胚胎心臟流出道的分隔與重塑.pdf

1、胚胎早期單管狀心臟流出道連于動脈囊和原始心室之間。隨發(fā)育，流出道經(jīng)復(fù)雜的分隔和結(jié)構(gòu)重建，參與心包內(nèi)主、肺動脈與所屬動脈瓣膜以及左右心室流出道的發(fā)育。有關(guān)不同種屬動物胚胎心臟流出道發(fā)育和分隔機(jī)理已有大量研究，但目前尚有許多爭議。探討胚胎早期心臟流出道的正常發(fā)育和分隔機(jī)理可以為流出道發(fā)育和分隔異常導(dǎo)致的先天性心臟病的發(fā)病機(jī)理提供理論依據(jù)。 心臟神經(jīng)嵴是指從耳板中部到第3對體節(jié)之間的神經(jīng)嵴細(xì)胞，遷移進(jìn)入胚胎心臟，參與主肺動脈隔、流出道

2、心內(nèi)膜墊的形成與流出道的分隔。遷移前去除心臟神經(jīng)嵴，可表現(xiàn)為永久性動脈干等畸形。因此，有關(guān)神經(jīng)嵴細(xì)胞在流出道的分布與功能成為研究焦點(diǎn)之一，但由于種屬差異和實(shí)驗(yàn)方法不同，對心臟神經(jīng)嵴在流出道分隔中的作用仍存在分歧。 流出道嵴融合形成間充質(zhì)性流出道隔與其肌性化相伴隨，間充質(zhì)組織肌性化的機(jī)制仍存在爭議。有學(xué)者認(rèn)為流出道壁心肌細(xì)胞不斷向隔內(nèi)生長，同時募集相鄰間充質(zhì)細(xì)胞向心肌細(xì)胞分化共同完成流出道隔的肌性化。而本課題組觀察到流出道嵴及其融

3、合形成的流出道隔內(nèi)存在間充質(zhì)細(xì)胞的原位分化。因此，流出道心肌性隔的形成機(jī)制有待進(jìn)一步研究。 本實(shí)驗(yàn)通過觀察α—平滑肌肌動蛋白(α—SMA)、α—橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α—SCA)、肌球蛋白重鏈(MHC)在C10期~C19期人胚心臟的表達(dá)規(guī)律，探討流出道嵴、主肺動脈隔的形成與動脈囊、心肌性流出道的分隔過程；闡明α—SMA．在流出道心肌與心內(nèi)膜墊內(nèi)的表達(dá)規(guī)律及其意義。通過觀察胚齡10～14d小鼠胚胎心臟流出道內(nèi)PlexinA2、α—S

4、MA陽性細(xì)胞分布規(guī)律與流出道嵴內(nèi)致密細(xì)胞團(tuán)融合過程中間充質(zhì)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化，探討PlexinA2、α—SMA時空表達(dá)特點(diǎn)及其對間充質(zhì)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響。通過觀察胚齡12～16d小鼠胚胎心臟流出道心肌性隔的形成過程，探討流出道心肌性隔的形成機(jī)制。 第一章、人胚早期心臟流出道的分隔。 對32例C10期～C19期[Carnegie stage 10～Carnegie stage19，Carnegie分期法，排卵后(22±1～4

5、7)d]人胚心臟連續(xù)切片，經(jīng)抗α—平滑肌肌動蛋白(α—smooth muscle actin，α—SMA)、抗α—橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α—sarcomeric actin，α—SCA)、抗肌球蛋白重鏈(myosin heavy chain，MHC)抗體免疫組織化學(xué)染色，觀察進(jìn)入流出道嵴的α—SMA陽性細(xì)胞的遷移路線、動脈囊的演變及其與心肌性流出道的分隔過程。結(jié)果顯示：人胚C10期～C13期，動脈囊位于心包腔外，與心肌性流出道的界限位于流

