Duke Embryology – Craniofacial Development

Click aici pentru a lansa animația Simbryo Head & Neck Development (și o muzică foarte ciudată – veți înțelege odată ce se va deschide fereastra…)

I. Aparatul faringian

• arcele faringiene sunt structuri împerecheate asociate faringelui care contribuie în mare măsură la formarea feței, maxilarului, urechii și gâtului
• prima arcadă faringiană apare aproximativ la începutul săptămânii a 4-a, iar altele sunt adăugate mai târziu, mai caudal, astfel încât, în cele din urmă, la sfârșitul săptămânii a 4-a, există 5 arcade; cea de-a 5-a arcadă nu reușește să se formeze, astfel încât arcadele sunt numerotate 1, 2, 3, 4 și 6.
• întregul aparat este format din arcuri faringiene perechi, pungi faringiene, fante faringiene (sau șanțuri) și membrane faringiene (vezi diagrama).
• fiecare arc faringian este format dintr-un nucleu de mezoderm somatic și mezenchim de creastă neurală
• mezodermul somatic contribuie la artera arcului (de exemplu, arcurile aortice 1-6), precum și la țesutul muscular scheletic din fiecare arc
• mezenchimul de creastă neurală se dezvoltă în os, cartilaj și/sau țesut conjunctiv în fiecare arc.
• fiecare arc faringian are asociat un nerv cranian:
• arcul 1: CN V (trigemenul)
• arcul 2: CN V (trigemenul)
• arcul 3: CN V (trigemenul): CN VII (facial)
• arcul 3: CN IX (glosofaringian)
• arcul 4: CN X (ramura laringiană superioară a vagului)
• arcul 6: CN X (ramura laringiană superioară a vagului)
• arcul 6: CN X (ramura laringiană recurentă a vagusului)
• interiorul aparatului faringian este căptușit cu endoderm care formează pliuri sau pungi între arcuri; deoarece există 5 arcuri faringiene, există 4 pungi faringiene, ale căror destine sunt discutate mai jos.
• exteriorul aparatului faringian este acoperit de ectoderm care formează fantele faringiene exterioare (sau șanțuri); ca și în cazul pungilor, există inițial 4 fante faringiene, ale căror destine sunt discutate mai jos.

A. Destinele despicăturilor faringiene

Spicăturile faringiene sunt niște adâncituri căptușite cu ectodermice care apar pe EXTERIORUL faringelui între arcade; despicătura 1 este între arcadele 1 și 2, despicătura 2 este între arcadele 2 și 3 etc.

1. despicătura faringiană 1: se dezvoltă în meatul auditiv extern (punga faringiană 1 corespunzătoare se dezvoltă în trompa auditivă (sau Eustachio), iar membrana intermediară se dezvoltă în membrana timpanică).

Defectele în dezvoltarea fantei faringiene 1 pot duce la chisturi și/sau fistule preauriculare (adică în fața pavilionului urechii).

2. fantele faringiene 2, 3 și 4 sunt supraînălțate prin expansiunea celui de-al 2-lea arc faringian și de obicei obliterate

Rămășițele fantelor faringiene 2-4 pot apărea sub formă de chisturi cervicale sau fistule găsite de-a lungul marginii anterioare a mușchiului sternocleidomastoidian.

B. Destinele arcadelor faringiene

1. Arcul faringian 1 (arc mandibular)

• asociat cu arcul 1 aortic, care se dezvoltă într-o parte a arterei maxilare
• inervat de CN V (nervul trigemen)
• se împarte într-o proeminență maxilară superioară și o proeminență mandibulară inferioară
• derivatele arcului 1 sunt:
• :

2. Arcul faringian 2 (arcul hioidian)

• asociat cu al 2-lea arc aortic, care se dezvoltă în artera stapedială
• inervat de CN VII (nervul facial)
• derivatele celui de-al 2-lea arc sunt:

3. Arcul faringian 3

• asociat cu arcul aortic 3, care contribuie la artera carotidă comună și la segmentul proximal al arterei carotide interne
• inervat de CN IX (nervul glosofaringian)
• derivatele celui de-al 3-lea arc sunt:



4. Arcul faringian 4

• asociat cu arcul aortic 4, care contribuie la segmentul proximal al arterei subclaviculare drepte și la arcul aortei
• inervat de CN X (ramura laringiană superioară a nervului vag)
• derivate ale celui de-al 4-lea arc sunt:



