Duke Embryology – Craniofacial Development

Kattints ide a Simbryo Head & Neck Development animáció elindításához (és néhány igazán trippy zenéhez – majd megérted, ha megnyílik az ablak…)

I. A garat apparátusa

• a garat ívek a garathoz kapcsolódó páros szerkezetek, amelyek nagyban hozzájárulnak az arc, az állkapocs, a fül és a nyak kialakulásához
• az 1. garat ív körülbelül a 4. hét elején jelenik meg, és később továbbiak is hozzáadódnak caudalisan, így végül 5 ív van a 4. hét végére; az 5. ív nem alakul ki, ezért az íveket 1, 2, 3, 4 és 6 számmal számozzák.
• a teljes apparátus páros torokívekből, torokzacskókból, torokhasadékokból (vagy barázdákból) és torokhártyákból áll (lásd az ábrát).
• minden garatív szomatikus mezodermából és neurális crest mesenchimából álló magból áll
• a szomatikus mezoderm hozzájárul az ívartériához (pl. az 1-6. ívek), valamint a vázizomszövethez minden ívben
• a neurális crest mesenchimából fejlődik csont, porc és/vagy kötőszövet minden ívben.
• minden garatívhez egy-egy koponyaideg tartozik:
• 1. ív: CN V (trigeminus)
• 2. ív: CN V (trigeminus)
• 2. ív: CN V (trigeminus): CN VII (arc)
• 3. ív: CN IX (glosszofaringeális)
• 4. ív: CN X (a vagus felső gége ága)
• 6. ív: CN X (recurrent laryngealis ága a vagusnak)
• a garat belső részét endoderma béleli, amely az ívek között behajlásokat vagy tasakokat képez; mivel 5 garatív van, 4 garati tasak van, amelyek sorsát az alábbiakban tárgyaljuk.
• a garatfelépítmény külsejét ektoderma borítja, amely külső garathasadékokat (vagy barázdákat) képez; mint a tasakok esetében, kezdetben 4 garathasadék van, amelyek sorsát alább tárgyaljuk.

A. A garathasadékok sorsa

A garathasadékok ektodermával bélelt mélyedések, amelyek a garatnyílás KÜLSŐ részén, az ívek között jelennek meg; az 1. hasadék az 1. és 2. ív között van, a 2. hasadék a 2. és 3. ív között stb.

1. gégehasadék 1: a külső hallójáratba fejlődik (a megfelelő 1. gégetasakból fejlődik ki a hallócső (vagy Eustacian-cső), a közbeeső hártya pedig a dobhártyába).

Az 1. garathasadék fejlődésének hibái preaurikuláris (azaz a fülkagyló előtti) cisztákat és/vagy fisztulákat eredményezhetnek.

2. A 2., 3. és 4. garathasadékok a 2. garatboltozat tágulása miatt túlnőnek, és általában elhalványulnak

A 2-4. garathasadékok maradványai a szegycsonti izom elülső határa mentén található nyaki ciszták vagy sipolyok formájában jelentkezhetnek.

B. A garatívek sorsa

1. Az 1. garatív (mandibuláris ív)

• az 1. aortaívvel társul, amely az arteria maxillaris egy részébe fejlődik
• a CN V (trigeminális ideg) által idegzett
• felső maxilláris prominenciára és alsó mandibuláris prominenciára osztódik
• az 1. ív származékai a következők:

2. 2. garatív (nyelvcsonti ív)

• a 2. aortaívvel társul, amely az arteria stapedialisba fejlődik
• a CN VII (nervus facialis) által ingerelt
• a 2. ív származékai:

3. 3. garati ív

• a 3. aortaívvel társul, amely az arteria carotis communis és az arteria carotis interna proximalis szegmenséhez járul hozzá
• a CN IX (glossopharyngealis ideg)
• a 3. ív származékai:

4. ív. 4. garati ív

• a 4. aortaívvel társul, amely a jobb oldali kulcscsont alatti artéria proximális szegmenséhez és az aorta ívéhez járul hozzá
• a CN X (nervus vagus superior laryngeus ága)
• a 4. ív származékai:

5. ív. 6. gégeív

• a 6. aortaívvel társul, amely hozzájárul a tüdőartériák proximális szegmenseihez és a ductus arteriosushoz (amely felnőttkorban ligamentum arteriosummá válik)
• a CN X (a nervus vagus recurrentus laryngealis ága) által idegzett
• a 6. ív származékai a következők:

A garatívek és származékos struktúráik sorsa az alábbi két ábrán foglalható össze:

6. A fej és a nyak izomzata

BRANCHIOMERIKUS (azaz ágiális ívekben – más néven garatívekben)

