Исследование эмбрионов лягушек дает новое понимание процесса развития сердца

Исследование эмбрионов лягушек дает новое понимание процесса развития сердца

Во время эмбрионального развития клетки сначала мигрируют к своему конечному местоположению в организме, а лишь затем начинают дифференцироваться в конкретные типы клеток. Благодаря новому исследованию, проведенному в Пенсильванском университете, ученые смогли по-новому взглянуть на то, как эти процессы регулируют формирование тканей сердца. Биолог-эволюционист из Ветеринарной школы Пенсильванского университета Жан-Пьер Сент-Жаннет и его коллега Янг-Хун Ли из Южнокорейского Национального университета Чонбук выделили у шпорцевой лягушки (вид Xenopus) эмбриональную область, которая в процессе развития становится той частью сердца, что разделяет выводимую из сердца кровь. 

Шпорцевая лягушка обычно используется в качестве модельного организма в разного рода биомедицинских исследованиях и представляет особый интерес для ученых по причине того, что у земноводных имеется только один желудочек, а перегородка выводного тракта является неполной. У высших позвоночных животных (например, цыплят и мышей) кардиальный нервный гребень обеспечивает необходимое разделение двух кругов кровообращения на уровне выводного тракта, формируя при этом два кровеносных сосуда из одного. У рыб, не имеющих никакого разделения между кругами кровообращения, кардиальный нервный гребень участвует в развитии всех областей сердца.

«Мы ожидали обнаружить у лягушек нечто среднее между рыбами и высшими позвоночными животными, но ничего подобного нам не удалось найти, – рассказал Сент-Жаннет. – Оказалось, что клетки кардиального нервного гребня не участвуют в развитии перегородки выводного тракта, они прекращают свое перемещение еще до попадания в выводной тракт. Разделение крови происходит в совершенно другой части эмбриона, известной как вторая сердечная область».
«По сравнению с другими моделями, миграция клеток кардиального нервного гребня у земноводных существенно менялась в процессе эволюции», – сказал он.

Чтобы определить, куда клетки нервного гребня мигрировали во время развития, исследователи пометили эмбриональные клетки флуоресцентной краской, а затем проследили путь этих помеченных клеток под микроскопом. «Мы помечаем клетки кардиального нервного гребня в одном эмбрионе, а затем пересаживаем их непомеченному эмбриону. Мы даем эмбриону развиваться как обычно и смотрим, в какой части развивающегося сердца эти клетки оказываются в конечном итоге», – рассказал Сент-Жаннет.

Знание этих путей и биологических сигналов, управляющих ими, может иметь огромное значение для здоровья человека. «У детей встречается множество патологий, связанных с аномальным размещением кардиального нервного гребня, например, синдром Ди Джорджи, – говорит Сент-Жаннет. – Помимо прочих проблем, связанных с развитием, у этих пациентов наблюдается неполное разделение крови на уровне выводящего тракта, так как клетки кардиального нервного гребня не мигрируют и не дифференцируются в нужном месте». Синдром Ди Джорджи диагностируется примерно у одного из 4000 живорожденных детей и требует проведения операции на сердце для исправления врожденного дефекта.

«Шпорцевая лягушка могла бы стать подходящим модельным организмом для изучения сигналов, заставляющих эти клетки мигрировать в выводной тракт сердца, – говорит Сент-Жаннет. – Если мы сможем выяснить, какие сигналы препятствуют или, наоборот, способствуют заселению этой ткани клетками, мы сможем понять механизм развития той или иной патологии, например, синдрома Ди Джорджи, и, возможно, узнать, какую молекулу нужно ввести, чтобы заставить эти клетки мигрировать в нужном направлении».

Это исследование было проведено при финансовой поддержке Фонда Бриджа Ветеринарной школы Пенсильванского университета, а также на средства гранта, полученного от Национальных институтов здравоохранения США.  Результаты исследования были опубликованы в журнале «Development» (номер от 15 мая).


Источник:
medicaldaily.com
Перевод:
Serdechno.ru