小鼠胚胎呼吸内胚层相关第二生心区的发育

目的探讨小鼠胚胎心流出道分隔过程中,前肠呼吸内胚层与咽前第二生心区细胞发育的形态学关系及机制。方法胚龄9~13d小鼠胚胎标本各6例,连续石蜡切片,用抗转录因子叉头框蛋白A2(Foxa2)、抗胰岛因子1(ISL-1)、抗patched1(Ptc1)、抗patched 2(Ptc2)、抗α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)及抗心肌肌球蛋白重链(MHC)抗体进行免疫组织化学及免疫荧光染色。结果胚龄9~9.5d,前肠腹侧壁ISL-1阳性内胚层局部增厚,呼吸内胚层开始发育,ISL-1阳性间充质细胞紧随其后开始出现在呼吸内胚层周围的基质中。胚龄10~11.5d,呼吸内胚层向动脉囊方向生长延伸向喉-气管沟演变,ISL-1阳性咽前间充质细胞围绕呼吸内胚层呈对称的特征性锥体形结构分布,锥体顶端突入动脉囊腔向主-肺动脉隔发育。在喉-气管沟发育过程中,总能观察到1条实心内胚层细胞索位于其腹侧顶端,Ptc1和Ptc2主要局限于发育中的喉-气管沟及实心细胞索表达,喉-气管沟及实心细胞索的内胚层则位于锥体结构的中心。胚龄12~13d,在流出道水平前肠分隔形成气管,内胚层细胞索逐渐消失,气管上皮逐渐失去Ptc1和Ptc2表达,气管腹侧的ISL-1阳性间充质细胞密度明显减低,并逐渐停止向流出道添加,动脉囊分隔完成。结论呼吸内胚层的分化发育与咽前ISL-1阳性第二生心区细胞的发育聚集密切耦联。音猬因子(SHH)信号系统在呼吸内胚层发育过程中活跃程度较高,发育中的呼吸内胚层可能作为组织中心,通过SHH信号通路诱导ISL-1阳性细胞的聚集,并通过内胚层生长延伸造成的机械牵拉力驱动ISL-1阳性细胞迁移,参与流出道正常形态发生。     

小鼠胚胎呼吸内胚层形态发生与咽前间充质发育及流出道分隔的关系

目的 探讨呼吸内胚层与咽前间充质细胞发育的关系及对小鼠胚胎心流出道分隔的影响。方法 45只胚龄8~13d小鼠胚胎心连续石蜡切片,用抗胰岛因子1（ISL-1）、抗α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、抗音猬因子（音速波状蛋白, Shh）、抗patched（Ptc1）、抗patched 2（Ptc2）、抗smoothened（Smo）及抗心肌肌球蛋白重链（MHC）抗体进行免疫组织化学及免疫荧光染色。 结果 胚龄8～9d,ISL-1阳性细胞分布在心包腔背侧壁及前肠两侧间充质,并延伸至原始心管动脉端,心管心肌显较强的Ptc1和Ptc2阳性表达。胚龄10~13d,呼吸内胚层向腹侧延伸,Ptc1和Ptc2呈较强表达,ISL-1阳性咽前间充质细胞围绕呼吸内胚层形成对称的特征性锥体形结构,经动脉囊背侧壁伸入动脉囊腔,形成主肺动脉隔。胚龄12d,主肺动脉隔ISL-1阳性表达基本消失,大部分细胞转变为α-SMA阳性细胞。 结论 呼吸内胚层的分化发育与咽前ISL-1阳性间充质细胞的发育聚集密切耦联。发育中的呼吸内胚层可能作为组织中心,通过Shh信号通路对ISL-1阳性细胞的聚集提供位置信息。呼吸内胚层的正常腹侧延伸不但可诱导ISL 1阳性细胞的正常迁移和流出道的正常分隔,对流出道的正常形态发生及有效的肺循环建立起重要作用。     

