Langman EMBRIOLOGIE Medicala PDF [PDF]

Zitiervorschau

LIDIA CHIRCOR

LOREDANA SURDU

EMBRIOLOGIE UMANĂ

LIDIA CHIRCOR

LOREDANA SURDU

EMBRIOLOGIE UMANĂ

CONSTANŢA – 2014

Referent ştiinţific: prof. univ. dr. PETRU BORDEI Tehnoredactare: Lidia Chircor Loredana Surdu Constantin Ionescu

Această publicaţie se află sub incidenţa drepturilor de autor. Nici o parte a acestei publicaţii nu poate fi reprodusă sau transmisă sub nici o formă sau mijloc, electronic sau mecanic, inclusiv fotocopiere sau orice altă modalitate de stocare şi diseminare a informaţiei fără permisiunea scrisă, exprimată prealabil, a autorilor.

Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României CHIRCOR, LIDIA EMBRIOLOGIE UMANĂ / Lidia Chircor, Loredana Surdu. - Constanţa: Ex Ponto, 2014 ISBN: 978-606-598-355-7 I. SURDU, Loredana 821.135.1-1

“Mare eşti, Doamne, şi minunate sunt lucrurile Tale, şi nici un cuvânt nu este de ajuns spre lauda minunilor Tale...”

Embriologie umană

CUPRINS EMBRIOGENEZA

20

I. REPERE ISTORICE I. 1. Antichitatea greacă ...................................................................... I. 2. Antichitatea romană..................................................................... I. 3. Evul mediu .................................................................................... I. 4. Epoca Renaşterii .......................................................................... I. 5. Secolul al XVII-lea ....................................................................... I. 6. Secolul al XVIII-lea ..................................................................... I. 7. Secolul al XIX-lea ......................................................................... I. 8. Secolul XX .................................................................................... I. 9. Embriologie şi Genetică .............................................................. I. 10. Embriologie şi Biologie moleculară .......................................... Bibliografie ........................................................................................... II. ETAPELE ONTOGENEZEI II. 1. Etapa prenatală a ontogenezei .................................................. II. 1. 1. Proontogeneza .......................................................................... II. 1. 2. Premorfogeneza ....................................................................... II. 1. 3. Perioada embriogenezei ........................................................... II. 1. 4. Perioada fetală .......................................................................... II. 2. Etapa postnatală a ontogenezei ................................................ II. 2. 1. Copilăria II. 2. 2. Perioada prepuberală ............................................................... II. 2. 3. Pubertatea.................................................................................. II. 2. 4. Adolescenţa ............................................................................. II. 2. 5. Maturitate .................................................................................. II. 2. 6. Bătrâneţea ................................................................................. Bibliografie ........................................................................................... III. GAMETOGENEZA(Gametogenesis) III. 1. Spermatogeneza (Spermatogenesis) ......................................... III. 1 .1. Etapele spermatogenezei ......................................................... III. 1. 2. Noţiuni de morfologie a testiculului ........................................ III. 1. 3. Determinismul endocrin al spermatogenezei .......................... III. 1. 4. Structura şi particularităţile spermatozoidului ........................

20 21 23 24 24 25 27 27 29 30 31 33 34 34 34 34 35 35 36 36 37 38 38 38 38 38 39 40 41 44 46 47

7

Embriologie umană

III. 2. Ovogeneza (Ovogenesis) ...........................................................

49

III. 2. 1. Etapele ovogenezei ................................................................. III. 2. 1. 1. Etapa de multiplicare .......................................................... III. 2. 1. 2. Etapa de creştere ................................................................. III. 2. 1. 5. Etapa de maturaţie ............................................................. III. 2. 2. Noţiuni de morfologie a ovarului, tubei uterine şi uterului ..... III. 2. 3. Determinismul endocrin al ovogenezei şi al maturaţiei foliculare ............................................................................... III. 2. 4. Ciclul ovarian .......................................................................... III. 2. 4. 1. Cronologia foliculilor ovarieni ........................................... III. 2. 4. 2. Ovulaţia ............................................................................... III. 2. 4. 3. Corpul galben ...................................................................... III. 2. 4. 4. Corpul alb ............................................................................ III. 2. 5. Ciclul menstrual ...................................................................... III. 2. 5. 1. Fazele ciclului menstrual .................................................... Bibliografie ........................................................................................... IV. Fecundaţia (Fertilizatio) IV. 1. Însămânţarea (Inseminatio) ...................................................... IV. 2. Capacitaţia (Capacitatio) ........................................................... IV. 2. 1. Reacţia acrozomală .................................................................. IV. 3. Fazele fecundării ........................................................................ Bibliografie ........................................................................................... V. EMBRIOGENEZA (Embryogenesis) V. 1. Segmentaţia (Fissio) .................................................................... V. 2. Blastocistul (Blastocystis) ............................................................ V. 2. 1. Blastocistul unilaminar .............................................................. V. 2. 2. Blastocistul bilaminar ................................................................ V. 2. 2. 1. Formarea discului embrionar bilaminar .............................. V. 2. 2. 2. Implantaţia ............................................................................ V. 2. 3. Blastocistul trilaminar ............................................................... V. 3. Gastrulaţia (Gastrulatio) - săptămâna a 3-a .............................. Bibliografie ........................................................................................... V. 4. Perioada embrionară - săptămânile a 4-a – a 8-a ..................... V. 4. 1. Neurulaţia .................................................................................. V. 4. 2. Diferenţierea şi evoluţia ectodermului embrionar ..................... V. 4. 3. Diferenţierea şi evoluţia mezodermului intraembrionar ...........

