Duke Embryology – Craniofacial Development

Kliknij tutaj, aby uruchomić animację Simbryo Head & Neck Development (i trochę naprawdę trippy muzyki – zrozumiesz, gdy okno się otworzy…)

I. Aparat gardłowy

• łuki gardłowe są sparowanymi strukturami związanymi z gardłem, które w znacznym stopniu przyczyniają się do tworzenia twarzy, szczęki, ucha i szyi
• pierwszy łuk gardłowy pojawia się mniej więcej na początku 4 tygodnia, a kolejne są dodawane bardziej doogonowo później, tak że ostatecznie jest 5 łuków pod koniec 4 tygodnia; piąty łuk nie tworzy się, więc łuki są ponumerowane 1, 2, 3, 4 i 6.
• cały aparat składa się ze sparowanych łuków gardłowych, woreczków gardłowych, szczelin (lub rowków) gardłowych i błon gardłowych (patrz schemat).
• każdy łuk gardłowy składa się z rdzenia mezodermy somatycznej i mezenchymy grzebienia nerwowego
• mezoderma somatyczna przyczynia się do powstania tętnicy łuku (tj. łuków aorty 1-6), jak również tkanki mięśni szkieletowych w każdym łuku
• mezenchyma grzebienia nerwowego rozwija się w kość, chrząstkę i/lub tkankę łączną w każdym łuku.
• każdy łuk gardłowy ma powiązany z nim nerw czaszkowy:
• archiwum 1: CN V (trójdzielny)
• archiwum 2: CN VII (twarzowy)
• arch 3: CN IX (językowo-gardłowy)
• arch 4: CN X (gałąź krtaniowa górna nerwu błędnego)
• arch 6: CN X (recurrent laryngeal branch of the vagus)
• wnętrze aparatu gardłowego wyścielone jest endodermą, która tworzy zagłębienia lub woreczki między łukami; ponieważ istnieje 5 łuków gardłowych, istnieją 4 woreczki gardłowe, których losy omówiono poniżej.
• zewnętrzna część aparatu gardłowego pokryta jest ektodermą, która tworzy zewnętrzne rozpadliny (lub rowki) gardłowe; podobnie jak w przypadku woreczków, istnieją początkowo 4 rozpadliny gardłowe, których losy omówiono poniżej.





A. Losy rozszczepów gardła

Rozszczepy gardła to wyścielone ektodermą zagłębienia, które pojawiają się na ZEWNĄTRZ gardła między łukami; rozszczep 1 jest między łukiem 1 i 2, rozszczep 2 jest między łukiem 2 i 3 itd.

1. rozszczep gardła 1: rozwija się w otwór słuchowy zewnętrzny (odpowiadająca mu 1. torebka gardłowa rozwija się w przewód słuchowy (lub Eustachiusza), a błona międzyzwieraczowa rozwija się w błonę bębenkową).

Wady w rozwoju rozszczepu gardła 1 mogą powodować torbiele i/lub przetoki przeduszne (tj. przed małżowiną uszną).

2. Rozszczepy gardła 2, 3 i 4 są przerośnięte przez ekspansję 2. łuku gardłowego i zwykle ulegają zatarciu

Remnanty rozszczepów gardła 2-4 mogą pojawić się w postaci torbieli szyjnych lub przetok zlokalizowanych wzdłuż przedniej granicy mięśnia mostkowo-obojczykowo-sutkowego.



B. Losy łuków gardłowych

1. Łuk gardłowy 1 (łuk żuchwowy)

• połączony z 1. łukiem aorty, który rozwija się w część tętnicy szczękowej
• zainerwowany przez CN V (nerw trójdzielny)
• rozdziela się na górny wyrostek szczękowy i dolny wyrostek żuchwowy
• pochodnymi 1. łuku są:



2. Łuk gardłowy 2 (łuk gnykowy)

• związany z II łukiem aorty, który przechodzi w tętnicę sterczową
• odnawiana przez CN VII (nerw twarzowy)
• pochodnymi II łuku są:



