8 Thyroid C C-solujen Alkioalkio: ratkaisematon kysymys
kilpirauhasen parafollis-soluilla on neuroendokriinisiä piirteitä, joita neuroendokriinisillä soluilla on muissa elimissä, esimerkiksi keuhkoissa, suolistossa, eturauhasessa ja lisämunuaisissa. Nykyisen ymmärryksemme mukaan kilpirauhasen C-solut ovat peräisin NC: stä, joka on samanlainen kuin lisämunuaisen ytimen adrenergiset kromaffiinisolut. Tämä käsitys perustuu pääasiassa Le Douarinin ja työtovereiden 1970–luvulla tekemiin löytöihin, joissa viiriäiskimeerien avulla pystyttiin seuraamaan NCC: n leviämistä useisiin elimiin ja kudoksiin (historiallinen katsaus, katso Dupin, Creuzet, & Le Douarin (2006), joka sisältää myös ultimobranchial rauhasten CT: tä tuottavia soluja (Le Douarin & Le Lievre, 1970; Polak et al., 1974). Se, että MTC, pahanlaatuinen C-soluperäinen kilpirauhaskasvain, johtuu itulinjan mutaatioista RET-proto-onkogeenissä (c-ret), joka ilmaistaan ensisijaisesti NCC: ssä (Pachnis, Mankoo, & Costantini, 1993) ja että MTC esiintyy samanaikaisesti feokromosytooman kanssa potilailla, joilla on useita hormonitoimintaa neoplasia tyyppi 2 (Moliini & Eng, 2011) on tämän oletuksen mukainen. Kuitenkin aihetodisteet, jotka perustuvat useisiin havaintoihin, viittaavat siihen, että nisäkkäiden kilpirauhasen C-soluilla saattaa olla toinen oletettavasti endodermin alkuperä väittäen vastaan vallitsevaa käsitystä, että MTC on neuroektodermaalinen kasvain.
parafollikulaaristen solujen ultimobranchial alkuperä, joka alun perin esitettiin koiran kilpirauhasessa tehdyistä valomikroskooppisista havainnoista (Godwin, 1937), dokumentoitiin ensimmäisen kerran kokeellisesti vuonna 1967 fluoresoivan amiinin erityisestä soluunotosta alkion ultimobranchial soluissa ja perättäisissä vaiheissa lopullisiin kilpirauhasen C-soluihin (Pearse & Carvalheira, 1967). Tämän jälkeen osoitettiin, että käytetään samaa merkintätekniikkaa kuin neljännessä nielutaskussa, josta UB kehittyy, olevilla soluilla oli samanlaiset amiinin esiasteenoton ja dekarboksylaation (APUD) ominaisuudet (Pearse & Polak, 1971a). Sen perusteella, että tällaisia APUD-soluja tavattiin myös hermoputken ja orvaskeden välissä olevassa mesenkyymissä, joka ulottui nielun kaariin, oletettiin, että NCC tunkeutui pussieläimeen jo varhaisessa vaiheessa eli ennen UB: n silmujen irtoamista ja vaeltamista, ja että nämä solut olivat aitoja C-solujen esiasteita. Kuten samojen kirjoittajien oheisesta paperista kuitenkin ilmenee, amiinin kertymä ei rajoittunut neljänteen pussiin vaan jakautui laajemmin etu-endodermiin, mukaan lukien koko nielu, mikä viittaa siihen, että enteroendokriinisolut ovat yleensä NC-johdannaisia (Pearse & Polak, 1971b). Myöhemmin lukuisat sukujuurien jäljitystutkimukset ovat hylänneet suoliston hormonitoiminnan NC-alkuperän ja osoittaneet, että endodermin kantasolut voivat erilaistua sekä eksokriinisiksi että endokriinisiksi fenotyypeiksi (Toukokuu & Kaestner, 2010). Vaikka kilpirauhasen C-solut kuuluvat neuroendokriinisten solujen APUD-sarjaan, tämän ominaisuuden käyttö alkioiden merkkiaineena ei ilmeisesti ole kestävää.