50 51 51 52 54

8

60 61 62 65 66 67 67 68 71 72 72 73 74 75 81 82 82 83 84 85 86 87 91 94 99 99 101 103 105

Embriologie umană

V. 4. 4. Diferenţierea şi evoluţia endodermului embrionar .................... V. 4. 5. Diferenţierea şi evoluţia celomului intraembrionar .................. V. 4. 6. Evoluţia morfologiei externe a embrionului în perioada embrionară ............................................................................................. V. 4. 9. Cronologia dezvoltării embrionare - Stadiile Carnegie ............ Bibliografie ............... ............................................................................ VI. PERIOADA FETALĂ (Periodus fetalis) Bibliografie ............................................................................................ VII. ANEXELE EMBRIO-FETALE (Adnexa embryo-fetalis) VII. 1. Amnionul (Amnion) .................................................................. VII. 2. Sacul vitelin (Saccus vitellinus) ............................................... VII. 3. Alantoida (Allantois) ................................................................. VII. 4. Cordonul ombilical (Funiculus ombilicalis) ............................ VII. 5. Placenta (Placenta) ................................................................... VII. 5. 1. Formarea placentei ................................................................. VII. 5. 2. Membrana placentară ............................................................. VII. 5. 2. 1. Dezvoltarea vilozităţilor coriale ........................................ VII. 5. 3. Funcţiile placentei .................................................................. VII. 5. 3. 1. Funcţia de respiraţie .......................................................... VII. 5. 3. 2. Funcţiile de nutriţie şi excreţie .......................................... VII. 5. 3. 3. Funcţia de barieră imunologică ......................................... VII. 5. 3. 4. Funcţia de protecţie ........................................................... VII. 5. 3. 5. Funcţia endocrină .............................................................. VII. 5. 4. Anomalii placentare ............................................................... VII. 5. 4. 1. Anomalii placentare de număr ........................................... VII. 5. 4. 2. Anomalii placentare de formă ............................................ VII. 5. 4. 3. Anomalii placentare de sediu ............................................. VII. 5. 4. 4. Anomalii placentare de structură ....................................... VII. 5. 4. 5. Anomalii placentare de inserţie ......................................... VII. 5. 4. 6. Sarcina gemelară ............................................................... Bibliografie ............................................................................................ VIII. DIFERENŢIEREA CELULARĂ ŞI CREŞTEREA EMBRIONARĂ VIII. 1. Creşterea embrionară ............................................................ VIII. 2. Diferenţierea celulară ............................................................. Bibliografie ........................................................................................... IX. NOŢIUNI DE TERATOLOGIE 9

112 115 120 124 135 136 142 143 144 146 148 149 151 151 159 160 167 168 169 170 171 172 174 174 174 175 175 177 179 180 181 181 182 184 185

Embriologie umană

IX. 1. Factori teratogeni ereditari ....................................................... IX. 1. 2. Anomalii cromozomiale .......................................................... IX. 1. 2. 1. Anomalii cromozomiale numerice ....................................... IX. 1. 2. 2. Anomalii cromozomiale de structură ................................... IX. 2. Factori teratogeni exogeni ......................................................... IX. 2. 1. Agenţii fizici ............................................................................ IX. 2. 1. 1. Radiaţiile ionizante .............................................................. IX. 2. 1. 2. Hipertermia .......................................................................... IX. 2. 2. Agenţii chimici ........................................................................ IX. 2. 2. 1. Medicamentele şi alte droguri ............................................. IX. 2. 3. Agenţii biologici ...................................................................... Bibliografie ............................................................................................

MORFOGENEZA SCHELETULUI I. FACTORI MOLECULARI ÎN MORFOGENEZA SCHELETULUI AXIAL ŞI APENDICULAR I. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza scheletului axial ....................................................................................................... I. 2. Factori moleculari care intervin în morfogeneza scheletului apendicular …………………………………………………………... II. OSTEOGENEZA II. 1. Osteogeneza desmală-membranoasă ......................................... II. 2. Osteogeneza encondrală ............................................................. II. 3. Reglarea osteogenezei ................................................................. III. MORFOGENEZA SCHELETULUI TRUNCHIULUI III. 1. Morfogeneza coloanei vertebrale ............................................. III. 1. 1. Stadiul de blastem mezenchimal ............................................. III. 1. 2. Stadiul cartilaginos .................................................................. III. 1. 3. Stadiul de osificare vertebrală ................................................. III. 1. 4. Particularităţi de dezvoltare ..................................................... III. 1. 5. Anomalii de dezvoltare ale coloanei vertebrale ...................... IV. MORFOGENEZA SCHELETULUI TORACELUI V. MORFOGENEZA MEMBRELOR V. 1. Morfogeneza scheletului membrelor ......................................... V. 1. 1. Dezvoltarea oaselor centurii scapulare şi oaselor membrelor superioare ............................................................................................... V. 1. 2. Dezvoltarea osului coxal şi oaselor membrelor inferioare ........ V. 1. 3. Malformaţii congenitale ale oaselor .......................................... 10

