Гістологічне дослідження осифікации хребців зародків людини.
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2019.2.27-36Ключові слова:
хребець, хрящова тканина, окостеніння, зародокАнотація
Актуальність. Вивчення нормального ембріонального розвитку хребетного стовпа має важливе значення для розуміння патогенезу вроджених аномалій осьового скелета. Мета. Встановити особливості гістодиференціювання хрящової і кісткової тканини в закладці тіла і дуги хребців різних відділів хребта у зародків людини першої половини внутрішньоутробного розвитку. Методи. Матеріалом служили 37 ембріонів і плодів людини 5-20 тижневого віку. Матеріал використовувався для отримання просвітлених препаратів, тотально офарблювався альциановим синім і червоним алізарином, а також для виготовлення гістологічних зрізів, забарвлених гематоксиліном і еозином. Використано серійні гістологічні зрізи цілих зародків з ембріологічних колекцій Білоруського державного медичного університету і цифрові зображення серійних гістологічних зрізів ембріонів з колекції Карнегі (проект 3D Atlas of Human Embryology https://www.ehd.org/virtual-human-embryo/). Результати. «Первинні» центри осифікації виявлені в закладках дуг верхніх шийних, тілах нижніх грудних і верхніх поперекових хребців 9-10-тижневих плодів людини. Вони складаються їх гіпертрофованих хондроцитів, оточених мінералізованим матриксом. Повноцінна осифікація хрящових закладок тіл хребців починається на 12 тижні ембріогенезу. Поява в їх центрі остеоїда і структурних елементів паренхіми кісткового мозку передує вростанню судинних каналів. У дугах хребців утворення кісткової тканини відбувається за рахунок ендохондрального і перихондрального остеогенеза. Поруч з центром осифікації формуються три зони росту. Одна з них знаходиться в області ніжки дуги хребця; інша – між пластинкою дуги і остистих відростків; третя – біля основи поперечного відростка. Підсумок. За гістологічною структурою центр окостеніння тіла хребця схожий з «вторинним» центром окостеніння в епіфізі довгої трубчастої кістки, а центр окостеніння в дузі хребця на мікроскопічному рівні нагадує центр осифікації в діафізі довгої трубчастої кістки. Відмінності в терміні появи і способи окостеніння тіла і дуг хребця детерміновано різними джерелами їх походження.
Посилання
O’Rahilly R, Müller F. Somites, spinal ganglia, and centra. Cells Tiss Org. 2003;174:75–92. doi: 10,1159/000068948
Staines KA, Pollard AS, McGonnell IM, Farquharson C, Pitsillides AA. Cartilage to bone transitions in health and disease. Journal of Endocri-nology. doi: 10,1530/JOE-13-0276
Christ B, Сhuang R, Scaal M. Formation and differentiation of the avian sclerotome. Anat. Embryol. (Berl.). 2004;208:333–50. doi: 10,1007/s00429-004-0408-г
Scaal M. Early development of the vertebral column. Semin Cell Dev Biol. 2016. Jan;49:83-91. doi: 10,1016/j.semcdb.2015.11.003
Hall BK. Bones and cartilage: developmental and evolutionary skeletal biology. 2nd ed. Academic Press; 2015. 920 p.
Chen PJ, Wozniak W. Early development of the costovertebral joints. Stud Health Technol Inform. 2012;176:213-216. pmid: 22744493
Fleming A, Kishida MG, Kimmel CB, Keynes RJ. Building the backbone: the development and evolution of vertebral patterning. Development. 2015;142(10):1733-1744. doi: 10,1242/dev.118950
Christ B, Wilting J. From somites to vertebral column. Ann Anat., 1992 Feb;174(1):23-32
Varras M, Akrivis C. Prenatal diagnosis of fetal hemivertebra at 20 weeks’ gestation with literature review. International Journal of General Medi-cine. 2010;3:197–201. pmid: 20689693
Szpinda M, Baumgart M, Szpinda A, WoŸniak A, Mila-Kierzenkowska C. New patterns of the growing L3 vertebra and its 3 ossification centers in human fetuses – a CT, digital, and statistical study. Medical Science Monitor Basic Research. 2013;19:169–180. doi: 10,12659/MSMBR.883956
Skórzewska A, Grzymisławska M, Bruska M, Lupicka J, Woźniak W. Ossification of the vertebral column in human foetuses: histological and computed tomography studies. Folia Morphol (Warsz). 2013. Aug;72(3):230-8. pmid: 24068685
Bagnall KM, Harris PF, Jones PR. A radiographic study of the human fetal spine. 3. Longitudinal growth. Journal of Anatomy. 1979;128(Pt 4):777–787. pmid: 489466
Baumgart M, Wiśniewski M, Grzonkowska M, Małkowski B, Badura M, Szpinda M. Morphometric study of the neural ossification centers of the atlas and axis in the human fetus. Surgical and Radiologic Anatomy. 2016;38(10):1205–1215. doi: 10,1007/s00276-016-1681-2
Scheuer L, Black S. The juvenile skeleton. 1st ed. Academic Press; 2004. 400 p.
