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《公共科学图书馆·生物》。2004年5月;2(5):e138。
2004年5月11日在线发布。 数字对象标识:10.1371/journal.pbio.0020138
预防性维修识别码:项目经理406396

早期心脏功能在心脏形态发生中的作用

摘要

xx个

心脏在达到成熟结构之前很久就开始跳动并泵送血液通过身体。理论上,这为心脏功能塑造心脏结构提供了一个机会,对于发育生物学家来说,这是一个有趣的可能性,对于寻求确定心脏异常(通常是致命的)原因的心脏病学家来说,也是一个潜在的重大临床意义。在本期公共科学图书馆生物学,托马斯·巴特曼等人利用斑马鱼遗传学提供的强大工具来解剖心脏瓣膜形成的早期步骤。在这个过程中,它们为心脏的早期功能和最终结构之间的因果关系提供了证据。结构。

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为pbio.0020138.g001.jpg
tie2::GFP+细胞形成心内膜垫

脊椎动物心脏在第一次搏动时只不过是一根管子,外面是心肌细胞层,心肌细胞层的收缩(心跳)为血流提供动力,里面是心内膜细胞层,是连接血管内壁的延伸。它还缺少瓣膜和隔膜,即将成熟心脏细分为心房和心室并控制血流方向的纤维门。这些结构来源于心内膜,这一过程在血流建立后不久开始,心内膜细胞局部聚集到所谓的心内膜垫(EC)中。

斑马鱼很适合进行大规模的基因筛查,现在有强大的基因组工具可以有效地识别受任何突变影响的基因。作者使用基因筛查来识别影响早期心脏功能或形态的几种突变。斑马鱼的心脏异常很容易被检测到,并且可以实时和活体标本进行检查,因为胚胎是在母体外部发育的,并且是完全透明的。利用内皮细胞中高度表达的荧光分子标记,作者缩小了导致瓣膜缺陷的突变范围,并确定了一个他们命名的突变心悸(cfk),没有EC。遗传作图cfk(立方英尺)突变显示,一个编码新肌动蛋白分子的基因发生了单序列变化,该分子与肌肉细胞收缩细胞器肌粒中的肌动蛋白关系最为密切。结果令人惊讶,因为收缩不是心内膜细胞的特性。通过RNA检测分析,作者表明cfk基因实际上在心肌中表达,而不是在心内膜中表达。因此,cfk突变体不能形成内皮细胞本身并不存在于心内膜,而是心肌异常的间接结果。

这个cfk(立方英尺)突变导致肌动蛋白中的单一氨基酸发生变化,通过详细的生化分析,作者表明突变肌动蛋白在体外组装成纤维的能力受到了损害。体内的结果可能是什么?作者注意到立方英尺/平方英尺突变体在EC缺陷发生之前表现出异常的心脏收缩。对心肌收缩是形成EC所必需的概念的支持来自对静心(sih)突变体。sih公司突变体缺乏热量,已被证明在肌动蛋白T(肌动蛋白收缩的马达之一)中存在突变;作者发现sih公司突变体也不能发育成内皮细胞。心肌收缩和缓冲垫形成之间的联系机制尚不清楚。血液流动可能是一个触发因素,尽管作者发现,即使存在消除它的药理化合物,内皮细胞也可以发育。其他突变体的特征应该有助于回答这个问题。

瓣膜或间隔缺损占人类心脏异常的40%。Bartman及其同事认为,与斑马鱼类似,有些可能是由影响早期心肌功能的先天性缺陷引起的。因此,他们的工作为早期检测人类心脏功能障碍和畸形开辟了新的途径。


文章来自PLOS生物学由以下人员提供多环芳烃