187 188 189 194 194 194 194 197 197 198 200 202 203 208 212 213 217 217 220 222 225 225 225 226 228 229 230 230 233 236 237 241 243

Embriologie umană

V. 1. 4. Malformaţii congenitale ale membrelor .................................... VI. MORFOGENEZA ARTICULAŢIILOR VI. 1. Morfogeneza suturilor .............................................................. VI. 2. Morfogeneza sindesmozelor ..................................................... VI. 3. Morfogeneza gonfozelor ........................................................... VI. 4. Morfogeneza articulaţiilor sinoviale-diartroze ...................... VI. 4. 1. Morfogeneza articulaţiei coxofemurale ................................... VI. 4. 1. 1. Morfogeneza embrio-fetală a şoldului ................................ VI. 4. 1. 2. Dezvoltarea postnatală a şoldului....................................... VI. 4. 1. 3. Evoluţia imaginii radiologice a articulaţiei şoldului .......... VI. 4. 2. Malformaţii congenitale ale extremităţilor articulare ale oaselor .................................................................................................... Bibliografie ............................................................................................

MORFOGENEZA EXTREMITĂŢII CEFALICE I. MORFOGENEZA CRANIULUI I. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza cranio-facială......................................................................................... I. 2. Etapele dezvoltării craniului........................................................ I. 2. 1. Desmocraniul .............................................................................. I. 2. 2. Condrocraniul ............................................................................. I. 2. 3. Viscerocraniul ............................................................................. I. 3. Malformaţii congenitale ale craniului ........................................ II. MORFOGENEZA APARATULUI BRANHIAL II. 1. Derivatele şanţurilor branhiale .................................................. II. 2. Derivatele pungilor faringiene (şanţuri branhiale interne) ..... II. 3. Derivatele arcurilor branhiale ………………………………... II. 4. Derivatele câmpului mezobranhial …………………………… II. 5. Derivatele sistemului vascular al arcurilor branhiale ……..... III. MORFOGENEZA FEŢEI III. 1. Derivatele mugurilor faciali ..................................................... III. 2. Dezvoltarea nasului ................................................................... III. 3. Septarea gurii ............................................................................. III. 4. Malformaţii congenitale ale feţei .............................................. III. 4. 1. Malformaţii care apar în perioada embrionară precoce, în săptămâna a 3-a de gestaţie .................................................................... III. 4. 2. Malformaţiile care apar în momentul formării mugurilor faciali, în săptămânile a 3-a şi a 4-a de gestaţie...................................... 11

245 251 251 251 251 252 253 254 255 257 259 263 268 268 269 270 270 273 277 286 289 293 294 296 300 303 304 306 309 310 314 314 315

Embriologie umană

III. 4. 3. Malformaţii care apar în momentul creşterii şi fuziunii mugurilor faciali, în săptămânile a 5-a şi a 8-a de gestaţie .................... III. 4. 4. Sindroame care asociază malformaţii congenitale ale feţei .... Bibliografie ...........................................................................................

MORFOGENEZA APARATULUI RESPIRATOR I. FACTORI MOLECULARI CARE INTERVIN ÎN MORFOGENEZA APARATULUI RESPIRATOR II. DEZVOLTAREA APARATULUI RESPIRATOR II. 1. Dezvoltarea laringelui ................................................................. II. 2. Dezvoltarea traheei şi bronhiilor ............................................... II. 3. Delimitarea cavităţilor pleurale şi dezvoltarea diafragmei ..... II. 4. Dezvoltarea plămânului .............................................................. II. 4. 1. Stadiul embrionar .............................................................. II. 4. 2. Stadiul pseudoglandular ............................................................ II. 4. 3. Stadiul canalicular...................................................................... II. 4. 4. Stadiul sacular............................................................................ II. 4. 5. Stadiul alveolar ......................................................................... II. 5. Dezvoltarea vascularizaţiei pulmonare..................................... II. 5. 1. Vascularizaţia pulmonară nutritivă ........................................... II. 5. 2. Vascularizaţia pulmonară functională ....................................... II. 5. 3. Vascularizaţia limfatică ............................................................ II. 6. Malformaţii şi anomalii congenitale ale aparatului respirator............................................................................................... II. 6. 1. Malformaţii şi anomalii ale congenitale căilor respiratorii ....... II. 6. 2. Malformaţii şi anomalii congenitale ale plămânului ................. II. 6. 3. Anomalii ale vaselor pulmonare.............................................. II. 6. 3. 1. Malformaţii şi anomalii congenitale ale arterelor pulmonare............................................................................................... II. 6. 3. 2. Malformaţii şi anomalii congenitale arterio-venoase pulmonare............................................................................................. II. 6. 3. 3. Malformaţii şi anomalii congenitale ale venelor pulmonare............................................................................................... II. 6. 3. 4. Malformaţii şi anomalii congenitale ale vaselor limfatice pulmonare............................................................................................... II. 6. 4. Hernia diafragmatică congenitală.............................................. Bibliografie ............................................................................................ 12

316 322 329 331 332 334 336 338 340 342 343 344 344 346 346 347 347 348 348 348 348 350 350 350 351 351 352 352 352

