原始心管仅是左心室的原基,而胚胎心脏流出道、右心室则由流出道头端、原始心管背侧称之为第二生心区的间充质不断分化为心肌细胞,添加至原始心管动脉端而形成。近年的研究发现,第二生心区并不仅局限于原始心管动脉端前肠腹侧间充质,心管静脉端背侧的前肠腹侧间充质也可分化为心肌细胞,不断添加至原始心管静脉端,分化发育为胚胎心脏的心房,静脉窦及窦房结。但由于胚胎心脏静脉端发育的复杂性,对胚胎心脏静脉端发育的机制尚未完全阐明。转录因子GATA4是心脏发生调节网络中重要的蛋白,调控间充质细胞向心肌细胞的分化增生及心脏的形态发生过程,但GATA4的表达和原始心管形成及心脏静脉端发育的关系尚未见报道。本研究探讨了GATA4在正常小鼠胚胎早期心管和心静脉端发育过程中的作用,为阐明GATA4基因敲除后出现的心畸形机制提供形态学依据。发育成熟肺静脉通入左心房,而在心脏发育过程中,静脉窦,肺静脉和心房的关系一直存在着争议:有学者认为肺静脉在静脉窦中发育;也有学者认为肺静脉通过心背系膜直接进入左心房。本实验第一章应用免疫组织化学方法,结合心肌特异性蛋白心肌肌球蛋白重链(MHC)、α-横纹肌肌节肌动蛋白(α-SCA)以及心肌早期分化的标志蛋白α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)在心肌分化过程中的表达特点,研究了转录因子GATA4表达和小鼠早期心管形成、静脉端形态发育及心肌分化的关系。本实验第二章系统观察了小鼠胚胎心脏静脉端肺静脉α-横纹肌肌节肌动蛋白(α-SCA)、α-平滑肌肌动蛋白(a-SMA)的表达特征,研究肺静脉起源及肺静脉心肌的形成。第一章GATA4在原始心管的表达及心脏静脉端的发育用抗转录因子GATA4、抗α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、抗α-横纹肌肌节肌动蛋白(α-SCA)、抗心肌肌球蛋白重链(MHC)抗体对胚龄7.5~12天小鼠胚胎心脏连续切片进行免疫组化PAP法染色。结果显示:转录因子GATA4在7.5天小鼠胚胎生心板及原始心管显较强表达,心肌特异性蛋白质MHC、α-SCA仅在少数细胞显较弱表达,α-SMA表达则为阴性。胚胎发育第8.5天,第二生心区来源的胚胎心脏流出道和静脉端明显可辨。α-SMA表达增强,延伸至流出道、静脉端远端和心包腔脏壁中胚层的返折处,GATA4和MHC的表达主要集中在“S”型心脏的左、右心室,在流出道远侧端、大部分静脉端GATA4和MHC表达为阴性。静脉窦的形态发生以及静脉窦壁心肌化是在胚胎发育9.5天后,逐渐并入右心房的过程中完成的。GATA4和MHC在第二生心区来源的胚胎心脏流出道和静脉端的表达出现在形态发生之后,但GATA4表达先于心肌特异性蛋白MHC和α-SCA。胚胎发育第11天,近右心房的上主静脉壁间充质增生分化形成GATA4和α-SMA阳性的窦房结原基,第12天获得较强MHC表达。间充质向心肌细胞的分化也出现在右下主静脉壁。因此,我们认为GATA4是原始生心区心肌细胞开始分化的较早的标志蛋白。α-SMA是第二生心区来源的心肌细胞早期分化的标志蛋白之一,它的表达可能不受GATA4调节。GATA4不影响第二生心区间充质细胞向心肌细胞的定向分化和向心管两端迁移。GATA4主要调节定向后的心肌细胞的增生和分化以及心管静脉端的正确成襻。第二生心区应包括近右心房的静脉壁间充质。第二章小鼠肺静脉起源和肺静脉心肌的形成收集9-17天胎龄胚胎,用抗α-SCA、抗α-SMA单克隆抗体对连续切片进行免疫组化PAP法染色。结果显示:小鼠胚胎发育第11天,心背系膜内α-SCA、α-SMA表达皆阴性的内皮性肺静脉出现,肺静脉开口于原始房间隔左侧。小鼠胚胎发育第12天,肺静脉周围出现α-SCA、α-SMA阳性细胞。小鼠胚胎发育第12天以后,伴随肺静脉纵向延伸,α-SMA阳性细胞出现在肺静脉周围的间充质中,肺静脉周围α-SCA、α-SMA阳性细胞逐渐增多,在12-13天之间增加最明显,小鼠胚胎发育至14、15天两种抗体表达至高峰。胚胎发育第16,17天,开口于左房发育渐成熟的肺静脉α-SMA表达明显下降,α-SCA的表达还维持在较高水平。因此我们认为,肺静脉不在静脉窦中发育,肺静脉始基和内皮性肺静脉与原始心房或左心房直接连接;肺静脉心肌来源于周围邻近的间充质细胞。