Сомиты. Формирование осевого скелета. Одна из основных задач гаструляции — создание мезодермального слоя между энтодермой и эктодермой. Образование мезодермальных тканей у позвоночных происходит одновременно с формированием нервной трубки (Рис. 17.1). Хорда лежит под нервной трубкой вдоль всего тела от задней области переднего мозга до кончика хвоста. По обе стороны от нервной трубки идут толстые полосы мезодермальных клеток, в которых можно выделить параксиальную мезодерму, промежуточную мезодерму и мезодерму боковой пластинки. В ранней параксиальной мезодерме, непосредственно примыкающей к хорде, сомитов нет; эта пресомитная (несегментированная) мезодерма, или PSM (известная также как сегментационная пластинка), имеет форму билатеральных непрерывных полос мезенхимных клеток. По мере регрессии первичной полоски и сближения нервных валиков в центре зародыша клетки пресомитной мезодермы начинают формировать сомиты. Сомиты представляют собой эпителиальные клеточные «блоки», которые с двух сторон примыкают к нервной трубке. Области туловищной и головной мезодермы и их производные можно кратко описать следующим образом (Рис. 17.1). 1. Центральная область мезодермы туловища — хордомезодерма (обычно ее называют аксиальной мезодермой). Эта ткань образует временный орган — хорду, основные функции которого включают индукцию и разметку нервной трубки, а также установление переднезадней оси тела. 2. По обе стороны от хорды находится параксиальная, или сомитная, мезодерма. Ткани, развивающиеся из этой области, будут располагаться на дорсальной стороне зародыша, окружая спинной мозг, а некоторые мышечные производные — еще и в конечностях и на вентральной стороне (в брюшной стенке тела). Прежде чем эти области будут заселены, клетки параксиальной мезодермы сформируют сомиты — временные эпителиальные блоки мезодермальных клеток по обе стороны от нервной трубки, из которых происходят скелетные мышцы и многие соединительные ткани спины (дерма, мышцы и опорные элементы, такие как позвонки и ребра; Рис. 17.2Д, Е). Передняя параксиальная мезодерма не сегментирована; она становится головной мезодермой, которая (наряду с нервным гребнем) формирует скелет, мышцы и соединительную ткань лица и черепа. 3. Промежуточная мезодерма расположена непосредственно сбоку от параксиальной и образует мочеполовую систему, состоящую из почек, половых желез и связанных с ними протоков. 4. Наиболее отдаленная от хорды мезодерма боковой пластинки дает начало сердцу, кровеносным сосудам и кровяным клеткам системы кровообращения, а также выстилке полостей тела. Кроме того, она дает начало скелету конечностей и тазового пояса (но не мышцам конечностей, которые имеют сомитное происхождение). 5. Спереди от мезодермы туловища расположена головная мезодерма, состоящая из несегментированной параксиальной мезодермы и прехордальной мезодермы. Эта область дает начало головной мезенхиме, из которой формируется большая часть соединительной ткани и мускулатуры головы. Клеточные типы сомита Только что сформированный сомит имеет форму блока и состоит из эпителиальных клеток снаружи и мезенхимной массы в центре. Коммитирование клеток сомита в определенные направления дифференцировки происходит уже после морфогенеза. Сразу после отделения сомита от пресомитной мезодермы все его клетки способны давать любую из производных структур сомита. По мере созревания сомита его домены претерпевают эпителио-мезенхимный переход (EMT), а различные области приобретают способность к формированию только определенных типов клеток (Рис. 17.2А–Г). Эти зрелые сомиты содержат два основных отдела: склеротом и дермомиотом (Рис. 17.2Г, Д). Склеротом образуется в вентрально-медиальной (ближе всего примыкающей к нервной трубке и хорде) области сомита, где клетки делятся митозом, теряют все эпителиальные характеристики и снова становятся мезенхимными. Дермомиотом