5. Arcul faringian 6

• asociat cu arcul aortic 6, care contribuie la segmentele proximale ale arterelor pulmonare și ductus arteriosus (care devine ligamentum arteriosum la adult)
• inervat de CN X (ramura laringiană recurentă a nervului vag)
• derivatele celui de-al 6-lea arc sunt:
• :



Destinele arcurilor faringiene și ale structurilor derivate ale acestora pot fi rezumate de cele două figuri de mai jos:





6. Muchiile capului și gâtului

BRANCHIOMERIC (adică în arcurile branhiale – cunoscute și ca arcuri faringiene)

• Surg din mezodermul paraxial nessegmentat (i.e. somitomere) care migrează în arcele 1-3:
• Arcul 1: mușchii masticației, tensor tympani, tensor veli palantini, burta anterioară a digastrului (CN-V)
• Arcul 2: mușchii expresiei faciale, stapedius, stilohioidian, burta posterioară a digastrului (CN-VII)
• Arcul 3: stylopharyngeus (CN-IX)
• Surg din mezodermul paraxial egmentat (somitic) care migrează în arcele 4 și 6:
• Arcul 4: constrictorii faringieni, levator veli palatini (ramura laringiană superioară a CN-X)
• Arcul 6: mușchii laringieni intrinseci (ramura laringiană recurentă a CN-X)

SOMATIC (i.e. NU în arcurile faringiene)

• Surg din mezodermul paraxial nesemnificativ care NU migrează în arcuri:
• Musculatura extraoculară (CN-III, -IV, -VI)
• Surg din mezodermul paraxial somitizat care migrează în limbă după formarea acesteia:
• Mușchii intrinseci și extrinseci ai limbii (CN-XII)

OCCIPITAL (din mezodermul plăcii laterale occipitale, dar inervat de un nerv cranian)

• Ia naștere din MESODERMUL PLATĂ LATERALĂ occipitală* adiacent somitelor 1-3 (Development 2010 137: 2961-2971):
• Trapezul și sternocleidomastoidianul (CN-XI

C. Destinele pungilor faringiene

Pungile faringiene sunt buzunare căptușite endodermic care se formează pe INTERIORUL faringelui între arcade; punga 1 se formează între arcada 1 și arcada 2, punga 2 se formează între arcada 2 și arcada 3, etc.



1. Punga faringiană 1 -se dezvoltă în trompa auditivă și cavitatea urechii medii

2. Punga faringiană 2 -formează numeroase pliuri care devin criptele amigdalei palatine; mai târziu, limfocitele (din timus și măduva osoasă) se infiltrează în lamina proprie subiacentă pentru a stabili amigdala palatină definitivă.

3. Punga faringiană 3 -se împarte într-o porțiune superioară (sau dorsală) și una inferioară (sau ventrală):

porțiunea dorsală a pungii 3: formează glandele paratiroide inferioare -celulele șef (sau principale) și oxifile sunt derivate din mucoasa endodermică a pungii
porțiunea ventrală a pungii 3: formează timusul -celulele reticulare epiteliale (inclusiv cele care alcătuiesc corpusculii timici sau corpusculii lui Hassall) derivă din mucoasa endodermică a pungii. progenitorii de celule T din măduva osoasă se infiltrează în cortex pentru a stabili timusul definitiv.

4. Punga faringiană 4 -se împarte, de asemenea, într-o porțiune superioară (sau dorsală) și una inferioară (sau ventrală):

porțiunea dorsală a pungii 4: formează glandele paratiroide superioare -celulele șef (sau principale) și oxifile sunt derivate din mucoasa endodermică a pungii

porțiunea ventrală a pungii 4: formează un diverticul numit corp ultimobranhial, ale cărui celule migrează în glanda tiroidă și se diferențiază în celule parafoliculare (C) ale glandei tiroide.

Dezvoltarea anormală a derivaților pungilor 3 și/sau 4 poate avea ca rezultat un țesut tiroidian paratiroidian, timic sau parafolicular ectopic sau absent. Cea mai frecventă afecțiune în care apare acest lucru este sindromul DiGeorge, cauzat de o deleție în brațul lung (sau „q”) al cromozomului 22, care duce la o hipoplazie a arcadelor faringiene 3 și 4 și a pungilor faringiene asociate acestora. Simptomele și semnele lui DiGeorge includ adesea:

• hipoplazie a hioidului
• hipoplazie timică (imunodeficiență datorată lipsei de celule T)
• hipoparatiroidism (glande paratiroide inferioare lipsă sau hipoplastice)
• defecte ale tractului de evacuare (creasta neurală din această zonă contribuie și la pernele conotrunculare ale tractului de evacuare).

