Duke Embryology – Desenvolvimento Craniofacial

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I. Aparelho faríngeo

• arcos faríngeos são estruturas emparelhadas associadas à faringe que contribuem muito para a formação da face, mandíbula, ouvido e pescoço
• o 1º arco faríngeo aparece por volta do início da 4ª semana e outros são adicionados mais caudalmente mais tarde, de tal forma que no final da 4ª semana há 5 arcos; o 5º arco não se forma, então os arcos são numerados 1, 2, 3, 4, e 6.
• todo o aparelho consiste de arcos faríngeos pareados, bolsas faríngeas, fendas faríngeas (ou ranhuras), e membranas faríngeas (ver diagrama).
• cada arco faríngeo consiste de um núcleo de mesoderme somático e mesênquima de crista neural
• mesoderme somático contribui para a artéria do arco (isto é, arcos aórticos 1-6) assim como tecido muscular esquelético em cada arco
• mesênquima de crista neural desenvolve-se em osso, cartilagem e/ou tecido conjuntivo em cada arco.
• cada arco faríngeo tem um nervo craniano associado a ele:
• arch 1: CN V (trigeminal)
• arch 2: CN VII (facial)
• arch 3: CN IX (glossofaríngeo)
• arch 4: CN X (ramo laríngeo superior do vago)
• arch 6: CN X (ramo laríngeo recorrente do vagus)
• o interior do aparelho faríngeo é forrado por endoderme que forma infoldings ou bolsas entre os arcos; como existem 5 arcos faríngeos, existem 4 bolsas faríngeas, cujos destinos são discutidos abaixo.
• o exterior do aparelho faríngeo é coberto por ectodérmica que forma fendas (ou ranhuras) externas faríngeas; como com as bolsas, existem inicialmente 4 fendas faríngeas, cujos destinos são discutidos abaixo.

A. Os destinos das fendas faríngeas

As fendas faríngeas são reentrâncias ectodérmicas que aparecem na parte externa da faringe entre os arcos; a fenda 1 está entre os arcos 1 e 2, a fenda 2 está entre os arcos 2 e 3, etc.

1. fenda faríngea 1: desenvolve-se no meato auditivo externo (a 1ª bolsa faríngea correspondente desenvolve-se no tubo auditivo (ou Eustáquio), e a membrana interveniente desenvolve-se na membrana timpânica).

Defeitos no desenvolvimento da fenda faríngea 1 podem resultar em cistos e/ou fístulas pré-auriculares (isto é, em frente ao pavilhão auricular).

2. As fissuras faríngeas 2, 3 e 4 são sobrecruzadas pela expansão do 2º arco faríngeo e geralmente obliteradas

Renúncias de fissuras faríngeas 2-4 podem aparecer na forma de cistos cervicais ou fístulas encontradas ao longo da borda anterior do músculo esternocleidomastóideo.

B. Fatos dos arcos faríngeos

1. Arco faríngeo 1 (arco mandibular)

• associado ao 1º arco aórtico, que se desenvolve em parte da artéria maxilar
• innervalado pelo CN V (nervo trigêmeo)
• divide-se em proeminência maxilar superior e proeminência mandibular inferior
• derivados do 1º arco são:

2. Arco faríngeo 2 (arco hióide)

• associado ao 2º arco aórtico, que se desenvolve para a artéria estapedial
• innervado pelo CN VII (nervo facial)
• derivados do 2º arco são:

3. Arco faríngeo 3

• associado ao arco aórtico 3, que contribui para a artéria carótida comum e segmento proximal da artéria carótida interna
• innervalado pelo CN IX (nervo glossofaríngeo)
• derivados do 3º arco são:

>4. Arco faríngeo 4

• associado ao arco aórtico 4, que contribui para o segmento proximal da artéria subclávia direita e o arco da aorta
• innervalado pelo CN X (ramo laríngeo superior do nervo vago)
• derivados do 4º arco são:

>

5. Arco faríngeo 6

• associado ao arco aórtico 6, que contribui para os segmentos proximais das artérias pulmonares e ducto arterioso (que se torna o ligamento arterioso do adulto)
• innervalado pelo CN X (ramo laríngeo recorrente do nervo vago)
• derivados do 6º arco são:

Os destinos dos arcos faríngeos e suas estruturas derivadas podem ser resumidos pelas duas figuras abaixo:

6. Muclos da cabeça e pescoço

BRANCHIOMERIC (ou seja, em arcos branquiais – arcos faríngeos)

• Arise from unsegmented paraxial mesoderm (ou seja somitômeros) que migram em arcos 1-3:
• Arco 1: músculos de mastigação, tímpanos tensores, palantinos tensores, ventre anterior do digástrico (CN-V)
• Arco 2: músculos de expressão facial, stapedius, stylohyoid, ventre posterior do digástrico (CN-VII)
• Arco 3: estilofaringeus (CN-IX)
• Arise from egmented (somitic) paraxial mesoderm que migra para os arcos 4 e 6:
• Arco 4: constritores faríngeos, levator velatini (ramo laríngeo superior do CN-X)
• Arco 6: músculos laríngeos intrínsecos (ramo laríngeo recorrente do CN-X)

SOMÁTICO (i.e. NÃO em arcos faríngeos)

• Arise da mesoderme paraxial não segmentada que NÃO migra para arcos:
• Músculos extra-oculares (CN-III, -IV, -VI)
• Arise da mesoderme paraxial somítica que migra para a língua após a sua formação:
• Músculos intrínsecos e extrínsecos da língua (CN-XII)

OCCIPITAL (da mesoderme da placa lateral occipital, mas com inervação interior por um nervo craniano)

• Surge do MESODERME LATERAL DA PLACA LATERAL occipital* adjacente aos somitos 1-3 (Desenvolvimento 2010 137: 2961-2971):
• Trapézio e esternocleidomastoideo (CN-XI

C. Destinos das bolsas faríngeas

As bolsas faríngeas são bolsas revestidas de endodermia que se formam no lado interno da faringe entre os arcos; bolsa 1 forma entre arco 1 e arco 2, bolsa 2 forma entre arco 2 e arco 3, etc.

1. Pharyngeal Pouch 1 – desenvolve-se na tuba auditiva e cavidade do ouvido médio

2. Pharyngeal Pouch 2 – forma numerosos infoldings que se tornam as criptas da tonsila palatina; mais tarde, linfócitos (do timo e medula óssea) infiltram-se na lâmina propria subjacente para estabelecer a tonsila palatina definitiva.

3. Pharyngeal Pouch 3 -divide-se em uma porção superior (ou dorsal) e inferior (ou ventral):

porção dorsal da bolsa 3: forma as glândulas paratiróides inferiores – as células chefe (ou principal) e oxifil são derivadas do revestimento endodérmico da bolsa
porção ventral da bolsa 3: forma o timo – as células reticulares epiteliais (incluindo as que compõem os corpúsculos tímicos ou de Hassall) são derivadas do forro endodérmico da bolsa. Os progenitores de células T da medula óssea infiltram-se no córtex para estabelecer o timo definitivo.

4. Pharyngeal Pouch 4 – também se divide em uma porção superior (ou dorsal) e inferior (ou ventral):

porção dorsal do pouch 4: forma as glândulas paratiróides superiores – as células chefe (ou principal) e oxifil são derivadas do revestimento endodérmico do pouch

porção ventral do pouch 4: forma um divertículo chamado corpo ultimobranquial, cujas células migram para a glândula tiróide e se diferenciam em células parafoliculares (C) da glândula tiróide.

O desenvolvimento anómalo dos derivados das bolsas 3 e/ou 4 pode resultar em tecido paratiróide ectópico ou paratiróide ausente, tímico ou parafolicular da tiróide. A desordem mais comum em que isso ocorre é a síndrome de DiGeorge, causada por uma deleção no braço longo (ou “q”) do cromossomo 22, levando a uma hipoplasia do 3º e 4º arcos faríngeos faríngeos e suas bolsas filogenéticas associadas. Sintomas e sinais do DiGeorge incluem frequentemente:

• hipoplasia do hipoide
• hipoplasia tímica (imunodeficiência devido à falta de células T)
• hipoparatiroidismo (falta ou hipoplasia das glândulas paratiróides inferiores)
• defeitos do tracto de saída (a crista neural nesta área também contribui para as almofadas conotruncais do tracto de saída)

Interessantemente, a hipoplasia do 3º e 4º arcos também pode perturbar o 1º e/ou 2º arcos, levando aos seguintes achados adicionais

• micrognatia (mandíbula reduzida)
• palato esquerdo
• perda de audição (seja devido a malformação dos ocssículos do ouvido médio ou secundária a infecções de ouvido causadas por imunodeficiência)

II. Desenvolvimento da língua

A. Anterior 2/3 da língua:

1. Formação: o 2/3 anterior da língua é derivado dos botões medianos e laterais da língua que surgem do chão do 1º arco faríngeo e depois crescem rostralmente. Os gomos da língua são então invadidos por miooblastos occipitais que formam os músculos intrínsecos da língua.

