[논문 리뷰] Absence of Typical Haversian System from the Compact Bone of Some Reptile and Bird Species

Yasser A. Ahmed, Mohamed Abdelsabourv Khalaf외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 07. 24.

Comparative Animal Anatomy Studies참고 문헌 15인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 히스토로지적 분석을 통해 일부 파충류 및 조류 종에서 단단한 뼈에 전형적인 하버시안 시스템의 부재를 조사한다. 결과적으로, 게코는 혈관화가 없으며, 나일 모니터는 높은 혈관화를 보이며, 오리와 메추리 같은 조류는 일부 지역에서는 조밀한 하버시안 조직을, 다른 지역에서는 초기 오스테온을 보이며 미세구조가 다양함을 나타내어, mammary 하버시안 시스템이 척삭동물 뼈의 보편적 특징은 아님을 시사한다.

ABSTRACT

Background and Objective: Mammalian compact bone is composed mostly of Haversian system. Although there are many studies describing the typical Haversian system in mammals, there are few studies conducted on bones from non-mammalian species. The objective of the current study was to investigate the existence of the typical Haversian system in compact bones from reptiles and birds. Materials and Methods: Femora were collected from geckos, Nile monitors, sparrows, ducks and geese. Samples were then, fixed in 10% paraformaldehyde and embedded in paraffin. Paraffin sections were stained with hematoxylin and eosin or Von Kossa and then examined using light microscopy. Results: The current study showed different histological structures of compact bones from studied species and an absence of the typical Haversian system seen in mammals. The compact bone of geckos was mostly avascular, while Nile monitor bone was highly vascular. Sparrow bone showed one side vascular and the other side avascular. The vascularity was represented by primary vascular canals surrounded by a few irregularly arranged osteocytes inside their lacunae forming primary osteons. Bone tissue from ducks and geese were similar and were composed mostly of dense Haversian tissue, while some areas had primary osteons. Conclusion: The compact bone microstructure in some reptile and bird species lack the typical Haversian system described in mammals. This will be of a great importance in developing a better understanding of long bone anatomy and physiology in different species.

연구 동기 및 목표

• 비우태형 종의 단단한 뼈에서 전형적인 하버시안 시스템의 유무를 조사하기 위해.
• 하버시안 시스템이 잘 알려진 우태형 동물과 비교하여 파충류 및 조류의 뼈 미세구조를 비교하기 위해.
• 비우태형 척삭동물에서 뼈 구조적 다양성의 진화적 및 기능적 의미를 이해하기 위해.
• vertebrate 분류군에 걸쳐 긴 뼈 해부학 및 생리학에 대한 보다 종합적인 이해에 기여하기 위해.

제안 방법

• 게코, 나일 모니터, 참새, 오리, 메추리의 대퇴골 샘플을 수거함.
• 10% 포르말데히드로 고정하고 파라핀에 임베딩하여 절단을 위해 준비함.
• 세포 및 광물화된 기질 구조를 시각화하기 위해 헤마토옥신-에오신 또는 본 쿠사 염색을 실시함.
• 혈관화, 골세포 배열, 오스테온 형태와 같은 히스토로지적 특징을 관찰하기 위해 일반 현미경을 사용함.
• 미세구조 패턴을 초기 오스테온, 조밀한 하버시안 조직, 또는 혈관이 없는 단단한 뼈로 분류함.
• 우태형 하버시안 시스템과의 비교 분석을 통해 일관된 패턴 또는 이질성을 규명함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비우태형 파충류 및 조류는 우태형 뼈에서 관찰되는 전형적인 하버시안 시스템을 나타내는가?
• RQ2 다양한 파충류 및 조류 종 간에 단단한 뼈의 미세구조적 변동성은 어떠한가?
• RQ3 연구된 종의 대퇴골 단단한 뼈에서 혈관 분포는 어떻게 다를까?
• RQ4 이들 종에서 초기 오스테온 또는 하버시안 유사 구조가 우태형 하버시안 시스템을 얼마나 대체하거나 모방하는가?
• RQ5 비우태형 척삭동물에서 전형적인 하버시안 시스템의 유무는 뼈 생리학 및 진화에 어떤 의미를 갖는가?

주요 결과

• 게코의 대퇴골 단단한 뼈는 주로 혈관이 없었으며, 전형적인 하버시안 시스템을 보이지 않았다.
• 나일 모니터 뼈는 높은 혈관화를 보였으며, 초기 혈관 채널과 불규칙하게 배열된 골세포가 초기 오스테온을 형성함.
• 참새의 대퇴골 뼈는 단일 측면에서 혈관화되었으며, 다른 측면은 혈관이 없었음.
• 오리와 메추리의 뼈 조직은 유사했으며, 주로 조밀한 하버시안 조직으로 구성되었지만 일부 지역에는 초기 오스테온이 존재함.
• 우태형 뼈의 특징인 전형적인 하버시안 시스템은 연구된 파충류 및 조류 종의 단단한 뼈에서 부재함.
• 종 간의 미세구조적 다양성은 우태형 하버시안 시스템이 척삭동물 뼈의 보편적 특징이 아님을 시사한다.