происходит из оставшейся эпителиальной части сомита и дает миотом, образующий мышцы, а также дерматом, образующий дерму (Рис. 17.2Д, Е). Сомит содержит популяцию мультипотентных клеток, чья спецификация коррелирует (и имеет причинную связь) с их местоположением в сомите. Несколько противоположно направленных морфогенов действуют вдоль переднезадней оси в параксиальной мезодерме. В частности, Fgf8 и Wnt3a экспрессируются на высоком уровне в хвостовой почке позвоночных, в то время как градиент ретиноевой кислоты (RA) распространяется из сомитов и нервной пластинки спереди назад. RA напрямую подавляет экспрессию Fgf8 и Tbx6 в достаточной степени, чтобы способствовать определению судьбы нервных клеток посредством активизации Sox2 (Рис. 17.6A). Важно, что Fgf8 активирует Cyp26b (прямой ингибитор синтеза RA), который определяет развитие мезодермальных клеток (Рис. 17.6Б). Следовательно, баланс обмена сигналами между этими противоположно направленными и антагонистическими морфогенами управляет клеточной миграцией, пролиферацией и дифференцировкой в соответствующем нейральном или мезодермальном направлении. Пространственно-временная колинеарность экспрессии Hox-генов определяет идентичность структур туловища Все сомиты могут напоминать друг друга, но они образуют различные структуры вдоль рострокаудальной (передне-задней) оси. Например, сомиты, образующие шейные и поясничные позвонки, не способны образовывать ребра; ребра формируются только сомитами грудного отдела, причем эта спецификация появляется очень рано в развитии. Детерминация различных областей пресомитной мезодермы обусловлена их положением вдоль передне-задней оси еще до образования сомита. Передне-заднюю спецификацию сомитов определяют гены семейства Hox. Экспрессия Hox-генов, как правило, колинеарна в пространстве. Так, Hox-гены, расположенные ближе к 3'-концу их кластера в геноме, экспрессируются в более передних областях параксиальной мезодермы, и наоборот, 5'-концевые гены Hox-кластера экспрессируются в более задних областях зародыша (см. Рис. 12.20). При нарушении паттерна экспрессии Hox-генов меняется и спецификация мезодермы. Уже клетки PSM получают инструкции для спецификации осевого уровня, которые затем реализуются во время дифференцировки сомитов. После обособления каждый сомит сохраняет свой паттерн экспрессии Hox-генов, даже если этот сомит пересадить в другую область зародыша. Hox-гены и их временная колинеарность Hox-гены с более ранней экспрессией находятся в клетках, расположенных ближе к переднему концу эмбриона, и локализованы ближе к 3'-концу хромосомы. Фактически, именно динамическое сопряжение времени активации 3'- к 5'-Hox-генов с времени ингрессии и миграции клеток в параксиальную мезодерму формирует пространственную картину экспрессии Hox вдоль туловища (Рис. 17.8A). Hox-гены контролируют время ингрессии клеток через первичную полоску; соответственно, клетки, экспрессирующие передние Hox-гены, выселяются из полоски раньше, чем те, которые экспрессируют задние Hox-гены. В течение этого периода развития параксиальной мезодермы ее ось удлиняется, поскольку новые прогениторные клетки поступают из каудальной прогениторной зоны в PSM, последовательно занимая задние позиции. Таким образом, более передние клетки PSM будут экспрессировать больше 3'-концевых Hox-генов, в то время как позднее образованные клетки PSM будут располагаться сзади и экспрессировать больше 5'концевых Hox-генов. В результате все это приводит к формированию окончательной идентичности сомитов вдоль передне-задней оси (см. Рис. 17.8A). Временная активация Hox-генов была названа Hox-часами. В локусах Hox-генов структура хроматина меняется от плотно упакованной до открытой в хронологическом порядке, который совпадает с порядком их экспрессии в PSM: сначала ДНК 3'-Hox-генов (Hoxd4) демонстрирует признаки неупакованной структуры, затем это происходит