ОБЪЕДИНЕНИЕ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
Эмбриональное развитие верхней конечности и кисти Часть I
Ключевые слова: хирургия кисти, верхняя конечность, анатомия, эмбриология
Автор: Слукина Анастасия
Редакторы: Алина Горина
Внимание! Данный материал предназначен только для начального ознакомления с техниками реконструкции. Если вы заметили ошибки, то, пожалуйста, напишите об этом.
Время чтения: 5 минут
Наш ТГ канал с кейсами и ежедневными новостями по реконструкции: https://t.me/youngmicrosurg
Редакторы: Алина Горина
Внимание! Данный материал предназначен только для начального ознакомления с техниками реконструкции. Если вы заметили ошибки, то, пожалуйста, напишите об этом.
Время чтения: 5 минут
Наш ТГ канал с кейсами и ежедневными новостями по реконструкции: https://t.me/youngmicrosurg
Пороки развития кисти остаются актуальной проблемой детской хирургии на протяжении длительного времени, однако именно за последние десятилетия стремительное развитие генетики и молекулярной биологии позволило ученым приблизиться к пониманию причин и механизмов их появления [1,2,3].
Изучение молекулярных основ развития врожденных пороков конечностей может в дальнейшем расширить опции пренатальной диагностики, а также стать ключом к разработке генной терапии [1]. В повседневной клинической практике понимание основ эмбриогенеза позволяет специалистам лучше представлять суть врожденного порока, его анатомию, а также оставаться настороженными в отношении сопутствующих аномалий.
Кроме того, особенности эмбриогенеза легли в основу современной классификации врожденных пороков верхней конечности - ОМТ (Oberg-Manske-Tonkin).
Изучение молекулярных основ развития врожденных пороков конечностей может в дальнейшем расширить опции пренатальной диагностики, а также стать ключом к разработке генной терапии [1]. В повседневной клинической практике понимание основ эмбриогенеза позволяет специалистам лучше представлять суть врожденного порока, его анатомию, а также оставаться настороженными в отношении сопутствующих аномалий.
Кроме того, особенности эмбриогенеза легли в основу современной классификации врожденных пороков верхней конечности - ОМТ (Oberg-Manske-Tonkin).
Хронология
Формирование верхней конечности на поверхности тела эмбриона начинается с 4 недели и происходит достаточно быстро - уже к 8 неделе конечность зародыша приобретает все отделы, представленные у новорожденного. Именно этот период (с 4-й по 8-ю неделю) принято считать критическим в эмбриогенезе верхней конечности [2].
Изначально зачаток конечности представляет собой скопление недифференцированных клеток мезенхимы (мезодермы), покрытых тонким эпителиальным слоем (эктодермой) [2]. Клетки мезодермы сомитов в дальнейшем сформируют мышечную ткань конечности, а клетки мезодермы боковой пластинки будут давать начало костно-хрящевой основе верхней конечности [1].
Рисунок: Вид верхней конечности эмбриона в разные периоды внутриутробного развития [6]
Изначально зачаток конечности представляет собой скопление недифференцированных клеток мезенхимы (мезодермы), покрытых тонким эпителиальным слоем (эктодермой) [2]. Клетки мезодермы сомитов в дальнейшем сформируют мышечную ткань конечности, а клетки мезодермы боковой пластинки будут давать начало костно-хрящевой основе верхней конечности [1].
Рисунок: Вид верхней конечности эмбриона в разные периоды внутриутробного развития [6]
Рост зачатка верхней конечности начинается на 26-й день. На этой стадии зачаток лежит на уровне 5 нижних шейных и 2 верхних грудных сегментов и представляет собой мезенхимальное ядро, покрытое тонким слоем эктодермы. Зачаток конечности продолжает расти наружу от вентральной стенки, и на 32-й день формируется уплощенная ладонь. В то же время дифференцирующиеся мезенхимальные клетки конденсируются в проксимально-дистальном направлении с образованием бластем, которые постепенно образуют хрящевые модели костей верхней конечности. На 49-й день происходит медиальный поворот конечности на 90° и формируется изгиб в локтевом суставе [2,3].
К 41-му дню внутриутробного развития мезенхима конденсируется в ладонной пластинке, образуя пальцевые лучи, начиная с краевых.Постепенное разделение пальцев завершается на 52-й день. Таким образом, на 56-й день все основные морфологические структуры верхней конечности оказываются полностью сформированы [1-3].
