con el citoesqueleto y su translocación al núcleo, donde actúa como activador transcripcional de genes diana de Hh. Hhip puede unir el exceso de ligando a la superficie celular. Se ha conseguido inhibir la vía de Hh en distintos puntos, a nivel del receptor Smo con ciclopamina, a nivel de ligando Hh con un anticuerpo anti-Hh y con una sonda antisentido para Gli. Figura adaptada de Lau J., 2006.

La inhibición de la expresión de Shh y Ihh en el endodermo pre-pancreático dorsal es muy importante, ya que se ha demostrado que la expresión ectópica de Shh bajo el control del promotor de Pdx1 en ratón induce la conversión de mesodermo pancreático a mesénquima intestinal (9). Se han identificado activina B y FGF2 como los factores secretados por la notocorda que inhiben la expresión de Shh e Ihh (Figura 1.11A) (9, 108). El efecto principal de esta inhibición es la inducción de la expresión de Pdx1 en el endodermo pre-pancreático, que es un factor de transcripción con homeobox

que se expresa en progenitores pancreáticos, la ausencia del cual implica agénesis pancreática (130, 213). Pdx1, en el estadío de E8.5, no sólo se expresa en el endodermo pancreático dorsal y ventral sino que también se expresa en el endodermo duodenal y del estómago, pero el desarrollo pancreático sólo tiene lugar en aquella región en que la expresión de Shh está reprimida. La inhibición de la vía de señalización de Shh con ciclopamina (compuesto químico que bloquea la vía de señalización de HH) implica el desarrollo ectópico tanto de células endocrinas como exocrinas en el duodeno y el estómago (142). Por otra parte, en el ratón KO para Shh el desarrollo pancreático no se ve muy afectado, pero se observa una expansión del dominio pancreático tanto anterior como posterior (109) (Figura 1.11A).

Figura 1.11: Interacciones secuenciales entre el endodermo primitivo intestinal y tejidos derivados del mesodermo. A) A E8 la notocorda (verde) está en contacto directo con el endodermo pre-pancreático dorsal, inhibiendo la expresión de Shh (amarillo), inhibición que a su vez permite la expresión de Pdx1. Los factores secretados por la notocorda que median esta inhibición son Activina B y FGF2. El endodermo adyacente expresa Shh (azul). También se observan el mesodermo lateral y las aortas dorsales que más tarde estarán en contacto con el endodermo pancreático dorsal. B) En el estadío de E8.5-9 se observa la formación de la yema dorsal y la yema ventral. Esta última estará en contacto con el septum transversum y expresará también Pdx1. Posteriormente el mesodermo cardíaco (rojo) induce la expresión de marcadores hepáticos (verde) en el endodermo primitivo intestinal que le queda más próximo. El

expresan Pdx1 darán lugar al páncreas (azul claro). La expresión de p48 (Ptf1a) junto con Pdx1 define la región del endodermo que dará lugar al páncreas (amarillo). También el endotelio de los vasos sanguíneos manda señales al endodermo pancreático ventral para su diferenciación. C) A E9.5 el mesénquima rodea tanto el endodermo pancreático dorsal como ventral que estarán separados por el endodermo duodenal que expresa Shh. Figura adaptada d. Kim S et al., 2000; 2002.

2.1.2. CÉLULAS ENDOTELIALES: AORTA DORSAL Y VENAS VITELINAS

Posteriormente, la notocorda deja de estar en contacto con el endodermo pre- pancreático porque tiene lugar la fusión de las aortas dorsales. Ahora pues, es la aorta

dorsal la que está en contacto con el endodermo pancreático dorsal y esta interacción regula los siguientes procesos: la formación de la yema (40), el mantenimiento de la expresión de Pdx1 e insulina (153) y la inducción de la expresión de p48 (303), un factor de transcripción de la familia de bHLH que, como Pdx1, es clave para el desarrollo temprano del páncreas. Además, el contacto del endodermo pancreático con células endoteliales favorece la diferenciación endocrina en experimentos de recombinación del endodermo con endotelios de aorta, arteria umbilical y mesodermo lateral (153) (Figura 1.11A-C).

También se ha descrito que las venas vitelinas podrían jugar un papel importante en el desarrollo del endodermo pancrático ventral, pudiendo tener un papel similar al de la aorta en el endodermo pancreático dorsal, en el mantenimiento de la expresión de Pdx1 y la diferenciación endocrina; pero no son necesarias para la inducción de p48 en la yema ventral (303).

2.1.3. MESODERMO LATERAL, MESODERMO CARDÍACO Y SEPTUM TRANSVERSUM

Como ya se ha comentado, debido a las diferencias de posicionamiento entre la yema dorsal y la yema ventral, las primeras señales que recibe el endodermo pre- pancreático ventral derivan del mesodermo lateral (Figura 1.11B). Experimentos en

explantes de pollo demuestran que dichas señales son instructivas ya que por si solas inducen, en el endodermo anterior al pancreático, la expresión de distintos marcadores pancreáticos e incluso generan estructuras islet-like en el endodermo en cultivo (150).

Los posibles factores implicados en este efecto son miembros de la familia de BMPs (bone morphogenetic protein), ácido retinoico (RA) y activina, según ensayos in vitro

donde mimetizan el efecto del mesodermo lateral. Aunque todavía no está claro si estos factores son los encargados de reprimir la expresión de Shh en el endodermo ventral. Se han hecho estudios in vitro de cultivo del endodermo pancreático ventral y se ha

observado que no expresa Shh y que éste por defecto activa un programa de diferenciación pancreática. Si este endodermo se cultiva con mesodermo cardíaco o septum transversum el programa de diferenciación pancreático se reprime y se

favorece la diferenciación hepática, hecho que apoyaría la hipótesis de un posible progenitor bipotencial hepato-pancreático en el endodermo ventral (58). FGF2 (Fibroblast growth factor-2) y BMP4 se expresan en el mesodermo cardíaco y el septum transversum, respectivamente; así pues, se ha analizado el efecto de estos dos factores para identificar si eran los responsables de la decisión, por parte del precursor bipotencial, entre diferenciación hepática o pancreática (245). Se ha observado que FGF2 tiene un papel dual en la diferenciación pancreática, siendo necesario en el endodermo dorsal para la represión de Shh, (promoviendo la diferenciación pancreática), pero contrariamente su efecto fuera del dominio endodérmico pancreático promueve la expresión de Shh y también el destino hepático (Figura 1.11B).

Modelos de animales modificados genéticamente han demostrado que las vías de señalización implicadas en el desarrollo de las yemas no son tampoco las mismas. Por ejemplo, el ratón KO de Hlxb9 (104, 164) o Isl-1 (4) no desarrolla la yema dorsal mientras que la ventral no está afectada. Por otro lado, la inactivación de p48, que se expresa en los progenitores pancreáticos, implica un pobre desarrollo del árbol ductal dorsal, mientras que los progenitores de la yema ventral adquieren un destino intestinal (137).