Abstract
An abnormally positioned notochord has been reported in embryos that develop foregut
abnormalities, vertebral defects and other abnormalities of the VATER association.
This study examines the patterns of regression of the abnormal notochord in the rat
model of the VATER association and investigates the relationship between developmental
abnormalities of the notochord and those of the vertebra and foregut.
Timed-pregnant Sprague-Dawley rats were given daily intraperitoneal injections of
1.75 mg/kg adriamycin on gestational days 6 - 9 inclusive. Rats were sacrificed between
days 14 and 20 and their embryos harvested, histologically sectioned and stained and
examined serially. The location and appearance of the degenerating notochord and its
relationship to regional structural defects were analysed.
All 26 embryos exposed to adriamycin developed foregut abnormalities and had an abnormal
notochord. The notochord disappeared by a process of apoptotic degeneration that lagged
behind that of the normal embryo: the notochord persisted in the abnormal embryo beyond
day 17, whereas in the normal rat it had already disappeared. Similarly, formation
of the nucleus pulposus was delayed. Vertebral abnormalities occurred when the notochord
was ventrally-positioned.
The notochord disappears during day 16 in the normal embryo whereas abnormal branches
of the notochord persist until day 19 in the adriamycin-treated embryo. Degeneration
of the notochord is dominated by apoptosis. An excessively ventrally-placed notochord
is closely associated with abnormalities of the vertebral column, especially hemivertebrae.
Résumé
Une position anormale de la notocorde a été rapportée chez les embryons qui développent
des anomalies de la partie proximale du tube digestif, des défauts vertébraux et les
autres anomalies de l'association VATER. Le travail étudie la régression de la notocorde
anormale dans un modèle de rat présentant l'association VATER et étudie les relations
entre les anomalies du développement de la notocorde et celles des vertèbres et du
tube digestif proximal. A des rats Sprague-Dawley est injecté chaque jour en intra-péritonéal,
du 6ème au 9ème jour de la gestation, 1.75 mg/kg d'adriamycine. Les rats sont sacrifiés entre le
14ème et le 20ème jours et leurs embryons recueillis et examinés. La localisation et l'aspect de la
notocorde en voie de dégénérescence et les relations avec les anomalies régionales
sont analysés. Les 26 embryons exposés à l'adriamycine ont développé des anomalies
du tube digestif proximal et ont une notocorde anormale. La notocorde disparaît par
un processus d'apoptose qui est en retard par rapport à celui d'un embryon normal.
La notocorde persiste chez l'embryon anormal au-delà du 17ème jour, alors que chez le rat normal elle a déjà disparu. De manière parallèle, la
formation du nucleus pulposus est retardée. Les anomalies vertébrales surviennent
quand la notocorde est en position ventrale. Elle disparaît vers le 16ème jour chez l'embryon normal alors que les branches anormales de la notocorde persistent
jusqu'au 19ème jour chez l'embryon traité par l'adriamycine. La dégénérescence de la notocorde est
dominée par l'apoptose. Une position trop ventrale de la notocorde est étroitement
associée avec des anomalies de la colonne vertébrale et particulièrement des hémivertèbres.
Resumen
Ha sido demostrado que embriones que desarrollan anomalías del intestino anterior,
defectos vertebrales y otras malformaciones de la asociación VATER tienen una notocorda
situada anómalamente. Este estudio examina los patrones de regresión de la notocorda
anormal en el modelo de la Asociación VATER en rata e investiga la relación entre
las anomalías del desarrollo de la notocorda y la de las vértebras y el intestino
anterior.
Se administraron a ratas Sprague-Dawley preñadas inyecciones intraperitoneales de
1,75 mg/kg de adriamicina en los días gestacionales 6 a 9, inclusive. Se sacrificaron
las ratas entre los días 14 y 20 y se recogieron sus embriones que se cortaron seriadamente,
se tiñeron y se examinaron histológicamente. Fueron analizadas la localización y la
apariencia de la notocorda en degeneración y sus relaciones con la estructura regional.
