Chicken embryo as an experimental object for studying development of cardiovascular system

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Currently, congenital cardiovascular diseases, including congenital heart defects, contribute to the morbidity and mortality of children worldwide. In this regard, great importance is gained by experiments that allow studying the development of cardiovascular system (CVS).  The use of chicken embryos laid the foundation for an experimental study of both the physiology and pathology of the development of CVS. In virtue to accumulated theoretical and experimental material about pattern of development chicken embryos and their organs it becomes possible to study etiology and pathogenesis of many cardiovascular diseases. Due to the availability, large size, simplicity of manipulation and cultivation, chicken embryos served as a model for describing of the development and vascularization of the heart, and due to the high conservatism of many key mechanisms of early ontogenesis, the data obtained from such experiments could also be extrapolated to humans. Work with chicken embryos formed the basis for human knowledge in the field of embryogenesis of the cardiovascular system - the formation of the myocardium, epicardium, endocardium, coronary vascular bed, chambers of the heart and the main vessels. With the development of new biomedical technologies, primarily the techniques of intravital imaging, the range of possible interventions on the CCC of the chick embryo has expanded. Taking into account these advantages and the improvement of experimental methods, models based on chicken embryos do not lose relevance to this day.

About the authors

Azamat H. Kade

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: vestnik@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0694-9984
SPIN-code: 1415-7612
ResearcherId: R-6536-2017

MD, PhD, Professor, Head of the Department of General and Clinical Pathological Physiology

Russian Federation, 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

Artem I. Trofimenko

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: artemtrofimenko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7140-0739
SPIN-code: 8810-2264
ResearcherId: R-3176-2017

MD, PhD, Assistant of the Department of General and Clinical Pathological Physiology

Russian Federation, 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

Alla Yu. Turovaia

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: vestnik@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-5236-308X
SPIN-code: 7544-1897
ResearcherId: O-5297-2018

MD, PhD, Associate Professor of the Department of General and Clinical Pathological Physiology

Russian Federation, 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

David A. Pevzner

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: vestnik@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0232-0334
SPIN-code: 8764-8719
ResearcherId: O-2206-2018

student

Russian Federation, 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

Veniamin V. Lazarev

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: vestnik@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8047-2707
SPIN-code: 8934-9330
ResearcherId: O-3173-2018

student

Russian Federation, 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

Evgenii E. Lysov

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: vestnik@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9743-0394
SPIN-code: 7922-2618
ResearcherId: O-2214-2018

student

Russian Federation, S 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

Svetlana A. Pogosyan

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: vestnik@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4922-8949
SPIN-code: 9142-4493
ResearcherId: O-2674-2018

student

Russian Federation, 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

Iana I. Minina

State Budgetary educational institution of higher professional education Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: vestnik@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2250-0105
SPIN-code: 4745-2972
ResearcherId: O-3409-2018

student

Russian Federation, 4, Mitrofan Sedina Street, Krasnodar, Russian Federation, 350063

