Развитие сердечно-сосудистой и скелетной систем
Развитие сердечно-сосудистой и скелетной систем — это раздел анатомии развития, изучающий, как сердце, кровеносные сосуды, кости и конечности формируются из недифференцированной эмбриональной ткани и приобретают свою окончательную форму. Сердечно-сосудистая система является первой функционирующей системой органов у эмбриона, в то время как скелет завершает свое созревание одним из последних, и обе системы зависят от строго скоординированной миграции клеток, сигнализации и ремоделирования тканей.
Definition
Скоординированный набор эмбриональных процессов, посредством которых клетки мезодермального и нервно-гребневого происхождения формируют сердце и крупные сосуды, системную и легочную сосудистую сеть, осевой и аппендикулярный скелет, а также конечности.
Scope
Эта область ориентирует читателя в двух системах органов, которые имеют общую логику развития: спецификация прогениторных клеток, морфогенетическое сворачивание и конденсация, а также паттернинг, управляемый сигналами. Она связана с подробными темами по кардиогенезу и формированию сердечной трубки, септации камер сердца и формированию клапанов, развитию сосудистой системы, развитию скелета и оссификации, а также развитию и морфогенезу конечностей. Это обзор нормальной анатомии развития, а не клиническое руководство.
Sub-topics
Core questions
- Как ранние мезодермальные прогениторы становятся приверженными сердечной, сосудистой или скелетной судьбе?
- Какие сигнальные центры определяют паттерн развивающегося сердца, сосудов и конечностей вдоль их осей?
- Как линейная сердечная трубка и хрящевые модели костей постепенно ремоделируются в зрелые структуры?
- Почему некоторые из наиболее распространенных врожденных аномалий являются сердечными и скелетными?
Key concepts
- Сердечные и сосудистые прогениторы из латеральной пластинки мезодермы
- Эндохондральное и интрамембранозное окостенение
- Вклад нервного гребня в выводной тракт
- Васкулогенез и ангиогенез
- Сигнальные центры конечностей (AER, ZPA)
- Ремоделирование тканей и морфогенез
- Врожденные аномалии как ошибки развития
Mechanisms
Обе системы начинаются со спецификации популяций прогениторных клеток и продолжаются через морфогенетическое ремоделирование. Сердечные и эндотелиальные предшественники в значительной степени происходят из латеральной пластинки мезодермы; сердце сначала формируется как трубка, которая изгибается и разделяется на камеры, в то время как эндотелиальные клетки формируют сосуды de novo (васкулогенез), а затем прорастают и ремоделируются (ангиогенез). Скелет формируется из мезенхимальных конденсаций, которые окостеневают либо непосредственно (интрамембранозно), либо через хрящевой промежуточный этап (эндохондрально). Консервативные сигнальные семейства, включая факторы транскрипции, которые определяют сердечную судьбу, и морфогены, формирующие градиенты, которые определяют паттерн конечности, повторяются в этих программах.
Clinical relevance
Врожденные пороки сердца и скелетные или конечностные мальформации являются одними из наиболее частых структурных аномалий при рождении, и понимание их происхождения в процессе развития проясняет, почему определенные структуры нарушаются совместно. Эта область описывает нормальный и нарушенный морфогенез как основу для интерпретации таких аномалий; это образовательная информация, а не основа для индивидуальной диагностики или лечения.
Epidemiology
Врожденные пороки сердца в совокупности являются одной из наиболее распространенных групп врожденных дефектов, а аномалии скелета и конечностей также вносят существенный вклад в врожденную заболеваемость; обе группы охватывают широкий спектр тяжести, описанный в кардиологической литературе и литературе по развитию.
History
Описательная эмбриология сердца и скелета восходит к классической анатомии, но молекулярная эра переосмыслила обе системы с точки зрения консервативных генетических путей. Работы с 1990-х годов и далее выявили транскрипционные сети, управляющие формированием сердца, и сигнальные центры, определяющие паттерн конечности, интегрируя описательную морфологию с генетикой.
Key figures
- Eric Olson
- Deepak Srivastava
- Fanxin Long
- David Ornitz
- Peter Carmeliet
- Rolf Zeller
Related topics
Seminal works
- olson-srivastava-1996
- long-ornitz-2013
- zeller-2009
Frequently asked questions
- Почему сердечно-сосудистая система развивается первой у эмбриона?
- Быстро растущий эмбрион быстро превосходит возможности простой диффузии для доставки кислорода и питательных веществ, поэтому функционирующая кровеносная система должна сформироваться и начать перекачивать кровь рано, задолго до того, как большинство других систем органов будут завершены.
- Имеют ли сердце и скелет общую логику развития?
- Да. Оба зависят от спецификации клеток-предшественников из мезодермы, от паттернинга, управляемого сигналами, и от обширного ремоделирования тканей, которое превращает простую раннюю структуру в сложную окончательную.