การสร้างหัวใจและการก่อตัวของหลอดหัวใจ

การสร้างหัวใจ (Cardiogenesis) เป็นระยะแรกสุดของการพัฒนาหัวใจ ซึ่งเซลล์ต้นกำเนิดหัวใจจะถูกกำหนดคุณสมบัติ อพยพไปยังแนวกลาง และรวมตัวกันเป็นหลอดหัวใจเดี่ยวที่เต้นได้ หลอดเชิงเส้นนี้ ซึ่งเป็นอวัยวะแรกที่ทำงานในตัวอ่อน จะเกิดการวนและยืดตัวเพื่อสร้างความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ซึ่งหัวใจสี่ห้องจะถูกสร้างขึ้นในภายหลัง

Definition

การสร้างหัวใจ (Cardiogenesis) คือกระบวนการที่เซลล์ต้นกำเนิดหัวใจจากมีโซเดิร์มถูกกำหนดคุณสมบัติและประกอบรวมกันเป็นหลอดหัวใจเชิงเส้นที่หดตัวได้ ซึ่งต่อมาจะเกิดการวน ทำให้เกิดแม่แบบสำหรับหัวใจที่สมบูรณ์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงต้นกำเนิดของเซลล์ต้นกำเนิดหัวใจจากมีโซเดิร์ม การมีส่วนร่วมของสนามหัวใจแรกและสนามหัวใจที่สอง การก่อตัวของพระจันทร์เสี้ยวหัวใจและหลอดหัวใจปฐมภูมิ และการวนที่เปลี่ยนหลอดให้เป็นรูปร่างหัวใจที่จดจำได้ การแบ่งผนังกั้นและการสร้างลิ้นหัวใจจะกล่าวถึงในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง รายการนี้เป็นกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการเชิงอ้างอิงเพื่อการศึกษา

Core questions

• เซลล์ต้นกำเนิดหัวใจมีต้นกำเนิดมาจากไหนและถูกกำหนดคุณสมบัติอย่างไร?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างสนามหัวใจแรกและสนามหัวใจที่สอง?
• พระจันทร์เสี้ยวหัวใจสองข้างรวมกันเป็นหลอดแนวกลางเดี่ยวได้อย่างไร?
• อะไรคือสิ่งที่ขับเคลื่อนการวนตามทิศทางของหลอดหัวใจ?

Key concepts

• การกำหนดคุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิดหัวใจ
• สนามหัวใจแรกและสนามหัวใจที่สอง
• พระจันทร์เสี้ยวหัวใจ
• หลอดหัวใจปฐมภูมิ (เชิงเส้น)
• การวนของหัวใจและความไม่สมมาตรซ้าย-ขวา
• ปัจจัยการถอดรหัสหัวใจ (เช่น NKX2-5, GATA4, TBX5)

Mechanisms

เซลล์ต้นกำเนิดหัวใจเกิดขึ้นจากมีโซเดิร์มแผ่นข้างส่วนหน้าและก่อตัวเป็นพระจันทร์เสี้ยวหัวใจสองข้าง ซึ่งจะรวมกันที่แนวกลางเพื่อสร้างหลอดหัวใจเชิงเส้น เครือข่ายหลักของปัจจัยการถอดรหัสที่ได้รับการอนุรักษ์ทางวิวัฒนาการ ซึ่งรวมถึง NKX2-5, GATA, MEF2 และสมาชิกในตระกูล T-box ขับเคลื่อนการกำหนดและการแยกตัวของสายเลือดหัวใจ สนามหัวใจที่สองจะเพิ่มเซลล์ไปยังขั้วของหลอด ทำให้หลอดยืดตัว และหลอดจะวนไปทางขวาในกระบวนการที่เชื่อมโยงกับความไม่สมมาตรซ้าย-ขวาของตัวอ่อน เครือข่ายการส่งสัญญาณและการถอดรหัสเหล่านี้ได้รับการกำหนดอย่างต่อเนื่องในฐานะส่วนหนึ่งของพิมพ์เขียวโมเลกุลสำหรับการพัฒนาหัวใจ

Clinical relevance

เนื่องจากการสร้างหัวใจเป็นการสร้างสถาปัตยกรรมพื้นฐานของหัวใจ ความผิดปกติในระยะนี้อาจเป็นสาเหตุของโรคหัวใจพิการแต่กำเนิดเชิงโครงสร้าง และการกลายพันธุ์ในปัจจัยการถอดรหัสหัวใจหลักมีความเกี่ยวข้องกับความบกพร่องดังกล่าว เนื้อหานี้อธิบายต้นกำเนิดของการพัฒนาเพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษา และไม่ใช่แนวทางการวินิจฉัยหรือการรักษา

History

หัวใจเป็นจุดศูนย์กลางของคัพภวิทยาเชิงพรรณนาแบบคลาสสิก แต่การสร้างหัวใจระดับโมเลกุลเกิดขึ้นในทศวรรษ 1990 ด้วยการระบุเครือข่ายปัจจัยการถอดรหัสที่ควบคุมชะตากรรมของหัวใจ การอธิบายสนามหัวใจที่สองในภายหลังได้ปรับเปลี่ยนแนวคิดว่าหลอดหัวใจยืดตัวอย่างไรและขั้วของมันถูกสร้างขึ้นอย่างไร โดยบูรณาการการติดตามสายเลือดเข้ากับภาพทางพันธุกรรมก่อนหน้านี้

Debates

สนามหัวใจถูกกำหนดขอบเขตอย่างไร?

การรับรู้ว่าสนามหัวใจที่สองมีส่วนร่วมในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดที่ขั้วหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำได้ปรับปรุง และในบางแง่ทำให้ซับซ้อนขึ้น มุมมองก่อนหน้านี้เกี่ยวกับสนามเดียวว่าหลอดหัวใจถูกประกอบและยืดตัวอย่างไร

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

หัวใจของตัวอ่อนเริ่มเต้นเมื่อใด?

หัวใจเป็นอวัยวะแรกที่ทำงานในตัวอ่อน; หลอดหัวใจเชิงเส้นเริ่มหดตัวตั้งแต่ระยะแรกของการพัฒนา ก่อนที่มันจะมีรูปร่างเป็นห้องที่สมบูรณ์

สนามหัวใจที่สองคืออะไร?

เป็นกลุ่มของเซลล์ต้นกำเนิดหัวใจที่ถูกเพิ่มเข้าไปที่ขั้วของหลอดหัวใจที่กำลังยืดตัว โดยมีส่วนร่วมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในทางออกของหลอดเลือดและบางส่วนของบริเวณทางเข้า นอกเหนือจากเซลล์ของสนามหัวใจแรกดั้งเดิม