Desarrollo del miembro

El desarrollo del miembro en tetrapods — animales con cuatro miembros — es un área de la investigación activa en la biología del desarrollo. La formación del miembro comienza en el campo del miembro, ya que mesenchymal células del mesodermo del plato lateral proliferan al punto que hacen que el ectoderm encima se hinche, que se conoce como el brote del miembro. El factor de crecimiento de Fibroblast (FGF) induce la formación de un organizador, llamado el apical ectodermal canto (AER), que dirige el siguiente desarrollo y controla la muerte celular. Apoptosis — la muerte celular programada — es necesaria para eliminar webbing entre dígitos.

El campo del miembro es una región especificada por la expresión de cierto homeobox (Hox) genes de Tbx y genes; Tbx5 para forelimb y Tbx4 para hindlimb. El establecimiento del campo del miembro requiere el ácido retinoico que hace señas en el tronco en vías de desarrollo del embrión del cual el miembro surge.

La formación del miembro resulta de la serie de inducciones epiteliales-mesenchymal entre las células mesenchymal del mesodermo del plato lateral y las células ectodermal que recubren. Las células del mesodermo del plato lateral y el myotome emigran al campo del miembro y proliferan para crear el brote del miembro. Las células del plato laterales producen el cartilaginous y las partes esqueléticas del miembro mientras las células myotome producen los componentes del músculo. El plato lateral las células mesodérmicas secretan un factor de crecimiento fibroblast (FGF7 y FGF10, probablemente) para inducir ectoderm que recubre a formar una estructura de organización importante llamó el apical ectodermal canto (AER).. El AER reciprocatively secreta FGF8 y FGF4 que mantiene la señal de FGF10 e induce la proliferación en el mesodermo. La posición de la expresión FGF10 es regulada por Wnt8c en el hindlimb y Wnt2b en el forelimb. El forelimb y el hindlimb son especificados por su posición a lo largo del eje anterior/posterior y posiblemente por dos T-caja que contiene factores de transcripción: Tbx5 y Tbx4, respectivamente.

La muerte celular programada quita el "webbing" entre los dígitos y uniones. La señalización de BMP induce la muerte celular y la muerte celular de bloques del Vaso pequeño en los dígitos.

Condensaciones del precartílago

Los elementos esqueléticos del miembro son prefigurados por conjuntos apretados de células mesenchymal llamadas condensaciones del precartílago. La condensación de Mesenchymal es mediada por matriz extracelular y moléculas de adherencia de la célula. El cartílago distingue de las condensaciones, dando ocasión a primordia esquelético. En la mayor parte de esqueletos del miembro tetrapod (aunque no en algunos anfibios), el esqueleto del cartílago es sustituido por el hueso más tarde en el desarrollo.

Periodicidades del modelo del miembro

El miembro se organiza en tres regiones: stylopod, zeugopod, y autovaina (en pedido de proximal a distal). Dentro del distal dos de estas regiones el esqueleto contiene varios adornos del modelo periódicos y cuasi periódicos. El zeugopod consiste en dos elementos paralelos a lo largo del anteroposterior (AP) el eje y la autovaina contiene 3-5 (en mayoría de los casos) elementos a lo largo del mismo eje. Los dígitos también tienen un arreglo cuasi periódico a lo largo del proximodistal (LIBRA) eje, consistiendo en cadenas de tándem de elementos esqueléticos. La generación del miembro básico planea durante resultados de desarrollo del modelado del mesenchyme por una interacción de factores que promueven condensación del precartílago y factores que lo inhiben.

El desarrollo del plan del miembro básico es acompañado por la generación de diferencias locales entre los elementos. Por ejemplo, el radio y el cúbito del forelimb zeugopod son distintos el uno del otro, como son los dedos diferentes en la autovaina. Estas diferencias se pueden tratar esquemáticamente considerando cómo se reflejan en cada una de las tres hachas principales del miembro.

Modelado axial y cuestiones relacionadas

Muchas investigaciones sobre el desarrollo del miembro modelo esquelético han sido bajo la influencia de la "información posicional" el concepto propuesto por Lewis Wolpert en 1971. En la melodía con esta idea, los esfuerzos se han hecho identificar moléculas señaladas difusivas (morphogens) que cruzan hachas ortogonales de miembros en vías de desarrollo y determinan posiciones e identidades de elementos esqueléticos de una moda dependiente de la concentración.