În mod interesant, hipoplazia arcurilor 3 și 4 poate, de asemenea, să perturbe arcul 1 și/sau 2, ceea ce duce la următoarele constatări suplimentare:

• micrognatie (maxilar redus)
• falcă palatină
• hipoacuzie (fie datorită malformației ociculelor urechii medii, fie secundară infecțiilor urechii cauzate de imunodeficiență)

II. Dezvoltarea limbii

A. 2/3 anterioare ale limbii:

1. Formarea: 2/3 anterioare ale limbii derivă din mugurii limbii mediane și laterale care se nasc din planșeul primului arc faringian și apoi cresc rostral. Mugurii limbii sunt apoi invadați de mioblaste occipitale care formează mușchii intrinseci ai limbii.

2. Inervația celor 2/3 anterioare ale limbii:

• inervația senzorială a mucoasei se face prin ramura linguală a nervului trigemen
• inervația gustativă se face prin ramura chorda tympani a nervului facial, cu excepția mugurilor gustativi din orice papilă circumvalată care poate fi prezentă în partea cea mai posterioară a celor 2/3 anterioare ale limbii -aceștia sunt inervați de nervul glosofaringian.
• inervația motorie a mușchilor scheletici intrinseci se face prin intermediul nervului hipoglosal

B. 1/3 posterioară a limbii:

1. Formare: umflăturile din planșeul celui de-al 3-lea și al 4-lea arc faringian depășesc cel de-al 2-lea arc și fuzionează cu 2/3 anterioară a limbii. Astfel, 1/3 posterioară a limbii este derivată din arcele 3 și 4 și NU există nicio contribuție a celui de-al 2-lea arc faringian în limba adultă. Musculatura intrinsecă este, de asemenea, derivată din mioblastele occipitale. Linia de fuziune a 2/3 anterioare și 1/3 posterioară a limbii este indicată de sulcusul terminal.

2. Inervația 1/3 posterioară a limbii:

• inervația senzorială a mucoasei se face mai ales prin intermediul nervului glosofaringian (și o parte din vag)
• inervația gustativă se face mai ales prin intermediul nervului glosofaringian (și o parte din vag)
• inervația motorie a mușchilor scheletici intrinseci se face prin intermediul nervului hipoglosal



III. Dezvoltarea glandei tiroide

• NU derivă din niciuna dintre pungile faringiene
• se naște dintr-un diverticul tiroidian situat pe linia mediană care se formează din endodermul din podeaua faringelui, chiar caudal față de primul arc faringian; aceste celule endodermice se diferențiază în celulele foliculare ale glandei tiroide.
• celulele endodermice din corpul ultimuluibranhial migrează în glandă și dau naștere la celulele parafoliculare (cunoscute și ca celule C) ale tiroidei.
• cu creșterea diferențiată a embrionului, diverticulul se alungește, dar rămâne conectat la limba în formare printr-un canal tiroglosal care mai târziu este obliterat; locul de deschidere a canalului tiroglosal este foramenul cecum care se găsește în linia mediană la nivelul sulcusului terminal al limbii.



Anomaliile în dezvoltarea tiroidei pot avea ca rezultat țesut tiroidian ectopic și/sau chisturi prezente de-a lungul traseului canalului tiroglosal, care este o structură a liniei mediane (spre deosebire de chisturile cervicale, care sunt rămășițe ale fantelor faringiene 2-4 și se găsesc lateral de mușchii sternocleidomastoidieni).



IV. Dezvoltarea craniului

• porțiunile anterioare (viscerocranium) derivă în principal din mezenchimul crestei neurale care se dezvoltă în oase prin osificare membranoasă
• oasele din podelele foselor craniene, cunoscute și sub numele de „condrocraniu” (placa cribriformă, sfenoidul, petrosul temporal și clivusul occipital), derivă din mezodermul paraxial (somitic) care se dezvoltă osos prin osificare endocondrală
• oasele plate ale bolții craniene, cunoscute și sub numele de „neurocraniu” (e.ex. parietal și occipital posterior), derivă din mezodermul paraxial (somitic) care se dezvoltă în os prin osificare membranoasă.
• osul hioid este derivat din creasta neurală asociată cu arcurile faringiene II și III.
• cartilajele laringiene sunt derivate din creasta neurală asociată cu arcurile faringiene IV și VI.
• oasele craniului nu fuzionează între ele decât după naștere (pentru a permite încoronarea capului în timpul nașterii și creșterea creierului postnatal), lăsând suturi și fontanele care se închid de obicei în diferite momente postnatale:
• confluența suturilor lambdoidă și sagitală în partea din spate a craniului marchează locul fontanela posterioară, care se închide de obicei la aproximativ 3-6 luni postnatal
• confluența suturilor sagitală, coronală și frontală în partea superioară, frontală a craniului marchează locul fontanela anterioară, care se închide de obicei la 1.5-2 ani postnatal.

