Посещений:
Бластогенез: Дефекты

DEVELOPMENTAL FIELD DEFECTS

Defects of Blastogenesis
J.M.Opitz, G.Zanni, J.F.Reynolds Jr., and E. Gilbert-Barness
Am. J. of Med. Genet. V. 115, P. 269-286, 2002



  • "Abortion": Pregnancy loss reflecting embryonic/erly fetal death;
  • "Monster": Defects of blastogenesis;
  • "Malformation"; Defect of organogenesis;
  • "Funny-looking kid (FLK)": Multiple defects of phenogenesis. Три последние категории нуждаются в определении и коментариях, основное внимание в обзоре нацелено на monstra (L., or terata, Gr), т.е. дефекты бластогенеза.
  • DEFINITIONS


    Blastogenesis


    Термин базируется на концепции Pander's [1817] и наблюдениях становления бластодермы (с её тремя Keimblatter, germ layers, зародышевыми листками) у эмбрионов кур от оплодотворения до конца гаструляции (у людей 28 день, стадия 13). В последние годы эта старая концепция [Fischel, 1937; Grosser and Politzer, 1953] последний раз рассматривалась в монографии Vogler [1987]; однако, читателей необходимо предупредить, что у Vogler неделя состоит из 6 дней и бластогенез занимает 24 дня, хотя общепринято, что он длится 28 дней [Golbert, 1989; O'Rahilly and Muller, 1987, 1999; Hinrichsen, 1990; Moore et al., 1994; Moore and Persaud, 1993; Larsen, 2001]. 4 недели бластогенеза м.б. суммированы сл. образом:
  • Неделя 1: Образование однослойного эмбриона во внутренней клеточной массе;
  • Неделя 2: Образование двухслойного эмбриона с эпибластом и гипобластом;
  • Неделя 3: Образование трехслойного эмбриона с тремя заролышевыми слоями, из которых возникают все дефинитивные органы и ткани, включая первичную полоску, хордальный отросток и канал, нейральную трубку, нейральный гребень, внутриэмбриональный целом, внеэмбрионалную мезодерму и ворсинки.
  • Неделя 4: Финальная стадия бластогенеза очень сложна, т.к. слита с начинающимся органогенезом. Развитие наиболее успешно осуществляется на цефалическом, нежели каудальном конце. Финальные события бластогенеза включают: Формирование сомитов 21-29/30; 3-й и 4-ой бранхиальных дуг; закрытие нейропора; появление зачатков верхних конечностей; закрытие отических пузырьков (ещё не отшнурованы от лежащей поверх эктодермы); формирование межжелудочковой перегородки и зачатков легких; и изменение формы эмбриона из прямого в С-искривленного.
  • Наиболее импозантными событиями бластогенеза являются гаструляция, формирование срединной линии и оси, сегментация, нейруляция, кардио/ангиогенез, (мезо)нефрогенез, формирование латеральности и плаценты.

    Organogenesis


    Развитие с 28 дня до конца стадии 23 (8 недель, 56 день после спаривания с длиной от макушки до копчика в 30 мм). Характеризуется двумя процессами: Морфогенезом (формированием органов и др. частей тела во вторичных, эпиморфных полях) и гистогенезом ( дифференцировкой клеток и тканей). Конец 8-й недели, т.е. эмбрионального периода, характеризуется метаморфозом, т.е. переходом к плодному периоду, это время рождения всех сумчатых.
    Морфогенетические процессы бластогенеза и органогенеза следующие:
  • Слияния (кардиальная трубка, нейральная трубка, Мюллеровы протоки лицевые отростки, хороидная щель, hillocks of His, xj,s сформировать наружные уши);
  • Сегментация (метамеризм): Сомиты, позвонки, мезонефрические сегменты;
  • Латеризация : Оптические поля
  • Decussations: Оптическая хиазма, corpus callosum;
  • Laterality formation: во время кардиогенеза, формирование viscersl situs и вителлиновых сосудов;
  • Резорбции и luminizations: buccopharyngeal и клоачная мембраны, межпальцевые складки, энтодермальные lumina;
  • Fissions: зачатки лёгких и прогрессивное ветвление бронхиол, и все эпителиальные протоки;
  • Миграция клеток: Примордиальные зародышевые клетки, нейральный гребень;
  • Морфогенетические движения: органы, щитовидная железа, тимус, конечности и т.д.
  • Спецификация клеточных клонов: примордиальные зародышевые клетки, миокардиоциты и т.д.

