การพัฒนาระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบโครงร่าง
การพัฒนาระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบโครงร่างเป็นสาขาหนึ่งของกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการที่เกี่ยวข้องกับการที่หัวใจ หลอดเลือด กระดูก และแขนขาเกิดขึ้นจากเนื้อเยื่อตัวอ่อนที่ยังไม่จำเพาะและมีรูปร่างที่แน่นอน ระบบหัวใจและหลอดเลือดเป็นระบบอวัยวะแรกที่ทำงานในตัวอ่อน ในขณะที่โครงกระดูกเป็นหนึ่งในระบบสุดท้ายที่พัฒนาสมบูรณ์ และทั้งสองระบบขึ้นอยู่กับการเคลื่อนย้ายของเซลล์ การส่งสัญญาณ และการปรับโครงสร้างเนื้อเยื่อที่ประสานกันอย่างใกล้ชิด
Definition
ชุดของกระบวนการตัวอ่อนที่ประสานกันซึ่งเซลล์ที่มาจากมีโซเดิร์มและเซลล์ยอดประสาทสร้างหัวใจและหลอดเลือดใหญ่ ระบบหลอดเลือดทั่วร่างกายและหลอดเลือดปอด โครงกระดูกแกนและโครงกระดูกรยางค์ และแขนขา
Scope
สาขาความรู้นี้จะนำผู้อ่านไปสู่ระบบอวัยวะสองระบบที่มีตรรกะการพัฒนาที่คล้ายคลึงกัน ได้แก่ การกำหนดเซลล์ต้นกำเนิด การพับและการรวมตัวทางสัณฐานวิทยา และการสร้างรูปแบบที่ขับเคลื่อนด้วยสัญญาณ โดยจะเชื่อมโยงไปยังหัวข้อโดยละเอียดเกี่ยวกับการสร้างหัวใจและการสร้างท่อหัวใจ การแบ่งกั้นห้องหัวใจและการสร้างลิ้นหัวใจ การพัฒนาระบบหลอดเลือด การพัฒนาโครงกระดูกและการสร้างกระดูก และการพัฒนาและการสร้างรูปร่างของแขนขา นี่คือภาพรวมอ้างอิงของกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการปกติ ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- เซลล์ต้นกำเนิดมีโซเดิร์มในระยะแรกกลายเป็นเซลล์หัวใจ หลอดเลือด หรือโครงกระดูกได้อย่างไร?
- ศูนย์ส่งสัญญาณใดที่สร้างรูปแบบของหัวใจ หลอดเลือด และแขนขาที่กำลังพัฒนาตามแนวแกน?
- ท่อหัวใจเชิงเส้นและแบบจำลองกระดูกอ่อนของกระดูกถูกปรับโครงสร้างให้เป็นโครงสร้างที่สมบูรณ์ได้อย่างไร?
- เหตุใดความผิดปกติแต่กำเนิดที่พบบ่อยที่สุดบางอย่างจึงเป็นความผิดปกติของหัวใจและโครงกระดูก?
