12장 축옆 중배엽과 중간 중배엽 ✓

12장 축옆 중배엽과 중간 중배엽

✓ 내배엽은 소화관과 호흡관의 배열과 이들의 부속 기관을 형성

✓ 중배엽은 외배엽의 벽과 내배엽 조직 사이의 모든 기관을 발생 시킴

✓ 신경배 시기 몸통 중배엽은 4 부위로 세분화(그림 12.1)

1. 중앙 부위는 척삭 중배엽. 임시적 기관인 척삭 형성. 척삭은 신경관 형성을 유도하고 앞-뒤쪽의 체축 확립

2. 양쪽에 인접한 축옆 중배엽 또는 체절 중배엽. 이들 부위에서 발생한 조직은 척추를 따라 배아 등쪽에 위치. 이들 부위는 체절을 형성하고 체절은 연결조직인 뼈, 근육, 연골, 진피 등을 생성 3. 중간배엽 : 신장, 생식소 및 부속관으로 구성된 비뇨생식계로 발생. 부신피질(바깥쪽) 생성 4. 측판 중배엽 : 순환계의 심장, 혈관, 혈구 등을 생성. 배아의 배외막 형성

✓ 이들 4 부위의 세분화는 BMP 양의 증가로 정중측면을 따라 정해지는 것으로 추정

✓ 몸통 중배엽 앞쪽에는 중배엽 부위인 머리중배엽이 위치

양막류의 중배엽 구획의 모식도

축옆중배엽 : 체절과 그 파생조직

✓ 중배엽과 외배엽 조직의 형성과 신경관 형성은 동시에 일어남

✓ 척삭은 신경관 아래 머리에서 꼬리쪽으로 뻗음. 신경관 양쪽에 두터운 띠 모양 의 중배엽 세포(축옆 중배엽)가 위치. 축옆 중배엽은 체절판(닭의 배아)과 비체절 중배엽(다른 척추동물 배아에서)로 형성됨

✓ 성숙한 체절은 3개로 구획(뼈분절(척추와 갈비뼈 연골 형성), 근육분절(등, 흉곽 및 복부 체벽의 근육을 생성), 진피근육분절(골격근육 선조세포와 등의 진피로 발생하 는 세포를 함유)

✓ 이름 없는 뒤쪽 체절은 등쪽 대동맥과 무척추동물의 혈관세포 생성(표 12.1)

체절이 형성되는 위치 : Notch 경로

✓ 체절 형성의 시간적인 주기성을 조절하는 기작은 Notch(Notch 유전자는 체절 형성 뒤쪽 부위(잘리는 바로 앞쪽 바위)에서 많이 발현, 주기적으로 발현되어 자동적인 체절 형성의 시계 기능) 신호 경로임

✓ Notch은 체절의 갈라짐에도 관여하며 체절 경계는 Notch 발현과 비발현 부위의 중간에 형성(그림 12.5)

✓ 체절형성과정 : 1) 주기성, 2) 체절분리를 위한 틈 형성, 3) 상피화, 4) 예정화 5) 분화 등으로 구성

✓ 첫 번째 체절은 몸통의 앞쪽 부위에서 출현하며 새로운 체절은 규칙적인 간격 으로 초기체절 중배엽의 앞쪽 끝에서 생성(그림 16.6)

✓ 축엽 중배엽 세포 ⇒ 체절구(somitomere)로 전환 ⇒ 체절구가 갈라져 미성숙 한 체절로 분리 ⇒ 체절

체절 형성의 주기성

✓체절형성은 시계와 파동 기작으로 형성

✓시계로 Notch 단백질과 Wnt 단백질 경로가 제공

✓이 신호는 입-꼬리쪽 기울기를 형성하며 이로 인해 체절의 경계를 정하는 FGF(Fibroblast growth factor)의 움직이는 파동(wave)이 작용

✓체절의 수는 초기체절 중배엽의 형성 초기에 고정

✓체절의 총 수는 종에 따라 다양(닭 50개, 쥐 65개, 뱀은 경우에 따라 500개)