• A szegmentálatlan paraxiális mezodermából (azaz. somitomerek), amely az 1-3. ívekbe vándorol:
• 1. ív: rágóizmok, tensor tympani, tensor veli palantini, digastricus anterior hasa (CN-V)
• 2. ív: arckifejező izmok, stapedius, stylohyoid, digastricus posterior hasa (CN-VII)
• 3. ív: Stylopharyngeus (CN-IX)
• Az egmentált (somitikus) paraxiális mezodermából ered, amely a 4. és 6. ívbe vándorol:
• 4. ív: Ív 6: intrinzikus gégeizmok (a CN-X recurrens gégészeti ága)

SOMATIKUS (i.e. NEM a garatívekben)

• Szegmentálatlan paraxiális mezodermából ered, amely NEM vándorol az ívekbe:
• Extraokuláris izmok (CN-III, -IV, -VI)
• Szokványos paraxiális mezodermából ered, amely a nyelv kialakulása után a nyelvbe vándorol:
• A nyelv belső és külső izmai (CN-XII)

OKKIPITÁLIS (a nyakszirt oldalsó lemez mezodermájából, de egy koponyaideg innerválja)

• A nyakszirt oldalsó lemezes mezodermájából* erednek, amely az 1-3. szomiták mellett helyezkedik el (Development 2010 137: 2961-2971):
• Trapezius és sternocleidomastoideus (CN-XI

C. A garat tasakok sorsa

A garat tasakok endodermával bélelt tasakok, amelyek a garat BELSŐ oldalán, az ívek között alakulnak ki; az 1. tasak az 1. és a 2. ív között alakul ki, a 2. tasak a 2. és a 3. ív között, stb.

1. Torokzacskó 1 -a hallócső és a középfül üregévé fejlődik

2. Torokzacskó 2 – számos behajlást képez, amelyek a szájpadlásmandula kriptáivá válnak; később a lymphocyták (a thymusból és a csontvelőből) beszivárognak az alatta lévő lamina propria-ba, hogy létrehozzák a végleges szájpadlásmandulát.

3. Torokzacskó 3 -felülső (vagy dorsalis) és alsó (vagy ventrális) részre oszlik:

a 3. zacskó dorsalis része: az alsó mellékpajzsmirigyeket képezi -a fő (vagy fő) és oxifil sejtek a zacskó endodermális béléséből származnak
a 3. zacskó ventrális része: a thymust alkotja -a hámhálós sejtek (beleértve azokat is, amelyek a thymus- vagy Hassall-testeket alkotják) a tasak endodermális béléséből származnak. A csontvelőből származó T-sejt progenitorok beszivárognak a kéregbe, hogy létrehozzák a definitív thymust.

4. Torokzacskó 4 -csak felső (vagy dorsalis) és alsó (vagy ventrális) részre oszlik:

a 4. zacskó dorsalis része: a felső mellékpajzsmirigyeket képezi -a fő (vagy principális) és oxifil sejtek a zacskó endodermális béléséből származnak

a 4. zacskó ventrális része: az ultimobranchialis testnek nevezett divertikulumot képez, amelynek sejtjei a pajzsmirigybe vándorolnak és a pajzsmirigy parafollikuláris (C) sejtjeivé differenciálódnak.

A 3. és/vagy 4. tasak származékainak rendellenes fejlődése ektopikus vagy hiányzó mellékpajzsmirigy-, thymus- vagy parafollikuláris pajzsmirigyszövetet eredményezhet. A leggyakoribb rendellenesség, amelyben ez előfordul, a DiGeorge-szindróma, amelyet a 22-es kromoszóma hosszú (vagy “q”) karjának deléciója okoz, ami a 3. és 4. garatboltozat és a hozzájuk tartozó garati tasakok hipoplasiájához vezet. A DiGeorge tünetei és jelei gyakran a következők:

• a nyelvcsont hipopláziája
• tímiás hipoplázia (immunhiány a T-sejtek hiánya miatt)
• hipoparathyreosis (hiányzó vagy hipoplasztikus alsó mellékpajzsmirigyek)
• kiáramlási rendellenességek (a neurális gerinc ezen a területen hozzájárul a kiáramlási traktus konotruncális párnáihoz is).

