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Almary Victoria Guerra Rodriguez

• Zebrafish heart development: The heart of the zebrafish is the first organ to form and function during embryonic development, and is composed by one atrium and one ventricle. Between 5-17 somites stage, the cardiomyocyte precursors form the bilateral cardiac fields in the anterior lateral plate mesoderm (ALMP); where the endocardial precursors are located anterior to the cardiac fields (Zeng, Wilm et al. 2007). Then, the pools of endocardial andmyocardial precursors fuse at the midline and form the heart disc; where atrial cardiomyocytes are located around, the ventricular cardiomyocytes are located in the centerof the heart disc, and the future endocardium is located in a ventral position relative to the cardiomyocytes (Bakkers 2011). After the heart disc is formed, the cardiomyocyte progenitors start to migrate and rotate asymmetrically to form the heart tube (de Campos-Baptista, Holtzman et al. 2008, Rohr, Otten et al. 2008, Smith, Chocron et al. 2008). This process is followed by a rightward bending of the heart tube, and the arterial and venous poles rotate at different speed and directions (a process known as heart looping) (Smith, Chocron et al. 2008). The heart looping process results in a ventricle located on the right side and a more posterior atrium located on the left side with respect to the midline; at this point the atrium and ventricle are separated by a fine segment called the atrioventricular canal, where the valves will be formed (Staudt and Stainier 2012). The second heart field (SHF) is a pool of cardiac progenitors that are specified later during the formation of the heart disc and until the heart looping stages. The SHF contributes withcells to the distal side of the ventricle, the outflow and inflow tracts, and is important for the specification of the cardiac conduction system (de Pater, Clijsters et al. 2009, Hami, Grimes et al. 2011, Zhou, Cashman et al. 2011, Witzel, Jungblut et al. 2012, Guner-Ataman, Paffett-Lugassy et al. 2013)....
• Herzentwicklung des Zebrafisches: Das Herz des Zebrafisches ist das erste gebildete und funktionsfähige Organ während der Embryonenentwicklung und setzt sich aus einem Herzvorhof und einem Ventrikel zusammen. Zwischen dem 5. und dem 17. Somitenstadium formen die Kardiomyozytenvorläufer die bilateralen Herzfelder im vorderen lateralen Plattenmesoderm (VLPM), wo sich die Endokardiumvorläufer vor den Herzfeldern befinden. Dann verschmelzen die Zellverbände der Endokardium- und der Myokardiumvorläufer auf der Mittellinie und bilden die Herzscheibe, bei welcher die Ventrikelkardiomyozyten im Zentrum lokalisiert sind und von den Herzvorhofkardiomyozyten umgeben sind. In einer ventralen Position relativ zu den Kardiomyozyten befindet sich das zukünftige Endokardium. Nachdem sich die Herzscheibe gebildet hat, beginnen die Kardiomyozytenvorläufer, asymmetrisch zu migrieren und zu rotieren, um die Herzröhre zu bilden. Anschließend neigt sich die Röhre auf die rechte Seite des Embryos und die Arterien- und Venenpole rotieren in verschiedenen Richtungen und Geschwindigkeiten (ein Prozess, welcher als „heart looping“ bezeichnet wird). Dieser Prozess resultiert in einem Ventrikel, welcher auf der rechten Seite lokalisiert ist und einem Herzvorhof, welcher sich weiter hinten auf der linken Seite gegenüber der Mittellinie befindet. Zu diesem Zeitpunkt sind dann sowohl der Herzvorhof, als auch der Ventrikel durch einen dünnen Abschnitt separiert, dem sogenannten atrioventrikulären Kanal, wo sich die Ventile bilden. Das sekundäre Herzfeld (SHF) ist ein Verband aus Herzvorläuferzellen, welche sich später während der Formierung der Herzscheibe und bis zu den „heart looping“-Stadien spezifizieren. Das SHF trägt Zellen zu der distalen Seite des Ventrikels, dem Einfluss- und dem Ausflusstrakt bei und ist wichtig für die Spezifizierung des Herzleitungssystems. Herzentwicklung der Säugetiere: Säugetiere besitzen Vierkammerherzen, welche aus zwei Herzvorhöfen und zwei Ventrikeln bestehen. Abgesehen von den offensichtlichen anatomischen Differenzen sind die zellulären