с локусами Hoxd8–9, далее с Hoxd10 и, наконец, с наиболее близкими к 5'-концу Hoxd11–12 (Рис. 17.8Б). Как только клетка занимает свое положение в PSM, она начинает поддерживать строго определенное состояние хроматина для своих Hox-генов, так что все ее дочерние клетки тоже сохраняют память об этом состоянии. Сомитогенез По мере созревания параксиальной мезодермы мезенхимные клетки PSM укладываются в форме завитков, служащих предшественниками сомитов, поэтому их иногда называют сомитомерами. Эти предшественники сомитов претерпевают организационные изменения, так что внешние клетки адгезируют друг к другу, образуя эпителий, а внутренние остаются мезенхимными. Первые сомиты появляются сразу за областью слухового пузырька, а новые сомиты «отпочковываются» от рострального конца PSM через равные промежутки времени (Рис. 17.9). Сомитогенезом и называют процесс формирования сомитов за счет периодического создания эпителиальной борозды мезенхимными клетками PSM. Эти медиолатеральные перегородки устанавливают эпителиальную границу между задней половиной последнего сомита и передней поверхностью PSM. Следовательно, цельные сомиты с передними и задними границами не образуются единовременно; если точнее, то одна граница за раз создается через равные промежутки времени. Когда формируется новая граница, она создает заднюю половину сомита (таким образом завершая обособление одного целого сомита), а также устанавливает переднюю половину следующего сомита, который должен быть сформирован. Чтобы точно обозначить сформировавшиеся сомиты и положение сомитомеров в пресомитной мезодерме, применяют схему нумерации с использованием римских цифр. Самый последний сформированный сомит всегда занимает позицию I, а каждый более старый сомит нумеруется в порядке возрастания: II, III, IV и т. д. Для задней области, где сомиты еще не сформировались, позиции будущих сомитов нумеруют в обратном порядке: 0, –I, –II, –III и т. д. Сомитомер 0 (нулевой) имеет общую границу с сомитом I и всегда является следующим сомитом, который будет сформирован. Число сомитов у взрослого индивида видоспецифично. У людей обычно от 38 до 45 пар. Удлинение оси: каудальная зона предшественников и межтканевая адгезия Самая задняя область зародыша содержит популяцию мультипотентных клетокпредшественников, которые могут вносить вклад в формирование как нервной трубки (экспрессирующей Sox2), так параксиальной мезодермы (экспрессирующей Tbx6); поэтому данные клетки называют нейромезодермальными предшественниками или NMP. Новые клетки, вступившие на путь мезодермальной спецификации, высвобождаются из этого пула и занимают место на заднем конце тяжей пресомитной мезодермы. Выделяют три наиболее значимых фактора, определяющих удлинение оси из каудальной зоны предшественников: клеточную пролиферацию, миграцию и межтканевую адгезию. КАК СОМИТЫ ПЕРЕХОДЯТ ОТ МЕЗЕНХИМНОЙ К ЭПИТЕЛИАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЕ Сомиты имеют организацию эпителиальных блоков, хотя PSM производит только мезенхимные клетки. Следовательно, в развитии параксиальной мезодермы должен иметь место мезенхимо-эпителиальный переход (МЕТ). Этот процесс сопровождает повышение уровня экспрессии гена Mesodermal posterior (Mesp), который кодирует фактор транскрипции, регулирующий запуск MET. Во время обособления сомита лишь его передняя половина сохраняет экспрессию Mesp (Рис. 17.11А). Основная функция Mesp — активация экспрессии Eph именно в передней части сомитомеров (Рис. 17.11Б, В). Активность Eph на презумптивной передней границе сомитомера (S-I) вызывает активацию его собственных лигандов эфринов в соседней задней половине впереди лежащего сомитомера (S0; Рис. 17.11Б, В). Данная цепь событий многократно и последовательно повторяется в течение всего сомитогенеза (Рис. 17.12). Тирозинкиназные рецепторы Eph и их лиганды эфрины способны вызывать межклеточное