✓ Notch가 조절하는 유전자 중의 하나가 초파리의 체절형성 유전자의 상동체인

hairy1

✓ 체절형성에 가장 중요한 유전자 중

Mesp2/c-Meso1

Mesp2/c-Meso1

미분절된 중배엽에서 체절의 분리

✓ 체절 분리에 결정적인 역할을 하는 2개 단백질은 Ephrin(리간드)과 Ephrin tyrosine kinase 수용체(Ephrin receptor) 임

✓ 이들 작용에 의해 뒤쪽 체절과 이동 중인 신경능선세포 사이에 세포-세포 반발을 유발

✓ 제브라피시에서 분리된 체절과 초기체절 중배엽 사이의 경계는 체절 뒤쪽의

Ephrin B2와 초기체절 중배엽 가장 앞쪽 부위의 Ephrin A4 사이에서 형성(그림 12.7)

체절의 상피화

✓ 상피화는 체절의 갈라짐이 일어난 직후 나타남. 체절의 세포는 무질서하게 조직되 어 있으며 이들 중 세포외기질인 Fibronectin과 N-Cadherin의 합성으로 각 체절의 바깥쪽 세포들은 상피로 재배열됨

✓ 세포골격 단백질은 세포 모양의 변화에 필수적이며 GTPase, Rac1, Cdc42 등은 actin 세포골격을 조직화 함

앞-뒤 축에 따른 체절의 예정화

✓각 체절에 따라 서로 다른 조직이 만들어 짐(가슴체절 ⇒ 갈비뼈)(그림 12.11). 체절 은 혹스(Hox) 유전자의 발현에 따라 그 운명이 결정

✓Hox 유전자는 체절 형성과 동시에 활성화되고 배아는 Hox 유전자의 발현 경계를 기준으로 체절을 만드는 것으로 추정

✓각 체절에서 한 번 확립된 Hox 유전자의 발현은 배아 내에서 체절의 위치를 바꾸어도 그대로 보존됨

체절의 분화

✓앞-뒤 축을 따라 초기체절판의 빠른 결정과 달리 체절 내 세포들의 개별적인 운명은 늦은 시기인 체절형성이 완료된 이후 결정됨

✓초기체절 중배엽에서 체절이 첫 번째로 분리될 때 체절세포는 다양한 조직으로 분화 가능

1. 척추뼈와 갈비뼈의 연골 조직

2. 흉곽(rib cage), 팔다리, 복부벽, 등과 혀 등의 근육 3. 뼈와 근육을 연결하는 힘줄

4. 등쪽 피부의 진피

5. 대동맥과 혈관을 형성하는 혈관세포

6. 중추신경계를 보호하는 세포주머니 또는 뇌척수막

✓ 성숙한 체절의 각 부위는 특정 종류의 세포만 형성 가능함(체절의 배쪽 중 앙의 세포는 분열 ⇒ 간충조직 세포 ⇒ 뼈분절(sclerotome) ⇒ 척추의 연골 세포와 갈비뼈의 일부가 됨) 그림 12.12

✓체절의 나머지 상피부위가 진피근육분절을 형성하고 이곳에서 진피를 생성

✓측면 근육분절의 근육 전구체 세포는 진피근육분절의 아래쪽으로 이동하여 근육모세포을 생성

✓신경관에서 가장 가까운 곳에 형성된 근원세포가 근축근육(갈비뼈 사이 근육과 등의 심층근육을 생성)이 형성되고 신경관에서 가장 먼 곳에 형성된 근원세포는 원축근육(체벽, 팔, 다리 등의 근육)을 형성(그림 12.13)

✓진피근육분절의 가운데 부분은 진피분절이라 함

✓상피판에서 분층하는 근육전구체 세포들은 미분화상태로 남아서 빠르게 증식하며 근육모세포의 대부분 채우고 일부는 미분화된 상태로 남아 성숙한 근육세포를

감싸게 되고 이들 세포가 출생 후 근육성장과 복구를 담당

척추동물의 근축과 원축의 영역

뼈분절의 결정

✓체절 영역의 위치는 척삭(shh, noggin 분비 장소), 신경관(Wnt와 BMP 분비장소), 표면상피(Wnt와 BMP 분비장소) 등이 인접해 있음

