В данном исследовании мы показали, что меченные краской клетки в правой части SHF мигрируют в левую дорсальную сторону OFT зрелом сердце и что маркированные клетки из левой части SHF движутся в правую вентральную сторону OFT по соседству с полулунными клапанами. Кроме того, клетки предшественники в левой фарингеальной дуге (AHF) мигрируют в вентральный регион OFT вблизи к клапанам легочного ствола, а клетки из правой фарингеальной дуги (AHF) мигрируют в правую вентральную сторону OFT вблизи к аортальным клапанам (Fig. 7). Эти наблюдения указывают на то, что во время развития OFT (1) клетки из SHF мигрируют ротационно в направлении против часовой стрелки к OFT (viewed from the apex), (2) клетки миокардиальных предшественников из AHF мигрируют к вентральной стенке OFT не ротационным способом и (3) предшественники сердца в SHF и AHF вносят вклад в образование самостоятельных конотрункальных регионов. Предыдущие исследования онтогенетической анатомии с использованием эмбрионов человека показали, что соединение OFT и крупных артерий подвергается быстрой ротации между стадиями Carnegie 15 и 19 (Lomonico et al., 1986). Ward et al. (2005) показали, что меченная краской правая сторона SHF мигрирует спирально на левую сторону OFT у эмбрионов кур. Трансгенные мыши, несущие y96-Myf5 nlacZ-16 ген, который является маркером субпопуляции RVOT миокарда, обнаруживают ротацию OFT против часовой стрелки (Bajolle et al., 2006). Итак, доказано, что левая и правая часть SHF мигрирует ротационно, чтобы присоединиться к развивающемуся OFT, тогда как левая и правая часть AHF мигрирует к вентральной стенке RVOT не ротационным способом. Эти результаты также указывают, что предшественники сердца в SHF и AHF вносят вклад в разные конотрункальные регионы, подтверждая, что пространственно-временные альтерации в любом из этих двух сердце-формирующих регионов вызывают спектр определенных дефектов конотрункальной части сердца.

Figure 7. Schematic representations showing the fates of the SHF and AHF. A: Ventral views of the secondary heart field (SHF) and anterior heart field (AHF) in the pharyngeal regions of a stage-14 chick embryo. The AHF is located in the core mesoderm of the first and second pharyngeal arches (Ph1 and Ph2), and the SHF is located in the visceral mesoderm of the pharynx (at the sites of the future third pharyngeal arches) caudal to the distal end of the outflow tract (OFT). B, C: Schematic showing the myocardium derived from the SHF and AHF shown in A. B: Ventral view of the mature heart. C: Apical view (the heart was cut along the broken line shown in B and viewed internally from the apex). AHF, anterior heart field; Ao, ascending aorta; LV, left ventricle; LVOT, left ventricular outflow tract; OFT, outflow tract; PA, pulmonary artery; Ph, pharyngeal arch; RV, right ventricle; RVOT, right ventricular outflow tract; SHF, secondary heart field.

