Хондрогенеза

Ларва на точкестиот гар на 22 дена обоена за забележување на 'рскавицата (сина) и коската (црвена)

Хондрогенеза ― биолошка постапка преку кој е создавано и развивано ткивото на 'рскавицата. Овој сложен и цврсто регулиран пат на клеточна диференцијација игра клучна улога во развојот на костурот, бидејќи 'рскавицата служи како основна компонента на ембрионскиот костур. Поимот „хондрогенеза“ е изведен од грчките зборови „хондрос“, што значи 'рскавица и „генеза“, што значи потекло или создавање.^[1]

'Рскавица во развојот на фетусот

Во ембриогенезата, скелетниот систем е изведен од мезодермскиот микробен слој. Хондрификацијата (исто така позната како хондрогенеза) е постапка со кој е образувана 'рскавица од збиено мезенхимско ткиво,^[2] кое се диференцира во хондроцитите и започнува со лачење на молекулите кои ја образуваат екстрацелуларната матрица.

Во почетокот на развојот на фетусот, поголемиот дел од скелетот е 'рскавица. Оваа „привремена“ 'рскавица постепено е заменувана со коска (ендохондриска осификација), постапка кој завршува во пубертетот. Спротивно на тоа, 'рскавицата во зглобовите не постанува коска во текот на целиот живот и затоа е „трајна“.^{[се бара извор]}

Минерализација

Возрасната хијалинска зглобна 'рскавица прогресивно се минерализира на спојот помеѓу 'рскавицата и коската. Потоа е нарекувана „артикуларна калцифицирана 'рскавица“. Минерализацијата напредува низ основата на хијалинската зглобна 'рскавица со брзина која зависи од оптоварувањето на 'рскавицата и стресот на смолкнување. Наизменичните варијации во брзината на напредување и густината на таложење на минерали на минерализирачкиот фронт, доведуваат до повеќекратни „плимаци“ во артикуларната калцифицирана 'рскавица.

Возрасната зглобна калцифицирана 'рскавица е навлезена од васкуларните пупки, а новата коска е создавана во васкуларниот простор во постапка сличен на ендохондриската осификација во физата. „Цементна линија“ ја разграничува артикуларната калцифицирана 'рскавица од субхондралните коски.

Поправка

Откако ќе биде оштетена, 'рскавицата има ограничени можности за поправка. Бидејќи хондроцитите се врзани во празнини, тие не можат да се селат во оштетените области. Исто така, бидејќи хијалинската 'рскавица нема снабдување со крв, таложењето на новата матрица е бавно. Оштетената хијалинска 'рскавица обично е заменувано со лузно ткиво на фибро'рскавица. Во текот на последните години, хирурзите и научниците разработиле низа процедури за поправка на 'рскавицата кои помагаат да биде одложена потребата за замена на зглобот.^{[се бара извор]}

Во едно испитување во 1994 година, шведски лекари ги поправиле оштетените зглобови на коленото со садење на клетки одгледувани од 'рскавицата на пациентот. Во 1999 година, хемичари од Соединетите Држави, создале вештачка течна 'рскавица за употреба во поправка на искинато ткиво. 'Рскавицата е вбризгувана во рана или оштетен зглоб и ќе биде стврднувана со изложување на ултравиолетова светлина.^[3]

Синтетичка 'рскавица

Истражувачите велат дека нивните подмачкувачки слоеви на „молекуларни четки“ можат да ја надминат природата под најголемите притисоци што се среќаваат во зглобовите, со потенцијално важни последици за операцијата за замена на зглобот.^[4] Секоја нишка од четка долга 60 нанометри има полимерен столб од кој излегуваат мали молекуларни групи. Тие синтетички групи се многу слични на липидите кои се наоѓаат во клеточните мембрани.

„Во водна средина, секоја од овие молекуларни групи привлекува до 25 молекули на вода преку електростатички сили, така што влакното како целина развива масна водена обвивка. Овие обвивки обезбедуваат четките да бидат подмачкани додека се тријат една покрај друга, дури и кога цврсто притиснати заедно за да го имитира притисокот на коскените зглобови“.^[4]

Познати како хидрогелови со двојна мрежа, неверојатната јачина на овие нови материјали било среќно изненадување кога првпат била откриена од истражувачите од Хокаидо во 2003 година. Повеќето конвенционално подготвени хидрогелови - материјали кои се 80 до 90 проценти вода држени во полимерна мрежа - лесно се распаѓаат како желатин. Јапонската работна група неверојатно открила дека додавањето на втор полимер во гелот ги прави толку цврсти што се спротивставуваат на 'рскавицата - ткиво кое може да издржи злоупотреба на стотици килограми притисок.^[5]

Молекуларно ниво

Коскените морфогенетските белковини се фактори на раст ослободени за време на ембрионалниот развој за да предизвикаат кондензација и одредување на клетките, за време на хондрогенезата.^[6] Ногин, белковина за развој, ја инхибира хондрогенезата со спречување на кондензација и диференцијација на мезенхимските клетки.^[6]

