Endocartilaginoasă osificare
Endocartilaginoasă osificare presupune formarea de țesut cartilaginos la agregate de celule mezenchimale, și înlocuirea ulterioară a cartilajului de osul (Horton 1990). Procesul de osificare endocondrală poate fi împărțit în cinci etape (figura 14.13). În primul rând, celulele mezenchimale se angajează să devină celule cartilaginoase., Acest angajament este cauzată de paracrine factori care induc în apropiere mesodermal celulele să-și exprime doi factori de transcripție, Pax1 și Scleraxis. Se consideră că acești factori de transcripție activează genele specifice cartilajului (Cserjesi et al. 1995; Sosic și colab. 1997). Astfel, Scleraxis este exprimat în mesenchyme din sclerotome, în faciala mesenchyme că formele cartilaginoase precursori la os, și în membrul mesenchyme (Figura 14.14).
figura 14.13
diagrama schematică a osificării endocondrale., (A, B) celulele mezenchimale se condensează și se diferențiază în condrocite pentru a forma modelul cartilaginos al osului. (C) condrocitele din centrul arborelui suferă hipertrofie și apoptoză în timp ce (mai mult…)
Figura 14.14
Localizare a scleraxis mesaj (zonele de lumină), la site-uri de condrocite formarea. (A) expresia scleraxiei în somitele unui embrion de șoarece de 12,5 zile. Această secțiune a fost tăiată tangențial, iar tubul neural se desfășoară de-a lungul anterior-posterior (mai mult…,)
în a doua fază a endocartilaginoasă osificare, comise mesenchyme celule condensa într-compact noduli și diferenția în condrocite, cartilajul celule. N-cadherin pare a fi important în inițierea acestor condensări, iar N-CAM pare a fi critic pentru menținerea lor (Oberlender și Tuan 1994; Hall și Miyake 1995). La om, gena SOX9, care codifică o proteină care leagă ADN-ul, este exprimată în condensările precartilaginoase., Mutații ale genei SOX9 cauza camptomelic displazie, o afecțiune rară a scheletului developmentthat rezultate în deformari de cele mai multe oase ale corpului. Cei mai afectați copii mor din cauza insuficienței respiratorii din cauza cartilajului traheal și a coastelor slab formate (Wright et al. 1995).în timpul celei de-a treia faze a osificării endocondrale, condrocitele proliferează rapid pentru a forma modelul pentru OS. Pe măsură ce se împart, condrocitele secretă o matrice extracelulară specifică cartilajului., În cea de-a patra fază, condrocitele se opresc din divizare și își măresc dramatic volumul, devenind condrocite hipertrofice. Aceste condrocite Mari modifică matricea pe care o produc (prin adăugarea de colagen X și mai multă fibronectină) pentru a-i permite să devină mineralizată de carbonatul de calciu. A cincea fază implică invazia modelului cartilajului de către vasele de sânge. Condrocitele hipertrofice mor prin apoptoză. Acest spațiu va deveni măduvă osoasă. Pe măsură ce celulele cartilajului mor, un grup de celule care au înconjurat modelul cartilajului se diferențiază în osteoblaste., Ostoblastele încep să formeze matricea osoasă pe cartilajul parțial degradat (Bruder și Caplan 1989; Hatori și colab. 1995). În cele din urmă, tot cartilajul este înlocuit cu OS. Astfel, țesutul cartilajului servește ca model pentru osul care urmează. Componentele scheletice ale coloanei vertebrale, pelvisului și membrelor sunt mai întâi formate din cartilaj și mai târziu devin oase.înlocuirea condrocitelor de către celulele osoase depinde de mineralizarea matricei extracelulare., Acest lucru este ilustrat în mod clar în scheletul în curs de dezvoltare al embrionului de pui, care utilizează carbonatul de calciu al cojii de ouă ca sursă de calciu. În timpul dezvoltării, sistemul circulator al embrionului de pui translocează aproximativ 120 mg de calciu din cochilie în schelet (Tuan 1987). Când embrionii de pui sunt îndepărtați din cochilii în ziua 3 și crescuți în culturi fără coajă (în folie de plastic) pe durata dezvoltării lor, o mare parte din scheletul cartilaginos nu reușește să se maturizeze în țesut osos (figura 14.15; Tuan and Lynch 1983)., O serie de evenimente duc la hipertrofia și mineralizarea condrocitelor, inclusiv o trecere inițială de la respirația aerobă la cea anaerobă, care modifică metabolismul celular și potențialul energetic mitocondrial (Shapiro et al. 1992). Condrocitele hipertrofice secretă numeroase vezicule mici legate de membrană în matricea extracelulară. Aceste vezicule conțin enzime care sunt active în generarea ionilor de calciu și fosfat și inițiază procesul de mineralizare în matricea cartilaginoasă (Wu et al. 1997)., Condrocitele hipertrofice, metabolismul lor și membranele mitocondriale modificate, apoi mor prin apoptoză (Hatori et al. 1995; Rajpurohit și colab. 1999).
Figura 14.15
mineralizarea Scheletului în 19 zile embrioni de pui care s-a dezvoltat (A) în shell-mai puțin cultura și (B) în interiorul oului în timpul programului normal de incubare. Embrionii au fost fixați și colorați cu roșu alizarin pentru a arăta matricea osoasă calcificată. (De la Tuan și Lynch 1983; (mai mult…,în oasele lungi ale multor mamifere (inclusiv ale oamenilor), osificarea endocondrală se extinde spre exterior în ambele direcții din centrul osului (vezi figura 14.13). Dacă tot cartilajul nostru s-ar transforma în os înainte de naștere, nu am crește mai mult, iar oasele noastre ar fi doar la fel de mari ca modelul cartilaginos original. Cu toate acestea, ca osificare fața apropie capetele de cartilaj model, condrocite în apropiere de osificare fața prolifera înainte de a trece printr hipertrofie, împingând afară de capetele cartilaginoase ale oaselor., Aceste zone cartilaginoase la capetele oaselor lungi se numesc plăci de creștere epifiză. Aceste plăci conțin trei regiuni: o regiune de proliferare a condrocitelor, o regiune de condrocite mature și o regiune de condrocite hipertrofice (figura 14.16; Chen et al. 1995). Pe măsură ce hipertrofia cartilajului interior și frontul de osificare se extind mai departe spre exterior, cartilajul rămas în placa de creștere epifiză proliferează. Atâta timp cât plăcile de creștere epifiză sunt capabile să producă condrocite, osul continuă să crească.
figura 14.,16
proliferarea celulelor în placa de creștere epifiză ca răspuns la hormonul de creștere. (A) Placă de creștere epifiză la un șobolan tânăr care a fost făcut cu deficit de hormon de creștere prin îndepărtarea hipofizei sale. (B) aceeași regiune la șobolan după injectarea hormonului de creștere. (mai mult…)
WEBSITE
14.6 factori Paracrini, receptorii lor și creșterea osoasă umană. Mutațiile genelor care codifică factorii paracrini și receptorii lor provoacă numeroase anomalii scheletice la om și șoareci. Căile FGF și ariciul sunt deosebit de importante., http://www.devbio.com/chap14/link1406.shtml
Box
Control of Cartilage Maturation at the Growth Plate.