References

  1. Patten I, Kulesa P, Shen MM, et al. Distinct modes of floor plate induction in the chick embryo. Development. 2003;130(20):4809-21. doi: 10.1242/dev.00694
  2. Taber LA. Biomechanics of growth, remodeling, and morphogenesis. Applied Mechanics Reviews. 1995;48(8):487-545. doi: 10.1115/1.3005109
  3. Tomanek RJ. Developmental progression of the coronary vasculature in human embryos and fetuses. The Anatomical Record. 2016;299(1):25-41. doi:10. 1002/ar.23283
  4. Germani A, Foglio E, Capogrossi MC, et al. Gene-ration of cardiac progenitor cells through epicardial to mesenchymal transition. Journal of Molecular Medicine. 2015;93(7):735-48. doi: 10.1007/s00109 -015-1290-2
  5. Ishii Y, Reese DE, Mikawa T. Somatic transgenesis using retroviral vectors in the chicken embryo. Developmental Dynamics. 2004;229(3):630-42. doi:10. 1002/dvdy.10484
  6. Perez-Pomares JM, Carmona R, Gonzalez-Iriarte M, et al. Origin of coronary endothelial cells from epicardial mesothelium in avian embryos. International Journal of Developmental Biology. 2002; 46(8):1005-13.
  7. Masters M, Riley PR. The epicardium signals the way towards heart regeneration. Stem Cell Research. 2014;13(3, Pt. B):683-92. doi: 10.1016/j.scr.2014. 04.007
  8. Chen T, You Y, Jiang H, et al. Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT): A Biological Process in the Development, Stem Cell Differentiation, and Tumorigenesis. Journal of Cellular Physiology. 2017; 232(12):3261-72. doi:10.1002/ jcp.25797
  9. Dusi V, Ghidoni A, Ravera A, et al. Chemokines and heart disease: a network connecting cardiovascular biology to immune and autonomic nervous systems. Mediators of Inflammation. 2016;2016. doi: 10.1155/2016/5902947
  10. Markwald RR, Fitzharris TP, Smith WN. Structural analysis of endocardial cytodifferentiation. Developmental Biology. 1975;42(1):160-80. doi:10.1016/ 0012-1606(75)90321-8
  11. Bernanke DH, Markwald RR. Effects of hyaluronic acid on cardiac cushion tissue cells in collagen matrix cultures. Texas Reports on Biology and Medicine. 1979;39:271-85.
  12. Barnett JV, Desgrosellier JS. Early events in valvulogenesis: a signaling perspective. Birth Defects Research, Part C: Embryo Today: Reviews. 2003; 69(1):58-72. doi: 10.1002/bdrc.10006
  13. De Laughter DM, Saint‐Jean L, Baldwin HS, et al. What chick and mouse models have taught us about the role of the endocardium in congenital heart disease. Birth Defects Research, Part A: Clinical and Molecular Teratology. 2011;91(6):511-25. doi:10. 1002/bdra.20809
  14. Potts JD, Runyan RB. Epithelial-mesenchymal cell transformation in the embryonic heart can be mediated, in part, by transforming growth factor β. Developmental Biology. 1989;134(2):392-401. doi:10. 1016/0012-1606(89)90111-5
  15. Selleck MAJ. Culture and microsurgical manipulation of the early avian embryo. Methods in cell biology. Academic Press. 1996;51:1-21. doi:10.1016/ S0091-679X(08)60620-2
  16. Desgrosellier JS, Mundell NA, Mc Donnell MA, et al. Activin receptor-like kinase 2 and Smad6 regulate epithelial-mesenchymal transformation during cardiac valve formation. Developmental Biology. 2005;280(1):201-10. doi: 10.1016/j.ydbio.2004.12.037
  17. Mikawa T, Fischman DA. Retroviral analysis of cardiac morphogenesis: discontinuous formation of coronary vessels. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1992;89(20):9504-8. doi:10.1073/ pnas.89.20.9504
  18. Nishibatake M, Kirby ML, Van Mierop LH. Pathogenesis of persistent truncus arteriosus and dextroposed aorta in the chick embryo after neural crest ablation. Circulation. 1987;75(1):255-64. doi:10.1161/ 01.CIR.75.1.255
  19. Bockman DE, Kirby ML. Dependence of thymus development on derivatives of the neural crest. Science. 1984;223(4635):498-500.
  20. Le Douarin NM, Creuzet S, Couly G, et al. Neural crest cell plasticity and its limits. Development. 2004;131(19):4637-50. doi: 10.1242/dev.01350
  21. Escot S, Blavet C, Härtle S, et al. Misregulation of SDF1-CXCR4 signaling impairs early cardiac neural crest cell migration leading to conotruncal defects. Circulation Research. 2013;113(5):505-16. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.113.301333
  22. Bressan M, Yang PB, Louie JD, et al. Reciprocal myocardial-endocardial interactions pattern the delay in atrioventricular junction conduction. Development. 2014;141(21):4149-57. doi: 10.1242/dev.110007
  23. Bonet F, Dueñas Á, López-Sánchez C, et al. MiR-23b and miR-199a impair epithelial-to-mesenchymal transition during atrioventricular endocardial cushion formation. Developmental Dynamics. 2015; 244(10):1259-75. doi: 10.1002/dvdy.24309
  24. Hove JR, Köster RW, Forouhar AS, et al. Intracardiac fluid forces are an essential epigenetic factor for embryonic cardiogenesis. Nature. 2003;421 (6919):172-7. doi: 10.1038/nature01282
  25. Kloosterman WP, Plasterk RH. The diverse functions of microRNAs in animal development and disease. Developmental Cell. 2006;11(4):441-50. doi: 10.1016/j.devcel.2006.09.009
  26. Espinoza-Lewis RA, Wang DZ. MicroRNAs in heart development. Current Topics in Developmental Biology. Academic Press. 2012;100:279-317. doi: 10.1016/B978-0-12-387786-4.00009-9
  27. Buckingham M, Meilhac S, Zaffran S. Building the mammalian heart from two sources of myocardial cells. Nature Reviews Genetics. 2005; 6(11):826-37. doi: 10.1038/nrg1710
  28. Blaschke RJ, Hahurij ND, Kuijper S, et al. Targeted mutation reveals essential functions of the homeodomain transcription factor Shox2 in sinoatrial and pacemaking development. Circulation. 2007;115(14): 1830-8. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106. 637819
  29. Habets PE, Moorman AF, Clout DE, et al. Cooperative action of Tbx2 and Nkx2. 5 inhibits ANF expression in the atrioventricular canal: implications for cardiac chamber formation. Genes&Development. 2002;16(10):1234-46. doi: 10.1101/gad. 222902
  30. Tomanek RJ. Developmental progression of the coronary vasculature in human embryos and fetuses. The Anatomical Record. 2016;299(1):25-41. doi: 10.1002/ar.23283

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2018 Kade A.H., Trofimenko A.I., Turovaia A.Y., Pevzner D.A., Lazarev V.V., Lysov E.E., Pogosyan S.A., Minina I.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».