Chandraraj S, Briggs CA. Role of cartilage canals in osteogenesis and growth of the vertebral centra. Journal of Anatomy. 1988;158:121–136. pmid: 3225216
Chandraraj S, Briggs CA. Multiple growth cartilages in the neural arch. Anat Rec. 1991 May;230(1):114-20. doi: 10,1002/ar.1092300111
Paoletti D, Robertson M, Sia SB. A sonographic approach to prenatal classification of congenital spine anomalies. Australasian Journal of Ultrasound in Medicine. 2014;17(1):20–37. doi: 10,1002/j.2205-0140.2014.tb00081.x
Kim HK, Laor T. Bilateral congenital cervical spondylolysis. Pediatric radiology. 2010;40(1): 132-132. doi: 10,1007/s00247-009-1349-8
Glenister TW. An embryological view of cartilage. Journal of anatomy. 1976;122(Pt 2):323. pmid: 1002606
Colnot C, Lu C, Hu D, Helms JA. Distin-guishing the contributions of the perichondrium, cartilage, and vascular endothelium to skeletal development. Dev Biol. 2004 May;269(1):55-69. doi: 10,1016/j.ydbio.2004.01.011
Olsen AK, Sondergaard BC, Byrjalsen I, Tanko LB, Christiansen C, Müller A, Hein GE, Karsdal MA, Qvist P. Anabolic and catabolic function of chondrocyte ex vivo is reflected by the metabolic processing of type II collagen. Osteoar-thritis Cartilage. 2007 Mar;15(3):335-42. doi: 10,1016/j.joca.2006.08.015
Wu Q, Wang M, Zuscik MJ, Chen D, O’Keefe RJ, Rosier RN. Regulation of Embryonic Endochondral Ossification by Smurf2. Journal of Orthopaedic Research: Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 2008;26(5):704–712. doi: 10,1002/jor.20563
Wang T, Zhang X, Bikle DD. Osteogenic Differentiation of Periosteal Cells During Fracture Healing. J Cell Physiol. 2017 May;232(5):913–921. doi: 10,1002/jcp.25641
Tanaka T, Uhthoff HK. Coronal cleft of vertebrae, a variant of normal enchondral ossification. Acta Orthop Scand. 1983 Jun;54(3):389-95. pmid: 6683062
Prakash NT, Ramamurthi R. Textbook of Neurosurgery, 3-Volume Set, 3rd ed. New Dalhi: Jaypee Brothers Medical Publishers; 2012. 164 p.
Moore KL, Persaud VN, Torchia MG. Before We are Born: Essentials of Embryology and Birth Defects. 8th ed. Saunders; 2011. 368 p.
Bagnall KM, Harris PF, Jones PRM. A radiographic study of the human fetal spine. J Anat. 1977;124:791–802. pmid: 885790
Walzer SM, Cetin E, Grübl-Barabas R, Sulzbacher I, Rueger B, Girsch W, Fischer MB. Vascularization of primary and secondary ossifica-tion centres in the human growth plate. BMC Devel-opmental Biology. 2014;14:36. doi: 10,1186/s12861-014-0036-7
Calixto LF, Penagos R, Jaramillo L, Gutiérrez ML, Garzón-Alvarado D. A histological study of postnatal development of clavicle articular ends. Universitas Scientiarum. 2015;20(3):361-368. doi: 10.11144/Javeriana.SC20-3.ahso
Amizuka N, Hasegawa T, Oda K, Luiz de Freitas PH, Hoshi K, Li M, Ozawa H. Histology of epiphyseal cartilage calcification and endochondral ossification. Front Biosci (Elite Ed). 2012 Jan;4:2085-100. pmid: 22202021
Asadulaeva MN, Lazko AE. [Mineralizatsiya zakladok trubchatyih kostey cheloveka v razlichnyih geohimicheskih usloviyah]. Fundamentalnyie issledovaniya. 2014;3(9):567-570. Russian
Cunningham С, Black S, Scheuer L. Developmental juvenile osteology. 2th ed. Academic Press; 2016. 630 p.
