القلب الأنبوبي

يُستخدم مصطلح القلب الأنبوبي بتعريفين، أحدهما في علم الأحياء النمائي، والآخر في علم الأحياء التطوري. في علم الأحياء التطوري، يشير المصطلح إلى أنبوب قلبي تمعجي تطور في الكائنات ثنائية التناظر المبكرة ، ويتكون من طبقة واحدة من الأديم المتوسط ​​المتقلص، ولكنه يفتقر إلى الحجرات والصمامات والأوعية الدموية. ^{[ 1 ]}

في علم الأحياء النمائي، يُعدّ القلب الأنبوبي أو أنبوب القلب البدائي المرحلة الأولى من نمو القلب في الفقاريات. ^{[ 2 ]} القلب هو أول عضو وظيفي يتشكل خلال التكوين الجنيني البشري، بدءًا من الأسبوع الثالث. ^{[ 3 ] [ 4 ]} في المنطقة المولدة للقلب في الجنين، تندمج الأنابيب الشغافية المزدوجة لتكوين بنية خطية واحدة تُعرف بالقلب الأنبوبي. ^{[ 5 ] [ 6 ]} يخضع هذا الأنبوب لاحقًا لعملية التفاف وانفصال لتكوين القلب متعدد الحجرات.

خلال مرحلة التكوين الجنيني (من اليوم 14 إلى 21 من التطور)، يتنظم الجنين البشري في ثلاث طبقات جرثومية: الأديم الظاهر ، والأديم المتوسط ، والأديم الباطن . ^{[ 7 ]} يتشكل القلب الأنبوبي بشكل أساسي من الأديم المتوسط ​​الحشوي للأديم المتوسط ​​للصفيحة الجانبية حوالي اليوم 18. ^{[ 8 ]} تحفز الإشارات من الأديم الباطن المجاور خلايا الأديم المتوسط، المعروفة باسم جزر الدم ، على التمايز إلى خلايا مولدة للأوعية الدموية . ^{[ 9 ]} من خلال تكوين الأوعية الدموية في اليوم 20، تتنظم الخلايا المولدة للأوعية الدموية في بطانة وعائية تشكل الأنابيب الشغافية المزدوجة. ^{[ 10 ] [ 11 ]} تتشكل هذه الأنابيب على جانبي خط منتصف الجنين داخل المنطقة المولدة للقلب. خلفها، يظهر فراغان جوفيان داخل الأديم المتوسط ​​للصفيحة الجانبية.

يتطور القلب الأنبوبي من خلال طيّه في اتجاهين. في اليومين 21-22، يؤدي الطي الجانبي إلى تقارب الأنبوبين الشغافيين المزدوجين، مُدمجًا إياهما في أنبوب قلبي بدائي واحد. تندمج الفراغات الجوفية لتُشكّل تجويفًا جنينيًا واحدًا على شكل حدوة حصان ، والذي يُصبح فيما بعد التجويف التاموري. ^{[ 12 ]} يُعلّق الأنبوب القلبي داخل التجويف بواسطة الميزوكارديوم الظهري، وهو طبقة نسيجية مؤقتة تتصل بالأنبوب القلبي النامي، ثم تتلاشى لاحقًا للسماح بمزيد من النمو. ^{[ 13 ]} يؤدي الطي الرأسي الذنبي إلى ثني رأس الجنين وذيله، ناقلًا الأنبوب القلبي النامي من منطقة الرأس إلى التجويف التاموري. ^{[ 2 ] [ 14 ]}

يتكون القلب الأنبوبي من ثلاث طبقات أساسية لوظيفة القلب السليمة، وهي تُطابق تلك الموجودة في قلب الإنسان البالغ: الشغاف ، وعضلة القلب، والتامور، من الداخل إلى الخارج. ^{[ 11 ] [ 13 ]} يُشتق الشغاف من البطانة الداخلية للأوعية الدموية، ويعمل كحاجز بين الدم والأنسجة المحيطة. تتكون عضلة القلب من الخلايا العضلية القلبية الأولية. وهي تُشكل الجزء العضلي الأكبر من القلب، وتُنتج المادة الهلامية القلبية، وهي طبقة أساسية تفصلها عن الشغاف. ^{[ 15 ]} هذه الطبقة مسؤولة عن وظيفة انقباض القلب. أما التامور (الطبقة المصلية الحشوية للتامور ) فيتكون لاحقًا من الخلايا المتوسطة للتامور الأولي، مُوفرًا غطاءً واقيًا للقلب. ^{[ 13 ] [ 16 ]}

بحلول اليوم 22، ينقسم القلب الأنبوبي إلى خمس مناطق، مرتبة من المدخل إلى المخرج: الجيب الوريدي ، الأذين البدائي ، البطين البدائي ، البصلة القلبية ، والجذع الشرياني . ^{[ 17 ]}

تُشكّل المناطق الخمس لاحقًا حجرات وأوعية القلب الكبيرة في القلب الناضج. يصبح الجيب الوريدي الجزء الخلفي من الأذين الأيمن، وينشأ منه منظم ضربات القلب الرئيسي، العقدة الجيبية الأذينية، من قرنه الأيمن، والجيب التاجي من قرنه الأيسر. ^{[ 18 ]} يتطور الأذين البدائي إلى الجدران الأمامية الخشنة لكل من الأذينين الأيمن والأيسر. يتطور البطين البدائي إلى الجزء المُتشعّب من البطين الأيسر. ^{[ 17 ]} يستطيل البصلة القلبية ليشكل الجزء المُتشعّب من البطين الأيمن ومسارات التدفق الخارجة الملساء لكلا البطينين. يشكل الجذع الشرياني الشريان الرئوي والشريان الأورطي الصاعد اللذين ينقلان الدم بعيدًا عن القلب. ^{[ 19 ] [ 20 ]} يتم دفع تدفق الدم بواسطة انقباضات عضلة القلب الإيقاعية التي تدفع الدم من الجيب الوريدي إلى الجذع الشرياني. يختلف هذا التدفق أحادي الاتجاه في القلب عديم الصمامات عن انقباضات الحجرات المنسقة في قلب البالغين. ^{[ 3 ] [ 11 ]}

في اليوم الثالث والعشرين تقريبًا، يبدأ أنبوب القلب بالاستطالة والانحناء، مُطلقًا بذلك عملية التفاف القلب. ^{[ 6 ] [ 21 ] [ 22 ]} تُعيد هذه العملية ترتيب مناطق أنبوب القلب البدائي بحيث تكون جميع المناطق في المواضع الصحيحة لتطور خصائص القلب الناضج. وتحدث هذه العملية على ثلاث مراحل رئيسية: مرحلة الالتفاف على شكل حرف C، ومرحلة الالتفاف على شكل حرف S، ومرحلة الالتفاف المتقدمة. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

خلال المرحلة ذات الشكل C، ينحني أنبوب القلب المستقيم في البداية نحو اليمين، مُشكِّلاً حلقة تُشير إلى بداية عدم تناظر القلب. يصبح الجزء الأوسط منطقة البطين، بينما يبقى الطرف الشرياني مستقيماً نسبياً. ^{[ 23 ] [ 25 ]} في الوقت نفسه، تُضاف خلايا عضلية قلبية جديدة إلى كلا الطرفين، مما يؤدي إلى استطالة الأنبوب وتعمق الحلقة.

في المرحلة اللاحقة ذات الشكل S، يبدأ الغشاء المتوسطي الظهري للقلب بالانحلال، مما يسمح للقلب بالتحرك بحرية داخل التجويف التاموري. وهذا يسمح للأذين ومسارات تدفق الدم بالانحناء ظهريًا وللأعلى، بينما تنحني البطينات ومسارات تدفق الدم بطنيًا وللأسفل، مما ينتج عنه شكل S. ^{[ 23 ]}

في مرحلة الالتفاف المتقدمة، يقترب الأذين البدائي من الرأس بالنسبة للبطين البدائي، ويصبح الجيب الوريدي في الجهة الظهرية للأذينين. ^{[ 21 ]} مع نهاية الالتفاف، تُعاد ترتيب جميع الأجزاء البدائية لأنبوب القلب إلى المواضع الصحيحة التي ستشغلها في بنية القلب الناضج. ثم تستمر هذه الأجزاء في إعادة التشكيل، بما في ذلك تكوين الحجرات والحواجز، لإنتاج قلب بالغ كامل الوظائف. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

قد تؤدي الاضطرابات خلال مرحلة تكوين القلب الأنبوبي إلى عيوب خلقية قلبية متنوعة . ورغم أنها أكثر أنواع العيوب الخلقية شيوعًا، إذ تحدث في 1% من جميع المواليد الأحياء، إلا أن السبب الجيني أو البيئي الدقيق لهذه العيوب لم يُفهم تمامًا في معظم الحالات. ^{[ 47 ] [ 48 ]} ومع ذلك، فقد ساهمت أبحاث الجينوم البشري والأبحاث التي تستخدم نماذج حيوانية مثل الفئران وسمك الزيبرا في تعزيز فهمنا للعوامل الجينية المساهمة في هذه العيوب. ^{[ 49 ] [ 50 ]}

انقلاب الأحشاء الكامل هو حالة تنعكس فيها جميع الأعضاء الداخلية في الصدر والبطن على طول المحور الأيمن-الأيسر. ^{[ 51 ] [ 52 ]} ينشأ انقلاب الأحشاء الكامل في المراحل المبكرة من التكوين الجنيني أثناء تشكل المحور الأيمن-الأيسر عبر التدفق العقدي. يمكن أن تؤدي عيوب الأهداب المتحركة أو سوء تموضع مكونات الأهداب إلى ظهور إشارات الجانب الأيسر الجنيني على الجانب الأيمن الجنيني، مما ينتج عنه انقلاب كامل للأعضاء الداخلية. ^{[ 53 ]}

يُعرف خلل وضع الأعضاء (Situs ambiguus) ، أو ما يُسمى أيضًا باختلال التوضع (heterotaxy)، بأنه حالة لا تتطابق فيها الأعضاء الداخلية بشكل كامل نتيجةً لاضطراب غير منتظم أو متقطع في نمط التناظر بين الجانبين الأيمن والأيسر. ^{[ 54 ]} تُوجد طفرات غير طبيعية في الجين المُشفِّر لعامل النسخ ZIC3 لدى العديد من مرضى خلل وضع الأعضاء . ^{[ 55 ] [ 56 ]} قد يُظهر مرضى اختلال التوضع مجموعة واسعة من العيوب التشريحية في بنية القلب والأوعية الدموية، مثل عيب الحاجز الأذيني أو البطيني، وتشوهات المخروط الشرياني أو الأوعية الدموية. ^{[ 57 ]} وتماشيًا مع ارتفاع معدل الطفرات في جين ZIC3 لدى مرضى اختلال التوضع، تُظهر الفئران الطافرة التي تفتقر إلى ZIC3 أعراضًا شبيهة باختلال التوضع، مثل انقلاب الشرايين الكبيرة إلى اليمين وانقطاع قوس الأبهر. ^{[ 58 ]}

Missense or truncating variants of the gene encoding transcription factor Nkx2-5 has been repeatedly identified in patients with congenital heart defects, specifically in patients with atrial septal defect (ASD) and ventricle septal defect (VSD).^[59][60] Nkx2-5 regulates genes that are required to form the primitive atrial and ventricular septa, where abnormal variants of Nkx2-5 lead to incomplete septal tissue formation and persistent inter-atrial or inter-ventricular opening.^[61]

Incorrect looping during the tubular heart stage where the heart undergoes L-looping instead of D-looping leads to an extremely rare type of CHD called Isolated Ventricular Inversion.^[62] Isolated Ventricular Inversion has fewer than 20 cases reported in total.^[63] This condition is extremely rare because in most cases where the developing heart undergoes L-looping, the outflow tract also becomes transposed (parallel septation) to allow for functional circulation.^[64][65]

• علم الأجنة في جامعة تمبل Heart98/heart97a/sld018
• علم الأجنة في جامعة تمبل Heart98/heart97a/sld019