Phát triển và Cốt hóa Xương

Phát triển xương là quá trình trong đó bộ xương phôi thai hình thành từ các khối ngưng tụ trung mô và được chuyển đổi thành xương. Quá trình này diễn ra theo hai con đường: cốt hóa nội màng, trong đó trung mô biệt hóa trực tiếp thành xương, và cốt hóa nội sụn, trong đó một mô hình sụn dần dần được thay thế bằng xương.

Definition

Phát triển và cốt hóa xương là tập hợp các quá trình trong đó các khối ngưng tụ trung mô biệt hóa thành sụn và xương, hình thành bộ xương trục và bộ xương phụ thông qua các con đường nội màng và nội sụn.

Scope

Chủ đề này bao gồm nguồn gốc của các tế bào tiền thân xương, sự ngưng tụ trung mô, hai phương thức cốt hóa, đĩa tăng trưởng và sự phát triển xương theo chiều dọc, cũng như các yếu tố điều hòa phiên mã chính của quá trình tạo sụn và tạo xương. Sự hình thành chi được đề cập trong một chủ đề liên quan. Đây là giải phẫu học phát triển mang tính giáo dục tham khảo, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Các tế bào tiền thân xương đến từ đâu?
• Cốt hóa nội màng và nội sụn khác nhau như thế nào?
• Đĩa tăng trưởng thúc đẩy sự phát triển xương theo chiều dọc như thế nào?
• Những yếu tố phiên mã nào quyết định tế bào biệt hóa thành sụn hay xương?

Key concepts

• Ngưng tụ trung mô
• Cốt hóa nội màng
• Cốt hóa nội sụn
• Khuôn sụn và đĩa tăng trưởng
• Phì đại tế bào sụn
• SOX9 (tạo sụn) và RUNX2 (tạo xương)
• Trung tâm cốt hóa sơ cấp và thứ cấp

Mechanisms

Các yếu tố xương bắt đầu dưới dạng các khối ngưng tụ trung mô có nguồn gốc từ trung bì tấm bên (bộ xương phụ), trung bì cận trục/đốt nguyên thủy (bộ xương trục), và mào thần kinh sọ (phần lớn hộp sọ và mặt). Trong cốt hóa nội màng, trung mô ngưng tụ biệt hóa trực tiếp thành nguyên bào xương, trong khi ở cốt hóa nội sụn, một mô hình sụn hình thành trước và được thay thế bằng xương. Trong con đường nội sụn, các tế bào sụn tăng sinh, trở nên phì đại, và được kế tục bởi các tế bào tạo xương, với đĩa tăng trưởng duy trì sự phát triển theo chiều dọc. Sự biệt hóa được điều chỉnh bởi các yếu tố phiên mã chính, với SOX9 định hướng tạo sụn và RUNX2 định hướng biệt hóa nguyên bào xương.

Clinical relevance

Các khiếm khuyết trong hình thái xương và cốt hóa là nguyên nhân cơ bản của loạn sản xương và dị tật sọ mặt, bao gồm sứt môi và hở hàm ếch, phát sinh từ sự phát triển rối loạn của xương và các mô xung quanh. Mục này giải thích cơ sở phát triển của các tình trạng này nhằm mục đích giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Các mô tả về sự hình thành sụn và xương đã có từ lâu trong giải phẫu học, nhưng sự hiểu biết ở cấp độ phân tử về sự chuyển đổi từ sụn sang xương và về sự kiểm soát phiên mã của số phận tế bào sụn và nguyên bào xương phần lớn phát triển từ những năm 1990 trở đi, tích hợp hình thái học cổ điển của đĩa tăng trưởng với di truyền học.

Key figures

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

Seminal works

• long-ornitz-2013

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa cốt hóa nội màng và cốt hóa nội sụn là gì?

Trong cốt hóa nội màng, trung mô biệt hóa trực tiếp thành xương (như ở phần lớn xương dẹt của hộp sọ), trong khi ở cốt hóa nội sụn, một mô hình sụn hình thành trước và dần dần được thay thế bằng xương (như ở xương dài).

Xương dài phát triển như thế nào trong quá trình phát triển?

Sự phát triển theo chiều dọc xảy ra ở đĩa tăng trưởng, nơi các tế bào sụn tăng sinh và sau đó trở nên phì đại trước khi được thay thế bằng xương, dần dần kéo dài xương cho đến khi đĩa tăng trưởng đóng lại.