Wady rozwojowe

Około 2-3 % dzieci rodzi się z widoczną wadą wrodzoną Około 2-3 % dzieci rodzi się z widoczną wadą wrodzoną. Niekóre wady wrodzone są powodowane przez mutacje w genach kodujących składniki szlaków kotrolującycj rozwój. Szlaki te charakteryzują się dużą zachowawczością wśród różnych gatunków zwierząt. Zatem badania nad modelami zwierzęcymi są nieocenione w zrozumieniu rozwoju człowieka i przyczyn powstawania wad wrodzonych.

Rozwój zarodkowy obejmuje procesy tworzenia planu, specyfikacji osi i organogenezy. Każdy z nich jest kontrolowany przez szereg białek dostarczających sygnałów i tworzących struktury konieczne do prawidłowego rozwoju embrionu.

Rodzina czynników wzrostu fibroblastów (FGF) Rodzina Hedhehog Parakrynne cząsetczki sygnaliza cyjne są wydzielane, dyfundują na niewielkim obszarze i wiążą się z recpetorem, który wywołuje rekację. Istnieją cztery główne rodziny parakrynnych cząsteczek sygnalizacyjnych: Rodzina czynników wzrostu fibroblastów (FGF) Rodzina Hedhehog Rodzina Wingless (Wnt) Rodzina transformującego czynnika wzrostu beta (TGF-beta)

Istnieje wiele różnych rodzin czynników transkrypcyjnych, z których każda reguluje transkrypcję specyficznego genu. Ten sam czynnik transkrypcyjny jest często wykorzystywany na różnych szlakach rozwojowych. Dlatego też zaburzenia spowodowane przez mutacje w genach kodujących czynniki transkrypcyjne często charakteryzują się ploetropizmem.

Białka substancji międzykomórkowej (EMP) to wydzielane makrocząsteczki służące jako dynamiczne „rusztowanie” dla tkanek i narządów. Są one także aktywnymi mediatorami rozwoju.

Rozwój według planu Proces, w którym uporządkowane przestrzennie układy zróżnicowanych komórek tworzą tkanki i narządy, jest nazywany rozwojem według planu. Regionalna specjalizacja zachodzi w kilku etapach: 1. Określenie komórek w danym rejonie 2. Ustanowienie centrów sygnalizacyjnych zapewniających informację pozycyjną 3. Różnicowanie komórek w danym rejonie w reakcji na dodatkowe bodźce.

Gastrulacja Gastrulacja człowieka charakteryzuje się przemieszczeniem komórek i tkanek, które prowadzi do wytworzenia się trzech listków zarodkowych: ektodermy, endodermy i mezodermy. Główną cechą strukturalną gastrulacji jest smuga pierwotna.

Neurulacja i ektoderma Neurulacja - tworzenie rynienki cewy nerwowej. Indukcja to proces, w którym komórki z jednego obszaru embrionu mają wpływ na organizację i różnicowanie komórek w innym rejonie. Neurulacja zapoczątkowuje organogenezę i indukuje podział ektodermy na cewę nerwową i komórki grzebienia nerwowego. Nieprawidłowe zamknięcie cewy nerwowej oraz wady migracji lub różnicowania się grzebienia nerwowego powodują powstanie wad wrodzonych.

Mezoderma i endoderma Wytworzenie się warstwy mezodermalnej pomiędzy endodermą i ektodermą jest jednym z głównych zdarzeń w procesie gastrulacji. Mezoderma przyczynia się do powstania kośćca, układu moczowo-płciowego i kończyn. Endoderma wysciela układy pokarmowy i oddechowy oraz tworzy narządy wewnętrzne i płuca.

Specyfikacja osi Oś przednio-tylna rozwijającego się embrionu ssaków jest określana przez smugę pierwotną, a plan rozwoju wzdłuż osi determinowany jest przez kombinację genów Hox. Wspólne kombinacje tych genów identyfikują różne rejony wzdłuż osi przednio-tylnej organizmu i kończyn. Uszkodzenie genów Hox prowadzi do defektów w budowie planu organizmu, kończyn i narządów.

Tworzenie się osi grzbietowo-brzusznej Określenie planu grzbietowo-brzusznego embrionu to aktywny proces koordynowany przez cząsteczki sygnalizacyjne oraz ich antagonistów.

Rozwój twarzoczaszki Większość struktur twarzoczaszki powstaje z komórek grzebienia nerwowego. Przeznaczenie każdej grupy komórek grzebienia nerwowego jest określane przez geny zawierające homeoboks. Niektóre z genów kontrolujących rozwój twarzoczaszki zostały wyizolowane dzięki analizie zespołów związanych z przedwczesnym zrośnięciem szwów czaszki.

Rozwój kończyn Kończyny kręgowców składają się z elementów wywodzących się z bocznego płata mezodermy i mezodermy somitalnej. Wzrost i określenie schematu budowy są kontrolowane przez białka wydzielane z wyspecjalizowanego zbioru komórek nazywanych wierzchołkowym grzebieniem ektodermalnym, strefą progresji i strefą aktywności polaryzującej.

Tworzenie narządów Tworzenie narządów wymaga wzajemnych interakcji pomiędzy nabłonkiem a mezenchymą. Te interakcje są wspomagane przez wydzielane cząsteczki sygnalizacyjne, które wiążą się z receptorami, przewodzą sygnały przez różne wzajemnie połączone szalki i stymulują lub hamują transkrypcję DNA.