6、出道與心包腔背側(cè)壁反折處；人胚C14期～C15期，第4弓動脈以下的動脈囊逐漸降入心包腔內(nèi)，動脈囊壁心肌化成為流出道的遠(yuǎn)端，使心肌性流出道增長；人胚C16期，第4弓動脈水平的動脈囊也降入心包腔內(nèi)，但未發(fā)生心肌化，動脈囊與心肌性流出道界限移至心包腔內(nèi)。人胚C12期～C15期，α—SMA陽性細(xì)胞逐漸在流出道心內(nèi)膜墊聚集，參與形成螺旋狀流出道嵴；C16期，α—SMA陽性主肺動脈隔形成，流出道嵴縮短。人胚C14期，心包腔外的動脈囊分隔。人胚C16

7、期，進(jìn)入心包內(nèi)的動脈囊分隔為心包內(nèi)升主動脈和肺動脈干，心肌性流出道遠(yuǎn)端可見兩動脈瓣膜原基，流出道嵴尚未融合。人胚C19期，瓣膜水平流出道嵴開始融合形成流出道隔，分隔心肌性流出道，來自兩側(cè)嵴內(nèi)α—SMA陽性細(xì)胞在隔中央聚集。由此本文認(rèn)為：流出道嵴的形成早于主肺動脈隔的出現(xiàn)，流出道嵴的遠(yuǎn)端、近端界限與心肌性流出道的遠(yuǎn)端、近端界限始終保持一致。動脈囊首先在心包腔外分隔，進(jìn)入心包腔后由主肺動脈隔分隔形成心包內(nèi)升主動脈、肺動脈干，流出道嵴遠(yuǎn)端形成

8、兩動脈瓣膜。流出道嵴大部融合分隔瓣膜以下的心肌性流出道。 第二章、人胚早期心臟流出道內(nèi)α—SMA陽性細(xì)胞的發(fā)育。 用抗α—平滑肌肌動蛋白(α—SMA)、抗α—橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α—SCA)、抗肌球蛋白重鏈(MHC)抗體對29例C10期~C16期[Carnegie stage 10～Carnegie stage 16，排卵后(22±1～37)d]人胚心臟連續(xù)切片進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色。結(jié)果顯示：人胚發(fā)育C10期～C13期，

9、與流出道反折處的心包腔背側(cè)壁中胚層上皮細(xì)胞部分呈α—SMA陽性，而α—SCA和MHC表達(dá)較弱。提示心包腔背側(cè)壁上皮不斷分化為心肌細(xì)胞添加至流出道遠(yuǎn)端使其增長，這些心肌細(xì)胞α—SMA的表達(dá)早于α—SCA和MHC。人胚C14期～C15期，進(jìn)入心包腔的動脈囊壁α—SMA染色為強(qiáng)陽性，而α—SCA和MHC僅在左側(cè)壁表達(dá)較強(qiáng)。提示動脈囊壁正在心肌化。人胚C12期～C15期，α—SMA陽性細(xì)胞由咽部間充質(zhì)逐漸遷入流出道心內(nèi)膜墊內(nèi)，同時可見流出道心內(nèi)

10、膜的部分內(nèi)皮細(xì)胞由α—SMA陰性轉(zhuǎn)為陽性，向間充質(zhì)細(xì)胞分化。不同來源的間充質(zhì)細(xì)胞在流出道心內(nèi)膜墊內(nèi)聚集，參與形成流出道嵴。隨著α—SMA陽性細(xì)胞不斷進(jìn)入，流出道嵴體積逐漸增大。人胚C16期，流出道嵴縮短，嵴內(nèi)大部分間充質(zhì)細(xì)胞α—SMA表達(dá)減弱，而在流出道嵴近心肌處出現(xiàn)成行排列的α—SMA強(qiáng)陽性細(xì)胞，相鄰的心肌細(xì)胞伸出突起與其相連。由此本文認(rèn)為：α—SMA可作為心肌細(xì)胞早期分化的標(biāo)志；流出道嵴表面內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞分化時表達(dá)α—SMA；

