先天性心脏病(先心病)在新生儿中的发病率约6‰～10‰,其中心脏圆锥动脉干畸形(conotruncal defects, CTD)约占33%-38%,是一类最常见的复杂型先心病。心肌化过程是心脏流出道隔发育过程中的一个非常重要的事件,心肌化障碍可导致流出道的结构和功能异常。细胞缝隙连接蛋白43(Connexin43, Cx43)是连接蛋白家族中的重要一员。本课题组先前的研究证实,Cx43-/-小鼠心脏近端流出道隔心肌化过程延迟,基因芯片分析发现在这个过程中骨成形蛋白2(bone morphogenetic protein 2, Bmp2)和骨成形蛋白受体2(bone morphogenetic protein receptor 2, Bmpr2)等基因存在差异性表达,提示这些基因可能参与心肌化异常的发生。因此,本研究利用Cx43基因敲除(knockout, KO)小鼠模型,旨在研究Bmp2禾(?)Bmpr2在Cx43KO胎鼠心脏近端流出道隔心肌化过程中的时序表达,以期发现这两个基因与心肌化异常之间的关系,探讨揭示Cx43KO小鼠圆锥动脉干畸形的发病机理。第一部分Cx43基因敲除小鼠心脏心脏近端流出道隔心肌化过程中的形态学研究研究目的利用Cx43基因敲除小鼠模型,观察Cx43基因敲除后心脏近端流出道隔心肌化过程的变化。材料与方法成年2月龄Cx43基因敲除杂合子小鼠交配,选取ED11.5～16.5的胎鼠以及新生小鼠为研究对象,根据基因型分为Cx43基因敲除纯合子(Cx43-/-)、杂合子(Cx43+/-)和野生型(Cx43+/+),采用PCR方法鉴定基因型。显微解剖及HE染色观察心脏和近端流出道隔的结构；免疫组织化学法测定横纹肌肌动蛋白a-SCA的表达。结果1.组织切片HE染色显示,出生后死亡的Cx43-/-/小鼠右室流出道圆锥部组织异常增生,小梁间囊明显,结构排列紊乱,流出道狭窄,右室壁心肌致密层的厚度较野生型变薄。Cx43+/-新生鼠心脏流出道圆锥部组织无明显异常。2.野生型胎鼠心脏近端流出道垫组织于ED11.5开始有融合趋势,ED13.5完成融合；心肌化过程从ED12.5开始,ED15.5完成。整个心肌化过程呈现心肌由流出道隔外侧向内侧延伸的趋势。在Cx43-/-胎鼠,a-SCA在近端流出道垫组织的表达减少,说明心肌化过程延迟,以ED13.5～15.5为著,至ED16.5,心肌化过程才完成。Cx43+/-胎鼠的心肌化过程介于Cx43+/+和Cx43-/-胎鼠之间。小结1.Cx43-/-小鼠以右室流出道异常增生引起的梗阻性畸形为主要表型特征。2.Cx43-/-小鼠胚胎期近端流出道隔心肌化迟滞,直至在ED16.5时心肌化过程才完成。第二部分Bmp2和Bmpr2在Cx43基因敲除胎鼠心脏近端流出道隔表达的变化研究目的利用Cx43KO小鼠模型,观察骨形成蛋白Bmp2禾口Bmpr2在心脏近端流出道隔表达的变化,探讨Bmp2.Bmpr2与Cx43KO(?)台鼠心脏近端流出道隔心肌化异常的关系。材料与方法以ED11.5～16.5的Cx43-/-、Cx43+/-和Cx43+/+小鼠胚胎作为研究对象,采用PCR方法鉴定其基因型,免疫组织化学法测定Bmp2禾(?)Bmpr2的表达。结果1.在Cx43+/+胎鼠心脏近端流出道隔组织中,ED11.5～13.5未见Bmp2表达,ED14.5～16.5流出道隔的已心肌化区域出现Bmp2表达,而未心肌化区域则未见表达。在Cx43+/-胎鼠心脏近端流出道隔组织中,ED11.5～ED14.5未出现Bmp2表达,直至ED15.5～16.5流出道隔的已心肌化区域出现Bmp2表达,并且未心肌化区域也同时出现少量表达。在Cx43-/-胎鼠心脏近端流出道隔组织中,ED11.5～ED14.5未出现Bmp2表达,至ED15.5～16.5流出道隔的已心肌化区域出现表达,并且未心肌化区域也同时出现大量表达。2.在Cx43+/+胎鼠心脏近端流出道隔组织中,ED11.5～13.5未见Bmpr2表达,ED14.5～16.5流出道隔的已心肌化区域出现Bmpr2表达,而未心肌化区域则未见表达。在Cx43+/-胎鼠心脏近端流出道隔组织中,ED11.5～ED14.5未出现Bmpr2表达,直至ED15.5～16.5流出道隔的已心肌化区域出现Bmpr2表达,并且未心肌化区域也同时出现少量表达。在Cx43-/-胎鼠心脏近端流出道隔组织中,ED11.5～ED14.5未出现Bmpr2表达,至ED15.5～16.5流出道隔的已心肌化区域出现表达,并且未心肌化区域也同时出现大量表达。小结1. Bmp2禾(?)Bmpr2基因在心脏近端流出道隔的时序表达情况一致,其表达与心肌化过程明显相关,提示两者可能在心肌化过程中发挥协同作用。2. Bmp2和Bmpr2基因在Cx43KO胎鼠心脏近端流出道隔的已心肌化区域表达延迟,未心肌化区域出现异常表达,提示在Cx43基因敲除影响心肌化过程中,很可能涉及由Bmp2禾(?)Bmpr2诱导的心肌细胞增殖的异常。总结Cx43基因敲除纯合子小鼠胚胎期近端流出道隔心肌化迟滞,提示Cx43在心肌化的发生过程中起着重要作用。利用免疫组织化学技术,发现了Bmp2和Bmpr2与心肌化的时序过程关系密切,Bmp2和Bmpr2基因在Cx43KO胎鼠心脏近端流出道隔的已心肌化区域表达延迟,未心肌化区域出现异常表达,提示在Cx43基因敲除影响心肌化过程中,很可能涉及心肌细胞增殖的异常