8.5: Розвиток апендикулярного скелета

Цілі навчання

• Опишіть ріст і розвиток зародкових бруньок кінцівок

• Обговоріть появу центрів первинної та вторинної окостеніння

Ембріологічно апендикулярний скелет виникає з мезенхіми, типу ембріональної тканини, яка може диференціюватися на багато типів тканин, включаючи кісткову або м'язову тканину. Мезенхіма дає початок кісткам верхніх і нижніх кінцівок, а також грудного і тазового поясів. Розвиток кінцівок починається ближче до кінця четвертої ембріональної тижня, при цьому верхні кінцівки з'являються першими. Після цього розвиток верхніх і нижніх кінцівок відбувається за аналогічними схемами, при цьому нижні кінцівки відстають від верхніх кінцівок на кілька днів.

Зростання кінцівок

Кожна верхня і нижня кінцівка спочатку розвивається як невелика опуклість, яка називається ниркою кінцівки, яка з'являється на бічній стороні раннього ембріона. Брунька верхньої кінцівки з'являється ближче до кінця четвертого тижня розвитку, при цьому нирка нижньої кінцівки з'являється незабаром після (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ембріон на семи тижнях. Нирки кінцівок видно у ембріона в кінці сьомого тижня розвитку (ембріон, отриманий від позаматкової вагітності). (Кредит: Ед Утман/Flickr)

Спочатку нирки кінцівки складаються з серцевини мезенхіми, покритої шаром ектодерми. Ектодерма на кінці бруньки кінцівки потовщується, утворюючи вузький гребінь, який називається верхівковим ектодермальним хребтом. Цей хребет стимулює основну мезенхіму швидко розмножуватися, виробляючи наріст розвивається кінцівки. У міру подовження бруньки кінцівки клітини, розташовані далі від верхівкового ектодермального хребта, уповільнюють швидкість поділу клітин і починають диференціюватися. Таким чином кінцівка розвивається по проксимально-дистальної осі.

Протягом шостого тижня розвитку дистальні кінці нирок верхньої і нижньої кінцівки розширюються і сплющуються в форму лопатки. Ця область стане рукою або ногою. Потім області зап'ястя або щиколотки з'являються як звуження, яке розвивається біля основи весла. Незабаром після цього на майбутній ділянці ліктя або коліна з'являється повторне звуження на нирці кінцівки. У межах весла ділянки тканини зазнають загибелі клітин, виробляючи виділення між зростаючими пальцями рук і ніг. Також протягом шостого тижня розвитку мезенхіма всередині нирок кінцівок починає диференціюватися на гіаліновий хрящ, який сформує моделі майбутніх кісток кінцівок.

Ранній відросток нирок верхньої та нижньої кінцівок спочатку має кінцівки, розташовані так, що області, які стануть долонею або нижньою частиною стопи, звернені медіально до тіла, причому майбутній великий палець або великий палець ноги орієнтовані на голову. Протягом сьомого тижня розвитку верхня кінцівка обертається латерально на 90 градусів, так що долоня кисті звернена вперед, а великий палець вказує латерально. На відміну від цього, нижня кінцівка піддається 90-градусному медіальному обертанню, таким чином приводячи великий палець на медіальну сторону стопи.

Слідкуйте за цією анімацією, щоб стежити за розвитком і зростанням нирок верхніх і нижніх кінцівок. У які дні ембріонального розвитку відбуваються ці події: (а) перша поява бруньки верхньої кінцівки (хребет кінцівки); (б) сплощення дистальної кінцівки з утворенням рукоятки або пластинки ноги; і (в) початок обертання кінцівки?

Окостеніння кісток апендикулярів

Всі кістки пояса і кінцівок, крім ключиці, розвиваються процесом ендохондрального окостеніння. Цей процес починається, коли мезенхіма всередині бруньки кінцівки диференціюється на гіаліновий хрящ, утворюючи хрящові моделі для майбутніх кісток. До дванадцятого тижня в області діафізу (вала) довгих кісток з'явиться первинний центр окостеніння, ініціюючи процес, який перетворює модель хряща в кістку. Вторинний центр окостеніння з'явиться в кожному епіфізі (розширеному кінці) цих кісток пізніше, як правило, після народження. Первинний і вторинний центри окостеніння розділені епіфізарної пластинкою, шаром зростаючого гіалінового хряща. Ця пластина розташовується між діафізом і кожним епіфізом. Вона продовжує рости і відповідає за подовження кістки. Епіфізарна пластинка зберігається протягом багатьох років, поки кістка не досягне остаточного, дорослого розміру, в цей час епіфізарна пластинка зникає і епіфіз зливається з діафізом. (Шукайте додатковий вміст про окостеніння в розділі про кісткову тканину.)

Дрібні кістки, такі як фаланги, розвиватимуть лише один вторинний центр окостеніння і, таким чином, матимуть лише одну епіфізарну пластину. Великі кістки, такі як стегнова кістка, розвиватимуть кілька вторинних центрів окостеніння, з епіфізарною пластинкою, пов'язаною з кожним вторинним центром. Таким чином, окостеніння стегнової кістки починається в кінці сьомого тижня з появою в діафізі первинного центру окостеніння, який швидко розширюється, щоб окостеніти стовбур кістки до народження. Вторинні центри окостеніння розвиваються в більш пізні часи. Окостеніння дистального кінця стегнової кістки, з утворенням виростків і надмиростків, починається незадовго до народження. Вторинні центри окостеніння також з'являються в голівці стегнової кістки наприкінці першого року після народження, у великому вертелі протягом четвертого року та в меншому вертелі у віці від 9 до 10 років. Після того, як ці ділянки окостеніли, їх злиття з діафізом і зникнення кожної епіфізарної пластини слідують зворотній послідовності. Таким чином, менший вертел першим зливається, роблячи це на початку статевого дозрівання (близько 11 років), а потім великий вертел приблизно через 1 рік. Головка стегнової кістки зростається у віці 14-17 років, тоді як дистальні виростки стегнової кістки є останніми, хто зливається, у віці 16-19 років. Знання віку, в якому зникають різні епіфізарні пластинки, важливо при інтерпретації рентгенограм, зроблених дітьми. Оскільки хрящ епіфізарної пластинки менш щільний, ніж кістковий, на рентгенографічному знімку пластина буде здаватися темною. Таким чином, нормальну епіфізарну пластину можна прийняти за перелом кістки.

Ключиця - це одна кістка апендикулярного скелета, яка не розвивається через ендохондральну окостеніння. Замість цього ключиця розвивається через процес внутрішньомембранозного окостеніння. Під час цього процесу мезенхімальні клітини диференціюються безпосередньо на клітини, що виробляють кістку, які виробляють ключицю безпосередньо, не роблячи спочатку хрящової моделі. Через це раннє виробництво кістки ключиця є першою кісткою тіла, яка почала окостеніння, при цьому центри окостеніння з'являються протягом п'ятого тижня розвитку. Однак окостеніння ключиці не завершується до 25 років.

РОЗЛАДИ...

Апендикулярна система: Вроджена клишоногість

Клишоногість, також відомий як таліпс, є вродженим (присутнім при народженні) розлад невідомої причини і є найпоширенішою деформацією нижньої кінцівки. Він вражає стопу і щиколотку, внаслідок чого стопа закручується всередину під гострим кутом, як голова клюшки для гольфу (рис.

limb bud

small elevation that appears on the lateral side of the embryo during the fourth or fifth week of development, which gives rise to an upper or lower limb

Template:ContribOpenStaxAP