2. Inervação dos 2/3 anteriores da língua:

• a inervação sensorial da mucosa é através do ramo lingual do nervo trigémeo
• a inervação gustativa é através do ramo da corda timpânica do nervo facial, excepto para as papilas gustativas em qualquer papila circunvalada que possa estar presente na parte mais posteriormal do 2/3 anterior da língua – estas são inervadas pelo nervo glossofaríngeo.
• a inervação motora dos músculos esqueléticos intrínsecos é através do nervo hipoglossal

B. Posterior 1/3 da língua:

1. Formação: inchaços do assoalho do 3º e 4º arcos faríngeos sobre o 2º arco e fundir-se com o 2/3 anterior da língua. Assim, o 1/3 posterior da língua é derivado do 3º e 4º arcos e NÃO há contribuição do 2º arco faríngeo na língua adulta. A musculatura intrínseca também é derivada dos mioblastos occipitais. A linha de fusão do 2/3 anterior e 1/3 posterior da língua é indicada pelo sulco terminal.

2. Inervação do 1/3 posterior da língua:

• a inervação sensorial da mucosa é principalmente através do nervo glossofaríngeo (e algum vagus)
• a inervação gustativa é principalmente através do nervo glossofaríngeo (e algum vagus)
• a inervação motora dos músculos esqueléticos intrínsecos é através do nervo hipoglossal

III. Desenvolvimento da glândula tireóide

>

• NÃO deriva de nenhuma das bolsas faríngeas

>

• arece de um divertículo da linha média da tiróide que se forma desde o endoderme no chão da faringe apenas caudal até ao 1º arco faríngeo; estas células endoderme diferenciam-se nas células foliculares da glândula tireóide.
• as células endodérmicas do corpo ultimobranquial migram para a glândula e dão origem às células parafoliculares (as chamadas células C) da tiróide.
• com crescimento diferencial do embrião, o divertículo se alonga, mas permanece ligado à língua formadora por um ducto tiroglossal que posteriormente é obliterado; o local da abertura do ducto tiroglossal é o forame ceco encontrado na linha média do sulco terminal da língua.

Anomalias no desenvolvimento da tiróide podem resultar em tecido tiroidiano ectópico e/ou cistos presentes ao longo do curso do ducto tiroglossal, que é uma estrutura de linha média (ao contrário dos cistos cervicais, que são remanescentes de fendas faríngeas 2-4 e são encontrados lateralmente aos músculos esternocleidomastoidais).

IV. Desenvolvimento do crânio

>

• porções anteriores (viscerocrânio) são derivadas principalmente de mesênquima de crista neural que se desenvolvem em ossos via ossificação membranosa

>

• ossos nos pisos das fossas cranianas, também conhecido como “condrocrânio” (placa condroforme, esfenóide, petroso temporal e clivus do occipital), são derivados da mesoderme paraxial (somítica) que desenvolvem osso através da ossificação endocondral
• ossos planos da abóbada craniana, também conhecido como “neurocrânio” (e.g. parietal e occipital posterior), são derivados da mesoderme paraxial (somítica) que se desenvolve para o osso via ossificação membranosa.
• o osso hióide é derivado da crista neural associada aos arcos faríngeos faríngeos II e III.
• as cartilagens laríngeas são derivadas da crista neural associada aos arcos faríngeos faríngeos IV e VI.
• os ossos do crânio não se fundem até após o nascimento (para permitir a coroação da cabeça durante o parto e o crescimento do cérebro pós-natal), deixando suturas e fontanelas que normalmente se fecham em vários momentos pós-natais:
• a confluência das suturas lambdoide e sagital na parte posterior do crânio marca o local da fontanela posterior, que tipicamente fecha por volta dos 3-6 meses pós-natais
• a confluência das suturas sagital, coronal e frontal na parte superior, a frente do crânio marca o local da fontanela anterior, que tipicamente fecha por 1.5-2 anos pós-natais.

