$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Serce jest pierwszym funkcjonalnym organem embrionu ssaka. Około dnia embrionalnego (E) 7,5 u myszy, obustronne komórki mezodermy przedsercowej tworzą półksiężyc serca po stronie brzusznej1. Półksiężyc serca zawiera dwie populacje komórek przedsercowych, które obejmują komórki progenitorowe mięśnia sercowego i wsierdzia2. Około E8.0 prekursory serca łączą się w linii środkowej, tworząc prymitywną rurkę serca składającą się z dwóch tkanek nabłonkowych, zewnętrznego mięśnia sercowego i wewnętrznego wsierdzia, które jest wyspecjalizowanym śródbłonkiem oddzielonym macierzą zewnątrzkomórkową zwaną galaretką sercową. Później, w E8,5, rurka serca ulega pętli w prawo. Zapętlone serce ma różne obszary anatomiczne ze specyficznymi sygnaturami molekularnymi, takimi jak droga odpływu (OFT), komory i kanał przedsionkowo-komorowy (AVC)3. Chociaż początkowo rurka serca rozszerza się po stronie napływu poprzez dodanie komórek4, przy E9.5, intensywna proliferacja serca powoduje rozdęcie komór i utworzenie sieci beleczkowej5. Tworzenie zastawek odbywa się w AVC (przyszłe zastawki mitralne i trójdzielne) oraz w OFT (przyszłe zastawki aortalne i płucne).
Wsierdzie odgrywa kluczową rolę w rozwoju zastawki. Komórki wsierdzia przechodzą przejście nabłonkowo-mezenchymalne (EMT) w AVC i OFT, tworząc poduszki wsierdzia, strukturę, która pojawia się na początku rozwoju zastawki. Różne szlaki sygnałowe aktywują ten proces; przy E9.5 u myszy, NOTCH aktywowany w wsierdziu w odpowiedzi na BMP2 pochodzenia mięśniowo-sercowego promuje inwazyjne EMT komórek wsierdzia w regionach AVC i OFT poprzez aktywację TGFβ2 i SNAIL (SNAI1), co bezpośrednio hamuje ekspresję kadheryny śródbłonka naczyniowego (VE-kadheryna), transbłonowego składnika połączeń adherenów (AJs)6,7,8. W OFT aktywacja wsierdzia w celu zainicjowania EMT jest pośredniczona przez FGF8 i BMP4, których ekspresja jest aktywowana przez NOTCH9,10,11,12.
Postęp EMT obejmuje dynamikę komórkową, gdy komórki zmieniają kształt, zrywają i ponownie łączą się ze swoimi sąsiadami, rozwarstwiają się i zaczynają migrować13. Zmiany te obejmują przebudowę AJ i stopniowy demontaż14,15, sygnalizacja polaryzacji komórek planarnych (PCP), utrata polaryzacji apico-podstawowej (ABP), zwężenie wierzchołkowe i organizacja cytoszkieletu16,17. ABP odnosi się do rozmieszczenia białek wzdłuż osi przednio-tylnej komórki. W rozwijającym się sercu regulacja ABP w kardiomiocytach jest niezbędna do rozwoju komór18. PCP odnosi się do spolaryzowanej dystrybucji białek w komórkach na płaszczyźnie tkanki i reguluje dystrybucję komórkową; Nabłonki o stabilnej geometrii składają się z komórek w kształcie sześciokąta, gdzie tylko trzy komórki zbiegają się w wierzchołkach19,20,21,22. Różne procesy komórkowe, takie jak podział komórki, wymiana sąsiadów lub delaminacja zachodząca podczas morfogenezy nabłonka, powodują wzrost liczby komórek, które zbiegają się na wierzchołku i liczby sąsiednich komórek, które ma dana komórka22. Te zachowania komórkowe związane z PCP mogą być regulowane przez różne szlaki sygnałowe, dynamikę aktyny lub transport wewnątrzkomórkowy23.
Dane wygenerowane badające rozwój zastawki u myszy zostały uzyskane z przekrojów poprzecznych, czołowych lub strzałkowych embrionalnych serc E8.5 i E9.5, gdzie wsierdzie jest pokazane jako linia komórek, a nie jako pole komórek - wsierdzie pokrywa całą wewnętrzną powierzchnię rurki serca24. Wycinki zarodkowe nie pozwalają na analizę PCP w wsierdziu zarodków myszy. Nasza nowatorska metoda eksperymentalna pozwala na analizę rozmieszczenia komórek wsierdzia, anizotropii AJ i analizę kształtu pojedynczej komórki, jak pokazano w reprezentatywnych wynikach. Tego typu dane są wymagane do analizy PCP, wraz z opisem innych cząsteczek związanych z PCP, które nie zostały przedstawione w niniejszym raporcie. Immunofluorescencja typu full-mount, specyficzne przygotowanie próbki i zastosowanie genetycznie zmodyfikowanych myszy umożliwiają analizę płaskiej polaryzacji w wsierdziu na początku rozwoju zastawki u myszy.