Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική

Transcript

1 1 Μέρος Ι: ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ - ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική Σαράντης Λιβαδάς 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η υπόφυση αποτελείται από τρεις λοβούς, τον πρόσθιο (αδενο-υπόφυση) τον οπίσθιο (νευρο-υπόφυση) και το μικρότερο διάμεσο λοβό. Και οι τρεις λοβοί προέρχονται από το εξώδερμα, με τη διαφορά ότι ο οπίσθιος λοβός προέρχεται από το νευροεξώδερμα, ενώ ο πρόσθιος και ο διάμεσος προέρχονται από το στοματικό εξώδερμα. Συγκεκριμένα, η υπόφυση σχηματίζεται από το συνδυασμό δύο εξωδερμικών καταβολών: του θυλάκου του Rathke που αποτελεί εγκόλπωμα του ραχιαίου τοιχώματος του αρχέγονου στόματος και μιας μικρής προς τα κάτω προσεκβολής του εδάφους του διεγκεφάλου, που καλείται χοάνη (infundibulum) (Εικόνα 1). Πρόσφατα δεδομένα μας έχουν βοηθήσει να κατανοήσουμε την αλληλεπίδραση των δύο αυτών καταβολών που οδηγεί τελικά στον σχηματισμό των τριών λοβών της υπόφυσης (πρόσθιος, διάμεσος και οπίσθιος) και τη σύνδεση τους με τον υποθάλαμο μέσω του μίσχου της υπόφυσης. Η ανάπτυξη της υπόφυσης γίνεται με παρόμοιο τρόπο σε διάφορα είδη, αλλά έχει μελετηθεί καλύτερα σε τρωκτικά, όπως το ποντίκι και ο αρουραίος. Από τη μελέτη φυσικών (ανθρώπων με διάφορες μεταλλάξεις) και πειραματικών μοντέλων (γενετικά σχεδιασμένων τρωκτικών που δεν εκφράζουν κάποιο γονίδιο), έχει καταστεί δυνατή η αναγνώριση των γονιδίων που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη της υπόφυσης αδένα και μάλιστα έχει αναγνωριστεί σε σημαντικό βαθμό η αλληλουχία των γεγονότων που καθορίζει την οντογένεση αυτού του πολυδύναμου αδένα. Συγκεκριμένα, μεταλλάξεις σε τουλάχιστον 40 γονίδια, συμπεριλαμβανομένων μεταγραφικών παραγόντων, διαλυτών πρωτεϊνών, ορμονών, πυρηνικών και μεμβρανικών υποδοχέων διαταράσσουν την ανάπτυξη της υπόφυσης (Πίνακας 1). 2. ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΥΠΟΦΥΣΗΣ Η πλέον εντυπωσιακή παρατήρηση που πηγάζει από τη μελέτη της οντογένεσης της υπόφυσης είναι το γεγονός ότι οι έξι διαφορετικοί τύποι ορμονοεκκριτικών κυττάρων του πρόσθιου και διάμεσου λοβού της υπόφυσης, παρά τις σημαντικές

2 12 Σ. Λιβαδάς Εικόνα 1. Οντογένεση της υπόφυσης, σχηματικά. λειτουργικές διαφορές τους, έχουν κοινή εξωδερμική καταβολή και κοινό κυτταρικό πρόγονο. Η διαφοροποίησή τους επιτυγχάνεται χάρη στην αλληλεπίδραση πλειάδας εξωγενών και ενδογενών βιολογικών σημάτων τα οποία εκπέμπονται σε απόλυτα συγκεκριμένη χρονική αλληλουχία και εκφράζονται σε συγκεκριμένες περιοχές της αναπτυσσόμενης υπόφυσης. Τα ορμονοεκκριτικά αυτά κύτταρα (κορτικοτρόπα, θυρεοειδοτρόπα, σωματοτρόπα, λακτοτρόπα, γοναδοτρόπα και μελανοτρόπα) αναλαμβάνουν στη συνέχεια το ζωτικό ρόλο της ρύθμισης του ενδοκρινικού συστήματος. Στο ανθρώπινο έμβρυο ο θύλακος του Rathke εμφανίζεται την 3 η εβδομάδα ζωής και η υπόφυση αναπτύσσεται γρήγορα, με αποτέλεσμα μέχρι τη 12 η εβδομάδα εμβρυϊκής ζωής να έχουν σχηματισθεί πλήρως οι διαφορετικοί κυτταρικοί πληθυσμοί της αδενο-υπόφυσης, εκτός από τα λακτοτρόπα. Τα κορτικοτρόφα αναγνωρίζονται μορφολογικά από την 6 η εβδομάδα και η ACTH ανιχνεύεται με ανοσοφθορισμό από την 7 η εβδομάδα. Τα σωματοτρόπα είναι εμφανή από την 8 η εβδομάδα. Τα θυρεοτρόπα και τα γοναδοτρόπα εκφράζουν την κοινή α-υπομονάδα και τις χαρακτηριστικές για τις TSH, LH, και FSH β-υπομονάδες από τη 12 η εβδομάδα. Ενδιαφέρον έχει η παρατήρηση ότι τα γοναδοτρόπα που εκφράζουν LH και FSH κατανέμονται εξίσου στα θηλυκά, ενώ στα αρσενικά έμβρυο υπερτερούν τα κύτταρα που εκφράζουν LH. Τα λακτοτρόπα εμφανίζονται πλήρως διαφοροποιημένα αργά κατά την κύηση (μετά από 24 εβδομάδες). Πριν από εκείνο τον χρόνο, η προλακτίνη είναι ανιχνεύσιμη με ανοσοφθορισμό μόνο στα μεικτά σωματοτρόπα-λακτοτρόπα, απεικονίζοντας την κοινή γενετική προέλευση που έχουν αυτές οι δύο ορμόνες.