    Phenogenesis


    Онтогенетический период, стартующий с метаморфоза (начало 9-ой недели) и включающий плодную и постнатальную жизнь вплоть до полового созревания. Феногенез связан с ростом, созреванием и окончательным приобретением всех тех прежде всего количественных признаков, которые составлют этнические и семейные характеристики (собственно антропометрические характеристики). Некоторые из них (напр., нос и уши) продолжают расти и после половозрелости до старости. Феногенез сопровождается начинающимися клеточным созреванием, дифференцировкой и репарацией как лёгочного, почечного, так и гонадного эпителия [Opitz,1999].

    MALFORMATIONS AS DEVELOPMENTAL FIELD DEFECTS


    Аномалии бластогенеза суммированы в Табл. 1 и проиллюстированы в клинических сообщениях. Как первичные уродства все они должны быть заподозрены, а большинство, как известно, и является (причинно) гетерогенными проявлениями.
    Гетерогенность уродств означает феномен, когда две или более различных причин вызывают одно и то же уродство [Opitz, 1994]. Наглядным примером является (alobar) holoprosencephaly, как известно, обусловливаемая десятками хромосомных аномалий (трисомиями, моносомиями, дупликациями, делециями и полиплоидией), менделевскими мутациями (напр., HPE3), дефектами метаболизма стеролов (аутосомно рецессивный дефицит DHCR7 у RSH или т. наз. Smith-Lemli-Opitz synd.), дефицит megalin, Shh нокаутные мыши и cyclopamine ("активный инградиент" Veratrum californicum, вызывающим циклопию у ягнят у овец, поедавших эти растения). Т.о., все эмбриональные зачатки, которые обычно дают глаза, передний мозг и срединную часть лица, вместе формируют уродства сходным образом в ответ на множество разных причинных агентов. Эти зачатки составляют дисморфогенетически реактивную единицу и м. ожидать, что будут реагировать как единица в ходе нормального развития.
    Всё морфологическое развитие или формирование паттерна, как предполагают, происходит в онтогенетичеких полях, которые являются пространственно скоординированными, синхронизированными по времени, эпиморфично иерархичными, филогенетически ограниченными, самоорганизующимися единицами эмбриона. Если все эволюционные изменения финальной структуры отражают изменения морфогенеза и если весь морфогенез протекает в онтогенетических полях, то выходит, что онтогенетические поля являются фундаментальными единицами эволюции и развития [Opitz,1993; Opitz and Rauch, 1999]. Работы последнего столетия [Gilbert, 2000; Spemann,1936; Huxley and De Beer,1934/1963] создали концепцию поля, не только в дорсальной губе бластопора амфибий ("организатор" Шпемана) , но и в др. областях эмбриона, теперь обозначаемых как progenitor fields (родоначальные поля) [Peterson et al., 2000].
    Т.о., первичное поле является целым эмбрионом на самых ранних стадиях морфогенеза, которое вовлечено в формирование осей, установление срединной линии (его филигенетически самый старый признак) и инициальные стадии гаструляции, дающей в результате эктодерму, энтодерму и мезодерму, и отделение зародышевой линии от прочспективной сомы.
    Затем проспективные органы и др. части эмбриона возникают в progenitor fields, таких как те, что дают сердце, ЦНС и зачатки конечностей. Прогрессиваня дифференцировка ведет к появлению всё более мелких частей вторичных или эпиморфных полей, представляющих необратимо детерминированные финальные структуры. Т.о., родоначальное поле для почки проспективной конечности м.б. локализовано точно в эмбрионе ещё до появления действительной почки конечности. После её появления, она дифференцируется в проксимо-дистальном направлении, сначала "закладывается" вторичное поле для rhizomelic, затем mesomelic и , наконец, acromelic полей, последние в свою очередь дифференцируются в части предшественники проксимальных (карпальных/тарзальных), средних(метакарпальных/метатарзальных) и дистальных (фалангеальных) элементов, не только костей, но и всех мягких тканей и ногтей, составляющих нормальные руки/ноги, пальцы рук/ног.
    Затем мезенхимные модели превращаются в хрящи и затем кости с надкостницей, прикреплениями мышц и нервами и сосудистым снабжением во время процесса клеточной дифференцировки или гистогенеза, которы как известно происходит после процесса инициального формирования паттерна. Т.о., аномалинн формирования паттерна или уродства обычно являются гистологически нормальными и рак, обычно рассматриваемый как дефект гистогенеза, редко возникает в уродливых органах или частях тела.
    Эти процессы типичны для всех позвоночных и обозначены Davidson et al, 1995; Peterson et al., 1997, 2000; Cameron et al., 1998; Davidson, 2001] direct (прямым) развитием. Прямое развитие в таких сложных и высоко организованных организмах, как головоногие, насекомые и позвоночные участвует в первоначальном становлении эмбриона, представленного многими плюрипотентными клетками, которые последовтельно вовлекаются в формирование паттерна [Peterson et al., 2000]. Эти авторы обозначают этот процесс региональной спецификацией, которая оказывает влияние на закладку "up regulatory domains within which different sets of downstream genes are activated or reoressed..." [Peterson et al., 2000; Davidson, 2001].
    Это противоречит событиям у большинства, в основном морских животных, которые подвергаются типа 1 или максимальному непрямому развитию, причем спецификация клеточных клонов происходит немедленно после первых клеточных делений, а последующие эмбриональные события у этих животных ведут к формированию личинок, действительно ни морфологически, ни структурно не напоминающих взрослых, но содержащих группы set-aside клеток, которые почти после полной деструкции личинок дают окончательное взрослое живтоное. Теория Дэвидсона постулирует, что эти группы клеток с потенциалом образования взрослых структур, являются эволюционными предшественниками имагинальных дисков у насекомых и онтогенетических полей у позвоночных (см. также [Collins and Valentine, 2001]).

