Эволюция приспособлений к жизни на суше долгое время озадачивала биологов - являются ли перья потомками чешуи динозавров, как руки и ноги произошли от плавников и из какого древнего органа рыбы образовались легкие?
Wnt2 + CPP (зеленые клетки) населяют множество клеточных линий в развивающемся легком, включая дыхательные пути и гладкие мышцы сосудов. Гладкие мышцы ветвящихся дыхательных путей и крупных кровеносных сосудов окрашены в красный цвет.
Предоставлено: Эдвард Э. Морриси, доктор философии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет.
Ссылки по теме
Медицинский факультет Перельмана при Пенсильванском университете
Система здравоохранения Пенсильванского университета
Биологам известно, что совместное развитие сердечно-сосудистой и легочной систем - это недавняя эволюционная адаптация к жизни вне воды, сочетающая функцию сердца с функцией газообмена легких. Кроме того, легкие - один из самых последних органов, появившихся у млекопитающих, и, возможно, самый важный для земной жизни.
Скоординированное созревание клеток этих двух систем проиллюстрировано во время эмбрионального развития, когда примитивные клетки-предшественники легких выступают в примитивные клетки-предшественники сердца, поскольку два органа развиваются параллельно, формируя сердечно-легочное кровообращение. Однако мало что известно о молекулярных сигналах, управляющих этим одновременным развитием, и о том, как общие клетки-предшественники для обоих органов могут влиять на патологию таких родственных заболеваний, как легочная гипертензия.
В новой статье, опубликованной на этой неделе в Интернете в журнале Nature , команда из Медицинской школы Перельмана Университета Пенсильвании показывает, что легочная сосудистая сеть, кровеносные сосуды, соединяющие сердце с легким, развивается даже при отсутствии легкого. У мышей, у которых замедлено развитие легких, все еще есть легочные кровеносные сосуды, что показало исследователям, что сердечные предшественники, или стволовые клетки, необходимы для совместного сердечно-легочного развития.
Команда Пенн во главе с Эдвардом Э. Morrisey, кандидат технических наук , профессор медицины и клеточной и биологии развития и научный руководитель Пенн Института регенеративной медицины , определили население нескольких мощных C ardio P ulmonary мезодерма P rogenitor клеток они назвали ПКЮТО . CPPs можно отличить от многих других ранних эмбриональных клеток по экспрессии хорошо изученной сигнальной молекулы Wnt2.
«Мы спросили, способны ли эти клетки-предшественники образовывать производные как сердца, так и легких», - говорит Морриси. «Наши данные показывают, что Wnt2-положительные клетки существуют до развития легких и помогают координировать совместное развитие легких и сердца, генерируя типы клеток в обеих тканях».
Вопрос о том, как легкие развиваются и соединяются с сердечно-сосудистой системой, занимал лабораторию Морриси на протяжении многих лет. «Для любого, кто изучал анатомию большинства наземных животных, совершенно очевидно, что сердце и легкие тесно связаны. Это находит отражение даже в клинической медицине, где во многих местах, в том числе в Медицинской школе Перельмана, отделение сердечно-сосудистой медицины когда-то называлось отделом сердечно-легочной медицины », - отмечает Морриси.
Лаборатория Морриси началась с пары простых вопросов: как легкие и сердце развиваются совместно и какие важные сигналы регулируют этот процесс? Прорыв в этой работе произошел, когда команда исследователей охарактеризовала паттерн экспрессии гена Wnt2 .
«Wnt2 экспрессируется в уникальном месте в раннем эмбрионе - точно между ранним сердцем и трубкой передней кишки, откуда возникает легкое». Это позволило исследователям создать модельную систему на мышах, сердечно-легочная анатомия которых очень похожа на человеческую, и задать вопрос, могут ли Wnt2-положительные клетки координировать совместное развитие сердца и легких.
