ความบกพร่องของแขนขาและภาวะกระดูกเจริญผิดปกติ

ความบกพร่องของแขนขาและภาวะกระดูกเจริญผิดปกติเป็นความผิดปกติแต่กำเนิดของแขนขาและโครงกระดูกที่เกิดจากการรบกวนของรูปแบบการสร้างแขนขาจากตุ่มหน่อแขนขา (limb bud) หรือจากความผิดปกติทางพันธุกรรมของการสร้างกระดูกอ่อนและกระดูก ความผิดปกติเหล่านี้มีตั้งแต่ความบกพร่องแบบลดลงเฉพาะที่ไปจนถึงความผิดปกติทั่วไปของการเจริญเติบโตของโครงกระดูก เช่น ภาวะกระดูกอ่อนเจริญผิดปกติ (chondrodysplasias)

Definition

ความบกพร่องของแขนขาแต่กำเนิดคือความผิดปกติทางโครงสร้างของการสร้างแขนขา ซึ่งรวมถึงความบกพร่องแบบลดลง การเพิ่มจำนวน และการเชื่อมติดกัน ซึ่งเป็นผลมาจากการรบกวนของรูปแบบการสร้างตุ่มหน่อแขนขา ในขณะที่ภาวะกระดูกเจริญผิดปกติเป็นกลุ่มใหญ่ของความผิดปกติทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ของการพัฒนา การเจริญเติบโต และการบำรุงรักษากระดูกอ่อนและกระดูกที่ส่งผลกระทบต่อโครงกระดูกโดยทั่วไป

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงรูปแบบการสร้างแขนขาในระยะเอ็มบริโอและแกนหลักสามแกน การจำแนกประเภทของความบกพร่องของแขนขาแต่กำเนิด และหมวดหมู่กว้างๆ ของภาวะกระดูกเจริญผิดปกติในฐานะความผิดปกติทั่วไปของกระดูกและกระดูกอ่อน เป็นข้อมูลอ้างอิงและสื่อการศึกษาเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการพัฒนา การจำแนกประเภท และระบาดวิทยา ไม่ใช่แหล่งข้อมูลสำหรับระเบียบวิธีวินิจฉัยหรือแนวทางการรักษา

Core questions

• แขนขาที่กำลังพัฒนาถูกสร้างรูปแบบตามแกนสามแกนได้อย่างไร และสิ่งนี้อธิบายความผิดปกติของแขนขาได้อย่างไร?
• ความบกพร่องของแขนขาแต่กำเนิดถูกจำแนกทางกายวิภาคและสาเหตุได้อย่างไร?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างความบกพร่องแบบลดลงเฉพาะที่ของแขนขากับภาวะกระดูกเจริญผิดปกติทั่วไป?
• สารก่อวิรูป เช่น ทาลิโดไมด์ ทำให้เกิดความบกพร่องของแขนขาในลักษณะที่ขึ้นกับเวลาได้อย่างไร?

Key concepts

• ตุ่มหน่อแขนขาและสันผิวหนังส่วนปลาย
• โซนกิจกรรมโพลาไรซ์และการส่งสัญญาณ sonic hedgehog
• แกนใกล้-ไกล, หน้า-หลัง และหลัง-ท้อง
• ความบกพร่องแบบลดลงของแขนขาและความบกพร่อง
• การรบกวนของหลอดเลือดเป็นสาเหตุของความบกพร่องของแขนขา
• ภาวะกระดูกเจริญผิดปกติ (osteochondrodysplasias)
• การจำแนกทางกายวิภาคและสาเหตุ

Key theories

แบบจำลองการส่งสัญญาณสามแกนของการสร้างรูปแบบแขนขา

ตุ่มหน่อแขนขาถูกสร้างรูปแบบตามแกนใกล้-ไกลโดยสันผิวหนังส่วนปลาย ตามแกนหน้า-หลังโดยโซนกิจกรรมโพลาไรซ์และสัญญาณ sonic hedgehog และตามแกนหลัง-ท้องโดยผิวหนังชั้นนอก การรบกวนของศูนย์ส่งสัญญาณที่กำหนดจะทำให้เกิดความบกพร่องของรูปแบบที่เฉพาะเจาะจง เช่น การลดลงหรือการเพิ่มจำนวนนิ้ว

