Ukrainian Journal of Perinatology and Pediatrics. 2024. 3(99): 115-123. doi: 10.15574/PP.2024.3(99).115123
Хмара Т. В., Коваль О. А., Цигикало О. В., Паньків Т. В., Заморський І. І.
Буковинський державний медичний університет, Україна

Для цитування: Хмара ТВ, Коваль ОА, Цигикало ОВ, Паньків ТВ, Заморський ІІ. (2024). Особливості появи первинних центрів скостеніння в людини. Український журнал Перинатологія і Педіатрія. 3(99): 115-123. doi: 10.15574/PP.2024.3(99).115123.
Стаття надійшла до редакції 09.05.2024 р.; прийнята до друку 04.09.2024 р.

Цифрові дані комп’ютерних томограм первинних центрів скостеніння в плодів людини можуть слугувати віковими нормативними інтервалами, актуальними для гінекологів, акушерів, педіатрів і діагностів під час скринінгових ультразвукових досліджень.
Мета – з’ясувати терміни виникнення первинних центрів скостеніння і динаміки подальшого розвитку закладок кісток людини для оцінювання віку плода та для ультразвукової діагностики вроджених вад розвитку.
Матеріали та методи. Дослідження проведено на 32 серіях послідовних сагітальних, фронтальних і горизонтальних зрізів зародків і передплодів людини віком від 4 до 12 тижнів внутрішньоутробного розвитку (ВУР) 4,0-80,0 мм тім’яно-куприкової довжини (ТКД) і 54 препаратах плодів людини 4-7 місяців (81,0-270,0 мм ТКД) за допомогою мікроскопічного методу, комп’ютерної томографії і створення 3D-реконструкційних моделей передплодів і плодів людини різного віку. Програма автоматично окреслює контури кісткової моделі за градієнтами шкали Хаунсфільда, що дає змогу візуалізувати та провести морфометрію як усієї моделі, так і осередків скостеніння.
Результати. Наприкінці 6-го тижня ембріонального розвитку спостерігається скупчення мезенхіми в ділянці майбутніх хрящових моделей скелета, – це передхрящова стадія остеогенезу, яка добре виражена в ділянці майбутньої хрящової моделі хребта. На початку 8-го тижня ВУР відзначається хрящова будова ребер, кісток кінцівок, таза і тіл хребців. У тілах хребців виявляється тенденція стосовно процесів скостеніння, яка виражається в нерівномірному фарбуванні міжклітинної речовини, що набуває подекуди темного кольору. У цей віковий період з’являються три точки закладки кісткової тканини, розміщені в ділянці закладок верхньої і нижньої щелеп та в ключиці. Наприкінці 8-го – на початку 9-го тижня ВУР значно збільшується інтенсивність закладок кісткової тканини в ключиці і щелепах, передусім у верхній щелепі. У 9-тижневих передплодів людини на серіях гістологічних зрізів чітко визначаються частини ребра: головка, шийка і тіло. У ділянці з’єднання ребер із хребцями виявляється межа між кістковою частиною ребра і його головкою. У 11-тижневих передплодів людини визначаються численні і різноманітні осередки скостеніння в багатьох кістках скелета. Враховуючи те, що скорочення м’язів плода починається з 3-го місяця внутрішньоутробного життя, то вже з цього моменту мускулатура, що скорочується, впливає на оформлення деталей будови скелета, зокрема, відростків дуг і тіл хребців. У моделях трубчастих кісток нижніх і верхніх кінцівок наявні інтенсивні концентричні відкладання кістки, тоді як в інших осередках скостеніння спостерігається головним чином відкладання кістки у вигляді пластин різної форми і розмірів, з’єднаних між собою більш тонкими кістковими тяжами. У плодів 6-7 місяців чітко виражене скостеніння тазових кісток. Процес скостеніння майже повністю захоплює задні відділи клубової кістки, за винятком її нижніх відділів і хрящових ділянок, які примикають до клубового гребня. Інтенсивне відкладання кісткових мас виявляється в ділянці сідничних горбів.
Висновки. Уперше первинні центри скостеніння в ембріонів людини з’являються у віці 1,5 місяця та розміщені в ключиці, верхній і нижній щелепах. У подальшому процес скостеніння динамічно збільшується, ускладнюється, перебігаючи специфічно з певними особливостями для кожної майбутньої кістки. Відкладання кісткових мас, різної форми і розмірів, виражене нерівномірно в окремих частинах скелета.
Дослідження виконано відповідно до принципів Гельсінської Декларації. Протокол дослідження ухвалено Локальним етичним комітетом установи. На проведення досліджень отримано інформовану згоду пацієнток.
Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.
Ключові слова: остеогенез, осередки скостеніння, комп’ютерна томографія, плід, людина.

