Kraniosynostoza
Patofizjologia i mechanizm

Kraniosynostoza to przedwczesne zarastanie szwów czaszkowych, prowadzące do zaburzeń morfologii czaszki i potencjalnych deficytów neurorozwojowych. Etiologia obejmuje mutacje genetyczne, głównie w genach FGFR2 (32% przypadków genetycznych), FGFR3 (25%), TWIST1 (19%) i EFNB1 (7%), z dominującym mechanizmem gain-of-function w receptorach FGFR, co skutkuje nadmierną aktywacją szlaku FGF/FGFR i ekspresją RUNX2, prowadzącą do przedwczesnego różnicowania osteoblastów i zamknięcia szwów. Kluczowe szlaki sygnałowe zaangażowane w patogenezę to FGF/FGFR, TGF-β (szczególnie TGF-β2 indukujący zamknięcie szwu przez fosforylację Erk1/2), Wnt oraz Hedgehog. Utrata mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) szwu, nadmierna autofagia oraz zaburzenia mechanotransdukcji przez rzęskę pierwotną również odgrywają istotną rolę. Czynniki środowiskowe, takie jak zaawansowany wiek rodziców, palenie matki (15 papierosów/dzień), zapłodnienie in vitro, leki (kwas walproinowy, nitrofurantoina, sertralina), ograniczenia przestrzeni wewnątrzmacicznej oraz choroby metaboliczne (krzywica, hiperkalcemia) mogą modulować penetrację i ekspresję fenotypu.

Patogeneza kraniosynostozy

Kraniosynostoza, definiowana jako przedwczesne zarastanie jednego lub kilku szwów czaszkowych, stanowi istotny problem kliniczny, który może prowadzić do zaburzeń morfologii czaszki oraz potencjalnych zaburzeń neurorozwojowych. Zjawisko to zachodzi na skutek przedwczesnego, wewnątrzmacicznego zrośnięcia szwów czaszkowych, które w normalnych warunkach powinny pozostać otwarte, aby umożliwić przejście przez kanał rodny oraz późniejszą ekspansję i wzrost rozwijającego się mózgu. Gdy szwy te zamykają się przedwcześnie, kształt głowy ulega zmianie w zależności od tego, które szwy są dotknięte tym procesem.12

Czynniki genetyczne w patogenezie kraniosynostozy

Około 20% wszystkich przypadków kraniosynostozy ma podłoże genetyczne, a większość z nich jest dziedziczona w sposób autosomalny dominujący.13 Badania wykazały, że geny najczęściej ulegające mutacjom w przypadku kraniosynostozy to FGFR2 (32% wszystkich przypadków genetycznych), FGFR3 (25%), TWIST1 (19%) i EFNB1 (7%).34 W przypadkach niesyndromowej kraniosynostozy korowej (cNSC), około 15% przypadków obejmuje warianty przyczynowe w 29 genach, przy czym mutacje są autosomalnie dominujące w 8% przypadków.5

Na poziomie komórkowym, konsekwencje mutacji są złożone i obejmują zwiększoną proliferację, różnicowanie i apoptozę osteoblastów graniczących z mezenchymą szwu czaszkowego. Przedwczesne różnicowanie jest prawdopodobnie najważniejszym czynnikiem prowadzącym do kraniosynostozy.3 Mutacje w genach FGFR są zazwyczaj typu gain-of-function, co prowadzi do nadmiernej aktywacji szlaku sygnałowego FGF/FGFR, a w konsekwencji do ekspresji czynnika transkrypcyjnego RUNX2. Skutkiem tego jest wczesne różnicowanie komórek mezenchymalnych w osteoblasty, które osadzają kość i ostatecznie prowadzą do przedwczesnego zamknięcia szwu.6

Rola szlaków sygnałowych w patogenezie

W patogenezie kraniosynostozy kluczową rolę odgrywają liczne szlaki sygnałowe, w tym:

  • Szlak FGF/FGFR – Receptory czynnika wzrostu fibroblastów (FGFRs) są podklasą receptorów kinazy tyrozynowej, które aktywują się, gdy czynnik wzrostu fibroblastów (FGF), heparanosiarczany proteoglikany (HSPGs) i FGFR tworzą kompleks trimolekularny, co prowadzi do dimeryzacji receptora, autofosforylacji i sygnalizacji downstream.47
  • Szlak TGF-β – Transformujący czynnik wzrostu (TGF-β) jest odpowiedzialny za różnicowanie osteoblastów i potencjał produkcji macierzy. Badania wykazały, że TGF-β2 indukuje zamknięcie szwu poprzez fosforylację Erk1/2.89
  • Szlak Wnt – Msx2, który jest regulowany przez szlak Wnt, jest niezbędny do prawidłowego zamykania szwów.8
  • Szlak Hedgehog (HH) – Jest istotny dla wzorowania i różnicowania tkanki mezodermalnej, a także później dla morfogenezy szwu czaszkowego i kostnienia śródchrzęstnego.10

Interakcje między tymi szlakami sygnałowymi są złożone i mają kluczowe znaczenie dla określenia losu szwów czaszkowych.711 Zaburzenia w tych szlakach mogą prowadzić do przedwczesnego zrastania się szwów czaszkowych.

Rola komórek macierzystych mezenchymalnych

Szew czaszkowy zawiera niszę mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC), która jest kluczowa dla homeostazy i naprawy twarzoczaszki. Utrata MSC szwu jest nowo zidentyfikowanym mechanizmem napędzającym chorobę.12 Badania wykazały, że komórki Gli1+ w mezenchymie szwu tworzą osteogenne komórki macierzyste szwów twarzoczaszki, a patogeneza kraniosynostozy może wynikać ze zmniejszonej liczby komórek Gli1+.6

W patogenezie kraniosynostozy można zidentyfikować również defekty przedkostnienia oraz defekty po-kostnieniu:

  • Defekty przedkostnienia obejmują niewystarczające różnicowanie migrujących komórek grzebienia nerwowego czaszki w komórki mezenchymalne, niewystarczającą odnowę komórek grzebienia nerwowego i niewłaściwą lokalizację mezodermy i/lub komórek grzebienia nerwowego w miejscach tworzenia kości i szwów.13
  • Defekty po-kostnieniu obejmują zaburzenia w utrzymaniu granicy kości/szwu czaszki, przedwczesne zaangażowanie komórek progenitorowych czaszki i osteogenezę szwu, zmniejszoną proliferację i/lub apoptozę komórek macierzystych szwu lub komórek progenitorowych kości czaszki.14

Nasze rozumienie tych procesów wskazuje, że autofagia jest również istotnym procesem w patogenezie kraniosynostozy. Badania sugerują, że autofagia jest niezbędna dla różnicowania osteogennego komórek mezenchymalnych szwu (SMC), a nadmierna autofagia jest molekularną nieprawidłowością leżącą u podstaw przedwczesnego kostnienia czaszki w niesyndromowej kraniosynostozie.15

Mechanotransdukcja i czynniki mechaniczne

Coraz więcej dowodów sugeruje, że czynniki mechaniczne odgrywają znaczącą rolę w patogenezie kraniosynostozy. Rzęska pierwotna pełni funkcję czujnika i łącznika między nieprawidłowymi bodźcami mechanicznymi ze środowiska a wadliwymi ścieżkami rozwojowymi wynikającymi z podstawowego tła genetycznego.16

Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że zastosowanie zewnętrznego obciążenia mechanicznego na czaszkę myszy z syndromową kraniosynostozą może zapobiec całkowitemu zamknięciu szwu wieńcowego i przedniego synchondrosis, co z kolei zmniejsza szkodliwe skutki dla kształtu i wielkości czaszki, częściowo przywracając normalny wygląd czaszki.1718

Cykliczne napięcie z żucia i ssania wpływa na zamykanie szwów sklepienia czaszki, szczególnie szwu metopowego, który jest ważnym miejscem kraniosynostozy. W badaniach na zwierzętach wykazano, że podczas żucia szew międzyczołowy (odpowiednik ludzkiego szwu metopowego) doświadcza większych wielkości napięcia niż inne szwy sklepienia czaszki.19 Badania na ludziach potwierdzają, że wzorce napięcia kości wynikające z żucia i ssania u niemowląt korelują z fizjologicznie wczesnym wzorcem zamykania szwu metopowego.20

Czynniki środowiskowe i epigenetyczne

Poza czynnikami genetycznymi, w patogenezie kraniosynostozy istotną rolę odgrywają także czynniki środowiskowe:1

