Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

104 ГЛАВА 17

Рис. 17.21. Действие ретиноевой кислоты на развитие конечности у куриного зародыша. А. Микрофотография ранней почки конечности куриного зародыша, в которую помещена гранула, пропитанная ретиноевой кислотой. Микрофотография получена с помощью сканирующего электронного микроскопа. Б. Если в почку конечности помещена гранула, пропитанная ретиноевой кислотой в концентрации 10 мкг·мл^–1, то образуется удвоенное крыло. В. Градиент концентрации ретиноевой кислоты в почке конечности через 6 ч после введения в почку конечности гранулы. (Из Tickle et аl., 1985; фотография с любезного разрешения С Tickle.)

евой кислоты. У 11-дневного зародыша мыши транскрипты рецептора ретиноевой кислоты сначала обнаруживаются по всей почке конечности, а затем локализуются в скоплениях будущих хрящевых клеток (Ruberte et al., 1990). В процессе регенерации конечностей тритона рецепторы ретиноевой кислоты выявляются в бластеме вскоре после ампутации. Наиболее высокий уровень их экспрессии отмечен при дифференцировке хряща; по завершении регенерации этот уровень снижается (Giguere et al., 1989; Ragsdale et al., 1989). Таким образом, создается впечатление, что у позвоночных ЗПА секретирует ретиноевую кислоту, образующую градиент, который обусловливает пространственную организацию пальцев в почке конечности.

Возникает следующий вопрос: если ретиноевая

Рис. 17.22. Локализация продуктов гомеобокссодержащего гена Нoх 5 в развивающейся почке конечности куриного зародыша. Вверху. Увеличение последовательностей гена Нох 5 по мере развития почки конечности. Внизу. Гипотетическая схема генерации таких картин зоной поляризующей активности. (По Dolle et al., 1989.)

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 106

кислота служит морфогеном у позвоночных, то каковы ее функции в клетке? Согласно одной из гипотез, различные концентрации ретиноевой кислоты активируют разные гомеобокссодержащие гены. Последние представляют собой факторы транскрипции и, как известно (гл. 12 и 18), активируют различные батареи генов вдоль переднезадней оси. Было обнаружено (Dolle et al., 1989), что вблизи ЗПА зародыша мыши активны гомеозисные гены Нох 5.2, 5.3, 5.5 и 5.6. Несколько выше ЗПА не обнаруживаются транскрипты Hox5.6, а еще выше не наблюдаются транскрипты Нох 5.5. По мере удаления от ЗПА транскрипционно активным остается лишь ген Нох5.2 (рис. 17.22). Возможно, гены, активируемые этими гомеобокснымн факторами транскрипции, отвечают за различные свойства клеток этих областей почки конечности. К числу таких свойств можно отнести особенности клеточной поверхности. Соответствующие молекулы клеточной мембраны, связанные с активностью ретиноевой кислоты, пока не идентифицированы.

Дополнительные сведения и гипотезы: Ретиноевая кислота и формирование пространственной организации

Открытие морфогена у позвоночных явилось бы волнующей кульминацией продолжавшихся в течение десятилетий интенсивных исследований, а подтверждение предположений о том, что ретиноевая кислота служит естественным морфогеном при установлении полярности конечности, было бы особенно интересным, поскольку витамин А и его производные (ретиноиды) обладают широким спектром воздействий на развитие. Витамин А играет существенную роль в нормальном развитии костей и глаз млекопитающих. Если диета беременных и кормящих млекопитающих не содержит достаточного количества этого витамина, то у потомства происходит дегидратация и отслаивание роговицы, в сетчатке не накапливается зрительный пигмент, а кости не удлиняются в должной степени. Добавление ретиноидов в рацион таких животных (в остальном развивающихся нормально) оказывает значительное компенсирующее воздействие, которое зависит от дозы и от вида животного (Frolik, 1984). В некоторых работах было продемонстрировано, что ретиноиды необходимы для нормального развития эпителия (Wolbach, Howe, 1925), а применение производных витамина А трансформирует кератинизированный кожный эпителий куриного зародыша в ресничный эпителий, способный секретировать слизь (Fell, Mellanby, 1953). Ретиноевая кислота может вызывать терминальную дифференцировку некоторых злокачественных опухолей, клетки которых перестают делиться (Strickland, Mahadavi, 1978; Beitman et al., 1980).

Растущие конечности реагируют на ретиноиды по-разному в зависимости от 1) дозы ретиноида; 2) вида животного; 3) состояния конечности (т.е. развивается ли она у зародыша или регенерирует у взрослого животного). Как уже было сказано, воздействие ретиноевой кислотой на передний край развивающейся почки конечности куриного зародыша вызывает развитие шестипалой, с зеркальным расположением пальцев конечности. Однако при высоких концентрациях развитие конечности вовсе прекращается и формируется культя. У других животных воздействие ретиноидов на почку конечности приводит к остановке роста кости (Scadding. Maden, 1986). Сходным образом, инъекция витамина А беременным мышам ведет к редукции конечности у плодов (Kochhar, 1977) и к другим аномалиям (см. гл. 5).

Однако в случае регенерирующих конечностей эффект оказывается иным. Погружение бластемы регенерирующей конечности саламандры в витамин А вызывает зависимую от дозы проксимодистальную дупликацию структур конечности; другими словами, полная конечность (начиная с наиболее проксимальной кости) отрастает от культи конечности независимо от исходного уровня ампутации (рис. 17.23) (Niazi. Saxena, 1978; Maden. 1982). Создается впечатление, что ретиноевая кислота проксимализует позиционное значение клеток бластемы, заставляя их «забыть» свое дистальное положение и регенерировать больше структур, чем они создали бы при нормальной регенерации. Чувствительность регенерирующих клеток к ретиноидам выше на стадии дедифференцировки и накопления клеток бластемы (Thomas, Stocum, 1984). В случае регенерирующих конечностей лягушки (Rana) и амбистомы (Ambystoma) воздействию подвергаются как проксимодистальная, так и переднезадняя оси, и в результате формируется зеркально дуплицированная полная конечность, начиная от места ампутации (рис. 17.24).

Способность витамина А и его производных изменять нормальное формообразование дает ключ к пониманию механизмов возникновения позицион-