Castori M, Servadei F, Laino L, Pascolini G, Fabbri R, Cifani AE, Sforzolini GS, Silvestri E, Grammatico P. Axial skeletogenesis in human autosomal aneuploidies: A radiographic study of 145 second trimester fetuses. Am J Med Genet A. 2016 Mar;170(3):676-87. doi: 10.1002/ajmg.a.37510.
Ahmed YA, Abdelrahim EA, Khalil F. Histological Sequences of Long Bone Development in the New Zealand White Rabbits. Journal of Biologi-cal Sciences. 2015;4:177-186. doi: 10.3923/jbs.2015.177.186
Wilsman NJ, Van Sickle DC. Cartilage canals, their morphology and distribution. The Anatomical Record. 1972;173(1):79-93. doi: 10,1002/ar.1091730107
Fritsch H, Brenner E, Debbage P. Ossification in the human calcaneus: a model for spatial bone development and ossification. J Anat. 2001 Nov;199(Pt5):609 16. doi: 10,1046/j.1469-7580.2001.19950609.x
Rivas R, Shapiro F. Structural stages in the development of the long bones and epiphyses: a study in the New Zealand white rabbit. J. Bone Joint Surg. Am. 2002;84-A1:85–100. doi: 10,2106/00004623-200201000-00013
Blumer MJ, Longato S, Richter E, Pérez MT, Konakci KZ, Fritsch H. The role of cartilage canals in endochondral and perichondral bone for-mation: are there similarities between these two pro-cesses? Journal of Anatomy. 2005;206(4):359–372. doi: 10,1111/j.1469-7580.2005.00404.x
Blumer MJ, Longato S, Fritsch H. Structure, formation and role of cartilage canals in the developing bone. Ann Anat. 2008;190(4):305-15. doi: 10.1016/j.aanat.2008.02.004.
Brookes M., Revell W. J. Blood Supply of Bone: Scientific Aspects. London: Springer; 2012. 148 p.
Slijepčević MD, Ukropina M, Filipović B, Ivanović A. Ossification and development of vertebrae in the Balkan crested newt Triturus ivanbureschi (Salamandridae, Caudata). Zoology. 2018;126:164-171. doi: 10,1016/j.zool.2017.10.001
Long F, Ornitz DM. Development of the endochondral skeleton. Cold Spring Harbor perspec-tives in biology. 2013;5(1):a008334. doi: 10,1101/cshperspect.a008334
Berendsen AD, Olsen BR. How Vascular Endothelial Growth Factor-A (VEGF) Regulates Differentiation of Mesenchymal Stem Cells. Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 2014;62(2): 103–108. doi: 10,1369/0022155413516347
Petersen W, Tsokos M, Pufe T. Expression of VEGF121 and VEFG165 in hypertrophic chondrocytes of the human growth plate and epiphyseal cartilage. Journal of Anatomy. 2002;201(2):153–157. doi: 10,1046/j.1469 7580.2002.00085.x
Pacifici M, Golden EB, Oshima O, et al. Hypertrophic chondrocytes. The terminal stage of differentiation in the chondrogenic cell lineage? Ann N Y Acad Sci. 1990;599:45-57. pmid: 2221676
Gibson G, Lin DL, Roque M. Apoptosis of terminally differentiated chondrocytes in culture. Exp Cell Res. 1997;233:372-82. doi: 10,1006/excr.1997.3576
Dwek JR. The periosteum: what is it, where is it, and what mimics it in its absence? Skeletal radiology. 2010;39(4):319-323. doi: 10,1007/s00256 009 0849 9
Cheung JO, Grant ME, Jones CJ, et al. Apoptosis of terminal hypertrophic chondrocytes in an in vitro model of endochondral ossification. J Pathol. 2003;201:496-503. doi: 10,1002/path.1462
Ohba S. Hedgehog signaling in endochondral ossification. Journal of Developmental Biology. 2016;4(2):20. doi: 10,3390/jdb4020020
Yang L, Tsang KY, Tang HC, Chan D, Cheah KS. Hypertrophic chondrocytes can become osteoblasts and osteocytes in endochondral bone. 2014;111(33):12097-102. doi: 10,1073/pnas.1302703111
Hinton RJ, Jing Y, Jing J, Feng JQ. Roles of Chondrocytes in Endochondral Bone Formation and Fracture Repair. Journal of Dental Re-search. 2017;96(1):23–30. doi: 10,1177/0022034516668321
Zelzer E, Olsen BR. Multiple Roles of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) in Skeletal Development, Growth, and Repair. Curr Top Dev Biol. 2005;65:169-87. doi: 10.1016/S0070-2153 (04) 65006-X
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Morphologia
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
