Das menschliche Herz confounds Logik, indem Sie zu schlagen, bevor es vollständig gebildet - eine Entwicklungsstörung Kuriosität von allen Wirbeltieren Herzen. Neue Forschung zeigt nun ein Zusammenhang Kuriosität: Das Ventil, die für die Herzen zu pumpen aus Blut gewonnen 't Form der Regel, es sei denn, das Herz ist bereits stetig zu schlagen.
Die überraschende Entdeckung, in genetischen Studien transparenter Zebrafisch Embryonen, deutet darauf hin, dass die Ursache für einige Menschen angeborene Defekte Herzklappe Mai liegen nicht in den Genen für die Bildung des Ventils selbst, sondern in Genen, die in den Herzmuskel, dass die Pumpen das Blut. Über 1600 Ventil Defekte diagnostiziert werden jedes Jahr in den USA und einige der Gene, die für diese Mängel festgestellt wurden.
Das Forscherteam festgestellt, dass eine Mutation in einem einzigen Gen, die in Herzen Kontraktion eingemischt mit der Entwicklung der Herzklappe. Während die Mutation würde töten, einen menschlichen Embryo, der Entdeckung zeigt, dass die normalen Herzen Kontraktion ist erforderlich für den normalen Ventil Bildung, so auch vorübergehende Störungen in den frühen Herzschlag könnte dazu führen, dass Ventil Mängel.
"Ich erwartet, dass die frühen Phasen der Herzklappe Bildung wäre völlig hart verdrahtet, anstatt durch das Schlagen des Herzens", sagte Didier Stainier, PhD, Professor für Biochemie und Biophysik am UCSF und leitende Autor der ein Papier über die Entdeckung online veröffentlicht 11. Mai durch die Public Library of Science (PLoS) Biology.
"Es scheint nun wahrscheinlich, dass einige Herzklappe Mängel bei neugeborenen Kindern kann dies durch eine vorübergehende Unterbrechung der normalen Herzen Kontraktion früh im Leben des Embryos, und nicht durch genetische Defekte in den Ventilen selbst. Dies könnte dazu führen, dass eine neue Art, um Blick auf angeborenen Herzfehlern ", sagte er.
Wenn stimmt, bewiesen beim Menschen, die Feststellung könnte Ärzten zur Behandlung oder Verhinderung von Herzfehlern vor der Geburt durch Konzentration auf fetalen Herzens Bildung statt, die zur Bewältigung der Folgen von Herzfehlern bei Säuglingen nach der Geburt, sagte der Forscher.
Die volle Wirkung der Mutation auf Ventil Bildung konnte nicht entdeckt werden in einer Maus oder einem Menschen, weil die sich entwickelnden Embryo würde schnell sterben, wenn das Ventil nicht erlauben Blut aus dem Herzen, Hunger der wachsenden Embryo von Sauerstoff. Aber die Zebrafisch Embryo ist so klein, dass sie überleben können, ohne Blutkreislauf mehrere Tage lang - lang genug für die Forscher, um festzustellen, dass die einzige Mutation in den Genen, die in Herzen Kontraktion führte zu defekten Herzklappe Bildung.
Der Zebrafisch Embryo ist nicht nur transparent, sondern es entwickelt sich außerhalb des Körpers der Mutter, die ein offenes Fenster auf Wirbeltiere Entwicklung. Stainier Team könnte leicht erkennen Herzklappe Mängel in der Entwicklung von Fisch und prüfen sie, wie die Embryonen entwickelt. Wissenschaftler studieren Zebrafisch haben viele Wirbeltiere Entwicklung Gene, von denen die meisten wurden inzwischen beim Menschen identifiziert.
Die Forscher verwendeten "nach vorn Genetik", um die Schlüssel-Gen: Mehrere Dutzend Zebrafisch Männer ausgesetzt waren sie einer chemischen Mutagen, und Hunderttausende von ihren Nachkommen wurden sie für eine Entwicklungs-Anomalien. Dies ermöglicht es den Forschern zu identifizieren Gene, involviert in der Entwicklung, hatte noch nie zuvor berücksichtigt.
Das Team identifiziert einer mutierten sie genannt cardiofunk (CFK), fehlt die Fähigkeit zu entwickeln, ein Ventil für Blut, um das Herz. Normalerweise, Blut gepumpt wird aus dem Vorhof der Ventrikel und anschließend das Ventil zwischen ihnen schließt, so dass, wenn die Ventrikel Verträge, Blut fließt nach vorn in den embryonalen Kreislauf-System statt nach hinten in den Vorhof. Aber in den Mutanten, Blut floss hin und her zwischen dem Vorhof und Ventrikel, nie aus dem Herzen.
Die Forscher erwartet, dass die Mutation, die für die Ventil-Defekt wäre in einem Gen, ausgedrückt in den Entwicklungsländern Ventil. Aber genetische Kartierung der CFK-Mutation zeigte eine Veränderung in einem Gen für eine bislang unbekannte Aktin-Molekül, im Zusammenhang mit actins gefunden in Muskelzellen. Mit Techniken zur Erkennung von RNA, sie zeigten die CFK-Gen wird in den Herzmuskel, und nicht im Gewebe, gibt Anlass zu der Herzklappe.
Worum geht es in das pulsierende Herz, dass löst normalen Ventil Bildung?
"Ich denke, es wird sich als eine Kombination von Vorläufer-Zellen Ventil Sensing Blutfluss und Sensor-Signale von Muskelzellen - und vielleicht auch andere Faktoren", sagte Stainier. "Die Ermittlung anderen Mutanten mit einem ähnlichen Mängeln sollte die Antwort."
Die Studie bietet einen neuen Ansatz für die frühzeitige Erkennung der menschlichen Herzfehlern, sagte er. Es ist das erste genetische Beweis dafür, dass Funktion ist für die Form, um zu reifen.
Lead-Autor über die Forschung wurde Dr. Thomas Bartman, MD, einem ehemaligen Post-Wissenschaftler in Stainier's Labor und jetzt ein Assistent Professor für Neonatologie am Cincinnati Children's Hospital Medical Center. Co-Autoren sind Emily Walsh, PhD und Jonathan Alexander, MD, PhD, beide ehemalige Studenten in der Stainier Labor; Peter A. Rubenstein, PhD, Professor für Biochemie an der University of Iowa College of Medicine, und Kuo-Kuang Wen, PhD, ein Wissenschaftler, Melissa McKane, ein leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter; und Jihui Ren, ein Doktorand, alle Arbeiten in Iowa Rubenstein's Lab.
Die Forschung wurde unterstützt durch die NIH, die Packard-Stiftung und der Howard Hughes Medical Institute.
HINWEIS: Videos der normalen und mutierten embryonalen Herzen finden sich unter:
http://home.earthlink.net/ ~ bartmanlab
Kontakt: Wallace Ravven
wravven@pubaff.ucsf.edu
415-476-2557
University of California - San Francisco