Embriologie umană

MORFOGENEZA APARATULUI CARDIOVASCULAR I. FACTORI MOLECULARI CARE INTERVIN ÎN MORFOGENEZA APARATULUI CARDIOVASCULAR I. 1. Angiogeneza................................................................................... I. 1. 1. Proliferarea şi migrarea celulelor endoteliale ............................. I. 1. 2. Asamblarea celulelor endoteliale, formarea de cordoane şi apariţia lumenului................................................................................... I. 1. 3. Supravieţuirea pe termen lung a endoteliului vascular................ I. 1. 4. Remodelarea şi ramificarea vaselor ............................................ I. 1. 5. Arteriogeneza............................................................................... I. 1. 6. Dezvoltarea vaselor limfatice...................................................... II. MORFOGENEZA CORDULUI II. 1. Dezvoltarea timpurie a primordiului cardiac şi a tubului cardiac.................................................................................................... II. 2. Formarea ansei cardiace……………………………………..... II. 2. 1. Apariţia şanţurilor pe suprafaţa tubului cardiac......................... II. 2. 2. Formarea sinusului venos şi diferenţierea canalului atrioventricular............................................................................................... II. 2. 3. Dezvoltarea ansei bulbo-ventriculare......................................... II. 3. Formarea perniţelor endocardice .............................................. II. 4. Septarea inimii.............................................................................. II. 4. 1. Septarea atriului primitiv........................................................... II. 4. 2. Septarea ventriculului primitiv................................................... II. 4. 2. 1. Etapa formării septului neted şi septului trabecular………... II. 4. 2. 2. Etapa definitivării septului interventricular ......................... II. 4. 2. 3. Etapa formării porţiunii atrio-ventriculare a septului membranos.............................................................................................. II. 4. 2. 4. Etapa închiderii orificiului interventricular.......................... II. 4. 3. Septarea bulbului arterial .......................................................... II. 4. 3. 1. Septarea cono-trunchiului..................................................... II. 4. 3. 2. Septarea sacului aortic.......................................................... II. 4. 3. 3. Rotaţia cono-trunchiului........................................................ II. 5. Coborârea tubului cardiac …………………………………..... II. 6. Malformaţii cardiace congenitale .............................................. II. 6. 1. Clasificarea malformaţiilor cardiace congenitale pe criteriul 13

356

357 358 359 361 361 362 363 364 365 365 368 368 371 372 374 375 375 378 378 380 380 380 380 382 382 383 383 383

Embriologie umană

morfologic şi ontogenetic ....................................................................... II. 6. 1. 1. Anomalii de poziţie ................................................................ II. 6. 1. 1. a. Ectopie cardiacă: cervicală; cervicotoracală; sternală; abdominală ............................................................................................. II. 6. 1. 1. b. Dextrocardie...................................................................... II. 6. 1. 2. Anomalii interne..................................................................... II. 6. 1. 2. a. Anomalii în septarea canalului atrio-ventricular ............. II. 6. 1. 2. b. Anomalii în septarea atriului ........................................... II. 6. 1. 2. c. Anomalii ale septului ventricular...................................... II. 6. 1. 2. d. Anomalii în dezvoltarea bulbului arterial......................... Bibliografie............................................................................................. III. MORFOGENEZA SISTEMULUI VASCULAR III. 1. Morfogeneza circulaţiei extraembrionare................................ III. 1. 1. Circulaţia vitelină..................................................................... III. 1. 2. Circulaţia utero-placentară....................................................... III. 2. Morfogeneza circulaţiei intraembrionare arteriale ............... III. 2. 1. Morfogeneza sistemului arterial............................................... III. 2. 1. 1. Arcurile aortice.................................................................... III. 2. 1. 2. Aorta dorsală şi ramurile ei................................................. III. 2. 1. 2. a. Arterele intersegmentare ventrale.................................... III. 2. 1. 2. b. Arterele intersegmentare dorsale..................................... III. 2. 1. 2. c. Arterele intersegmentare laterale .................................... III. 2. 1. 3. Morfogeneza arterelor membrelor....................................... III. 2. 1. 3. a. Morfogeneza arterelor membrului superior..................... III. 2. 1. 3. b. Morfogeneza arterelor membrului inferior...................... III. 3. Morfogeneza circulaţiei intraembrionare venoase.................. III. 3. 1. Morfogeneza sistemului venos cav superior............................ III. 3. 2. Morfogeneza sistemului venos cav inferior............................. III. 3. 3. Morfogeneza sistemului port hepatic....................................... III. 4. Modificările circulaţiei intraembrionare la naştere ............... III. 4. 1. Închiderea orificiului oval Botallo............................................ III. 4. 2. Obliterarea lumenului canalului arterial Botallo, formarea ligamentului arterial................................................................................ III. 4. 3. Stabilirea circulaţiei pulmonare............................................... III. 4. 4. Dezvoltarea miocardului ventriculului stâng............................ III. 4. 5. Închiderea circulaţiei placentare.............................................. III. 4. 6. Intrarea în funcţiune a sistemului port hepatic ....................... 14

386 386 386 387 387 387 392 394 396 401 406 406 406 408 409 409 409 411 411 411 412 412 412 412 413 415 416 417 419 421 421 422 422 422 423