Key concepts
- เซลล์ต้นกำเนิดหัวใจและหลอดเลือดจากมีโซเดิร์มแผ่นข้าง
- การสร้างกระดูกแบบ Endochondral และ Intramembranous
- การมีส่วนร่วมของเซลล์ยอดประสาทต่อทางออกของหัวใจ
- Vasculogenesis และ Angiogenesis
- ศูนย์ส่งสัญญาณของแขนขา (AER, ZPA)
- การปรับโครงสร้างเนื้อเยื่อและการสร้างรูปร่าง
- ความผิดปกติแต่กำเนิดในฐานะข้อผิดพลาดในการพัฒนา
Mechanisms
ทั้งสองระบบเริ่มต้นด้วยการกำหนดประชากรเซลล์ต้นกำเนิดและดำเนินไปผ่านการปรับโครงสร้างทางสัณฐานวิทยา เซลล์ตั้งต้นของหัวใจและเซลล์บุผนังหลอดเลือดส่วนใหญ่มาจากมีโซเดิร์มแผ่นข้าง หัวใจก่อตัวขึ้นเป็นท่อก่อนที่จะเกิดการวนและแบ่งกั้นเป็นห้องต่างๆ ในขณะที่เซลล์บุผนังหลอดเลือดจะรวมตัวกันเป็นหลอดเลือดขึ้นใหม่ (vasculogenesis) จากนั้นจึงแตกหน่อและปรับโครงสร้าง (angiogenesis) โครงกระดูกก่อตัวจากการรวมตัวของมีเซนไคม์ที่สร้างกระดูกโดยตรง (intramembranous) หรือผ่านกระดูกอ่อนขั้นกลาง (endochondral) ตระกูลสัญญาณที่อนุรักษ์ไว้ รวมถึงปัจจัยการถอดรหัสที่ขับเคลื่อนการกำหนดชะตาของหัวใจและมอร์โฟเจนที่สร้างการไล่ระดับสีซึ่งสร้างรูปแบบของแขนขา จะปรากฏซ้ำในโปรแกรมเหล่านี้
Clinical relevance
ความบกพร่องของหัวใจแต่กำเนิดและความผิดปกติของโครงกระดูกหรือแขนขาเป็นหนึ่งในความผิดปกติทางโครงสร้างแต่กำเนิดที่พบบ่อยที่สุด และการทำความเข้าใจต้นกำเนิดของการพัฒนาจะช่วยให้เข้าใจว่าเหตุใดโครงสร้างบางอย่างจึงล้มเหลวพร้อมกัน สาขาความรู้นี้อธิบายการสร้างรูปร่างปกติและที่ถูกรบกวนเพื่อเป็นพื้นฐานในการตีความความผิดปกติเหล่านั้น เป็นพื้นฐานความรู้เพื่อการศึกษา ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
Epidemiology
โรคหัวใจพิการแต่กำเนิดรวมกันเป็นหนึ่งในกลุ่มความบกพร่องแต่กำเนิดที่พบบ่อยที่สุด และความผิดปกติของโครงกระดูกและแขนขาก็มีส่วนสำคัญต่อภาวะทุพพลภาพแต่กำเนิดเช่นกัน ทั้งสองครอบคลุมความรุนแรงที่หลากหลายซึ่งอธิบายไว้ในวรรณกรรมทางโรคหัวใจและพัฒนาการ
History
คัพภวิทยาเชิงพรรณนาของหัวใจและโครงกระดูกมีมาตั้งแต่กายวิภาคศาสตร์คลาสสิก แต่ยุคโมเลกุลได้ปรับกรอบของทั้งสองระบบในแง่ของวิถีทางพันธุกรรมที่อนุรักษ์ไว้ งานวิจัยตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมาได้ระบุเครือข่ายการถอดรหัสที่ควบคุมการสร้างหัวใจและศูนย์ส่งสัญญาณที่สร้างรูปแบบของแขนขา โดยบูรณาการสัณฐานวิทยาเชิงพรรณนากับพันธุศาสตร์
Key figures
- Eric Olson
- Deepak Srivastava
- Fanxin Long
- David Ornitz
- Peter Carmeliet
- Rolf Zeller
Related topics
Seminal works
- olson-srivastava-1996
- long-ornitz-2013
- zeller-2009
Frequently asked questions
- เหตุใดระบบหัวใจและหลอดเลือดจึงเป็นระบบแรกที่พัฒนาในตัวอ่อน?
- ตัวอ่อนที่เติบโตอย่างรวดเร็วจะเกินขีดจำกัดของการแพร่กระจายแบบธรรมดาสำหรับการส่งออกซิเจนและสารอาหารอย่างรวดเร็ว ดังนั้นระบบไหลเวียนโลหิตที่ทำงานได้จึงต้องก่อตัวและเริ่มสูบฉีดตั้งแต่เนิ่นๆ ก่อนที่ระบบอวัยวะอื่นๆ ส่วนใหญ่จะสมบูรณ์
- หัวใจและโครงกระดูกมีตรรกะการพัฒนาที่คล้ายคลึงกันหรือไม่?
- มี ทั้งสองระบบอาศัยการกำหนดเซลล์ต้นกำเนิดจากมีโซเดิร์ม การสร้างรูปแบบที่ขับเคลื่อนด้วยสัญญาณ และการปรับโครงสร้างเนื้อเยื่ออย่างกว้างขวางที่เปลี่ยนโครงสร้างเริ่มต้นที่เรียบง่ายให้เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนและแน่นอน