常见的干细胞心脏和肺部发展解释适应生活在陆地上

的进化适应陆地上的生活长久以来困扰生物学家——羽毛恐龙的后裔鳞片,胳膊和腿是如何进化的鳍,和从古代鱼器官肺发展吗?

生物学家已经知道心血管和肺系统的共同发展是最近进化适应以外的生活水,心脏的功能耦合与肺的气体交换功能。肺是最近的一个器官在哺乳动物进化和陆地生活可以说是最重要的。

这两个系统的协调的成熟的细胞了胚胎发育,当原始的肺祖细胞伸出到原始心脏祖细胞的两个器官形成心肺循环并行发展。然而,人们很少知道分子线索指导同步发展,以及一个共同的祖细胞的器官可能影响等相关疾病的病理肺动脉高压。

在本周发表的一篇新论文在线自然,从佩雷尔曼医学院的一个团队,宾夕法尼亚大学,显示肺血管、血管连接心脏肺,即使没有肺。老鼠的肺发展还是抑制肺血管,心脏祖细胞的研究人员透露,还是干细胞,对于心肺联合开发至关重要。

宾夕法尼亚大学团队,由爱德华·e·Morrisey博士,教授,医学和细胞和发育生物学和科学宾夕法尼亚大学再生医学研究所的主任,识别出一个多能心肺中胚层祖细胞群,他们叫cpp。cpp可以区别于其他许多早期胚胎细胞的表达研究信号分子Wnt2。

“我们问这些祖细胞能产生心脏和肺的衍生品,“Morrisey说。“我们的数据表明,Wnt2-positive细胞存在肺之前发展和帮助协调肺和心脏联合开发通过生成细胞类型组织。”

的问题对于肺发育和连接到心血管系统Morrisey实验室多年来一直感兴趣的问题。“很明显的人都看着大多数陆生动物的解剖,心脏和肺部紧密的联系在一起。这是甚至反映在临床医学,在许多地方,包括佩雷尔曼医学院心血管医学的部门曾称为心肺医学、分工”Morrisey指出。

Morrisey实验室开始使用一组简单的问题:如何肺和心脏共同开发和关键信号调节这一过程是什么?这个工作的突破发生在团队特征Wnt2基因的表达模式。

“Wnt2 embryo-exactly早期表达的是一个独特的地方在早期心脏和前肠管之间,肺将来自的地方。”This allowed the researchers to create a model system in mice, whose cardiopulmonary anatomy is very similar to humans, and ask whether Wnt2-positive cells could coordinate heart and lung co-development.

使用细胞谱系追踪分析,表明Wnt2细胞生成单一克隆,反过来,生成心脏和肺组织,包括心肌细胞和血管细胞如血管平滑肌。事实上,cpp能够生成绝大多数的早期胚胎细胞类型的心脏和肺。这些研究还表明,肺内的不同的细胞谱系是相关的。例如,血管平滑肌和气道平滑肌共享一个共同的祖细胞在肺。

cpp的发展是由另一个著名的称为刺猬蛋白的表达,这是正确的连接所需的肺血管到心脏。这些研究表明,刺猬,也表达了早期肺部祖细胞,有助于促进cpp分化成平滑肌肺脉管系统的组件。

综合来看,这些研究都确定一个小说人口多能心肺祖细胞协调心肺联合开发,这需要适应陆地的存在。

发现cpp坐标肺和心脏共同发展也有重要的意义对于影响器官的疾病,如肺动脉高压。目前尚不清楚肺动脉高压主要是肺部疾病或是否也有内在缺陷心脏或心血管系统。cpp的识别提供重要的见解肺动脉高血压和其他疾病通过确定一个共同的祖细胞的器官。未来的研究将集中在cpp是否存在于成人心肺系统以及他们是否发挥作用的反应肺和心伤害或疾病。