Embriologie umană

III. 5. Malformaţii vasculare arterio-venoase congenitale................ III. 5. 1. Malformaţii şi anomalii congenitale ale arterelor mari............ III. 5. 1. 1. Persistenţa canalului arterial Botallo (canalul arterial patent) .................................................................................................... III. 5. 1. 2. Coarctaţia de aortă.............................................................. III. 5. 1. 3. Arcul aortic dublu................................................................. III. 5. 1. 4. Arcul aortic la dreapta......................................................... III. 5. 2. Malformaţii şi anomalii congenitale ale arterelor provenite din arcurile aortice .................................................................................. III. 5. 2. 1. Arcul aortic întrerupt............................................................ III. 5. 2. 2. Originea anormală a arterei subclavii drepte...................... III. 5. 3. Malformaţii şi anomalii congenitale ale venei cave......................................................................................................... III. 5. 3. 1. Vena cavă superioară dublă ................................................ III. 5. 3. 2. Persistenţa venei cave superioare stângi ............................ III. 5. 3. 3. Vena cavă inferioară dublă ................................................. III. 5. 3. 4. Lipsa joncţiunii hepato-subcardinale................................... III. 6. Morfogeneza sistemului limfatic .............................................. III. 6. 1. Fazele dezvoltării limfatice embrionare................................... III. 6. 2. Morfogeneza limfonodulilor.................................................... III. 6. 3. Morfogeneza timusului............................................................. III. 6. 3. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza timusului.................................................................................................. III. 6. 3. 2. Morfodiferenţierea timusului................................................ III. 6. 4. Morfogeneza splinei................................................................. III. 6. 4. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza splinei..... III. 6. 4. 2. Morfodiferenţierea splinei.................................................... III. 6. 4. 3. Malformaţii congenitale ale splinei ..................................... III. 6. 5. Malformaţii limfatice congenitale............................................ III. 6. 5. 1. Teorii asupra originii malformaţiilor limfatice congenitale.............................................................................................. III. 6. 5. 2. Tipuri principale de malformaţii limfatice congenitale....... Bibliografie ............................................................................................

MORFOGENEZA APARATULUI DIGESTIV I. MORFOGENEZA CAVITĂŢII BUCALE I. 1. Morfogeneza glandelor anexe cavităţii bucale............................ I. 1. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza glandelor 15

424 424 424 425 426 427 427 428 428 428 428 429 429 429 429 430 434 434 435 436 437 437 439 440 441 441 442 443 447 447 447

Embriologie umană

salivare.................................................................................................... I. 1. 2. Stadiile dezvoltării glandelor salivare......................................... I. 1. 3 Glandele salivare mari.................................................................. I. 1. 4 Glandele salivare mici.................................................................. I. 2. Morfogeneza Dinţilor.................................................................... I. 2. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza dinţilor........... I. 2. 2. Morfodiferenţierea dinţilor.......................................................... I. 2. 2. a. Papila dentară......................................................................... I. 2. 2. b. Sacul dentar............................................................................. I. 2. 2. c. Erupţia dinţilor........................................................................ I. 3. Anomalii şi malformaţii congenitale ale dinţilor........................ II. MORFOGENEZA TUBULUI DIGESTIV II. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza tubului digestiv ................................................................................................... II. 2. Morfogeneza intestinului anterior ............................................. II. 3. Morfogeneza intestinului mijlociu.............................................. II. 4. Morfogeneza intestinului posterior............................................ II. 5. Morfogeneza peritoneului........................................................... II. 6. Malformaţii congenitale ale tubului digestiv............................. II. 6. 1. Malformaţii congenitale ale intestinului anterior....................... II. 6. 2. Malformaţii congenitale ale intestinului mijlociu...................... II. 6. 3. Malformaţii congenitale ale intestinului posterior..................... III. MORFOGENEZA GLANDELOR ANEXE TUBULUI DIGESTIV III. 1. Morfogeneza ficatului şi vezicii biliare..................................... III. 1. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza ficatului................................................................................................... III. 1. 2. Morfodiferenţierea ficatului şi vezicii biliare........................... III. 1. 3. Malformaţii congenitale ale ficatului, vezicii biliare şi căilor biliare....................................................................................................... III. 1. 3. 1. Malformaţii congenitale ale ficatului................................... III. 1. 3. 2. Variante anatomice şi malformaţii congenitale ale vezicii biliare ..................................................................................................... III. 2. Morfogeneza Pancreasului........................................................ III. 2. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza pancreasului............................................................................................. III. 2. 2. Morfodiferenţierea pancreasului.............................................. III. 2. 3. Malformaţii congenitale ale pancreasului ............................... 16

448 449 451 451 452 452 453 456 457 458 459 463 465 471 471 473 473 477 477 478 479 480 480 480 480 484 484 485 487 487 487 489

Embriologie umană

Bibliografie.............................................................................................

MORFOGENEZA APARATULUI URINAR I. FACTORI MOLECULARI CARE INTERVIN ÎN MORFOGENEZA RINICHIULUI II. DEZVOLTAREA APARATULUI URINAR II. 1. Dezvoltarea rinichiului şi căilor urinare .................................. II. 1. 1. Pronefros ................................................................................... II. 1. 2. Mezonefros................................................................................. II. 1. 3. Metanefros................................................................................. II. 2. Dezvoltarea regiunii cloacale...................................................... II. 3. Malformaţii congenitale ale aparatului urinar......................... II. 3. 1. Malformaţii congenitale renale.................................................. II. 3. 2. Malformaţii congenitale ureterale.............................................. II. 3. 3. Malformaţii congenitale prin defecte de septare ale regiunii cloacale.................................................................................................... Bibliografie ..........................................................................................

