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遺伝子プログラムで決められた血流動態が大血管の非対称性を作り出す

論文誌情報 Nature 450, 285-288 (2007)
著者 Yashiro, K., Shiratori, H, and Hamada, H.
論文タイトル Haemodynamics determined by a genetic programme govern asymmetric development of the aortic arch.
PubMed 17994097
研究室HP

要旨

血管は、左右対称に作られた後に片側が消失するなど再構成され、最終的には一部の血管は左右非対称になる。例えば心臓から出る大動脈弓は、第6鰓弓動脈の右側が消失することにより左側へ彎曲する。しかし、なぜ片側の鰓弓動脈が消失するのかは不明だった。本研究では、左右性を決める遺伝子によって決められた血流動態が、右側の第6鰓弓動脈が消失させ、左側へ彎曲する大動脈弓を作ることがわかった。

Fig. 1

0712fig1_800.jpg 鰓弓動脈のリモデリング・パターン正常マウスとPitx2ノックアウトマウスにおける、鰓弓動脈のリモデリングのパターンを模式化している。赤色の部分は、発生が進むにつれて消失する。正常では、第6鰓弓動脈と背側大動脈の右側が消失するために,左側へ彎曲する大動脈弓ができる。Pitx2ノックアウトマウスでは、3つのパターンが出現する。いずれのケースでも、第6鰓弓動脈と背側大動脈の左右性は、ほぼ一致することに注目。

Fig. 2. 第6鰓弓動脈の変化

0712fig2_800.jpgOptical Projection Tomographyで得られた心臓・血管の形態を、頭側から見ている。写真上部が腹側。受精後11.5日(左の写真)では、流出路(将来の大動脈と肺動脈)は螺旋系に捩じれており、第6鰓弓動脈(赤色)は左右対称。12.0日(右の写真)になると、流出路の螺旋は時計方向(頭側から見て)へ撚り戻す。そのために、第6鰓弓動脈の右側が細くなっている。#3:第3鰓弓動脈、#4: 第4鰓弓動脈、#6: 第6鰓弓動脈、PA: 肺動脈、Dorsal Ao: 背側大動脈、Ao: 大動脈、L:左、R:右。

Fig. 3. .流出路の回転による第6鰓弓動脈の変化(模式図)

0712fig3_800.jpg受精後11.5日(左の図)では、第6鰓弓動脈は左右対称。12.0日(中央の図)になると、流出路の螺旋は時計方向(頭側から見て)へ撚り戻す(黄色の矢印)。そのために、第6鰓弓動脈の右側が細くなる。 左側の第6鰓弓動脈には血流が維持されVEGF, PDGFシグナル(緑色)が陽性である。しかし、細くなった右側第6鰓弓動脈には血流が減少し、VEGF, PDGFシグナル(緑色)が陰性となり、やがて消失する(右の図)。