Lineage tracing, jossa käytetään wnt1cre: tä alkion NCC: n ja niiden jälkeläisten vakaaseen jäljittämiseen rekombinaatiolla Rosa26 reporter-geenin kanssa, tiedetään merkitsevän uskollisesti koko nielun kaari mesenkymen hiiren alkioissa (Jiang et al., 2000). Koska Wnt1 ilmenee ohimenevästi hermolevyssä, dorsaalisessa hermostoputkessa ja NCC: ssä kaikilla aksiaalisilla tasoilla, mutta ei missään muualla alkiossa (Echelard, Vasileva, & McMahon, 1994), on todennäköistä, että kaikki NC-johdetut solut ovat tämän tekniikan leimaamia, mistä on osoituksena odotettu jakautuminen myös kraniofasiaalisissa mesenkymissä, sydämen ulosvirtauskanavassa, ääreishermostossa, lisämunuaisissa ja melanosyyteissä skin (Jiang et al., 2000). Mielenkiintoista on, että vaikka UB: tä ympäröi NC-alkuperää oleva ektomesenchyme, ei toimittajageeniä ilmentävien solujen havaittu tunkeutuvan UB: hen missään vaiheessa, ja lisäksi kilpirauhasen C-solut olivat leimaamattomia (Kameda, Nishimaki, Chisaka, Iseki, & Sucov, 2007). Tämä havainto on siis ristiriidassa aiempien käsitysten kanssa, joiden mukaan NCC on tunkeutunut nielupussiin, ja viittaa siihen, että hiiren C-solut eivät joko ole NC-johdannaisia tai kuuluvat alapopulaatioon, jolla ei ole NC: lle tyypillisiä varren piirteitä.
kilpirauhasen C-solut ilmentävät Nkx2-1: tä (Katoh et al., 2000; Mansouri ym., 1998; Suzuki, Kobayashi, Katoh, Kohn, & Kawaoi, 1998) ja Nkx2-1 säätelee CT-geenin ilmentymistä (Suzuki, Lavaroni, et al., 1998; Suzuki, Katagiri, Ueda, & Tanaka, 2007). Tämä merkittävä sukulaisuus kilpirauhasen follikulaarisolujen kanssa koskee myös progenitorivaihetta. Näin ollen Nkx2-1 ilmaistaan UB: ssä eikä C-soluja löydy UB: n jäännöksestä Nkx2-1 knockout-hiirillä (Kimura et al., 1996). Se, että UB todellakin sisältää C-solujen esiasteita, on osoituksena CT: tä tuottavien C-solujen erilaistumisesta pax8-null-hiirillä, joissa kilpirauhasen mediaani primordium on jo taantunut (Mansouri et al., 1998). Itse asiassa useimmat solut jäljellä UB coexpress Nkx2-1 ja CT tässä mutantti (Mansouri et al., 1998). Mielenkiintoista on, että Nkx2-1: llä ei näytä olevan merkitystä UB: n muodostumiseen ja orastamiseen, vaan sitä tarvitaan sen fuusioitumiseen kilpirauhaseen ja myös siellä asuvien C-solujen esiasteiden pitkäaikaiseen säilymiseen (Kusakabe, Hoshi, & Kimura, 2006). Nkx2-1+/− alkioilla on myös fuusiovirhe, jossa huonosti integroitunut UB muodostaa kystisiä rakenteita, joissa nkx2-1/kalsitoniinipositiivisia soluja on runsaasti (Kusakabe, Hoshi, & Kimura, 2006). Yhdessä tämä osoittaa, että C-solulinjan eteneminen riippuu suuresti nkx2-1: n transkriptioaktiivisuudesta oletettavasti UB-epiteelissä.
C–solujen säilymistä UB-jäännöksessä on havaittu myös alkioilla, joilla on kilpirauhasen ja UB: n fuusiovirheitä, jotka johtuvat sellaisten geenien poistosta, joita ei ole erikseen ilmaistu kilpirauhasen primordiassa, esimerkiksi Hoxa3 (Manley & Capecchi, 1998), Eya1 (Xu et al., 2002), ja Hes1 (Carre et al., 2011; Kameda ym., 2013). Hiirimutanttien kilpirauhasessa ei havaita C-soluja, joissa UB puuttuu, koska nielun alakaaret ja pussit eivät muodostu, kuten on havaittu Tbx1: n poistamisen jälkeen (Fagman et al., 2007). Kaikki nämä tutkimukset tukevat kilpirauhasen C-solujen ultimobranchiaalista alkuperää.
