Kardiogenese und Herzschlauchbildung

Die Kardiogenese ist die früheste Phase der Herzentwicklung, in der kardiale Progenitorzellen spezifiziert werden, zur Mittellinie wandern und zu einem einzelnen schlagenden Herzschlauch verschmelzen. Dieser lineare Schlauch, das erste funktionierende Organ im Embryo, schlingt und verlängert sich dann, um die räumlichen Beziehungen herzustellen, aus denen später das vierkammerige Herz geformt wird.

Definition

Kardiogenese ist der Prozess, bei dem mesodermale kardiale Progenitoren spezifiziert und zu einem kontraktilen linearen Herzschlauch zusammengefügt werden, der sich anschließend schleift und die Vorlage für das definitive Herz bildet.

Scope

Das Thema umfasst den Ursprung kardialer Progenitoren aus dem Mesoderm, den Beitrag des ersten und zweiten Herzfeldes, die Bildung des kardialen Sichels und des primären Herzschlauchs sowie die Schleifenbildung, die den Schlauch in eine erkennbare Herzform umwandelt. Septierung und Klappenbildung werden in einem verwandten Thema behandelt. Der Eintrag ist eine referenz-edukative Entwicklungsanatomie.

Core questions

• Woher stammen kardiale Progenitorzellen und wie werden sie spezifiziert?
• Was unterscheidet das erste und zweite Herzfeld?
• Wie verschmilzt der bilaterale kardiale Sichel zu einem einzigen Mittellinien-Schlauch?
• Was treibt die gerichtete Schleifenbildung des Herzschlauchs an?

Key concepts

• Spezifikation kardialer Progenitoren
• Erstes und zweites Herzfeld
• Kardialer Sichel
• Primärer (linearer) Herzschlauch
• Kardiale Schleifenbildung und Lateralität
• Kardiale Transkriptionsfaktoren (z.B. NKX2-5, GATA4, TBX5)

Mechanisms

Kardiale Progenitoren entstehen aus dem anterioren Seitenplattenmesoderm und bilden einen bilateralen kardialen Sichel, der an der Mittellinie verschmilzt, um den linearen Herzschlauch zu bilden. Ein Kernnetzwerk evolutionär konservierter Transkriptionsfaktoren, einschließlich NKX2-5, GATA, MEF2 und T-Box-Familienmitgliedern, steuert die Festlegung und Differenzierung der kardialen Linie. Ein zweites Herzfeld fügt Zellen zu den Polen des Schlauchs hinzu, wodurch dieser sich verlängern kann, und der Schlauch schleift sich dann nach rechts in einem Prozess, der mit der embryonalen Links-Rechts-Asymmetrie verbunden ist. Diese Signal- und Transkriptionsnetzwerke wurden schrittweise als Teil des molekularen Bauplans für die Herzentwicklung definiert.

Clinical relevance

Da die Kardiogenese die grundlegende Architektur des Herzens etabliert, können Störungen in diesem Stadium strukturelle angeborene Herzfehler zugrunde liegen, und Mutationen in kardialen Kerntranskriptionsfaktoren sind mit solchen Defekten assoziiert. Dieses Material erklärt die entwicklungsbedingten Ursprünge zu Bildungszwecken und ist keine Diagnose- oder Behandlungsanleitung.

History

Das Herz war ein zentrales Element der klassischen deskriptiven Embryologie, aber die molekulare Kardiogenese entstand in den 1990er Jahren mit der Identifizierung von Transkriptionsfaktor-Netzwerken, die das kardiale Schicksal steuern. Die spätere Artikulation des zweiten Herzfeldes hat die Art und Weise, wie sich der Herzschlauch verlängert und wie seine Pole aufgebaut werden, neu definiert und die Linienverfolgung mit dem früheren genetischen Bild integriert.

Debates

Wie werden die Herzfelder abgegrenzt?

Die Erkenntnis, dass ein zweites Herzfeld Progenitoren zu den arteriellen und venösen Polen beiträgt, verfeinerte und verkomplizierte bis zu einem gewissen Grad frühere Einzelfeldansichten darüber, wie der Herzschlauch zusammengebaut und verlängert wird.

Key figures

• Eric Olson
• Deepak Srivastava
• Margaret Buckingham
• Robert Kelly
• Benoit Bruneau
• Antoon Moorman

Seminal works

• olson-srivastava-1996
• srivastava-olson-2000
• kelly-2014

Frequently asked questions

Wann beginnt das embryonale Herz zu schlagen?

Das Herz ist das erste funktionierende Organ im Embryo; der lineare Herzschlauch beginnt sehr früh in der Entwicklung zu kontrahieren, bevor er seine definitive gekammerte Form angenommen hat.

Was ist das zweite Herzfeld?

Es ist eine Population von kardialen Progenitoren, die den Polen des sich verlängernden Herzschlauchs hinzugefügt wird und insbesondere zum Ausflusstrakt und Teilen der Einlassregion beiträgt, zusätzlich zu den Zellen des ursprünglichen ersten Herzfeldes.