Mechanisms

แขนขาพัฒนามาจากตุ่มหน่อแขนขา (limb bud) ซึ่งการงอกและการสร้างรูปแบบถูกควบคุมโดยศูนย์ส่งสัญญาณ: สันผิวหนังส่วนปลาย (apical ectodermal ridge) รักษาการงอกตามแนวใกล้-ไกล (proximodistal), โซนกิจกรรมโพลาไรซ์ (zone of polarizing activity) สร้างรูปแบบแกนหน้า-หลัง (anteroposterior) (จากนิ้วหัวแม่มือถึงนิ้วก้อย) ผ่าน sonic hedgehog และผิวหนังชั้นนอก (ectoderm) สร้างเอกลักษณ์ด้านหลัง-ท้อง (dorsoventral) จากนั้นการเพิ่มจำนวนเซลล์ที่ประสานกัน การตายของเซลล์ที่ถูกกำหนดโปรแกรมไว้ (ซึ่งแยกนิ้วมือ/เท้า) และการสร้างความแตกต่างของโครงกระดูกจะหล่อหลอมแขนขาที่สมบูรณ์ การรบกวนกระบวนการเหล่านี้ทำให้เกิดความบกพร่องของรูปแบบ ในขณะที่การทำลายโครงสร้างที่เกิดขึ้นแล้ว เช่น โดยการรบกวนหลอดเลือด ทำให้เกิดความบกพร่องของแขนขาในกลไกที่แตกต่างกัน กรณีของทาลิโดไมด์แสดงให้เห็นถึงความบกพร่องของแขนขาที่เกิดจากสารก่อวิรูป (teratogenic) ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาการพัฒนาที่จำกัด ในทางตรงกันข้าม ภาวะกระดูกเจริญผิดปกติส่วนใหญ่เป็นความผิดปกติทางพันธุกรรมของชีววิทยาของกระดูกอ่อนและกระดูกที่ส่งผลกระทบต่อโครงกระดูกโดยทั่วไปมากกว่าเหตุการณ์การสร้างรูปแบบเพียงครั้งเดียว

Clinical relevance

การแยกแยะความผิดปกติของการสร้างรูปแบบ การหยุดชะงัก และภาวะกระดูกเจริญผิดปกติทั่วไป ช่วยให้เข้าใจว่าเหตุใดความผิดปกติของแขนขาบางอย่างจึงเป็นแบบเฉพาะที่ และบางอย่างสะท้อนถึงความผิดปกติของโครงกระดูกทั้งระบบ ซึ่งสะท้อนให้เห็นในการจำแนกประเภทของภาวะเหล่านี้ บทความนี้อธิบายถึงต้นกำเนิดของการพัฒนา การจำแนกประเภท และระบาดวิทยาเพื่อการอ้างอิงทางการศึกษา ไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือคำแนะนำในการจัดการ

Epidemiology

ความบกพร่องของแขนขาแต่กำเนิดค่อนข้างหายาก การเฝ้าระวังประชากรได้รายงานอุบัติการณ์โดยรวมประมาณ 0.8 ต่อ 1000 การเกิด และได้จำแนกกรณีตามกายวิภาคและสาเหตุที่ชัดเจน โดยการรบกวนของหลอดเลือดเป็นหนึ่งในกลไกที่ระบุได้บ่อยที่สุด ภาวะกระดูกเจริญผิดปกติแต่ละชนิดนั้นหายาก แต่โดยรวมแล้วมีจำนวนมาก ประกอบด้วยความผิดปกติหลายร้อยชนิดที่ได้รับการยอมรับในการจำแนกโรคระหว่างประเทศ

