Samenvatting Het primaire hartbuisje ontstaat uit cellen afkomstig uit het zogenaamde primary heart field. Uiteindelijk zal uit dit buisje een functionerend hart moeten ontstaan, bestaande uit een instroomdeel, twee boezems, twee kamers, een uitstroomdeel en een functioneel geleidingssysteem. Een groot deel van het hart en het geleidingssysteem zal gedurende de ontwikkeling worden aangebouwd. Dit gebeurt vanuit het zogenaamde second heart field. In dit proefschrift concentreerden wij ons op de toevoeging van cellen uit het second heart field (splanchnisch mesoderm) aan de veneuze pool van het embryonale muizenhart. Hiervoor gebruikten wij het recent gevonden gen podoplanine. Wij bestudeerden de expressiepatronen van podoplanine in relatie tot de aanbouw van het hart vanuit het second heart field. Verder werd de ontwikkeling van de veneuze pool in podoplanine knockout muizenembryo s onderzocht en vergeleken met die van wild type muizenembryo s. Hoofdstuk 1 geeft een inleiding van de vroeg embryonale hartontwikkeling. De hartbuis wordt gevormd uit de zogenaamde cardiogene platen die afkomstig zijn van het splanchnische mesoderm van het laterale zijplaat mesoderm. De cardiogene platen vormen de primary (first) heart field. De hartbuis (een deel van de atria, het atrioventriculair kanaal en de linker kamer) heeft een arteriële pool en een veneuze pool. Door de toevoeging van cellen uit de specifieke gebieden van het splanchnische mesoderm (second heart field) later in de ontwikkeling, groeit de hartbuis verder uit tot een orgaan met twee boezems en twee kamers, gescheiden door septa of tussenschotten. De arteriële pool ontwikkelt zich verder door toevoeging van cellen uit het secondary- en anterior heart field, twee specifieke gebieden van het second heart field. Het gebied van onze interesse, de veneuze pool, ontwikkelt zich uit de posterior heart field. In Hoofdstuk 2 wordt de term posterior heart field geïntroduceerd voor het specifieke gebied van het second heart field dat cellen aan de veneuze pool toevoegt. De toevoeging van weefsel uit het posterior heart field aan de veneuze pool vindt plaats via de epitheelmesenchym transformatie van het coeloom epitheel. Wij hebben aangetoond dat de toevoeging van cellen uit het posterior heart field in twee populaties kan worden verdeeld: (1) een vroege mesenchymale toevoeging, inclusief pro-epicard orgaan en zijn derivaten en (2) een myocardiale toevoeging die het myocardium van de sinus venosus omvat met onder andere delen van het geleidingssysteem. In Hoofdstuk 3 hebben wij aangetoond dat de mesenchymale cel populatie een rol speelt bij de ontwikkeling van het pro-epicard orgaan, het epicardium en de epicardium-afgeleide cellen (epicardium-derived cells, EPDC s) die betrokken zijn bij de differentiatie van het 192
myocardium, fibroblasten, kransslagaders, endocardkussens en het kamer geleidingssysteem, in het bijzonder de Purkinje vezels. Abnormale ontwikkeling van het pro-epicard orgaan, de verminderde vorming van de EPDC s en de verstoorde epicard-myocard interactie, geobserveerd in de podoplanine knockout muizenembryo s, zijn het resultaat van de abnormale mesenchymale bijdrage van het posterior heart field aan de veneuze pool die tot ernstige aangeboren hartafwijkingen leiden. In de podoplanine mutanten vonden wij hypoplastisch myocardium van de boezems en kamers met onderontwikkelde endocardkussens, hetgeen resulteerde in defecten van de boezem- en kamertussenschotten. De gladde spiercel laag (media laag) van de kransslagaders was ook hypoplastisch en dun. Hoofdstuk 4 is gewijd aan de myocardiale bijdrage van het posterior heart field aan de veneuze pool, die het myocardium van de sinus venosus omvat. Een deel daarvan is betrokken bij de ontwikkeling van het geleidingssysteem van het hart. Het myocard van de sinus venosus omvat de sinoatriale knoop (sinus knoop), de veneuze kleppen, het primaire boezemtussenschot en de achterwand van de linker boezem evenals het myocard rondom de wand van de longvenen en cardinaalvenen (volwassen: holle aders of venae cava). Voorts hebben wij de ontwikkeling van een tweede, linkszijdig sinoatriale knoop bestudeerd die tijdens de ontwikkeling in bijna 10% van de gevallen aanwezig blijft. In de podoplanine mutanten was het myocardium van de sinus venosus gebied in zijn geheel hypoplastisch: de sinoatriale knoop was klein, de veneuze kleppen waren kort en het myocardium van het boezemtussenschot en de wanden van de long- en cardinaalvenen waren dun. Vooral het myocardium rondom de twee laatst genoemde venen lieten veel onderbrekingen zien. In Hoofdstuk 5 hebben wij aangetoond dat in het gebied van de sinus venosus, afkomstig uit het posterior heart field, niet alleen tot de vorming en differentiatie van het myocardium bijdraagt maar dat het ook een rol speelt in de ontwikkeling van de gladde spiercellen in de wand van de longvenen en de linkerboezem. De verstoorde bijdrage van het posterior heart field in de podoplanine knockout muizenembryo s leidt tot abnormale ontwikkeling van het myocardium en van de gladde spiercellen in het sinus venosus gebied. Hoofdstuk 6 geeft een uitgebreid overzicht van de ontwikkeling van het geleidingssysteem en de rol van het posterior heart field daarin. Verschillende markers van het geleidingssysteem worden besproken aan de hand waarvan het geleidingsysteem kan worden bestudeerd. Ook wordt aandacht besteed aan de rol van podoplanine in de ontwikkeling van het geleidingssysteem en de klinische consequenties wat betreft het mogelijke ontstaan van ritmestoornissen in het sinus venosus gebied. 193
Hoofdstuk 7 presenteert ondersteunende gegevens voor de resultaten van de bovenstaande studies door het bestuderen van een nieuw gen met betekenis voor de hartontwikkeling. Wij beschrijven de rol van de transcriptiefactor Specificity protein 3 (Sp3), een second heart field gen dat betrokken is bij de ontwikkeling van de veneuze pool van het hart. Dit hoofdstuk geeft extra inzicht in de rol van epicardium en epicardium-afgeleide cellen (EPDCs) in myocardium differentiatie. Wij besluiten in Hoofdstuk 8 met een uitgebreide samenvatting en een algemene discussie over de rol van podoplanine en Sp3 in de ontwikkeling van de veneuze pool uit het posterior heart field zoals vermeld in Hoofdstukken 2 tot en met 7 van dit proefschrift. 194