Kā veidojas kauli un muskuļi?

Vai jau prenetāli tiek noteiktas muskuļu īpašības( I tipa, II tipa muskuļu škiedras- fāzisks, posturāls)?

Atgriezīsimies pie pirmsākumiem..

Viss sākums balsta un kustību aparāta sākumam meklējams jau ļoti agrīni embrija attīstības sākumā( embrījs līdz 10. gestācijas nedēļai), kurā formējās dīgļa pamataudi- ektoderma(ārējas slānis), endoderma (iekšējais slānis) un starp tiem esošais vidējais slānis- mezoderma (1.attēls).

Mezoderma tālāk sadalās 3 daļās: aksiālā, paraksiālā un lateriālā. Lūk, tieši no paraksiālās un lateriālās mezodermas notiek skeleta un muskuļi prenatāla attīstība.

1.Paraksiālā mezoderma veido somītu šūnas, kas tālāk ģenerē sklerotoma (veido mugurkaulu) un dermamiotoma šūnas (2. attēls). No dermamiotona veidojas dermatoms( veido ādu) un miotoms ( veido muskuļus) (3. attēls). Miotoms jeb miogēnās šūnas diferencējas 2 komponetus ventrālā ( īdīglis hypaxial muskuļiem- abdominālie,starskriemeļu, diafragmas un ekstremitāšu muskuļi) un dorsālā ( īdīglis epaxial muskuļiem- muguras dziļaji, splenius, suboccipital muskuļi) virzienā. Savukārt, no miogēnām šūnas veidojas mioblasti, kas vēlak formē miocaurulītes( myotubes), kad jau varam runāt par agrīnu embrionālu muskuli (4 attēls).



Kā veidojas ekstremitātes?

Lateriālās mezodermas šūnas un miogēnās šūnas no hypaxial mezodermas

(5. attēls) migrē uz embrija ekstremitāšu veidošanās vietu, kur šūnas pavairojas (proliferation) un tajā vietā, ektoderma jeb ārejais slānis “izspiežas uz āru”, veidojot iedīgļus ekstremitāšu attīstībai (6. attēls)

Pēc 7. gestācijas nedēļas beigās, miotomi ir attīstījušies un ir notikusi augšējo un apakšējo ekstremitāšu muskuļu diferensācija (7.attēls).

Vai jau prenetāli tiek noteiktas muskuļu īpašības( I tipa, II tipa muskuļu škiedras- fāzisks, posturāls)?

Sākumā tika domāts, ka muskuļa īpašību (posturāls/ fāzisks, I tipa, II tipa muskuļškiedru daudzums) diferensācija notiek, kad tiek uzsākta motorā inervācija ( tas notiek neilgi pirms mioblasts izveidojas par miocaurulīti.

BET pētījumi ir pierādījuši, ka ātrās un lēnas muskuļu šķiedras eksistē jau mioblasta līmenī, vēl pirms motoro nervu inervācijas primitīvam muskulim( miocaurulītei). Pašlaik izskatās, ka muskuļu īpašības nosaka motoneurona un muskuļu šķiedras “saderība”, kas tiek noteikta caur muskuļa šķiedras šūnas virsmu (cell surfaces). Sākotnēji, motoneurons var beigties gan ātrajās, gan lēnajās muskuļus, bet vēlāk šie savienojumi var “izust”,- tātād ātrās nervu šķiedras inervē tikai ātrās muskuļu šķiedras, bet lēnās nervu šķiedras sekojoši lēnās muskuļu šķiedras. Tālāk muskuļu īpašības ietekmē kontraktīlo elementi, bet šie elementi ir mainīgi, piem., postnatāli tos var ietekmēt gan hipertrofija ai ilgstoša nepietiekoša aktivitāte.

Līdz ar to var apgalvot, ka muskuļu īpašības veidojas bērna 1 dzīves gadā- posturālie muskuļi funkcija attīstās līdz ar bērna spēju noturēt pozu pret gravitāciju, savukārt fāziskie muskuļi attīstās līdz ar lokomocijas jeb kustībām.


Avoti:

Sayer AA & Cooper C. (2005). Fetal programming of body composition and musculoskeletal development. Early Hum. Dev. , 81, 735-44. PMID: 16081228 DOI.

CARLSON, Bruce M. Human embryology and developmental biology. Sixth edition. St. Louis, Missouri: Elsevier, [2019]. Page 171-180. ISBN 9780323523752.

IJKEMA-PAASSEN, J. a A. GRAMSBERGEN. Development of Postural Muscles and Their Innervation. Neural Plasticity [online]. 2005, 12(2-3), 141-151 [cit. 2019-11-23]. DOI: 10.1155/NP.2005.141. ISSN 2090-5904.

VAN DER FITS, Ingrid B.M a Mijna HADDERS-ALGRA. The Development of Postural Response Patterns During Reaching in Healthy Infants. Neuroscience & Biobehavioral Reviews [online]. 1998, 22(4), 521-526 [cit. 2019-11-23]. DOI: 10.1016/S0149-7634(97)00039-0. ISSN 01497634.

KOBESOVA, Alena a Pavel KOLAR. Developmental kinesiology: Three levels of motor control in the assessment and treatment of the motor system. Journal of Bodywork and Movement Therapies [online]. 2014, 18(1), 23-33 [cit. 2019-11-23]. DOI: 10.1016/j.jbmt.2013.04.002.

SHENG, Guojun. The developmental basis of mesenchymal stem/stromal cells (MSCs). BMC Developmental Biology [online]. 2015, 15(1) [cit. 2019-11-23]. DOI: 10.1186/s12861-015-0094-5. ISSN 1471-213X.