02a osteogeneze

• 1) Desmogenní osifikací (intramembránová
• osteogeneze) přímo z mezenchymu
• 2) Chondrogenní osifikací (intrakartilaginózní
• osteogeneze) na podkladě hyalinní chrupavky, která slouží jako model budoucí kosti a zároveň prostředí pro ukládání kostní matrix.
• Kostní tkáň vzniklá oběma způsoby je
• histologicky totožná.

• 

Během primární osifikace vznikne tzv. pseudohaverská kost, ve které jsou kostní lamely málo zřetelné a postrádají pravidelné uspořádání kolagenních vláken. Pseudohaverská kost je sekundární osifikací přestavěna v kostní tkáň lamelózního typu.

Kost nedosahuje definitivního tvaru a velikosti prostým ukládáním jednotl. složek, nýbrž její růst je výsledkem dvou protichůdných procesů: výstavby (konstrukce) a odbourávání (destrukce) kostní tkáně.

Desmogenní osifikací  se vyvíjejí ploché kosti lebky, obličejové kosti a klíční kost.

• V mezenchymovém modelu kosti se diferencují osteoblasty, které produkují a ukládají kostní matrix na tenké kolagenní fibrily vazivového základu. K zahájení vlastní osteogeneze dochází v okamžiku, kdy se podél cév začínají objevovat proužky nezvápenatělé amorfní hmoty kosti. Tak vznikne rozvětvená síť trámců kostní matrix, na jejichž povrch v jedné vrstvě nasedají osteoblasty. Díky jejich sekreční činnosti trámce kostní matrix postupně mohutní a mineralizují tím, jak se ukládá hydroxylapatit na kolagenní fibrily.
• Výsledkem primární osifikace je kostěná plotna tvořená sítí anorganických jehlic, krystalů a trámců vláknité kosti.

• Zatímco oba povrchy kostěné plotny se nemění, její střední vrstva je postupně resorbována a nahrazena spongiózní kostí. Tím nabude plochá kost definitivního vzhledu, skládajíc se ze dvou okrajových (povrchových) vrstev kompaktní kosti, mezi nimiž se rozkládá diploe.
• Osifikující plochá kost je nejtlustší v centru, kde osifikace začíná a postupně se ztenčuje směrem k periferii.

všechny kosti dlouhého typu

• Osifikace začíná na modelu budoucí kosti z hyalinní chrupavky, který je obalen perichondriem s krevními cévami.
• Nejdříve se asi uprostřed diafýzy utvoří perichondrální vakularizovaný prstenec, jehož buňky se na vnitřní straně změní na osteoblasty a začnou produkovat kostní matrix, kterou postupně ukládají mezi perichondrium a chrupavku. Výsledkem tohoto procesu je uzavření centrální části diafýzy periostální kostní manžetou z kompaktní kosti. Současně s periostální manžetou dochází ke změnám v centru chrupavkové diafýzy.
• Chondrocyty hypertrofují, matrix mezi nimi mineralizuje a vytvoří se osifikační centrum. Do něho vrůstají z vaskularizovaného perichondria krevní cévy a v jejich průvodu osteoprogenitorní buňky. Ty se diferencují na chondroklasty, které postupně resorbují osifikační centrum, čímž vznikne primární dřeňová dutina. V dutině obsažené krevní kapiláry s čepičkami chondroklastů poté zamíří k epifýzám budoucí kosti, přičemž chondroklasty "razí" kapilární cestu.
• Osteoprogenitorní buňky po stranách vlásečnic se diferencují v osteoblasty, produkující a ukládající osteoid na povrch tzv. směrových trámců (jde o zbytky neresorbované základní hmoty chrupavky mezi vlásečnicemi). Tím se primární dřeňová dutina rozšiřuje k oběma epifýzám a osifikační zóna stále více přibližuje k hranici mezi diafýzou a epifýzami.