  • Zaawansowany wiek rodziców
  • Palenie przez matkę (15 papierosów/dzień)
  • Zapłodnienie in vitro
  • Specyficzne leki, takie jak kwas walproinowy, nitrofurantoina i sertralina
  • Ograniczenia przestrzeni wewnątrzmacicznej
  • Choroby metaboliczne, takie jak krzywica i hiperkalcemia

Badania wykazują, że predysponujące mutacje genetyczne mogą wymagać dodatkowych czynników środowiskowych, aby wywołać chorobę. Na przykład, w badaniu nad bliźniętami jednojajowymi stwierdzono, że mutacja heterozygotyczna genu Axin2 (c.1181G→A, p.R394H) prowadziła do haploniewystarczalności z niepełną penetracją u kobiet, a dodatkowe czynniki ryzyka prenatalnego (wewnątrzmaciczne ograniczenie wzrostu i położenie pośladkowe) były niezbędne do wywołania kraniosynostozy strzałkowej.21

Zwiększone ciśnienie wewnątrzczaszkowe

Jeśli kraniosynostoza pozostaje nieleczona, może wpłynąć na rozwój z powodu ograniczeń wzrostu mózgu i zwiększonego ciśnienia wewnątrzczaszkowego (ICP).5 Historycznie uważano, że podwyższone ICP wynika głównie z przedwczesnego zrośnięcia się czaszki, zmniejszając objętość, którą mózg może zajmować, co prowadzi do jego kompresji.22

Jednak pacjenci nadal mają przewlekłe podwyższone ICP nawet po chirurgicznym rozszerzeniu czaszki, co sugeruje, że istnieją inne przyczyny podwyższenia ICP w kraniosynostozie. Rosnące dowody sugerują, że podwyższenie ICP może częściowo wynikać z malformacji żylnych, które prowadzą do akumulacji płynu mózgowo-rdzeniowego i podwyższonego ICP.22 Zwiększone ICP na korze mózgowej uważa się za czynnik przyczyniający się do zaburzeń neurokognitywnych i inteligencji.23

Mechanizmy molekularne kraniosynostozy

Mutacje w receptorach czynnika wzrostu fibroblastów (FGFR)

Mutacje w trzech z czterech znanych receptorów FGF zostały powiązane z przedwczesnym patologicznym zrastaniem się szwów.24 Większość mutacji występujących w genach FGFR to mutacje typu gain-of-function, które nadmiernie aktywują sygnały downstream, zaburzając tym samym procesy fizjologiczne i indukując kraniosynostozę.25

Dokładny mechanizm, poprzez który mutacje w FGFR prowadzą do nieprawidłowego zrastania się szwów, nie jest jeszcze do końca wyjaśniony. Badania in vitro wykazały, że w różnych warunkach hodowli sygnalizacja FGF prowadzi do zwiększonego różnicowania osteoblastów lub zmniejszonego różnicowania osteoblastów z następującą po tym apoptozą.26

Inne ścieżki zostały zidentyfikowane jako zaangażowane w patogenezę nieprawidłowego zrastania się szwów downstream od FGFR:

  • Noggin, antagonista białek morfogenetycznych kości, który jest wyrażany w mezenchymie szwu drożnych, ale nie zrastających się szwów czaszkowych. Ekspresja nogginu jest hamowana przez FGF2 i syndromową sygnalizację FGFR.26
  • TWIST1 – Heterozygotyczne mutacje utraty funkcji w TWIST1 prowadzą do zespołu Saethre-Chotzen u ludzi. Haploinsuficjencja Twist1 prowadzi do utraty granicy osteogennej-nieosteogennej i późniejszego kostnienia szwu wieńcowego.12

Mutacje wyzwalające kraniosynostozę wywołują zaburzenia w równowadze między proliferacją i różnicowaniem prekursorów komórek kostnych w szwach czaszkowych, co sugeruje, że kraniosynostoza jest prawdopodobnie wynikiem zakłócenia delikatnej równowagi, która reguluje namnażanie i dojrzewanie komórek prekursorowych kości w szwach czaszkowych.27

Rola transformującego czynnika wzrostu (TGF-β)

Transformujący czynnik wzrostu-β składa się z super-rodziny czynników wzrostu, z których trzy okazały się istotne w zrastaniu się szwu czaszkowego i kraniosynostozie. Te czynniki wzrostu obejmują TGF-β1, TGF-β2 i TGF-β3.26

Zaproponowano model dla regulacji downstream zrastania się szwu, w którym TGF-β2 indukuje zamknięcie szwu poprzez fosforylację Erk1/2. Pierwotna rola izoformy TGF-β2 w regulacji zrastania się szwu została wykazana w badaniach, w których leczenie przeciwciałami neutralizującymi TGF-β2 hamowało pooperacyjną resynostozę i wzmagało wzrost sklepienia czaszki po chirurgicznym usunięciu szwu wieńcowego w modelu królika z kraniosynostozą.9

Rola rzęski pierwotnej i mechanotransdukcji

Rzęska pierwotna działa jako komórkowa antena, łącząca nieprawidłowe bodźce mechaniczne ze środowiska z wadliwymi ścieżkami rozwojowymi wynikającymi z podstawowego tła genetycznego.16 Rzęska pierwotna służy jako centrum sygnalizacyjne i przekaźnik mechanotransdukcji między neuroektodermą przedniego mózgu, ektodermą powierzchniową, endodermą i komórkami grzebienia nerwowego czaszki.16

Udział rzęski pierwotnej w mechanosensingu osteogennym został również zaproponowany w niesyndromowej kraniosynostozie strzałkowej. Sugeruje to, że patogenne zdarzenia prowadzące do przedwczesnego zrastania się szwów obejmują zmniejszoną ekspresję rzęski pierwotnej na prekursorach osteogennych, które w związku z tym nie są w stanie właściwie wyczuwać i odpowiadać na bodźce osteogenne z otaczającego środowiska.16

Badania na modelu myszy z zespołem Crouzena wykazały, że zastosowanie zewnętrznego obciążenia mechanicznego na czaszkę myszy z syndromową kraniosynostozą może zapobiec całkowitemu zamknięciu szwu wieńcowego i przedniego synchondrosis, co z kolei zmniejsza szkodliwe skutki dla kształtu i wielkości czaszki, częściowo przywracając normalny wygląd czaszki.17

Zaburzona autofagia w kraniosynostozie

Autofagia, główny proces kataboliczny wymagany do utrzymania homeostazy kości i wzrostu kości, została zidentyfikowana jako zmiana patologiczna związana z niesyndromową kraniosynostozą (NSC). Badania wykazały, że autofagia jest niezbędna dla różnicowania osteogennego komórek mezenchymalnych szwu (SMC), a nadmierna autofagia jest molekularną nieprawidłowością leżącą u podstaw przedwczesnego kostnienia czaszki w NSC.15

Dane sugerują, że mutacje lub zmiany epigenetyczne w genach związanych z autofagią powinny być badane w celu zrozumienia etiologii NSC. Odkrycia te ujawniły istnienie autofagii podczas różnicowania osteogennego ludzkich kalwaryjnych SMC i że nadmierna autofagia w patologicznych kalwaryjnych SMC jest związana z przedwczesnym kostnieniem kalwaryjnym w NSC.28

Modele patogenezy kraniosynostozy

Model dwugenowy kraniosynostozy niesyndromowej

Badania genetyczne pozwoliły zidentyfikować model dziedziczenia dwulokusowego w niesyndromowej kraniosynostozie linii środkowej poprzez epistatyczne interakcje rzadkich heterozygotycznych mutacji SMAD6 i powszechnych alleli ryzyka w pobliżu BMP2. Istnieją niezwykle mocne dowody na niezależne wskazanie każdego lokus, wraz z wysoce znaczącymi dowodami zarówno z analizy asocjacji, jak i sprzężeń, że ryzyko kraniosynostozy jest znacznie zwiększone u osób noszących allele ryzyka w obu loci w porównaniu do tych z pojedynczym allelem ryzyka na jednym z loci.29

Rzadkie warianty uszkadzające w samym SMAD6 wywierają bardzo duży wpływ na ryzyko choroby z niską penetracją, a dziedziczenie w BMP2 wyjaśnia prawie całą zmienność występowania kraniosynostozy obserwowaną wśród nosicieli mutacji SMAD6. Wyniki wspierają model efektu progowego, z ilościowym wzrostem sygnalizacji SMAD wynikającym ze zmniejszonego hamowania sygnalizacji SMAD przez SMAD6, z powodu haploinsuficjencji, wraz z domniemanym wzrostem sygnalizacji SMAD wynikającym ze zwiększonej ekspresji BMP2 poprzez ryzykowny SNP rs1884302, prowadzącym do przyspieszonego zamknięcia szwów linii środkowej.29