К 41-му дню внутриутробного развития мезенхима конденсируется в ладонной пластинке, образуя пальцевые лучи, начиная с краевых.Постепенное разделение пальцев завершается на 52-й день. Таким образом, на 56-й день все основные морфологические структуры верхней конечности оказываются полностью сформированы [1-3].
Оси дифференцировки и регуляторные центры
Развитие верхней конечности происходит одновременно по нескольким направлениям. Выделяют проксимально-дистальное (от основания до кончиков пальцев), передне-заднее (от I к V пальцу) и дорсально-вентральное (от тыла к ладони) направления роста [1,2,4].
Рисунок: направления осей формирования конечности [4]
Рисунок: направления осей формирования конечности [4]
За развитие верхней конечности по каждой из осей отвечают соответствующие регуляторные центры - апикальный экдодермальныйгребень (AER), мезенхимальная зона поляризующей активности (ZPA) и дорсальная эктодерма, экспрессирующая WNT7A [2-4]. Особенности их работы мы рассмотрим подробнее в следующих частях статьи.
Рисунок: основные регуляторные центры и их влияние [2]
Рисунок: основные регуляторные центры и их влияние [2]
Роль HOX-генов
Расположение зачатков конечностей на поверхности тела эмбриона и их дальнейшее развитие во многом определяют гомеозисные HOX-гены. Они действуют через транскрипционные факторы Tbx5 для верхней и Tbx4 – для нижней конечности. [2, 5, 6].
Рисунок: сигнальные пути, инициирующие рост зачатка конечности. Экспрессия Tbx5 в зачатке верхней конечности эмбриона [7]
Рисунок: сигнальные пути, инициирующие рост зачатка конечности. Экспрессия Tbx5 в зачатке верхней конечности эмбриона [7]
Tbx5 запускает экспрессию и секрецию FGF-10 (FGF - фактор роста фибробластов) местными мезодермальными клетками, что в дальнейшем провоцирует выработку FGF-8 эктодермой. Оба этих процесса стимулируют рост зачатка. Подавление экспрессии в эксперименте Tbx5 приводило к полному отсутствию верхних конечностей у эмбрионов лабораторных животных [7].
Рисунок: влияние групп генов HOX на дифференцировку отделов верхней конечности [6]
Рисунок: влияние групп генов HOX на дифференцировку отделов верхней конечности [6]
Паралоговые группы генов HOX играют важную роль в дифференцировке соответсвующих отделов верхней конечности: Hox9 и Hox10 преимущественно регулируют развитие стилопода (будущего плеча), Hox11 и Hoxd12 – зигопода (будущего предплечья), Hoxd12 и Hoxd13 – аутопода (кисти). На более поздних этапах развития аутопода экспрессия Hoxd13 становится доминирующей [3-7].
Рисунок: экспрессия Hoxd генов в зачатке верхней конечности [7]
Рисунок: экспрессия Hoxd генов в зачатке верхней конечности [7]
References
- Dy C. J., Swarup I., Daluiski A. Embryology, diagnosis, and evaluation of congenital hand anomalies // Current reviews in musculoskeletal medicine. – 2014. – Т. 7. – P. 60-67.
- Заварухин В.И. Эмбриогенез верхней конечности: От бугорка до сложнейшего механизма // Реконструктивная хирургия. – 2018. – Т. 4. – №. 67. – С. 61-67.
- Mooney E.K., Loch C. Hand Embryology: Gross Morphologic Overview of Upper Limb Development // MedScape. – Nov 11, 2021. URL:https://emedicine.medscape.com/article/1287982-overview?icd=login_success_gg_match_norm&isSocialFTC=true#a1
- Zeller R., López-Ríos J., Zuniga A. Vertebrate limb bud development: moving towards integrative analysis of organogenesis // Nature Reviews Genetics. – 2009. – Т. 10. – №. 12. – С. 845-858.
- Goodman F. R. Limb malformations and the human HOX genes // American journal of medical genetics. – 2002. – Т. 112. – №. 3. – С. 256-265.
- Gilbert S. F., Barresi M. J. F. Developmental Biology. 12th edn Sunderland, MA: Sinauer. – 2020.
- Carlson B. M. Human embryology and developmental biology. – Elsevier Health Sciences. – 2018.
Вступить в
Ассоциацию молодых учёных
Ассоциацию молодых учёных
Это бесплатно!
Отправляя данную форму, Вы автоматически соглашаетесь с ПОЛИТИКОЙ В ОТНОШЕНИИ ОБРАБОТКИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