3 Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική 13 Πίνακας 1. Μεταγραφικοί παράγοντες, μόρια σηματοδότησης και υποδοχείς που απαιτούνται για την ανάπτυξη της υπόφυσης. Τόπος έκφρασης Δράσεις Ποντίκι/ Zebrafish Φαινότυπος υπόφυσης Γονίδιο BMP4 VD KO Δεν σχηματίζεται RP, εμβρυϊκός θάνατος BMP4 VD Pitx1-Noggin Tg Αναστολή ανάπτυξης RP την e10 με απώλεια όλων των κυτταρικών τύπων εκτός από τα κορτικοτρόφα FGF10 VD KO Αγενεσία πρόσθιας Υπόφυσης λόγω αυξημένης απόπτωσης FGFR2-IIIb RP KO Αγενεσία πρόσθιας Υπόφυσης λόγω αυξημένης απόπτωσης Fgf3 VD lia (zebrafish) Αυξημένη απόπτωση που οδηγεί σε πλήρη απώλεια της Υπόφυσης Wnt4 RP KO Υποπλαστική Υπόφυση με σημαντική ελάττωση της σειράς του Pit1 Wnt5a VD KO Δυσμορφογένεση Υπόφυσης, φυσιολογική διαφοροποίηση των κυτττάρων SHH VD, στοματικό εξώδερμα εκτός RP Pitx1-HIP Tg sonic-you Υποπλασία Υπόφυσης και απώλεια έκφραση των κοιλιακών μεταγραφικών παραγόντων SHH Υποπλαστική Υπόφυση με ελαττωμένο αριθμό POMC- και PRL-θετικά κύτταρακαι απουσία GH και TSH-θετικά κύτταρα GHRH Υποθάλαμος KO IGHD, υποπλαστική Υπόφυση με ελαττωμένη παραγωγή GH GHRHR Πρόσθια Υπόφυση Little, KO IGHD, νανισμός, ελαττωμένη ανάπτυξη κεντρικών σωματοτρόφα GNRH Υποθάλαμος hpg, deletion Ελαττωμένη παραγωγή LH, FSH, ACTH, PRL στην Υπόφυση GNRHR Πρόσθια Υπόφυση Μετάλλαξη Δραματική ελάττωση του αριθμού των γοναδοτρόφων Drd2 Υπόφυση KO Προλακτίνωμα ACR2 Υπόφυση KO Ελαττωμένη έκφραση FSH Prlr Υπόφυση KO Υπερπρολακτιναιμία και μεγάλο προλακτίνωμα LIFR Υπόφυση KO Ελαττωμένη έκφραση POMC στην Υπόφυση PTP Υπόφυση KO Διαλείπουσα ελάττωση των GH και PRL Hesx1 VD και RP KO Απουσία Υπόφυσης - SOD ή μεμονωμένη ανεπάρκεια GH στον Άνθρωπο Pitx1 RP KO Ελαττωμένη έκφραση LH, FSH, TSH; αυξημένη έκφραση of POMC Pitx2 RP KO Σχηματισμός RP αλλά ανεπάρκεια ανάπτυξης μετά την e12.5; Απώλεια όλων των κυτταρικών τύπων εκτός από τα κορτικοτρόφα - Σύνδρομο Reiger s στον Άνθρωπο

4 14 Σ. Λιβαδάς Πίνακας 1. (συνέχεια) Μεταγραφικοί παράγοντες, μόρια σηματοδότησης και υποδοχείς που απαιτούνται για την ανάπτυξη της υπόφυσης. Τόπος έκφρασης Δράσεις Ποντίκι/ Zebrafish Φαινότυπος υπόφυσης Γονίδιο Isl1 RP KO Σχηματισμός RP αλλά δεν εξελίσσεται, μοιραίο για τη ζωή Lhx3 RP KO Υποπλαστική πρόσθια Υπόφυση με ελάττωση όλων των κυτταρικών τύπων, αυξημένη απόπτωση. Lhx3 και Lhx4 DKO δεν σχηματίζουν RP Πολλαπλή υποφυσιακή ανεπάρκεια στον Άνθρωπο Lhx4 RP KO Υποπλαστική πρόσθια Υπόφυση και ελάττωση όλων των κυτταρικών τύπων, αυξημένη απόπτωση Six6 RP KO Υποπλαστική Υπόφυση Six1 RP KO Απουσία Υπόφυσης Eya1 Υπόφυση aal, dog (zebrafish) Διαταραχή στη διαφοροποίηση κορτικοτρόπων, μελανοτρόφα και γοναδοτρόπων; δεν παρατηρείται έκφραση GH και TSH Pax6 RP KO Απουσία GnRH-1 νευρώνων. ascl1a Υπόφυση pia (zebrafish) Αδυναμία διαφοροποίησης των κυτταρικών τύπων της Υπόφυσης NeuroD1 RP KO Καθυστέρηση στη διαφοροποίηση των κορτικοτρόφων Tbx19 POMC precursors KO Ελαττωμένα κορτικοτρόφα και μελανοτρόπα Hes1 RP KO Ελαττωμένη διαφοροποίηση κορτικοτρόφα; ατελής ανάπτυξη ενδιάμεσου λοβού, απουσία οπίσθιου λοβού Rbp-J RP CKO Σημαντική ελάττωση του Prop1 Prop1 RP KO, Ames Μη ενεργοποίηση του Pit1, ελαττωμένη LH και FSH Πολλαπλή υποφυσιακή ανεπάρκεια στον άνθρωπο β-catenin RP CKO Απώλεια έκφρασης του Pit1 και ελαττωμένη έκφραση LH Lef1 RP KO Αυξημένη έκφραση Pit1, GH, και TSH Tcf4 RP KO Υπερπλαστική πρόσθια Υπόφυση, παρατεταμένη έκφραση του Prop1 Pit1 Pit1 lineages Snell, Jackson Απώλεια σωματοτρόφων, θυρεοτρόπων και λακτοτρόπων, αυξημένα γοναδοτρόφα, Πολλαπλή υποφυσιακή ανεπάρκεια στον άνθρωπο Math3 Πρόσθια Υπόφυση KO Απώλεια έκφραση Ghrhr, καθυστερημένη ωρίμανση σωματοτρόφων Era Υπόφυση KO Ελαττωμένος αριθμός λακτοτρόπων και ελαττωμένη έκφραση PRL