Model interakcji genów i środowiska

W badaniu nad bliźniętami jednojajowymi wykazano, że mutacja heterozygotyczna Axin2 (c.1181G→A, p.R394H, rs200899695) prowadziła do haploniewystarczalności z niepełną penetracją u kobiet, a dodatkowe czynniki ryzyka prenatalnego (wewnątrzmaciczne ograniczenie wzrostu i położenie pośladkowe) były niezbędne do wywołania kraniosynostozy strzałkowej w tej chińskiej rodzinie żeńskich bliźniąt jednojajowych.21

Te odkrycia dostarczają nowych dowodów na interakcję gen-środowisko w zrozumieniu etiologii niesyndromowej kraniosynostozy (NCS). Czynniki ryzyka prenatalnego, w tym ograniczenie wewnątrzmaciczne, ciąża bliźniacza, przedwczesny poród, zaburzenia tarczycy u matki, cukrzyca ciążowa, niedożywienie, infekcje wirusowe, zwiększają podatność na kraniosynostozę u niemowląt predysponowanych genetycznie.30

Rola centralnych ośrodków kostnienia

Badania nad rolą przemieszczenia ośrodków kostnienia (tubers) w patogenezie kraniosynostozy wykazały znacząco bardziej potyliczne zlokalizowanie ośrodka kostnienia kości czołowej i bardziej czołowe zlokalizowanie ośrodka kostnienia kości ciemieniowej po stronie synostotycznego szwu wieńcowego zarówno w formie izolowanej, jak i w zespole Aperta. W przeciwieństwie do tego, nie było to obserwowane w zespole Crouzona, co wskazuje, że te dwa zespoły mają różną patogenezę.31

W przypadku trigonocefalii stwierdzono bardziej przednio-przyśrodkowe zlokalizowanie ośrodków kostnienia kości czołowej.32 Te odkrycia sugerują, że przemieszczenie ośrodków kostnienia może odgrywać rolę w patogenezie kraniosynostozy, a różne typy kraniosynostozy mogą mieć różne mechanizmy patogenetyczne.

Patofizjologia rożnych typów kraniosynostozy

Kraniosynostoza syndromowa vs. niesyndromowa

Kraniosynostoza może wystąpić jako izolowany defekt (niesyndromowa kraniosynostoza) lub jako część szerszego zespołu (syndromowa kraniosynostoza). Około 80% osób z kraniosynostozą ma typ niesyndromowy, występujący bez dodatkowych anomalii lub zidentyfikowanej nieprawidłowości genetycznej, podczas gdy około 20% niemowląt rozwija kraniosynostozę jako część ustalonego syndromu genetycznego.13

W przypadku syndromowej kraniosynostozy, często dotknięte są liczne szwy, a dzieci prezentują szeroki zakres dotkniętych systemów narządów pozaczaszkowych.33 W przeciwieństwie do niej, niesyndromowa kraniosynostoza zazwyczaj dotyczy pojedynczego szwu i ma bardziej złożoną etiologię, prawdopodobnie wynikającą z kombinacji czynników genetycznych i środowiskowych.34

Badania wykazały, że niesyndromowa kraniosynostoza w około 14,7% przypadków miała charakter rodzinny.35 Moloney i wsp. zaobserwowali mutację FGFR3 w aż 31% przypadków niesyndromowej synostozy wieńcowej, pokazując tym samym, że nieprawidłowości FGFR odgrywają ważną rolę w niesyndromowej kraniosynostozie.27

Kraniosynostoza pierwotna vs. wtórna

Kraniosynostoza może być klasyfikowana jako pierwotna lub wtórna w zależności od mechanizmu:

  • Kraniosynostoza pierwotna – Występuje w okresie prenatalnym z powodu zaburzeń rozwojowych, jest wynikiem pierwotnego defektu kostnienia.3637
  • Kraniosynostoza wtórna – Częstsza niż typu pierwotnego, może wynikać z wczesnego zrastania się szwów z powodu pierwotnego niepowodzenia wzrostu mózgu. Ponieważ wzrost mózgu napędza odsunięcie płytek kostnych w szwach, pierwotny brak wzrostu mózgu pozwala na przedwczesne zrośnięcie wszystkich szwów.37 Może także wynikać ze znanych zaburzeń systemowych, z dysfunkcją hematologiczną i/lub metaboliczną, takich jak krzywica i niedoczynność tarczycy.36

Ograniczenia przestrzeni wewnątrzmacicznej mogą odgrywać rolę w przedwczesnym zrastaniu się szwów w czaszce płodu.37 Inne wtórne przyczyny kraniosynostozy obejmują zaburzenia systemowe, które wpływają na metabolizm kości, takie jak krzywica i hiperkalcemia.38

Syndromowa kraniosynostoza – specyficzne zespoły

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat, dzięki postępom w genetyce molekularnej, zidentyfikowano wiele zespołów związanych z kraniosynostozą. Najczęściej występujące to:

  • Zespół Saethre-Chotzen – Spowodowany heterozygotycznymi mutacjami utraty funkcji w TWIST1.12
  • Zespół Aperta, Crouzona, Jackson-Weiss, Muenke i Pfeiffer – Związane z mutacjami w genach trzech z czterech receptorów czynnika wzrostu fibroblastów (FGFR-1, FGFR-2, FGFR-3).4
  • Niedawno zidentyfikowane mutacje genetyczne – Badacze zidentyfikowali dwie nowe mutacje genetyczne na genach zwanych ERF i TCF12. Oba uważane są za odgrywające rolę w tym, jak pewne komórki w organizmie, w tym komórki kostne, rosną, dzielą się i umierają.39

Mechanizmy rozwoju kraniosynostozy różnią się w zależności od nieprawidłowości genetycznej i dotkniętego szwu.14 Na przykład, w modelu zebrafish zespołu Saethre-Chotzen, będącego wynikiem kombinatorycznej utraty homologów TCF12 i TWIST1, zaobserwowano specyficzną utratę szwu wieńcowego. Sekwencyjne barwienie kości ujawniło początkowe, kierunkowe przyspieszenie produkcji kości w czaszce mutanta, z późniejszym zlokalizowanym zatrzymaniem wzrostu kości, zwiastującym utratę szwu wieńcowego.40

Implikacje kliniczne i terapeutyczne

Konsekwencje nieleczonej kraniosynostozy

Jeśli kraniosynostoza pozostaje nieleczona, może wpłynąć na rozwój z powodu ograniczeń wzrostu mózgu i zwiększonego ciśnienia wewnątrzczaszkowego.5 Zwiększone ICP na korze mózgowej uważa się za czynnik przyczyniający się do zaburzeń neurokognitywnych i inteligencji.22 Przedwczesne zrośnięcie się szwów czaszki ogranicza wzrost mózgu, prowadząc do nieprawidłowej struktury mózgu (tj. mikrocefalii) i do nieprawidłowych funkcji poznawczych w kraniosynostozie.1

Nieleczona kraniosynostoza może prowadzić do dalszego zniekształcenia czaszki i potencjalnie do ogólnego ograniczenia wzrostu głowy, z wtórnym zwiększonym ciśnieniem wewnątrzczaszkowym.41 Osoby z licznymi dotkniętymi szwami mają większe ryzyko zwiększonego ciśnienia mózgowego, co może prowadzić do bólu głowy, uszkodzenia oczu i opóźnień rozwojowych.42

Implikacje dla leczenia

Zrozumienie mechanizmów molekularnych i genetycznych leżących u podstaw kraniosynostozy ma istotne implikacje dla rozwoju nowych strategii terapeutycznych. Kilka obiecujących kierunków badawczych obejmuje:

  • Przeciwciała neutralizujące TGF-β2, które wykazały hamowanie pooperacyjnej resynostozy i wzmocnienie wzrostu sklepienia czaszki po chirurgicznym usunięciu szwu wieńcowego w modelu królika z kraniosynostozą.9
  • Manipulacja mechaniczna – Badania na modelach myszy wykazały, że zastosowanie zewnętrznego obciążenia mechanicznego na czaszkę myszy z syndromową kraniosynostozą może zapobiec całkowitemu zamknięciu szwu wieńcowego i przedniego synchondrosis.17
  • Terapie ukierunkowane na autofagię – Badania sugerują, że manipulacja procesami autofagii może stanowić potencjalny cel terapeutyczny.15
  • Terapie ukierunkowane na szlaki sygnalizacyjne – Lepsze zrozumienie szlaków sygnalizacyjnych zaangażowanych w patogenezę kraniosynostozy może prowadzić do rozwoju farmakologicznych strategii modyfikujących te szlaki.43

Chociaż chirurgia pozostaje podstawową metodą leczenia, nowe modele zwierzęce i lepsze zrozumienie biologii i patologii szwu czaszkowego mogą prowadzić do uzupełniających terapii.43 W przyszłości mogą pojawić się niechirurgiczne opcje leczenia, które opierają się na bardziej kompleksowym zrozumieniu genetycznej etiopatogenezy kraniosynostozy.44

Ważne jest, aby podkreślić, że optymalne leczenie wymaga podejścia interdyscyplinarnego i wczesnej interwencji, aby zmniejszyć potencjalne niekorzystne następstwa neurologiczne i wizualne.45 Ekscytujące przyszłe postępy, takie jak zastosowanie uczenia maszynowego, mają potencjał, aby pomóc w diagnozie kraniosynostozy, szczególnie w połączeniu z fotografią trójwymiarową.46

Kolejne rozdziały

Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.

Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.

  1. 10.04.2026
  2. www.leksykon.com.pl

Materiały źródłowe

  • #1 Craniosynostosis – StatPearls – NCBI Bookshelf
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK544366/
    Craniosynostosis, the premature fusion of one or more cranial sutures, presents a spectrum of challenges ranging from altered skull morphology to potential neurodevelopmental impairment. […] Craniosynostosis occurs due to the premature in-utero fusion of one or more cranial sutures. These sutures allow for passage through the birth canal and, later in development, allow the expansion and growth of the underlying brain. When these sutures close prematurely, the head shape becomes altered depending on the sutures involved. […] Almost 20% of all craniosynostoses have a genetic basis, most of which are inherited in an autosomal dominant fashion. […] Some of the risk factors identified to contribute to the development of craniosynostosis include: Environmental factors: Advanced parental age, maternal smoking (15 cigarettes/day), in vitro fertilization, and specific medications, such as valproic acid, nitrofurantoin, and sertraline.
  • #1 The clinical manifestations, molecular mechanisms and treatment of craniosynostosis
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9044212/
    Craniosynostosis can result from mutations, chromosomal abnormalities or adverse environmental effects, and can occur in isolation or in association with numerous syndromes. […] Based on studies from animal models, we present a framework for understanding the pathogenesis of craniosynostosis, with an emphasis on the loss of postnatal suture mesenchymal stem cells as an emerging disease-driving mechanism. […] Overall, there is a strong unmet medical need for effective therapies to treat craniosynostosis and to prevent re-synostosis. […] The premature fusion of cranial sutures restricts brain growth, leading to abnormal brain structure (i.e. microcephaly) and to abnormal cognitive functions in craniosynostosis. […] However, neurocognitive deficits have been largely neglected in basic research on craniosynostosis.
  • #2 Craniosynostosis – Wikipedia
    https://en.wikipedia.org/wiki/Craniosynostosis
    Craniosynostosis is a condition in which one or more of the fibrous sutures in a young infant’s skull prematurely fuses by turning into bone (ossification), thereby changing the growth pattern of the skull. Because the skull cannot expand perpendicular to the fused suture, it compensates by growing more in the direction parallel to the closed sutures. Sometimes the resulting growth pattern provides the necessary space for the growing brain, but results in an abnormal head shape and abnormal facial features. In cases in which the compensation does not effectively provide enough space for the growing brain, craniosynostosis results in increased intracranial pressure leading possibly to visual impairment, sleeping impairment, eating difficulties, or an impairment of mental development combined with a significant reduction in IQ.
  • #3 Craniosynostosis | European Journal of Human Genetics
    https://www.nature.com/articles/ejhg2010235
    Craniosynostosis, defined as the premature fusion of the cranial sutures, presents many challenges in classification and treatment. At least 20% of cases are caused by specific single gene mutations or chromosome abnormalities. […] Both environmental factors (especially intrauterine fetal head constraint) and genes (single gene mutations, chromosome abnormalities and polygenic background) predispose to craniosynostosis. Most genetically determined craniosynostosis is characterised by autosomal dominant inheritance, but around half of cases are accounted for by new mutations. […] Genes most commonly mutated in craniosynostosis are FGFR2, FGFR3, TWIST1 and EFNB1. […] The genes most frequently mutated were FGFR2 (32% of all genetic cases), FGFR3 (25%), TWIST1 (19%) and EFNB1 (7%). […] The cellular consequences of mutation are complex, including enhancement of proliferation, differentiation and apoptosis of osteoblasts bordering the cranial suture mesenchyme; premature differentiation is probably the most important factor leading to craniosynostosis.
  • #4 Molecular Mechanisms Involved in Craniosynostosis | In Vivo
    https://iv.iiarjournals.org/content/37/1/36
    Craniosynostosis refers to the early fusion of one or many cranial sutures, causing craniofacial abnormalities observed in 1:2,500 births worldwide. […] The main gene mutations in craniosynostosis involve FGFR1, FGFR2, FGFR3, TWIST1 and MSX2, which encode key factors influencing cranial bone morphogenesis. […] In recent decades, the progress in mapping human genes has revealed that many of the syndromic craniosynostoses have a genetic origin. For example, mutations in the genes of three of the four fibroblast growth factor receptors (FGFR-1, FGFR-2, FGFR-3) have been associated with the onset of Apert, Crouzon, Jackson-Weiss, Muenke and Pfeiffer syndromes. […] Fibroblast growth factor receptors (FGFRs) are a subset of receptor tyrosine kinases, which are activated when fibroblast growth factor (FGF), heparin sulfate proteoglycans (HSPGs), and FGFR form a trimolecular complex, resulting in receptor dimerization, autophosphorylation, and downstream signaling.
  • #5 Craniosynostosis – StatPearls – NCBI Bookshelf
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK544366/
    Genetic factors: Around 15% of SSC cases involve causal variants in 29 genes, with mutations being autosomal dominant in 8% of cases. Gene associations vary by suture type and familial patterns. […] If left untreated, craniosynostosis can affect development due to the growth restriction of the brain and increased intracranial pressure.
  • #6 Craniosynostosis | ACNR Journal
    https://acnr.co.uk/articles/craniosynostosis/
    FGFR mutation results in gain of function causing abundant activation of the FGF/FGFR signalling pathway, which is then leading to expression of runt-related transcription-factor 2 (RUNX2). The result is early onset differentiation of mesenchyme cells into osteoblasts that deposit bone and eventually lead to premature suture closure. […] Therefore, the authors showed that Gli1+ cells in the suture mesenchyme form the osteogenic stem cells of the craniofacial sutures and that pathogenesis of craniosynostosis may be due to reduced numbers of Gli1+ cells.
  • #7 Molecular signaling in pathogenesis of craniosynostosis: the role of fibroblast growth factor and transforming growth factor–β in: Neurosurgical Focus Volume 31 Issue 2 (2011) Journals
    https://thejns.org/focus/view/journals/neurosurg-focus/31/2/2011.5.focus1197.xml
    The interplay of signals between dura mater, suture mesenchyme, and brain is essential in determining the fate of cranial sutures and the pathogenesis of premature suture fusion leading to craniosynostosis. At the forefront of research into suture fusion is the role of fibroblast growth factor and transforming growth factor, which have been found to be critical in the cell-signaling cascade involved in aberrant suture fusion. […] Regulation of suture fusion in craniosynostosis is a complex process involving the interplay of multiple signaling pathways, which results in premature and aberrant fusion of cranial sutures. Ongoing research in recent years has shown that most important among these pathways are those involving signaling mediated by fibroblast growth factor (FGF) and transforming growth factor (TGF).
  • #8 Molecular Mechanisms Involved in Craniosynostosis | In Vivo
    https://iv.iiarjournals.org/content/37/1/36
    The TWIST1 gene encodes a transcription factor that is a primary regulator of many genes expressed in specific cell types, resulting in a tissue-specific phenotype. […] The genetic and biochemical information regarding suture formation and closure, combined with detailed clinical studies can lead to a pathophysiological hypothesis for craniosynostosis that will focus on processes playing a critical role on tissue boundary formation and the balance between bone cell proliferation and differentiation. […] Molecular studies of Msx2 have revealed that it is necessary for the normal closure of sutures. […] The transforming growth factor (TGF-) is responsible for osteoblastic differentiation and matrix producing potential. […] What is clear, however, is that the bones of the dome of the skull do not develop separately, but in a close and complex interaction with the developing brain and the underlying meninges. […] Future research may take into account the environmental factors (such as smoking or taking certain medication during pregnancy) of craniosynostosis and its clinical variability.
  • #9 Molecular signaling in pathogenesis of craniosynostosis: the role of fibroblast growth factor and transforming growth factor–β in: Neurosurgical Focus Volume 31 Issue 2 (2011) Journals
    https://thejns.org/focus/view/journals/neurosurg-focus/31/2/2011.5.focus1197.xml
    A model has been proposed for downstream regulation of suture fusion whereby TGF-2 induces suture closure through phosphorylation of Erk1/2. […] The primacy of the TGF-2 isoform in regulating suture fusion has been shown in studies in which treatment with TGF-2 neutralizing antibodies inhibited postoperative resynostosis and enhanced growth of the cranial vault following surgical removal of the coronal suture in a craniosynostotic rabbit model. […] Understanding how growth factors influence suture fusion allows development of new therapies for treatment.
  • #10 Ciliary Signalling and Mechanotransduction in the Pathophysiology of Craniosynostosis
    https://www.mdpi.com/2073-4425/12/7/1073