Érdekes, hogy a 3. és 4. ív hipoplasiája az 1. és/vagy 2. íveket is megzavarhatja, ami a következő további leleteket eredményezi:

• micrognathia (csökkent állkapocs)
• szájpadlásrés
• halláscsökkenés (akár a középfülkagylók rendellenessége miatt, akár az immunhiány okozta fülfertőzések következtében)

II. A nyelv fejlődése

A. A nyelv elülső 2/3-a:

1. Kialakulás: A nyelv elülső 2/3-a mediális és laterális nyelvrügyekből ered, amelyek az 1. garatív aljából erednek, majd rostrálisan növekednek. A nyelvrügyeket ezután occipitális myoblastok szállják meg, amelyek a nyelv intrinsic izmait képezik.

2. A nyelv elülső 2/3-ának innervációja:

• a nyálkahártya szenzoros innervációja a trigeminális ideg lingualis ágán keresztül történik
• az ízlelés innervációja a nervus facialis chorda tympani ágán keresztül történik, kivéve a nyelv elülső 2/3-ának leghátsó részén esetlegesen jelen lévő körülírt papillákban lévő ízlelőbimbókat – ezeket a nervus glossopharyngealis innerválja.
• A belső vázizmok motoros innervációja a nervus hypoglossalison keresztül történik

B. A nyelv hátsó 1/3-a:

1. Kialakulás: A 3. és 4. garatívek aljáról származó duzzanatok túlnőnek a 2. íven és összeolvadnak a nyelv elülső 2/3-ával. Így a nyelv hátsó 1/3-a a 3. és 4. ívből származik, és a felnőtt nyelvben NINCS a 2. garatív hozzájárulása. A belső izomzat szintén az occipitális myoblastokból származik. A nyelv elülső 2/3-ának és hátsó 1/3-ának összeolvadási vonalát a terminális sulcus jelzi.

2. A nyelv hátsó 1/3-ának innervációja:

• a nyálkahártya szenzoros innervációja nagyrészt a nervus glossopharyngeuson (és némi vaguson) keresztül történik
• az ízlelés innervációja nagyrészt a nervus glossopharyngeuson (és némi vaguson)
• a belső vázizmok motoros innervációja a nervus hypoglossalison keresztül történik

III. A pajzsmirigy fejlődése

• nem származik a garat tasakjainak egyikéből sem
• egy középvonalbeli pajzsmirigy divertikulumból ered, amely a garat alján lévő endodermából alakul ki közvetlenül caudalisan az 1. garatívtől; ezek az endodermasejtek differenciálódnak a pajzsmirigy tüszős sejtjeivé.
• Az ultimobranchialis test endodermális sejtjei a mirigybe vándorolnak, és a pajzsmirigy parafollikuláris sejtjei (más néven C-sejtjei) keletkeznek.
• az embrió differenciált növekedésével a diverticulum megnyúlik, de a formálódó nyelvhez egy később elhaló thyreoglobusjárat révén továbbra is kapcsolódik; a thyreoglobusjárat nyílásának helye a nyelv terminális sulcusának középvonalában található foramen cecum.

A pajzsmirigy fejlődésének rendellenességei ektopikus pajzsmirigyszövetet és/vagy cisztákat eredményezhetnek, amelyek a középvonalban elhelyezkedő ductus thyroglossalis mentén vannak jelen (ellentétben a nyaki cisztákkal, amelyek a 2-4. garathasadék maradványai, és a szegycsonti izomtól laterálisan találhatók).

IV. A koponya fejlődése

• a koponya elülső részei (viscerocranium) elsősorban a neurális gerinc mesenchimájából származnak, amelyek a koponyaüregek padlójában lévő hártyás csontosodáson keresztül
• csontokká fejlődnek, más néven “chondrocranium” (cribriform plate, sphenoid, petrous temporalis és clivus occipitalis), a paraxiális (somitikus) mezodermából származnak, amelyek endokondriális csontosodás útján csontokká fejlődnek
• a koponya boltozatának lapos csontjai, más néven “neurocranium” (e.pl. parietális és hátsó nyakszirt), a paraxiális (somitikus) mezodermából származnak, amelyek membráncsontosodás útján csonttá fejlődnek.
• a nyelvcsont a II. és III. garatívhez kapcsolódó neurális gerincből származik.
• a gégeporcok a IV. és VI. garatívhez kapcsolódó neurális gerincből származnak.
• a koponyacsontok csak a születés után olvadnak össze (hogy lehetővé tegyék a fej koronázását a szülés során és az agy növekedését a szülés után), így varratok és fontanellák maradnak, amelyek jellemzően a szülés után különböző időpontokban záródnak:
• a lambdoidális és sagittális varratok összefolyása a koponya hátsó részén a hátsó fontanella helyét jelöli, amely jellemzően a szülés után 3-6 hónappal záródik
• a sagittális, koronális és frontális varratok összefolyása a koponya felső, elülső részén az elülső fontanella helyét jelöli, amely jellemzően 1 hónapra záródik.5-2 évvel a születés után.