und genetischen Mechanismen, welche die Herzentwicklung in Säugetieren kontrollieren, sehr ähnlich zu denen in Zebrafischen. In der Maus, bei E7.5, sind die Herzvorläuferzellen in der LPM gruppiert und formen damit die Herzsichel, welche die FHF- und die SHF-Vorläufer beinhaltet, die auf der Mittellinie verschmelzen und die lineare Herzröhre bilden. Danach beginnen die Herzkammern sich aufzublähen, indem die Atrium- und Ventrikelzellen differenzieren und proliferieren. Der Interatrium- und Interventrikelseptationsprozess starten bei Stadium E10 und sind erst nach der Geburt vollendet. Jedoch ist die korrekte Septation der Kammern grundlegend für die einwandfreie Funktionsfähigkeit des Herzens und Defekte in der Herzseptation führen zu der Vermischung von sauerstoffarmen mit sauerstoffreichem Blut, was in schweren Fällen tödlich enden kann. Die Herzseptation erlaubt die Trennung des Körper- und des Lungenkreislaufs, was einen evolutionären Vorteil zu den Teleostfischen darstellt, welche nur Zweikammerherzen besitzen. Jedoch ist der evolutionäre Übergang von Zweikammerherzen zu Vierkammerherzen eine noch ungeklärte Fragestellung. Erblich bedingte Herzerkrankungen stellen den häufigsten Fall von Geburtdefekten dar und treten auf, wenn das Herz während der Embryonenentwicklung nicht korrekt ausgebildet wurde, was die Funktionsfähigkeit des Herzens einschränkt. Einige der häufigsten Typen von erblich bedingten Herzerkrankungen sind Herzvorhofseptum- und Ventrikelseptumdefekte, sowie atrioventrikuläre Kanaldefekte. Mutationen von Genen, welche in der Etablierung der Herz-Links-Rechts-Asymmetrie (LR) involviert sind, führen häufig zu ASDs und VSDs. PITX2 ist ein HomeoboxTranskripitionsfaktor, welcher eine Schlüsselrolle in der Bildung des L-R-Musters des Herzen spielt. Während der Herzentwicklung wird Pitx2 zunächst in der linken Hälfte der Herzröhre exprimiert, anschließend wird seine Expression auf den linken Herzvorhof beschränkt. In Säugetieren wurden Mutationen von Pitx2 in Verbindung mit ASDs, VSDs, Defekten des Endokardkissens, sowie Herzvorhofflimmern gebracht. Der Retinolsäurensignalweg: RA ist ein Signalmolekül, welches während der embryonalen Anterior-Posterior-Musterbildung (A-P), der Morphogenese und der Organogenese wichtig ist. Im Zebrafisch reguliert RA die Grenzen zwischen den Herzvorläuferzellen und den benachbarten Gefäß- und Vordergliedmaßenvorläufern, indem es die Anzahl an Kardiomyozyten im ALMP begrenzt. Zusätzlich ist die Menge an RA umgekehrt proportional zu der Anzahl an Kardiomyozyten. Ein Überschuss an RA resultiert in einem Herzen mit Herzvorhofdominanz, was zu der Vermutung führt, dass die A-P-Herzmusterung durch die Signalwirkung von RA beeinflusst wird. Meis-Transkriptionsfaktoren: Die Meis-Transkriptionsfaktoren sind Hauptinteraktionspartner der Hox- und Pbx-Proteine und zusammen sind sie wichtig in der A-P-Axen-Entwicklung und der Organogenese. Es wurde beobachtet, dass in Küken während der Entwicklung der Extremitäten und der Lunge die Meis2-Expression und – Aktivität durch RA-Signalwege reguliert wird. Im Menschen führen Mutationen in MEIS2 zu einer großen Anzahl an angeborenen Missbildungen, beispielsweise ASDs und VSDs. Meis2-defiziente Mäuse sterben bedingt durch schwere Blutungen zwischen E13.5 und E14.5 und zeigen angeborene Herzdefekte, charakterisiert durch einen persistenten Truncus arteriosus und dem Fehlen der Aorten- und Lungenventile. Im Zebrafisch hat Meis2 zwei Orthologe, meis2a und meis2b. Es wurde berichtet, dass meis2b-Morphanten eine verzögerte Herzentwicklung, Herzschlaufendefekte und eine verringerte Herzrate aufweisen. Allerdings ist die exakte Rolle von MEIS2 und seinem Ortholog meis2b während der Formierung des Herzens nicht klar. Daher ist es das Hauptziel dieses Projektes, die Funktion von meis2b in der Herzentwicklung zu untersuchen, a) durch die Untersuchung des Expressionsmusters von meis2b während der Herzentwicklung, b) durch das Studieren des Effekts eines meis2b-Funktionsverlustes auf die Herzentwicklung und –Funktion, c) durch die Untersuchung der möglichen Regulatoren stromaufwärts und d) stromabwärts von Meis2b im Herzen....