    CASUAL ANALYSIS


    Все уродства, возникающие во время бластогенеза или органогенеза, по определению, являются дефектами онтогенетических полей, хотя они гетерогенны и проявятся рано или поздно как тератогенные аномалии, менделевские мутации или анеуплоидные синдромы. Большинство, по-видимому, представлены мультифакторными призаками, ассоциированными с низким повторным риском. В редких случаях подозреваются митохондриальные мутации [Nye et al., 2000]. Большинство дефектов бластогенеза, особенно аномалии множественных политопических полей ("ассоциации") являются высоко летальными, не обнаруживают изменений в соотношении полов (если исключить гипоспадии) [Martinez-Frias,1995], имеют низкий риск посторного появления, включая высокую пропорцию близнецов, и по определению, затрагивают по преимуществу структуры срединной линии [Opitz,1993]. Martinez-Frias and Friaz [1997] показали. что матери детей с бластогенными дефектами имеют более высокую пропорцию спонтанных абортов, чем матери контрольных детей, это указывает на то, что повышенный показатель абортов м. "маскировать" повторное появление при родах. Такое постороное появление м.б. обусловлено генетическими причинами, включая некоторые аутосомно рецессивные мутации, на это указывают данные кровного родства (consanguinity) [Martinez-Frias, 1995], и причинами, которые обусловлены хроническим воздействием, таким как неадекватно леченный материнский диабет, 84.6% детей с диабелической эмбриопатией обнаруживают дефекты срединной линии [Martinez-Frias, 1995]. Ожидания, что анеуплоидные индивиды имеют существенно более значительную склонность к дефектам срединной линии [Opitz and Gilbert, 1082] подтверждены Khoury et al.,[1989] и Martinez-Frias[1995], все такие плоды и дети д. внимательно обследоваться на наличие минорных аномалий как показателя анеуплоидии. Т.к. минорные аномалии становятся всё увеличивающе очевидными во время поздней стадии плодной жизни, поэтому важно физическое обследование дополнять цитогенетическими методами. И если у ребёнка с множественными аномалиями (срединной линии) и предполагаемым присутствием минорных аномалий анализ хромосом лимфоцитов выглядит нормальным, то важно исследовать хромосомы фибробластов (и вообще также плацентные), чтобы не просмотреть mixoploid случаев или тех, что обусловлены плацентным мозаицизмом.
    Необходимо отметить, что при некоторых нарушениях, скажем VATER комплексе, дети выживают и не обнаруживают проявлений больших нарушений ЦНС, у них интеллектуальный прогноз имеет тенденцию быть нормальным. Поразительная гетерогенность голопрозэнцефалии, включая многие анеуплоидные (полиплоидные) случаи, и некоторые менделевские и средовые формы, делает их обязательными для просмотра, нет ли признаков анеу/полиплоидии, аутосомно домнантного наследования (как при HPES3), аутосомно рецессивного неследования (т.е. RSH или т.наз Smith-Lemli-Opitz synd. [Opitz, 1999]), алкогольного синдрома у плодов или (gestational) материнского диабета. Если интерпретировать правильно, то заключение о множественных "idiopathic" (причина неизвестна) аномалиях бластогенеза с низким риском повторного появления м. принести огромное облегчене родителям, особенно если они убеждены в последующих более тяжелых дефектах и высоком риске повторного появления и для тех, которые равным образом убеждены, что это наказание за нечто, что они сделали или не сделали во время или после зачатия. "Eternal vigilance" также д.б. предусмотрены для последующих беременностей, во время которых необходима профилактика фолиевой кислотой, прекращение использования алкоголя и курения, снижение уровня HgAlC до нормы.