11、主肺動脈隔與流出道嵴內(nèi)的α—SMA陽性細(xì)胞參與動脈囊分隔。 第三章、小鼠胚胎心臟流出道嵴的發(fā)育。 用抗α—平滑肌肌動蛋白(α—SMA)、抗α—橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α—SCA)單克隆抗體對胚齡10～14d小鼠胚胎心臟連續(xù)切片進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色；用原位雜交方法顯示PlexinA2陽性細(xì)胞向胚齡10～14d小鼠胚胎流出道的遷移與分布；透射電鏡觀察胚齡12.5d心臟流出道嵴融合過程。結(jié)果顯示：胚齡10～11d，神經(jīng)管及其周圍、

12、動脈囊和弓動脈壁可見PlexinA2陽性細(xì)胞，并沿動脈囊壁遷入流出道嵴內(nèi)，部分細(xì)胞同時表達(dá)α—SMA。胚齡12d，PlexinA2陽性細(xì)胞分布在脊神經(jīng)節(jié)、咽前間充質(zhì)、主肺動脈隔以及主、肺動脈壁。主肺動脈隔顯α—SMA強(qiáng)陽性，但動脈壁僅見少量α—SMA陽性細(xì)胞。胚齡12.5d，兩側(cè)流出道嵴內(nèi)致密間充質(zhì)細(xì)胞團(tuán)形成，并在瓣膜水平開始融合，PleinA2表達(dá)較弱，α—SMA表達(dá)呈強(qiáng)陽性。在流出道嵴融合開始后，嵴表面的內(nèi)皮細(xì)胞帶形成繼而斷裂消失，

13、由含微絲少、排列稀疏的間充質(zhì)細(xì)胞取代。兩側(cè)致密細(xì)胞團(tuán)逐漸靠攏、融合。有的間充質(zhì)細(xì)胞內(nèi)含較多線粒體和微絲，細(xì)胞之間形成細(xì)胞連接點(diǎn)；有的間充質(zhì)細(xì)胞含微絲少，細(xì)胞膜間斷融合。還可見內(nèi)皮細(xì)胞或間充質(zhì)細(xì)胞融合形成雙核細(xì)胞。由上述結(jié)果可得出以下結(jié)論：流出道心內(nèi)膜墊內(nèi)α—SMA陽性間充質(zhì)細(xì)胞來自神經(jīng)嵴；內(nèi)皮細(xì)胞—間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化參與流出道嵴融合；致密細(xì)胞團(tuán)內(nèi)間充質(zhì)細(xì)胞富含微絲束和細(xì)胞連接點(diǎn)或發(fā)生細(xì)胞膜局部融合，增加了細(xì)胞之間連接的牢固性，有助于流出道嵴

14、的融合；PlexinA2表達(dá)減弱可能有助于間充質(zhì)細(xì)胞的粘附與聚集。 第四章、小鼠胚胎心臟流出道間充質(zhì)隔的肌性化。 用抗α—平滑肌肌動蛋白(α—SMA)、抗結(jié)蛋白(Desmin)、抗α—橫紋肌肌節(jié)肌動蛋白(α—SCA)單克隆抗體對胚齡12～16d小鼠胚胎心臟連續(xù)切片進(jìn)行染色。用TUNEL染色對胚齡13～15d小鼠胚胎心臟切片進(jìn)行染色。結(jié)果顯示：胚齡12d，小鼠胚胎心臟流出道嵴尚未融合，一側(cè)嵴內(nèi)觀察到少量α—SMA、Desm

15、in、α—SCA陽性的心肌細(xì)胞，并可見流出道壁心肌細(xì)胞開始向嵴內(nèi)延伸。胚齡12.5～14d，動脈瓣膜及其以下流出道嵴融合形成間充質(zhì)性流出道隔。流出道壁α—SCA陽性的心肌細(xì)胞進(jìn)一步向間充質(zhì)隔內(nèi)長入。隔中央可見α—SMA、α—SCA陽性細(xì)胞獨(dú)立存在。胚齡13～15d，流出道隔中央可見α—SMA陽性細(xì)胞聚集形成漩渦狀結(jié)構(gòu)，隔內(nèi)更多間充質(zhì)細(xì)胞由心肌細(xì)胞取代，僅在其中央呈α—SCA陰性。胚齡16d流出道心肌性隔形成。胚齡13～15d，間充質(zhì)隔中