    Taking into account the wide genetic heterogeneity of the disease, Twigg and Wilkie provided an interesting overview of the main pathogenic mechanisms involved in cranial suture biology and development, considering the known disease-associated genes. […] Indeed, several genes can be categorised within a number of partially overlapping pathways, which allow defining the corresponding CS syndromes as pathway disorders, such as Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) syndromes, RASopathies, Transforming Growth Factor β (TGFβ)-related syndromes, and Hedgehog (HH) signalling-related developmental disorders, among others. […] In this developmental context, HH signalling is essential for mesodermal tissue patterning and differentiation, thereafter, in later stages, it is also needed for cranial suture morphogenesis and intramembranous ossification.
  • #11 Signaling mechanisms implicated in cranial sutures pathophysiology: Craniosynostosis · 研飞ivySCI
    https://www.ivysci.com/articles/681739__Signaling_mechanisms_implicated_in_cranial_sutures_pathophysiology_Craniosynostosis
    Normal extension and skull expansion is a synchronized process that prevails along the osteogenic intersections of the cranial sutures. […] Premature fusion of one or more cranial sutures can trigger craniosynostosis, a birth defect characterized by dramatic manifestations in appearance and functional impairment. […] Clinical studies have identified several genes implicated in the pathogenesis of craniosynostosis syndromes with useful insights into the underlying molecular signaling events that determine suture fate. […] In this review, we exploit the intracellular signal transduction pathways implicated in suture pathobiology, in an attempt to identify key signaling molecules for therapeutic targeting.
  • #12 The clinical manifestations, molecular mechanisms and treatment of craniosynostosis
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9044212/
    Numerous mutations can contribute to dysregulation of suture mesenchymal cells and subsequent premature suture fusion. […] Heterozygous loss-of-function mutations in TWIST1 lead to Saethre-Chotzen syndrome in humans. […] Twist1 haploinsufficiency leads to a loss of the osteogenic-non-osteogenic boundary and subsequent ossification of the coronal suture. […] Gain-of-function mutation in RUNX family transcription factor 2 (RUNX2) is also responsible for craniosynostosis. […] The cranial suture harbors an MSC niche that is crucial for craniofacial homeostasis and repair. […] Suture MSC loss is a newly identified disease-driving mechanism. […] This discovery calls for a unique time window for therapeutic intervention. […] Overall, pathophysiological studies will no doubt provide a better understanding of suture development, stem cell biology and tissue regeneration, and disease mechanism-based therapeutic efforts will help bring improved treatment for patients with craniosynostosis.
  • #13 Cranial Neural Crest Cells and Their Role in the Pathogenesis of Craniofacial Anomalies and Coronal Craniosynostosis
    https://www.mdpi.com/2221-3759/8/3/18
    Therefore, the role of neural crest cell defects in the pathogenesis of coronal craniosynostosis is of particular interest. […] Cranial neural crest cell defects underpin many craniofacial anomalies. […] Defects in cranial neural crest cells and their cell lineages also contribute to the pathogenesis of craniosynostosis. […] Craniosynostosis is the pediatric condition in which cranial suture tissue is prematurely lost and cranial bone fusion occurs. […] Approximately 80% of individuals with craniosynostosis are non-syndromic, occurring with no additional anomalies or identified genetic abnormality, while approximately 20% of infants develop craniosynostosis as part of an established genetic syndrome. […] Studies utilizing genetic mouse models of syndromic craniosynostosis have shown that the pathogenesis can include pre-ossification development defects, such as insufficient differentiation of migrating cranial neural crest cells into mesenchymal cells, deficient neural crest cell renewal, and inappropriate mesoderm and/or neural crest cell localization to sites of bone and suture formation.
  • #14 Cranial Neural Crest Cells and Their Role in the Pathogenesis of Craniofacial Anomalies and Coronal Craniosynostosis
    https://www.mdpi.com/2221-3759/8/3/18
    Craniosynostosis pathogenesis can also include post-ossification defects in cranial bone/suture boundary maintenance, premature cranial progenitor cell lineage commitment and suture osteogenesis, diminished proliferation, and/or apoptosis of suture stem or cranial bone progenitor cells. […] Mechanisms differ, depending upon the genetic abnormality and involved suture.
  • #15 Overactive autophagy is a pathological mechanism underlying premature suture ossification in nonsyndromic craniosynostosis | Scientific Reports
    https://www.nature.com/articles/s41598-018-24885-z
    Nonsyndromic craniosynostosis (NSC) is the most common craniosynostosis with the primary defect being one or more fused sutures. […] In contrast to syndromic craniosynostosis, the etiopathogenesis of NSC is largely unknown. […] Here we show that autophagy, a major catabolic process required for the maintenance of bone homeostasis and bone growth, is a pathological change associated with NSC. […] Our findings suggest that autophagy is essential for the osteogenic differentiation of SMCs and that overactive autophagy is a molecular abnormality underlying premature calvarial ossification in NSC. […] Although significant advances have been achieved in understanding the molecular pathogenesis of NSC, much has yet to be revealed. […] Therefore, it is likely that overactive autophagy is a pathological mechanism of premature suture ossification in NSC.
  • #16 Ciliary Signalling and Mechanotransduction in the Pathophysiology of Craniosynostosis
    https://www.mdpi.com/2073-4425/12/7/1073
    Indeed, the dysregulation of this pathway results in a wide array of craniofacial developmental defects. […] The primary cilium serves as a signalling hub and a mechanotransduction relay among the forebrain neuroectoderm, the surface ectoderm, the endoderm and cranial neural crest cells. […] The involvement of the primary cilium in osteogenic mechanosensing has been also proposed in non-syndromic sagittal CS. […] This suggests that the pathogenic events leading to premature suture fusion involve the reduced primary cilium expression on osteogenic precursors, which are thus unable to properly sense and respond to osteogenic stimuli from the surrounding environment. […] The primary cilium acts as a cellular antenna, to bridge abnormal mechanical stimuli from the environment to defective developmental paths due to the underlying genetic background.
  • #17 The mechanobiology of craniosynostosis in Crouzon syndrome | bioRxiv
    https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.08.31.458360v2.full
    While our understanding of the pathogenesis of syndromic craniosynostosis has increased significantly -mainly through the use of genetically manipulated mouse models-this has not resulted in any clinically applicable non-surgical treatment alternatives. […] Our hypothesis is that in vivo mechanical loading of calvarial bone can significantly delay premature, pathogenic suture closure in a mouse model for craniosynostosis. […] This study has shown that the application of external mechanical loading on the skull of a syndromic craniosynostosis mouse model can prevent the complete closure of the coronal suture and of the anterior synchondrosis, which in turn reduces the damaging effects on skull shape and size, partially restoring normal skull appearance. […] Overall we identified a significant effect on the size and shape of Crouzon skulls after frontal loading only.
  • #18 The mechanobiology of craniosynostosis in Crouzon syndrome | bioRxiv
    https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.08.31.458360v2.full-text
    Studies showing an association between intrauterine constraint and increased incidence of craniosynostosis indicate a role for external mechanical forces on the formation and/or homeostasis of cranial sutures. […] Our hypothesis is that in vivo mechanical loading of calvarial bone can significantly delay premature, pathogenic suture closure in a mouse model for craniosynostosis. […] This study has shown that the application of external mechanical loading on the skull of a syndromic craniosynostosis mouse model can prevent the complete closure of the coronal suture and of the anterior synchondrosis, which in turn reduces the damaging effects on skull shape and size, partially restoring normal skull appearance. […] While we anticipated the effect to be more pronounced on the loaded side compared to the unloaded side, analysis showed only a small number of samples that presented with an asymmetric presentation of coronal synostosis rescue.
  • #19 The biomechanics of chewing and suckling in the infant: A potential mechanism for physiologic metopic suture closure | PLOS Computational Biology
    https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1011227
    In this study, we use patient-specific FEA to examine the role of physiologic forces, specifically muscle forces associated with chewing and suckling, in the closure of the metopic suture in humans. […] Our results show that during physiologic chewing and suckling in humans, the patent metopic suture experiences strain regimes that may correlate with its unique physiologic fate, i.e. early closure. […] Studies of animal models support this hypothesis: during mastication in pigs the interfrontal (i.e. equivalent to human metopic) suture experiences larger strain magnitudes than other cranial vault sutures. […] Our results raise some interesting questions. […] Our conclusions are limited by a set of factors common to finite-element analysis and computational experiments, such as a limited ability to include thin or small structures due to CT scan resolution and a relative inability to fully discern causation from correlation.