• a) Zóna normální chrupavky - jež je na pořádku procesu mohutní, ale postupně se zužuje. Je tvořena primitivní hyalinní chrupavkou a růst je realizován nepravidelnými, nepříliš četnými mitózami chondrocytů.
• b) Zóna rostoucí chrupavky - aktivní zóna, kde mitózy buněk jsou početné. Typické pro ni je uspořádání chondrocytů do sloupců izogenetických buněk probíhajících paralelně s dlouhou osou chrupavkového modelu kosti. V této zóně dochází k podélnému růstu chrupavky.
• c) Zóna hypertrofické chrupavky - obsahuje zvětšené buňky, které se již mitoticky nedělí.
• d) Zóna kalcifikace (zóna hypertrofické zvápenatělé chrupavky) - oblast s kalcifikovanou základní hmotou mezi longitudinálně probíhajícími sloupci.
• e) Linie eroze - místo, kde chondroklasty v průvodu a "na čele" kapilárních kliček právě rozrušují hypertrofickou chrupavku s mineralizovanou základní hmotou. Zbytky kalcifikované základní hmoty zůstávají jako směrové trámce.
• f) Zóna osifikace - obsahuje směrové trámce s přisedlými osteoblasty, které vytvoří na povrchu asi 1μm tlustou vrstvu nemineralizované základní amorfní hmoty. Směrem do hloubky trámců vrstva přechází v oblast, kde se buňky mění na osteocyty a základní hmota trámců je již mineralizovaná.
• g) Zóna reabsorpce - vyznačuje se tím, že směrové i kostní trámce jsou odbourávány a resorbovány. Medulární dutina se postupně zvětšuje a prodlužuje. Zpočátku ji vyplňuje osteogenní a později hematogenní kostní dřeň.

Primární osifikace epifýz začíná později než osifikace diafýz a liší se pouze v tom směru, že osifikační procesy začínají v jednom centru a šíří se radiálně.

• Chrupavka zůstává zachována v oblasti kloubní chrupavky a mezi epifýzou a diafýzou jako tzv. epifýzodiafyzární ploténka.
• Epifýzodiafyzární ploténka je v dalším z obou stran (epifyzárním i diafyzárním) rozrušována osifikačními cévami s chondroklasty, ale současně v ní rychle a neustále proliferují chondrocyty, čímž se kost prodlužuje. Jelikož oba procesy jsou v rovnováze, je ploténka po celé období růstu stejně tlustá. Když proliferace chondrocytů v ploténce ustává, končí i růst kosti do délky.

Růst kosti do šířky je zabezpečen původně perichondrální, později periostální osifikací těla kosti, kdy se vytváří plášť primární kompakty. Periostální osifikace epifýz začíná až po vymizení epifýzodiafyzární ploténky přesunutím periostální osifikace z diafýz na epifýzy.

Výsledkem primární osifikace je kost, složená z tlustého pláště periostální kosti - primární kompakta s objemnou dřeňovou dutinou uvnitř, kterou vyplňuje hematogenní kostní dřeň a kostní trámce.

• Sekundární osifikace začíná přibližně uprostřed primární kostní kompakty diafýzy a šíří se transverzálně i longitudinálně, takže postupně zaujímá celou její tloušťku.
• Přestavba probíhá za aktivní účasti osteoklastů, jejichž činností se na povrchu pláště periostální kosti tvoří nejprve resorpční dutinky (tzv. Howshipovy lakuny), do nichž vrůstají cévy s vazivem. Ty se uvnitř pláště periostální kosti posléze orientují souběžně s podélnou osou diafýzy.
• Z vazivových buněk v průvodu cév se diferencují osteoblasty, které začnou kolem osifikačních cév ukládat kostní lamely. Tak se v plášti postupně vytvoří osteony, každý s Haversovým kanálkem a cévou uprostřed.
• Popsaný proces vynechává vnější a vnitřní povrch primární kompakty, čímž dojde k odlišení zevních a vnitřních plášťových lamel.