小鼠胚胎心流出道的形态发生与呼吸内胚层发育耦联

目的 探讨小鼠胚胎心发育过程中前肠呼吸内胚层与第一生心区和第二生心区及胚胎心流出道的形态发生关系。方法 胚龄7.5～13d小鼠胚胎心各3个,连续石蜡切片,用抗胰岛素增强子结合蛋白1（ISL-1）、抗心肌肌球蛋白重链（MHC）、抗α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、抗Nkx2.5和抗增殖细胞核抗原（PCNA）抗体进行免疫组织化学或免疫荧光染色。结果 胚胎发育7.5d,ISL-1在生心板心肌前体细胞表达并与发育中的第二生心区ISL-1阳性细胞连续。胚胎发育第10～13天, 可见ISL-1强阳性的前肠腹侧呼吸内胚层细胞增生,排列不规则,     

转录因子Tbx3在小鼠胚胎第二生心区的表达规律

目的探讨转录因子Tbx3在小鼠胚胎第二生心区(SHF)的时空表达模式,为其对SHF的调节作用提供形态学依据。方法 40只胚龄9~15 d小鼠胚胎心脏连续石蜡切片,用抗胰岛素基因增强子结合蛋白1(ISL-1)抗体、抗心肌肌球蛋白重链(MHC)抗体、抗心肌肌球蛋白轻链Ⅱa(MLC2a)抗体、小鼠抗增殖细胞核抗体(PCNA)、抗Tbx3抗体进行免疫组织化学和免疫荧光双标染色。结果胚龄9 d,咽腹侧内胚层增厚,且表达Tbx3与SHF标记物ISL-1。胚龄10~12 d,咽腹侧间充质出现ISL-1阳性细胞并逐渐增多,部分细胞共表达Tbx3。动脉囊壁、心包腔背侧壁以及流出道远端壁也可见ISL-1表达,Tbx3在这些部位均呈阴性。心背侧间充质突(DMP)内可见ISL-1、Tbx3散在表达。胚龄13~15 d,DMP逐渐心肌化,同时可见Tbx3阳性细胞分布。结论 Tbx3在SHF的表达集中在咽腹侧间充质,可能参与调节SHF前体细胞的存在与增殖;但在后第二生心区(p SHF)的作用与在动脉端的SHF可能不同。     

呼吸内胚层相关第二生心区与小鼠胚胎流出道远端的形态发生

目的探讨小鼠胚胎呼吸内胚层相关第二生心区(PSHF)发育与流出道远端形态发生的关系。方法用免疫蛋白印迹法检测抗胰岛因子-1(ISL-1)在80例胚龄10~14 d小鼠胚胎心脏标本的表达。另用抗ISL-1、抗α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)及抗心肌肌球蛋白重链(MHC)抗体,对36例胚龄11~13 d小鼠胚胎心连续石蜡切片进行免疫组织化学或免疫荧光染色。结果胚龄11~12 d是ISL-1蛋白在小鼠胚胎心脏表达的高峰时段。胚龄11 d,来自鳃弓或心包腔背侧壁等处PSHF的ISL-1阳性细胞延伸进入流出道远端管壁,流出道远端管壁则失去MHC表达,呈α-SMA阳性表达;来自PSHF的ISL-1阳性细胞则围绕呼吸内胚层呈对称性锥体结构分布,锥体顶端突入动脉囊腔呈ISL-1阳性突起。胚龄11.5 d,PSHF锥体顶端进入动脉囊头侧和尾侧管壁,形成流出道远端管壁上对称的ISL-1阳性柱结构;而动脉囊腔尚未分隔,流出道远端仍为单一管道。胚龄12 d,PSHF锥体突起失去ISL-1表达,呈较强的α-SMA表达。在PSHF锥体突起与流出道嵴融合前,两者之间出现主-肺动脉孔;两者融合后则形成α-SMA阳性的暂时性主-肺动脉隔,将动脉囊分隔成MHC阴性的心包内的主动脉和肺动脉。胚龄13 d,主-肺动脉隔逐渐消失,心包内主动脉和肺动脉分离。在MHC阴性的心包内大动脉管壁上出现了α-SMA阳性的平滑肌层,仍可见少量PSHF的ISL-1阳性细胞延伸进入心包内大动脉管壁。结论在小鼠胚胎发育11~13 d,PSHF将动脉囊分隔成心包内的主动脉和肺动脉,并参与心包内大动脉的侧面管壁和对侧面管壁的分化形成。     