5 Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική 15 Πίνακας 1. (συνέχεια) Μεταγραφικοί παράγοντες, μόρια σηματοδότησης και υποδοχείς που απαιτούνται για την ανάπτυξη της υπόφυσης. Τόπος έκφρασης Δράσεις Ποντίκι/ Zebrafish Φαινότυπος υπόφυσης Γονίδιο TR Υπόφυση KO Ελαττωμένος αριθμός σωματοτρόφων και αυξημένη TSH GR Υπόφυση KO Αυξημένη έκφραση POMC στα κορτικοτρόφα Aes RP KO Δυσμορφογένεση Υπόφυσης Sf1 Γοναδοτρόπο KO Διαταραγμένη έκφραση FSH και LH στην Υπόφυση Egr1 Υπόφυση KO Απουσία έκφρασης LH, ελαττωμένος αριθμός σωματοτρόφων Otx1 Μετά τοκετό KO Διαλείπων νανισμός, ελαττωμένη παραγωγή LH, FSH, και GH Sox3 Υπόφυση VD KO Ελαττωμένα επίπεδα GH και δυσμορφικός πρόσθιος λοβός Sox2 VD, RP Ετεροζυγώτης Δυσμορφικός πρόσθιος λοβός Titf1 VD KO Απώλεια Υπόφυσης λόγω μη έκφρασης των FGFs στο VD Gli2 VD, RP KO Μεταβλητή απώλεια της Υπόφυσης; DKO των Gli1 και Gli2 προκαλεί πλήρη απώλεια της Υπόφυσης Brn2 Υποθάλαμος KO Απώλεια της οπίσθιας Υπόφυσης λόγω ελαττωμένης επιβίωσης των υποθαλαμικών νευρώνων Otp Υποθάλαμος KO Ελαττωμένος πολλαπλασιασμός νευροβλαστών, ελαττωματικοί magnocellular και parvocellular νευρώνες Sim1 Υποθάλαμος KO Διαταραχή ανάπτυξης magnocellular και κάποιων parvocellular νευρώνων Sim2 Υποθάλαμος KO Ελαττωμένοι νευρώνες TRH και SS; ελαττωματικοί magnocellular και parvocellular νευρώνες Arnt2 Υποθάλαμος KO Διαταραχή ανάπτυξης Magnocellular και parvocellular νευρώνων Hmx2, 3 Υποθάλαμος KO Ελαττωμένη παραγωγή GHRH και GH Gsh1 Υποθάλαμος KO Υποπλαστική πρόσθια Υπόφυση; ελαττωμένη παραγωγή GHRH, GH, PRL και LH Nhlh2 Υποθάλαμος Υπόφυση KO Υπογοναδισμός, ελαττωμένη παραγωγή FSH; παχυσαρκία κατά την ενήλικο ζωή. DKO των Nhlh1 και Nhlh2 οδηγεί σε σημαντική ελάττωση των GnRH-1 νευρώνων Ebf2 Υποθάλαμος KO Ελαττωματική μετανάστευση GnRH-1 νευρώνων

6 16 Σ. Λιβαδάς 3. ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ - ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΤΟΥΣ ΣΤΗΝ ΟΝΤΟΓΕΝΕΣΗ ΤΗΣ ΥΠΟΦΥΣΗΣ Η οντογένεση της υπόφυσης συντονίζεται από σημαντικό αριθμό, απόλυτα εξειδικευμένων μεταγραφικών παραγόντων, οι οποίοι εκφράζονται και δρουν με συγκεκριμένη χωροχρονική αλληλουχία. Οι πρωτεΐνες αυτές οργανώνουν με τρόπο εντυπωσιακό μια εξαιρετικά πολυσύνθετη διαδικασία η οποία περιλαμβάνει πολλαπλασιασμό, μετανάστευση, διαφοροποίηση και εξειδίκευση ομάδων υποφυσιακών κυττάρων. Οι μεταγραφικοί παράγοντες είναι πολυπεπτίδια επιφορτισμένα με την ιδιαίτερη αποστολή του ελέγχου της μεταγραφής ομάδων γονιδίων. Οι πρωτεΐνες αυτές επιδρούν ταυτόχρονα σε μεγάλο αριθμό «στόχων» οι οποίοι διαθέτουν συγκεκριμένα κοινά χαρακτηριστικά (αλληλουχίες DNA). Με τον τρόπο αυτό ο οργανισμός επιτυγχάνει την συντονισμένη ενεργοποίηση πλειάδας μηχανισμών με την χρήση περιορισμένου αριθμού σημάτων. Χάρη στους μεταγραφικούς παράγοντες γίνεται εφικτή η άκρως πολύπλοκη διαδικασία της οργανογένεσης, η εξειδικευμένη λειτουργία των κυττάρων καθώς και η οργανωμένη αντίδραση σε εξωτερικά και εσωτερικά ερεθίσματα. Οι μεταγραφικοί παράγοντες είναι δυνατόν να επιδρούν άμεσα, συνδεόμενοι με το DNA, ή έμμεσα, συμμετέχοντας μαζί με άλλες πρωτεΐνες σε μηχανισμούς μεταγραφής. Τα ορμονοπαραγωγά κύτταρα του προσθίου λοβού της υπόφυσης διαφοροποιούνται και εξειδικεύονται εξαιτίας της έκθεσής τους στους (εξωγενείς και ενδογενείς) υποφυσιακούς μεταγραφικούς παράγοντες. Η έκθεση αυτή διαφέρει όχι μόνο ως προς το είδος των παραγόντων αλλά και ως προς τον βαθμό έκθεσης (gradient) στον καθένα από αυτούς. Υπενθυμίζεται ότι ο βαθμός έκθεσης εξαρτάται κυρίως από την θέση του κυττάρου σε σχέση με τον κοιλιακό (ventral) -ραχιαίο (dorsal) άξονα του οργάνου. Ως εκ τούτου οι διάφορες κυτταρικές σειρές καταλαμβάνουν συγκεκριμένη περιοχή της υπόφυσης. Τέλος, πρέπει να αναφερθεί ότι είναι δυνατόν ένας παράγοντας να μην παράγεται από κάποια υποφυσιακή σειρά, εντούτοις όμως η έλλειψή του να την επηρεάζει. Παραδείγματος χάριν αν και ο μεταγραφικός παράγοντας Prop1 δεν εκφράζεται στα γοναδοτρόπα κύτταρα, η έλλειψή του οδηγεί σε ανεπαρκή ωρίμανση των κυττάρων αυτών. 4. ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΑΣ ΕΚΦΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΣΤΗ ΣΩΣΤΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΥΠΟΦΥΣΗΣ Ο ρυθμός ενεργοποίησης γονιδίων και καταστολής των μεταγραφικών παραγόντων συμμετέχει ενεργά στην τελική διαφοροποίηση των ορμονο-παραγωγών κυττάρων. Οι περισσότεροι από τους παράγοντες διαδραματίζουν έναν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της υπόφυσης μέσω άμεσων αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης - πρωτεΐνης. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις έχουν κριτική σημασία για τον προσδιορισμό των διαφόρων τύπων κύτταρων καθώς μπορεί να έχουν συνεργική ή ανασταλτικής δράση. Ένα παράδειγμα αυτού στην ανάπτυξη της υπόφυσης παρέχεται από τους μεταγραφικούς παράγοντες Hesx1/Rpx και Prop1, δύο πρωτεΐνες υψηλής ομολογίας οι οποίες έχουν διαδοχικούς ρόλους κατά τα κρίσιμα βήματα οντογένεσης της υπόφυσης. Ο παράγοντας, Hesx1/Rpx, βρίσκεται στο σωματικό εξώδερμα και μέχρι την ημέρα

