心臓発生と心臓管形成

心臓発生は心臓発達の最も初期の段階であり、この間に心臓前駆細胞が特定され、正中線に移動し、単一の拍動する心臓管へと合体します。この線状の管は、胚における最初の機能的器官であり、その後ループを形成し、伸長して、後に四腔心臓が形成される空間的関係を確立します。

Definition

心臓発生とは、中胚葉由来の心臓前駆細胞が特定され、収縮性の線状心臓管に集合し、その後ループを形成して、最終的な心臓のテンプレートを提供するプロセスです。

Scope

このトピックでは、中胚葉からの心臓前駆細胞の起源、第一心臓野と第二心臓野の寄与、心臓三日月と一次心臓管の形成、および心臓管を認識可能な心臓の形態に変換するループ形成について扱います。中隔形成と弁形成は関連トピックで扱われます。この項目は、教育的な発生解剖学の参考資料です。

Core questions

• 心臓前駆細胞はどこから発生し、どのように特定されるのでしょうか？
• 第一心臓野と第二心臓野を区別するものは何でしょうか？
• 両側性の心臓三日月はどのようにして単一の正中線管に融合するのでしょうか？
• 心臓管の方向性のあるループ形成を促進するものは何でしょうか？

Key concepts

• 心臓前駆細胞の特定
• 第一心臓野と第二心臓野
• 心臓三日月
• 一次（線状）心臓管
• 心臓のループ形成と左右性
• 心臓転写因子（例：NKX2-5、GATA4、TBX5）

Mechanisms

心臓前駆細胞は前側板中胚葉から生じ、両側性の心臓三日月を形成し、これが正中線で融合して線状心臓管を形成します。NKX2-5、GATA、MEF2、T-boxファミリーメンバーを含む、進化的に保存された転写因子の中核ネットワークが、心臓系統へのコミットメントと分化を促進します。第二心臓野は心臓管の両極に細胞を供給し、心臓管の伸長を可能にし、その後、胚の左右非対称性に関連するプロセスで心臓管は右方へループを形成します。これらのシグナル伝達および転写ネットワークは、心臓発達の分子設計図の一部として徐々に解明されてきました。

Clinical relevance

心臓発生は心臓の基本的な構造を確立するため、この段階での障害は構造的先天性心疾患の根底にある可能性があり、主要な心臓転写因子の変異はこのような欠陥と関連しています。この資料は教育目的で発生学的起源を説明するものであり、診断や治療の指針ではありません。

History

心臓は古典的な記述発生学の中心的なテーマでしたが、分子心臓発生学は1990年代に心臓の運命を制御する転写因子ネットワークの同定とともに登場しました。その後の第二心臓野の明確化は、心臓管がどのように伸長し、その両極がどのように構築されるかについての理解を再構築し、系統追跡を以前の遺伝学的知見と統合しました。

Debates

心臓野はどのように区画されるのか？

第二心臓野が動脈極と静脈極に前駆細胞を供給するという認識は、心臓管がどのように集合し伸長するかについての以前の単一心臓野の見方を洗練させ、ある程度複雑化させました。

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

胚の心臓はいつ拍動を開始しますか？

心臓は胚における最初の機能的器官であり、線状心臓管は発生のごく初期、まだ最終的な腔を持つ形態を獲得する前に収縮を開始します。

第二心臓野とは何ですか？

これは、伸長する心臓管の両極に供給される心臓前駆細胞の集団であり、元の第一心臓野の細胞に加えて、特に流出路と流入領域の一部に寄与します。