Кардиогенез и формирование сердечной трубки

Кардиогенез — это самая ранняя фаза развития сердца, в ходе которой происходит спецификация клеток-предшественников сердца, их миграция к средней линии и слияние в единую сокращающуюся сердечную трубку. Эта линейная трубка, первый функционирующий орган эмбриона, затем изгибается и удлиняется, чтобы установить пространственные взаимоотношения, из которых впоследствии сформируется четырехкамерное сердце.

Definition

Кардиогенез — это процесс, посредством которого мезодермальные предшественники сердца специфицируются и собираются в сократимую линейную сердечную трубку, которая впоследствии изгибается, формируя основу для окончательного сердца.

Scope

Тема охватывает происхождение сердечных предшественников из мезодермы, вклад первого и второго сердечных полей, формирование сердечного полумесяца и первичной сердечной трубки, а также изгибание, которое преобразует трубку в узнаваемую форму сердца. Формирование перегородок и клапанов рассматривается в отдельной теме. Данная статья является справочно-образовательным материалом по анатомии развития.

Core questions

• Где возникают клетки-предшественники сердца и как они специфицируются?
• В чем заключаются различия между первым и вторым сердечными полями?
• Как билатеральный сердечный полумесяц сливается в единую срединную трубку?
• Что управляет направленным изгибанием сердечной трубки?

Key concepts

• Спецификация предшественников сердца
• Первое и второе сердечные поля
• Сердечный полумесяц
• Первичная (линейная) сердечная трубка
• Изгибание сердца и латеральность
• Сердечные транскрипционные факторы (например, NKX2-5, GATA4, TBX5)

Mechanisms

Предшественники сердца возникают из передней латеральной пластинки мезодермы и образуют билатеральный сердечный полумесяц, который сливается по средней линии, создавая линейную сердечную трубку. Основная сеть эволюционно консервативных транскрипционных факторов, включая NKX2-5, GATA, MEF2 и членов семейства T-box, управляет коммитированием и дифференцировкой сердечной линии. Второе сердечное поле добавляет клетки к полюсам трубки, позволяя ей удлиняться, после чего трубка изгибается вправо в процессе, связанном с лево-правой асимметрией эмбриона. Эти сигнальные и транскрипционные сети постепенно определялись как часть молекулярного плана развития сердца.

Clinical relevance

Поскольку кардиогенез закладывает фундаментальную архитектуру сердца, нарушения на этой стадии могут лежать в основе структурных врожденных пороков сердца, а мутации в основных сердечных транскрипционных факторах связаны с такими дефектами. Этот материал объясняет онтогенетические истоки в образовательных целях и не является руководством по диагностике или лечению.

History

Сердце было центральным объектом классической описательной эмбриологии, но молекулярный кардиогенез возник в 1990-х годах с идентификацией сетей транскрипционных факторов, контролирующих судьбу сердца. Последующее описание второго сердечного поля изменило представление о том, как удлиняется сердечная трубка и как формируются ее полюса, интегрируя прослеживание клеточных линий с более ранней генетической картиной.

Debates

Как разграничиваются сердечные поля?

Признание того, что второе сердечное поле вносит предшественники в артериальный и венозный полюсы, уточнило и в некоторой степени усложнило более ранние представления о сборке и удлинении сердечной трубки, основанные на концепции единого поля.

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

Когда эмбриональное сердце начинает биться?

Сердце — это первый функционирующий орган эмбриона; линейная сердечная трубка начинает сокращаться очень рано в развитии, до того как она приобретет свою окончательную камерную форму.

Что такое второе сердечное поле?

Это популяция предшественников сердца, которая добавляется к полюсам удлиняющейся сердечной трубки, внося вклад, в частности, в выносящий тракт и части приносящего отдела, в дополнение к клеткам исходного первого сердечного поля.