胰岛素增强子结合蛋白1在小鼠胚胎心的时空分布

目的 观察转录因子胰岛素增强子结合蛋白1（ISL1）在小鼠胚胎心的表达与心、第二生心区及前肠内胚层的发育。 方法 胚龄8～13d小鼠胚胎心共18个,连续石蜡切片,用抗心肌肌球蛋白重链（MHC）、抗ISL1、抗增殖细胞核抗原（PCNA）和抗α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)抗体进行免疫组织化学染色、免疫荧光染色和Western blotting检测。 结果 胚龄9d,ISL1阳性心前体细胞进入流出道远端。胚龄10d,ISL1阳性细胞延伸入流出道近端及静脉窦心肌。胚龄11～12d,心内ISL1表达量逐渐增多并达高峰,动脉端ISL1阳性细胞分布于流出道远端壁、心包内主肺动脉壁及主肺动脉隔,静脉端ISL1阳性细胞主要限于窦房结和静脉瓣。动脉端前肠内胚层细胞索增至最长,周围前生心区ISL1阳性细胞密度也达高峰,并且明显多于后生心区。胚龄13d,心内及第二生心区ISL1阳性细胞显著减少,内胚层细胞索趋于消失。 结论 ISL1阳性细胞在小鼠胚胎心的表达主要集中在胚龄9～13d,其表达模式与第二生心区及前肠内胚层的发育密切相关。     

Cx43、β-catenin、Smo在第二生心区的表达规律及意义

背景：第二生心区对于胚胎心脏发育具有重要意义，其发育异常会导致多种心脏畸形，Cx43基因敲除后第二生心区细胞的形成和增殖减少，但具体原因尚未明确。目的：(1)明确β-catenin、Smo以及Cx43在内胚层与第二生心区的表达模式，观察其有无共表达；(2)探究Cx43与Wnt/β-catenin通路或Shh通路之间是否存在相互作用，共同参与第二生心区的发育。方法：选取胚龄10-12 d的ICR小鼠胚胎石蜡包埋连续切片，进行免疫组织化学染色、苏木精-伊红染色、免疫荧光染色；剥离胚龄11 d小鼠胚胎的原始消化管用于蛋白印迹实验和免疫共沉淀。结果与结论：(1)胚龄10-12 d,Cx43与Isl1在前肠腹侧和心包腔背侧壁的部分间充质细胞呈共表达，Isl1阳性细胞增多的同时Cx43阳性细胞也增多；(2)胚龄10-12 d,Cx43与β-catenin在内胚层腹侧共表达；(3)胚龄10-12 d,Cx43与Smo在内胚层上共表达；(4)免疫共沉淀结果表明Cx43与β-catenin之间存在相互作用，共同参与第二生心区的发育。     

转录因子Nkx2.5、ISL-1表达与小鼠胚胎心的早期发育

目的:探讨转录因子Nkx2.5和ISL-1的表达与小鼠胚胎早期心发育的关系.方法:胚龄7.5～13d小鼠胚胎连续石蜡切片,用抗α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、抗心肌肌球蛋白重链(MHC)、抗转录因子ISL-1、抗Nkx2.5抗体,进行免疫组织化学显色.结果:转录因子Nkx2.5在胚龄7.5d生心板表达早于心肌特异性蛋白MHC及SMA.随心外形建立,Nkx2.5在心各部表达逐渐增强.胚龄9d, Nkx2.5阳性表达从原始心管动脉端延伸至心包腔背侧脏壁中胚层及咽周围轴旁中胚层.Isl-1开始表达于胚龄8d原始心管心背系膜及前肠腹侧脏壁中胚层间充质,阳性细胞数量在11～12d达顶峰,形成前肠腹侧连接流出道远端和心房背侧壁的ISL-1阳性细胞带.11～12d,流出道远端出现Nkx2.5和MHC阴性,ISL-1、SMA阳性表达区.胚龄13d后,Nkx2.5和ISL-1在心和前肠腹侧间充质的表达强度下降.结论:Nkx2.5是原始生心区心肌前体细胞早期分化的标记蛋白,在第2生心区表达限于胚龄9d、咽周脏壁和轴旁中胚层心肌前体细胞亚群.第2生心区标记蛋白ISL-1主要表达在胚龄8～12d前肠腹侧脏壁中胚层心肌前体细胞,并向心管添加心肌细胞,参与流出道发育及心管成襻.11d后,第2生心区间充质细胞开始分化为升主动脉和肺动脉干平滑肌.     

