Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пятнистый гар личинка на 22 дней окрашивали для хряща (синего цвета) и костей (красный)

Хондрогенез - это процесс развития хряща . [1]

Хрящ в развитии плода [ править ]

В эмбриогенезе , то скелетная система является производным от мезодермы зародышевого слоя. Хондрификация (также известная как хондрогенез) - это процесс, при котором хрящ формируется из конденсированной ткани мезенхимы [2], которая дифференцируется в хондроциты и начинает секретировать молекулы, образующие внеклеточный матрикс.

На ранних этапах развития плода большая часть скелета является хрящевой. Этот временный хрящ постепенно заменяется костью ( эндохондральная оссификация ), процесс, который заканчивается в период полового созревания. Напротив, хрящ в суставах остается неокостеневшим в течение всей жизни и, следовательно, остается постоянным . [ необходима цитата ]

Минерализация [ править ]

Гиалиновый суставной хрящ взрослого человека постепенно минерализуется на стыке между хрящом и костью. Тогда его называют кальцифицированным суставным хрящом . 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 сустава. [ необходима цитата ]

В суставной кальцинированный хрящ взрослого человека проникают сосудистые зачатки, и в сосудистом пространстве образуется новая кость в процессе, аналогичном эндохондральному окостенению на физическом уровне . А цемент линия разграничивает суставной кальцинированную хрящ из субхондральной кости. [ необходима цитата ]

Ремонт [ править ]

После повреждения хрящ имеет ограниченные возможности восстановления. Поскольку хондроциты связаны в лакунах , они не могут мигрировать в поврежденные области. Кроме того, поскольку гиалиновый хрящ не имеет кровоснабжения, отложение нового матрикса происходит медленно. Поврежденный гиалиновый хрящ обычно заменяется фиброхрящевой рубцовой тканью. За последние годы хирурги и ученые разработали серию процедур восстановления хряща, которые помогают отсрочить необходимость замены сустава. [ необходима цитата ]

В ходе исследования 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 [ править ]

Исследователи говорят, что их смазочные слои «молекулярных щеток» могут превзойти природные при самых высоких давлениях, возникающих в суставах, с потенциально важными последствиями для хирургических операций по замене суставов. [4] Каждая щеточная нить длиной 60 нанометров имеет полимерную основу, из которой выступают небольшие молекулярные группы. Эти синтетические группы очень похожи на липиды клеточных мембран.

«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 сетке, - легко распадаются на части. как желатин. Японская команда по счастливой случайности обнаружила, что добавление второго полимера к гелю сделало его настолько прочным, что он стал конкурировать с хрящом - тканью, которая может выдерживать давление в сотни фунтов. [5]

Молекулярный уровень [ править ]

Костные морфогенетические белки представляют собой факторы роста, высвобождаемые во время эмбрионального развития для индукции конденсации и детерминации клеток во время хондрогенеза. [6] Noggin , онтогенетический белок, подавляет хондрогенез, предотвращая конденсацию и дифференцировку мезенхимальных клеток. [6]

Молекула sonic hedgehog (Shh) модифицирует 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 индуцируют 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 индийского ежа (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]

Сульфатион [ править ]

SLC26A2 является сульфат транспортером. Дефекты приводят к нескольким формам остеохондродисплазии . [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хондрогенез в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
  2. ^ DeLise, AM; Fischer, L .; Туан, РС (сентябрь 2000 г.). «Клеточные взаимодействия и передача сигналов в развитии хряща». Остеоартроз и хрящ . 8 (5): 309–34. DOI : 10.1053 / joca.1999.0306 . PMID  10966838 .
  3. ^ «Словарь, энциклопедия и тезаурус - бесплатный словарь» .
  4. ^ a b «Искусственный хрящ работает лучше, чем настоящий» .
  5. ^ «Исследование жесткого гидрогеля для замены синтетического хряща» .
  6. ^ a b Пизетт, 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. DOI : 10.1006 / dbio.2000.9610 . PMID 10694419 . 
  7. ↑ Zeng, L. (1 августа 2002 г.). «Shh устанавливает ауторегуляторную петлю Nkx3.2 / Sox9, которая поддерживается сигналами BMP, чтобы вызвать сомитный хондрогенез» . Гены и развитие . 16 (15): 1990–2005. DOI : 10,1101 / gad.1008002 . PMC 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 образования хряща». Клетка развития . 1 (2): 277–290. DOI : 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 формирования костей» . Гены и развитие . 13 (16): 2072–86. DOI : 10.1101 / gad.13.16.2072 . PMC 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. DOI : 10.1177 / 002215540104900805 . PMID 11457925 .