Mivel az agy 6-7 éves korig tovább növekszik, a varratok vagy a fontanellák idő előtti összeolvadása a fej rendellenes alakváltozását eredményezi, mivel az agy a még össze nem olvadt csontok elmozdulását okozza.

V. Az arc

• fejlődése, melyet kezdetben 5 mesenchymás duzzanat (más néven processus vagy prominencia) alkot:
• 2 mandibularis prominencia (jobb és bal, az 1. ív neural crest mesenchyme-ból)
• 2 maxilláris prominencia (jobb és bal, az 1. ív neural crest mesenchyme-ból)
• frontonasalis prominencia (középvonalbeli struktúra, a koponya neurális gerincének mesenchymájából)

• a frontonasalis prominenciák ventrolaterális részén két orrnyílás fejlődik ki, ezáltal 2 laterális és medialis orrnyílás alakul ki
• az arc fejlődése e prominenciák növekedése és összeolvadása révén történik:
• az állkapocscsúcsok összenőnek, hogy egyetlen állkapcsot alkossanak
• A felső állkapocscsúcsok (alul narancssárgával jelölve) a középvonal felé nőnek, és összeolvadnak az oldalsó orrcsúcsokkal (kék). A kialakuló orr mindkét oldalán egy mély barázda, a nasolacrimalis barázda alakul ki a maxilláris és az oldalsó orrnyúlványok között. A barázda nagy része a maxilláris és az oldalsó orrnyergek összeolvadásával eltűnik, de egy kis része megmarad, mint a nasolacrimalis csatorna és a könnyzacskó.
• A maxilláris prominenciák befelé irányuló növekedése szintén a mediális orrnyereggel való összeolvadást eredményezi (sárga). A maxilláris prominenciák folyamatos növekedése a frontonasalis prominencia visszafejlődésével kombinálva a két medialis orrnyerget összenyomja, így a medialis prominenciák végül összeolvadnak, és az orr középvonalát és a felső ajak philtrumát alkotják – a frontonasalis prominencia felső része növekszik és kiterjed a homlok kialakításáig, míg az alsó rész nem nő túl sokat, lehetővé téve ezzel a medialis orrnyergek összeolvadását a középvonalban.

A következőkben összefoglaljuk a prominensek felnőttkori archoz való hozzájárulását:

Az arc bármelyik prominensének fejlődési zavara különféle arcanomáliákat eredményezhet, például (az alábbi ábrákon balról jobbra):

• hare lip (a maxilláris és medialis orrnyergek összeolvadásának kétoldali elmaradása)
• oblique facialis cleft (a maxilláris, medialis, és oldalsó orrnyergek összeolvadása)
• macrostoma (a felső és alsó állkapocsnyúlványok nem teljes oldalsó összeolvadása)
• medián ajakhasadék (a középső orrnyergek nem teljes összeolvadása)
• frontonasalis dysplasia (az alsó frontonasalis prominencia hyperplasiája, így megakadályozza a középső orrnyergek összeolvadását)

VI. A szájpadlás fejlődése

A. Az elsődleges szájpad

• a két középső orrnyereg középvonalban történő összeolvadása révén alakul ki (természetesen ezt a középvonalbeli összeolvadást a maxilláris prominenciák növekedése hajtja, amely az orrnyeregeket közép felé tolja)
• a maxilla premaxilláris szegmenséből áll, amely a négy metszőfogat és a metszőcsatornát tartalmazza

B. A másodlagos szájpad

• a maxilláris prominensek szájpadlásnak nevezett kinövései révén alakul ki
• A szájpadlási polcok
• kezdetben a nyelv két oldalán állnak ki. Az állkapocs növekedésével és tágulásával a nyelv lefelé mozdul, lehetővé téve a szájpadlási polcok középvonal felé történő növekedését és összeolvadását, hogy kialakuljon a másodlagos szájpadlás, amely a felső állkapocs szájpadlási szegmenséből és a szájpadláscsontból áll. A nyelv és/vagy az állkapocs növekedési zavara tehát másodlagosan másodlagos szájpadhasadékot okozhat.

A primer és a szekunder szájpadlás teljes összeolvadása összetett folyamat, amely magában foglalja az alkotó szövetek növekedését, a hámból mesenchymálisba történő átalakulást, a sejtvándorlást és a programozott sejthalált a fúziós helyeken – e folyamat bármely részének megszakadása szájpadhasadékot eredményezhet. Tekintettel a szájpadlás és az orrnyereg érintettségére, a szájpadhasadék gyakran (de NEM mindig) ajakhasadékkal jár együtt.

