कंकाल विकास और अस्थिभवन

कंकाल विकास वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा भ्रूण का कंकाल मेसेनकाइमल संघनन से उत्पन्न होता है और हड्डी में परिवर्तित होता है। यह दो मार्गों से आगे बढ़ता है: अंतःझिल्ली अस्थिभवन (intramembranous ossification), जिसमें मेसेनकाइम सीधे हड्डी में विभेदित होता है, और अंतःउपास्थि अस्थिभवन (endochondral ossification), जिसमें उपास्थि मॉडल को उत्तरोत्तर हड्डी द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

Definition

कंकाल विकास और अस्थिभवन उन प्रक्रियाओं का समूह है जिनके द्वारा मेसेनकाइमल संघनन उपास्थि और हड्डी में विभेदित होते हैं, जो अंतःझिल्ली और अंतःउपास्थि मार्गों के माध्यम से अक्षीय और उपांगीय कंकाल का निर्माण करते हैं।

Scope

यह विषय कंकाल के पूर्वज कोशिकाओं की उत्पत्ति, मेसेनकाइमल संघनन, अस्थिभवन के दो तरीके, वृद्धि प्लेट और अनुदैर्ध्य हड्डी वृद्धि, और उपास्थिजनन (chondrogenesis) तथा अस्थिजन्य (osteogenesis) के प्रमुख प्रतिलेखन नियामक (transcriptional regulators) को शामिल करता है। अंग पैटर्न को एक संबंधित विषय में वर्णित किया गया है। यह संदर्भ-शैक्षणिक विकासात्मक शरीर रचना विज्ञान है, न कि नैदानिक ​​मार्गदर्शन।

Core questions

• कंकाल की पूर्वज कोशिकाएँ कहाँ से आती हैं?
• अंतःझिल्ली और अंतःउपास्थि अस्थिभवन में क्या अंतर है?
• वृद्धि प्लेट अनुदैर्ध्य हड्डी वृद्धि को कैसे संचालित करती है?
• कौन से प्रतिलेखन कारक कोशिकाओं को उपास्थि बनाम हड्डी के लिए प्रतिबद्ध करते हैं?

Key concepts

• मेसेनकाइमल संघनन
• अंतःझिल्ली अस्थिभवन
• अंतःउपास्थि अस्थिभवन
• उपास्थि टेम्पलेट और वृद्धि प्लेट
• उपास्थिकोशिका अतिवृद्धि
• SOX9 (उपास्थिजनन) और RUNX2 (अस्थिजन्य)
• प्राथमिक और द्वितीयक अस्थिभवन केंद्र

Mechanisms

कंकाल तत्व पार्श्व प्लेट मेसोडर्म (appendicular skeleton) से प्राप्त मेसेनकाइम के संघनन के रूप में शुरू होते हैं, पैराएक्सियल मेसोडर्म/सोमाइट्स (axial skeleton) से, और कपाल तंत्रिका शिखा (cranial neural crest) से (खोपड़ी और चेहरे का अधिकांश भाग)। अंतःझिल्ली अस्थिभवन में, संघनित मेसेनकाइम सीधे अस्थिकोशिकाओं (osteoblasts) में विभेदित होता है, जबकि अंतःउपास्थि अस्थिभवन में पहले एक उपास्थि मॉडल बनता है और उसे हड्डी द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। अंतःउपास्थि मार्ग में, उपास्थिकोशिकाएँ (chondrocytes) बढ़ती हैं, अतिविकसित हो जाती हैं, और उनके बाद हड्डी बनाने वाली कोशिकाएँ आती हैं, जिसमें वृद्धि प्लेट अनुदैर्ध्य वृद्धि को बनाए रखती है। प्रतिबद्धता को मास्टर प्रतिलेखन कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसमें SOX9 उपास्थिजनन को निर्देशित करता है और RUNX2 अस्थिकोशिका विभेदन को निर्देशित करता है।

Clinical relevance

कंकाल पैटर्न और अस्थिभवन में दोष कंकाल डिस्प्लेसिया (skeletal dysplasias) और कपाल-चेहरे की विसंगतियों (craniofacial anomalies) का आधार हैं, जिसमें फांक होंठ और तालु (cleft lip and palate) शामिल हैं, जो कंकाल और आसपास के ऊतकों के बाधित विकास से उत्पन्न होते हैं। यह प्रविष्टि शैक्षिक समझ के लिए ऐसी स्थितियों के विकासात्मक आधार की व्याख्या करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

उपास्थि और हड्डी के निर्माण के वर्णनात्मक विवरण शरीर रचना विज्ञान में लंबे समय से चले आ रहे हैं, लेकिन उपास्थि-से-हड्डी संक्रमण की आणविक समझ और उपास्थिकोशिका और अस्थिकोशिका भाग्य के प्रतिलेखन नियंत्रण का विकास मुख्य रूप से 1990 के दशक से हुआ, जिसमें वृद्धि प्लेट की शास्त्रीय आकृति विज्ञान को आनुवंशिकी के साथ एकीकृत किया गया।

Key figures

• Fanxin Long
• David Ornitz
• Michael Dixon
• Jeffrey Murray

Seminal works

• long-ornitz-2013

Frequently asked questions

अंतःझिल्ली और अंतःउपास्थि अस्थिभवन में क्या अंतर है?

अंतःझिल्ली अस्थिभवन में, मेसेनकाइम सीधे हड्डी में विभेदित होता है (जैसा कि खोपड़ी की अधिकांश सपाट हड्डियों में होता है), जबकि अंतःउपास्थि अस्थिभवन में पहले एक उपास्थि मॉडल बनता है और धीरे-धीरे हड्डी द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है (जैसा कि लंबी हड्डियों में होता है)।

विकास के दौरान लंबी हड्डियाँ कैसे लंबी होती हैं?

अनुदैर्ध्य वृद्धि वृद्धि प्लेट पर होती है, जहाँ उपास्थिकोशिकाएँ बढ़ती हैं और फिर अतिविकसित हो जाती हैं, इससे पहले कि उन्हें हड्डी द्वारा प्रतिस्थापित किया जाए, जिससे हड्डी तब तक बढ़ती रहती है जब तक वृद्धि प्लेट बंद नहीं हो जाती।