bokhylla (Svenska)

Endochondral benbildning

Endochondral benbildning innebär bildandet av broskvävnad från aggregerade mesenkymala celler, och den efterföljande ersättning av broskvävnad med ben (Horton 1990). Processen med endochondral benbildning kan delas in i fem steg (figur 14.13). För det första är de mesenkymala cellerna åtagit sig att bli broskceller., Detta engagemang orsakas av parakrinfaktorer som inducerar de närliggande mesodermala cellerna för att uttrycka två transkriptionsfaktorer, Pax1 och Scleraxis. Dessa transkriptionsfaktorer antas aktivera broskspecifika gener (Cserjesi et al. 1995; Sosic m.fl. 1997). Således uttrycks Skleraxis i mesenkym från sclerotomen, i ansiktsmesenkym som bildar broskiga prekursorer till ben och i Lemmens mesenkym (figur 14.14).

figur 14.13

schematiskt diagram över endokondralförbening., (A, B) mesenkymala celler kondenserar och differentierar till kondrocyter för att bilda den broskiga modellen av benet. (C) kondrocyter i mitten av axeln genomgår hypertrofi och apoptos medan de (mer…)

figur 14.14

lokalisering av scleraxis-meddelandet (ljusområden) på platserna för kondrocytbildning. A) uttryck av skleraxis i somiterna av ett 12,5-dagars musembryo. Denna sektion klipptes tangentiellt och neuralröret löper längs den främre bakre (mer…,)

under den andra fasen av endokondralförbening kondenserar de engagerade mesenkymcellerna till kompakta knölar och skiljer sig åt i kondrocyter, broskcellerna. N-cadherin verkar vara viktigt i den inledande av dessa condensations, och N-CAM verkar vara kritiska för att upprätthålla dem (Oberlender och Tuan 1994; Hall och Miyake 1995). I människor, SOX9 genen, som kodar för ett DNA-bindande protein, är uttryckt i precartilaginous condensations., Mutationer av SOX9-genen orsakar camptomelisk dysplasi, en sällsynt sjukdom i skelettutvecklingsom resulterar i deformiteter hos de flesta benen i kroppen. De flesta drabbade barn dör av andningssvikt på grund av dåligt formad trakeal och revbensbrosk (Wright et al. 1995).

under den tredje fasen av endokondralförbening prolifererar kondrocyterna snabbt för att bilda modellen för benet. När de delar upp, utsöndrar kondrocyterna en broskspecifik extracellulär matris., I den fjärde fasen slutar kondrocyterna att dela och öka volymen dramatiskt och bli hypertrofiska kondrocyter. Dessa stora kondrocyter förändrar matrisen de producerar (genom att tillsätta kollagen X och mer fibronektin) för att göra det möjligt att bli mineraliserad av kalciumkarbonat. Den femte fasen innebär invasionen av broskmodellen av blodkärl. De hypertrofiska kondrocyterna dör av apoptos. Detta utrymme blir benmärg. När broskcellerna dör, skiljer sig en grupp celler som har omringat broskmodellen till osteoblaster., Ostoblasterna börjar bilda benmatris på det delvis försämrade brosket (Bruder och Caplan 1989; Hatori et al. 1995). Så småningom ersätts allt brosk med ben. Således fungerar broskvävnaden som en modell för benet som följer. Skelettkomponenterna i ryggraden, bäckenet och lemmarna bildas först av brosk och blir senare ben.

utbytet av kondrocyter med benceller är beroende av mineraliseringen av den extracellulära matrisen., Detta illustreras tydligt i kycklingembryots utvecklande skelett, vilket utnyttjar äggskalet kalciumkarbonat som sin kalciumkälla. Under utvecklingen översätter cirkulationssystemet hos kycklingembryot cirka 120 mg kalcium från skalet till skelettet (Tuan 1987). När kycklingembryon avlägsnas från sina skal på dag 3 och odlas i skallösa kulturer (i plastfolie) under hela deras utveckling, misslyckas mycket av det broskiga skelettet att mogna i benvävnad (figur 14.15; Tuan och Lynch 1983)., Ett antal händelser leder till hypertrofi och mineralisering av kondrocyterna, inklusive en initial övergång från aerob till anaerob andning, vilket förändrar deras cellmetabolism och mitokondriell energipotential (Shapiro et al. 1992). Hypertrofiska kondrocyter utsöndrar många små membranbundna vesiklar i den extracellulära matrisen. Dessa vesiklar innehåller enzymer som är aktiva vid generering av kalcium – och fosfatjoner och initierar mineraliseringsprocessen inom den broskiga matrisen (Wu et al. 1997)., De hypertrofiska kondrocyterna, deras metabolism och mitokondriella membran förändras och dör sedan av apoptos (Hatori et al. 1995; Rajpurohit m.fl. 1999).

figur 14.15

Skelettmineralisering i 19-dagars kycklingembryon som utvecklades (a) i skallös kultur och (B) inuti ägget under normal inkubation. Embryona fixerades och färgades med alizarinröd för att visa den förkalkade benmatrisen. (Från Tuan och Lynch 1983; (mer…,)

i de långa benen hos många däggdjur (inklusive människor) sprider endokondralförbening utåt i båda riktningarna från benets mitt (se figur 14.13). Om hela vårt brosk förvandlades till ben före födseln, skulle vi inte växa större, och våra ben skulle bara vara lika stora som den ursprungliga broskmodellen. Men som benbildning främre närmar sig ändarna av broskmodellen, kondrocyter nära benbildning front föröka sig innan genomgår hypertrofi, driver ut brosk ändarna av benet., Dessa broskiga områden i ändarna av de långa benen kallas epifyseala tillväxtplattor. Dessa plattor innehåller tre regioner: en region av kondrocytproliferation, en region med mogna kondrocyter och en region av hypertrofiska kondrocyter (figur 14.16; Chen et al. 1995). Eftersom de inre broskhypertrofierna och förbeningsfronten sträcker sig längre utåt, prolifererar det återstående brosket i epifysealtillväxtplattan. Så länge epifys tillväxtplattorna kan producera kondrocyter fortsätter benet att växa.

figur 14.,16

Proliferation av celler i epifys-tillväxtplattan som svar på tillväxthormon. (A) epifys tillväxtplatta i en ung råtta som gjordes tillväxthormonbrist genom avlägsnande av hypofysen. B) samma region hos råtta efter injektion av tillväxthormon. (mer…)

Box

Control of Cartilage Maturation at the Growth Plate.