Pentru că creierul continuă să crească în dimensiuni până la vârsta de 6-7 ani, fuziunea prematură a suturilor sau fontanelelor va duce la o modelare anormală a capului, deoarece creierul va determina deplasarea oaselor rămase neconsolidate.

V. Dezvoltarea feței

• ințial formată din 5 umflături mezenchimale (numite procese sau proeminențe):
• 2 proeminențe mandibulare (dreapta și stânga, din mezenchimul crestei neurale din primul arc)
• 2 proeminențe maxilare (dreapta și stânga, din mezenchimul crestei neurale din primul arc)
• proeminență frontonasală (structură mediană, din mezenchimul crestei neurale craniene)

• două gropi nazale se dezvoltă în aspectele ventrolaterale ale proeminențelor frontonasale, formând astfel 2 proeminențe nazale laterale și mediale
• dezvoltarea feței are loc prin creșterea și fuziunea acestor proeminențe:
• proeminențele mandibulare cresc împreună pentru a forma o singură mandibulă
• Proeminențele maxilare (arătate în portocaliu mai jos) cresc spre linia mediană și fuzionează cu proeminențele nazale laterale (albastru). Între proeminențele nazale maxilare și cele laterale se formează un șanț adânc numit șanț nasolacrimal, de o parte și de alta a nasului în dezvoltare. Cea mai mare parte a șanțului este obliterată odată cu fuziunea proeminențelor nazale maxilare și laterale, dar o mică porțiune persistă sub forma canalului nasolacrimal și a sacului lacrimal.
• Creșterea spre interior a proeminențelor maxilare face, de asemenea, ca acestea să fuzioneze cu proeminențele nazale mediale (galben). Creșterea continuă a proeminențelor maxilare combinată cu regresia proeminenței frontonasale împinge cele două proeminențe nazale mediale împreună, astfel încât proeminențele mediale să fuzioneze în cele din urmă pentru a forma linia mediană a nasului și filamentul buzei superioare -porțiunea superioară a proeminenței frontonasale crește și se extinde pentru a forma fruntea, în timp ce porțiunea inferioară nu crește foarte mult, permițând astfel proceselor nazale mediale să fuzioneze în linia mediană.

Mai jos este prezentat un rezumat al contribuțiilor proeminențelor la fața adultă:

Întreruperea dezvoltării oricăreia dintre proeminențele faciale poate duce la o varietate de anomalii faciale, cum ar fi (de la stânga la dreapta în figurile de mai jos):

• buza comună (eșecul bilateral al proeminențelor nazale maxilare și mediale de a fuziona)
• fantă facială oblică (eșec unilateral al proeminențelor maxilare, mediale, și laterală a proeminențelor nazale de a fuziona)
• macrostom (fuziune laterală incompletă a proceselor maxilare și mandibulare)
• fantă labială mediană (fuziune incompletă a proeminențelor nazale mediale)
• displazie frontonasală (hiperplazie a proeminenței frontonasale inferioare, împiedicând astfel fuziunea proeminențelor nazale mediale)

VI. Dezvoltarea palatului

A. Palatul primar

• se formează prin fuziunea celor două proeminențe nazale mediale pe linia mediană (bineînțeles, această fuziune pe linia mediană este determinată prin creșterea proeminențelor maxilare care împinge proeminențele nazale spre mijloc)
• constă din segmentul premaxilar al maxilarului, care conține cei patru incisivi și canalul incisiv

B. Palatul secundar

• se formează prin excrescențe ale proeminențelor maxilare numite rafturi palatine
• ințial, rafturile palatine se proiectează de o parte și de alta a limbii. Odată cu creșterea și expansiunea mandibulei, limba se deplasează în jos, permițând rafturilor palatine să crească spre linia mediană și să fuzioneze pentru a forma palatul secundar, care constă din segmentul palatin al maxilarului și osul palatin. Prin urmare, întreruperea creșterii limbii și/sau a mandibulei poate provoca secundar o fisură palatină secundară.

