小鼠心脏原基的形成及发育机制研究

小鼠心脏发育起始于胚胎第6.5天，侧板中胚层(lateral plate mesoderm)中的一群细胞在内外胚层信号分子的诱导下特化为生心祖细胞，表达Mesp1转录因子。生心祖细胞会聚形成一个两侧对称的索状生心板并发育成一对平行的心脏原基(cardiac primodia)。目前已知Wnt,BMP及FGF信号分子参与调控心原基的形成及发育，但具体的调控机制尚不清楚。我们在前期的工作中利用Mesp1-Cre小鼠在生心祖细胞/心原基中分别剔除PTEN, PDK1及Akt,这些小鼠均表现出严重的心脏发育缺陷，导致胚胎死亡，提示PTEN-PDK1-Akt信号通路参与心原基的形成及发育，初步的研究结果表明该信号通路调控生心祖细胞的增殖，分化及凋亡。在该申请研究中，我们将对PTEN-PDK1-Akt信号通路调控心原基形成和发育的分子机制进行阐述，研究结果将对心脏原基的形成和发育获得新的认识。

围绕心脏中胚层形成及心脏祖细胞发育的调控,开展了系统性的研究工作，取得的成果有：1.发现胚胎期心脏祖细胞发育的调控新机制。发现PTEN-Akt信号通过协调BMP-SMAD信号及Wnt信号通路关键效应蛋白beta-catenin的活性，指导心脏祖细胞的增殖与分化(Development 2015)。2. 阐述调控心脏发育的关键转录因子Nkx2-5转录后调控新机制。发现了一个RNA结合蛋白RHAU可以特异地在mRNA稳定性及翻译水平对Nkx2-5基因进行调控(Cell Reports 2015,封面文章)。3.建立了示踪出生后心肌细胞增殖的小鼠工具鼠，阐述了心肌再生的细胞生物学行为。发现p53启动子可以显示与跟踪心肌细胞增殖，增殖的心肌细胞表现出克隆样特征，p53谱系是心肌再生的主要细胞来源(Development 2017, feature及封面文章)。4. 发现出生后心肌生长及重塑的调控新机制。发现剔除PTEN，增加Akt活性可以逆转病理性心肌重塑，改善心肌功能，抑制心力衰竭。利用人心衰心脏样本发现Akt信号通路可能在病理性心肌重塑过程及心衰发生发展过程中起重要作用(Mol. Cell. Biol. 2014, 封面及亮点文章；Am. J. Pathol. 2013，2014)。这些研究结果丰富了对心脏祖细胞及早期心脏发育调控机制的认识，对出生后心肌细胞增殖及再生修复获得了新的理解，并对认识病理性心肌重塑及心衰的发生发展及治疗有启发作用。