отталкивание между задней областью сомита и переднего конца пресомитной мезодермы происходит на границе между клетками, экспрессирующими Eph и эфрин (Рис. 17.11В). Как формируется сомит: модель часов и волнового фронта Сомиты появляются с обеих сторон эмбриона в одно и то же время. Даже будучи изолированной от остальной части тела, пресомитная мезодерма будет сегментироваться в нужное время и в правильном направлении. Модель часов и волнового фронта, предложенная Куком и Зиманом. Согласно этой модели, различают две взаимодействующие системы, которые регулируют: 1) место возможного формирования границы (волновой фронт) и 2) время, когда должно произойти формирование эпителиальной границы (часовой механизм). Волновой фронт, который более точно следует называть фронтом детерминации, задается с помощью возрастающего спереди назад градиента активности FGF в PSM, обратного градиенту ретиноевой кислоты (возрастающему сзади вперед) (Рис. 17.13). FGF-сигналинг поддерживает клетки PSM в незрелом состоянии; следовательно, клетки в позициях с более низким уровнем активности FGF становятся компетентными к формированию границы. Тем не менее претерпевать эпителизацию (активировать каскад Mesp—Eph) действительно будут только те компетентные клетки, которые получают своевременные инструкции для формирования границы. Инструкции о том, когда создавать сегментационную борозду, в значительной степени контролирует осциллирующий наподобие часового механизма сигнальный путь Notch. Каждая осцилляция Notch-Delta синхронизирует группы пресомитных клеток, которые затем (при достижении порогового значения FGF-сигналинга) обособляются в один сегмент. ГДЕ ФОРМИРУЕТСЯ ГРАНИЦА СОМИТА: ФРОНТ ДЕТЕРМИНАЦИИ Ранее мы обсуждали роль противоположно направленных вдоль передне-задней оси градиентов RA и Fgf8 / Wnt3a в спецификации NMP-клеток (см. Рис. 17.6). Этот мощный морфогенетический механизм, называемый волновым фронтом, волной или фронтом детерминации, используется и для влияния на способность клеток PSM стать компетентными к формированию границ (Рис. 17.13Б). Фронт детерминации находится на переднем крае градиента Fgf8, происходящего из хвостовой почки и узелка первичной полоски. Градиент Fgf8 обеспечивает различные пороговые концентрации по всей PSM. Кроме того, отсутствие транскрипции Fgf в PSM поддерживается увеличением концентрации ретиноевой кислоты (функционирующей как репрессор) в сомитах и передней PSM. Морфоген Fgf8 служит молекулярным фронтом детерминации для эпителизации и что на уровне сомитомера –IV порог концентрации падает достаточно низко, чтобы позволить клеткам в этом осевом положении стать компетентными к формированию границы. Точнее, на фронте детерминации Fgf8 обеспечивает клетки способностью реагировать на «молекулярные часы», команда которых и срабатывает при создании границы. КОГДА ФОРМИРУЕТСЯ ГРАНИЦА СОМИТА: ЧАСОВОЙ МЕХАНИЗМ Одним из ключевых «часовых» компонентов, поддерживающих темпы сомитогенеза, является сигнальный путь Notch. Сигнальный путь Notch может запускать MET, лежащий в основе образования сомита. Экспрессия часовых генов в PSM подобна волне, так что все клетки, расположенные от заднего до переднего конца PSM, последовательно испытывают сначала повышение активности Notch, а затем понижение. Волна активации Notch останавливается на уровне сомита 0, где и образуется сомитная граница между экспрессирующими Notch клетками, с одной стороны, и неэкспрессирующими Notch — с другой. Сигнальный путь Notch обеспечивает передачу сигнала от клетки к клетке по всей PSM. Полноразмерный Notch представлен трансмембранным белком, который связывается со своим партнером Delta из соседних клеток. Их взаимодействие вызывает как сопутствующую активацию и повышение в воспринимающих клетках уровня Delta, тоже трансмембранного белка, так и усиление сигнала Notch в индуцирующих клетках. Данный механизм