Porque o cérebro continua a crescer em tamanho até os 6-7 anos de idade, a fusão prematura das suturas ou fontanelas resultará em deformação anormal da cabeça, pois o cérebro causará deslocamento dos ossos que permanecem sem fusão.

V. Desenvolvimento da face

• inicialmente formado por 5 inchaços mesenquimais (processos ou proeminências):
• 2 proeminências mandibulares (direita e esquerda, da 1ª mesênquima de crista neural do arco)
• 2 proeminências maxilares (direita e esquerda, da 1ª mesênquima de crista neural do arco)
• proeminência frontonasal (estrutura da linha média, da crista neural craniana mesênquima)

• dois fossas nasais desenvolvem-se nos aspectos ventrolaterais das proeminências frontais, formando assim 2 proeminências nasais laterais e mediais
• desenvolvimento da face ocorre através do crescimento e fusão destas proeminências:
• as proeminências mandibulares crescem juntas para formar uma única mandíbula
• As proeminências maxilares (mostradas em laranja abaixo) crescem em direção à linha média e fundem-se com as proeminências nasais laterais (azul). Um sulco profundo chamado sulco nasolacrimal forma-se entre as proeminências nasais maxilares e laterais de cada lado do nariz em desenvolvimento. A maior parte da ranhura é obliterada com a fusão das proeminências nasais maxilares e laterais, mas uma pequena porção persiste como o ducto nasolacrimal e o saco lacrimal.
• O crescimento das proeminências nasais maxilares também as faz fundir com as proeminências nasais mediais (amarelas). O crescimento contínuo das proeminências maxilares combinado com a regressão da proeminência frontonasal empurra as duas proeminências nasais mediais, de modo que as proeminências nasais mediais acabam por se fundir para formar a linha média do nariz e o filtrum do lábio superior – a porção superior da proeminência frontonasal cresce e estende-se para formar a testa enquanto que a porção inferior não cresce muito, permitindo assim que os processos nasais mediais se fundam na linha média.

Below é um resumo das contribuições das proeminências na face adulta:

Disrupção do desenvolvimento de qualquer das proeminências faciais pode resultar em uma variedade de anomalias faciais, tais como (da esquerda para a direita nas figuras abaixo):

• lábio leporino (falha bilateral de proeminências nasais maxilares e mediais para fundir)
• fenda facial oblíqua (falha unilateral de proeminências nasais maxilares, mediais, e proeminências nasais laterais para fundir)
• macrostoma (fusão lateral incompleta dos processos maxilar e mandibular)
• lábio fendido médio (fusão incompleta das proeminências nasais mediais)
• displasia frontonasal (hiperplasia de proeminência frontonasal inferior, evitando assim a fusão das proeminências nasais mediais)

VI. Desenvolvimento do palato

A. Palato primário

>

• forma através da fusão das duas proeminências nasais mediais na linha média (claro, esta fusão da linha média é impulsionada através do crescimento das proeminências maxilares que empurram as proeminências nasais para o meio)
• consiste no segmento pré-maxilar da maxila, que contém os quatro incisivos e o canal incisivo

B. Palato secundário

>

• formas através de outgrowths das proeminências maxilares chamadas prateleiras palatinas

>

• inicialmente, as prateleiras palatinas projetam-se de cada lado da língua. Com o crescimento e expansão da mandíbula a língua desce, permitindo que as prateleiras palatinas cresçam em direcção à linha média e se fundam para formar o palato secundário, que consiste no segmento palatino da maxila e do osso palatino. A interrupção do crescimento da língua e/ou mandíbula pode, portanto, secundariamente, causar uma fenda palatina secundária.

Fusão completa do palato primário e secundário é um processo complexo envolvendo crescimento dos tecidos componentes, transformação epitelial para mesenquimal, migração celular e morte celular programada nos locais de fusão – a ruptura de qualquer parte desse processo pode resultar em fissura palatina. Dado o envolvimento das proeminências maxilar e nasal, a fissura palatina é frequentemente (mas NÃO sempre) acompanhada por lábio leporino.