神经嵴细胞和胰岛因子1阳性细胞与小鼠胚胎心流出道发育的关系

目的 探讨迁移中的细胞视黄酸结合蛋白1(CRABP1)阳性神经嵴细胞、胰岛因子1(ISL-1)、阳性心肌前体细胞与小鼠胚胎心流出道发育的关系.方法 36只胚龄8.5～13d小鼠胚胎心连续石蜡切片,选用抗α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、抗心肌肌球蛋白重链(MHC)、抗转录因子ISL-1、抗CRABP1和抗磷酸化组蛋白H3(PHH3)抗体,进行免疫组织化学及免疫荧光染色.结果 胚龄8.5～10d,ISL-1阳性心肌前体细胞相继出现在心背系膜、原始咽两侧、头面部、鳃弓核心间充质和心包腔背侧壁间充质,构成心管流出道发育的第二生心区.胚龄11～13d,ISL-1阳性细胞在咽前方聚集,形成特征性锥体形结构,并向升主动脉、肺动脉干及主肺动脉隔延伸.胚龄9d前,神经嵴细胞散在分布于ISL-1阳性细胞之间,流出道远侧端可见少量CRABP1和ISL-1双阳性细胞.胚龄10d,CRABP1阳性神经嵴细胞分布在ISL-1阳性鳃弓核心间充质周围.随着发育,弓动脉等处的神经嵴细胞逐渐失去CRABP1表达,开始表达α-SMA.结论 ISL-1阳性第二生心区是动态结构,胚龄8.5～10d时,在神经嵴细胞配合下,向心管动脉端添加心肌细胞;胚龄11d后,开始向平滑肌方向分化,参与升主动脉、肺动脉干和主肺动脉隔的发育.     

神经嵴细胞和胰岛因子-1阳性细胞与小鼠胚胎心动脉端的发育

目的:探讨神经嵴细胞和胰岛因子-1(ISL-1)阳性细胞与小鼠胚胎心动脉端发育的关系.方法:胚龄8～12 d小鼠胚胎心连续石蜡切片,进行免疫组织化学检测.结果:α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、心肌肌球蛋白重链(MHC)、转录因子ISL-1、激活蛋白-2α(AP-2α)的表达胚龄8d,AP-2α阳性神经嵴细胞主要表达于神经褶外胚层.胚龄9～11 d,AP-2α阳性神经嵴细胞在前肠两侧沿弓动脉逐渐迁移至流出道头端心内膜垫,并形成主肺动脉隔雏形.胚龄8～10 d,ISL-1阳性细胞分布于前肠及神经沟两侧中胚层,构成第2生心区,向流出道添加心肌细胞.胚龄10～11 d,ISL-1阳性细胞在前肠腹侧正中间充质中聚集、与AP-2α阳性细胞共同参与主肺动脉隔形成.心包腔背侧脏壁中胚层及鳃弓核心间充质的ISL-1阳性细胞与流出道α-SMA或MHC阳性心肌相延续.胚龄12d,主肺动脉隔及流出道心内膜垫失去AP-2α及ISL-1阳性表达,转变为α-SMA阳性表达结构.结论:AP-2α阳性心神经嵴细胞和第2生心区来源的ISL-1阳性心前体细胞共同参与了小鼠心动脉端的形态发生.胚龄8～10 d,ISL-1阳性细胞分化为流出道心肌细胞.胚龄10～12 d,ISL-1阳性心前体细胞与AP-2α阳性细胞共同参与了主肺动脉隔的形成和流出道的分隔.     