создания паттерна посредством сигналов Notch-Delta известен как латеральное ингибирование. Такое сопряжение двух рецепторов обеспечивает передачу сигнала по всей PSM. Как и Notch, Delta имеет периодический во времени и пространстве паттерн экспрессии, распространяющийся от заднего к переднему концу PSM, — это ключевая особенность часового механизма. У всех позвоночных ход часового механизма сопровождается петлей обратной отрицательной регуляции Notch. К осциллирующим мишеням Notch относятся Hairy1, Hairy / Enhancer of split-related proteins (Her) и Lunatic fringe; все они активируются Notch, обладают сходным периодическим паттерном экспрессии на всем протяжении PSM от хвостовой почки до последнего сформированного сомита, а также отрицательно регулируют Notch для подавления передачи его сигналов. Динамика экспрессии обусловлена не движением клеток, а способностью всех клеток включать и выключать транскрипцию генов в различных областях ткани за счет петли отрицательной обратной связи. Поэтому неудивительно, что потеря функции Notch или его нижестоящих осциллирующих генов-мишеней у мышей и людей приводит к серьезным дефектам сегментации, таким как деформация позвоночника при сколиозе и спондилокостальном дизостозе (Рис. 17.16). ЗАВЕРШЕНИЕ ОСЦИЛЛЯЦИЙ NOTCH ЭПИТЕЛИАЛИЗАЦИЕЙ Как мы обсуждали ранее, Mesp является глобальным регулятором каскада Eph-ephrin, который запускает MET и формирование границ. Активация Mesp происходит за счет сигнала Notch, а сам Mesp, будучи транскрипционным фактором, способствует подавлению Notch. Описанный выше цикл попеременной активации и подавления часовых генов вызывает колебание экспрессии Mesp во времени и в пространстве. Первоначально экспрессия Mesp охватывает территорию всего сомита; затем происходит репрессия Mesp в задней половине этого домена, но экспрессия сохраняется в передней половине, где он, в свою очередь, подавляет активность Notch. Где бы ни сохранялась экспрессия Mesp, эта территория становится передней частью следующего сомита; именно в ней Mesp индуцирует Eph A4 и межсегментная борозда формируется непосредственно впереди от этих клеток (см. Рис. 17.11В). В задней половине презумптивного сомита, где Mesp не экспрессируется, активность Notch индуцирует экспрессию транскрипционного фактора Uncx4.1, который вносит свой вклад в спецификацию задней области сомита. Таким образом одновременно создается и граница сомита, и его передне-задняя полярность. В НУЖНОМ МЕСТЕ В НУЖНОЕ ВРЕМЯ: СОПРЯЖЕНИЕ ЧАСОВ И ФРОНТА ДЕТЕРМИНАЦИИ Расположенные у заднего конца PSM-клетки испытывают волны активности Notch, но преждевременно не эпителизируются, поскольку из-за влияния FGF не компетентны эффективно отвечать на сигнал Notch. Пока пресомитная мезенхима находится под влиянием относительно высокой концентрации Fgf8, часовой механизм не функционирует. Сигналы FGF необходимы для обеспечения миграции клеток из хвостовой почки в переднем направлении, но пока FGF активируют белки ERK, клетки остаются невосприимчивыми к сигналу Notch. Предполагается, что синтез Fgf8 тоже цикличен, но имеет другую частоту, чем у компонентов Notch. Благодаря комбинации градиента концентрации Fgf8 и его собственного уникального паттерна осцилляции (возможно, путем синтеза собственных ингибиторов и подавления ретиноевой кислотой) путь FGF инактивируется в определенных областях параксиальной мезодермы, где клетки становятся все более компетентными реагировать на сигналы Notch (Рис. 17.17). Следовательно, FGF задает нужное место (т. е. фронт детерминации), где клетки способны отвечать на периодические сигналы Notch (т. е. часы), необходимые для индукции MET, что в итоге приводит к образованию сомитов. Связь часов и волнового фронта с Hox-опосредованной осевой идентичностью и завершением сомитогенеза Фронт детерминации (градиент активности FGF) в первую очередь влияет на размер сомита, а не