    PATHOGENIC ANALYSIS


    Дефекты бластогенеза являются квинтессенциальными дефектами гаструляции, процесса впервые и подроьбно изученного у амфибий (лягушек, Ranidae, Xenopus), а последнее время и у млекопитающих (напр., мышей). Нобелевская премия 1935 г была присуждена Гансу Шпеману (1869-1941) за его открытие организатора в дорсальной губе бластопора, которая если ее трансплантировать на вентральную поверхность близко родственного вида перед гаструляцией индуцировала развитие другоф дорсальной оси м нейральной трубки. Шпеман также преуспел и в продукции аномалий детерминации laterality (situs inversus). Недавние драматические успехи в понимании развития обязаны в значительной степени молекулярной революции и возрождению микрохирургической техники. Методжы гибридизации in situ экспрессиии мРНК особенно наглядная демонстрация причинной морфологии, генетики как причинного анализа развития. Всё это сделало возможным анализ морфогенетической роли организатора.

    THE ORGANIZER


    Концепция организатора, как сигнального центра, предопределяющего план тела позвоночных во время гаструляции впервые была развита Г.Шпеманом и Hilde (Proschold) Mangold в 1924. У Xenopus laevis организатор представлен клетками дорсальной губы бластопора, единственной само-диффренцирующейся областью на ранней гаструле. Если ткань дорсальной губы бластопора трансплантировать в вентральную эктодерму др. гаструлы, то она индуцирует вторую ось тела в окружающей ткани, т.е. изменяет судьбу клеток, образуя нервную трубку и дорсальные мезодермальные ткани.
    Концепция организатора м.б. обобщена как paradigmatic организационный центр, управляющий формированием органов и тканей на разных стадиях эмбрионального развития. Дополнительные организующие центры, действующие на более поздних стадиях развития (напр. zone of polarizing activity/apical ectodermal ridge (ZPA/AER) как организатор конечности, isthmic организатор в мезэнцефалическом-метэнцефалическом развитии) также м. рассматриваться как организаторы.
    Организатор гаструляции инициирует серию последовательных индуктивных событий, известных как primary embryonic induction. Однако, индукция стартует даже раньше, уже во время оплодотверения, когда спермий нарушает симметрию анимально-вегетативной оси неоплодотворённого яйца, обусловливая ротацию цитоплазмы относительно кортекса. Эта ротация активирует дорсализующие детерминанты в вегетальных клетках, расположенных оппозитно к месту вхождения спермия. Эти дорсализованные vegetal клетки представлют собой центр Nieuwkoop, они способны индуцировать анимальные клетки, расположенные выше их, становиться Шпемановским организатором. Центр Nieuwkoop расположен в самых дорсальных vegetal клетках (презумптивной энтодерме) бластулы. Его роль заключается спецификации дорсального "организатора" мезодермальных компонентов (хорды и сомитов), тогда как вентральные и латеральные vegetal клетки специфицируют вентральную (мезенхима, кровь) и промежуточную (мышцы, мезенхима) мезодерму, соотв.
    Структуры, гомологичные организатору амфибий присутствуют у амниот на переднем кончике первичной полоски (Hensen's узелок у эмбрионов кур и primitive узелок у эмбрионов мыши). Клетки, мигрирующие рострально через узелок, становятся прехордальной мезодермой (организатором головы), а chordamesoderm (организатором туловища и хвоста), тогда как клетки, мигрирующие через др. части первичной полоски становятся латеральной и вентральной мезодермой.
    Давно предполагалось, что первичный узелок обладает тем же самым индуктивным потенциалом, что и губа дорсального бластопора амфибий и гензеновский узелок кур; однако, ни узелок, ни его предшественники в переденей первичной полоске сами по себе не м. индуцировать эктопическое образование головных структур или экспрессию нейральных маркёров. В дополнение к классическому организатору необходимо специфическое действие anterior visceral entoderm (AVE) в качестве переднего организатора головы до начала гаструляции.
    Два типа энтодермы м.б. определены: примитивная внеэмбриональная (AVE у млекопитающих, гипобласт у птиц) и дефинитивная эмбриональная (происходящая из организатора/узелка). У эмбрионов мыши несколько "organizer" генов экспрессируются в независимом домене в AVE перед началом образования перичной полоски, до их экспрессии в узелке или прехордальной пластинке во время гаструляции. Так, организатор головы у Xenopus, образование передних нейральных структур у эмбрионов мыши нуждаются в продукции ингибиторов путей TGF-β и WNT (cerberus, dickkopf), которые ограничивают распространенность области эпибласта, испытывающей влияние со стороны задних сигналов. Эти ингибиторы экспрессируются также в AVE клетках [Knoetgen et al., 1999; Perea-Gomez et al., 1999].
    Рассматриваемая концепция, следовательно, предполагает, что млекопитающие имеют помимо узелка независимый передний сигнальный центр, располагающийся в AVE. Приобретение способности индуцировать голову с помощью внеэмбриональной энтодермы является уникальным аспектом развития млекопитающих, т.е. инициальная индукция передней части нейральной пластинки сдвигается на более раннюю стадию и не зависит от классического организатора.
    Однако, у эмбрионов амфибий также м.б. часть Шпемановского организатора,, а именно, глубокая передняя энтодермальная часть, которая также секретирует белки cerberus и dickkopf (Табл. 1), антогонисты лигандов TGF-β и WNT, которые индуцируют самую переднюю часть нейральной пластинки. Эта глубокая энтодермальная ткань м. вносить информационный вклад, но не функциональна сама по себе.

