# Gut-specific lymphatic patterns and progenitor heterogeneity during intestinal health and disease

> **NIH NIH R01** · CORNELL UNIVERSITY · 2021 · $392,500

## Abstract

ABSTRACT 
The embryonic midgut must rotate in a complex yet stereotypical pattern to assume the familiar positioning 
within  the  body  cavity.  Failure  of  this  process  causes  malrotation  and  predisposes  to  catastrophic  midgut 
volvulus,  a  strangulation  of  the  gut  and  associated  vasculature.  Our  research  has  established  the  highly 
conserved  molecular  mechanisms  by  which  the  mechanical  rotation  of  the  gut  is  achieved,  orchestrated  by 
the  conserved  symmetry  breaking  transcription  factor  Pitx2.  More  recently  we  have  shown  that  the  same 
organ asymmetry mechanisms pattern the complex network of blood and lymphatic vessels that supply and 
drain  the  vertebrate  gut.  Thus  with  one  core  molecular  repertoire,  the  developing  gut  assumes  early 
structural,  molecular  and  vascular  asymmetries  that  determine  the  form  and  function  of  the  adult  organ.  In 
the  dorsal  mesentery,  a  bridge  of  mesodermal  tissue  that  suspends  the  gut  within  the  body  cavity,  the 
arteries  and  lymphatics  that  supply  the  future  gut  arise  downstream  of  a  Pitx2-­‐‑Cxcl12  signaling  pathway, 
which  directs  the  progressive  assembly  of  Cxcr4-­‐‑positive  angioblasts  into  endothelial  cords  and  patent 
vessels. We have shown that loss of Pitx2, Cxcr4 or Cxcl12 function disrupts artery and lymphatic formation 
specifically  in  the  gut,  and  targets  a  novel  population  of  lymphatic  precursors  that  is  distinct  from  those 
derived  from  mesenteric  lymph  sac.  Gut  lymphatics  have  a  crucial  role  in  absorption  of  dietary  lipids,  a 
function that separates them from all other lymphatic networks in the body. While our data highlight that the 
eventual  formation  of  lymphatics  depends  on  the  prior  assembly  of  the  arterial  network,  the  specific 
mechanisms of this relationship remain unclear. In our first aim, we address the specific roles and timing of 
Pitx2  expression  during  lymphatic  patterning  and  physiology.  Using  Pitx2  mutant  mouse  lines,  we  will 
connect  the  earliest  embryonic  laterality  pathways  with  organ-­‐‑intrinsic  patterns  of  lymphatic  vasculature  in 
the gut. In our second aim, we test the relationship between Pitx2 and Vegf-­‐‑C in the mouse gut and utilizing 
the  accessibility  of  chicken  embryo.  In  our  third  aim,  we  will  ablate  Cxcr4  in  arterial,  lymphatic  or 
generalized endothelium using Cx40-­‐‑, Prox1-­‐‑ and Tie2-­‐‑CRE drivers of tamoxifen-­‐‑inducible Cre. We will test 
the  ability  of  Cxcr7,  a  second  receptor  for  Cxcl12,  to  compensate  for  Cxcr4  loss  using  Cxcr7  mutant  and 
reporter  mice.  Lessons  learned  from  these  experiments  will  change  the  way  we  consider  and  study 
lymphatics  of  the  mammalian  intestine,  and  will  shed  new  light  on  potential  targets  of  local  lymphatics  in 
diseases of the gut.

## Key facts

- **NIH application ID:** 10149991
- **Project number:** 5R01DK107634-05
- **Recipient organization:** CORNELL UNIVERSITY
- **Principal Investigator:** Natasza A Kurpios
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $392,500
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2017-05-01 → 2022-04-30

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10149991

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10149991, Gut-specific lymphatic patterns and progenitor heterogeneity during intestinal health and disease (5R01DK107634-05). Retrieved via AI Analytics 2026-05-24 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10149991. Licensed CC0.

---

*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*