Молекулата на белковината соничен еж го изменува активирањето на L-Sox5, Sox6, Sox9 и Nkx3.2. Sox9 и Nkx3.2 се индуцираат меѓусебно во циклус на позитивна повратна информација каде Nkx3.2 исклучува Sox9 инхибитор. Оваа јамка е поддржана од изразувањето коскени морфогенетски белковини. Изразувањето на Sox9 индуцира изразување на коскени морфогенетски белковини, што предизвикува хондроцитите да се размножуваат и диференцираат.^[7]

L-Sox5 и Sox6 ја делат оваа заедничка улога со Sox9. Сметано е дека L-Sox5 и Sox6 предизвикуваат активирање на гените Col2a1 и Col11a2 и го потиснуваат изразувањето на Cbfa1, маркер за хондроцити во доцната фаза. Сметано е дека L-Sox5 е вклучен првенствено во ембрионската хондрогенеза, додека Sox6 е сметан дека е вклучен во посленаталната хондрогенеза.^[8]

Молекулата на белковината индиски еж е изразувана со прехипертрофични хондроцити. Индискиот еж ја стимулира пролиферацијата на хондроцитите и го регулира созревањето на хондроцитите со одржување на изразувањето на белковината поврзан со паратироиден хормон. Белковината поврзан со паратироиден хормон делува како шаблонска молекула, одредувајќи ја позицијата во која хондроцитите започнуваат диференцијација.^[9]

Истражувањата сè уште се во тек и нови фактори на транскрипција, како што се ATOH8 и EBF1, се додадени на списокот на гени кои ја регулираат хондрогенезата.^[10]

Сулфација

SLC26A2 е преносител на сулфат. Дефектите резултираат со неколку облици на остеохондродисплазија.^[11]

Наводи

1. Chondrogenesis at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
2. DeLise, A.M.; Fischer, L.; Tuan, R.S. (септември 2000). „Cellular interactions and signaling in cartilage development“. Osteoarthritis and Cartilage. 8 (5): 309–34. doi:10.1053/joca.1999.0306. PMID 10966838.
3. „Dictionary, Encyclopedia and Thesaurus - the Free Dictionary“.
4. „Artificial cartilage performs better than the real thing“.
5. „Study of Tough Hydrogel for Synthetic Cartilage Replacement“. Архивирано од изворникот на 2009-01-03. Посетено на 19 февруари 2024.
6. Pizette, Sandrine; Niswander, Lee (March 2000). „BMPs Are Required at Two Steps of Limb Chondrogenesis: Formation of Prechondrogenic Condensations and Their Differentiation into Chondrocytes“. Developmental Biology. 219 (2): 237–49. doi:10.1006/dbio.2000.9610. PMID 10694419.
7. Zeng, L. (1 август 2002). „Shh establishes an Nkx3.2/Sox9 autoregulatory loop that is maintained by BMP signals to induce somitic chondrogenesis“. Genes & Development. 16 (15): 1990–2005. doi:10.1101/gad.1008002. PMC 186419. PMID 12154128.
8. Smits, Patrick; Li, Ping; Mandel, Jennifer; Zhang, Zhaoping; Deng, Jian Ming; Behringer, Richard R; de Crombrugghe, Benoit; Lefebvre, Véronique (август 2001). „The Transcription Factors L-Sox5 and Sox6 Are Essential for Cartilage Formation“. Developmental Cell. 1 (2): 277–290. doi:10.1016/S1534-5807(01)00003-X. PMID 11702786.
9. St-Jacques, Benoit; Hammerschmidt, Matthias; McMahon, Andrew P. (15 август 1999). „Indian hedgehog signaling regulates proliferation and differentiation of chondrocytes and is essential for bone formation“. Genes & Development. 13 (16): 2072–86. doi:10.1101/gad.13.16.2072. PMC 316949. PMID 10465785.
10. Takács, Roland; Vágó, Judit; Póliska, Szilárd; Pushparaj, Peter Natesan; Ducza, László; Kovács, Patrik; Jin, Eun-Jung; Barrett-Jolley, Richard; Zákány, Róza (2023-03-29). „The temporal transcriptomic signature of cartilage formation“. Nucleic Acids Research. 51 (8): 3590–3617. doi:10.1093/nar/gkad210. ISSN 1362-4962. PMC 10164575 . PMID 36987858 .
11. Haila, Siru; Hästbacka, Johanna; Böhling, Tom; Karjalainen–Lindsberg, Marja-Liisa; Kere, Juha; Saarialho–Kere, Ulpu (26 јуни 2016). „SLC26A2 (Diastrophic Dysplasia Sulfate Transporter) is Expressed in Developing and Mature Cartilage But Also in Other Tissues and Cell Types“. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 49 (8): 973–82. doi:10.1177/002215540104900805. PMID 11457925.