Bokhylle (Norsk)

Endochondral forbening

Endochondral forbening innebærer dannelsen av brusk vev fra samlet mesenchymal celler, og den påfølgende utskifting av brusk vev av bein (Horton 1990). Prosessen med endochondral forbening kan deles inn i fem faser (Figur 14.13). Først mesenchymal celler er forpliktet til å bli celler brusk., Dette engasjement er forårsaket av parakrine faktorer som induserer den nærliggende mesodermal celler til å uttrykke to transkripsjonfaktorer, Pax1 og Scleraxis. Disse transkripsjon faktorer som er antatt å aktivere brusk-spesifikke gener (Cserjesi et al. 1995; Sosic et al. 1997). Dermed Scleraxis er uttrykt i mesenchyme fra sclerotome, i ansikts mesenchyme som danner cartilaginous forløpere til bein, og i lemmer mesenchyme (Figur 14.14).

Figur 14.13

Skjematisk diagram av endochondral forbening., (A, B) Mesenchymal celler kondens og differensiering til chondrocytes å danne cartilaginous modell av bein. (C) Chondrocytes i midten av akselen gjennomgå hypertrofi og apoptosis mens de (mer…)

Figur 14.14

Lokalisering av scleraxis melding (lys områder) på områder av chondrocyte dannelse. (En) Uttrykk for scleraxis i somites av en 12.5-dag musen embryo. Denne delen ble kuttet tangentially, og neural tube går langs anterior-posterior (mer…,)

Under den andre fasen av endochondral forbening, engasjerte mesenchyme celler kondens i kompakt knuter og differensiering til chondrocytes, brusk celler. N-cadherin ser ut til å være viktig i initiering av disse condensations, og N-CAM ser ut til å være avgjørende for å opprettholde dem (Oberlender og Tuan 1994; Hall og Miyake 1995). I mennesker, SOX9 genet, som koder et DNA-bindende protein, er uttrykt i precartilaginous condensations., Mutasjoner av SOX9 genet føre camptomelic dysplasi, en sjelden sykdom i skjelett-developmentthat resultater i deformiteter av de fleste av bein i kroppen. Mest berørte babyer dør av respiratorisk svikt på grunn av dårlig dannet tracheal og rib brusk (Wright et al. 1995).

i Løpet av tredje fase av endochondral forbening, den chondrocytes formerer seg raskt til å danne modell for bein. Som de deler, den chondrocytes skille ut en brusk-spesifikke ekstracellulære matrix., I den fjerde fasen, den chondrocytes slutte å dele og øke sitt volum dramatisk, blir hypertrofisk chondrocytes. Disse store chondrocytes endre matrix de produserer (ved å legge til kollagen X og mer fibronektin) for å gjøre det mulig å bli mineralisert av kalsiumkarbonat. Den femte fasen innebærer invasjonen av brusk modell av blodkar. Den hypertrofisk chondrocytes dø av apoptosis. Denne plassen vil bli bein marg. Som brusk cellene dør, en gruppe av celler som har omgitt brusk modell differensiering til osteoblaster., Den ostoblasts begynner å danne bein matrise på delvis degradert brusk (Bruder og Caplan 1989; Hatori et al. 1995). Til slutt, alle brusk er erstattet av bein. Dermed, brusk vev fungerer som en modell for bein som følger. Den skjelett komponenter av ryggsøylen, bekkenet og beina er først dannet av brusk og senere bli bein.

utskifting av chondrocytes av bein celler er avhengig av mineralization av den ekstracellulære matrix., Dette er klart illustrert i å utvikle skjelettet av kylling embryo, som benytter calcium carbonate av eggeskallet som sin kalsium kilde. Under utvikling, sirkulasjonssystemet av kylling embryo translocates ca 120 mg kalsium fra shell til skjelettet (Tuan 1987). Når dama embryoer blir fjernet fra sine skjell på dag 3 og vokst i shell-mindre kulturer (i plastfolie) for varigheten av deres utvikling, mye av cartilaginous skjelettet ikke klarer å modne i benete vev (Figur 14.15; Tuan og Lynch 1983)., En rekke hendelser som fører til hypertrofi og mineralization av den chondrocytes, inkludert en første bytte fra aerob til anaerob respirasjon, som endrer sin celle metabolisme og mitokondrie energi potensial (Shapiro et al. 1992). Hypertrofisk chondrocytes utskille mange små membran-bundet blemmer i den ekstracellulære matrix. Disse blemmer inneholder enzymer som er aktive i generasjon av kalsium og fosfat ioner og starte mineralization prosess i cartilaginous matrix (Wu et al. 1997)., Den hypertrofisk chondrocytes, deres metabolisme og mitokondrie membraner endret, for så å dø av apoptosis (Hatori et al. 1995; Rajpurohit et al. 1999).

Figur 14.15

mineralisering av Skjelettet i 19-dagen kylling embryo som er utviklet (A) i shell-mindre kultur og (B) inne i egget under normal inkubasjon. Den embryo ble fiksert og farget med alizarin rødt for å vise forkalkede bein matrise. (Fra Tuan og Lynch 1983; (mer…,)

I den lange bein av mange pattedyr (inkludert mennesker), endochondral forbening sprer seg utover i begge retninger fra midten av bein (se Figur 14.13). Hvis alle våre brusk ble omgjort til bein før fødselen, ville vi ikke vokse noe større, og våre bein ville bare være så stor som den opprinnelige cartilaginous modell. Men, som forbening foran nærmer endene av brusk-modellen, den chondrocytes i nærheten av forbening foran seg før gjennomgår hypertrofi, og presser ut cartilaginous endene av bein., Disse cartilaginous områder på endene av de lange knoklene kalles epiphyseal vekst plater. Disse platene inneholder tre regioner: region av chondrocyte spredning, et område av modne chondrocytes, og en region av hypertrofisk chondrocytes (Figur 14.16; Chen et al. 1995). Som den indre brusk hypertrophies og forbening foran strekker seg lenger utover, de resterende brusk i epiphyseal vekst plate proliferates. Så lenge epiphyseal vekst platene er i stand til å produsere chondrocytes, benet fortsetter å vokse.

Figur 14.,16

Spredning av celler i epiphyseal vekst plate i reaksjon på veksthormon. (En) Epiphyseal vekst plate i en ung rotte som ble gjort veksthormon-mangelfull ved fjerning av sin hypofysen. (B) Samme region i rotte etter injeksjon av veksthormon. (mer…)

Box

Control of Cartilage Maturation at the Growth Plate.