3. Łuk gardłowy 3

• powiązany z łukiem aorty 3, który współtworzy tętnicę szyjną wspólną i proksymalny odcinek tętnicy szyjnej wewnętrznej
• zasilany przez CN IX (nerw językowo-gardłowy)
• pochodnymi łuku 3 są:



4. Łuk gardłowy 4

• powiązany z łukiem aorty 4, który współtworzy proksymalny odcinek prawej tętnicy podobojczykowej i łuk aorty
• zasilany przez CN X (gałąź krtaniowa górna nerwu błędnego)
• pochodnymi 4. łuku są:



5. Łuk gardłowy 6

• powiązany z łukiem aorty 6, który współtworzy proksymalne odcinki tętnic płucnych i przewód tętniczy (który w dorosłym życiu staje się więzadłem tętniczym)
• zainerwowany przez CN X (gałąź krtaniowa wsteczna nerwu błędnego)
• pochodnymi łuku 6 są:



Przyczyny powstania łuków gardłowych i ich struktur pochodnych można podsumować dwoma poniższymi rycinami:





6. Śluzówki głowy i szyi

BRANCHIOMERYCZNE (tj. w łukach rozgałęzień – vel łukach gardłowych)

• Wyrastają z niesegmentowanej mezodermy paraksjalnej (tj. somitomerów), która migruje w łuki 1-3:
• Łuk 1: mięśnie żucia, tensor tympani, tensor veli palantini, przedni brzusiec żuchwy (CN-V)
• Łuk 2: mięśnie mimiczne, stapedius, stylohyoid, tylny brzusiec żuchwy (CN-VII)
• Łuk 3: stylopharyngeus (CN-IX)
• Powstaje z egmentowanej (somitycznej) mezodermy paraksjalnej, która migruje do łuków 4 i 6:
• Łuk 4: zwężacze gardła, levator veli palatini (gałąź krtaniowa górna CN-X)
• Łuk 6: mięśnie wewnętrzne krtani (gałąź krtaniowa nawrotna CN-X)

SOMATYCZNE (i.e. NIE w łukach gardłowych)

• Powstają z niesegmentowanej mezodermy przyosiowej, która NIE migruje do łuków:
• Mięśnie zewnątrzgałkowe (CN-III, -IV, -VI)
• Powstają z somitycznej mezodermy przyosiowej, która migruje do języka po jego uformowaniu:
• Intrinsic and extrinsic muscles of the tongue (CN-XII)

OCCIPITAL (from occipital lateral plate mesoderm but innervated by a cranial nerve)

• Powstają z mezodermy potylicznej LATERAL PLATE MESODERM* przylegającej do somitów 1-3 (Development 2010 137: 2961-2971):
• Trapezius i sternocleidomastoid (CN-XI

C. Losy woreczków gardłowych

Woreczki gardłowe to wyścielone endodermą kieszonki, które tworzą się na WEWNĄTRZ gardła między łukami; woreczek 1 tworzy się między łukiem 1 a łukiem 2, woreczek 2 tworzy się między łukiem 2 a łukiem 3 itd.



1. Torebka gardłowa 1 – przekształca się w przewód słuchowy i jamę ucha środkowego

2. Torebka gardłowa 2 – tworzy liczne zagłębienia, które stają się kryptami migdałka podniebiennego; później limfocyty (z grasicy i szpiku kostnego) naciekają leżącą pod nimi blaszkę właściwą, tworząc ostateczny migdałek podniebienny.

3. Torebka gardłowa 3 – dzieli się na część górną (lub grzbietową) i dolną (lub brzuszną):

grzbietowa część torebki 3: tworzy gruczoły przytarczyczne dolne -komórki naczelne (lub główne) i oksyfilne pochodzą z endodermalnej wyściółki torebki
wentralna część torebki 3: tworzy grasicę -komórki siateczkowe nabłonka (w tym te, które składają się na ciałka grasicze lub ciałka Hassalla) wywodzą się z endodermalnej wyściółki woreczka. Komórki progenitorowe limfocytów T ze szpiku kostnego przenikają do kory, tworząc grasicę ostateczną.