    Organizer: Structure and Function


    Организатор определяется как популяция клеток, экспрессирующая индуцирующие/модифицирующие сигналы, включенная в территорию, выявленную Шпеманом в его экспериментах по пересадкам (проспективная прехордальная мезодерма и фарингеальная энтодерма, т.е. организатор головы, проспективная хордомезодерма или хорда, т.е. организатор туловища-хвоста), но также поверхностная энтодерма ниже бластопора и глубокая yolky prospective liver entoderm.
    Организатор м. также рассматриваться как массив из самостоятельных ядерных и секретируемых факторов, которые формируют паттерн эмбриона с помощью антогонистической активности вентрализующим факторам (BMPs и WNTs). Положение и сохраненеие организатора зависит от баланса между вентрализующими анти-организаторным факторами и антоганистами дорсализующему организатору по всему эмбриону. Кардинальной функцией организатора являетс: само дифференцировка и испускание индуктивных сигналов, ведущих к морфогенезу.
    Ткань организатора обладает следующими свойствами:

    1. Способностью отвечать на сигналы от центра Nieuwkoop (энтомезодермальная индукция) и само-дифференцироваться в дорсальную мезодерму: прехордальную или головную мезодерму, хорду (хордамезодерму) и сомиты (параксиальная мезодерма).
    2. Способностью дорсализовать окружающую мезодерму в латеральную мезодерму (формирование дорсо-вентрального паттерна посредством ВМР антогонизма).
    3. Способностью нейрализовать лежащую поверх эктодерму (нейральная индукция).
    4. Способностью anteriorize энтодерму (формирование передне-заднего паттерна посредством антогонизма ВМР и WNT).
    5. Участие в формировании лево-правосторонней ассиметрии или laterality.
    6. Способность инициировать гаструляционные движения [Harland and Gerhard, 1997].


    В последние годы генетика развития дрозофилы и молекулярно-генетические подходов у Xenopus, трансплантации у эмбрионов кур и генетика рыбок данио привели к идентификации некоторых генов/белков, участвующих в энто-мезодермальной индукции и активности Организатора.

    Molecular Aspects of Endo-Mesoderm Induction (Nieuwkoop Center)


    В 1992 Kimmelman предположил существование двух типов мезодермальных индукторов: один генерализованный индуктор, секретируемый всеми клетками вегетативного полушария бластулы, достаточный для индукции вентрального типа мезо-энтодермы в чувствительных клетках анимального полюса; второй модификатор компетентности, секретируемый только дорсальными vegetal клетками и действующий сочетанно с генерализующим индукитором, чтобы индуцировать дорсальную мезо-энтодерму. Ньюкуповский центр (NC) является такой областью вегетативного полушария, которая содержит клетки, секретирующие оба генеральных, так и клетки воспринимающие оба сигнала.
    Активность Ньюкуповского центра опосредуется TGF-β и WNT сигнальными путями, которые действуют синергично (sinergize) в индукции организатор-специфичных генов. NC образуется сложным коминаторным способом: инициальная ступень заключается в стабилизации β-катенина на дорсальной стороне эмбриона, которая следует вслед за кортикальной ротацией после оплодотворения. Секретируемыей дорсальными vegetal ( и animal) клетками β-катенин (модификатор компетентности) является мультифункциональным HMG-box белком, который комплексуется с кадхеринами и актиновыми филаментами на периферии клетки, затем транслоцируется в ядро, где он формирует комплексы с Tcf/Lef1 транскрипционным фактором, активирующим гены, такие как Siamois и Twin, которые в свою очередь активируют ранние организатор-специфичные гены. β-катенин служит как посредник на пути передачи сигналов WNT и негативно регулируется с помощью GSK3 (glycogen synthase kinase). Активация организатор-специфических генов кроме того зависит от спецификации мезодермального зародышевого слоя. Мезодермальная индукция обеспечивается с помощью материнского Veg T (general meso-entdoderm inducer) T-box ДНК-связывающего белка, секретируемого только vegetal клетками, который непосредственно активирует Nodal субкласс TGF-β факторов (Vg1, Xnrs). Vg1 в комбинации с продуктами пути WNT индуцирует дорсальную мезодерму в анимальных клетках, на что указывает экспрессия brachyury (общего маркёра мезодермы), goosecoid и noggin (маркёры дорсальной мезодермы). Вместе с Siamois, Vg1, по-видимому, является критическим для функции NC. Общие мезодермальные индукторы, обнаруживаемые в вентральных и латеральных vegetal клетках, также представляются с помощью FGFs и BMPs [Gerhart, 1999].
    4 типа сигнальной трансдукции , следовательно, участвуют в индукции энто-мезодермы т в формировании дорсо-вентрального паттерна (Табл. II).