ЛІТЕРАТУРА

1. Arnold A, Dennison E, Kovacs CS, Mannstadt M, Rizzoli R, Brandi ML et al. (2021). Hormonal regulation of biomineralization. Nat Rev Endocrinol. 17(5): 261-275. https://doi.org/10.1038/s41574-021-00477-2; PMid:33727709

2. Badura A, Baumgart M, Grzonkowska M, Badura M, Janiewicz P et al. (2024). Application of artificial neural networks to evaluate femur development in the human fetus. PloS One. 19(3): e0299062. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0299062; PMid:38478573 PMCid:PMC10936769

3. Baumgart M, Wiśniewski M, Grzonkowska M, Badura M, Szpinda M, Pawlak-Osińska K. (2019). Morphometric study of the primary ossification center of the fibular shaft in the human fetus. Surg Radiol Anat. 41(3): 297-305. https://doi.org/10.1007/s00276-018-2147-5; PMid:30542927 PMCid:PMC6420470

4. Baumgart M, Wiśniewski M, Grzonkowska M, Badura M, Szpinda M, Pawlak-Osińska K. (2019). Three-dimensional growth of tibial shaft ossification in the human fetus: a digital-image and statistical analysis. Surg Radiol Anat. 41(1): 87-95. https://doi.org/10.1007/s00276-018-2138-6; PMid:30470878 PMCid:PMC6513801

5. Baumgart M, Wiśniewski M, Grzonkowska M, Małkowski B, Badura M et al. (2016). Digital image analysis of ossification centers in the axial dens and body in the human fetus. Surg Radiol Anat. 38(10): 1195-1203. https://doi.org/10.1007/s00276-016-1679-9; PMid:27130209 PMCid:PMC5104797

6. Breeland G, Sinkler MA, Menezes RG. (2022). Embryology, bone ossification. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.

7. Чухрій ІВ. (2017). Особливості розвитку образу тіла у осіб з порушенням функцій опорно-рухового апарату. Психологічний часопис. 3(5): 163-172. https://doi.org/10.31108/1.2017.5.9.14.

8. Dawood Y, Strijkers GJ, Limpens J, Oostra RJ, de Bakker BS. (2020). Novel imaging techniques to study postmortem human fetal anatomy: a systematic review on microfocus-CT and ultra-high-field MRI. Eur Radiol. 30(4): 2280-2292. https://doi.org/10.1007/s00330-019-06543-8; PMid:31834508 PMCid:PMC7062658

9. Дмитренко РР, Коваль ОА, Андрущак ЛА, Макарчук ІС, Цигикало ОВ. (2023).  Особливості ідентифікації різних типів тканин під час 3D-реконструкції мікроскопічних структур людини. Неонатологія, хірургія та перинатальна медицина. 13(4): 125-134. https://doi.org/10.24061/2413-4260.XIII.4.50.2023.18. 

10. Grzonkowska M, Baumgart M, Badura M, Wiśniewski M, Szpinda M. (2021). Quantitative anatomy of the fused ossification center of the occipital squama in the human fetus. PloS One. 16(2): e0247601. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0247601; PMid:33621236 PMCid:PMC7901728

11. Grzonkowska M, Baumgart M, Badura M, Wiśniewski M, Lisiecki J, Szpinda M. (2021). Quantitative anatomy of primary ossification centres of the lateral and basilar parts of the occipital bone in the human foetus. Folia Morphol (Warsz). 80(4): 895-903. https://doi.org/10.5603/FM.a2021.0115; PMid:34750804

12. Grzonkowska M, Baumgart M, Kułakowski M, Szpinda M. (2023). Quantitative anatomy of the primary ossification center of the squamous part of temporal bone in the human fetus. PloS One. 18(12): e0295590. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0295590; PMid:38060582 PMCid:PMC10703256

