Hey1 gene expression patterns during the development of branchial arches and facial prominences / Patrones de expresión del gen Hey1 durante el desarrollo de arcos branquiales y prominencias faciales

ABSTRACT Objective. The present study aimed to describe in detail the expression patterns of the gene Hey1, an effector of the Notch pathway, during the development of branchial arches and facial prominences. Materials and methods. Fertilized chicken (Gallus gallus) eggs obtained from a local egg farm were incubated at 37.5 -38.5ºC with 70% relative humidity until the embryos reached Hamilton-Hamburger stages HH14 through HH25. Digoxigenin-UTP labeled probes Hey1 were generated from linearized plasmids with either T3 polimerase for in vitro transcription. Whole-mount in situ hybridization was then performed. At least 3 replicates (n=3) were obtained for each stage. To confirm the results observed in whole embryos, sagittal and coronal cryosectioning was performed using a thickness of 10 µm. Results. During developmental stages HH14 and HH18, Hey1 gene expression was localized to the endoderm of branchial pouches. Hey1 gene expression was also observed in the epithelium that covers the maxillary and mandibular prominences during developmental stages HH19 and HH21, as well as in the nasal epithelium between HH19 and HH25. Transcripts were also detected in the epithelium that covers the frontonasal prominence during stage HH21. Conclusions. These expression patterns suggest the participation of this component of the Notch signaling pathway in craniofacial morphogenesis, possibly establishing pharyngeal segmentation patterns during early stages and/or regulating cell proliferation and differentiation during the late stages of facial development.

RESUMEN Objetivo. El presente estudio tuvo como objetivo describir detalladamente los patrones de expresión del gen Hey1, un efector de la vía Notch durante el desarrollo de arcos branquiales y prominencias faciales. Materiales y métodos. Se incubaron huevos fertilizados de pollo (Gallus gallus) obtenidos de una granja local entre 37.5-38.5ºC con humedad relativa del 70% hasta que los embriones alcanzaron los estadios HH14 hasta HH25 de Hamilton-Hamburger. Las sondas Hey1 marcadas con digoxigenina-UTP se generaron a partir de plásmidos linearizados con T3 polimerasa por transcripción in vitro. Luego se realizó hibridación in situ sobre embriones completos. Se obtuvieron al menos 3 repeticiones (n=3) para cada estadio. Para confirmar los resultados observados en embriones completos, se realizaron cortes sagitales y coronales de 10 µm. Resultados. Durante los estadios de desarrollo HH14 y HH18, la expresión del gen Hey1 se localizó en el endodermo de las bolsas branquiales. La expresión génica de Hey1 también se observó en el epitelio que cubre las prominencias maxilares y mandibulares durante las etapas de desarrollo HH19 y HH21, así como en el epitelio nasal entre HH19 y HH25. También se detectaron transcritos de Hey1 en el epitelio que cubre la prominencia frontonasal durante la etapa HH21. Conclusiones. Estos patrones de expresión sugieren la participación de este componente de la vía de señalización Notch en la morfogénesis craneofacial, posiblemente estableciendo patrones de segmentación faríngea durante las primeras etapas y / o regulando la proliferación y diferenciación celular durante las últimas etapas del desarrollo facial.

Evaluación de los indicadores antropométricos en los adolescentes según su estado nutricional / Anthropometric indicators according to teenagers’ nutritional conditions

Introducción: durante el crecimiento y desarrollo craneofacial, la nutrición interviene en el logro del máximo potencial posible, en el desarrollo de la cara, los maxilares y los dientes. Objetivo: evaluar los indicadores antropométricos craneales, faciales e intrabucales, según el estado nutricional de los adolescentes. Métodos: se realizó un estudio transversal para evaluar los indicadores antropométricos craneales, faciales e intrabucales, atendiendo al estado nutricional y el índice de la masa corporal, en los adolescentes de 14 a 15 años, pertenecientes al policlínico Máximo Gómez, del municipio de Holguín, provincia Holguín, Cuba. La muestra estuvo constituida por dos grupos de adolescentes: nutridos y desnutridos, a quienes se les realizaron mediciones antropométricas generales del neurocráneo, viscerocráneo e intrabucales. Resultados: los valores promedio de peso y talla fueron: 49,3 ± 5,63 kg y 1,64 ± 0,06 m, en el grupo control, y de 34,9 ± 2,15 kg y 1,53 ± 0,03 m en los desnutridos. Las dimensiones craneales fueron mayores en el grupo control, con el diámetro transverso de la cabeza (14,0 ± 0,90 cm. -grupo control-, 13,0 ± 0,39 cm.-grupo desnutridos), y la circunferencia cefálica (55,9 ± 1,44 cm. - grupo control-, 53,9 ± 1,31 cm.-grupo desnutridos), las que presentaron diferencias significativas entre ambos grupos (p < 0,05). Los indicadores faciales e intrabucales fueron mayores en el grupo control, con diámetros transversos del maxilar de 35,4 ± 0,93, 41,4 ± 1,49 y 47,2 ± 0,80 mm y en el grupo de los desnutridos de 34,4 ± 0,58, 39,7 ± 1,15 y 45,8 ± 0,95 mm. Conclusiones: las variables antropométricas craneales, faciales e intrabucales presentaron diferencias significativas entre los grupos, con valores inferiores en el grupo desnutridos.

