Хондрогенез - Chondrogenesis

А пятнистый гар личинка на 22 сутки окрашена на хрящ (синий) и кость (красный)

Хондрогенез это процесс, посредством которого хрящ разработан.[1]

Хрящ в развитии плода

В эмбриогенез, то скелетный система получена из мезодерма зародышевый лист. Хондрификация (также известная как хондрогенез) - это процесс, при котором хрящ формируется из конденсированных мезенхима ткань,[2] который отличается от хондроциты и начинает секретировать молекулы, которые образуют внеклеточный матрикс.

На ранних этапах развития плода большая часть скелета является хрящевой. Эта временный хрящ постепенно замещается костью (Эндохондральная оссификация ), процесс, который заканчивается в период полового созревания. Напротив, хрящ в суставах остается неокостеневшим на протяжении всей жизни и, следовательно, постоянный.[нужна цитата ]

Минерализация

Гиалиновый суставной хрящ взрослого человека прогрессивно минерализованный на стыке хряща и кости. Тогда это называется суставной кальцинированный хрящ. Фронт минерализации продвигается через основание гиалинового суставного хряща со скоростью, зависящей от нагрузки на хрящ и напряжения сдвига. Прерывистые колебания скорости продвижения и плотности минеральных отложений фронта минерализации приводят к появлению множественных «приливов» в кальцинированном хряще суставов.[нужна цитата ]

В суставной кальцинированный хрящ взрослого человека проникают сосудистые зачатки, и новая кость образуется в сосудистом пространстве в процессе, аналогичном эндохондральная оссификация на физический. А цементная линия отделяет суставной кальцинированный хрящ от субхондральных костей.[нужна цитата ]

Ремонт

однажды поврежден, хрящ имеет ограниченные возможности восстановления. Потому что хондроциты связаны в лакуны, они не могут мигрировать в поврежденные участки. Кроме того, поскольку гиалиновый хрящ не имеет кровоснабжения, отложение новой матрицы происходит медленно. Поврежденный гиалиновый хрящ обычно заменяется фиброхрящевой рубцовой тканью. За последние годы хирурги и ученые разработали ряд процедуры восстановления хряща которые помогают отсрочить необходимость замены сустава.[нужна цитата ]

В испытании 1994 года шведские врачи восстановили поврежденные коленные суставы, имплантировав клетки, выращенные из собственного хряща пациента. В 1999 году химики США создали искусственный жидкий хрящ для восстановления разорванной ткани. Хрящ вводится в рану или поврежденный сустав и затвердевает под воздействием ультрафиолета.[3]

Синтетический хрящ

Исследователи говорят, что их смазочные слои «молекулярных щеток» могут превзойти природные при самых высоких давлениях, возникающих в суставах, что может иметь важные последствия для хирургии замены суставов.[4]Каждая щеточная нить длиной 60 нанометров имеет полимерную основу, из которой выступают небольшие молекулярные группы. Эти синтетические группы очень похожи на липиды, обнаруженные в клеточных мембранах.

«В водной среде каждая из этих молекулярных групп притягивает до 25 молекул воды за счет электростатических сил, поэтому нить в целом образует гладкую водянистую оболочку. Эти оболочки обеспечивают смазку щеток, когда они трутся друг о друга, даже когда плотно прижаты друг к другу, чтобы имитировать давление в костных суставах ".[4]

Известные как гидрогели с двойной сеткой, невероятная прочность этих новых материалов стала приятным сюрпризом, когда впервые была обнаружена исследователями на Хоккайдо в 2003 году. Большинство гидрогелей, получаемых традиционным способом - материалы, которые на 80-90 процентов состоят из воды, удерживаемой в полимерной сети, - легко распадаются как желатин. Японская команда по счастливой случайности обнаружила, что добавление второго полимера к гелю сделало их настолько прочными, что они стали конкурировать с хрящом - тканью, которая может выдерживать давление в сотни фунтов.[5]

Молекулярный уровень

Костные морфогенетические белки являются факторами роста, высвобождаемыми во время эмбрионального развития, чтобы вызвать конденсацию и детерминацию клеток во время хондрогенеза.[6] Noggin, онтогенетический белок, подавляет хондрогенез, предотвращая конденсацию и дифференцировку мезенхимальных клеток.[6]