    Mesoderm Inducers


    A.TGF-βsignalling
    В передаче сигналов TGF-β (Nodal) участвует activin и его родственники (Vg1, Xnr, Derriere). Этот путь м. индуцировать различные мезо-энтодермальные ткани: организатор и дорсальные структуры.
    Activin-подобный сигнал (Vg1, Xnr1-2-3) → активиновые рецепторы → smad2+Smad4 → ядерные транскрипционные факторы
    B. FGF signalling
    Путь FGF (fobroblast growth factor) для общей мезодермальной индукции и спецификации. FGFR путь является также медиатором индуктивных функций организатора туловища.
    FGF → FGFR → MEK → MAP kinase (ингибирует smad1) → ядерные транскрипционные факторы

    Mesoderm Modifiers


    C. WNT signalling
    Путь WNT (wingless) специфицирует дорсальную информацию в бластуле (β -катенин), но он повторно используется во время гаструляции, чтобы индуцировать ткани вентрального и заднего типа.
    Wnt1-8 → frizzled-like рецептор (ингибирование с помощью frzb, dickkopf, cerberus) → dishveled 9dsh) → GSK3 инактивация β-катенина.
    Если GSK3 инактивирован, то активированный β-катенин транслоцируется в ядро и комплексуется с Tcf/Lef1 + Smad4 → активирование экспрессии организатор-специфичных генов.
    BMP signalling
    BMP (bone morphogenetic protein) путь играет фундаментальную роль в вентральной спецификации во время гаструляции.
    BMP 2-4-7 → (ингибирование с помощью noggin, chordin, follistatin, cerberus: продукты организатор-специфических генов) BMP рецепторы → активированный Smad1 комплексуется с Smad4 →ядерные транскрипционные факторы [Smith et al., 1998].
    В работе Nishita et al., [2000] показано, что TGF-β и WNT пути связаны посредством белка Smad4. Это взаимодействие добавляет ещё больше сложности в наше знание о сети регуляции сигнального каскада WNT/TGF-β.

    Organizer-Specific Genes


    Гены, экспрессируемые в организаторе м.б. расклассифицированы в соответствии с их молекулярной природой ( ядерные факторы или секретируемые белки), с их антогонизмом (ВМР, WNT или TGF-β антогонизм) или с областью Организатора, в которой они экспрессируются [De Robertis and Bouwmeester, 2001].

  • a) ядерные факторы: Gsc, Xlim1, HNF-3β, Xnot, Xanf, Otx-2, Siamois, Xtwin, Iro3; секретируемые белки: chordin, noggin, follustatin, ADMP, shh, Xnr1-4, cerberus, activin/lefty, Frzb1, Dkk-1.
  • b) WNT antogonism: cerberus, Frzb1 (через frizzled рецептор), Dkk1 (через LRP6 корецептор); BMP antogonism: noggin, chordin? follistatin, cerberus, Xnr, Xiro; TGF-β (nodal) antogonism: lefty, cerberus, follistatin.
  • c) prerchordal plate: Dkk1, frzb1, chordin, noggin, gsc, Otx-2, Xlim-1, Xanf-1; Notjchord: chordin, noggin, follistatin, admp, Xnot, pintallavis, Xlim-1, Xbra.