7 Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική 17 E9.5, η έκφραση του περιορίζεται στο θύλακο του Rathke, μέχρι την ημέρα E13.5 όταν τα αρχέγονα κύτταρα της υπόφυσης μεταναστεύουν κοιλιακά και αρχίζουν να εκφράζουν τους χαρακτηριστικούς για κάθε πληθυσμό μεταγραφικούς παράγοντες. Ο παράγοντας Prop1, εμφανίζεται στο θύλακο του Rathke την ημέρα E10.5. Κατά συνέπεια, μεταξύ των ημερών E11.0 και E13 υπάρχει ένα διάστημα παράλληλης έκφρασης των δύο παραγόντων. Και οι δύο παράγοντες μπορούν να δεσμευθούν στα ίδια τμήματα DNA ως ομο- ή ετεροδιμέρή. Το ομοδιμερές του Prop1 ενεργοποιεί την πρωτεϊνική μεταγραφή, ενώ το ετεροδιμερές με Hesx1/Rpx την αναστέλλει. Το ομοδιμερές του Hesx1 έχει ισχυρή ανασταλτική δράση. Η παράλληλη έκφραση τους συνεπάγεται μια πρώιμη Hesx1-εξαρτώμενης περίοδο καταστολής γονιδίων, μια όψιμη Prop1-εξαρτώμενη περίοδο ενεργοποίησης, και μια ενδιάμεση περίοδο ανταγωνισμού, της οποίας η έκβαση εξαρτάται, τουλάχιστον εν μέρει, από τα σχετικά επίπεδα των δύο παραγόντων στους κυτταρικούς πυρήνες και από την ύπαρξη άλλων μορίων με ενεργοποιητικό ή ανασταλτικό χαρακτήρα. 5. ΣΤΑΔΙΑ ΟΝΤΟΓΕΝΕΣΗΣ ΤΗΣ ΥΠΟΦΥΣΗΣ Σύμφωνα με τους Scully και Rosenfeld υπάρχουν τρία κύρια στάδια στο σχηματισμό της πρόσθιας υπόφυσης: α) Το πρώιμο στάδιο, στο οποίο εξωγενή σήματα επάγουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και τον σχηματισμό της υπόφυσης, β) το ενδιάμεσο στάδιο, στο οποίο ενδογενή σήματα μέσα στο θύλακο του Rathke s ενεργοποιούν ένα σύμπλεγμα μεταγραφικών παραγόντων και γ) το τελικό στάδιο όπου σχηματίζονται και μορφοποιούνται οι ξεχωριστές κυτταρικές σειρές της υπόφυσης Πρώιμο στάδιο Το πρώτο στάδιο σχηματισμού και διαφοροποίησης της υπόφυσης επάγεται από εξωγενή σήματα που προέρχονται από διαφορετικές κατευθύνσεις και συγκεκριμένα, από το διεγκέφαλο (ραχιαία) και από το στοματικό εξώδερμα (κοιλιακά). Τα κύτταρα της υπόφυσης προέρχονται από μια περιοχή που γειτνιάζει με την πρόσθια νευρική ακρολοφία. Η αναδίπλωση της νευρικής ακρολοφίας οδηγεί στο σχηματισμό του στοματικού επιθηλίου, από το οποίο προέρχεται το ραχιαίο τοίχωμα (οροφή) του στόματος. Η έναρξη της οντογένεσης της υπόφυσης συμπίπτει χρονικά με την πάχυνση της οροφής του στοματικού εξωδέρματος, το οποίο συμβαίνει την 8.5 η εμβρυϊκή ημέρα (e8.5) στον ποντικό. Η εγκόλπωση του στοματικού εξωδέρματος κατά την e9.0 οδηγεί στο σχηματισμό του θυλάκου του Rathke. Ο θύλακος μετά την προεκβολή του από το αρχέγονο στόμα πλησιάζει την άνωθεν ευρισκόμενη πρόσθια επιφάνεια του διεγκεφάλου και περιβάλλεται από την πρόσθια και τις πλάγιες επιφάνειες της χοάνης. Το επιθήλιο του θυλάκου συνεχίζει να πολλαπλασιάζεται ενώ ταυτόχρονα η εγκόλπωση κλείνει, αποκόπτεται από το στοματικό εξώδερμα και αποκτά σχήμα αποπλατυσμένου κυστιδίου (Εικόνα 2). Τα προγονικά κύτταρα των ορμονοεκκριτικών κυττάρων του πρόσθιου λοβού της υπόφυσης αναδύονται από το κοιλιακό (ventral) τμήμα του θυλάκου. Αντίστοιχα ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων του ραχιαίου (dorsal) τοιχώματος του θυλάκου οδηγεί στον σχηματισμό του, δυσδιάκριτου στον άνθρωπο, διάμεσου λοβού της

