골연골원성세포

Osteochondroprogenitor cell
전형적인 초미세 구조 특성을 나타내는 간엽 줄기세포의 투과 전자 현미경 사진.

골연골원성세포는 골수의 간엽줄기세포(MSC)에서 생기는 전구세포다.그들은 그들이 노출되는 신호 분자에 따라 골아세포 또는 연골세포로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 각각 뼈와 연골을 생성한다.골연골원성세포는 뼈의 형성과 유지에 중요하다.

검출

알렉산더 프리덴슈타인과 그의 동료들은 골수나 결합조직에 대한 유전적 또는 형태학적 기준이 마련되기 전에 먼저 여러 포유동물 조직에서 골유전자 세포를 확인했다.골생성 세포는 현재 골형성과 연골생성 부위가 [1]알려져 있기 때문에 기존의 뼈 또는 연골 구조와의 연관성 또는 배아에서의 배치에 의해 식별될 수 있다.

셀 시그널링 및 차별화

골연골원성자는 MSC와 말단 분화된 골아세포 및 연골세포 사이에서 발견될 수 있다.서로 다른 신호 전달 분자와 조합을 통해 골연골 생성기는 골아세포 또는 연골세포로 분화됩니다.

A diagram showing mesenchymal stem cells and their differentiation pathways, via osteoprogenitor cell, to chondrocytic and osteoblastic cell lineages. The diagram is based on data from 10.5-day-old mice embryo. Below and above the cells are the factors required for differentiation into the two cell lineages.
MSC와 골아세포 및 엽구세포 라인으로의 분화 경로의 간단한 다이어그램.생후 10.5일 된 생쥐 태아에 근거한 데이터입니다.차별화를 [2]위한 여러 요소가 포함되어 있습니다.

[필요한 건]

연골세포로의 분화

주요 기사:연골세포

연골세포는 구조를 유지하기 위해 연골 기질을 생성하는 연골에만 존재한다.Sox9, L-Sox5 및 Sox6는 골연골로제네이터가 연골세포 분화를 하기 위해 필요하다.전사인자 Sox9은 신체의 여러 부위(관장, 중추신경계, 장)에서 발견될 수 있으며 모든 연골세포 전구 세포에서도 발견되어 연골생성에 [3]중요하다는 것을 암시한다.[4]

골아세포로의 분화

주요 기사:골아세포

골아세포는 뼈를 생산하기 위해 함께 뭉쳐 뼈라고 불리는 단위를 형성하는 세포이다.Runx2(Cbfa1로도 알려져 있음)와 Osx(전사인자를 포함한 아연 핑거)는 골연골 발생기 세포가 골아세포 혈통으로 분화하는데 필요합니다.이러한 요소들은 또한 비대성 연골세포 [3]성숙에 역할을 한다.[5]

B-카테닌

주요 기사:베타카테닌

표준 Wnt 시그널링 경로의 β-catenin은 골아세포 형성과 골아세포로의 연골세포 분화에 중요하기 때문에 세포 운명 결정에 역할을 한다.전체 경로의 녹아웃은 초기 배아 사망을 초래하므로,[6] 이러한 성질의 대부분의 연구는 경로의 조건부 녹아웃을 이용했다.

TGF-β

주요 기사:성장 요인 베타 전환

하악골이 발달하는 동안, 대부분은 근위부에서 연골내 골화를 통해 형성된다.TGF-β는 골격 형성 중 세포 증식과 분화에 중요하다.이 과정에서 TGF-β는 FGF, Msx1, Ctgf 신호 전달 경로를 통해 연골세포 또는 골아세포로 분화를 자극할 수 있다.TGF-β의 일반 유전자 녹아웃은 사망을 초래했다.두개골 신경정맥에서 골연골로게노이터 세포의 TGF-βr2의 조건부 불활성화는 골로게노이터 분화 속도를 높이고 조직화된 [7]연골로게노시스(chondrogenis

