Трансгенные Shh и Sox9-дефицитные мыши обнаруживают сходные дефекты в паттерне основания черепа. Shh, как известно, экспрессируется в эпителии передней кишки и хорде, тогда как Sox9 обнаруживает широкую экспрессию в рыхлой мезенхиме области основания черепа на стадии Е10-Е11. Начиная со стадии Е12 эти гены и ген Ihh обнаруживают себя в развивающемся основании черепа, а после рождения гены ко-локализуются в пре-гипертрофических хондроцитах синхондрозов.

Процесс конденсации мезенхимных клеток начинается в месте будущей basooccipital кости примерно на ст. Е11 и распространяется рострально. Как и др. (Chiang et al., 1996; Zeng et al., 2002) мы наблюдали Shh в хорде на ст. Е10-Е12. Однако, было установлено, что Shh специфически экспрессируется в дорсальной срединной линии эпителия передней кишки. Напротив, Sox9 обнаруживал выраженную экспрессию в соседней рыхлой мезенхиме во всей презумптивной области основания черепа. На ст. Е12 Shh экспрессировался также в хрящевой модели basioccipital кости, тогда каа Sox9 продолжал обнаруживать широкую экспрессию.

Sox9 регулирует место и форму скелетных конденсатов (Bi et al.,1999). Ранее было установлено, что паракринная передача сигналов Shh от хорды и донной пластинки индуцирует Sox9 в склеротомах, который затем поддерживается с помощью передачи сигналов Bmp (Zeng et al., 2002). Инактивация общего hedgehog рецептора Smoothened у мышей демонстрирует, что передача сигналов Hh не обязательна для генерации и миграции клеток краниального нервного гребня, но она существенна для более поздних ступеней формирования паттерна черепа, включая и основание черепа (Jeong et al., 2004). Наблюдаемые дефекты в основании черепа Smoothened мутантных мышей заметно коррелируют с дефектами у мышей Sox9-/-, в обоих случаях дефект или отсутствие presphenoid и basisphenoid костей (Mori_Akiyama et al., 2003; Jeong et al., 2004). Базируясь на этих экспериментальных результатах и наших данных по локализации, мы предложили модель, согласно которой локальная паракринная передача сигналов Shh от эпителия передней кишки и хорды контролирует Sox9 в формируемых конденсатах мезенхимы. Позднее аутокринная передача сигналов Shh д. регулировать Sox9 в хрящевой модели. Наш детальный анализ показал, что Ihh мРНК отсутствует в развивающемся основании черепа на ранних стадиях. Т.о., функция Shh на этих самых ранних стадиях, по-видимому, не перекрывается с Ihh. Более того, т.к. Dhh не обнаруживается в развивающемся скелете или головы и не выявляются дефекты в голове у мутантных мышей, то функция передачи сигналов Hh на самых ранних стадиях развития основания черепа обеспечивается только Shh (Bitgood and McMahon, 1995; Bitgood et al., 1996).

Во время последующего развития мезенхимные клетки конденсатов будущего основания черепа дифференцируются в хондробласты, которые пролиферируют, дифференцируются и становятся гипертрофичными. Мы наблюдали, что на ст. Е12 и Е13 Shh ко-экспрессируется с Sox9 в хрящевой модели развивающейся basioccipital кости. Затме сходная экспрессия наблюдается в ростральных зачатках краниальных костей. После этого экспрессия Shh становится ограниченной пре-гипертрофическими хондроцитами, тогда как Sox9 продолжает обнаруживаться в покоящихся, пролиферирующих и пре-гипертрофических хондроцитах. паттерн экспрессии Shh в основном скоррелирован с таковым Ihh. Было установлено, что Sox9 и Ihh необходимы для пролиферации и дифференцировки хондроцитов (St-Jacques et al., 1999; Karp et al., 2000; Long et al., 2001; Minina et al., 2001, 2002; Akiyama et al., 2002). Shh и Ihh обладают общим сигнальным рецептором в развивающихся костях (Long et al., 2001; Jeong et al., 2004), а постоянная избыточная экспрессия Shh в хондроцитах обусловливает избыточную экспрессиию Sox9 и отсутствие exoccipital и supraoccipital костей у мышей (Tavella et al., 2004). Т.о., наблюдаемое перекрывание доменов экспрессии Ihh, Shh и Sox9 подтверждает, что в дополнение к Ihh и Shh действует. чтобы поддерживать Sox9 в недифференцированных хондроцитах в результате аутокринной передачи сигналов и , следовательно, контролировать собственно пролиферацию и дифференцировку хондроцитов и последующее формирование кости.

Синхондрозы растущие в двух направлениях центры, аналогичные структурам ростовых пластинок в длинных костях (Abad et al., 2002). Пролиферация хрящевых клеток на обеих сторонах покоящейся зоны, которая содержит клетки, подобные стволовым, вносящие вклад в постнатальный рост и экспансию основания черепа. Постепенно клетки становятся гипертрофными и подвергаются апоптозу и замещаются трабекулярной костью По мере роста основания черепа экспрессия Shh и Sox9? а также Ihh постепенно ограничивается синхондрозами. Паттерны их экспрессии действительно сходны с таковыми в ростовых пластинках длинных костей, что указывает на сходную регуляторную функцию. Известно, что существенна функция Ihh для развития хряща и кости (St-Jaques et al., 1999; Karp et al., 2000; Long et al., 2001, 2004; Minina et al., 2001, 2002) и что Shh и Ihh экспрессируются на высоких уровнях в пре-гипертрофических хондроцитах, поэтому мы предположили, что Shh может регулировать пролиферацию и дифференцировку хондроцитов в синхондрозах и тем самым контролировать их развитие и рост. Избыточная экспрессия Shh ведет к дефектам ростовых пластинок с прекращением дифференцировки хондроцитов на пре-гипертрофической стадии (Travella et al., 2004). Sox9 широко экспрессируется в развивающихся синхондрозах, а после рождения его экспрессия продолжается во всех хондроцитах за исключением поздних гипертрофических с наивысшим уровнем экспрессии в пре-гипертрофических хондроцитах. Sox9 функция является существенной на разных стадиях развития хряща. Возможно, что Sox9 регулируется с помощью ауто- и паракринных Shh и Ihh, которые могут выполнять тем самым важную роль в поддержании организации и функции хрящевых синхондрозов. Всё это подтверждает, что сигнальные пути, регулирующие рост и развитие длинных костей и основания черепа с помощью ростовых пластинок и двунаправленного синхондроза, соотв., общие.