4. Torebka gardłowa 4 – dzieli się również na część górną (lub grzbietową) i dolną (lub brzuszną):

grzbietowa część torebki 4: tworzy gruczoły przytarczyczne górne -komórki naczelne (lub główne) i oksyfilne pochodzą z endodermalnej wyściółki torebki

wewnętrzna część torebki 4: tworzy uchyłek zwany ciałem ultimobranchialnym, którego komórki migrują do gruczołu tarczowego i różnicują się w komórki parafolikularne (C) gruczołu tarczowego.

Anomalie rozwoju pochodnych woreczków 3 i/lub 4 mogą skutkować ektopową lub nieobecną przytarczycą, grasicą lub parafolikularną tkanką tarczycy. Najczęstszym zaburzeniem, w którym to występuje jest zespół DiGeorge’a, spowodowany delecją w długim (lub „q”) ramieniu chromosomu 22, co prowadzi do hipoplazji 3 i 4 łuku gardłowego i związanych z nimi woreczków gardłowych. Objawy i oznaki DiGeorge’a często obejmują:

• hipoplazję kości gnykowej
• hipoplazję grasiczą (niedobór odporności spowodowany brakiem limfocytów T)
• hipoparatyroidyzm (brak lub hipoplastyczne przytarczyce dolne)
• wady dróg odpływu (grzebień neuralny w tym obszarze przyczynia się również do powstania poduszek konotrunowych dróg odpływu)

Co ciekawe, hipoplazja 3. i 4. łuku może również zaburzać 1. i/lub 2. łuk, prowadząc do następujących dodatkowych wyników:

• mikrognatia (obniżona szczęka)
• podniebienie klinowe
• zaburzenia słuchu (spowodowane wadami rozwojowymi małżowin ucha środkowego lub wtórne do zakażeń ucha spowodowanych niedoborem odporności)

II. Rozwój języka

A. Przednie 2/3 języka:

1. Formowanie: przednie 2/3 języka wywodzi się z przyśrodkowych i bocznych pączków językowych, które powstają na dnie 1. łuku gardłowego, a następnie rosną rostralnie. Pąki językowe są następnie atakowane przez potyliczne mioblasty, które tworzą wewnętrzne mięśnie języka.

2. Unerwienie przednich 2/3 języka:

• unerwienie czuciowe błony śluzowej odbywa się przez gałąź językową nerwu trójdzielnego
• unerwienie smakowe odbywa się przez gałąź chorda tympani nerwu twarzowego, z wyjątkiem kubków smakowych w każdej brodawce okalającej, która może być obecna w najbardziej tylnej części przedniej 2/3 języka – są one unerwione przez nerw językowo-gardłowy.
• unerwienie ruchowe wewnętrznych mięśni szkieletowych odbywa się za pośrednictwem nerwu nadgnykowego

B. Tylna 1/3 języka:

1. Powstanie: obrzęki z dna 3. i 4. łuku gardłowego przerastają 2. łuk i łączą się z przednią 2/3 języka. W ten sposób tylna 1/3 języka pochodzi z 3. i 4. łuku i nie ma żadnego udziału 2. łuku gardłowego w języku dorosłego człowieka. Mięsień wewnętrzny wywodzi się również z mioblastów potylicznych. Linia połączenia przedniej 2/3 i tylnej 1/3 języka jest wyznaczona przez bruzdę końcową.

2. Unerwienie tylnej 1/3 języka:

• unerwienie czuciowe błony śluzowej odbywa się głównie za pośrednictwem nerwu językowo-gardłowego (i częściowo błędnego)
• unerwienie smakowe odbywa się głównie za pośrednictwem nerwu językowo-gardłowego (i częściowo błędnego)
• unerwienie ruchowe mięśni szkieletowych wewnętrznych odbywa się za pośrednictwem nerwu nadgnykowego



III. Rozwój tarczycy

• nie wywodzi się z żadnego z woreczków gardłowych
• pochodzi z uchyłka tarczycy w linii środkowej, który powstaje z endodermy w dnie gardła tuż ogonowo od 1. łuku gardłowego; te komórki endodermy różnicują się w komórki pęcherzykowe tarczycy.
• komórki endodermalne ciała ultimobranchialnego migrują do gruczołu i dają początek komórkom parafolikularnym (vel komórkom C) tarczycy.
• zróżnicowanym wzrostem zarodka uchyłek wydłuża się, ale pozostaje połączony z tworzącym się językiem przewodem tarczowym, który później ulega zatarciu; miejscem otwarcia przewodu tarczowego jest otwór kątnicy znajdujący się w linii środkowej w bruździe końcowej języka.