TGF-β는 Sox9 및 Runx2 신호 전달 경로를 통해 연골 골화 중 세포 계열을 결정하고 조절한다.TGF-β는 Smad3 활성화를 통해 Runx2 인자를 차단함으로써 연골제네시스의 자극제이자 골아세포 분화의 억제제 역할을 한다.Sox9는 연골세포로의 분화를 촉진한다.Sox9 막힌 골연골원성 세포는 골아세포 표지자 유전자를 발현하는 것으로 밝혀졌으며, 이 세포들을 골아세포 [7]혈통으로 재프로그래밍했다.[8]

TGF-β 시그널링의 상실은 Sox9의 액티비티를 감소시키지만 완전히 막지는 않습니다.이는 Sox9의 액티비티를 규제하는 다른 요인 및 시그널링 패스가 존재함을 시사합니다.Sox9의 활동이 상실되면 골아세포 혈통으로의 분화가 [9]지배적이다.

태아의 발달

생화학적 자극과 생물물리학적 자극의 조합을 통해, 배아의 커밋되지 않은 줄기세포는 특정 세포 계통으로 분화할 것으로 생각된다.그러나 정확한 메커니즘과 신호 전달 경로는 여전히 불분명하다.배아줄기세포가 분화된 줄기세포보다 기계 민감성이 높다는 연구결과가 나왔다.배아가 발달하는 동안 중간엽 세포는 '응축'으로 알려진 세포 구조를 형성할 것이다.이러한 세포 단위는 골격과 연골, 힘줄, 인대, 근육 [citation needed]조직과 같은 다른 조직으로 발달합니다.

골원성 세포 응축은 존재하는 신호에 따라 응집, 소멸 또는 응축될 수 있지만 여전히 대부분 알려지지 않은 상태로 남아 있습니다.다른 효과에 따라 세포 응축은 골형성 또는 연골세포 [citation needed]응축으로 구분할 수 있습니다.

골원성 세포 응축의 위치는 신호 전달 분자가 할 수 있기 전에 세포 계보를 결정합니다.이는 상피 표면에 상대적인 위치 때문입니다.골아구성 및 연골성 응축은 배아 내 생물물리학적 매개변수가 다르다.가장 가까운 상피 표면에 대한 그들의 거리가 세포 계보를 결정할 것이다.예를 들어 골아세포 응축은 상피 표면에 더 가깝기 때문에 근접성과 세포-상피 [6][10][11]상호작용 증가로 인해 더 많은 생물물리학적 및 생화학적 자극에 노출될 것이다.

골연골원성세포결함의 결과

A skull with cranial deformation, resulting in an extended skull
골격 변형 예제

골연골로겐 세포에서 Trsp 유전자가 삭제되면 뼈의 이상 성장, 골화 지연, 연골괴사 및 왜소증이 발생한다.일반적인 Trsp 유전자 결실은 태아에게 치명적이다.이 연구 결과는 카신벡병의 모델로 사용되었다.카신벡은 독성 곰팡이, 마이코톡신에 의해 오염된 곡물, 그리고 대부분 셀레늄 결핍에 의해 환경적으로 유도된 조합의 결과물이다.이 질병은 Trsp 유전자 [12]녹아웃으로 인한 것과 유사한 증상을 보인다.