на экспрессию Hox-генов. Регуляция Hox-генов с помощью часов сегментации, по-видимому, позволяет координировать образование и спецификацию новых сегментов. Часы сегментации могут напрямую запускать синхронизированную во времени активацию Hox-генов. Сразу после инициации экспрессии Hox-генов вдоль туловища она начинает влиять на фронт детерминации и завершать удлинение оси и сомитогенез. В частности, колинеарная активация экспрессии Hox-генов, расположенных ближе к 5'-концу кластеров, приводит к относительно большей репрессии Wnt-пути в хвостовой почке (Рис. 17.18). У амниот часы сегментации существенно не изменяют свою скорость в течение этого времени; следовательно, скорость образования сомитов будет опережать рост хвостовой почки и истощать запасы клеток PSM, что приведет к окончанию сомитогенеза. Более того, опосредованное Hox-генами замедление роста хвостовой почки усиливается непрямой репрессией FGF-сигналинга двумя способами. Вопервых, поступающая из сомитов ретиноевая кислота будет ингибировать экспрессию FGF с большей эффективностью; во-вторых, сигнальные пути Wnt и FGF будут функционировать в контуре обратной связи, поддерживая экспрессию друг друга в хвостовой почке. Из-за прогрессивной репрессии Wnt сигналинга с течением времени активность FGF также будет косвенно подавляться. В свою очередь, снизится уровень Cyp26A1, что обеспечит дополнительные условия для гиперактивации ретиноевой кислоты. Все данные в совокупности описывают модель, согласно которой временная колинеарная активация 5'-концевых Hox-генов замедляет удлинение оси посредством прямого ингибирования Wnt, что косвенно тормозит фронт детерминации и сокращаает PSM. Развитие склеротома По мере созревания сомита он разделяется на два основных отдела — склеротом и дермомиотом. Эти области обнаружены у всех позвоночных. Программы развития склеротома и дермомиотома различаются большой сложностью, включая эпителиомезенхимные переходы (EMT) и сигнальные каскады. Вскоре после образования сомита как внешние эпителиальные клетки, так и внутренние мезенхимные клетки начинают проявлять признаки дифференцировки (Рис. 17.19А, Д). Первые видимые изменения происходят в вентрально-медиальной части сомита, где благодаря EMT обособляется склеротом (Рис. 17.19Б). EMT обеспечивает появление мигрирующей популяции клеток, способных перемещаться вокруг медиальных осевых структур и формировать позвоночник. Непосредственно перед выселением из сомита клетки-предшественники склеротома экспрессируют транскрипционный фактор Pax1, который необходим для их перехода в мезенхиму и последующей дифференцировки в хрящ. Во время EMT эпителиальные клетки теряют экспрессию N-кадгерина и становятся подвижной мезенхимой (Рис. 17.19В, Г, Е). Клетки склеротома экспрессируют также ингибиторы транскрипционных факторов мышечной дифференцировки — миогенные регуляторные факторы (MRF). Мезенхимные клетки склеротома можно подразделить на несколько областей (Рис. 17.2Д). Хотя большинство склеротомных клеток становится предшественниками хряща позвонков и ребер, дорсальная часть склеротома (синдетом) образует сухожилия, а его медиальные клетки, расположенные ближе всего к нервной трубке, дают оболочки спинного мозга и кровеносные сосуды, которые будут снабжать спинной мозг питательными веществами и кислородом. Клетки из самого центра сомита (они остаются мезенхимными) также вносят вклад в склеротом, становясь суставами позвонков, хрящевыми дисками между позвонками (межпозвоночными дисками) и ближайшими к позвонкам участками ребер. Эта центральная область сомита была названа артротомом. Развитие конкретного региона сомита зависит местоположения. Местоположение областей сомита соседствует с различными сигнальными центрами, такими как хорда и дно нервной трубки (источники Sonic hedgehog и Noggin), нервная трубка (источник Wnt и BMP) и поверхностный эпителий (тоже