8 18 Σ. Λιβαδάς υπόφυσης. Τα κύτταρα του διεγκέφαλου παράγουν τους μεταγραφικούς παράγοντες BMPs, Wnt5a και FGF10, ενώ το στοματικό εξώδερμα τον παράγοντα Sonic Ηedgehog, των οποίων η παραγωγή είναι κριτική για την περαιτέρω ωρίμανση της υπόφυσης. Σε ποντίκια γενετικά τροποποιημένα που δεν εκφράζουν τον παράγοντα FGF10 ή τον υποδοχέα του, τα κύτταρα του θυλάκου του Rathke δεν πολλαπλασιάζονται, αλά πεθαίνουν μέσω του μηχανισμού της απόπτωσης. Ο παράγοντας BMP4 είναι απαραίτητος για την κυτταρική διαίρεση στο θύλακο του Rathke και αν η δράση του παρεμποδιστεί, τότε δεν παρατηρείται η εγκόλπωση του θυλάκου. Ο παράγοντας Sonic hedgehog εκφράζεται σε όλο το στοματικό εξώδερμα, εκτός από την περιοχή που προορίζεται για το σχηματισμό του θυλάκου του Rathke. Αυτός ο συνδυασμός σημάτων, από την κορυφή και το κατώτατο σημείο, αναγκάζει τα κύτταρα του θυλάκου Rathke να εκφράσουν τον παράγοντα μεταγραφής Lhx3, έναν κρίσιμο παράγοντας για την ωρίμανση αυτών των κυττάρων ως προδρόμων των ενδοκρινικών υποφυσιακών τύπων κυττάρων. Ο Lhx3 καθορίζει την διαφοροποίηση των λακτοτρόπων-σωματοτρόπων και των θυρεοτρόπων. Η πρόωρη διαφοροποίηση των κυττάρων απαιτεί την ενδοκυτταρική έκφραση των Rpx και Ptx. Ο παράγοντας Ptx συμμετέχει στην έκφραση όλων των κυτταρικών σειρών καθώς ενεργοποιεί την έκφραση της α-υπομονάδας, της POMC, της β-υπομανάδας της LH (Ptx1) και της αυξητικής ορμόνης (Ptx2). Εξαιτίας του έντονου πολλαπλασιασμού των υποφυσιακών κυττάρων, η κοιλότητα του θυλάκου σταδιακά σμικρύνεται και τελικά εξαφανίζεται πλήρως ή παραμένει ως Εικόνα 2. Έκφραση των μεταγραφικών παραγόντων BMP-4, FGF-8 και Shh στο θύλακο του Rathke (RP) και το διεγκέφαλο κατά το πρώιμο στάδιο.

9 Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική 19 μια μικρή σχισμή ή κυστίδια. Η χοάνη (infundibulum), η οποία προέρχεται από το νευροεξώδερμα, διαφοροποιείται στον υποφυσιακό μίσχο και την νευρουπόφυση. Η νευρουπόφυση αποτελείται κατά κύριο λόγο από τροποποιημένα κύτταρα γλοίας και νευρικές ίνες με τις απολήξεις τους, οι νευρώνες των οποίων εδράζονται στον υποθάλαμο. Η επαφή του νευροεξωδέρματος του διεγκεφάλου με τον θύλακο του Rathke είναι αναγκαία για τον σχηματισμό της υπόφυσης και τον καθορισμό των διάφορων τύπων υποφυσιακών κυττάρων. Υπάρχουν ισχυρότατες ενδείξεις ότι η χοάνη δρα ως οργανωτικό κέντρο για την αρχική δέσμευση του οργάνου μέσω παραγωγής εξωγενών σημάτων. Σε ποντίκια με έλλειψη της χοάνης λόγω απάλειψης του γονιδίου T/ebp διαπιστώνεται απουσία και των τριών λοβών της υπόφυσης Ενδιάμεσο στάδιο Τα κύτταρα της υπόφυσης προέρχονται από έναν ομοιογενή κυτταρικό πληθυσμό. Χάρη όμως στην χωροταξική τους διευθέτηση εκτίθενται σε διαφορετική ποσότητα εξωγενών (προς την σχηματιζόμενη υπόφυση) σημάτων, εκφράζουν ξεχωριστούς μεταγραφικούς παράγοντες και συνεπώς διαφοροποιούνται. Τα εξωγενή αυτά σήματα εκκρίνονται είτε από το πρόσθιο τμήμα του θυλάκου του Rathke και άρα κινούνται προσθιοπίσθια (π.χ. BMP2), είτε από την χοάνη του διεγκεφάλου και άρα κινούνται οπισθοπρόσθια (π.χ. FGFs). Αποτέλεσμα της ύπαρξης δύο εκκριτικών κέντρων σημάτων είναι η δημιουργία δυο αντιτιθέμενων και ανταγωνιστικών κλίσεων πυκνότητας (gradients) (Εικόνα 3). Ανάλογα με τη θέση του ένα κύτταρο εκτίθεται σε διαφορική ένταση των δύο σημάτων και συνεπώς ακολουθεί ξεχωριστή και χαρακτηριστική εξελικτική πορεία. Ως ενδογενή σήματα χαρακτηρίζονται σημαντικά για την εξέλιξη εκκριτικά μόρια τα οποία παράγονται από τα ίδια τα κύτταρα του θυλάκου του Rathke. Οι πρωτεΐνες αυτές συνεχίζουν τον καθοδηγητικό, για την οργανογένεση της υπόφυσης, ρόλο των εξωγενών σημάτων διατηρώντας παρόμοιες κλίσεις πυκνότητας (gradients). Τα κυριότερα ενδογενή σήματα τα οποία παράγονται από τα κύτταρα της αναπτυσόμενης υπόφυσης είναι οι παράγοντες BMP2 και Wnt4. Πρέπει επίσης να αναφερθεί ότι τα μεσεγχυματικά κύτταρα τα οποία βρίσκονται σε επαφή με την ουραία (caudal) περιοχή της αναπτυσσόμενης υπόφυσης διαδραματίζουν παρόμοιο καθοδηγητικό ρόλο εκκρίνοντας τον παράγοντα Chordin. Ο παράγοντας Chordin ανταγωνίζεται τοπικά τη δράση του εξωγενούς σήματος BMP2. Η αναστολή της δράσης του BMP2 οδηγεί σε εξαφάνιση όλων των κυτταρικών σειρών, στη συγκεκριμένη περιοχή, πλην αυτών που εκφράζουν την προ-οπιομελανοκορτίνη (POMC). Στο ραχιαίο τμήμα της αναπτυσσόμενης υπόφυσης υπάρχει, φυσιολογικά, μια περιοχή αυξημένου κυτταρικού πολλαπλασιασμού. Μετά τον σχηματισμό τους και υπό την επίδραση του παράγοντα Prop1, τα αδιαφοροποίητα κύτταρα της περιοχής αυτής κινούνται κοιλιακά ώστε: (α) να εποικίσουν την περιοχή η οποία αργότερα θα αποτελέσει τον πρόσθιο λοβό και (β) να διαφοροποιηθούν. Η έκφραση του Prop1 καθοδηγεί τη διαφοροποίηση των γοναδοτρόπων, θυρεοτρόπων, λακτοτρόπων και σωματοτρόπων, ενεργοποιώντας τον παράγοντα Pit1 και καταστέλλοντας τον Rpx (Εικόνα 4). Ο παράγοντας Prop1 θεωρείται ότι περιορίζει, άμεσα ή έμμεσα, τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό στον θύλακο του Rathke και συνεπώς την μεγέθυνση του θυλάκου.

