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중간중배엽

중간중배엽(中間中胚葉, intermediate mesoderm)은 인간의 초기 발달과정 상에 나타나는 중배엽의 좁은 한 부분이다. 중간중간엽(中間中間葉, intermediate mesenchyme)이라고도 불린다. 중간중배엽은 발달중인 배아의 축옆중배엽(paraxial mesoderm)과 가쪽판중배엽(lateral plate mesoderm) 사이에 위치한다.[1] 중간중배엽은 비뇨생식기 계통(신장, 생식선 및 각 관)으로 발달한다.

중간중배엽(녹색), 포유류의 초기 장배형성 시기

초기 형성

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중간중배엽의 형성을 조절하는 인자에 대해서 아직 완전히 이해된 상태가 아니다. 뼈 형성 단백질(bone morphogenic proteins, BMP)는 중배엽의 등-복 축을 따라 성장 영역을 지정한다. 그리고 중간중배엽 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다.[2] Vg1/Nodal 신호는 BMP 신호를 통한 중간중배엽 형성을 조절한다고 확인되었다.[3] Vg1/Nodal 신호가 과도하면 초기 장배형성 단계에서 축옆중배엽 형성을 축소시키며, 중간중배엽 형성을 확장시키는 반면, Vg1/Nodal 신호가 억제되면 중간중배엽의 형성도 억제된다.[4]

중간중배엽 형성에 필요한 다른 유전자로는 Osr1 및 Pax2가 있다. 이 유전자들은 초기 중간중배엽에서 중간 수준의 BMP신호에 의해 활성화 된다. 이 현상은 중간중배엽의 분화 초기단계에서 볼 수 있다. 높은 수준의 BMP신호는 가쪽판중배엽 조직의 성장을 자극시키는 반면, 낮은 수준의 BMP신호는 축옆중배엽 형성과 체절 형성을 야기한다.[5] 아연-손가락 DNA 결합 단백질(zinc-finger DNA-binding protein)을 암호화하는 Osr1과 LIM형 호메오박스 유전자인 Lhx1의 발현은 가쪽판중배엽과 중간중배엽이 겹쳐진다. Osr1은 첫 번째 체절부터 전-후 축 전체를 포함하는 발현 도메인을 가진다. 6번째 체절에서 활성화된 Pax2/8 유전자를 포함하여 중간중배엽에 더 큰 특이성을 가지는 유전자 마커가 식별되는 것은 4-8번째 체절 단계가 되어서야 확인된다. Lhx1의 발현 또한 더욱 중간중배엽으로 제한된다.[1] 동물을 이용한 유전자 분석 연구결과 Lhx1, Osr1, Pax2/8 신호 전달은 모두 중간중배엽의 초기 유도체로 세분화 되는데 필수적이다.[5]




유래된 장기와 조직

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발달이 진행되면서, 중간중배엽은 전-후 축을 따라 3가지 연속적인 세 단계로 분화한다. 초기 포유류와 조류의 비뇨생식기 계통의 연속적인 세 단계로써, 전신(pronephros), 중신(mesonephros), 후신(metanephros)이라 한다.[2] 중간중배엽은 남성과 여성의 생식 기관과 신장으로 발달하게 된다.

신장

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초기 신장 구조는 전신과 중신 단계를 말한다. 이들의 복잡성, 크기 및 발달 기간은 척추동물 종에 따라 크게 다를 수 있다.[1] 후신 신장 이라고도 하는 성체 신장은 덜 복잡했던 초기 신장 구조가 퇴화한 후 중간중배엽의 후단부에 형성된다.[1]

전신

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전신(前腎, 앞콩팥, pronephros) 초기 발달 동안(인간의 경우 대략 22일째), 복부부터 머리체절까지의 중간중배엽이 전신관(pronephric duct)을 형성한다. 전신관의 세포들은 후미쪽으로 이동하면서 인접한 간엽(mesenchyme)이 초기 신장 구조(전신)를 형성하도록 유도한다.[6] 이 과정은 Pax2/8에 의해 조절된다. 전신은 일부 원시 어류의 성체에서 활성화되며 양서류 유생 및 발달된 어류의 배아에서 1차 배설 시스템으로 작용한다.[7] 그러나 포유동물의 경우 전신세뇨관과 전신관의 앞쪽 부분이 3.5주 만에 퇴화되어 배아 신장인 중신 단계로 이어진다.[6]

