Развитие скелета и оссификация

Развитие скелета — это процесс, при котором эмбриональный скелет формируется из мезенхимальных конденсаций и превращается в кость. Он протекает двумя путями: внутримембранное окостенение, при котором мезенхима дифференцируется непосредственно в кость, и эндохондральное окостенение, при котором хрящевая модель постепенно замещается костью.

Definition

Развитие скелета и оссификация — это совокупность процессов, посредством которых мезенхимальные конденсации дифференцируются в хрящ и кость, формируя осевой и аппендикулярный скелет через внутримембранные и эндохондральные пути.

Scope

Тема охватывает происхождение скелетных предшественников, мезенхимальную конденсацию, два способа окостенения, пластинку роста и продольный рост костей, а также основные транскрипционные регуляторы хондрогенеза и остеогенеза. Формирование конечностей рассматривается в родственной теме. Это справочно-образовательная анатомия развития, а не клиническое руководство.

Core questions

• Откуда берутся скелетные клетки-предшественники?
• Чем отличаются внутримембранное и эндохондральное окостенение?
• Как пластинка роста обеспечивает продольный рост костей?
• Какие транскрипционные факторы определяют развитие клеток в хрящ или кость?

Key concepts

• Мезенхимальная конденсация
• Внутримембранное окостенение
• Эндохондральное окостенение
• Хрящевой шаблон и пластинка роста
• Гипертрофия хондроцитов
• SOX9 (хондрогенез) и RUNX2 (остеогенез)
• Первичные и вторичные центры окостенения

Mechanisms

Элементы скелета начинаются как конденсации мезенхимы, происходящей из латеральной пластинки мезодермы (аппендикулярный скелет), параксиальной мезодермы/сомитов (осевой скелет) и черепного нервного гребня (большая часть черепа и лица). При внутримембранном окостенении конденсированная мезенхима дифференцируется непосредственно в остеобласты, тогда как при эндохондральном окостенении сначала формируется хрящевая модель, которая затем замещается костью. В эндохондральном пути хондроциты пролиферируют, становятся гипертрофированными и сменяются костеобразующими клетками, при этом пластинка роста поддерживает продольный рост. Коммитирование регулируется основными транскрипционными факторами, при этом SOX9 направляет хондрогенез, а RUNX2 — дифференцировку остеобластов.

Clinical relevance

Дефекты формирования скелета и окостенения лежат в основе скелетных дисплазий и черепно-лицевых аномалий, включая расщелину губы и нёба, которые возникают из-за нарушенного развития скелетных и окружающих тканей. Эта статья объясняет основы развития таких состояний для образовательного понимания и не является основанием для индивидуальной диагностики или лечения.

History

Описательные данные о формировании хряща и кости давно существуют в анатомии, но молекулярное понимание перехода хряща в кость и транскрипционного контроля судьбы хондроцитов и остеобластов развивалось в основном с 1990-х годов, интегрируя классическую морфологию пластинки роста с генетикой.

Key figures

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

Seminal works

• long-ornitz-2013

Frequently asked questions

В чем разница между внутримембранным и эндохондральным окостенением?

При внутримембранном окостенении мезенхима дифференцируется непосредственно в кость (как в большинстве плоских костей черепа), тогда как при эндохондральном окостенении сначала формируется хрящевая модель, которая постепенно замещается костью (как в длинных костях).

Как длинные кости удлиняются во время развития?

Продольный рост происходит в пластинке роста, где хондроциты пролиферируют, затем становятся гипертрофированными, прежде чем замещаются костью, постепенно удлиняя кость до закрытия пластинки роста.