Ретроспективный клональный анализ мышей показал, что одиночная клетка предшественница в передних частях фарингеальных дуг дает как сердечные, так и скелетные мышцы; т.e., клетки из первой фарингеальной дуги вносят вклад в жевательные мышцы и мышцы правого желудочка, а клетки второй фарингеальной дуги дают мышцы, участвующие в выражении лица и в регионе conus и что существуют определенные клональные взаимоотношения между правой (или левой), отвечающей за выражение лица мышцами и соотв. миокардом в основании аорты (или легочного ствола) (Lescroart et al., 2010). Эти находки указывают на то, что у мышей предшественники сердца в правой второй фарингеальной дуге дают субаортальный миокард, а клетки левой второй фарингеальной дуги продуцируют subpulmonic миокард (fig. 6 in Lescroart et al., 2010). Наши результаты в основном согласуются с их результатами, т.e., что клетки, маркированные DiI в правой второй фарингеальной дуге вносят вклад в миокард вентральнее аортальных клапанов, а клетки из левой второй фарингеальной дуги вносят вклад в вентральную стенку RVOT вблизи клапанов легочного ствола. Однако наши результаты показывают, что дорсальная стенка миокарда обоих полулунных клапанов возникает из правого SHF (Fig. 1D, Supp. Fig. 2-R3). Различия между результатами Lescroart et al. (2010) и нашими результатами м.б. приписаны методологическим различиям, поскольку не легко пометить все клетки предшественники в фарингеальной области. Др. возможность заключается в том, что межвидовые различия сказываются на результатах, т.e., миокард, составляющий дорсальный регион OFT ниже полулунных клапанов, происходит из правой стороны SHF у эмбрионов кур. Также сообщалось, что клетки предшественники в первой фарингеальной дуге дают миокард свободной стенки правого желудочка у мышей, тогда как наши эксперименты по маркированию краской показали, что клетки из первой фарингеальной дуги мигрируют в регион conus. Эксперименты с частичками угля и маркирования краской, с использованием эмбрионов кур, показали, что прямая (примитивная сердечная трубка) сердечная трубка дает правый желудочек (De la Cruz et al., 1977; Mjaatvedt et al., 2001), и Tbx5, маркерный ген для левого желудочка, экспрессируется в заднем регионе прямой сердечной трубки у эмбрионов кур (Yamada et al., 2000); следовательно, возможно, что слияние правой и левой кардиогенных передних латеральных пластинок мезодермы происходит в месте правого желудочка во время кардиогенеза у эмбрионов кур, тогда как он происходит в левом желудочке у мышей. Картирование судеб второго клона сердце-формирующих регионов в фарингеальных областях в основном одно и то же у эмбрионов кур и мышей; однако, могут существовать небольшие отличия между видами.

В данном сообщении мы показали, что предшественники сердца в SHA/AHF мигрируют, чтобы сформировать миокард области conus , а также контотрункальных эндокардиальных подушек. Наши наблюдения показали, что в добавление к SHF, мезенхимные популяции первой и второй фарингеальных дуг способны мигрировать в формирующийся OFT, чтобы генерировать не только миокард, но и также эндотелиальную и мезенхимную ткань, как демонстрирует кардиогенез у мышей (Kelly et al., 2001; Cai et al., 2003). У эмбрионов кур при кардиогенезе некоторая часть краниальной параксиальной мезодермы мигрирует в OFT через первую и вторую фарингеальные дуги и вносит вклад в миокардиальную и эндокардиальную популяции OFT (Tirosh-Finkel et al., 2006). Экспериментальные манипуляции подтвердили, что цефалическая мезодерма впереди сердечной трубки дает миокард OFT у эмбрионов кур (Mjaatvedt et al., 2001). Помимо мозодермальных компонентов, хорошо известно, что клетки кардиального нервного гребня вносят вклад в аортико-пульмональную перегородку и tunica media артерий 3-й, 4-й и 6-й фарингеальных дуг (Nishibatake et al., 1987). Waldo et al. (2005) сообщили, что клетки, маркированные краской в SHF на ст.18 дают проксимальную стенку аорты и легочного ствола. Вместе эти наблюдения подтверждают, что клетки предшественники в SHF/AHF мигрируют в развивающийся OFT и дают миокард и эндокард перед стадией 18. После этого клетки из SHF формируют tunica media проксимальных регионов магистральных артерий, а клетки кардиального нервного гребня из задних трех пар кардиальных дуг образуют аортико-пульмональную перегородку, а также дистальные стенки магистральных артерий.

Мыши, обладающие мутациями, затрагивающими развитие вторичного поля сердца, обнаруживают общие OFT морфологические признаки, такие как укорочение OFT и гипопластичные гребни конотрункальных подушек (Washington Smoak et al., 2005; Theveniau-Ruissy et al., 2008; High et al., 2009; Watanabe et al., 2010). Элонгация и ротация OFT и образование конотрункальных гребней играют критическую роль в становлении вентрикуло-артериального сопоставления, а также в образовании перегородки (Yasui et al., 1995; Nakajima et al., 1996; Qayyum et al., 2001; Okamoto et al., 2010); следовательно, измененное развитие кардиальных предшественников в фарингеальной области могут вызывать конотрункальные уродства.