Anomalie w rozwoju tarczycy mogą skutkować ektopową tkanką tarczycową i/lub torbielami obecnymi wzdłuż przebiegu przewodu tarczowo-gardłowego, który jest strukturą położoną w linii środkowej (w przeciwieństwie do torbieli szyjnych, które są pozostałością rozszczepów gardła 2-4 i występują bocznie od mięśni mostkowo-obojczykowo-sutkowych).



IV. Rozwój czaszki

• części przednie (viscerocranium) pochodzą głównie z mezenchymy grzebienia nerwowego, która przekształca się w kości poprzez kostnienie błoniaste
• kostne w dnach dołów czaszkowych, określane jako „chondrocranium” (płytka sitowa, sphenoid, petrous temporal i clivus potylicy), pochodzą z mezodermy paraksjalnej (somitic), która rozwija się w kości poprzez kostnienie endochondralne
• płaskie kości sklepienia czaszki, określane jako „neurocranium” (np.kości ciemieniowe i potyliczne tylne), pochodzą z mezodermy paraksjalnej (somitycznej), która przekształca się w kość poprzez kostnienie błoniaste.
• kość gnykowa pochodzi z grzebienia nerwowego związanego z łukami gardłowymi II i III.
• chrzęstne części krtani pochodzą z grzebienia nerwowego związanego z łukami gardłowymi IV i VI.
• kości czaszki łączą się ze sobą dopiero po urodzeniu (aby umożliwić koronowanie głowy podczas porodu i wzrost mózgu w okresie poporodowym), pozostawiając szwy i ciemiączka, które zwykle zamykają się w różnym czasie po urodzeniu:
• zbieg szwów lambdoidalnych i strzałkowych z tyłu czaszki wyznacza miejsce ciemiączka tylnego, które typowo zamyka się około 3-6 miesiąca postnatalnie
• zbieg szwów strzałkowych, koronowych i czołowych na szczycie, z przodu czaszki wyznacza miejsce ciemiączka przedniego, które typowo zamyka się do 1.5-2 lat po urodzeniu.



Ponieważ mózg nadal zwiększa swoje rozmiary aż do 6-7 roku życia, przedwczesne połączenie szwów lub ciemiączek spowoduje nieprawidłowe ukształtowanie głowy, ponieważ mózg spowoduje przemieszczenie kości, które pozostały niezamknięte.

V. Rozwój twarzy

• pierwotnie utworzonej przez 5 mezenchymalnych rozdęć (vel wyrostków lub występów):
• 2 prominencje żuchwowe (prawa i lewa, z mezenchymy grzebienia nerwowego 1. łuku)
• 2 prominencje szczękowe (prawa i lewa, z mezenchymy grzebienia nerwowego 1. łuku)
• prominencja frontonasalna (struktura środk,