  • #20 The biomechanics of chewing and suckling in the infant: A potential mechanism for physiologic metopic suture closure | PLOS Computational Biology
    https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1011227
    Craniosynostosis is a condition with neurologic and aesthetic sequelae requiring invasive surgery. Understanding its pathobiology requires familiarity with the processes underlying physiologic suture closure. […] Animal studies have shown that cyclical strain from chewing and suckling influences the closure of cranial vault sutures, especially the metopic, an important locus of craniosynostosis. […] In summary, our work provides human evidence that bone strain patterns from chewing and suckling correlate with the physiologically early closure pattern of the metopic suture, and that deviations from physiologic strain regimes may contribute to clinically observed craniofacial dysmorphism. […] The relative timing of cranial vault suture closure is important for normal calvarial development.
  • #21 An Axin2 mutation and perinatal risk factors contribute to sagittal craniosynostosis: evidence from a Chinese female monochorionic diamniotic twin family | Hereditas | Full Text
    https://hereditasjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s41065-021-00182-0
    Our findings corroborate another well-established gene-environment interaction model of NCS, which substantiates the same environmental insults ultimately determining phenotype. […] Based on the results of monochorionic twins, we demonstrated Axin2 (c.1181GA, p.R394H, rs200899695) mutation led to haploinsufficiency with incomplete penetrance in female, and additional prenatal risk factors (intrauterine growth restriction and breech position) were indispensable to trigger the occurrence of sagittal craniosynostosis in this Chinese female monochorionic diamniotic twin family. These findings provide new evidence for the gene-environment interplay in understanding etiologies of NCS.
  • #22 The clinical manifestations, molecular mechanisms and treatment of craniosynostosis
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9044212/
    Increased ICP on the cerebral cortex is thought to contribute to impaired neurocognition and intelligence. […] Historically, elevated ICP is mainly assumed to result from the premature fusion of the skull, reducing the volume that the brain can occupy and leading to its compression. […] However, patients continue to have chronic elevated ICP even after surgical skull expansion, which suggests that there are other causes of ICP elevation in craniosynostosis. […] Accumulating evidence suggests that ICP elevation might partly result from venous malformations that lead to CSF accumulation and to elevated ICP. […] The loss of boundary integrity between cranial neural crest- and mesoderm-derived cells, abnormal specification of suture cells during embryonic development and premature loss of mesenchymal stem cells in the suture at a later stage may constitute the cellular mechanisms of craniosynostosis.
  • #23 Neuro-Ophthalmological Manifestations of Craniosynostosis: Current Per | EB
    https://www.dovepress.com/neuro-ophthalmological-manifestations-of-craniosynostosis-current-pers-peer-reviewed-fulltext-article-EB
    A variety of mechanisms have been proposed to explain the prominence of elevated ICP in craniosynostosis. Classically, elevated ICP was thought to arise from a mismatch between cerebral growth and synostotic cranial volume (termed craniocerebral disproportion or CCD). […] Numerous studies have explored the role of a number of entities including hydrocephalus, respiratory pathologies, and venous hypertension in the development of elevated ICP and optic neuropathy. […] Recently, it has been increasingly posited that respiratory obstruction and venous hypertension may account for the majority of elevated ICP in children with craniosynostosis. […] Abnormal patterns of intracranial venous drainage arising from anomalous or stenotic venous sinuses may also contribute to elevated ICP, particularly in syndromic craniosynostosis.
  • #24 Current and Future Perspectives in Craniosynostosis
    https://www.jkns.or.kr/journal/view.php?number=802
    Recent clinical and genetic studies have identified multiple forms of human craniosynostosis, each associated with mutations within various growth factor signaling pathways. […] Knowledge gathered from these investigations may result in the future development of alternative strategies to enhance or perhaps even replace current approaches for the treatment of craniosynostosis. […] Several investigations have evaluated the roles of various growth factors and cytokines in determining the fate of sutures. […] Fibroblast growth factors (FGFs) are particularly important, as mutations in their receptors have been implicated in many craniosynostosis syndromes. […] Mutations in three of the four known FGF receptors have been associated with premature pathologic suture fusions. […] Recent advances in developmental biology and genetics have identified some of the events governing suture fate, highlighting multiple axes of cellular signaling with the potential for clinical manipulation. […] Such knowledge and comprehension may facilitate therapeutic translations, ultimately enhancing or perhaps even replacing contemporary modalities for treating craniosynostosis.
  • #25 Signaling Mechanisms Underlying Genetic Pathophysiology of Craniosynostosis
    https://www.ijbs.com/v15p0298.htm
    Therefore, the understanding of genetic pathophysiological framework and its underlying molecular mechanisms are of vital importance for our comprehension of the etiology of craniosynostosis, and the development of effective pharmacological treatment. […] The etiology of craniosynostosis includes both genetic factors and environmental interference. […] The majority of mutations occurred in FGFRs were gain-of-function mutations, which would excessive activate the downstream signals, thus disturb the physiological processes and induce craniosynostosis. […] The complex and interacted signaling pathways make it difficult to manipulate the pathogenic processes via targeted regulate typical molecular. […] In summary, the etiology of craniosynostosis is complicated and further studies are need to clarify the specific roles of each parameter.
  • #26 Molecular signaling in pathogenesis of craniosynostosis: the role of fibroblast growth factor and transforming growth factor–β in: Neurosurgical Focus Volume 31 Issue 2 (2011) Journals
    https://thejns.org/focus/view/journals/neurosurg-focus/31/2/2011.5.focus1197.xml
    The exact mechanism by which mutations in FGFR result in aberrant suture fusion is as yet unclear. In vitro studies have shown that under different culture conditions FGF signaling leads to either increased osteoblast differentiation or decreased osteoblast differentiation with subsequent apoptosis. […] Other pathways have been implicated in pathogenesis of abnormal suture fusion downstream of FGFR. Noggin, an antagonist of bone morphogenetic proteins, has been found to be expressed in suture mesenchyme of patent but not fusing cranial sutures, with noggin expression suppressed by FGF2 and syndromic FGFR signaling. […] Transforming growth factor- consists of a superfamily of growth factors, 3 of which have been found to be relevant in cranial suture fusion and craniosynostosis. These growth factors include TGF-1, TGF-2, and TGF-3.
  • #27 Craniosynostosis – Wikipedia
    https://en.wikipedia.org/wiki/Craniosynostosis
    Multiple potential causes of premature suture closure have been identified, such as the several genetic mutations that are associated with syndromic craniosynostosis. The cause of nonsyndromic craniosynostosis however, is still greatly unknown. Most likely, a role is played by biomechanical factors, as well as environmental, hormonal and genetical factors. […] Hyperthyroid induced craniosynostosis is a hormone mediated premature closure. It is thought that the bone matures faster due to high levels of thyroid hormone. […] A relation between the mutations in these genes and craniosynostosis is therefore possible. Moloney et al. observed a FGFR3 mutation in as many as 31% of the cases with nonsyndromic coronal synostosis, thus showing that FGFR abnormalities play an important role in nonsyndromic craniosynostosis. Craniosynostosis is therefore likely the result of a disturbance in the fine balance that regulates the multiplication and maturation of the precursor bone cells in the cranial sutures.
  • #28 Overactive autophagy is a pathological mechanism underlying premature suture ossification in nonsyndromic craniosynostosis | Scientific Reports
    https://www.nature.com/articles/s41598-018-24885-z
    Our findings indicate that overactive autophagy is a novel pathological mechanism resulting in premature ossification in NSC patients. […] Our work suggests that mutations or epigenetic changes in autophagy-related genes should be explored to understand NSC etiology. […] Overall, our data revealed the existence of autophagy during the osteogenic differentiation of human calvarial SMCs and that overactive autophagy in pathological calvarial SMCs is associated with premature calvarial ossification in NSC.
