Происхождение и раннее развитие коронарных сосудов неясно, хотя в учебниках высказывается мнение, что они возникают из proepicardium - временной эмбриональной структуры, которая контактирует и распространяется поверх развивающегося сердца, чтобы сформировать его эпителиальное покрытие (эпикард). Red-Horse et al. показали, что коронарные сосуды, включая коронарные артерии, действительно происходят из дифференцированных эндотелиальных клеток, которые происходят из sinus venosus - вены, которая возвращает кровь эмбриональному сердцу.
Авт. анализировали развитие коронарных сосудов во время эмбриогенеза мышей, экспрессирующих lacZ репортерный ген специфически в коронарных эпителиальных клетках, а не в эндотелиальных клетках эндокарда (наиболее внутреннего слоя ткани, который выстилает камеры сердца). Это позволяет отличать между этими двумя типами клеток, которые оба метятся общими эндотелиальными маркерами. Они показали, что предшественники коронарных сосудов (эндотелиальные клетки) отрастают от sinus venosus, мигрируют по всему сердцу и созревают в коронарные артерии, капилляры и вены.
Чтобы подтвердить свою модель возникновения из sinus venosus, Red-Horse et al. анализировали источники и потребности коронарного отрастания в системе органной культуры сердца. Развивающиеся сердца выделяли от lacZ-экспрессирующих мышей на ст. эмбриогенеза Е10.5, стадии после образования проэпикарда, но до появления коронарных сосудов. Коронарные сосуды формировались в 92% интактных сердец в культуре. Однако, если желудочки со своим эпителиальным покрытием отделялись от sinus venosus и предсердий, то не наблюдалось коронарных отрастаний из культур каждой из тканей. Комбинирование sinus venosus и предсердий от lacZ-экспрессирующих мышей с дикого типа желудочками, покрытыми эпителием, но не дикого типа sinus venosus и предсердиями с эпителием покрытыми желудочками от lacZ-экспрессирующих мышей, приводило к формированию lacZ-экспрессирующих коронарных сосудов на желудочках, покрытых эпителием. Эти данные указывают на то, что коронарные сосуды возникают из sinus venosus и предсердий и нуждаются в сигналах от желудочков, покрытых эпителием для врастания и разрастания.
Авт. затем тестировали модель отрастания из sinus venosus in vivo, используя индуцибельный трансген vascular endothelial cadherin (VE-cadherin), чтобы пометить индивидуальные эндотелиальные клетки и их производных. Они отслеживали меченные до образования коронарных сосудов клоны обратно к клетками, экспрессирующим VE-cadherin. Этот и эксперименты с использованием трансгена, экспрессирующегося в проэпикарде, исключили клетки проэпикарда, которые не экспрессировали VE-cadherin, в качестве источника коронарных сосудов и показали, что коронарные предшественники возникают из дифференцированных эндотелиальных клеток in vivo. Кроме того, большинство клеток коронарных артерий клонально родственны клеткам sinus venosus, демонстрируя, что они возникли из sinus venosus.
Наконец, оценивая клетки по артериальным и венозным маркерам, выявили, что коронарные отрастания первоначально дифференцируются в венозные клетки, которые дедифференцируются когда они простираются от sinus venosus и в дальнейшем редифференцируюстя и ремоделируются в коронарные артерии, капилляры и вены. Т.о., дифференцированные эндотелиальные клетки, которые отрастают от sinus venosus, и являются давно обсуждаемым источником коронарных сосудов.
В сердце птиц предшественники гладких мышц эпикарда и коронарных сосудов происходят из проэпикарда, производного развивающейся печени. Следовательно, развитие коронарных сосудов должно быть связано с миграцией эпикардиальных клеток после образования сердечной петли и должно сопровождаться миграцией коммитированных эндотелиальных и гладкомышечных предшественников из проэпикарда в субэпикардиальный матрикс, где развиваются коронарные артерии . Было установлено, что эпикардиальные клетки испытывают эпителиально-мезенхимную трансформацию и становятся гладкими мышцами коронарных сосудов, периваскулярными фибробластами и межмиокардиальными фибробластами.
