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Dissecting the role of heartbeat-driven pericardiac fluid forces on epicardium morphogenesis through in vivo imaging in the zebrafish.
Author
Peralta López, MarinaAdvisor
Mercader Huber, NadiaEntity
UAM. Departamento de BioquímicaDate
2016Subjects
Células sanguíneas - Tesis doctorales; Biología y Biomedicina / BiologíaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 28-11-2014Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
Mesothelial cells lining the pericardium generate the proepicardium (PE): the precursor cell population of the epicardium, the outer layer covering the myocardium. The epicardial layer is essential for myocardial maturation, formation of the heart valves and coronary vasculature. Two mechanisms have been proposed based on fixed samples:
1.
The formation of a bridge between the PE and the ventricle.
2.
The release of cysts into the pericardial cavity.
However, there is no evidence from in vivo studies showing how epicardial precursor cells reach and attach to the heart. Hydrodynamic forces play a central role in organ morphogenesis. The role of blood flow in shaping the developing heart is well established, but the role of fluid forces generated in the pericardial cavity surrounding the heart is unknown. Using optical tools for real-time analysis in the zebrafish, including high-speed imaging and optical tweezing, we show that the heartbeat generates pericardiac fluid advections that drive epicardium formation. These flow forces trigger PE formation and epicardial progenitor cell release and motion. The pericardial flow also influences the site of PE cell adhesion to the myocardium. We found primary cilia protruding into the pericardial cavity from PE and pericardial cells that could be mediating the mechanotransduction of fluid forces. Additionally, we identified a novel mesothelial source of epicardial precursors and show that precursor release and adhesion occur both through pericardial fluid advections and through direct contact with the myocardium. Thus, two hydrodynamic forces couple cardiac development with function: first, blood flow inside the heart, and second, the pericardial fluid advections outside the heart identified here. This pericardial fluid flow is essential for epicardium formation and represents the first example of hydrodynamic flow forces controlling organogenesis through an action on mesothelial cells Las células mesoteliales que revisten el pericardio generan el proepicardio (PE): la población celular precursora del epicardio, la capa más externa que cubre el miocardio. El epicardio es esencial para la maduración del miocardio, la formación de las válvulas cardiacas y la vasculatura coronaria. Se han propuesto dos mecanismos basados en muestras fijadas:
1.
La formación de un puente entre el PE y el ventrículo.
2.
La liberación de cistos en la cavidad pericárdica.
Sin embargo, no hay evidencias in vivo mostrando como las células precursoras del epicardio alcanzan y se adhieren al corazón. Las fuerzas hidrodinámicas juegan un papel central en la morfogénesis de los órganos. El papel del flujo sanguíneo en moldear el corazón durante su desarrollo está bien establecido, pero el papel de las fuerzas de fluido generadas en la cavidad pericárdica rodeando al corazón se desconoce. Usando herramientas ópticas para el análisis en tiempo real en el pez cebra, incluyendo imagen de alta velocidad y pinzas ópticas, nosotros mostramos que el latido cardiaco genera advecciones de fluido que conducen a la formación del epicardio. Esas fuerzas de fluido desencadenan la formación del PE y la liberación y movilización de los precursores epicárdicos. El fluido pericárdico también influencia el lugar de adhesión al miocardio de las células PE. Encontramos cilios primarios protruyendo hacia la cavidad pericárdica desde células PE y pericárdicas que podrían estar mediando la mecanotransducción de las fuerzas de fluido. Adicionalmente, identificamos una nueva fuente mesothelial de precursores epicárdicos y mostramos que la liberación y la adhesión de los precursores ocurren mediante advección en el fluido pericárdico y por contacto directo con el miocardio. Por tanto, hay dos fuerzas hidrodinámicas implicadas en el desarrollo cardiaco: la primera, el flujo sanguíneo dentro del corazón y la segunda, el fluido pericárdico fuera del corazón identificado en este trabajo. Este fluido pericárdico es esencial para la formación del epicardio y representa el primer ejemplo de fuerzas de fluido hidrodinámicas controlando organogénesis mediante la acción sobre células mesoteliales
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Description
Anexo 11. MS 11
Google Scholar:Peralta López, Marina
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