Introduction: craniofacial growth involves nutrition as the maximum possible potential of face, maxilla and teeth development. Objective: to evaluate cranial, face and intrabucals anthropometric indicators, according to teenagers´ nutritional conditions. Methods: a cross-sectional study was applied, to evaluate cranial, face and intrabucals anthropometric indicators of nutritional conditions, on teenagers from 14 to 15 years old, at Máximo Gómez polyclinic, from Holguín, Cuba. Sample was formed by 2 groups: well-fed and undernourished individuals. General, neurocranium, viscerocranium and intrabucals anthropometric measurements were taken. Results: control group weight and height rates were: 49.3 ± 5.63 kg and 1.64 ± 0.06 m. In the undernourished group: 34.9 ± 2.15 kg and 1.53 ± 0.03m. Cranial dimensions were major in the control group, being transverse head diameter (14.0 ± 0.90 cm - control group -, 13.0 ± 0.39 cm. undernourished group), and the cephalic circumference (55.9 ± 1.44 cm - control group -, 53.9 ± 1.31 cm at undernourished group), with significant differences between the groups (p < 0.05). Facial and intrabucals indicators were higher in the control group, being the transverse diameters of the maxilla in the control group: 35.4 ± 0.93, 41.4 ± 1.49 y 47.2 ± 0.80 mm, and in the undernourished group: 34.4 ± 0.58, 39.7 ± 1.15, and 45.8 ± 0.95 mm. Conclusions: cranial, facial and intrabucals anthropometric indicators showed significant differences between groups, obtaining low values in the undernourished group.

Rol de la vía de señalización notch durante el desarrollo de estructuras craneofaciales / The role of notch signaling pathway in the development of craniofacial structures

La vía de señalización NOTCH es un mecanismo de señalización célula-célula conservado evolutivamente entre las especies, el cual es indispensable para un correcto desarrollo embrionario, mediando una variedad de procesos celulares como proliferación, diferenciación, apoptosis, transformación epitelio- mesénquimal, migración, angiogénesis, mantenimiento de células madre y definición de destino celular. Varios genes componentes de esta vía han sido implicados en el desarrollo de estructuras craneofaciales. El 80% de los pacientes con síndrome de Alagille, presentan mutaciones en el gen que codifica para el receptor Jagged1 (Jag1), acompañado de hipoplasia del tercio medio facial y de craneosinostosis esporádica. Ratones con mutaciones homocigotas en el gen Jagged2 (Jag2) presentan paladar hendido, como resultado de fusiones ectópicas entre la lengua y los procesos palatinos. Por otro lado, mutaciones inducidas en el gen Hes1 generan defectos en el desarrollo de estructuras craneofaciales, derivadas de las células de la cresta neural craneal (CCNC) que incluyen: paladar hendido, agenesia del hueso frontal, malformación de base craneal y disminución en el tamaño del maxilar superior e inferior. Recientes estudios han evidenciado alteraciones durante la morfogénesis dental de ratones mutantes Jagged2-/-, acompañada de defectos en la citodiferenciación de ameloblastos y deficiente deposición de matriz de esmalte. Estos estudios muestran cómo la vía de señalización NOTCH está implicada en el desarrollo de una variedad de estructuras craneofaciales como paladar, dientes, maxilares y cráneo. Por esta razón, el propósito del presente artículo es presentar una revisión de las diferentes funciones de la vía NOTCH durante el desarrollo de estas estructuras craneofaciales, y de las alteraciones resultantes cuando existen mutaciones en algunos genes componentes de la vía NOTCH, como Jagged2, Jagged1, Hes1, Notch1 y Notch2.

Actividad de los genes tipo MSX-1 durante el desarrollo craneofacial / Activity of MSX-1 type genes during craniofacial development

El gen MSX-1 es un miembro de la familia de genes homeobox MSX que cumple múltiples funciones durante el proceso de organogénesis. Este gen es expresado en sitios donde son requeridas interacciones epitelio-mesénquima y parece tener una función importante en el control del desarrollo craneofacial y dental, como lo demuestran los múltiples estudios en ratones y humanos. Este artículo revisa diferentes estudios con el objetivo de identificar las interacciones fisiológicas y patológicas de MSX-1 durante los diferentes estadíos de desarrollo craneofacial y dental.

MSX-1 gene is a member of the MSX homeobox gene family and it has different functions during the organogenesis process. This homeobox gene is expressed in sites where epithelium-mesenchyme interactions are required. It also seems to have an important activity controlling dental and craniofacial development, as investigated in human and murine models. The following article reviews severasl studies in order to identify MSX.1 relationships with dental and craniofacial development.