Přestavba kosti nekončí náhradou primární kosti za kost sekundární, nýbrž pokračuje nepřetržitě po celý život jedince. Opakovaně se vytvářejí kosti resorpční dutiny a vytvořené Haversovy systémy jsou nahrazovány systémy druhé, třetí a další generace. Některé osteony nejsou odbourány úplně a zůstávají dočasně patrné jako intersticiální systémy.

z mezenchymu

• Desmogenní osifikace či intramembránová osteogeneze se vyznačuje tím, že kost vzniká z mezenchymu přímo, takže po stadiu mezenchymového blastému hned následuje stádium kostěné.
• V případě chondrogenní osifikace či intrakartilaginózní osteogeneze se z mezenchymu nejprve zformuje chrupavkový základ budoucí kosti, který slouží jako model a prostředí pro následné ukládání kostní matrix.  Je nasnadě, že stadia chondrogenní osifikace jsou tři-  blastémové, chrupavkové a kostěné.

z mezenchymu čelního výběžku

• oba druhy osifikace
• Chondrogenní osifikací se vyvíjejí kosti lebeční báze, jež vzniknou přestavbou chrupavkového útvaru, který se nazývá chondrokranium či primordiální kranium. Chondrokranium zárodků člověka má tvar ploché misky podepírající mozek a utváří se chondrifikací mezenchymového blastému uloženého pod ním.
• Mezenchym nad základem mozku a po jeho stranách se naopak diferencuje v kostní tkáň přímo a dává původ kostem lebeční klenby, jež se souhrnně označují j. dezmokranium

• Dezmogenním způsobem osifikují:
• ossa parietalia,
• os frontale,
• squama ossis temporalis
• a squama ossis occipitalis.

dezmogenní osifikací mezenchymu prvního žaberního oblouku, který náleží k faryngovému či žabernímu aparátu embrya. Oblouk se nazývá mandibulární a je ventrálně rozdělen ve výběžek pro horní a dolní čelist (processus maxillaris et processus mandibularis).

• malá fontanela (fonticulus minor) mezi šupinou týlní kosti a zadním okrjem parietálních kostí, zkostnatí asi v 6. měsících
• a velká fontanela (fonticulus major) mezi čelní kostí a kostmi temenními, tvaru kosočtverce, uzavírá se kolem 3. roku života.

sklerotomů

• Blastémové stadium začíná už ve 4. týdnu po oplození, kdy buňky sklerotomů migrují med. směrem a seskupí se okolo medulární trubice a chordy jako axiální mezenchym. Axiální mezenchym podobně jako původní sklerotomy vykazuje segmentální řazení
• Mezenchym každého úseku axiálního mezenchymu, jenž vznikl splynutím P a L sklerotomu, se následně díky nestejnoměrné proliferaci rozliší na dva oddíly- řidší kraniální a hustší kaudální.
• V další fázi vývoje kaudální hustší oddíl kraniálního sklerotomu splyne s kraniálním oddílem kaudálního sklerotomu a tím se vytvoří základ pro tělo jednoho obratle.
• Meziobratlová ploténka se vyvine z mezenchymu řidší kraniální části sklerotomu.
• Skutečnost, že obratlové tělo se zformuje ze dvou sousedních sklerotmů má za následek alteraci laterálně uložených myotomů, z nichž se vyvíjejí kosterní svaly, které tím pádem mohou obratli pohybovat. Po přeskupení sklerotomů intersegmentální artérie vstupují do obratlových těl.
• Ještě v blastémovém stadiu vyrůstají ze základů obratlového těla dva páry výběžků- ventrální proc. costales a dorzálně proc. neurales, které rostou okolo míchy a splynutím vytvoří základ pro arcus vertebrae. Z něho později vyrůstají ostatní výběžky obratlů (v chrupavkovém stadiu)- laterálně proc. transversus, kraniálně a kaudálně proc. articulares a dorzálně proc. laminaris.
• V chrupavkovém stadiu se v každém obratli zakládají 3 páry chondrifikačních center-  první v základu těla po stranách chordy, druhý v processus costales a třetí pár v processus neurales.
• Chorda dorsalis, kolem níž se mezenchym sklerotomů původně seskupuje, posléze vymizí uvnitř základů obratlových těl a perzistuje jako nuceli puplposi pouze v meziobratlových ploténkách.
• Osifikace chrupavkových základů obratlů začíná v 10. týdnu vývoje a osifikační jádra se zakládají v těle obratle a bazích obratlových oblouků. Ke srůstu jader dochází mezi 3. ž 6. rokem života.

