Levande avbildningstekniker har gett spanska forskare djupare inblick i utvecklingen av det embryonala hjärtat hos möss. Deras analys avslöjar samordningen som uppstår mellan hjärtfaderceller - celler som liknar stamceller som kan förändras till en annan specifik celltyp under hjärtutveckling. De fann att stamceller går igenom alternativa faser av förändring till hjärtmuskel (differentiering) för att initiera tidig hjärtfunktion, och bidrar till hjärtmorfogenes. Studien, som ursprungligen publicerades som ett förtryck i bioRxiv, visas idag i tidningen eLife .
"Tidigare studier har visat att två populationer av stamceller är involverade i ryggradsdjurens utveckling:första celler i hjärtfält (FHF) och andra hjärtfält (SHF) -celler, "förklarar huvudförfattaren Kenzo Ivanovitch från spanska nationella kardiovaskulära forskningscentret (CNIC)." FHF rekryteras tidigt i utvecklingen för att bilda hjärtformens ursprungliga form, och SHF införs senare för att förlänga rörets längd. Dock, tills nu, både den exakta rollen för celldifferentiering och cellulära rörelser under hjärtutveckling har inte fångats. "
För att titta närmare på denna process, Ivanovitch och hans team, inklusive Susana Temiño, en tekniker på CNIC, etablerade ett helembryo, levande avbildningsmetod baserad på tvåfotonmikroskopi som gör det möjligt att spåra vävnader på cellnivå. Med hjälp av olika genetiska spårningsverktyg, de märkte stamfader och differentierade celler och spårade dem i 3D över tiden. De kombinerade sedan dessa bilder med 3D-rekonstruktioner av hjärtröret i flera utvecklingsstadier.
"Våra bilder visade tre olika faser av hjärtrörsbildning, "förklarar Ivanovitch." Under en inledande fas, FHF -celler differentieras snabbt för att bilda en hjärtmåne, medan begränsad morfogenes sker. I den andra etappen, det finns inga differentieringshändelser, men omfattande morfogenes resulterar i det fullt bildade hjärtröret. Och i den tredje och sista fasen, hjärtcellsdifferentiering återupptas och bidrar till de kända SHF-härledda regionerna i hjärtat. Detta tätt reglerade schema gör att det unga hjärtat kan börja arbeta som embryot kräver, samtidigt som den komplexa arkitekturen i finalen byggdes, definitivt organ. "
Dessa fynd belyser den väsentliga roll som FHF- och SHF-celler spelar i embryonal hjärtutveckling och avslöjar koordinering på vävnadsnivå mellan alternerande faser av differentiering och morfogenes under bildandet av hjärtröret.
Seniorförfattare Miguel Torres, Gruppledare på CNIC, säger, "I framtiden, Vi hoppas att byggandet av detta arbete kommer att hjälpa till att avslöja nya mekanismer för organogenes. Detta skulle ha viktiga konsekvenser för större förståelse av både normal hjärtutveckling och ursprunget till abnormiteter hos nyfödda barn. "