У эмбрионов перепела на стадии HH17, веточки от сплетения sinus venosus распространяются в проэпикардиальный орган, чтобы достичь дорсальной стороны атриовентрикулярной борозды . Начиная с HH25 формирование сосудов происходит в направлении вентральной стороны и верхушки сердца . После люминизации происходит соединение коронарных сосудов с аортой и и правым предсердием. Вокруг коронарных сосудов образуется слой глодкомышечных клеток и адвентиций, состоящий из проколлаген-продуцирующих фибробластов . На ранних стадях корвоток через коронарное сплетение возможен, однако соединение с аортой еще не сформировалось . После соединения коронарного сплетения с аортой и правым предсердием происходит диффернцировка коронарных сосудов ( media and adventitia вокруг проксимальных коронарных артерий). В тоже самое время ремодулирование сосудистого сплетения проявляется в исчезновении артериовенозных анастомозов, это приводит к тому, что только капиляры соединяют артериальную и венозную систему.
| | |
Expression of active Notch1 in avian coronary development
Ke Yang , Yong-Qiu Doughman , Ganga Karunamuni , Shi Gu, Yu-Chung Yang, David M. Bader, Michiko Watanabe (mxw13@case.edu)
Developmental Dynamics 238:162-170, 2009 |
|
Notch1 является важным регулятором межклеточных взаимодействий в сердечно-сосудистом развитии. Было показано, что локализованная в ядре, расщепленная и активная форма Notch1, Notch1 intracellular domain (N1ICD), появляется в мезотелиальных клетках про-эпикарда во время образования эпикарда на стадии петлеобразного сердца. N1ICD также присутствует в мезотелиальных клетках и мезенхимных клетках специфически в эпикарде в областях бороздок. N1ICD-позитивные эндотелиальные клетки были выявлены внутри формирующегося сосудистого сплетения в атриовентрикулярном соединении и внутри компактного миокарда (Hamburger and Hamilton stage [HH] 25-HH30). Эндотелиальные клетки, экспрессирующие N1ICD, были окружены N1ICD-позитивными гладкомышечными клетками после образования коронарного устья (coronary orifice) (HH32-HH35), тогда как экспрессия N1ICD отсутствовала в мезенхимных и мезотелиальных клетках, окружающих зрелые коронарные сосуды. Предполагается, что дифференциальная активация hypoxia/HIF1-VEGF-Notch пути может играть рольво взаимодейсствиях эпикардиальных клеток, которые способствуют epicardial epithelial/mesenchymal переходу и дифференцировке клеток коронарных предшественников во время рахзвития эпикарда и коронарного васкулогенеза особенно в областях гипоксических бороздок.
| |
|
Coronary endothelial proliferation and morphogenesis are regulated by a VEGF-mediated pathway
Tresa L. Nesbitt, Andrea Roberts, Hong Tan, Lorain Junor, Michael J. Yost, Jay D. Potts, Robert W. Dettman, Richard L. Goodwin (rgoodwin@med.sc.edu)
Developmental Dynamics 238:423-430, 2009. © 2009 Wiley-Liss, Inc. |
Развитие коронарных сосудов является критическим событием во время эмбриогенеза, молекулярные механизмы, которые регулируют их образование, не охарактеризованы. Два ункальных подхода были использованы для изучения взаимодействий между кардиальными миоцитами и proepicardial (PE) клетками, которые являются коронарными зачатками. Один из этих экспериментальных подходов использует каркасную трехменую систему коллагена, на котором изучались межклеточные и клетка-матрикс взаимодействия. В др. подходе использовали систему культивирования целого сердца, это позволило проанализировать эпикардиально-мезенхимную трансформацию (EMT). Система передачи сигналов VEGF использовалась ранее как важный регулятор коронарного развития. Полученные результаты показали, что специфическая изоформа VEGF-A, VEGF164, усиливает пролиферацию PE-происходящих эндотелиальных клеток и увеличивает EMT. Однако, VEGF-стимулированные эндотелиальные клетки слабо соединяются в эндотелиальные трубки, что они делают, когда культивируются вместе с кардиальными миоцитами. Интересно, что блокирование передачи сигналов VEGF посредством ингибирования flk-1 уменьшает образование эндотелиальных трубок несмотря на присутствие кардиальных миоцитов. Эти результаты указывают на то, что передача сиганлов VEGF является сложной во время коронарного развития и что комбинаторная передача сигналов от др. VEGF-A изоформ или др. flk-1-связывающих VEGFs скорее всего регулирует образование эндотелиальных трубок.