Modelado de Proximal/distal

Los genes de Hox contribuyen a la especificación del stylopod, zeugopod y autovaina. Las mutaciones en genes de Hox llevan a pérdidas proximal/distal o anormalidades. Tres modelos diferentes se han avanzado para explicar el modelado de estas regiones.

Modelo Progress Zone

El AER crea una zona de la proliferación de la célula y posa el miembro de proximal a distal. Las células del tiempo se van el AER determina su valor posicional. Las estructuras de Proximal se forman antes que estructuras distal.

El modelo Progress Zone se propuso hace 30 años pero pruebas recientes han entrado en conflicto con este modelo.

Pruebas experimentales:

Asignación temprana y modelo de extensión del progenitor (o modelo de la preespecificación)

Las células se especifican para cada segmento en el brote del miembro temprano y esta población de células se amplían cuando el brote del miembro crece. Este modelo es consecuente con las observaciones siguientes. La división celular se ve en todas partes del brote del miembro. La muerte celular ocurre dentro de una 200 zona μm subjacent al AER cuando se quita; la muerte celular extingue el derecho de redimir un poco de modelado. Las cuentas que FGF-sueltan son capaces de rescatar el desarrollo del miembro cuando el AER se quita previniendo esta muerte celular.

Pruebas experimentales:

Más recientemente, sin embargo, los investigadores principalmente responsables de ambos los modelos Progress Zone y Prespecification han reconocido que ninguno de estos modelos considera suficientemente para los datos experimentales disponibles.

Activator-inhibidor (o difusión de la reacción) modelo

Este modelo está basado en las propiedades de autoorganización de medios excitables descritos por Alan Turing en 1952. El medio excitable es el brote del miembro mesenchyme, en que las células se relacionan por morphogens positivamente autoregulador como TGF-β y caminos siginaling inhibitorios que implican FGF y Muesca. No se considera que Proximodistal y las hachas anteroposterior independientemente se especifican, pero en cambio surgen por transiciones en el número de elementos paralelos ya que la zona apical no diferenciada del brote del miembro creciente se somete a la reformación. Este modelo sólo especifica un modelo del "esencial". Otros factores como erizo Sónico (Shh) y proteínas de Hox, moléculas informativas primarias en los otros modelos, se proponen en cambio para desempeñar un papel que pone a punto.

Pruebas experimentales:

Modelado anterior/posterior

La Zona de la Actividad que se Polariza (ZPA) en el brote del miembro tiene la actividad que organiza el modelo por la acción de un declive morphogen del erizo Sónico (Shh). Shh es tanto suficiente como necesario para crear el ZPA y especificar el modelo anterior/posterior en el miembro distal (Shh no es necesario para la polaridad del stylopod). Shh se enciende en el posterior a través de la expresión temprana de genes de Hoxd, la expresión de Hoxb8 y la expresión dHAND. Shh se mantiene en el posterior aunque un bucle de realimentación entre el ZPA y el AER. Shh induce el AER a producir FGF4 y FGF8 que mantiene la expresión de Shh.

Los dígitos 3,4 y 5 son especificados por un declive temporal de Shh. El dígito 2 es especificado por una forma de diffusible de largo alcance de Shh y el Dígito 1 no requiere Shh. Shh hiende Ci/Gli3 transcriptional repressor complejo para convertir el factor de transcripción Gli3 a un activator que activa la transcripción de genes de HoxD a lo largo del eje anterior/posterior. La pérdida de Gli3 repressor lleva a la formación de dígitos (no individualizados) genéricos en cantidades suplementarias.

Modelado de Dorsal/ventral

El modelado de Dorsal/Ventral proviene de señales de Wnt7a en ectoderm que recubre no el mesodermo. Wnt7a es tanto necesario como suficiente a dorsalize el miembro. Wnt7a también influye en el eje anterior/posterior y la pérdida de Wnt7a hace que el lado dorsal de miembros se haga lados ventral y causas que pierden dígitos posteriores. La sustitución señales de Wnt7a rescata este defecto. También se requiere que Wnt7a mantenga la expresión de Shh.

Wnt-7a también causa Lmx-1, un gene de Lim Hox (y así un factor de transcripción), para expresarse. Lmx-1 se implica en dorsalisation del miembro, que se mostró dejando pasmado el gene Lmx-1 en ratones. Los ratones que carecen del Lmx-1 produjeron la piel ventral a ambos lados de sus patas. Hay otros factores pensados controlar el modelado de DV; Engrailed-1 reprime el efecto dorsalizing de Wnt-7a en el lado ventral de los miembros.



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