  • У дрозофилы sog и dpp соответствуют Chordin и ВМР, соотв. [DeRobertis, 1996]: sog/dpp экспрессируются в виде инвертировванного паттерна у позвоночных по сравнению с паттерном у беспозвоноыных. Следовательно, система формирования дорсовентрального паттерна использует законсервированные гены у всех билатеральных позвоночных, но они были ревертированы в ходе эволюции [Geoffroy St-Hilaire, 1822].
    Tolloid блокирует Sog супрессию Dpp, делая возможной дорсализацию (антинейральную), тогда как у позвоночных Xolloid блокирует Chordin супрессию ВМР, делая возможной вентрализацию (антинейральную).

    CLINICAL ILLUSTRATIONS


    Sirenomelia


    Случай 1: Вторая беременность у 26-летней женщины с ничем невыделяющейся историей, но с oligohydramnions с 18 недель. Роды с помощью кессарева сечения из-за ягодичного прилежания и к интолерантности плода на все усилия. Плод жил в течение 3 ч. Клинические и аутопсичские проявления:

  • Кажущееся слияние нижних конечностей с наличием двух бедренных костей, tibiae и fibulae игексадактилии из ("слитых") стоп (постаксиальный добавочный палец); колени и стопы обращены лицом назад (Рис. 1а, b);
  • Женские наружные гениталии без отвестия уретры, влагалища или анального;
  • Веретенообразный мочевой пцзырь, ректальная атрезия с прямой кишкой, вступающей в полость влагалищы в средниино-переденем аспекте; неправильная ротация кишечника;
  • Одиночная по срединной линии почка с уретрой, открывающейся в полость влагалища;
  • Двурогая матка с односторонней частичной атрезией Фаллопиевой трубы;
  • Гипопластичные, нормально разделенные на доли легкие с Potter oligohydramnios последствиями;
  • Расцепление поясничных позвонков;
  • Фокальная поли микропирия фронтальной и височных долей;
  • Расщепление повздошной кишки на 3.7 см ниже диафрагмы с iliac атрезией ? дающей симметричные пупочные артерии (3-сосудистый пупочный канатик), внутренние и наружные подвздошные и бедренные артерии (Рис. 1с).

    Comments


    Согласно ранее рассмотренным сосудистым дизруптивным аномалиям сиреномелия является квинтэссенцией первичных дефектов бластогенеза, затрагивающих множественные зачатки срединной линии во время финальных стадий гаструляции в каудальной возвышенности. Вплоть до закрытия наиболее каудального нейропора каудальное возвышение участвует в продукции мезенхимы для зачатков нижних конечностей и perineum, сомитов и позвонков. Зачатки нижних конечностей возникают на ст. 13 на уровне сомитов 25-29, области, дающей каудальное возвышение. Препятствия морфогенетическим событиям в каудальном возвышении м. давать уродства кресцово-копчиковых позвонков, хордомы, возникающие из остатков хорды в копчиковой области; каудальные придатки и копчиковые тератомы; аноректальне аномалии; семейные дефекты кресца, агенез почек, тяжелой степени каудальный дисгенез и сиреномиелию [O'Rahilly and Muller, 1989'.
    Это происходит чаще у мальчиков (нарушеннное соотношение полов) и у одного из идентичных близнецов. Т.к. в большинстве случаев одиночная пупочная ("вителлиновая") артерия возникает непосредственно от аорты, то сусудистые нарушения {Stevenson et al., 1986] кажутся привлекательными для патогенетической гипотезы; однако в данном случае и в др. с двумя такими пупочными сосудами, также обнаруженными в Tampa Gen. Hosp. service, делают чрезвычайно возможным предположение, что сиреномелия является первичным дефектом бластогенеза. Представлена ли она дефектом в одиночном политопическом поле или множественными дефектами политопического поля (в ассоциации) неизвестно. Наследственне генные мутации и тератогенные агенты м. вызывать подобные проявления у животных. В большинстве случаев хромосомы нормальны и риск повтороного возникновения незначителен.

    Lumbo-sacral agenesis


    Случай 2 [Bohring et al., 1999, case 14]...