• Žebra pocházejí z processus costales
• hrudních obratlů, jež počínaje blastémovým stadiem rychle proliferují ventrálně mezi ektoderm a somatopleuru. Když výběžky dosáhnou úrovně budoucí axilární čáry, jejich ventrální konce se vpravo i vlevo spojí podélnou lištou, která se označuje sternální. Při dalším prodlužování kostálních výběžků se sternální lišty k sobě přibližují, až nakonec srostou v jednotný základ těla hrudní kosti (corpus sterni). Srůstem sternálních lišt, který proběhne od kraniálního ke kaudálnímu konci, dojde k uzavření budoucího hrudníku.
• Osifikace žeber začíná velmi záhy (po 6. týdnu) z osifikačního centra, které leží v oblasti angulus costae.

• u krčních kostální výběžky srostou s proc. transversi za vzniku processus costotransversarii,
• u bederních se přemění na processus costarii
• a u křížových fúzují s processus transversi a dají původ partes laterales ossis sacri.

• Základy pro končetiny se utvářejí na lat. povrchu těla zárodku již koncem 4. týdne vývoje a mají podobu malých párových výstupků, které se označují jako končetinové pupeny. Pupeny pro HK se vyvíjejí na úrovni kaudálních Ce segmentů, pupeny pro DK na úrovni L a horních S segmentů.
• Podklad končetinových pupenů tvoří mezenchym derivující ze somatického mezodermu a povrch pupenů kryje tělový ektoderm. Proliferací ektodermu vznikne na vrcholu každého pupenu tzv. ektodermový končetinový hřeben, který indukcí stimuluje růst a proliferaci končetinového základu.
• Končetinové pupeny proliferují ventrokaudálně a záhy se diferencují na válcovité axopodium, které se distálně rozlišuje v terčovité autpodium.
• Vytvoření loketního a kolenního ohnutí se axopodium v průběhu 6. týdne rozliší na stylopodium (základ paže nebo stehna) a zeugopodium (základ předloktí n. bérce). Na autopodiu je naznačeno pět prstů blanitě spojených, k jejich oddělení dojde koncem 2. měsíce apoptózou buněk.
• Začátkem 2. měsíce začnou mezenchymové blastémy v HK postupně chondrifikovat, takže od 7. týdne je kostra končetiny prakticky již celá chrupavková. Kosti HK vyjma klavikuly, která vzniká desmogenně, osifikují chondrogenní osifikací. V DK, jež se ve vývoji poněkud opožďuje, se zakládají první chondrifikační centra ve 12. týdnu a poslední ve 3. měsíci. Kostnatění center probíhá podobně jako u HK chondrogenním způsobem.

začíná později než kostí stylo- a zeugopodia a v případě karpálních kůstek pokračuje ještě postnatálně (např. u os pisiforme končí mezi 8. - 13. rokem života). Stav, resp. pokročilost, osifikace karpálních kostí je ukazatelem tzv. kostního věku dítěte.

• Základy budoucích kostí procházejí blastémovým stadiem, kdy jsou tvořeny nediferencovaným mezenchymem.
• Pokud se mezi základy nevytvoří kloubní dutina, mezenchym přetrvává a později s diferencuje buď na vazivo nebo chrupavku či kost, které potom nepohyblivě spojí oba kostní elementy. Spojení tohoto typu se označuje jako synartróza.
• Jestliže se mezi konci obou budoucích kostí vytvoří kloubní dutina vystlaná synoviální membránou, vznikne diartróza.

• Hox gen či homeotický gen je označení pro někt. geny, kt. hrají význ. roli v ontogenetickém (embryonálním) vývoji mnohých mnohobuněčných živočichů.
• Jsou jednou ze skupin tzv. homeobox genů, jež obsahují homeobox, zvláštní sekvenci asi 180 párů bází, kt. se v genech pro ontogenetický vývoj vyskytuje.
• Hox geny obvykle tvoří na řetězci DNA shluky a společně se na vzniku např. anteriorposteriorální (předozadní) osy budoucího živočicha. Z Hox genů je, podobně jako u ostatních homeoboxových genů, syntetizována tzv. homeodoména, tedy protein, který se váže na DNA a ovlivňuje její transkripci (tzv. transkripční faktor).