Evidence & guidelines

กรอบแนวคิดการพัฒนาอาศัยการศึกษาทางเอ็มบริโอวิทยาเชิงทดลองของการสร้างรูปแบบแขนขา ซึ่งทบทวนโดย Tickle ในขณะที่การศึกษาเชิงประชากร เช่น ของ Gold และคณะ ให้การจำแนกทางกายวิภาคและสาเหตุของความบกพร่องของแขนขา ภาวะกระดูกเจริญผิดปกติถูกจัดระเบียบผ่านการจำแนกโรคระหว่างประเทศและการสังเคราะห์บทความทบทวน เช่น ของ Krakow และ Rimoin และวรรณกรรมเกี่ยวกับทาลิโดไมด์ได้บันทึกความบกพร่องของแขนขาที่เกิดจากสารก่อวิรูป การจัดการทางคลินิกเฉพาะภาวะอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความเพื่อการศึกษานี้

History

การศึกษาเชิงทดลองตุ่มหน่อแขนขาของลูกไก่ตลอดศตวรรษที่ 20 ได้ระบุสันผิวหนังส่วนปลาย (apical ectodermal ridge) และโซนกิจกรรมโพลาไรซ์ (zone of polarizing activity) และสร้างตรรกะการส่งสัญญาณของการสร้างรูปแบบแขนขา ซึ่งต่อมาเชื่อมโยงกับ sonic hedgehog และทบทวนโดย Tickle ในขณะเดียวกัน พันธุศาสตร์คลินิกได้สร้างการจำแนกโรคระหว่างประเทศสำหรับภาวะกระดูกเจริญผิดปกติ ซึ่งสังเคราะห์โดย Krakow และ Rimoin ในขณะที่ภัยพิบัติจากทาลิโดไมด์ในทศวรรษ 1960 ยังคงเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของความผิดปกติของแขนขาที่เกิดจากสารก่อวิรูป

Debates

ความบกพร่องของแขนขาแต่กำเนิดควรถูกจำแนกอย่างไร?

การจำแนกประเภทสามารถจัดระเบียบตามกายวิภาค (โครงสร้างที่หายไปหรือผิดรูป) หรือตามสาเหตุที่ชัดเจน (เช่น ความผิดรูปเทียบกับการรบกวนของหลอดเลือด) และการศึกษาการเฝ้าระวังเน้นย้ำว่าการรวมมุมมองทั้งสองเข้าด้วยกัน แม้จะให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ แต่ก็ยังคงมีสัดส่วนที่สำคัญของกรณีที่มีกลไกไม่ชัดเจน

Key figures

• Cheryll Tickle
• Lewis B. Holmes
• Deborah Krakow
• David L. Rimoin
• Neil Vargesson

Seminal works

• tickle-2005
• gold-2011
• krakow-rimoin-2010

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างความบกพร่องแบบลดลงของแขนขากับภาวะกระดูกเจริญผิดปกติคืออะไร?

ความบกพร่องแบบลดลงของแขนขาคือความผิดปกติเฉพาะที่ซึ่งส่วนหนึ่งของแขนขาล้มเหลวในการก่อตัวหรือสูญหายไประหว่างการพัฒนา ในขณะที่ภาวะกระดูกเจริญผิดปกติมักเป็นความผิดปกติทางพันธุกรรมของชีววิทยาของกระดูกอ่อนและกระดูกที่ส่งผลกระทบต่อโครงกระดูกโดยทั่วไป ทำให้การเจริญเติบโตและรูปร่างของกระดูกทั่วร่างกายเปลี่ยนแปลงไป

ทาลิโดไมด์ทำให้เกิดความบกพร่องของแขนขาได้อย่างไร?

ทาลิโดไมด์ที่รับประทานในช่วงเวลาที่จำกัดของการพัฒนาแขนขาในระยะแรกทำให้เกิดความบกพร่องแบบลดลงของแขนขาที่เฉพาะเจาะจง งานวิจัยกลไกในภายหลังระบุว่าสิ่งนี้เกิดจากการรบกวนของหลอดเลือดที่กำลังก่อตัวขึ้นใหม่ในแขนขาที่กำลังพัฒนา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าช่วงเวลามีผลต่อผลกระทบของสารก่อวิรูปอย่างไร