7.5: Ембріональний розвиток осьового скелета

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1130

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Обговоріть два типи розвитку ембріональної кістки всередині черепа

Опишіть розвиток хребетного стовпа і грудної клітини

Осьовий скелет починає формуватися під час раннього ембріонального розвитку. Однак зростання, ремоделювання та окостеніння (формування кісток) тривають протягом декількох десятиліть після народження до повного формування дорослого скелета. Знання процесів розвитку, що породжують скелет, важливо для розуміння відхилень, які можуть виникнути в скелетних структурах.

розвиток черепа

Протягом третього тижня ембріонального розвитку по довжині ембріона розвивається дорсально паличкоподібна структура під назвою нотохорда. Тканина, що знаходиться над нотохордою, збільшується і утворює нервову трубку, яка дасть початок головному і спинному мозку. До четвертого тижня тканина мезодерми, розташована по обидва боки від нотохорди, потовщується і відокремлюється в повторюваний ряд блокоподібних тканинних структур, кожна з яких називається сомітом. У міру збільшення сомітів кожен з них розділиться на кілька частин. Сама медіальна з цих частин називається склеротом. Склеротоми складаються з ембріональної тканини, званої мезенхімою, яка породжує фіброзні сполучні тканини, хрящі та кістки тіла.

Кістки черепа виникають з мезенхіми під час ембріонального розвитку двома різними способами. Перший механізм виробляє кістки, які утворюють верх і боки корпусу мозку. Це передбачає локальне скупчення мезенхімальних клітин на місці майбутньої кістки. Потім ці клітини диференціюються безпосередньо на клітини, що виробляють кістки, які утворюють кістки черепа через процес внутрішньомембранозного окостеніння. У міру зростання кісток корпусу мозку в черепі плода вони залишаються відокремленими один від одного великими ділянками щільної сполучної тканини, кожна з яких називається джерельцем (рис.\(\PageIndex{1}\)). Джерельця - це м'які плями на голові немовляти. Вони важливі під час народження, оскільки ці ділянки дозволяють черепу змінювати форму, коли він стискається через родові шляхи. Після народження джерельця дозволяють продовжувати ріст і розширення черепа в міру збільшення мозку. Найбільший джерельце розташовується на передній голівці, на стику лобової і тім'яної кісток. Джерельця зменшуються в розмірах і зникають до 2 років. Однак кістки черепа залишилися відокремленими один від одного на швах, які містять щільну фіброзну сполучну тканину, яка об'єднує сусідні кістки. Сполучна тканина швів дозволяє продовжувати ріст кісток черепа, оскільки мозок збільшується під час дитячого росту.

Другий механізм розвитку кісток в черепі виробляє лицьові кістки і підлогу корпусу мозку. Починається це і з локалізованого скупчення мезенхімальних клітин. Однак ці клітини диференціюються на хрящові клітини, які виробляють модель гіалінового хряща майбутньої кістки. У міру зростання цієї моделі хряща вона поступово перетворюється на кістку через процес ендохондральної окостеніння. Це повільний процес, і хрящ не повністю перетворюється в кістку, поки череп не досягне повного дорослого розміру.

При народженні корпус мозку і орбіти черепа непропорційно великі в порівнянні з кістками щелеп і нижньої частини обличчя. Це відображає відносне недорозвинення верхньої і нижньої щелепи, в яких відсутні зуби, і невеликі розміри придаткових пазух носа і порожнини носа. У ранньому дитинстві соскоподібний відросток збільшується, дві половини нижньої щелепи і лобової кістки зливаються разом, утворюючи поодинокі кістки, а навколоносові пазухи збільшуються. Щелепи також розширюються в міру того, як починають з'являтися зуби. Всі ці зміни сприяють швидкому зростанню і збільшенню обличчя в дитинстві.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Череп новонародженого. Кістки черепа новонародженого не повністю окостенілі і розділені великими ділянками, званими джерельцями, які заповнені волокнистої сполучною тканиною. Джерельця дозволяють продовжувати ріст черепа після народження. На момент народження лицьові кістки дрібні і недорозвинені, а соскоподібний відросток ще не сформувався.

Розвиток хребетного стовпа і грудної клітини

Розвиток хребців починається з накопичення мезенхімових клітин з кожного склеротома навколо нотохорди. Ці клітини диференціюються на модель гіалінового хряща для кожного хребця, які потім ростуть і врешті-решт костеніють у кістку через процес ендохондральної окостеніння. У міру зростання розвиваються хребців нотохорда значною мірою зникає. Однак невеликі ділянки нотохордной тканини зберігаються між сусідніми хребцями і це сприяє формуванню кожного міжхребцевого диска.