10 20 Σ. Λιβαδάς Εικόνα 3. Η έκθεση των κυτταρικών πληθυσμών σε διαφορετική κλίση πυκνοτήτων (gradient) μεταγραφικών παραγόντων. Ο παράγοντας Prop1 εμποδίζει επίσης τη ραχιαία ανάπτυξη των γοναδοτρόπων κυττάρων έτσι ώστε να περιοριστούν μόνο στο κοιλιακό τμήμα της υποφύσεως. Στα ποντίκια Ames που δεν εκφράζουν τον παράγοντα Prop1, τα αδιαφοροποίητα κύτταρα του ραχιαίου τμήματος αδυνατούν να μεταναστεύσουν κοιλιακά, ο πρόσθιος λοβός της υπόφυσης δεν εποικίζεται και η περιοχή του διάμεσου λοβού μεγεθύνεται υπέρμετρα. Στα ποντίκια αυτά, αδιαφοροποίητα γοναδοτρόπα κύτταρα (τα οποία εκφράζουν τον χαρακτηριστικό παράγοντα SF1 αλλά όχι και την α-υπομονάδα) κινούνται ραχιαία, «περικυκλώνουν» και «εισβάλλουν» στο διάμεσο λοβό και συμβάλλουν στην υπέρμετρη μεγέθυνση του. Αν και ο διάμεσος λοβός είναι μια βασική και λειτουργική δομική μονάδα στην υπόφυση των τρωκτικών, δεν φαίνεται να έχει σημαντική δραστηριότητα στην ανθρώπινη υπόφυση. Τα γοναδοτρόπα τα οποία παραμένουν στην φυσιολογική τους θέση, αντίθετα από εκείνα τα οποία κινούνται ραχιαία, δέχονται την επίδραση των κοιλιακών παραγόντων εξειδίκευσης και συνεχίζουν την διαφοροποίησή τους. Το μέγεθος της υπόφυσης του ενήλικου ποντικού Ames είναι μειωμένο κατά 85%. Η μείωση αυτή δεν οφείλεται σε μειωμένο αριθμό μιτώσεων ή σε αυξημένο ρυθμό απόπτωσης, αλλά στη λανθασμένη κατανομή των κυττάρων και στην αδυναμία εποικισμού της αδενοϋπόφυσης. Στο ενήλικο ποντίκι Ames παρατηρείται μόνο το 1% του φυσιολογικού αριθμού σωματοτρόπων, ελάχιστα λακτοτρόπα και θυρεοτρόπα και μειωμένη λειτουργικότητα των γοναδοτρόπων. Αντιθέτως τα (μη εκφράζοντα τον Prop1) κορτικοτρόπα και τα ευρισκόμενα στο ρινικό άκρο θυρεοτρόπα αναπτύσσονται φυσιολογικά.

11 Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική 21 Εικόνα 4. Οι μεταγραφικοί παράγοντες που συμμετέχουν στη διαφοροποίηση των κυτταρικών σειρών της υπόφυσης Τελικό στάδιο Στο στάδιο αυτό σταθεροποιείται η έκθεση των διαφόρων υπό διαμόρφωση κυτταρικών πληθυσμών στις διαφορές πυκνότητας (gradients) των διαφόρων μεταγραφικών παραγόντων, προωθώντας την ωρίμανση των κυτταρικών πληθυσμών. Τα ορμονοπαραγωγά κύτταρα του προσθίου λοβού της υπόφυσης διαφοροποιούνται και εξειδικεύονται εξαιτίας της έκθεσής τους στους (εξωγενείς και ενδογενείς) υποφυσιακούς μεταγραφικούς παράγοντες. Η έκθεση αυτή διαφέρει όχι μόνο ως προς το είδος των παραγόντων αλλά και ως προς τον βαθμό έκθεσης στον καθένα από αυτούς. Υπενθυμίζεται ότι ο βαθμός έκθεσης εξαρτάται κυρίως από την θέση του κυττάρου σε σχέση με τον κοιλιακό-ραχιαίο άξονα του οργάνου. Ως εκ τούτου οι διάφορες κυτταρικές σειρές καταλαμβάνουν συγκεκριμένη περιοχή της υπόφυσης. Η έκφραση του Pit1 είναι ανιχνεύσιμη και στις τρεις κυτταρικές σειρές (σωματοτρόπα, λακτοτρόπα και θυρεοτρόπα), αντικατοπτρίζοντας τον πολυδύναμο ρόλο του στη διαφοροποίηση της υπόφυσης. Η έκφραση του αρχίζει στα ποντίκια κατά την ημέρα e14.5 και διατηρείται σε όλη την ενήλικο ζωή. Λόγω του υψηλού βαθμού ομολογίας του γονιδίου σε ανθρώπους και ποντίκια, θεωρείται ότι και στους ανθρώπους ακολουθεί αντίστοιχο χρονοδιάγραμμα έκφρασης, αν και σε διαφορετική κλίμακα φυσικά. Τα σωματοτρόπα, λακτοτρόπα, τα μεικτά σωματοτρόπα-λακτοτρόπα και τα θυρεοειδοτρόπα, προέρχονται από κύτταρα που εκφράζουν τον μεταγραφικό παράγοντα Pit-1. Η έκφραση του υποδοχέα των οιστρογόνων α (ERa) ενισχύει την παραγωγή προλακτίνης και τη διαφοροποίηση των μεικτών σωματοτρόπων-λακτοτρόπων, ενώ παράλληλα ένας μηχανισμός σίγασης αποτρέπει την παραγωγή αυξητικής ορμόνης από αυτόν τον πληθυσμό οδηγώντας στο σχηματισμό των ώριμων λακτοτρόπων. Στα κύτταρα όπου εκφράζεται ο παράγοντας TEF τα κύτταρα ωριμάζουν προς θυρεοτρόπα. Τα θυρεοτρόπα στα ποντίκια φαίνεται να ξεκινούν από δύο ανεξάρτητους κυτταρικούς πληθυσμούς. Ο πρώτος πληθυσμός, δεν εκφράζει τον Pit1 καθώς παρατηρείται την e12, και φαίνεται να έχει μικρή διάρκεια ζωής. Ο δεύτερος