✓체절부위의 운명은 위치에 의존 함

✓체절의 정예화는 여러 조직의 상호작용으로 확립

✓체절의 배쪽 안쪽 부위에서 분비된 국소분자인 Sonic hedgehog(Shh)에 의해 뼈분절이 유도

✓뼈분절세포는 상피-간충직 이행과 이후 연골 분화에 필요한 전사인자인

Pax1

체절의 형태화에서 주요 상호작용 모델

✓대부분의 뼈분절세포는 척추뼈와 갈비뼈 연골의 전구체가되며 반면 신경관에 가장 가까운 안쪽 뼈분절세포는 척수의 뇌척수막을 형성하며 혈관을 발생시킴

✓체절의 중심에 있는 세포는 뼈분절에 기여하여 척추관절, 척추원반, 척추뼈 가까운 곳의 갈비뼈가 되어 관절분절을 형성

✓중배엽 구조인 척삭은 중추신경과 뼈분절을 유도한 이후 자살세포로 퇴화하며 남아 있는 일부 세포는 척추뼈 사이의 척추원반의 속질핵(nucleus pulposi)을 (디스크) 형성

중심 진피근육분절의 결정

✓중심 진피근육분절은 근육 전구체와 등쪽 피부의 결합조직을 구성하는 진피세포를 생성

✓몸의 배쪽면과 측면에 있는 진피는 체벽을 형성하는 측판 중배엽에서 유래.

체절과 측판에서 유래된 진피는 각 각 구분이 됨

✓중심 진피근육분절의 유지는 표피에서 오는 wnt6에 의존하고 상피-간충직 이행 은 신경관에서 분비되는 2개 인자 NT-3(neurotrophin-3)와 Want1에 의해 조절 되는 것으로 추정

✓갈색지방세포(갈색지방)는 체절에서 유래되며 진피근육분절에서 발생되는 것으로 추정(갈색지방은 에너지 이용에 활발하며 백색지방은 저장에 활발)

근육분절의 결정

✓척추동물의 모든 골격근은 체절의 진피근육분절에서 옴

✓근축 근육모세포는 신경관이 분비하는 인자 즉 등쪽 부위의 Wnt1과 Wnt3a, 배 쪽에서 나오는 낮은 농도의

Shh에 의해 유도되는 것으로 추정

✓Scatter(상피-간충직 이행을 유도하는 단백질)를 포함한 이들 인자는 근육모세포를 등쪽 부위에서 먼 곳으로

이동을 유발하여 복부에 도달 할 때까지 분화를 지연

시키며 이들 근육모세포는 팔다리근육을 형성하는 세포들임

✓Shh와 Noggin(노긴)은 BMP을 억제함(그림 12.16)

근육발생(myogensis)

근육발생의 bHLH(Basic helix-loop-helix) 단백질

✓ 근육발생 전사인자(MRF; myogenic regulatory factor(근육발생조절인자, bHLH 라고도 함)에는 MyoD, Myf5, myogenin, MRF4 등이 있음

✓근육 세포는 원축과 근축에서 유래하며 Myf5와 MyoD 단백질 합성을 유도하여 근육이 됨

✓Pax3는

myoD

Myf5

✓골격근 형성에서 MyoD는 일련의 연쇄적인 유전자 활성화를 일으키며(

myoD

유전자가 한번 활성화되면 MyoD 단백질은

myoD

유전자를 직접 활성화 시킴

✓근육발생 bHLH는 근육세포에만 특이적으로 발현

✓ MRF는 Mef2(myocyte enhancer factor-2)에 속하는 근육 특이적 인자와 결합 하는 경우에만 활성화 됨

✓체절 안쪽 부위에서 유래하는 근축 근육모세포는 신경관 등쪽부위에서 분비하는 Wnt1과 Wnat3a, 척삭에서 분비하는 Shh에 의해 유도되며 Pax을 함유하게되고 이어

Myf5

✓팔다라와 복부 벽 근육을 형성하는 원축근육모세포는 체절의 측면 가장자리에서 기원하며 이들 근육 전구체는 Wnt 신호가 존재하고 BMP가 없는 조건에서 생성됨 (그림 12.15)

근육분절에서 선택적 유전자 발현

근육세포의 융합

✓근육발생 bHLH 단백질을 생산하는 근육분절세포인 근원세포(myoblast, 근육모세포) ⇒ 근원세포가 합치고 세포융합이 되어 다핵성 근관세포 형성

(근육세포의 융합은 근원세포가 세포주기에서 빠져 나올 때 시작. FGF(Fibroblast growth factor, 섬유모세포 성장인자) 존재로 근원세포는 분화하지 않고 증식만 함.