• dwa doły nosowe rozwijają się w brzuszno-bocznych aspektach przednich wyrostków nosowych, tworząc w ten sposób 2 boczne i przyśrodkowe wyrostki nosowe
• rozwój twarzy następuje poprzez wzrost i fuzję tych wyrostków:
• Wyrostki żuchwy zrastają się, tworząc pojedynczą żuchwę
• Wyrostki szczękowe (przedstawione poniżej w kolorze pomarańczowym) rosną w kierunku linii środkowej i łączą się z bocznymi wyrostkami nosowymi (niebieskimi). Między wyrostkami szczękowymi i bocznymi po obu stronach rozwijającego się nosa tworzy się głęboki rowek zwany rowkiem nosowo-łzowym. Większość bruzdy ulega zatarciu wraz ze zrastaniem się wyrostków nosowych szczękowych i bocznych, ale niewielka jej część pozostaje jako przewód nosowo-łzowy i worek łzowy.
• Wzrost do wewnątrz wyrostków szczękowych powoduje również ich połączenie z przyśrodkowymi wyrostkami nosowymi (kolor żółty). Dalszy wzrost wyrostków szczękowych w połączeniu z regresją wyrostka czołowo-nosowego popycha oba wyrostki nosowe przyśrodkowe do siebie, tak że wyrostki przyśrodkowe w końcu łączą się, tworząc linię środkową nosa i filar górnej wargi – górna część wyrostka czołowo-nosowego rośnie i rozszerza się, tworząc czoło, podczas gdy część dolna nie rośnie zbytnio, co pozwala wyrostkom nosowym przyśrodkowym połączyć się w linii środkowej.



Poniżej znajduje się podsumowanie udziału wyrostków w budowie dorosłej twarzy:



Zakłócenie rozwoju któregokolwiek z wyrostków twarzowych może skutkować różnymi anomaliami twarzy, takimi jak (od lewej do prawej na rysunkach poniżej):

• zajęcza warga (obustronne niepowodzenie w zrastaniu się nasady szczękowej i przyśrodkowej nosa)
• obustronny rozszczep twarzy (jednostronne niepowodzenie w zrastaniu się nasady szczękowej, przyśrodkowej, i bocznych wyrostków nosowych)
• macrostoma (niekompletne boczne połączenie wyrostków szczękowych i żuchwowych)
• median cleft lip (niekompletne połączenie przyśrodkowych wyrostków nosowych)
• frontonasal dysplasia (hiperplazja dolnego przedniego wyrostka nosowego, uniemożliwiając w ten sposób połączenie przyśrodkowych nasady nosa)



VI. Rozwój podniebienia

A. Podniebienie pierwotne

• tworzy się poprzez połączenie dwóch przyśrodkowych nasady nosa w linii środkowej (oczywiście, to połączenie w linii środkowej jest napędzane przez wzrost nasady szczęki, która przesuwa nasadę nosa w kierunku środka)
• składa się z przedszczękowego segmentu szczęki, który zawiera cztery siekacze i kanał sieczny

B. Podniebienie wtórne

• formuje się poprzez wyrostki występów szczękowych zwanych półkami podniebiennymi
• początkowo półki podniebienne wystają po obu stronach języka. Wraz ze wzrostem i rozszerzaniem się żuchwy język przesuwa się w dół, pozwalając półkom podniebiennym rosnąć w kierunku linii środkowej i łączyć się w celu utworzenia podniebienia wtórnego, które składa się z segmentu podniebiennego szczęki i kości podniebiennej. Zaburzenia wzrostu języka i/lub żuchwy mogą zatem wtórnie spowodować rozszczep podniebienia wtórnego.



Kompletne połączenie podniebienia pierwotnego i wtórnego jest złożonym procesem obejmującym wzrost tkanek składowych, transformację nabłonkową do mezenchymalnej, migrację komórek i zaprogramowaną śmierć komórek w miejscach połączenia – zaburzenie jakiejkolwiek części tego procesu może spowodować rozszczep podniebienia. Biorąc pod uwagę zaangażowanie prominencji szczękowej i nosowej, rozszczepowi podniebienia często (ale NIE zawsze) towarzyszy rozszczep wargi.

Pytania praktyczne

1. W rozwoju twarzoczaszki mezoderma przyosiowa przyczynia się do powstania którego z poniższych elementów:

A. kości potylicznej
B. mięśni języka
C. mięśni zewnątrzgałkowych
D. ŻADNE z powyższych
E. WSZYSTKO z powyższych

ANSWER

2. Wada czaszkowo-twarzowa przedstawiona na poniższej rycinie została najprawdopodobniej spowodowana przez które z poniższych?

