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心臟的不對稱發(fā)育之路
點(diǎn)擊次數(shù):256 發(fā)布時(shí)間:2013-5-31
心臟的不對稱發(fā)育之路
從外表來看,我們的機(jī)體幾乎是*對稱的。然而實(shí)際上,包括心臟在內(nèi)的大多數(shù)內(nèi)臟器官都是不對稱的。心臟的右側(cè)負(fù)責(zé)肺循環(huán)(pulmonary circulation),而左側(cè)負(fù)責(zé)供應(yīng)機(jī)體的其他部分,這種不對稱性使心臟得以有效工作。
德國MDC分子醫(yī)學(xué)中心的研究人員Dr. Justus Veerkamp和Dr. Salim Seyfried對斑馬魚胚胎進(jìn)行了研究,揭示了心臟左右兩側(cè)的差異性發(fā)育機(jī)制,文章發(fā)表在Cell旗下的Developmental Cell雜志上。
在心臟的不對稱發(fā)育中,Nodal和Bmp的信號傳導(dǎo)很重要。不過,此前人們并不清楚這些通路是如何塑造心臟不對稱性的。研究人員在活體斑馬魚胚胎中,觀察了心臟前體細(xì)胞的遷移。由于斑馬魚胚胎是透明的,人們可以通過顯微鏡對單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行觀察。
研究顯示,在心臟發(fā)育的早期階段,Nodal蛋白在左側(cè)合成并觸發(fā)了一系列信號級聯(lián),使這一側(cè)的心臟前體細(xì)胞遷移得更快。研究人員指出,心臟兩側(cè)細(xì)胞的運(yùn)動能力差異,足以引起心臟組織的定向遷移,形成心臟的不對稱性。
此前,科學(xué)家們曾認(rèn)為是Bmp蛋白觸發(fā)了心臟左側(cè)的細(xì)胞遷移,并由此推測該蛋白在左側(cè)應(yīng)當(dāng)非?;钴S。但研究人員對Bmp蛋白進(jìn)行分析,卻發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此。
研究人員指出,Bmp的作用實(shí)際上是降低心臟細(xì)胞的運(yùn)動能力。而Nodal蛋白能夠通過激活Has2酶來進(jìn)行調(diào)控,限制Bmp在心臟左側(cè)的活性。研究顯示,Bmp的信號減少,會使左側(cè)的非肌肉肌球蛋白II(nonmuscle myosin II)表達(dá)降低,細(xì)胞運(yùn)動性增加。由此,心臟左側(cè)的細(xì)胞更快遷移,并zui終形成有功能的不對稱心臟。
隨后,研究人員對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了調(diào)整,使上述信號級聯(lián)中的蛋白分別以較高或較低的水平表達(dá)。在這種情況下,心臟細(xì)胞的運(yùn)動能力發(fā)生了微妙的改變,zui終導(dǎo)致心臟發(fā)育畸形,包括心臟*對稱和心臟橫向倒轉(zhuǎn)等等。
斑馬魚胚胎的這些心臟畸形,有些也會出現(xiàn)在人體中。而且不對稱發(fā)育相關(guān)的疾病,往往還對脾臟有影響,例如出現(xiàn)脾臟缺失或者出現(xiàn)兩個(gè)脾臟。此外,這項(xiàng)研究也為細(xì)胞遷移相關(guān)疾病帶來了新的啟示。