Ребра і грудина також розвиваються з мезенхіми. Спочатку ребра розвиваються як частина моделі хряща для кожного хребця, але в області грудної клітки реберна частина відокремлюється від хребця до восьмого тижня. Хрящова модель ребра потім окостеніє, за винятком передньої частини, яка залишається як реберний хрящ. Грудина спочатку формується як парні моделі гіалінового хряща по обидва боки передньої середньої лінії, починаючи протягом п'ятого тижня розвитку. Хрящові моделі ребер прикріплюються до бічних сторін розвивається грудини. Зрештою, дві половини хрящової грудини зливаються разом уздовж середньої лінії, а потім костеніють у кістку. Манубріум і тіло грудини спочатку перетворюються в кістку, при цьому мечоподібний відросток залишається як хрящ до кінця життя.

QR-код, що представляє URL-адресу

Перегляньте це відео, щоб переглянути два процеси, які породжують кістки черепа та тіла. Які два механізми, за допомогою яких формуються кістки організму і які кістки формуються кожним механізмом?

ГОМЕОСТАТИЧНІ ДИСБАЛАНСИ

краніосиностоз

Передчасне закриття (зрощення) шовної лінії - це стан, званий краніосиностозом. Ця помилка в нормальному процесі розвитку призводить до аномального росту черепа і деформації голови. Він виробляється або дефектами процесу окостеніння кісток черепа, або нездатністю мозку належним чином збільшити. Генетичні фактори беруть участь, але основна причина невідома. Це відносно поширений стан, що відбувається приблизно в 1:2000 пологів, причому чоловіки частіше страждають. Первинний краніосиностоз передбачає раннє зрощення одного черепного шва, тоді як складний краніосиностоз виникає внаслідок передчасного зрощення декількох швів.

Раннє зрощення шва при первинному краніосиностозі запобігає додатковому збільшенню черепних кісток і черепа уздовж цієї лінії. Тому постійне зростання мозку та черепа відволікається на інші ділянки голови, викликаючи аномальне розширення цих областей. Наприклад, раннє зникнення переднього джерельця і передчасне закриття сагітального шва перешкоджає зростанню по всій верхівці голови. Це компенсується зростанням вгору кістками латерального черепа, в результаті чого виходить довга вузька, клиноподібна голова. Цей стан, відомий як скафоцефалія, становить приблизно 50 відсотків аномалій краніосиностозу. Незважаючи на те, що череп деформований, мозок все ще має достатній простір для зростання, і, таким чином, немає супутнього аномального неврологічного розвитку.

У випадках складного краніосиностоза кілька швів закриваються передчасно. Кількість і ступінь деформації черепа визначається місцем розташування і протяжністю задіяних швів. Це призводить до більш суворих обмежень на ріст черепа, які можуть змінити або перешкоджати належному росту та розвитку мозку.

Випадки краніосиностоза зазвичай лікуються хірургічним шляхом. Команда лікарів відкриє череп уздовж зрощеного шва, який потім дозволить кісткам черепа відновити своє зростання в цій області. У деяких випадках частини черепа будуть видалені і замінені штучною пластинкою. Чим раніше після народження буде проведена операція, тим кращий результат. Після лікування більшість дітей продовжують нормально рости і розвиватися і не виявляють ніяких неврологічних проблем.

Огляд глави

Формування осьового скелета починається в період раннього ембріонального розвитку з появи стрижневидной нотохорди по спинній довжині раннього ембріона. Повторюючись, парні блоки тканини, звані сомітами, потім з'являються уздовж обох сторін нотохорди. У міру зростання сомітів вони розщеплюються на частини, одна з яких називається склеротом. Це складається з мезенхіми, ембріональної тканини, яка стане кістками, хрящами та сполучними тканинами організму.

Мезенхіма в області голови буде виробляти кістки черепа за допомогою двох різних механізмів. Кістки корпусу мозку виникають через внутрішньомембранозне окостеніння, при якому ембріональна мезенхімова тканина перетворюється безпосередньо в кістку. У момент народження ці кістки розділені джерельцями, широкими ділянками волокнистої сполучної тканини. У міру зростання кісток джерельця зводяться до швів, які дозволяють продовжувати ріст черепа протягом усього дитинства. На відміну від цього, черепна основа та лицьові кістки виробляються процесом ендохондральної окостеніння, при якому мезенхімова тканина спочатку виробляє гіалінову хрящову модель майбутньої кістки. Модель хряща дозволяє зростати кістку і поступово перетворюється на кістку протягом багатьох років.