13. Han X, Yu J, Yang X, Chen C, Zhou H, Qiu C et al. (2024). Artificial intelligence assistance for fetal development: evaluation of an automated software for biometry measurements in the mid-trimester. BMC Pregnancy Childbirth. 24(1): 158. https://doi.org/10.1186/s12884-024-06336-y; PMid:38395822 PMCid:PMC10885506

14. Kang X, Carlin A, Cannie MM, Sanchez TC, Jani JC. (2020). Fetal postmortem imaging: an overview of current techniques and future perspectives. Am J Obstet Gynecol. 223(4): 493-515. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2020.04.034; PMid:32376319

15. Хмара ТВ, Шевчук КЗ, Морараш ЮА, Ризничук МО, Стельмах ГЯ. (2020). Онтологія уроджених вад кісток грудного пояса, Український журнал медицини, біології та спорту. 5(3): 98-106. https://doi.org/10.26693/jmbs05.03.098.

16. Knapik DM, Do MT, Fausett CL, Liu RW. (2022). An anatomic and 3D study of the development of the proximal humeral physis. Surg Radiol Anat. 44(6): 869-876. https://doi.org/10.1007/s00276-022-02946-3; PMid:35476149

17. Lang A, Benn A, Collins JM, Wolter A, Balcaen T, Kerckhofs G et al. (2024). Endothelial SMAD1/5 signaling couples angiogenesis to osteogenesis in juvenile bone. Commun Biol. 7(1): 315. https://doi.org/10.1038/s42003-024-05915-1; PMid:38480819 PMCid:PMC10937971

18. Марчук ОФ, Сокольник СО, Марчук ЮФ, Андрійчук ДР, Марчук ФД. (2018). Морфогенез кісток передпліччя та кисті в онтогенезі людини. Буковинський медичний вісник. 22(4): 87-91. https://doi.org/10.24061/2413-0737.XXII.4.88.2018.91.

19. Norberti N, Tonelli P, Giaconi C, Nardi C, Focardi M, Nesi G et al. (2019). State of the art in post-mortem computed tomography: a review of current literature. Virchows Arch. 475(2): 139-150. https://doi.org/10.1007/s00428-019-02562-4; PMid:30937612

20. Pappalardo XG, Testa G, Pellitteri R, Dell'Albani P, Rodolico M et al. (2023). Early Life Stress (ELS) Effects on Fetal and Adult Bone Development. Children (Basel). 10(1): 102. https://doi.org/10.3390/children10010102; PMid:36670652 PMCid:PMC9856960

21. Rayannavar A, Calabria AC. (2020). Screening for Metabolic Bone Disease of prematurity. Semin Fetal Neonatal Med. 25(1): 101086. https://doi.org/10.1016/j.siny.2020.101086; PMid:32081592

22. Sethi A, Priyadarshi M, Agarwal R. (2020). Mineral and bone physiology in the foetus, preterm and full-term neonates. Semin Fetal Neonatal Med. 25(1): 101076. https://doi.org/10.1016/j.siny.2019.101076; PMid:31882392

23. Stenhouse C, Suva LJ, Gaddy D, Wu G, Bazer FW. (2022). Phosphate, Calcium, and Vitamin D: Key Regulators of Fetal and Placental Development in Mammals. Adv Exp Med Biol. 1354: 77-107. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85686-1_5; PMid:34807438

24. Suzuki Y, Matsubayashi J, Ji X, Yamada S, Yoneyama A, Imai H et al. (2019). Morphogenesis of the femur at different stages of normal human development. PloS One. 14(8): e0221569. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221569; PMid:31442281 PMCid:PMC6707600

25. Цигикало ОВ, Дмитренко РР, Попова ІС, Банул БЮ. (2021). Особливості будови та функцій опорно-рухового апарату людини в різні вікові періоди. Буковинський медичний вісник. 25(3): 144-148. https://doi.org/10.24061/2413-0737.XXV.3.99.2021.22.

26. Xu R, Hu J, Zhou X, Yang Y. (2018). Heterotopic ossification: Mechanistic insights and clinical challenges. Bone. 109: 134-142. https://doi.org/10.1016/j.bone.2017.08.025; PMid:28855144

27. Xu Y, Huang M, He W, He C, Chen K, Hou J et al. (2022). Heterotopic Ossification: Clinical Features, Basic Researches, and Mechanical Stimulations. Front Cell Dev Biol. 10: 770931. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.770931; PMid:35145964 PMCid:PMC8824234