Молекула звуковой еж (Тсс) изменяет активацию L-Sox5, Sox6, Sox9 и Nkx3.2. Sox9 и Nkx3.2 индуцируют друг друга в петле положительной обратной связи, где Nkx3.2 инактивирует ингибитор Sox9. Этот цикл поддерживается выражением BMP. Экспрессия Sox9 индуцирует экспрессию BMP, что вызывает пролиферацию и дифференцировку хондроцитов.[7]

L-Sox5 и Sox6 разделяют эту общую роль с Sox9. Считается, что L-Sox5 и Sox6 вызывают активацию генов Col2a1 и Col11a2 и подавляют экспрессию Cbfa1, маркера хондроцитов на поздней стадии. Считается также, что L-Sox5 участвует в основном в эмбриональном хондрогенезе, тогда как Sox6, как полагают, участвует в постнатальном хондрогенезе.[8]

Молекула Индийский ёжик (Ihh) экспрессируется прегипертрофными хондроцитами. Ihh стимулирует пролиферацию хондроцитов и регулирует созревание хондроцитов, поддерживая экспрессию PTHrP. PTHrP действует как паттерн-молекула, определяющая положение, в котором хондроциты инициируют дифференцировку.[9]

Сульфатирование

В SLC26A2 является переносчиком сульфатов. Дефекты приводят к нескольким формам остеохондродисплазия.[10]

использованная литература

  1. ^ Хондрогенез в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
  2. ^ DeLise, A.M .; Fischer, L .; Туан, Р. (Сентябрь 2000 г.). «Клеточные взаимодействия и передача сигналов в развитии хряща». Остеоартрит и хрящ. 8 (5): 309–34. Дои:10.1053 / joca.1999.0306. PMID  10966838.
  3. ^ «Словарь, энциклопедия и тезаурус - бесплатный словарь».
  4. ^ а б «Искусственный хрящ работает лучше, чем настоящий».
  5. ^ «Исследование прочного гидрогеля для замены синтетического хряща».
  6. ^ а б Пизетта, Сандрин; Нисвандер, Ли (март 2000 г.). «BMPs необходимы на двух этапах хондрогенеза конечностей: образование прехондрогенных конденсаций и их дифференциация в хондроциты». Биология развития. 219 (2): 237–49. Дои:10.1006 / dbio.2000.9610. PMID  10694419.
  7. ^ Цзэн, Л. (1 августа 2002 г.). «Shh устанавливает ауторегуляторную петлю Nkx3.2 / Sox9, которая поддерживается сигналами BMP для индукции сомитного хондрогенеза». Гены и развитие. 16 (15): 1990–2005. Дои:10.1101 / gad.1008002. ЧВК  186419. PMID  12154128.
  8. ^ Смитс, Патрик; Ли, Пинг; Мандель, Дженнифер; Чжан, Чжаопин; Дэн, Цзянь Мин; Берингер, Ричард Р; де Кромбругге, Бенуа; Лефевр, Вероник (август 2001 г.). «Факторы транскрипции L-Sox5 и Sox6 необходимы для формирования хряща». Клетка развития. 1 (2): 277–290. Дои:10.1016 / S1534-5807 (01) 00003-X. PMID  11702786.
  9. ^ Сен-Жак, Бенуа; Хаммершмидт, Матиас; МакМахон, Эндрю П. (15 августа 1999 г.). «Передача сигналов индийского ежа регулирует пролиферацию и дифференцировку хондроцитов и необходима для образования кости». Гены и развитие. 13 (16): 2072–86. Дои:10.1101 / gad.13.16.2072. ЧВК  316949. PMID  10465785.
  10. ^ Хайла, Сиру; Hästbacka, Johanna; Бёлинг, Том; Карьялайнен-Линдсберг, Марья-Лийса; Кере, Джуха; Саариалхо-Кере, Улпу (26 июня 2016 г.). «SLC26A2 (переносчик сульфата диастрофической дисплазии) экспрессируется в развивающемся и зрелом хряще, но также и в других тканях и типах клеток». Журнал гистохимии и цитохимии. 49 (8): 973–82. Дои:10.1177/002215540104900805. PMID  11457925.