12 22 Σ. Λιβαδάς πληθυσμός από θυρεοτρόπα εμφανίζεται την e15.5 στο μέσο της υπόφυσης από κύτταρα Pit1-εξαρτώμενα. Για την ανάπτυξη των θυρεοτρόπων απαραίτητος είναι ο παράγοντας TEF για την παραγωγή της υπομονάδας β της TSH ενώ και ο ρόλος του GATA-2 είναι σημαντικός. Τα ώριμα θυρεοτρόπα καταστέλλουν την παραγωγή αυξητικής ορμόνης Οι παράγοντες SF-1 και DAX-1 είναι απαραίτητοι για την ανάπτυξη των γοναδοτρόπων. Τα κορτικοτρόπα αναπτύσσονται ανεξάρτητα από τον Prop1. Αντιθέτως, καθοδηγούνται από την έκφραση του Rpx. Τα γοναδοτρόπα και τα θυρεοτρόπα εκφράζουν την κοινή α-υπομονάδα υπό την επίδραση του GATA ΕΠΙΓΕΝΕΤΙΚΗ ΚΑΙ ΕΚΚΡΙΣΗ ΥΠΟΦΥΣΙΑΚΩΝ ΟΡΜΟΝΩΝ Επιγενετική είναι η επιστήμη που ασχολείται με την μελέτη των αναστρέψιμων κληρονομήσιμων αλλαγών στη λειτουργία των γονιδίων, που εμφανίζονται χωρίς κάποια δομική αλλαγή στην αλληλουχία του DNA. Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι οι επιγενετικοί μηχανισμοί παραμένουν σημαντικοί σε όλη τη ζωή και πυροδοτούν γονίδια σε διαφορετικούς ιστούς ως απάντηση στα περιβαλλοντικά ερεθίσματα. Αν το γονιδίωμα αποτελεί το hardware του γενετικού υλικού, οι επιγενετικές αλλαγές θεωρούνται το software, το λειτουργικό δηλαδή σύστημα ρύθμισης του οργανισμού (Εικόνα 5). Οι επιγενετικές μεταβολές συμβαίνουν ως μια διαδικασία άμεσης προσαρμογής και προστασίας στα εξωτερικά ερεθίσματα, δεδομένου ότι μόνιμες μεταβολές (μεταλλάξεις) του DNA γίνονται πολύ αργά και υπό την πίεση της φυσικής επιλογής. Επιπλέον αυτές οι διαταραχές είναι κληρονομήσιμες στις επόμενες γενιές. Η επιγενετική διαταραχή μπορεί να απαλειφθεί σε μία-δύο γενιές εφόσον το ερέθισμα που την πυροδότησε εκλείψει, αλλά μπορεί να επανεμφανισθεί στις επόμενες γενιές. Δύο είναι οι χαρακτηριστικές επιγενετικές μεταβολές που έχουν ως αποτέλεσμα την τροποποίηση της μεταγραφικής δραστηριότητας: η μεθυλίωση των βάσεων της κυτοσίνης και οι ακετυλίωση των ιστονών που και οι δύο οδηγούν σε διαφοροποίηση του ρυθμού μεταγραφής του DNA. Ως μεθυλίωση θεωρείται η διεργασία με την οποία προστίθενται μεθυλομάδες (CH3) σε ορισμένα νουκλεοτίδια του DNA και το τμήμα του DNA που έχει υποστεί μεθυλίωση δεν μεταγράφεται εύκολα. Ως ακετυλίωση του DNA, περιγράφεται η αφαίρεση ενός μορίου υδρογόνου Η2 και προσθήκη μιας ακετυλομάδας -COCH3, στη θέση αυτή. Παρατηρείται κυρίως στις ιστόνες Η3, Η4 και Η2Α και γίνεται στη λυσίνη του αμινοτελικού άκρου της αμινοξικής αλυσίδας των ιστονών, οδηγώντας σε μείωση της συγγένειας μεταξύ DNA και ιστονών. Ως εκ τούτου, οι δομές των νουκλεοσωμάτων χαλαρώνουν, διευκολύνοντας την πρόσβαση της RNA πολυμεράσης και των μεταγραφικών παραγόντων για την μεταγραφή των γονιδιών του DNA. Άρα η ακετυλίωση των ιστονών προκαλεί αύξηση της μεταγραφικής ικανότητας στο χρωμόσωμα. Η υπόφυση ως ρυθμιστικός παράγοντας της ορμονικής ισορροπίας του νεογνού και ως αποδέκτης της εγκεφαλικής δραστηριότητας είναι εξαιρετικά ευάλωτη σε επιγενετικές αλλαγές. Εξαιρετικά πειράματα σε αρουραίους κατέδειξαν διαφορετική δραστηριότητα του υποδοχέα των γλυκορτικοειδών στην υπόφυση και συνακόλουθα της έκκρισης κορτιζόλης ανάλογα με τη συμπεριφορά της μητέρας. Μία μητέρα σε

13 Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική 23 Εικόνα 5. Η σχέση Γενετικής και Επιγενετικής. κατάσταση stress ασχολείται με τα μικρά της λιγότερο που εκφράζεται ως ελάττωση της μεθυλίωσης στον υπoδοχέα των γλυκορτικοειδών. Στην Εικόνα 6, απεικονίζεται η δραστηριότητα του άξονας υποθαλάμος-υπόφυσης-επινεφριδία (HPA) άξονα σε κανονικές συνθήκες και σε καταστάσεις stress. Σε κανονικές συνθήκες (αριστερή πλευρά), τα κορτικοστεροειδή των επινεφριδίων ασκούν αρνητική παλίνδρομη ανατροφοδότηση στον ιππόκαμπο, αναστέλλοντας την απελευθέρωση της AVP και του CRH, των εκλυτικών παραγόντων έκλυσης ACTH από την υπόφυση, με αποτέλεσμα την ελάττωση παραγωγής κορτιζόλης. Η αυξημένη συγκέντρωση των υποδοχέων των γλυκοκορτικοειδών (GR) στον ιππόκαμπο συμμετέχει σε αυτή τη ρύθμιση. Πλην όμως αρουραίοι που βίωσαν περιγεννητικά καταστάσεις έντονες stress (π.χ. λιγότερη μητρική φροντίδα), έχουν λιγότερους υποδοχείς GR στον ιππόκαμπο, οδηγώντας σε αυξημένη παραγωγή και έκθεση σε κορτικοστεροειδή. Παρ ότι το γονιδιακό υλικό ήταν το ίδιο η απουσία φροντίδας από τη μητέρα τους, (το εχθρικό περιβάλλον) επηρέασε την έκκριση κορτιζόλης περιγγενητικά, τροποποιώντας τον ουδό αυτορρύθμισης και τον προγραμματισμό του ΗΡΑ άξονα, γεγονότα που έχουν ενοχοποιηθεί για αυξημένο καρδιο-μεταβολικό κίνδυνο στην ενήλικο ζωή. 7. ΕΠΙΚΡΙΣΗ Η δημιουργία της υπόφυσης αποτελεί αναμφισβήτητα ένα από τα συγκλονιστικότερα γεγονότα της ανθρώπινης ζωής καθώς τις πρώτες εβδομάδες ενδομήτριας