Phophatidylinositol3'인산화효소 경로의 조절제 Pten의 상실은 기질의 과잉 생산과 가속된 비대분화로 [13]인해 골격 과성장 및 성장판 기능 장애를 초래한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Brian Keith Hall (2005). Bones and cartilage: developmental and evolutionary skeletal biology. Academic Press. pp. 150–. ISBN 978-0-12-319060-4. Retrieved 16 April 2010.
  2. ^ http://origin-ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S1357272508001982-gr3.jpg[베어 URL 이미지 파일]
  3. ^ a b Zou, Li; Zou, Li; Mygind, Zeng; Lü, Bünger (2006). Molecular mechanism of osteochondroprogenitor fate determination during bone formation. Advances in Experimental Medicine and Biology. Vol. 585. pp. 431–41. doi:10.1007/978-0-387-34133-0_28. ISBN 978-0-387-32664-1. PMID 17120800.
  4. ^ Lefebvre, V; Behringer RR; de Crombrugghe B (2001). "L-Sox5, Sox6 and Sox9 control essential steps of the chondrocyte differentiation pathway". Osteoarthritis and Cartilage. 9 (Suppl A): S69–75>. doi:10.1053/joca.2001.0447. PMID 11680692.
  5. ^ Nakashima, Kazuhisa; Benoit de Crombrugghe (Aug 2003). "Transcriptional mechanisms in osteoblast differentiation and bone formation". Trends in Genetics. 19 (8): 458–466. doi:10.1016/S0168-9525(03)00176-8. PMID 12902164.
  6. ^ a b Tate, Melissa L Knothe; Thomas D. Falls; Sarah H McBride; Radhika Atit; Ulf R. Knothe (2008). "Mechanical modulation of osteochondroprogenitor cell fate". The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 40 (12): 2710–2738. doi:10.1016/j.biocel.2008.05.011. PMC 4427832. PMID 18620888.
  7. ^ a b Oka, Kyoko; Oka, Shoji; Hosokawa, Ryoichi; Bringas, Pablo, Jr.; Brockhoff, Hans Cristian II; Nonaka, Kazuaki; Chai, Yang (15 Sep 2008). "TGF-β mediated Dlx5 signaling plays a crucial role in osteo-chondroprogenitor cell lineage determination during mandible development". Developmental Biology. 321 (2): 303–309. doi:10.1016/j.ydbio.2008.03.046. PMC 3378386. PMID 18684439.
  8. ^ Kawakami, Yasuhiko; Joaquín Rodriguez-León; Juan Carlos Izpisúa Belmonte (Dec 2006). "The role of TGFβs and Sox9 during limb chondrogenesis". Current Opinion in Cell Biology. 18 (6): 723–729. doi:10.1016/j.ceb.2006.10.007. PMID 17049221.
  9. ^ Hjelmeland, Anita Borton; Stephen H. Schilling; Xing Guo; Darryl Quarles; Xiao-Fan Wang (25 Nov 2005). "Loss of Smad3-Mediated Negative Regulation of Runx2 Activity Leads to an Alteration in Cell Fate Determination". Molecular Cell Biology. 25 (21): 9460–9468. doi:10.1128/MCB.25.21.9460-9468.2005. PMC 1265845. PMID 16227596.
  10. ^ Anderson, Eric J; Melissa L. Knothe Tate (2008). "Idealization of pericellular fluid space geometry and dimension results in a profound underprediction of nano-microscale stresses imparted by fluid drag on osteocytes". Journal of Biomechanics. 41 (8): 1736–1746. doi:10.1016/j.jbiomech.2008.02.035. PMID 18482728.
  11. ^ McBride, SH; Falls T; Knothe Tate ML (2008). "Modulation of stem cell shape and fate B: mechanical modulation of cell shape and gene expression". Tissue Engineering Part A. 14 (9): 1573–80. doi:10.1089/ten.tea.2008.0113. PMID 18774911.
  12. ^ Downey, CM; Horton CR; Carlson BA; Parsons TE; Hatfield DL; Hallgrímsson B; Jirik FR. (Aug 2009). "Osteo-chondroprogenitor-specific deletion of the selenocysteine tRNA gene, Trsp, leads to chondronecrosis and abnormal skeletal development: a putative model for Kashin-Beck disease". PLOS Genetics. 5 (8): e1000616. doi:10.1371/journal.pgen.1000616. PMC 2721633. PMID 19696890.
  13. ^ Ford-Hutchinson, Alice Fiona; Ali, Zenobia; Lines, Suzen Elizabeth; Hallgrímsson, Benedikt; Boyd, Steven Kyle; Jirik, Frank Robert (August 2007). "Inactivation of Pten in Osteo-Chondroprogenitor Cells Leads to Epiphyseal Growth Plate Abnormalities and Skeletal Overgrowth". Journal of Bone and Mineral Research. 22 (8): 1245–1259. doi:10.1359/jbmr.070420. PMID 17456009.