FGF가 사라지면 근원세포는 분열을 중지하고 세포외기질인 Fibronectin을 분비하 여 수용체인 α5β1 Integrin과 결합하여 근육세포 분화 지시) ⇒근관으로 융합, Interleukin-4을 분비하여 성숙한 근관 형성 ⇒ 근 섬유(그림 11.15)

✓cadherin과 CAM을 포함한 세포막 단백질이 근육모세포가 사슬로 배열하도록 함

✓멜트린(meltrin) 금속단백질 분해효소가 세포 융합을 시킴

✓미오퍼린(myoferline)과 디스퍼린(dysferlin) 단백질은 마주보는 막을 재봉합 함

근육모세포의 분화

위성세포 : 미흉합된 근육 선조세포

✓성인의 근육은 손상을 입으면 재생되는데 새로운 근원섬유가 성인 근원섬유 옆에 줄기세포나 전구체 세포로부터 생성됨

✓잠재적 줄기세포인 위성세포(satellite cell, 상처나 운동에 반응하여 새로운

근섬유를 형성, 상처입은 근육조직에서 나오는 Wnt 신호에 활성화됨, 진피근육 분절의 중심부에서 생성되는 것으로 추정)는 성숙한 근원섬유의 기저판에서 발견됨

✓2005년 생쥐와 닭에서 위성세포 공급원이 진피근육분절의 중심부 임이 밝혀짐

✓진피근육분절에서 근육모세포에서 Myf5와 MyoD를 발현하고 중심부에서 근육분절로 들어가는 세포는 Pax3와 Pax7을 발현하고 초기에는 bLHL를 발현하지 않음

✓Pax3와 Pax7의 조합이 MyoD을 발현과 분화를 억제하고 Pax7은 위성세포가 자살하는 것을 막아줌

✓위성세포는 줄기세포(Pax7⁺/Myf5^-)와 선조세포(Pax7⁺/Myf5+^-)를 함께 가지고 있음

✓줄기세포는 위성세포에서 역 10%를 차지하고 성숙한 근육모세포의 세포막과 세포 밖 기저판 사이에서 다른 위성세포와 함께 발견됨

✓선조세포가 근육으로 분화 함

뼈형성 : 뼈의 발달

✓골격 형성에는 3종류의 세포 계보가 관여 : 체절은 축(척추) 골격을 생성하고

측판 중배엽은 팔다리 골격을 만들고 뇌 신경능선세포는 아가미궁, 머리얼굴 뼈, 연골 등으로 발달

✓뼈형성은 2가지 방식이 있음

1. 간충조직세포가 직접 뼈로 전환되는 막내골화

2. 간충조직세포가 연골로 분화하고 이 연골이 뼈로 바뀌는 과정으로 연골속골화 연골속 골화

✓척추, 갈비뼈, 팔다리뼈가 생성되는 과정. 척추와 갈비뼈는 체절에서 형성되고 팔다리뼈는 측판 중배엽에서 생성

1. 간충조직세포가 연골세포로 예정(Sonic hedgehog에 의해 뼈분절 세포에서

Pax1

2. 간충조직세포가 조밀한 소결절 형태의 연골세포로 분화(BMP는 응집분자인 N- cadherin, N-CAM, Sox9 등의 전사 인자 유도). Sox9는 다른 전사인자와 연골 기 능에 필수적인 collagen 2와 애그리칸(agrican) 유전자를 활성화