GYakorlati kérdések

1. A craniofaciális fejlődésben a paraxiális mezoderm hozzájárul az alábbiak közül melyikhez?

A. nyakszirtcsont
B. nyelvizmok
C. extraokuláris izmok
D. A fentiek közül egyikhez sem
E. MINDEN a fentiek közül

VÁLASZ

2. Az alábbi ábrán látható koponya- és arcfejlődési rendellenességet nagy valószínűséggel az alábbiak közül melyik okozta?

1. a saggitalis koponyavarrat korai összeolvadása
2. a coronalis koponyavarrat korai összeolvadása
3. a frontonasalis processus túlnövekedése

.

4. a frontonasalis és a maxilláris processus hiányos összeolvadása
5. a koponya neurális gerincsejtjeinek hiányos vándorlása és/vagy differenciálódása

ANSWER

3. Az alábbi ábrán látható állapotot valószínűleg:

A. a medialis és laterális orrnyúlványok nem olvadnak össze a maxilláris nyúlvánnyal.
B. a maxilláris és mandibuláris nyúlványok nem teljes összeolvadása.
C. a medialis orrnyúlványok nem teljes összeolvadása.
D. a frontonasalis nyúlvány túlnövése.
E. a mandibuláris nyúlvány nem teljes növekedése.

ANSWER

4. A pajzsmirigy elsősorban a:

A. Az 1. garatüregi tasakból.
B. 2. garatzsákból.
C. a 3. garatzsák ventrális részéből.
D. a 4. garatzsák dorsalis részéből.
E. a nyelv tövében lévő foramen cecumból.

ANSWER

5. a nyelv tövében. Az alábbi klinikai leletek közül melyik figyelhető meg gyakrabban DiGeorge-szindrómával összefüggésben, de Treacher Collins-szindrómában általában nem?

A. T-sejtes leukopénia
B. B-sejtes leukopénia.
C. garat és/vagy szájpadlás rendellenességek.
D. arc rendellenességek.
E. külső fül rendellenességek.

ANSWER

6. Egy DiGeorge-szindrómás beteg kromoszómaelemzése valószínűleg az alábbiak közül melyiket mutatná ki?

A. 21-es triszómia
B. 46, XO
C. 22q deléciója
D. 11q deléciója
E. 17p duplikációja

ANSWER

A 7-10. kérdések az alábbi listára vonatkoznak. Válassza ki a listából a legmegfelelőbb struktúrát az alábbi állítások vagy leírások mindegyikéhez (minden megjelölt struktúra használható egyszer, többször, más struktúrákkal kombinálva vagy egyáltalán nem). Ha egy állítás vagy leírás a listában NEM szereplő szerkezetre utal, akkor a helyes válasz a “NINCS a fentiek közül.”

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

7. keletkezik a kengyel

ANSWER

8. keletkezik az állkapocs

ANSWER

9. származékait a III. koponyaideg innerválja

ANSWER

10. származékait a hypoglosszális ideg innerválja

ANSWER

A 11-14. kérdések az alábbi ábrára vonatkoznak. Válassza ki a listából a legmegfelelőbb struktúrát az alábbi állítások vagy leírások mindegyikéhez (minden megjelölt struktúra használható egyszer, többször, más struktúrákkal kombinálva vagy egyáltalán nem). Ha egy állítás vagy leírás a listában NEM szereplő szerkezetre utal, akkor a helyes válasz a “NINCS a fentiek közül.”

11. az arcideg által innervált

ANSWER

12. a nervus vagus által innervált

ANSWER

13. a nervus vagus által innervált

ANSWER

13. a VIII. agyideg által innervált

ANSWER

14. az V. agyideg által innervált

ANSWER

A 15-17. kérdések az alábbi kép alapján készültek, amely egy 8 éves kislányt és 6 éves testvérét ábrázolja.

15. az V. agyideg által innervált. A két testvér megjelenése alapján melyik garatív tűnik leginkább érintettnek?

A. garatív 1
B. garatív 2
C. garatív 3
D. garatív 4
E. garatív 6

VÁLASZ

16. A craniofaciális szindrómák gyakran egynél több garatívet érintenek. Az alábbi klinikai leletek közül melyik utalna a 2. garatív érintettségére ebben a konkrét esetben?

A. a malleus hiánya (röntgenvizsgálattal meghatározva)
B. a nyelvcsont hypoplasiája (röntgenvizsgálattal meghatározva)
C. hypocalcaemia
D. immunhiány
E. hypothyreosis

ANSWER

.