MORFOGENEZA APARATULUI GENITAL I. FACTORI MOLECULARI CARE INTERVIN ÎN MORFOGENEZA APARATULUI GENITAL II. DEZVOLTAREA APARATULUI GENITAL II. 1. Dezvoltarea gonadelor................................................................. II. 1. 1. Dezvoltarea gonadelor în etapa nediferenţiată........................... II. 1. 2. Dezvoltarea gonadelor în etapa de diferenţiere.......................... II. 1. 2. 1. Diferenţierea testiculului ...................................................... II. 1. 2. 2. Diferenţierea ovarului .......................................................... II. 2. Dezvoltarea căilor genitale.......................................................... II. 2. 1. Dezvoltarea căilor genitale în etapa nediferenţiată.................... II. 2. 2. Dezvoltarea căilor genitale în etapa de diferenţiere................... II. 2. 2. 1. Diferenţierea căilor genitale masculine................................ II. 2. 2. 2. Diferenţierea gonoforului feminin......................................... II. 3. Dezvoltarea organelor genitale externe...................................... II. 3. 1. Dezvoltarea organelor genitale externe în etapa nediferenţiată.......................................................................................... II. 3. 2. Dezvoltarea organelor genitale externe în etapa de diferenţiere II. 3. 2. 1. Diferenţierea organelor genitale externe la bărbat.............. II. 3. 2. 2. Diferenţierea organelor genitale externe la femeie.............. II. 4. Dezvoltarea glandelor sexuale accesorii ale aparatului 17

490 493 493 494 494 494 495 497 500 502 502 504 504 506 509 509 510 510 510 511 511 512 513 513 514 514 515 516 516 518 518 518

Embriologie umană

genital masculin..................................................................................... II. 5. Malformaţii congenitale ale aparatului genital......................... II. 5. 1. Malformaţii congenitale ale aparatului genital masculin........... II. 5. 2. Malformaţii congenitale ale aparatului genital feminin............. Bibliografie............................................................................................

MORFOGENEZA SISTEMULUI NERVOS I. MORFOGENEZA SISTEMULUI NERVOS CENTRAL I. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza sistemului nervos central........................................................................................ I. 2. Morfogeneza tubului neural......................................................... I. 2. 1. Histogeneza ţesutului nervos....................................................... I. 2. 2. Morfogeneza măduvei spinării.................................................... I. 2. 3. Morfogeneza mielencefalului...................................................... I. 2. 3. 1. Morfogeneza bulbului rahidian............................................... I. 2. 4. Morfogeneza metencefalului....................................................... I. 2. 4. 1. Morfogeneza punţii Varolio.................................................... I. 2. 4. 2. Morfogeneza cerebelului........................................................ I. 2. 5. Morfogeneza mezencefalului...................................................... I. 2. 6. Morfogeneza diencefalului.......................................................... I. 2. 6. 1. Talamus................................................................................... I. 2. 6. 2. Hipotalamus............................................................................ I. 2. 6. 3. Epitalamus............................................................................... I. 2. 7. Morfogeneza glandei hipofize ................................................... I. 2. 8. Morfogeneza glandei epifize……………………………........... I. 2. 9. Morfogeneza telencefalului......................................................... I. 2. 9. 1. Citoarhitectonica cortexului.................................................... I. 2. 9. 2. Dezvoltarea comisurilor.......................................................... I. 3. Malformaţii congenitale ale sistemului nervos central ............. I. 3. 1. Malformaţii congenitale ale sistemului nervos central însoţite de anomalii cromozomale ...................................................................... I. 3. 2. Malformaţii congenitale ale tubului neural................................ I. 3. 2. 1. Malformaţii congenitale ale creierului anterior .................... I. 3. 3. Neurocristopatii .......................................................................... I. 3. 4. Tulburări ale proliferării neuronale............................................ I. 3. 5. Malformaţii congenitale ale sistemului nervos induse de droguri..................................................................................................... II. MORFOGENEZA SISTEMULUI NERVOS PERIFERIC 18

519 520 521 523 524 527 527 527 530 533 534 535 535 536 536 536 538 539 539 539 540 540 540 541 541 542 544 544 546 547 548 549 549 551

Embriologie umană

II. 1. Morfodiferenţierea crestelor neurale......................................... II. 1. 2. Linii celulare.............................................................................. II. 1. 2. 1. Creasta neurală cranială ...................................................... II. 1. 2. 2. Creasta neurală din regiunea trunchiului............................. II. 1. 2. 3. Creasta neurală din regiunea cordului.................................. II. 1. 2. 4. Creastele neurale vagală şi sacrată...................................... II. 1. 3. Derivatele Crestelor neurale ..................................................... II. 1. 4. Glandele suprarenale.................................................................. II. 2. Alte surse de origine a neuronilor sistemului nervos simpatic.................................................................................................. II. 3. Morfodiferenţierea nervilor spinali........................................... II. 4. Morfodiferenţierea nervilor cranieni......................................... II. 4. 1. Dezvoltarea nucleilor nervilor cranieni .................................... II. 5. Morfodiferenţierea sistemului nervos autonom........................ II. 5. 1. Sistemul nervos simpatic........................................................... II. 5. 2. Sistemul nervos parasimpatic.................................................... III. MORFOGENEZA ORGANELOR DE SIMŢ III. 1. Morfogeneza urechii .................................................................. III. 2. Malformaţii congenitale ale urechii.......................................... III. 3. Morfogeneza ochiului ................................................................ III. 3. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza ochiului....... III. 3. 2. Morfodiferenţierea ochiului .................................................... III. 3. 3. Malformaţii congenitale ale ochiului........................................ III. 4. Morfogeneza sistemului tegumentar........................................ III. 4. 1. Morfogeneza tegumentului....................................................... III. 2. 2. Morfogeneza părului ............................................................... III. 4. 3. Morfogeneza unghiilor............................................................. III. 4. 4. Morfogeneza glandelor anexe pielii......................................... III. 4. 4. 1. Morfogeneza glandelor sebacee.......................................... III. 4. 4. 2. Morfogeneza glandelor sudoripare..................................... III. 4. 4. 3. Morfogeneza glandelor apocrine ........................................ III. 4. 4. 4. Morfogeneza glandei mamare ............................................ III. 4. 5. Malformaţii congenitale ale glandei mamare........................... Bibliografie............................................................................................