3. 연골세포는 뼈를 위한 연골모델을 형성을 위해 급격히 증식. 연골세포는 분열하면 서 연골 특이적 세포외기질을 분비

4. 연골세포는 분열을 멈추고 부피를 최대한 증가 시켜 비대연골세포가 됨. 연골세포 는 collagen X와 Fibronectin의 첨가로 기질을 변화시켜 탄산칼슘에 의해 석회화 할 수 있음. 혈관형성인자인 VEGF(vasculas endothelial growth factor)를 분비하 여 중배엽의 간충조직에서 혈관을 생성) 형성. 막성 소낭에서 세포외기질을 분비하 여 칼슘과 인산염 생성을 활성하여 기질의 석회화를 촉진하며 이후 비대연골세포 는 세포자살로 죽게 됨

5. VEGF에 의해 유도된 혈관은 연골모델로 침입. 세포자살로 비대연골세포가 죽게되 고 연골모델을 둘러싸고 있는 세포들은 뼈모세포로 분화. 연골세포에서 뼈세포로 의 교체는 세포외기질의 석회화에 의존함. VEGF에서 형성된 혈관은 뼈모세포와 파연골세포(세포자살한 연골세포의 잔해를 먹어 치움, 체절이 아닌 측판 중배엽의 혈액세포에서 기원하며 대식세포와 동일한 전구체세포에서 유래)를 유입시킴

✓뼈모세포는 연골세포와 뼈분절 전구체에서 기원하는 것으로 추정(그림 12.20)

연골속 골화

✓뼈모세포는 Indian hedgehog(초기 비대연골세포에서 분비)가 적은 초기연골세포에 서 Runx2 생성을 자극할 때 생성됨

✓뼈모세는 Wnt 신호에 반응하여 전사인자인 Osterix를 조절

✓골막(발생중인 뼈를 덮고 있는 모세혈관과 연결조직을 포함하는 섬유질 덮개 임) 형성과 뼈 내부는 비어 있는 골수체강을 형성함

✓뼈조직 파괴는 다핵성인 파골세포가 담당하며 파골세포는 체절이 아닌 측판중배엽 혈액세포 계보에서 기원함

✓뼈의 무기질화는 칼슘이 증요. 닭은 껍질에서 발생 중 약 120 mg을 운반

척추(등뼈) 형성

✓에피모핀(epimorphin, 척삭의 간충조직에서 분비)은 척삭과 신경관 주위에서 뼈분절세포를 유인 ⇒ 세포는 응집하여 연골로 분화 ⇒ 뼈분절세포가 척추를 형성하기 전에 입(앞)쪽과 꼬리(뒤)쪽 조각으로 갈라짐 ⇒ 신경관에서

운동 neuron이 틈 사이를 통과하여 근육과 연결 ⇒ 각 뼈분절의 입쪽 조각은 앞쪽 뼈분절의 꼬리쪽 조각과 다시 결합하여 척추원기를 형성(체절재형성) (그림 12.21)

✓체절재형성으로 근육과 뼈의 움직임을 일치시켜주고 몸을 측면으로 움직임이 가능

척추 형성을 위한 뼈분절의 재예정화

힘줄 형성 : 힘줄분절

✓힘줄은 근육과 뼈를 연결하며 힘줄분절은 근육을 형성하는 뼈분절의 가장 등쪽 부위로 체절의 4번째 구획이 됨

✓힘줄분절

scleraxis

✓힘줄분절 앞과 뒤에서

scleraxis

scleraxis

근육분절에서 분비되는 Fgf8에 의한 Scleraxis 의 발현 유도

등대동맥 형성

✓초기 양막류 배아에서 순환계의 대부분은 배아의 바깥쪽으로 향하고(난황과 태반 에서 영양분 공급을 위해) 배아 내 순환계는 등대동맥의 형성과 함께 시작

✓등대동맥은 내피세포의 내부층과 이를 감싸고 있는 평활근층으로 구성되어 있으 며 이들은 측판 중배엽에서 유래하지만 뒤쪽 뼈분절의 등대동맥과 척추 사이 혈관 의 내피세포와 평활근을 제공함(그림 12.25)