источник Wnt и BMP) (Рис. 17.20). Предшественники склеротома расположены в вентральномедиальной части сомита и, следовательно, находятся в непосредственной близости от хорды. Эти клетки становятся склеротомом благодаря выделяемым хордой паракринным факторам, например Sonic. Формирование позвонков Sonic hedgehog необходим для спецификации клеток склеротома. Хорда побуждает окружающие ее мезенхимные клетки секретировать эпиморфин. Эпиморфин привлекает клетки склеротома в область вокруг хорды и нервной трубки, где они начинают конденсироваться и дифференцироваться в хрящ (Рис. 17.21А). Кроме того, миграция клеток склеротома, направленная еще дорсальнее крыши нервной трубки, предназначенная для формирования остистого отростка позвонка, по-видимому, вызвана секрецией тромбоцитарного фактора роста (PDGF) из нижележащих клеток склеротома. Мигрирующие клетки способны отвечать на сигналы PDGF экспрессией рецепторов TGFβ второго типа. Прежде чем склеротомные клетки образуют позвонок, каждый склеротом должен разделиться на передний и задний сегменты (Рис. 17.21Б). Для иннервации вновь формирующихся мышц отростки моторных нейронов растут из нервной трубки в боковом направлении, подразделяя склеротом на две части. Далее передний сегмент каждого склеротома объединяется с задним сегментом впереди лежащего склеротома, что ведет к образованию зачатка позвонка в процессе, известном как ресегментация. Ресегментация затрагивает только склеротом, но не миотом, что позволяет мышцам координировать движение скелета, в том числе изгибать тело вбок. Движения изгибания и скручивания позвоночника обеспечивают межпозвонковые (синовиальные) суставы, образующиеся из артротомной области склеротома. ХОРДА ПОДДЕРЖИВАЕТ МОРФОГЕНЕЗ И СТАНОВИТСЯ ЧАСТЬЮ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА Секретируя Sonic hedgehog, хорда приобретает первостепенное значение для развития склеротома. Как мы обсуждали ранее, хорда важна также для удлинения оси, что сказывается на морфогенезе позвоночника. Под влиянием механических сил растяжения от разрастания позвонков хорда распадается на более мелкие фрагменты, которые развиваются в пульпозные ядра (nucleus pulposus) (Рис. 17.2Е). Пульпозные ядра образуют гелеобразную массу в центре межпозвонковых дисков, которые окружены фиброзным кольцом из соединительной ткани склеротомного происхождения (Рис. 17.22В). Формирование сухожилий: синдетом Дорсальная часть склеротома становится четвертым отделом сомита — синдетомом. Формирующие сухожилия клетки синдетома хорошо определяются по экспрессии гена Scleraxis (Рис. 17.23). Поскольку не существует явного морфологического различия между клетками склеротома и синдетома (все они мезенхимные), наши знания об этом компартменте сомита были ограниченны до обнаружения молекулярных маркеров (Pax1 для склеротома, Scleraxis для синдетома), позволяющих дифференциально исследовать пути развития этих клеток. Сухожилия соединяют мышцы с костями, поэтому неудивительно, что синдетом (от греч. syn — связанный) происходит от самой дорсальной части склеротома, которая примыкает к образующему мышцы миотому (Рис. 17.24А). Синдетом формируется под действием секреции миотомом Fgf8 на непосредственно нижележащий ряд клеток склеротома. Некоторые транскрипционные факторы ограничивают активность Scleraxis, так что формируется две полосы его экспрессии — в передней и задней частях синдетома (Рис. 17.24Б). Между тем, под влиянием Sonic hedgehog из хорды и дна нервной трубки предшественники хряща синтезируют транскрипционные факторы Sox5 и Sox6, которые блокируют транскрипцию Scleraxis и в то же время активируют прохондрогенный фактор Sox9. Так хрящ защищает себя, противодействуя сигналу Fgf8. Затем сухожилия срастаются с мышцами, расположенными непосредственно над ними, и со скелетными элементами (включая ребра), лежащими по обе стороны от них (Рис. 17.24В).