14 24 Σ. Λιβαδάς Εικόνα 6. Η επίδραση του stress κατά την περιγεννητική περίοδο στη δραστηριότητατου ΗΡΑ άξονα. ζωής και σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα, συγκεκριμένοι πληθυσμοί με απόλυτα εξειδικευμένες λειτουργίες αναπτύσσονται, ρυθμίζοντας στη συνέχεια πληθώρα δραστηριοτήτων (Εικόνα 7). Αν και πολλές λεπτομέρειες των γεγονότων που λαμβάνουν χώρα κατά το σχηματισμό της υπόφυσης δεν έχουν ακόμα αποσαφηνισθεί, έχει γίνει κατανοητή η κριτική σημασία που έχει η προγραμματισμένη χωροχρονική αλληλουχία συγκεκριμένων μεταγραφικών παραγόντων. Οι παράγοντες αυτοί εκφράζονται όχι μόνο κατά την ενδομήτρια ζωή, αλλά κάποιοι και κατά την ενήλικο ζωή διατηρώντας ακέραιη τη λειτουργία αλλά και την πλαστικότητα της υπόφυσης, καθώς θεωρείται ότι οι κυτταρικοί πληθυσμοί δεν χάνουν κατά την ενήλικο ζωή την πλαστικότητα τους και σε διάφορες καταστάσεις παρατηρείται μια δυνατότητα επαναδιαφοροποίησης, π.χ κατά τη διάρκεια της κύησης τα σωματοτρόπα μετατρέπονται σε μεικτά σωματοτρόπα-λακτοτρόπα και λακτοτρόπα, ενώ στον υποθυρεοειδισμό σε θυρεοτρόπα. Τέλος, νεότερα δεδομένα καταδεικνύουν και τη σημασία της παρακρινικής λειτουργίας των διαφόρων κυτταρικών σειρών στη διατήρηση και επιβίωση των διαφορετικών υποφυσιακών πληθυσμών. Το πιο συναρπαστικό όμως μονοπάτι που ανοίγεται τα τελευταία έτη είναι η επιγενετική. Πώς δηλαδή μεταβολές του περιβάλλοντος, ιδιαίτερα κατά την ενδομήτρια ζωή και την περιγεννητική περίοδο επηρεάζουν μακροπρόθεσμα την υγεία και την ποιότητα ζωής του ατόμου, δίχως να διαταράσσουν την αλληλουχία της δομής του DNΑ, αλλά επηρεάζοντας δραστικά και με κληρονομήσιμο τρόπο, τον προγραμματισμό των ενδοκρινικών συστημάτων.

15 Οντογένεση της Υπόφυσης Μεταγραφικοί παράγοντες Επιγενετική 25 Εικόνα 7. Έκφραση των ανατομικών δομών, των μεταγραφικών παραγόντων και του κυτταρικού πολλαπλασιασμού στην πορεία του χρόνου.

16 26 Σ. Λιβαδάς ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Asa SL, Ezzat S. Molecular basis of pituitary development and cytogenesis. Front Horm Res 2004;32: Andersen B,Rosenfeld MG. POU domain factors in the neuroendocrine system: lessons from developmental biology provide insights into human disease. Endocr Rev 2001; 22: Burgess R, Lunyak V, Rosenfeld M. Signaling and transcriptional control of pituitary development. Curr Opin Genet Dev 2002;12: Dasen, JS. Reciprocal interactions of Pit1 and GATA2 mediate signaling gradient-induced determination of pituitary cell types. Cell 97: Dasen, JS. Temporal regulation of a paired-like homeodomain repressor/tle corepressor complex and a related activator is required for pituitary organogenesis. Genes Dev 15: Ericson J, Norlin S, Jessell TM, Edlund T. Integrated FGF and BMP signaling controls the progression of progenitor cell differentiation and the emergence of pattern in the embryonic anterior pituitary. Development 1998;125: Kimura S, Hara Y, Pineau T, et al. The T/ebp null mouse: thyroid-specific enhancer-binding protein is essential for the organogenesis of the thyroid, lung, ventral forebrain, and pituitary. Genes Dev 1996;10: Rizzoti K, Lovell-Badge R. Early Development of the Pituitary Gland: Induction and shaping of Rathke s Pouch. Rev Endocr Metabol Dis 2005;6: Scully KM, Rosenfeld MG. Pituitary development: Regulatory codes in mammalian organogenesis. Science 2002;295: Sheng HZ, Moriyama K, Yamashita T, et al. Multistep control of pituitary organogenesis. Science 1997;278: Takuma N, et al. Formation of Rathke s pouch requires dual induction from the diencephalon. Development 1998;125: Treier M, O Connell S, Gleiberman A, et al. Hedgehog signaling is required for pituitary gland development. Development 2001;128: Zhu X, Lin CR, Prefontaine GG, Tollkuhn J, Rosenfeld MG. Genetic control of pituitary development and hypopituitarism. Curr Opin Gen Dev 2005;15: Hochberg Z, Feil R, Constancia M, et al. Child Health, Developmental Plasticity, and Epigenetic Programming. Endocr Rev 32: Grace CU, Sung-Jae K, Rogers JM. Maternal influences on epigenetic programming of the developing hypothalamic - pituitary - adrenal axis. Birth Defects Research (Part A) 2011;91: Zhu X, Wang J, Ju B, Rosenfeld MG. Signaling and Epigenetic Regulation of Pituitary Development. Curr Opin Cell Biol 2007;19: