弓动脉是脊椎动物胚胎连接心脏与背主动脉的唯一通道，是胚体血液循环的重要组成部分。弓动脉的发育分为弓动脉血管的形成及血管重塑两个过程，最终形成颈动脉、锁骨下动脉、主动脉和肺动脉等心脏大动脉血管。斑马鱼胚胎弓动脉的发育虽然无重塑过程，但弓动脉的形成高度保守，是研究心血管发育的理想模型。
心脏大动脉血管发育缺陷是导致先天性心血管疾病的主要原因之一，该缺陷包括颈动脉异常、主动脉弓中断、主动脉缩窄、开放性动脉导管、永存动脉干、肺动脉发育不全及右锁骨下动脉异常起源等。已有研究报道称，先天性心脏病成为全球关注的重大健康问题之一。
前肠内胚层来源的咽囊和弓动脉位于胚胎腮弓，在空间上邻近，而且各对咽囊的出现稍早于与之对应的弓动脉。在斑马鱼、小鼠等相关突变体及DiGeorge Syndrome患者中，咽囊发育缺陷常伴随弓动脉血管发育异常。由于咽囊对于腮弓发育具有重要意义，学界一般认为咽囊对弓动脉发育的影响是一种次级效应。咽囊是否直接调控咽弓动脉发育，目前仍有待深入探究。
近期，中国科学院动物研究所研究员王强课题组在Development上，在线发表了题为Pharyngeal pouches provide a niche microenvironment for arch artery progenitor specification的研究论文。该研究以斑马鱼为模式生物，结合细胞谱系追踪、组织特异性消除和突变体制备等实验技术，探讨了咽囊对弓动脉发育的调控作用。
研究发现，咽囊直接与咽区中胚层接触，并通过表达和分泌BMP2a与BMP5，激活咽区中胚层细胞的BMP活性，为其特化成弓动脉前体细胞提供了合适的微环境。弓动脉内皮细胞来源于胚胎体节期第二心区表达nkx2.5的细胞，位于侧板中胚层。这些nkx2.5+细胞一部分向胚胎中轴迁移，参与心脏发育；其余细胞停留在两侧，形成咽区中胚层，是心脏流出道、头部肌肉组织和弓动脉的共同前体细胞。
研究人员发现，nkx2.5+咽区中胚层进一步分化为nkx2.5+和nkx2.5-两大细胞亚群，其中，nkx2.5+细胞形成弓动脉，nkx2.5-的细胞发育形成连接弓动脉的腹主动脉，表明咽区中胚层存在向弓动脉前体细胞分化的细胞命运决定过程。通过共聚焦显微镜动态观察，研究人员发现，咽囊的形成与相应弓动脉前体细胞的出现在时间上保持一致，且两者在咽区紧密相邻。
通过KalTA4-UAS-NTR系统，特异性诱导咽囊细胞凋亡，导致弓动脉血管缺失；进一步检测弓动脉前体细胞的分子标记，发现咽囊缺失导致弓动脉前体细胞不能形成。BMP信号胞内效应因子Smad1/5/8在弓动脉前体细胞中存在动态的磷酸化激活。咽囊能够分泌表达多种BMP，咽囊缺失后，咽区中胚层的BMP活性被显著抑制。在缺失咽囊的胚胎中重新激活BMP信号，能够较好地挽救弓动脉前体细胞特化的缺陷。
BMP信号能够调控cloche基因的表达。缺失cloche基因，nkx2.5+前体细胞丧失了向弓动脉血管分化的能力，转而走向肌肉细胞的命运。因此，咽囊提供了合适的微环境，使咽区中胚层细胞特化为弓动脉前体细胞。通过组织特异性敲降实验和构建相关突变体，研究人员发现，来自咽囊的BMP2a/5是促进弓动脉前体细胞特化的主要微环境信号。
因此，该研究表明，咽囊在弓动脉发育过程中建立了一个前体细胞特化的微环境，对弓动脉发育起直接、重要的作用。