중신

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중신(中腎, 중간콩팥, mesonephros) 중신은 포유류의 발생 6주에서 10주 사이에 일시적으로 형성되며 그 기간 동안 신장의 기능을 한다. 수생 척추동물의 경우 영구 배설 기관으로 남아 역할 한다. 수태 8주 후, 인간의 중신은 최대 크기에 도달하며 퇴행하기 시작한다.[6] 16주 후, 퇴행이 완료된다.[6] 중신의 형성은 전신과 후신 사이에 일시적으로 일어나지만 그럼에도 불구하고 중신은 후신신장의 요관싹(ureteric bud)을 형성하는 볼프관(혹은 중신관)의 구조 발달에 필수적이다.[8]

후신

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후신(後腎, 뒤콩팥, metanephros) 후신은 양막류의 영구신장이다. 후신은 인간 배아에서 10주 동안 발생하며 후신원성아체(metanephrogenic blastema)와 요관싹의 상호작용에 의해 형성된다.[6] 후신원성아체에 의해 분비되는 성선 유래 신경영양 인자(GDNF)는 공동 수용체 GFR⍺1을 통해 수용체 티로신 키나제(RET)를 활성화한다. RET가 활성화된 세포들은 신관(nephric duct)에서 GDNF 신호 쪽으로 세포의 증식이 유도되어 요관싹의 성장 및 침습을 촉진한다.[1] 요관싹이 후신원성아체를 침범하면 윈트 단백질 형태의 허용 신호가 활성화된다.[1] 이 신호는 요관싹 끝 주위의 후신 간엽 세포의 응축시키도록 자극하여 네프론(근위 세뇨관, 헨레 고리 및 원위 세뇨관)의 상피 세포를 생성하기 위한 아체의 분극화를 시작하게 한다.[1] 요관싹은 FGF2와 BMP7을 분비하여 신장 간엽의 세포사멸을 방지한다.[2] 응축 간엽은 요관싹의 분지를 매개하는 측분비 인자를 분비하여 요관과 성체 신장의 집합관을 발생시킨다.[9]

각주

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  1. ↑ 가 나 다 라 마 바 사 Dressler, GR (Dec 2009). "Advances in early kidney specification, development and patterning". Development. 136 (23): 3863–3874. doi:10.1242/dev.034876
  2. ↑ 가 나 다 Barak, Hila; Rosenfelder, Lea; Scultheiss, Thomas.M; Reshef, Ram (9 March 2005). "Cell fate specification along the anterior–posterior axis of the intermediate mesoderm". Developmental Dynamics. 232 (4): 901–904. doi:10.1002/dvdy.20263
  3. ↑ Katsu, K; Tatsumi, N; Niki, D; Yamamura, K; Yokouchi, Y (1 Feb 2013). "Multi-modal effects of BMP signaling on Nodal expression in the lateral plate mesoderm during left-right axis formation in the chick embryo". Developmental Biology. 374(1): 71–84. doi:10.1016/j.ydbio.2012.11.027
  4. ↑ Fleming, BM; Yelin, R; James, RG; Scultheiss, TM (April 2013). "A role for Vg1/Nodal signaling in specification of the intermediate mesoderm". Development. 140 (8): 1819–1829. doi:10.1242/dev.093740
  5. ↑ 가 나 Patel, SR; Dressler, GR (July 2013). "The genetics and epigenetics of kidney development". Seminars in Nephrology. 33 (4): 314–326. doi:10.1016/j.semnephrol.2013.05.004
  6. ↑ 가 나 다 라 마 Gilbert, Scott F (2000). Developmental Biology (6 ed.). Sunderland (MA): Sinauer Associates. ISBN 0-87893-243-7.
  7. ↑ Wingert, RA; Davidson, AJ (2 May 2008). "The zebrafish pronephros: A model to study nephron segmentation". Kidney International. 73 (10): 1120–1127. doi:10.1038/ki.2008.37
  8. ↑ Hannema, SE; Hughes, IA (2007). "Regulation of Wolffian duct development". Hormone Research. 67 (3): 142–151. doi:10.1159/000096644
  9. ↑ Moritz, KM; Wintour, EM (Feb 1999). "Functional development of the meso- and metanephros". Pediatric Nephrology (Berlin, Germany). 13 (2): 171–178. doi:10.1007/s004670050587
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