1. przedwczesne połączenie szwu saggitalnego czaszki
2. przedwczesne połączenie szwu koronalnego czaszki
3. przerost wyrostka czołowo-skroniowego
4. niekompletne połączenie szwu czołowo-skroniowego
5. niekompletne połączenie wyrostków czołowo-skroniowych i szczękowych
6. niekompletna migracja i/lub różnicowanie komórek grzebienia nerwowego czaszki

ANSWER

3. Stan przedstawiony na poniższej rycinie został najprawdopodobniej spowodowany przez:

A. niezespolenie się wyrostków nosowych przyśrodkowego i bocznego z wyrostkiem szczękowym.
B. niepełne zlanie się wyrostków szczękowych i żuchwowych.
C. niepełne zlanie się wyrostków nosowych przyśrodkowych.
D. zarośnięcie wyrostka czołowo-nosowego.
E. niepełny wzrost wyrostka żuchwowego.

ANSWER

4. Tarczyca wywodzi się przede wszystkim z:

A. 1. woreczka gardłowego.
B. 2. worka gardłowego.
C. brzusznej części 3. worka gardłowego.
D. grzbietowej części 4. worka gardłowego.
E. otworu kątnicy u podstawy języka.

ANSWER

5. Który z następujących objawów klinicznych jest częściej obserwowany w zespole DiGeorge’a, ale nie zwykle w zespole Treachera Collinsa?

A. Leukopenia komórek T
B. leukopenia komórek B.
C. nieprawidłowości w obrębie gardła i/lub podniebienia.
D. nieprawidłowości w obrębie twarzy.
E. nieprawidłowości w obrębie ucha zewnętrznego.

ANSWER

6. Analiza chromosomalna pacjenta z zespołem DiGeorge’a prawdopodobnie wykazałaby, które z poniższych stwierdzeń?

A. trisomia 21
B. 46, XO
C. delecję 22q
D. delecję 11q
E. duplikację 17p

ANSWER

Pytania 7-10 odnoszą się do poniższej listy. Wybierz najbardziej odpowiednią strukturę z listy do każdego z poniższych stwierdzeń lub opisów (każda oznaczona struktura może być użyta raz, więcej niż raz, w połączeniu z innymi strukturami lub wcale). Jeżeli stwierdzenie lub opis odnosi się do struktury, która NIE znajduje się na liście, prawidłową odpowiedzią będzie „ŻADNA z powyższych.”

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

7. daje początek stapes

ANSWER

8. daje początek żuchwie

ANSWER

9. jego pochodne unerwione są przez nerw czaszkowy III

ANSWER

10. jego pochodne są unerwione przez nerw podgardzielowy

ANSWER

Pytania 11-14 odnoszą się do poniższego schematu. Do każdego z poniższych stwierdzeń lub opisów wybierz najbardziej odpowiednią strukturę z listy (każda oznaczona struktura może być użyta raz, więcej niż raz, w połączeniu z innymi strukturami lub wcale). Jeśli stwierdzenie lub opis odnosi się do struktury, która NIE znajduje się na liście, poprawną odpowiedzią będzie „ŻADNA z powyższych.”

11. unerwiony przez nerw twarzowy

ANSWER

12. unerwiony przez nerw błędny

ANSWER

13. unerwiony przez nerw czaszkowy VIII

ANSWER

14. unerwiony przez nerw czaszkowy V

ANSWER

Pytania 15-17 oparte są na poniższym obrazie przedstawiającym 8-letnią kobietę i jej 6-letniego brata.

15. Na podstawie wyglądu tych dwojga rodzeństwa, który łuk gardłowy wydaje się być najbardziej dotknięty chorobą?

A. łuk gardłowy 1
B. łuk gardłowy 2
C. łuk gardłowy 3
D. łuk gardłowy 4
E. łuk gardłowy 6

ANSWER

16. Zespoły czaszkowo-twarzowe często dotyczą więcej niż jednego łuku gardłowego. Który z następujących objawów klinicznych wskazywałby na zajęcie łuku gardłowego 2 w tym konkretnym przypadku?

A. brak małżowiny usznej (stwierdzony radiograficznie)
B. hipoplazja kości gnykowej (stwierdzona radiologicznie)
C. hipokalcemia
D. niedobór odporności
E. niedoczynność tarczycy

ANSWER

.