  • #29 Two locus inheritance of non-syndromic midline craniosynostosis via rare SMAD6 and common BMP2 alleles | eLife
    https://elifesciences.org/articles/20125
    Collectively, the significant burden of both de novo and rare transmitted mutations, along with significant association results in case-control analysis provide extremely strong evidence that rare damaging SMAD6 alleles impart large effects on risk of non-syndromic midline craniosynostosis. SMAD6 mutations were significantly more frequent in kindreds with any metopic craniosynostosis (10 of 78, 12.8%) compared to those with isolated sagittal craniosynostosis (3 of 113, 2.7%; p=8.1 103 by Fishers exact test, odds ratio 5.3). These results suggest that mutations in SMAD6 confer greater risk for metopic suture closure. We found no significant correlation between the type of mutation (LOF vs. D-mis) or location within the gene of SMAD6 mutation and phenotypic class. […] These findings implicate a two locus model of inheritance in non-syndromic midline craniosynostosis via epistatic interactions of rare heterozygous SMAD6 mutations and common risk alleles near BMP2. There is extremely strong evidence implicating each locus independently, along with highly significant evidence from both analysis of association and linkage that the risk of craniosynostosis is markedly increased in individuals carrying risk alleles at both loci compared to those with only a single risk allele at either locus. Rare damaging variants in SMAD6 alone impart very large effects on disease risk with low penetrance, with inheritance at BMP2 explaining nearly all of the variation in occurrence of craniosynostosis seen among SMAD6 mutation carriers. The results support a threshold effect model, with quantitative increases in SMAD signaling resulting from reduced inhibition of SMAD signaling by SMAD6, owing to haploinsufficiency (strongly supported by a plethora of LOF variants distributed across SMAD6), along with a putative increase in SMAD signaling owing to increased BMP2 expression via the risk SNP rs1884302 leading to accelerated closure of midline sutures.
  • #30 An Axin2 mutation and perinatal risk factors contribute to sagittal craniosynostosis: evidence from a Chinese female monochorionic diamniotic twin family | Hereditas | Full Text
    https://hereditasjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s41065-021-00182-0
    In our study, we found that a heterozygous mutation of Axin2(c.1181GA, p.R394H, rs200899695) exist in Chinese female monochorionic sisters and their father. However, only the proband, suffering a persistent breech presentation and intrauterine growth restriction, was diagnosed with sagittal craniosynostosis. […] We assume that this Axin2 mutation predisposes to sagittal craniosynostosis but extra environmental insults are needed to initiate the disease. […] Prenatal risk factors, including intrauterine constraint, twin gestation, premature delivery, maternal thyroid disorders, gestational diabetes, malnutrition, virus infectious, increase the susceptibility of craniosynostosis in genetically predisposed infants. […] In this study, an Axin2 heterozygous missense mutation (c.1181GA: p.R394H, rs200899695) was identified in peripheral blood samples of subjects I-1, II-1 and II-2, suggesting that the proband inherits the mutation from her father.
  • #31 The role of bone centers in the pathogenesis of craniosynostosis
    https://repub.eur.nl/pub/55088/
    This paper describes the role of the displacement of bone centers, i.e., the tubers, in the pathogenesis of craniosynostosis. […] The results showed a significantly more occipital localization of the frontal bone center and a more frontal localization of the parietal bone center at the side of a synostotic coronal suture in the isolated form as well as in Apert syndrome. […] In contrast, this was not the case in Crouzon syndrome, thus showing that these two syndromes have a different pathogenesis. […] For trigonocephaly, a more anteromedial localization of the frontal bone centers was found.
  • #32
    https://journals.lww.com/plasreconsurg/abstract/1996/07000/the_role_of_bone_centers_in_the_pathogenesis_of.4.aspx
    This paper describes the role of the displacement of bone centers, i.e., the tubers, in the pathogenesis of craniosynostosis. This displacement was studied in 54 patients with isolated or syndromic craniosynostosis in the form of CT scans as well as in two dry neonate skulls with Apert syndrome. […] The results showed a significantly more occipital localization of the frontal bone center and a more frontal localization of the parietal bone center at the side of a synoslotic coronal suture in the isolated form as well as in Apert syndrome. In contrast, this was not the case in Crouzon syndrome, thus showing that these two syndromes have a different pathogenesis. […] For trigonocephaly, a more anteromedial localization of the frontal bone centers was found.
  • #33 Assessment of paediatric head shape and management of craniosynostosis
    https://www1.racgp.org.au/ajgp/2022/january-february/paediatric-head-shape-and-craniosynostosis
    Craniosynostosis is the most common paediatric skull deformity requiring specialist craniofacial intervention and often initially presents as an abnormal head shape. Craniosynostosis is the premature fusion of one or more cranial sutures, which causes skull growth restriction in the plane perpendicular to the involved suture, with compensatory overgrowth parallel planes. This results in distinctive head shapes, which can help determine the involved suture(s) and lead to a diagnosis. […] The cause of craniosynostosis is incompletely understood, but the condition is believed to occur early in gestation. The pathogenesis may involve developmental errors during embryogenesis, intrauterine skull compression, genetic factors and/or teratogens. […] Syndromic craniosynostosis is rarer and accounts for between 9.9% and 18.3% of all craniosynostosis cases. It frequently involves multiple sutures, and children present with a wide range of affected extracranial organ systems.
  • #34 Craniosynostosis – Symptoms and causes – Mayo Clinic
    https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/craniosynostosis/symptoms-causes/syc-20354513
    Craniosynostosis (kray-nee-o-sin-os-TOE-sis) is a disorder present at birth in which one or more of the fibrous joints between the bones of your baby’s skull (cranial sutures) close prematurely (fuse), before your baby’s brain is fully formed. Brain growth continues, giving the head a misshapen appearance. […] Craniosynostosis usually involves premature fusion of a single cranial suture, but it can involve more than one of the sutures in a baby’s skull (multiple suture craniosynostosis). In rare cases, craniosynostosis is caused by certain genetic syndromes (syndromic craniosynostosis). […] Often the cause of craniosynostosis is not known, but sometimes it’s related to genetic disorders. […] Nonsyndromic craniosynostosis is the most common type of craniosynostosis. Its cause is unknown, although it’s thought to be a combination of genes and environmental factors. […] Syndromic craniosynostosis is caused by certain genetic syndromes, such as Apert syndrome, Pfeiffer syndrome or Crouzon syndrome, which can affect a baby’s skull development. These syndromes usually also include other physical features and health problems.
  • #35 Nonsyndromic craniosynostosis [Neurosurgery Education Wiki]
    https://neurosurgery.education/wiki/doku.php?id=nonsyndromic_craniosynostosis
    Nonsyndromic Craniosynostosis Pathogenesis. […] The study reveals that metopic suture is the most frequent craniosynostosis within nonsyndromic types. […] Nonsyndromic craniosynostosis in about 14.7% of patients was familial.
  • #36 Frontiers in Medical Case ReportsMedical Research Online Library-Open Access
    https://www.jmedicalcasereports.org/article_html.php?did=6909&issueno=0
    Craniosynostosis, represents the fusion, ossification and sclerosis of one or more cranial sutures, either of the vault or of the base, which cause different degrees of cerebral compression, intracranial hypertension, cognitive deterioration and visual alterations. […] Craniosynostosis can be non-syndromic or be associated with some syndrome; they are classified as primary and secondary. Primary craniosynostosis occurs in the prenatal period due to developmental disorders. […] Different classifications of craniosynostosis are used depending on the mechanism, the presence of other disorders or the number of fused sutures. For example, if a craniosynostosis develops due to a primary defect of the ossification process, it is called primary craniosynostosis. […] On the other hand, secondary craniosynostosis is the result of known systemic diseases, with hematological and/or metabolic dysfunction, such as rickets and hypothyroidism.
  • #37 Pediatric Craniosynostosis: Background, Pathophysiology, Epidemiology
    https://emedicine.medscape.com/article/1281182-overview
    Craniosynostosis is a birth defect in which premature fusion of one or more cranial sutures occurs, often resulting in an abnormal head shape. It may result from a primary defect of ossification (primary craniosynostosis) or, more commonly, from a failure of brain growth (secondary craniosynostosis). […] The primary factor that maintains suture patency is ongoing brain growth and that the expanding dura is very osteogenic. […] When one or more sutures fuse prematurely, skull growth can be restricted perpendicular to the suture. If multiple sutures fuse while the brain is still increasing in size, intracranial pressure can increase. […] More frequent than the primary type, secondary craniosynostosis can result from early fusion of sutures due to primary failure of brain growth. Since brain growth drives the bony plates apart at the sutures, a primary lack of brain growth allows premature fusion of all the sutures. […] Intrauterine space constraints may play a role in the premature fusion of sutures in the fetal skull.