등대동맥으로 체세포의 분포를 보여주는 모델

중간 중배엽 : 비뇨생식계

✓중간 중배엽은 신장과 생식소 및 이들 기관으로 구성된 비뇨생식계를 발생 콩팥 종류의 진행

✓사람의 nephron은 적어도 12 종류의 서로 다른 세포로 이루어진 10,000개 이상의 세포로 구성

✓포유류 신장 발생 3단계로 첫 번째와 두 번째는 임시로 존재하고 세 번째 단계에서 기능적 콩팥으로 남음

✓초기 발생에서 전신관이 앞쪽 체절의 배쪽에 있는 중간 중배엽에서 발생

✓관의 앞쪽 부위가 인접한 간충직에서 초기 콩팥인 전신(pronephros)을 형성하여 초기 콩팥의 세관 형성을 유도

✓전신세관은 어류와 양서류 유생에서 기능적 신장을 형성하나 양막류는 전신세관 과 진신관의 앞쪽 부위는 퇴화하고 뒤쪽의 전신관이 남아 배설계의 구성요소로 이용되며 남아 있는 이들 관을 신관 또는 볼프관(wolfian duct)이라 함

✓전신관이 퇴화하고 신관 중간 부위는 주변의 간충조직에서 새로운 콩팥세관을 유도하는데 이들 관이 중신(mesonephros)을 구성

✓더 많은 세관이 뒤쪽에서 유도됨에 따라 앞쪽의 중심세관은 세포자살로 퇴화됨 (생쥐는 뒤쪽 세관이 퇴화되고 앞쪽 세관이 남음). 사람은 중신이 퇴화하기

전에 혈구 발달에 필수적인 조혈줄기세포 공급원이며 수컷에서 중신세관의 일부 는 존재하여 정소에서 요도로 정자를 운반하는 관(부정소와 정관)이 됨

✓양막류의 콩팥인 후신(metanephros)은 중간 중배엽의 상피와 간충조직 사이의 상호작용으로 기원함

✓후신발생 간충직이 중간 중배엽 뒤쪽 신관에서 가지를 유도하여 요관싹을 형성 하고 요관싹은 신관에서 분리된 후 집합관과 방광으로 오줌을 운반하는 요관이 됨

✓요관싹은 후신발생 간충직으로 들어가며 주위의 간충직을 응집시켜 nephron으로 분화(그림 12.26)

척추동물에서 콩팥 발생의 일반적인 모식도

중간 중배엽의 예정화 : Pax2/8과 Lim1

✓닭 배아에서 중간 중배엽은 축옆중배엽과 상호작용으로 신장을 형성

✓축엽 중배엽의 신호가 중간 중배엽에서 초기 신장 유도

✓중간 중배엽에서 콩팥을 형성에는

Lim1

Pax2

Pax8

✓

Pax8

Lim1

Xenopus

Pax2

Lim1

✓

Lim1

발달중인 신장조직의 상호작용

✓콩팥은 중간 중배엽 조직인 요관싹과 후신발생 간충직이 상호작용하여 발생(그림 12.29)

✓후신발생 간충직은 요관싹과 작용하여 소결절(쉼포 모양)을 형성한 후 길이가 길어져 S자형 관을 형성하고 여기에 주머니세포(capsule), 다리세포(podocyte), 세관 등이 포함됨

✓간충직에서 유래한 관은 콩팥의 기능적인 단위인 nephron을 형성하고 돌출된 요관싹은 요관으로 발생. 간충직이 없으면 요관싹은 분화하지 않으며 요관싹이 없으면 간충직은 죽음(그림 12.29)

상호유도의 기작 1단계

✓후신발생 간충직의 형성-Fox, Hox 및 WT1

✓후신발생 간충조직의 형성 ⇒ 후신발생 간충조직만 요관싹에 반응하여 신장세관을 형성할 수 있음

✓

Hox11

✓요관싹의 유도는 종양억제 유전자인

WT1

✓요관싹은 유도와 발달-GDNF(아교세포 유래 신경영양인자)