19

551 552 552 555 555 555 556 557 559 560 560 561 564 565 565 565 565 570 574 574 576 579 580 580 581 582 582 582 582 582 583 585 586

Embriologie umană

EMBRIOGENEZA I. REPERE ISTORICE Dezvoltarea morfologică a fiinţelor vii din momentul fecundării până la dezvoltarea unei forme viabile a preocupat gânditorii din cele mai vechi timpuri. Filozofii antici greci au fost primii care au abordat formarea şi dezvoltarea embrionului şi fătului. Termenul care denumeşte această ştiinţă derivă din cuvântul grecesc „embrion” care înseamnă „ceea ce se dezvoltă înăuntru”. Şcoala romană, prin Galenus din Pergam, descrie dezvoltarea şi modul de nutriţie al fătului, amnionul, alantoida şi placenta. În evul mediu, odată cu interdicţia disecţiei şi gândirea scolastică impuse de religia creştină, se observă o stagnare în dezvoltarea ştiinţelor iar tradiţiile şcolilor greacă şi romană sunt continuate în ţările arabe. În ultima parte a evului mediu apar primele Facultăţi de Medicină din Europa, iar epoca Renaşterii pregăteşte punerea bazelor anatomiei moderne. Pe parcursul dezvoltării embriologiei au existat diverse concepţii, dintre care cele eronate au fost abandonate în favoarea celor bazate pe realităţi demonstrate ştiinţific. La 1700 se credea că fiecare embrion se dezvoltă dintr-un mic homunculus, o foarte mică versiune a organismului adult. În anul 1800 studiile experimentale dovedesc dezvoltarea progresivă a embrionului. În anul 1920 se descoperă existenţa inductorilor responsabili de variate aspecte ale dezvoltării, în 1930 se cunoaşte existenţa a diferite gene implicate în diverse aspecte ale dezvoltării embrionare iar în 1962 - 1963 se identifică genele reglatoare pe lângă genele structurale şi se realizează primele experimente cu inhibitori de transcripţie, experimente care demonstrează importanţa transcripţiei diferenţieriate în morfogeneza embrionului. În evoluţia sa embriologia cunoaşte mai multe etape: -embriologia descriptivă în care faptele se constată şi se descriu; -embriologia comparată prin care aspectele acumulate sunt înregistrate şi sistematizate; -embriologia experimentală iniţiată de Speeman, Mangold, Morgan ş. a. care evidenţiază existenţa organizatorului, a inducţiei în lanţ, a gradientului de inducţie cu rol în diferenţierea şi organizarea ţesuturilor embrionare; -embriologia moleculară care permite identificarea moleculelor cu rol inductor precis (exemplu factorii specifici de transcripţie sau factorul de creştere neuronală descris de Rita Levi Montalcini) care dirijează diferenţierile tisulare, creşterea şi regresia specifice unor ţesuturi sau organe. Embriologia este astăzi, prin tehnicile de clonare şi fecundare in vitro, una dintre cele mai dinamice ramuri ale ştiinţelor medicale, contribuind la progresul medicinei curative şi profilaxia patologiei prenatale. 20

Embriologie umană

I. 1. Antichitatea greacă Empedokles din Agrigente (490 ‒ 430 î Ch), filozof grec, este primul care descrie învelişurile fetale şi aduce în atenţia lumii antice întrebări referitoare la diferenţele caracterelor sexuale, formarea fătului, respiraţia animalelor, alăturarea organelor şi funcţiilor. În concepţia sa schimbările condiţiilor de mediu impun adaptarea fiinţelor vii, iar fiinţele neadaptate mor. Hipocrates din Cos (460 ‒ 377 î.Ch.) considerat părintele medicinii, abordează anatomia, embriologia, fiziologia, ginecologia, aplicând principiile următoare: observăm totul, studiem mai degrabă pacientul decât boala, estimăm corect conform cu realitatea (O. Sacks).

Figura nr. 1. Hippocrates din Cos (460 î.Ch. - 377 î.Ch.)

