轉(zhuǎn)錄因子GATA4與小鼠胚胎原始心管的形成及心臟靜脈端的發(fā)育.pdf

1、原始心管僅是左心室的原基，而胚胎心臟流出道、右心室則由流出道頭端、原始心管背側(cè)稱之為第二生心區(qū)的間充質(zhì)不斷分化為心肌細(xì)胞，添加至原始心管動脈端而形成。近年的研究發(fā)現(xiàn)，第二生心區(qū)并不僅局限于原始心管動脈端前腸腹側(cè)間充質(zhì)，心管靜脈端背側(cè)的前腸腹側(cè)間充質(zhì)也可分化為心肌細(xì)胞，不斷添加至原始心管靜脈端，分化發(fā)育為胚胎心臟的心房，靜脈竇及竇房結(jié)。但由于胚胎心臟靜脈端發(fā)育的復(fù)雜性，對胚胎心臟靜脈端發(fā)育的機制尚未完全闡明。轉(zhuǎn)錄因子GATA4是心臟發(fā)生調(diào)

2、節(jié)網(wǎng)絡(luò)中重要的蛋白，調(diào)控間充質(zhì)細(xì)胞向心肌細(xì)胞的分化增生及心臟的形態(tài)發(fā)生過程，但GATA4的表達和原始心管形成及心臟靜脈端發(fā)育的關(guān)系尚未見報道。本研究探討了GATA4在正常小鼠胚胎早期心管和心臟靜脈端發(fā)育過程中的作用，為闡明GATA4基因敲除后出現(xiàn)的心臟畸形機制提供形態(tài)學(xué)依據(jù)。 發(fā)育成熟肺靜脈通入左心房，而在心臟發(fā)育過程中，靜脈竇，肺靜脈和心房的關(guān)系一直存在著爭議：有學(xué)者認(rèn)為肺靜脈在靜脈竇中發(fā)育；也有學(xué)者認(rèn)為肺靜脈通過心背系膜直接

3、進入左心房。 本實驗第一章應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法，結(jié)合心肌特異性蛋白心肌肌球蛋白重鏈(MHC)、α-橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α-SCA)以及心肌早期分化的標(biāo)志蛋白α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)在心肌分化過程中的表達特點，研究了轉(zhuǎn)錄因子GATA4表達和小鼠早期心管形成、靜脈端形態(tài)發(fā)育及心肌分化的關(guān)系。本實驗第二章系統(tǒng)觀察了小鼠胚胎心臟靜脈端肺靜脈α-橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α-SCA)、α-平滑肌肌動蛋白(a-SMA)的表達特征，研究肺靜

4、脈起源及肺靜脈心肌的形成。 第一章 GATA4在小鼠胚胎原始心管的表達及心臟靜脈端的發(fā)育 用抗轉(zhuǎn)錄因子GATA4、抗α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、抗α-橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α-SCA)、抗心肌肌球蛋白重鏈(MHC)抗體對胚齡7.5～12天小鼠胚胎心臟連續(xù)切片進行免疫組化PAP法染色。結(jié)果顯示：轉(zhuǎn)錄因子GATA4在7.5天小鼠胚胎生心板及原始心管顯較強表達，心肌特異性蛋白質(zhì)MHC、α-SCA僅在少數(shù)細(xì)胞顯較弱表達，α-

5、SMA表達則為陰性。胚胎發(fā)育第8.5天，第二生心區(qū)來源的胚胎心臟流出道和靜脈端明顯可辨。α-SMA表達增強，延伸至流出道、靜脈端遠(yuǎn)端和心包腔臟壁中胚層的返折處，GATA4和MHC的表達主要集中在“S”型心臟的左、右心室，在流出道遠(yuǎn)側(cè)端、大部分靜脈端GATA4和MHC表達為陰性。靜脈竇的形態(tài)發(fā)生以及靜脈竇壁心肌化是在胚胎發(fā)育9.5天后，逐漸并入右心房的過程中完成的。GATA4和MHC在第二生心區(qū)來源的胚胎心臟流出道和靜脈端的表達出現(xiàn)在形態(tài)

6、發(fā)生之后，但GATA4表達先于心肌特異性蛋白MHC和α-SCA。胚胎發(fā)育第11天，近右心房的上主靜脈壁間充質(zhì)增生分化形成GATA4和α-SMA陽性的竇房結(jié)原基，第12天獲得較強MHC表達。間充質(zhì)向心肌細(xì)胞的分化也出現(xiàn)在右下主靜脈壁。因此，我們認(rèn)為GATA4是原始生心區(qū)心肌細(xì)胞開始分化的較早的標(biāo)志蛋白。α-SMA是第二生心區(qū)來源的心肌細(xì)胞早期分化的標(biāo)志蛋白之一，它的表達可能不受GATA4調(diào)節(jié)。GATA4不影響第二生心區(qū)間充質(zhì)細(xì)胞向心肌細(xì)胞

7、的定向分化和向心管兩端遷移。GATA4主要調(diào)節(jié)定向后的心肌細(xì)胞的增生和分化以及心管靜脈端的正確成襻。第二生心區(qū)應(yīng)包括近右心房的靜脈壁間充質(zhì)。 第二章小鼠肺靜脈起源和肺靜脈心肌的形成 收集9-17天胎齡胚胎，用抗α-SCA、抗α-SMA單克隆抗體對連續(xù)切片進行免疫組化PAP法染色。結(jié)果顯示：小鼠胚胎發(fā)育第11天，心背系膜內(nèi)α-SCA、α-SMA表達皆陰性的內(nèi)皮性肺靜脈出現(xiàn)，肺靜脈開口于原始房間隔左側(cè)。小鼠胚胎發(fā)育第12天，

8、肺靜脈周圍出現(xiàn)α-SCA、α-SMA陽性細(xì)胞。小鼠胚胎發(fā)育第12天以后，伴隨肺靜脈縱向延伸，α-SMA陽性細(xì)胞出現(xiàn)在肺靜脈周圍的間充質(zhì)中，肺靜脈周圍α-SCA、α-SMA陽性細(xì)胞逐漸增多，在12-13天之間增加最明顯，小鼠胚胎發(fā)育至14、15天兩種抗體表達至高峰。胚胎發(fā)育第16，17天，開口于左房發(fā)育漸成熟的肺靜脈α-SMA表達明顯下降，α-SCA的表達還維持在較高水平。因此我們認(rèn)為，肺靜脈不在靜脈竇中發(fā)育，肺靜脈始基和內(nèi)皮性肺靜脈與原