Образование кардиальных клапанов сложный процесс, что отражается в высоком показателе врожденных аномалий, связанных с развитием и созреванием клапанов (Supino et al., 2004; Pierpont et al.. 2007). Начало развития клапанов сердца определяется по образованию эндокардиальных подушек в atrioventricular canal (AVC) и outflow tract (OFT) в первичном сердце (Person et al., 2005). Эндокардиальные подушки представляют собой вздутия, состоящие первоначально из внеклточного матрикса (ECM), продуцируемого миокардом и выстланного эндокардом. Развитие подушек инициируется миокардиальными сигналами в эндокард, в результате эндокардиальные клетки подвергаются эндотелиально-мезенхимной трансформации (EMT) и мигрируют в промежуточный кардиальный гель (Armstrong and Bischoff, 2004). В развитии сердца мыши EMT в AVC происходит приблизительно на ст. E9.5, тогда как EMT в OFT начинается приблизительно на ст. E10.5 и существенно снижается к E12.5 в обоих каналах сердца (Camenisch et al., 2002). Две эндокардиальные подушки (верхняя и нижняя) образуются внутри AVC; они постепенно сливаются, давая митральный и трехстворчатый клапаны. fuse, yielding mitral and tricuspid septal valves. Муральные части створок AV клапанов происходят из мезенхимных подушек, которые возникают латерально в AVC после слияния нижних и верхних подушек (de Lange et al., 2004). Полулунные клапаны, однако, возникают в результате сложного расположения проксимальных и дистальных подушек в OFT. В раннем развитии клапанов недифференцированные мезенхимные клетки мигрируют и быстро пролиферируют в кардиальном геле, но как только подушки превращаются в зрелые створки клапанов, то мезенхимные клетки клапанов снижают свою пролиферацию и становятся более дифференцированными и компартментализованными в дискретные регионы створок (Lincoln et al., 2004; Hinton et al., 2006).

Собственно образование подушек и созревание важно для др. событий развития сердца, таких как образование перегородок и расположение камер. Также даже на ранних стадиях развития мезенхима подушек создает физические барьеры, которые предупреждают обратный ток крови (Schroeder et al., 2003; Nomura-Kitabayashi et al., 2009). Следовательно, аномалии в развитии и функционировании подушек приводят к эмбриональной гибели и/или врожденным порокам сердца congenital heart diseases (CHD), включая неправильную стыковку предсердий и желедочков, а также дефекты перегородки желудочков и/или предсердий (Mjaat-vedt et al., 1998; Camenisch et al., 2000; Jiao et al., 2006).

TGF-βs (TGFB1-3) находились среди первых цитокинов, описанных как участвующих в образовании клапанов, особенно в инициации и завершении EMT эндокардиальных подушек (Potts and Runvan, 1989; Boyer et al., 1999; Camenisch et al., 2002; Yang et al., 2008; Azhar et al., 2009). Критические функции TGF-β во время EMT впервые были предположены в экспериментах in vitro с использованием AV эксплантов, культивируемых на 3D коллагеновом матриксе. В этих исследованиях добавление антител, блокирующих специфические изоформы TGF-β iили рецепторы, показано, что передача сигналов TGF-β важна для EMT подушек AV (Brown et al., 1996; Boyer et al., 1999; Camenisch et al., 2002). TGP-β2 и -3 изоформы важны для EMT подушек VT кур, тогда как только Tgf-β2 является критической для системы мыши (Potts and Runvan, 1989; Camenisch et al., 2002). Однако важная роль Tgf-β в кардиальном EMT не подтверждена in vivo, учитывая, что AV и OFT EMT происходят во всех одиночных специфичных для одиночных Tgfβ изоформ нокаутных линий (Azhar et al., 2003). Дальнейшие исследования in vivo участия TGF-β лигандов в EMT кардиальных подушек выявило роль Tgf-β2 как в инициации, так и завершении EMT (Azhar et al., 2009). Tgf-β2 способствует инициации EMT; поэтому на самой ранней стадии развития AV подушек количество мезенхимных клеток у Tgfβ2 нулевых особей снижено. Однако на поздних стадиях развития AV подушек Tgf-β2 важен для завершения EMT; отсутствие Tgf-β2 in vivo вызывает удлинение EMT , сопровождаемое образованием более крупных подушек и гиперпластичных клапанов (Bartram et al., 2001; Azhar et al., 2009).

TGF-βs обычно секретируются в виде три-молекулярных комплексов, наз. large latent complex (LLC). LLC состоят из зрелого TGF-β димера, TGF-β propeptide lbvthf (LAP; latency associated peptide), и молекулы latent TGF-β binding protein (LTBP) (Rifkin, 2005; Todorovic et al., 2005). LTBP1, 3 и 4 ковалентно связывают латентный TGF-β, регулируя секрецию цитокина, отложение и активацию ECM (Dabovic et al.. 2002; Sterner-Kock et al., 2002; Annes et al., 2003; Todorovic et al., 2007). Отложение в ECM, как полагают, модулируется прежде всего посредством взаимодействия LTBPs и микрофибриллярного белка fibrillin-1 (Hynes, 2009; Ramirez and Rifkin, 2009). LTBPs обнаруживают структурную и функциональную изменчивость из-за использования разных промоторов, альтернативного сплайсинга и посттрансляционных модификаций (Todorovic and Rifkin, 2008). LTBP1 существует в двух основных формах: long (-L) и short (-S), транскрибируемых с независимых промоторов (Koski et al., 1999). В раннем развитии мыши только Ltbp1L обнаруживается с помощью Northern blotting, тогда как Ltbp1S экспрессия инициируется в средине беременности и становится преобладающей формой у взрослых животных (Weiskirchen et al., 2003; Todorovic et al., 2007). Ltbp1 важен для EMT в сердце мышей, т.к. добавление Ltbp1-блокирующих антител к мышиным эксплантам AVC ингибирует EMT в 3D коллагеновых культурах (Nakajima et al., 1997). Критическая роль Ltbp1 в развитии сердца подтверждена, когда длинная форма мышиного Ltbp1 инактивировалась с помощью генного таргетинга (Todorovic et al., 2007). Мыши, лишенные Ltbp1L обнаруживают нарушения развития сердца, представленные дефектами OFT, межжелудочковых и межпредсердных перегородок и неправильным ремоделированием артерий фарингеальных дуг. Эти аномалии присутствуют в виде persistent truncus arteriosus (PTA) и interrupted aortic arch (IAA) и являются основной причиной, приводящей к постнатальной болезненности Ltbp1L^-/- мышей. Однако, 40% Ltbp1L нулевых мышей погибают in utero, это не может быть объяснено дефектами PTA и IAA. Ltbp1L экспрессия в эндокардиальных подушках AV и OFT позволила нам исследовать роль Ltbp1L в формировании клапанов.

Здесь мы показали, что отсутствие Ltbp1L во время эмбрионального развития ведет к аномальному развитию AV подушек, что проявлялось в виде гипопластичных эндокардиальных подушек из-за задержки EMT во время раннего формирования клапанов и виде гиперпластичных митральных и трехстворчатых клапанов из-за удлиненной EMT в позднем образовании клапанов. Аномальное развитие клапанов у Ltbp1L нулевых особей сопровождалось снижением Tgf-β активности в ремоделируемой мезенхиме, указывая на критическую роль in vivo Ltbp1L как внеклеточного регулятора активности Tgf-β dj время формирования клапанов.