小鼠胚胎心脏房室管心肌与心外膜的形态学变化

目的探讨小鼠胚胎心脏房室管分隔、重塑过程中房室管心肌与心外膜的变化规律。方法选用抗心肌肌球蛋白轻链Ⅱa(MLC2a)抗体、抗心肌肌球蛋白轻链Ⅱ(MLC-2)抗体、抗转录因子Tbx3(Tbx3)抗体、抗淋巴增强因子1(Lef1)抗体,对25只胚龄10~15 d小鼠胚胎切片进行免疫组织化学和免疫荧光染色。结果胚龄10~15 d,房室管心肌呈MLC2a阳性、MLC-2阴性,同时表达Tbx3。胚龄11~12 d,心外膜形成。胚龄12~13 d,两侧房室管心内膜垫彼此接近并融合形成房室瓣,心外膜来源间充质细胞数量增加,部分表达Lef1。胚龄13 d开始,部分心外膜来源间充质细胞穿过心肌延伸入壁侧房室瓣。胚龄15 d,房室瓣膜基部直接与MLC2a阳性的房室管心肌相连。结论小鼠胚胎房室管心肌发育为成体心脏房室环瓣膜基部的心肌;心外膜通过产生间充质细胞参与房室瓣的形成。     

An endothelial cell niche induces hepatic specification through dual repression of Wnt and Notch signaling

Complex cross-talk between endoderm and the microenvironment is an absolute requirement to orchestrate hepatic specification and expansion. In the mouse, the septum transversum and cardiac mesoderm, through secreted bone morphogenetic proteins (BMP) and fibroblast growth factors (FGF), respectively, instruct the adjacent ventral endoderm to become hepatic endoderm. Consecutively, endothelial cells promote expansion of the specified hepatic endoderm. By using a mouse reporter embryonic stem cell line, in which hCD4 and hCD25 were targeted to the Foxa2 and Foxa3 loci, we reconstituted an in vitro culture system in which committed endoderm cells coexpressing hCD4-Foxa2 and hCD25-Foxa3 were isolated and cocultured with endothelial cells in the presence of BMP4 and bFGF. In this culture setting, we provide mechanistic evidence that endothelial cells function not only to promote hepatic endoderm expansion but are also required at an earlier step for hepatic specification, at least in part through regulation of the Wnt and Notch pathways. Activation of Wnt and Notch by chemical or genetic approaches increases endoderm cell numbers but inhibits hepatic specification, and conversely, chemical inhibition of both pathways enhances hepatic specification and reduces proliferation. By using identical coculture conditions, we defined a similar dependence of endoderm harvested from embryos on endothelial cells to support their growth and hepatic specification. Our findings (1) confirm a conserved role of Wnt repression for mouse hepatic specification, (2) uncover a novel role for Notch repression in the hepatic fate decision, and (3) demonstrate that repression of Wnt and Notch signaling in hepatic endoderm is controlled by the endothelial cell niche.     

System for inducible expression of cre-recombinase from the Foxa2 locus in endoderm, notochord, and floor plate.

We targeted the reverse tetracycline controlled transactivator (rtTA) to the Foxa2 locus (Foxa2(ITA)) to generate a system for regulating Cre-recombinase activity within Foxa2 expression domains, including the endoderm, notochord, and floor plate of early mouse embryos. The use of an internal ribosomal entry site to obtain rtTA expression preserves Foxa2 function of the targeted allele. Cre activity with this system reflects the level of endogenous Foxa2 activity and is also tightly controlled by doxycycline. The location of Cre activity within the broader Foxa2 expression domain can be restricted by altering the timing of doxycycline administration. Isolated floor plate expression can be obtained in this manner. This system will provide a useful tool for manipulating gene expression in endoderm, notochord, and floor plate, all of which are tissues with important structural and patterning functions during embryogenesis.