Fuziunea completă a palatului primar și secundar este un proces complex care implică creșterea țesuturilor componente, transformarea epitelială în mezenchimală, migrația celulară și moartea celulară programată la locurile de fuziune -întreruperea oricărei părți a acestui proces poate avea ca rezultat o fisură palatină. Având în vedere implicarea proeminențelor maxilare și nazale, fisura palatină este adesea (dar NU întotdeauna) însoțită de fisură labială.

Întrebări practice

1. În dezvoltarea craniofacială, mezodermul paraxial contribuie la care dintre următoarele?

A. osul occipital
B. mușchii limbii
C. mușchii extraoculari
D. NICIUNA dintre cele de mai sus
E. TOATE cele de mai sus

Răspundeți

2. Defectul craniofacial ilustrat în figura de mai jos a fost cel mai probabil cauzat de care dintre următoarele?

1. fuzarea prematură a suturii craniene sagitale
2. fuzarea prematură a suturii craniene coronale
3. creșterea excesivă a procesului frontonasal

.

4. fuziunea incompletă a proceselor frontonasal și maxilar
5. migrarea și/sau diferențierea incompletă a celulelor crestei neurale craniene

ANSWER

3. Afecțiunea prezentată în figura de mai jos a fost cel mai probabil cauzată de:

A. eșecul fuzionării proceselor nazale mediale și laterale cu procesul maxilar.
B. fuziunea incompletă a proceselor maxilar și mandibular.
C. fuziunea incompletă a proceselor nazale mediale.
D. creșterea excesivă a procesului frontonasal.
E. creșterea incompletă a procesului mandibular.

Răspuns

4. Glanda tiroidă derivă în principal din:

A. 1-a pungă faringiană.
B. a 2-a pungă faringiană.
C. porțiunea ventrală a celei de-a 3-a pungă faringiană.
D. porțiunea dorsală a celei de-a 4-a pungă faringiană.
E. foramenul cecum de la baza limbii.

Întrebare

5. Care dintre următoarele constatări clinice se observă mai frecvent în asociere cu sindromul DiGeorge, dar nu de obicei în sindromul Treacher Collins?

A. Leucopenie cu celule T
B. Leucopenie cu celule B.
C. anomalii faringiene și/sau palatine.
D. anomalii faciale.
E. anomalii ale urechii externe.

Răspuns

6. Analiza cromozomială a unui pacient cu sindrom DiGeorge ar arăta probabil care dintre următoarele?

A. trisomia 21
B. 46, XO
C. deleția lui 22q
D. deleția lui 11q
E. duplicarea lui 17p

Răspuns

Întrebările 7-10 se referă la lista de mai jos. Selectați cea mai potrivită structură din listă pentru fiecare dintre următoarele afirmații sau descrieri (fiecare structură etichetată poate fi utilizată o dată, de mai multe ori, în combinație cu alte structuri sau deloc). Dacă un enunț sau o descriere se referă la o structură care NU se regăsește în listă, atunci răspunsul corect va fi „NICIUNA dintre cele de mai sus.”

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

7. dă naștere stapsului

ANSWER

8. dă naștere mandibulei

ANSWER

9. derivatele sale sunt inervate de nervul cranian III

ANSWER

10. derivatele sale sunt inervate de nervul hipoglos

ANSWER

Întrebările 11-14 se referă la diagrama de mai jos. Selectați cea mai potrivită structură din listă pentru fiecare dintre următoarele afirmații sau descrieri (fiecare structură etichetată poate fi folosită o dată, de mai multe ori, în combinație cu alte structuri sau deloc). Dacă un enunț sau o descriere se referă la o structură care NU se află în listă, atunci răspunsul corect va fi „NICIUNA dintre cele de mai sus.”

11. Inervat de nervul facial

ANSWER

12. Inervat de nervul vag

ANSWER

13. Inervat de nervul vag

ANSWER

13. inervat de nervul cranian VIII

ANSWER

14. inervat de nervul cranian V

ANSWER

Întrebările 15-17 se bazează pe imaginea de mai jos care înfățișează o fetiță de 8 ani și fratele ei de 6 ani.

15. Pe baza aspectului acestor doi frați, care arc faringian pare a fi cel mai afectat?

A. arc faringian 1
B. arc faringian 2
C. arc faringian 3
D. arc faringian 4
E. arc faringian 6

Răspundeți

16. Sindroamele craniofaciale afectează adesea mai mult de o arcadă faringiană. Care dintre următoarele constatări clinice ar indica implicarea arcului faringian 2 în acest caz particular?

A. absența maleusului (determinată prin radiografie)
B. hipoplazia hioidului (determinată prin radiografie)
C. hipocalcemie
D. imunodeficiență
E. hipotiroidism

Răspundeți

.