Хребці, ребра та грудина також розвиваються за допомогою ендохондральної окостеніння. Мезенхіма накопичується навколо нотохорди і виробляє гіалінові хрящові моделі хребців. Нотохорда в значній мірі зникає, але залишки нотохорди сприяють утворенню міжхребцевих дисків. У грудній клітці частина моделі хребетного хряща розщеплюється, утворюючи ребра. Потім вони прикріплюються спереду до розвивається хрящової моделі грудини. Зростання хрящових моделей для хребців, ребер і грудини дозволяють збільшити грудну клітку в дитинстві та підлітковому віці. Моделі хряща поступово піддаються окостеніння і перетворюються в кістку.

Інтерактивні запитання щодо посилань

Відповідь: Кістки на верхній і боках черепа розвиваються, коли ділянки фіброзної оболонки окостеніють (перетворюються) в кістку. Кістки кінцівок, ребер та хребців розвиваються, коли хрящові моделі кісток костеніють у кістку.

Переглянути питання

Q. Ембріональний розвиток осьового скелета передбачає ________.

А. внутрішньомембранозне окостеніння, яке утворює лицьові кістки.

Б. ендохондральна окостеніння, яка утворює ребра і грудину

C. нотохорда, яка виробляє хрящові моделі для хребців

D. формування гіалінових моделей хряща, які дають початок плоским кісткам черепа

Відповідь: B

Q. Джерельце ________.

А. - це модель хряща для хребця, який згодом перетворюється в кістку.

Б. дає початок лицьовим кісткам і хребцям

С. - це стрижнеподібна структура, яка проходить по довжині раннього ембріона

D. - область фіброзної сполучної тканини, виявленої при народженні між кістками головного мозку.

Відповідь: D

Питання критичного мислення

Питання: Обговорити процеси, за допомогою яких утворюються і ростуть кістки головного мозку черепа під час збільшення черепа.

А. кістки головного мозку, які утворюють верхівку і боки черепа, виробляються шляхом внутрішньомембранозного окостеніння. При цьому мезенхіма з склеротомної частини сомітів накопичується на місці майбутньої кістки і диференціюється на кісткоутворюючі клітини. Вони генерують ділянки кістки, які спочатку розділені широкими областями волокнистої сполучної тканини, які називаються джерельцями. Після народження, у міру збільшення кісток, джерельця зникають. Однак кістки залишаються відокремленими швами, де зростання кісток і черепа може тривати до отримання дорослого розміру.

Питання: Обговорити процес, який породжує підставу і лицьові кістки черепа.

А. лицьові кістки і основа черепа виникають через процес ендохондральної окостеніння. Цей процес починається з локалізованого скупчення мезенхіми тканини в місцях майбутніх кісток. Мезенхіма диференціюється на гіаліновий хрящ, який утворює хрящову модель майбутньої кістки. Хрящ дозволяє зростання і розширення моделі. Вона поступово перетворюється в кістку з часом.

Питання: Обговорити розвиток хребців, ребер і грудини.

А. хребці, ребра та грудина розвиваються через процес ендохондральної окостеніння. Мезенхімова тканина з склеротомної частини сомітів накопичується по обидва боки нотохорди і виробляє моделі гіалінових хрящів для кожного хребця. У грудній клітці частина цієї моделі хряща розщеплюється, утворюючи ребра. Аналогічно мезенхіма утворює хрящові моделі для правої і лівої половин грудини. Потім ребра прикріплюються спереду до розвивається грудини, а дві половини грудини зливаються разом. Окостеніння моделі хряща в кістку відбувається всередині цих структур з часом. Цей процес триває до тих пір, поки кожен не перетвориться в кістку, за винятком грудинних кінців ребер, які залишаються як реберні хрящі.

Глосарій

джерельце: розширена область фіброзної сполучної тканини, яка відокремлює кістку головного мозку черепа до народження і протягом першого року після народження

нотоакорд: паличкоподібна структура уздовж спинної сторони раннього ембріона; значною мірою зникає під час подальшого розвитку, але сприяє формуванню міжхребцевих дисків

склеротом: медіальна частина соміту, що складається з мезенхіми тканини, яка призведе до кісткової, хрящової та фіброзної сполучної тканини

соміт: один з парних, повторюваних блоків тканини, розташованих по обидва боки від нотохорди у раннього ембріона