Die Musterung von vorne nach hinten in der Gliedmaßenknospe wird durch die Zone der polarisierenden Aktivität (ZPA) bestimmt. Dabei handelt es sich um einen kleinen Bereich des Mesoderms, der sich am hinteren Rand des apikalen ektodermalen Rückens (AER) befindet, wo die Gliedmaßenknospe auf die Körperwand trifft. Die ZPA produziert ein Protein, das einen Konzentrationsgradienten von hinten nach vorne aufweist, wie es das von Wolpert vorgeschlagene Modell des diffusionsfähigen Morphogens vorhersagt: Je näher die Zellen der Gliedmaßenknospe dem Molekül sind, desto ulnarer ist die Struktur, die gebildet wird.
Dies wird durch eine Reihe von Tierstudien bestätigt. Die Transplantation der ZPA auf die gegenüberliegende Seite der Gliedmaßenknospe führt zu einer spiegelbildlichen Gliedmaße - einer Verdoppelung entlang der radioulnaren Achse. Ebenso verhindert das Einsetzen einer nicht durchlässigen Barriere auf halber Strecke der Gliedmaßenknospe die Differenzierung der vorderen Strukturen. Mit Retinsäure (RA) getränkte Kügelchen können die Wirkung der ZPA dosisabhängig imitieren.
Es wird angenommen, dass das Proteinprodukt des Gens Sonic Hedgehog (Shh) eng in die AP-Musterung eingebunden ist. Die Verabreichung von exogenem Shh Genprodukts auf die vordere Extremitätenknospe führt zu einer Verdoppelung, die die Wirkung der ZPA nachahmt. RA induziert bekanntermaßen Shh Aktivität. Shh kann das Gen BMP-2 stromabwärts aktivieren, das wiederum die Expression von Hox-Genen und die AP-Musterung bestimmen kann. BMP-2 wirkt auch auf das Morphogen FGF-4 aus dem apikalen ektodermalen Rücken (AER) und erleichtert so die Interaktion zwischen den Prozessen, die die proximo-distale und antero-posteriore Musterung bewirken.
Die VRE spielt eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der ZPA. Die Entfernung des AER reduziert Shh Expression, während die Zugabe von FGF die Expression erhöht.
Abnormalitäten in der AP-Musterung führen zu Störungen der Längsdifferenzierung wie Syndaktylie und Polydaktylie.
Ref: Wolpert L. J Theor Biol (1969); 25(1): 1-47.
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