Los 26 embriones expuestos a adriamicina desarrollaron anomalías del intestino anterior
y todos tenían notocorda anormal. Esta desaparecía por un proceso de degeneración
apoptótica que aconteció más tarde que en el embrión normal. La notocorda persistió
en el embrión anormal más allá del día 17 cuando en la rata normal ya habría desaparecido.
Similarmente, la formación del núcleo pulposo fue más tardía. Ocurrieron anomalías
vertebrales cuando la notocorda estaba desplazada hacia delante.
La notocorda desaparece en el día 16 en el embrión normal, mientras que en el embrión
tratado con adriamicina persisten ramas anormales de la misma hasta el día 19. La
degeneración de la notocorda está dominada por la apoptosis. Una notocorda demasiado
anterior se asociada estrechamente a anomalías de la columna vertebral, especialmente
hemivértebras.
Zusammenfassung
Bei Embryonen, bei denen sich Vorderdarmfehlbildungen, Wirbelsäulenfehlbildungen sowie
andere Defekte der VATER-Assoziation entwickeln, ist über eine abnorm positionierte
Chorda dorsalis berichtet worden. In dieser Studie werden die Formen der Regression
der abnormen Chorda dorsalis im Rattenmodell mit VATER-Assoziation unter besonderer
Berücksichtigung der Beziehungen zwischen der abnormen Chorda dorsalis einerseits
und dem Vorderdarm sowie der Wirbelsäule andererseits untersucht.
Schwangeren Sprague-Dawley-Ratten wurden zwischen dem 6. und 9. Tag der Gestation
1,75 mg/kg Adriamycin intraperitoneal injiziert. Die Ratten wurden zwischen dem 14.
und 20. Tag der Schwangerschaft getötet und die Embryonen per Sectio gewonnen. Anschließend
wurden sie für die Histologie in Serienschnitten aufgearbeitet und gefärbt. Position
und Aussehen der sich zurückbildenden Chorda dorsalis sowie die Beziehungen zu den
umgebenden Strukturdefekten wurden analysiert.
Alle 26 Embryonen, die Adriamycin ausgesetzt waren, entwickelten Vorderdarmfehlbildungen
sowie eine abnorme Chorda dorsalis. Die Chorda dorsalis löste sich durch einen apoptotischen
Degenerationsprozess auf, der gegenüber denen eines Normalembryos verzögert war. Die
Chorda dorsalis persistierte bei abnormen Embryos bis über den 17. Schwangerschaftstag
hinaus, während sie bei normalen Rattenembryonen zu diesem Zeitpunkt schon verschwunden
war. In ähnlicher Weise war die Formation des Nucleus pulposus verzögert. Wirbelkörperfehlbildungen
traten auf, wenn die Chorda dorsalis nach ventral positioniert war.
Die Chorda dorsalis verschwindet beim normalen Embryo am Tag 16, während abnorme Äste
der Chorda dorsalis bis in den Tag 19 der Schwangerschaft bei Adriamycin-behandelten
Embryonen persistierten. Die Degeneration des Notochord erfolgt überwiegend durch
Apoptose. Eine extrem nach ventral verlagerte Chorda dorsalis ist eng mit Fehlbildungen
der Wirbelsäule, speziell in Halbwirbelbildungen, verbunden.
Key words
Apoptosis - Embryogenesis - Foregut - Hemivertebrae - Notochord - Rat - VATER association
Mots-clés
Apoptose - Embryogénèse - Tube digestif proximal - Hémevertèbre - Notocorde - Rat
- Association VATER
Palabras clave
Apoptosis - Embriogénesis - Intestino anterior - Hemivértebra - Notocorda - Rata -
Asociación VATER
Schlüsselwörter
Apoptose - Embryogenese - Vorderdarm - Halbwirbelkörper - Chorda dorsalis - Ratte
- VATER-Assoziation