  • #38 Pediatric Craniosynostosis: Background, Pathophysiology, Epidemiology
    https://emedicine.medscape.com/article/1175957-overview
    Craniosynostosis is a birth defect in which premature fusion of one or more cranial sutures occurs, often resulting in an abnormal head shape. It may result from a primary defect of ossification (primary craniosynostosis) or, more commonly, from a failure of brain growth (secondary craniosynostosis). […] When one or more sutures fuse prematurely, skull growth can be restricted perpendicular to the suture. If multiple sutures fuse while the brain is still increasing in size, intracranial pressure can increase. […] More frequent than the primary type, secondary craniosynostosis can result from early fusion of sutures due to primary failure of brain growth. Since brain growth drives the bony plates apart at the sutures, a primary lack of brain growth allows premature fusion of all the sutures. […] Intrauterine space constraints may play a role in the premature fusion of sutures in the fetal skull. […] Other secondary causes of craniosynostosis include systemic disorders that affect bone metabolism such as rickets and hypercalcemia.
  • #39 Recently-identified genetic forms of craniosynostosis | Great Ormond Street Hospital
    https://www.gosh.nhs.uk/conditions-and-treatments/conditions-we-treat/new-genetic-forms-craniosynostosis/
    Craniosynostosis is a condition where the plates of bone that make up the skull fuse too early, leading to a misshapen head. […] In the past few years, researchers have identified two new genetic mutations that cause craniosynostosis. […] Around 25 per cent of all cases of craniosynostosis are thought to have a genetic basis. In many cases, a mutation (change) of a specific gene leads to a child developing craniosynostosis in the womb. […] Research has identified two new genetic mutations on the genes called ERF and TCF12. Both are thought to play a part in how certain cells in the body including bone cells grow, divide and die. […] It is not yet clear how the mutation is passed on from parent to child. In time, further research will identify this mechanism. […] As these two new genetic mutations are recently identified, it is possible that children with the mutations have previously been diagnosed with other forms of craniosynostosis.
  • #40 Altered bone growth dynamics prefigure craniosynostosis in a zebrafish model of Saethre-Chotzen syndrome | eLife
    https://elifesciences.org/articles/37024
    Cranial sutures separate the skull bones and house stem cells for bone growth and repair. In Saethre-Chotzen syndrome, mutations in TCF12 or TWIST1 ablate a specific suture, the coronal. This suture forms at a neural-crest/mesoderm interface in mammals and a mesoderm/mesoderm interface in zebrafish. Despite this difference, we show that combinatorial loss of TCF12 and TWIST1 homologs in zebrafish also results in specific loss of the coronal suture. Sequential bone staining reveals an initial, directional acceleration of bone production in the mutant skull, with subsequent localized stalling of bone growth prefiguring coronal suture loss. Mouse genetics further reveal requirements for Twist1 and Tcf12 in both the frontal and parietal bones for suture patency, and to maintain putative progenitors in the coronal region. These findings reveal conservation of coronal suture formation despite evolutionary shifts in embryonic origins, and suggest that the coronal suture might be especially susceptible to imbalances in progenitor maintenance and osteoblast differentiation.
  • #41 Craniosynostosis: Causes, Symptoms, Diagnosis and Treatment | Nationwide Children’s Hospital
    https://www.nationwidechildrens.org/conditions/craniosynostosis
    Craniosynostosis occurs when one or more of the sutures closes early. Early suture closure can cause the skull to grow in an unusual shape. Sometimes, early suture closure can also restrict overall skull growth which may be harmful to the brain inside which is trying to grow. […] Left untreated, craniosynostosis can result in further cranial deformity and potentially an overall restriction in head growth, with secondary increased intracranial pressure. […] In most infants, the cause of craniosynostosis is unknown and the child is otherwise healthy. Sometimes the cause is familial or genetic – a change occurs in one or more genes to result in the condition. […] Treating craniosynostosis usually involves surgery to unlock and bones and reshape the skull. Historically, craniosynostosis has been treated using surgical methods that involve an incision from ear to ear and the removal, reshaping, and reattachment of affected bones. […] Minimally invasive surgery produces the most successful outcomes when performed on children before the age of six months. […] Cranial distraction can be used to create more space inside of the skull. After the bones are unlocked, distractors are implanted across the bone cut.
  • #42 Craniosynostosis | Symptoms, Diagnosis & Treatment
    https://www.cincinnatichildrens.org/health/c/craniosynostosis
    Craniosynostosis, or simply synostosis, is the early growing together (or fusion) of two or more bones of the skull. […] Synostosis interferes with normal growth of the brain and skull. […] If a suture the seam between two skull bones is fused, it cannot grow. This causes the bones with open sutures to grow more than usual to allow enough room for brain growth. […] Children who have multiple suture craniosynostosis, have a higher risk of increased brain pressure. They can experience head pain, damage to the eyes, and developmental delays because of this. […] Craniosynostosis can happen on its own without other related abnormalities (non-syndromic). It may stem from an underlying genetic condition (syndromic). The type of craniosynostosis a child has depends on which skull sutures fuse. The childs head shape looks different based on which sutures fuse. […] Craniosynostosis is treated by surgery that opens the fused sutures. This creates space for brain growth.
  • #43
    https://journals.lww.com/co-neurology/abstract/1996/04000/craniosynostosis__novel_insights_into_pathogenesis.16.aspx
    The identification in craniosynostosis syndromes of mutations in genes belonging to the fibroblast growth factor signalling pathway and the transcriptional regulator MSX2 provides important clues to the pathogenesis of these disorders. […] Although surgery continues to be the mainstay of treatment, new animal models and improved understanding of cranial suture biology and pathology may lead to complementary therapies.
  • #44 A review of the management of single-suture craniosynostosis, past, present, and future in: Journal of Neurosurgery: Pediatrics Volume 24 Issue 6 (2019) Journals
    https://thejns.org/pediatrics/view/journals/j-neurosurg-pediatr/24/6/article-p622.xml
    Craniosynostosis is a condition in which 2 or more of the skull bones fuse prematurely. […] The common mechanism for craniosynostosis involving upregulated osteoblastic activity and downregulated osteoclastic activity leads to overgrowth and fusion of the bone at the cranial sutures during gestation at a point when apoptosis should have occurred. […] It appears that the abnormal closure of the suture is a consequence of a genetic predisposition, although other theories have been espoused. […] The genetic pathophysiology of synostosis is becoming increasingly well understood. […] There may come a time when nonsurgical treatment options will be available that are based on a more comprehensive understanding of the genetic etiopathogenesis of craniosynostosis.
  • #45 Assessment of paediatric head shape and management of craniosynostosis
    https://www1.racgp.org.au/ajgp/2022/january-february/paediatric-head-shape-and-craniosynostosis
    While the effect of surgery in reducing raised ICP risk is unknown, it is generally accepted that surgery reduces the overall risk. Despite this, a minority of patients may later develop raised ICP, which can, if untreated, lead to optic nerve atrophy, failure to thrive and associations with neurodevelopmental delay. […] There is a wide range of surgical approaches for craniosynostosis, with no consensus on an optimal method. Surgical approaches generally can be divided into early, more limited procedures and later, more extensive remodelling procedures. […] Optimal treatment time and the ideal operative window is debatable. Surgery before 12 months of age can reduce potential impacts on crucial brain development, raised ICP risk and skull base deformities. Bone is also easily remodelled, and infants are able to ossify craniectomy defects that occur with surgery.
  • #46 Assessment of paediatric head shape and management of craniosynostosis
    https://www1.racgp.org.au/ajgp/2022/january-february/paediatric-head-shape-and-craniosynostosis
    Exciting future advances such as machine-learning applications have the potential to be able to aid in the diagnosis of craniosynostosis, especially when combined with three-dimensional photography. […] The accuracy of three-dimensional photogrammetry lessens with age as children develop more hair and thicker skin. There is also no visualisation of cranial vault and brain, impairing its usefulness in assessing intracranial pathology.