Practice Questions

1. No desenvolvimento craniofacial, a mesoderme paraxial contribui para qual dos seguintes?

A. osso occipital
B. músculos da língua
C. músculos extraoculares
D. NENHUMA das anteriores
E. TODOS os acima

ANSWER

2. O defeito craniofacial ilustrado na figura abaixo foi muito provavelmente causado por qual dos seguintes?

1. Fusão da sutura craniana sagital
2. Fusão da sutura cranial coronal
3. Crescimento excessivo do processo frontonasal
4. Fusão completa dos processos frontonasal e maxilar
5. Migração incompleta e/ou diferenciação das células da crista neural craniana

ANSWER

3. A condição mostrada na figura abaixo foi muito provavelmente causada por:

A. falha do processo nasal medial e lateral para fundir-se com o processo maxilar.
B. fusão incompleta dos processos maxilar e mandibular.
C. fusão incompleta dos processos nasais mediais.
D. crescimento excessivo do processo frontonasal.
E. crescimento incompleto do processo mandibular.

ANSWER

4. A glândula tiróide é derivada principalmente do:

A. 1ª bolsa faríngea.
B. 2ª bolsa faríngea.
C. porção ventral da 3ª bolsa faríngea.
D. porção dorsal da 4ª bolsa faríngea.
E. foramen cecum na base da língua.

ANSWER

5. Qual dos seguintes achados clínicos é observado mais frequentemente em associação com a síndrome de DiGeorge mas não normalmente na síndrome de Treacher Collins?

A. Leucopenia de células T
B. Leucopenia de célula B.
C. anormalidades faríngeas e/ou palatais.
D. anormalidades faciais.
E. anormalidades do ouvido externo.

ANSWER

6. A análise cromossômica de um paciente com síndrome de DiGeorge provavelmente mostraria qual dos seguintes?

A. trissomia 21
B. 46, XO
C. deleção de 22q
D. deleção de 11q
E. duplicação de 17p

ANSWER

Perguntas 7-10 referem-se à lista abaixo. Selecione a estrutura mais apropriada na lista para cada uma das seguintes afirmações ou descrições (cada estrutura rotulada pode ser usada uma, mais de uma vez, em combinação com outras estruturas, ou não ser usada de forma alguma). Se uma declaração ou descrição se referir a uma estrutura NÃO na lista, então a resposta correta seria “NENHUMA das estruturas acima”

A) arco faríngeo 1
B) arco faríngeo 2
C) arco faríngeo 3
D) arco faríngeo 4
E) arco faríngeo 5
F) arco faríngeo 6

7. dá origem ao estribo

ANSWER

8. dá origem à mandíbula

ANSWER

9. seus derivados são inervados pelo nervo craniano III

ANSWER

10. seus derivados são inervados pelo nervo hipoglossal

ANSWER

Questões 11-14 referem-se ao diagrama abaixo. Selecione a estrutura mais apropriada na lista para cada uma das seguintes afirmações ou descrições (cada estrutura rotulada pode ser usada uma, mais de uma vez, em combinação com outras estruturas, ou não ser usada de todo). Se uma declaração ou descrição se referir a uma estrutura NÃO na lista, então a resposta correta seria “NENHUMA das estruturas acima”

11. innervated by the facial nerve

ANSWER

12. innervated by the vagus nerve

ANSWER

13. interiorvated by cranial nerve VIII

ANSWER

14. innervated by cranial nerve V

ANSWER

Questões 15-17 são baseadas na imagem abaixo mostrando uma mulher de 8 anos e seu irmão de 6 anos.

15. Baseado na aparência destes dois irmãos, qual arco faríngeo parece ser o mais afetado?

A. arco faríngeo 1
B. arco faríngeo 2
C. arco faríngeo 3
D. arco faríngeo 4
E. arco faríngeo 6

ANSWER

16. As síndromes craniofaciais frequentemente afetam mais de um arco faríngeo. Qual dos seguintes achados clínicos indicaria o envolvimento do arco faríngeo 2 neste caso particular?

A. ausência do maléolo (conforme determinado pela radiografia)
B. hipoplasia do hióide (conforme determinado pela radiografia)
C. hipocalcemia
D. imunodeficiência
E. hipotireoidismo

ANSWER