    Comments


    Последний из 15 случаев lumbosacral agenesis и мнение из обзора [Bohring et al., 1999] позволяют предложить "axial mesodermal dysplasia spectrum" в качестве формального объяснения такого тяжёлого комплекса, летальной комбинации дефектов бластогенеза, т.к в разной степени, но эти плоды обычно обнаруживают больше общего, чем мезодермальные эффекты. Отсутствие индуктивных сигналов, таких как SHH, необходимых во время гаструляции для выживания и дальнейшего развития, может приводить клетки к гибели и вызывать аномалии. По своим причинам большинство люмбосакральных агенезий являются спорадическими; однако, обзор и анализ 15 случаев Bohring et al., предоставляет доказательства того, что иногда диабет у матери, реже и воздействие на плод алкоголя и в одном крайнем случае возможное указание на аутосомно рецессивное наследование. Иными словани, налицо гетерогенность причин, это указывает на то, что весь комплекс больших уродств сегментации/морфогенеза позвонков, детерминации laterality, ангиоогенеза и образования диафрагмы м. составлять единую дисморфогенетически реактивную единицу (или дефект политопного поля)скорее, чем ассоциацию. Этот случай является также иллюстрацией того, что тератомы м.б. представлены редким гистогенетическим дефектом бластогенеза.
    Не является неожиданностью то, что различные permutations таких дефектов бластогенеза определяются как "specific associations", такие как VATER, MURCS или CHARGE ассоциации. Недавно еще одна такая сущность была определена, включающая анальную атрезию, spine дефекты, генитальный и мочевой тракт, очевидно представляющая собой первичный дефект политопического поля, она была идентифицирована при эпидемиологическом анализе ассоциаций [Martinez-Frias et al., 2000].
    Т.к. эти ассоциации врожденных дефектов по определению все возникают во время бластогенеза и являются дефектами политопического поля причинно неспецифицированными, то такая группировка в специфические нозологические сущности является довольно произвольным упражнением, т.к. они все спаяны в большую трехмерную ткань без нозологического отличия или специфичности.

    Case 3-5: Acephalus-acardia


    Comments


    Acephalus/acardia является одним из онтогенитически наиболее удивительных и озадачивающих феноменов, c диспропорционально огромной литературой в последние 2-3 столетия, кульминацией которой является прекрасно иллюстрированная монография Schatz [1900]. Книга чётко иллюстрирует сосудистый патогенез нарушtния во всех его многообразных проявлениях как функцию аномальной монозиготной близнецовости (позднее обозначено как TRAP sequence [Van Allen et al [1983]). Acephalus/acardia представляет собой ранний дефект бластогенеза, связанный с образованием плаценты и тяжа у могозиготных близнецов, причем дефектный близнец функционирует как "паразит" с обратным сосудистым током, вызывающим гипоксическую ишемию и некроз любой и всех частей и тканей аномального близнеца на любой стадии развития, а нормальный близнец, на котором "паразитирует" др., сам работает изо всех сил, но неспособен удовлетворить требования по кровоснабжению обоих (itself into high-out put failure to keep up with the vascular demand of both).
    Т.о., патогенез кажется ясным. Причина, это совсем др. вопрос. Хотя рассмотрение оромной литературы по этому вопросу лежит вне данного обзора; однако, м. с уверенностью утверждать, что появление большинства нормальных идентичных близнецов, монозиготная близнецовость, изучены гораздо лучше, чем аномальные события, предрасполагающие к conjoint twinning (на самом деле conjoint acephalus acardia twins известны [Amatuzio and Gorlin, 1981]), к сильно увеличенному риску аномалий срединной линии в одном или обоих близнецах, к высокому риску пренатальной гибели одного или обоих близнецов, к феномену acephalus/acardia (хорошо задокументированному и у др. организмов), к "ассоциациям" с анеуплоидией и полиплоидией. Эта "ассоциация" лучше всего задокументирована при acephalus/acardia. Данные Wolf et al. [1991] показывают, что 11 из 21 acardiaс плодов анеуплоидны и/или полиплоидны и что 6 из 19 изученных "нормальных" ко-близнецов были анеуплоидны (47,XXY 3 раза, 45,Х один раз, трисомия 18 однажды). Наиболее выразительным из таких случаев был один, описанный Bieber et al. [1981] с триплоидным acephalus/acardia плодом с двумя наборами материнских хромосом и одним отцовским набором, указывающим на оплодотворение гаплоидного яйца одним спермием и диплоидного (первого) полярного тельца другим.

    Cases 6-8: Multiple Polytopic Anomalies


    Comments


    Эти ужасающе уродливые плоды, по-видимому, представляют собой крайние множественные дефекты бластогенеза, все еще совместимые с жизнью в 3-м триместре. Один из двух случаев упоминался при обсуждении срединной линии позвоночных как "онтогенетическое поле" [Opitz and Gilbert, 1982].

    Conjoint Twins




    SUMMARY


    Давно просрочено время для разных биомедицинских дисциплин, имеющих дело с нормальными и аномальными стадиями самого раннего развития человека/млекопитающих, чтобы объединить усилия для мультидисиплинарного выяснения причин и патогенеза в этом огромном сегменте of potential humanity lost before the expected date of confinement and/or responsible for a large burden of handicap on the survivors and theie families.
  • Сайт создан в системе uCoz