✓요관싹의 유도와 발달 ⇒ 요관싹 형성은 후신발생 간충조직에서 발현되는

국소분비인자인 GDNF(glial cell line-derived neurotrophic factor)에 의해 형성

✓Pax2와 Hox은 후신발생 간충직에서 GDNF 발현을 활성화시킴 3단계

✓간충직의 세포자살을 방지하는 요관싹이 FGF2와 BMP7 분비

✓간충조직의 세포자살 방지 ⇒ 요관싹의 유도가 없으면 간충조직은 세포자살로 죽으나 요관싹의 유도는 간충조직세포가 줄기세포로 전환됨

✓요관싹이 분비하는 FGF2와 BMP7는 세포자살을 억제함

✓ FGF2와 BMP7는 세포자살을 억제하고 간충세포의 응집을 촉진하며 WT1의 합성을 유지

4단계

✓요관싹의 Wnt9B와 Wnt6는 간충직세포의 응집을 유도

✓간충조직세포의 응집 유도 ⇒ 요관싹 유도로 후신발생이 이루어지며 간충조직이 응집하고(E-cadherin이 작용) 이곳에서 collagen Ⅳ와 라미니(Laminin)이 포함된 상피의 기저판을 합성

✓간충조직의 응축을 촉진하는 Wnt6과 Wnt9b이 요관싹 측면에서 분비됨

✓Wnt6은 FGF 신호와 무관하게 간충직의 응축을 촉진하고 Wnt9b는 간충직에서 Wnt4을 유도함. Wnt4는 nephron 형성에 중요

5단계

✓응집된 간충직을 nephron으로 전환하는 Wnt4를 분비

✓응집이 시작된 간충조직은 Wnt4를 분비하여 상피로 전환하며 새로 형성된 상피세포는 요관싹의 끝과 융합하여 nephron으로 전환

✓응축된 간충조직에서 nephron으로 전환하는 분자는 호메오전사인자인 Lim1 임 6단계

✓요관싹의 분지를 유도하는 간충직의 신호

✓요관싹의 가지뻗기 ⇒ 요관싹이 가지뻗기를 조절하는 단백질은 GDNF(glial cell line-derived neurotrophic factor, 네프론관에서 초기 요관싹 유도),

TGF-β1(transforming growth factor β1, 상피에서 가지뻗기를 방해하며

세포외기질 단백질 합성을 촉진), BMP4(요관의 가지뻗기 억제), collagen XⅧ (신장 세포외기질의 일부로 가지뻗기의 특이성 제공)

7,8 단계

✓nephron의 분화와 요관싹 성장

✓후신발생 간충조직세포로 된 모자 집합체가 형성되어 GDNF 생성을 유지하여 요관싹 가지 바깥 성장을 유지

✓집합체의 일부 세포는 빠르게 증식하여 초기세관 집합체(콩팥의 분비성 네프론으 로 발생)를 형성

✓모자 집합체의 일부 세포는 요관싹의 다음 가지를 형성

✓모자세포는 Foxb2 전사인자를 합성하며 비타민 A를 레티노산(retinoic acid)으로 변화시키며 Fgf7을 분비

9단계

✓방광으로 요관의 삽입

✓분지 상피는 콩팥의 집합체가 됨

✓이 상피는 nephron의 여과된 오줌을 수집하고 물의 재흡수를 위한 항이뇨호르몬 (antdiuretic hormone)을 분비

✓요관싹의 나머지는 방광으로 오줌을 운반하는 요관이 됨

✓BMP4는 요관싹의 부위가 요관으로 분화하도록 유발하는 유로프라킨(uroplakin) 의 유전자를 상향조절

✓포유류의 총배설강은 비뇨생식굴과 직장으로 분리

✓비뇨생식굴 일부는 방광이 되고 나머지는 요도가 됨

✓요관싹은 원래 네프론관(볼프관, wolffian duct)을 통해 방광으로 들어간 후 방광에 서 비뇨생식굴의 세포는 요도와 볼프관을 둘러쌈. 이후 볼프관은 배쪽으로 이동하여 방광이 아닌 요관으로 입구가 열림. 여자는 볼프관이 퇴화하고 뮐러관(Mullerian duct)은 질로 연결되며 남자는 볼프관이 정자의 이동관을 형성하여 같은 관에서

정자와 오줌이 배출됨(그림 12.35). Hox13 유사군은 먼쪽 요관을 정하는 것으로 추정