diplopodia
Diplopodia to wrodzona wada u czworonogów polegająca na powielaniu elementów stopy na kończynie tylnej. Pochodzi od greckich korzeni diplo = „podwójny” i pod = „stopa”. Diplopodia często występuje w połączeniu z innymi nieprawidłowościami strukturalnymi i może być śmiertelna. Jest to bardziej ekstremalne niż polidaktylia , obecność dodatkowych cyfr .
Opis
Dotknięta noga zwykle ma jedną stopę, która jest w przybliżeniu w normalnej pozycji. Dodatkowa stopa składa się przynajmniej z niektórych kości śródstopia lub stępu i dodatkowych cyfr, chociaż zwykle nie jest kompletna. Stopy można łączyć ze sobą, tak że kończyna wydaje się mieć jedną dużą stopę lub dodatkową stopę można połączyć z kończyną oddzielnie, zwykle powyżej poziomu drugiej stopy. Diplopodia dotyczy jednej lub obu tylnych kończyn.
Powoduje
Recesywne allele niektórych genów zaangażowanych w tworzenie wzorców kończyn embrionalnych wytwarzają obustronne diplopodia, a diplopodia można eksperymentalnie indukować we wczesnych zarodkach. Wiele przypadków diplopodiów u ludzi nie ma wyraźnej przyczyny.
Ludzie byli w stanie wytworzyć kończyny diplopodów poprzez zwiększenie sygnalizacji dźwiękowej jeża (shh) w pąkach kończyn zarodków. Strefa aktywności polaryzacyjnej (ZPA) w proksymalnej tylnej mezodermie zawiązka kończyny czworonoga odpowiada za utrzymanie osi przednio-tylnej rosnącej kończyny. ZPA wydziela białko shh, które indukuje tworzenie dystalnego odcinka kończyny, czyli autopodu , z tylną stroną skierowaną w stronę ZPA. Kiedy komórki ZPA, komórki inne niż ZPA stworzone do ekspresji shh lub po prostu kulki nasączone białkiem shh są wszczepiane w przednią stronę zawiązka kończyny, koniec powstałej kończyny jest zduplikowany, jak w diplopodiach. Tylny autopod na tej kończynie ma normalną orientację, a dodatkowy, przedni autopod ma odwróconą oś przednio-tylną. Dzieje się tak, ponieważ oryginalny ZPA i dodane źródło sygnalizacji shh indukują tworzenie autopodu.
Diplopodia u ludzi
Diplopodia często występuje w połączeniu z aplazją lub niedorozwojem kości piszczelowej . Czasami piszczel jest zastępowany przez inną kość strzałkową . Dodatkowa stopa jest prawie zawsze połączona z normalną stopą, chociaż opisano przypadek, w którym prawie cała dodatkowa stopa została połączona z tylną częścią kostki.
Diplopodia u kurczaków
Ludzie zidentyfikowali pięć recesywnych letalnych mutacji u kurczaków, które powodują obustronne diplopodie. Geny są ponumerowane w kolejności ich odkryć, z symbolami dp-1, dp-2, dp-3, dp-4 i dp-5.
Kurczaki zwykle mają anizodaktylowy układ palców, z jednym krótkim palcem skierowanym do tyłu i trzema długimi palcami skierowanymi do przodu. W diplopodiach stopy zwykle nie mają normalnego tylnego palca i zamiast tego rozwijają od dwóch do czterech dodatkowych palców w różnych pozycjach między stawem skokowym a przednimi palcami. Palce są prawie zawsze połączone z dodatkowymi kośćmi śródstopia , chociaż czasami palce nie zawierają żadnej kości. Znaleziono zarodki z diplopodiami z liczbą cyfr na jednym skrzydle od jednego do siedmiu, podczas gdy normalne zarodki mają trzy cyfry na skrzydło. Pąki kończyn dwunożnych najpierw wyraźnie różnią się od pąków normalnych kończyn nienormalnie grubymi i długimi ektodermalnymi grzbietami wierzchołkowymi . Diplopodia zwykle opóźnia zarodkowy wzrost chrząstki , kości i ścięgna o dwa dni, szczególnie w kończynach. Inne cechy często spotykane u mutantów diplopodiów to skrócone skrzydła i nogi, krótki górny dziób i mniejszy rozmiar zarodka. Wiele zarodków osiąga końcowy etap embrionalny, ale potem nie jest w stanie się wykluć, chociaż zarodki diplopodów mogą czasami wykluć się i dojrzeć.
Pojedyncze mutacje diplopodiów wytwarzają szeroki zakres fenotypów o tych samych ogólnych cechach, a nawet mogą w różny sposób wpływać na lewe i prawe nogi poszczególnych kurczaków. Zakresy fenotypów wytwarzanych przez różne mutacje również w dużym stopniu się pokrywają, więc mutacje diplopodiów czasami trzeba rozróżnić na podstawie rozkładu fenotypów. Dr Ursula Abbott dokładnie przestudiowała fenotypy i opisy pierwszych czterech mutacji diplopodiów i uszeregowała je od najmniej do najpoważniejszych: dp-3, dp-1, dp-4, dp-2.
Diplopodia-1
Ta autosomalna mutacja daje homozygotom zduplikowane końcówki skrzydeł i stopy przed zwykłymi strukturami, jak w eksperymentalnie wywołanych diplopodiach opisanych powyżej. Jednak w przeciwieństwie do eksperymentalnie manipulowanych zarodków, zarodki te nie wykazują zmian w ekspresji shh. Zarodki eksprymują hoxd-11 , hoxd-12 , hoxd-13 , Bmp-2 i Fgf-4 wzdłuż całej krawędzi każdego zawiązka kończyny, chociaż te geny są zwykle wyrażane tylko na tylnej krawędzi.
Diplopodia-2
Jest to cecha autosomalna, która daje bardzo ekstremalny fenotyp diplopoda, z maksymalnie ośmioma palcami na stopie. U niektórych zarodków dwa zewnętrzne przednie palce każdej stopy są ze sobą połączone. Cecha wymarła i nigdy nie została w pełni scharakteryzowana.
Diplopodia-3
Jest to cecha autosomalna, która może być najmniej dotkliwa z pięciu.
Diplopodia-4
Ta mutacja sprzężona z płcią jest podobna do poprzednich mutacji, ale powoduje, że zarodek ma grubsze kości skrzydeł.
Diplopodia-5
Jest to mutacja autosomalna, która daje zarodkom błonę między dwoma wewnętrznymi przednimi palcami każdej stopy, oprócz zwykłych cech diplopodiów. Prawie wszystkie zarodki przeżywają do końca inkubacji, ale nie są w stanie usunąć płynu z płuc ani wchłonąć krwi z naczyń pozazarodkowych. Te problemy zawsze uniemożliwiają im wyklucie. Prawie wszystkie zarodki diplopodia-5 mają tylko jeden lub dwa dodatkowe palce na każdej stopie, więc ta mutacja powoduje najmniej ekstremalne wady rozwojowe stopy.