У позвоночных сердце первый орган, который формируется и играет критическую роль в поставках кислорода и питательных веществ всему эмбриону для развития.¹ Во время раннего кардиогенеза кардиомиоциты происходят главным образом из мезодермы, которая возникает из первичной полоски во время гаструляции.² Миокардиальные клетки из кардиального полумесяца сливаются по срединной линии, чтобы сформировать раннюю сердечную трубку, это сопровождается образованием петли, направленной вправо и экспансией миокардиального слоя.³ Помимо первоначального роста сердца миокард выхода из сердца и предсердий возникает отдельно от источника миокарда срединной линии, из вторичного поля сердца splanchnic мезодермы, расположенной спереди от первоначальной примитивной сердечной трубки.^4,5 С помощью Fgf10-nLacZ трансгена и мечения Dil , Kelly et al показали, что клетки предшественники из региона фарингеальной дуги перемещаются постепенно в развивающуюся сердечную трубку, демонстрируя, что кардиомиоциты на артериальном полюсе сердца возникают вне первичного поля сердца.⁶ Элегантное отслеживание генетических клонов показало, что ISL1 (insulin-like growth factor 1) маркирует предшественники вторичного поля сердца, которые мигрируют в сердце, формирующее петлю, и дифференцируются в кардиомиоциты развивающегося сердца.^7,8 Последующий клональный анализ и мечение Dil продемонстрировали, что кардиомиоциты тракта оттока, правого желудочка и части предсердия происходят из предшественников вторичного поля сердца.^9,10 Помимо этих предшественников др. клеточные популяции, такие как Nkx2-5+, FLK1+ (fetal liver kinase 1), или mesoderm posterior 1+ кардиальные предшественники также вносят вклад в кардиомиоциты развивающегося сердца.^11-13 Поскольку эти кардиальные предшественники вносят существенный вклад в кардиомиоциты развивающегося сердца, то вклад стволовых клеток минимальный или незначительный вр взрослом сердце. Важно, что миогенный потенциал ранее известных популяций стволовых клеток, таких как c-Kit+ клеток,14-17 Sca1+ клеток, или кардиальных сферических предшественников^18-21 в сердца взрослых недавно был оспорен. Следовательно, пока остался нерешенным интригующий вопрос, когда же эти клетки предшественники прекращают вносить вклад в новые кардиомиоциты в развивающемся сердце. Кстати, технически трудно отслеживать все отличающиеся клеточные популяции, такие как Isl1+, Flk1+, Sca1+, Nkx2-5+ или BCRP+ клетки, и т.д. в развивающемся сердце. Недавнее исследование также показало, что сердце новорожденных мышей обладает регенеративной способностью, а эксперименты по отслеживанию клонов кардиомиоцитов выявили, что уже имеющиеся кардиомиоциты являются главным источником формирования новых кардиомиоцитов во время регенерации сердца новорожденных.^22,23 Предыдущее исследование с использованием статистического сравнения эффективности мечения кардиомиоцитов перед и после отрезания верхушки сердца (apex resection (AR)), которое может не обладать разрешающей способностью прямой оценки, внесения вклада не миоцитов или типов потенциальных кардиальных стволовых клеток в любые новые кардиомиоциты во время регенерации сердца новорожденных. Поэтому остается неясным, действительно ли предсуществующие кардиомиоциты являются единственным источником регенерации кардиомиоцитов при резекции верхушки. Здесь мы отслеживали клоны не миоцитов и кардиомиоцитов по отдельности на нескольких стадиях во время развития сердца. Мы оценивали количественно превращение клонов не кардиомиоцитов в кардиомиоциты на многих ст. развития эмбриональных и новорожденных сердец и установили, когда сегрегируют клоны не миоцитов и кардиомиоцитов во время развития сердца. Также определяли, действительно ли не миоциты вносят вклад в новые кардиомиоциты при регенерации сердца новорожденных.

Мы использовали стратегию отслеживания двойных меченных генетических клонов кардиомиоцитов и не миоцитов развивающегося сердца, меченных двумя ортогональными рекомбинационными системами. Генетическое картирование судеб показало, что пик превращения не миоцитов в кардиомиоциты приходится на ст. E8.0 (embryonic day) - E8.5 и постепенно снижается к E9.5 и E10.5. Не кардиомиоциты не генерируют более кардиомиоциты после ст. E11.5 - E12.5. В сердца новорожденных также не выявлен вклад в новые кардиомиоциты при гомеостазе или повреждении.

Итак, не кардиомиоциты вносят вклад в новые кардиомиоциты на ранних эмбриональных стадиях до ст. E11.5. Сегрегация клонов не кардиомиоцитов и кардиомиоцитов происходит между E10.5 и E11.5, которая сохраняется после или даже во время регенерации неонатального сердца.