toistaiseksi ei ole raportoitu C-soluista hiirten kilpirauhasessa, jolta puuttuisi UB, mikä viittaa siihen, että kilpirauhasen progenitorit keskiviivan anlagesta eivät voi poiketa C-solulinjan suuntaan. Kaksi asiakirjaa kuitenkin viittaa siihen, että ihmisen kilpirauhasessa saattaa olla tämä plastisuus. Ensinnäkin kilpirauhasen C-soluja ei ablatoida potilailla, joilla on Digeorgen oireyhtymä (Pueblitz, Weinberg, & Albores-Saavedra, 1993), jossa kateenkorvan ja lisäkilpirauhasen ei kehity, vaan myös UB: n oletetaan puuttuvan kaikkien takimmaisten nielun kaarien ja pussien puutteellisen kehityksen vuoksi (Liao et al., 2004). Viime aikoina kohdunulkoisen kielellisen kilpirauhasen, joka sijaitsee kaukana UB: n alkuperästä, havaittiin sisältävän C-soluja (Abu-Khudir et al., 2010; Vandernoot, Sartelet, Abu-Khudir, Chanoine, & Deladoey, 2012). Vaikka tämä on kiehtova mahdollisuus, ei voida sulkea pois sitä, että UB on vielä kehittynyt normaalisti ja fuusioitunut kilpirauhasen kanssa näissä tilanteissa. Esimerkiksi DiGeorge-potilaat ovat haplointiivisiä tbx1: stä, kun taas samanlaisten epämuodostumien toistamiseen hiirillä vaaditaan poistetun geenin homotsygoottisuutta (Liao et al., 2004). On siis mahdollista, että Digeorgen fenotyyppi on ihmisillä miedompi kuin hiirillä. Kuitenkin käänteinen plastisuus, jossa UB omaksuu follikulaariselle primordiumille tyypillisiä piirteitä, on ilmeistä, esimerkiksi Pax8 ilmenee ektopisesti Ub: ssä Eya1 – / – alkioissa, mikä saattaa selittää kolloidin läsnäolon UB-jäännöksessä (Xu et al., 2002). On aiemmin korostettu, että UB voi osallistua sekä C-soluihin että ihmisen kilpirauhasen follikulaarisiin soluihin (Williams, Toyn, & Harach, 1989), joskin on huomattava, että UB-epiteelin synnyttämät follikkelit eroavat ultrarakenteellisesti ja todennäköisesti toiminnallisesti keskianlaksen munarakkuloista peräisin olevista munarakkuloista ainakin jyrsijöillä (Neve & Wollman, 1971; Wollman & Hilfer, 1978; Wollman & Neve, 1971).
kilpirauhasen C-soluilla on monia enteroendokriinisten solujen piirteitä, sillä ne ovat sekä hermosoluja että epiteelisoluja, joista jälkimmäinen ilmenee e-cadherinin ilmentymisenä (Kameda, Nishimaki, Chisaka, Iseki, & Sucov, 2007). Neuronien tavoin neuroendokriinisolut vaativat Mash1: n transkriptioaktiivisuutta erilaistuakseen neuronaalisessa suunnassa (May & Kaestner, 2010). Kilpirauhasen kehityksessä Mash1 ilmaistaan E11: stä.5 edelleen yhä useammissa UB-soluissa, kun taas neuronien erilaistumisen merkit ajoittuvat TT-ilmentymisen alkamiseen, kun solut ovat jo tunkeutuneet kilpirauhaseen (Kameda, Nishimaki, Miura, Jiang, & Guillemot, 2007). Mielenkiintoista on, että Mash1-null-mutanttihiirillä UB kehittyy näennäisesti normaalisti, kunnes se fuusioituu keskiviivan kilpirauhasen kanssa, jolloin UB taantuu kokonaan apoptoosin vaikutuksesta ja C-solut puuttuvat kypsästä kilpirauhasesta (Kameda, Nishimaki, Miura, Jiang, & Guillemot, 2007). Tämä osoittaa, että Mash1 ei ole ainoastaan välttämätön C-soluille neuronaalisen fenotyypin hankkimiseksi, vaan se toimii myös sekä C-solujen esiasteiden että UB-epiteelin selviytymistekijänä.
RET ilmaistaan nielun kaaren lisäksi myös takaosan nielun endodermissä (Pachnis et al., 1993). Hiirimallissa MEN2A, mutantti RET indusoi sekä MTC ja papillaarinen kilpirauhassyöpä (PTC)tiedetään syntyvän kilpirauhasen follikulaarinen epiteelisolut (Reynolds et al., 2001). RET-mutaatio voi myös aiheuttaa PTC: n MTC-potilailla (Melillo et al., 2004). Vaikka nämä havainnot voivat olla yhteensattumia, ne viittaavat siihen, että C-solujen ja endodermin/endodermin johdannaisten follikulaaristen sukujen välinen suhde on läheisempi kuin olisi odotettavissa, jos C-solujen esiasteet olisivat yksinomaan NC-alkuperää.
yhteenvetona voidaan todeta, että kilpirauhasen C-solujen alkioalkuperä on edelleen kiistanalainen riippumatta siitä, onko se NC: tä tai endodermia vai kenties molempia. Ongelma voidaan ratkaista vain Lineage seuranta forgut endoderm progenitors sulkea pois tai tarkistaa, että hiiren C-solujen esiasteet ja epiteelisolut UB ovat identtisiä.