Hipocrates descrie formarea corionului şi a cordonului ombilical care serveşte respiraţiei fetale şi prin care substanţele nutritive trec de la mamă la făt, afirmă existenţa unei „sperme” la femeie, care se amestecă în uter cu sperma bărbatului. În privinţa eredităţii, Hipocrates consideră că „sămânţa” provine din toate părţile corpului, teoria aceasta a pangenezei fiind preluată şi dezvoltată ulterior de către Charles Darwin în 1868. Aristotel din Stagira (384 îCh – 322 îCh), discipolul lui Platon şi preceptorul lui Alexandru cel Mare, este cel dintâi care a efectuat observaţii sistematice asupra embrionilor. Aristotel este considerat fondatorul biologiei ca disciplină ştiinţifică (J. Théodoridès) concepţia sa asupra speciilor fiind recunoscută în taxonomia actuală. Aristotel clasifică cele 400 specii de animale care erau cunoscute în acea vreme (a disecat peste 50 dintre ele) în animale cu sânge roşu, categoria „enaima” (vertebrate) şi animale care nu au sânge, „anaima” (nevertebrate). Considerat fondatorul embriologiei, Aristotel a realizat prima clasificare a animalelor (ovipare şi vivipare), a descris funcţiile placentei şi cordonului ombilical, segmentarea holoblastică a zigotului la broască şi la mamifere, 21

Embriologie umană

segmentarea meroblastică a oului la păsări, stadiile de dezvoltare ale embrionului de găină. Preocupat de anatomie, anatomie comparată şi embriologie, în tratatul intitulat „Despre apariţia animalelor” el expune observaţiile sale asupra dezvoltării embrio-fetale, dintre care unele sunt valabile şi astăzi: lichidul spermatic se formează în glandele sexuale masculine. Aristotel consideră că embrionul se formează prin coagularea sângelui menstrual din uterul femeii. Imediat după împerechere, „principiul formator” provenit de la bărbat (sperma - principiul activ) activează substanţa din sângele menstrual, iniţiind formarea şi dezvoltarea fătului.

Figura nr. 2. Aristotel din Stagira (384 î.Ch -322 î.Ch).

În viziunea lui Aristotel dezvoltarea fiinţei vii constă într-o succesiune de evenimente materiale legate între ele, a căror organizare depinde şi este condusă de către sufletul non-material omniprezent. Din punctul său de vedere, viaţa este un principiu imaterial care animă materia, iar natura este ordonată de o inteligenţă supremă, în vederea atingerii unui scop. În concepţia lui Aristotel (comună, până la un punct, cu a lui Hippocrate) partea maternă contribuie la formarea noului embrion doar prin intermediul unei materii neorganizate, pe care o hrăneşte iar tatăl este cel care adaugă materiei forma sau sufletul care ghidează dezvoltarea. Aristotel a descris două modele ale dezvoltării: „preformarea” şi „epigeneza”. Conform teoriei “preformării”, un embrion preexistă în ovulul matern sau în sperma paternă şi începe să crească în momentul în care este stimulat corespunzător. Conform teoriei „epigenezei” embrionul există ca masă nediferenţiată iar pe parcursul evoluţiei, se transformă şi se formează organele. Adept al teoriei epigenezei, Aristotel formulează pentru prima dată întrebarea care va duce la dispute înverşunate şi care va fi rezolvată definitiv abia la începutul secolului XX: „embrionul este preformat şi dezvoltarea sa ulterioară constă doar în creşterea dimensiunilor sale (preformare) sau ia naştere progresiv, de la simplu la complex (epigeneză)”? Teoria epigenezei nu este susţinută de contemporanii lui Aristotel dar va fi susţinută în secolul XVII de fiziologul englez 22

Embriologie umană

William Harvey, discipolul cunoscutului embriolog şi anatomist Girolamo Fabrizi (Hieronymus Fabricius) urmând a fi confirmată şi fundamentată de alte descoperiri în secolul XIX. I. 2. Antichitatea romană Este reprezentată în mod strălucit de ilustrul anatomist şi fiziolog Claudius Galenus din Pergam (129 - 200), cel mai renumit medic din bazinul Mării Mediterane al timpului său, medic al împăratului filozof Marc Aureliu. Galenus a folosit metoda disecţiei în studiul anatomiei şi experimentul în fiziologie, a realizat prima clasificare a oaselor (lungi, late şi scurte), a introdus termenii de diafiză şi epifiză, a clasificat articulaţiile, a descris – incomplet – perechile de nervi cranieni, corpul calos, coliculii cvadrigemeni, dura mater, piamater,ventriculul III, comunicaţiile dintre ventriculii cerebrali; a demonstrat experimental că secţiunea nervilor recurenţi produce pierderea vocii prin paralizia laringelui iar secţiunea măduvei spinării în dreptul vertebrei a 3-a cervicale opreşte respiraţia.

Figura nr. 3. Claudius Galenus (129 - 200) (după „Wikipedia, the free encyclopedia”).

Galenus descrie dezvoltarea şi modul de nutriţie al fătului, structura anatomică a allantoidei, amnionului şi placentei. Opera sa cuprinde 22 de volume în care a asimilat cvasi-totalitatea cunoştinţelor medicale ale epocii sale, inclusiv cunoştinţe empirice, rezultate experimentale şi speculaţii teoretice şi a dominat medicina timp de multe secole. În secolul XVI autoritatea sa se menţinea desăvârşită. La Facultatea de Medicină din Paris, de exemplu, însuşi renumitul profesor Sylvius (Jacques Dubois Sylvius 1478–1555), dacă un cadavru disecat prezenta diferenţe anatomice faţă de descrierile lui Galenus, nu admitea diferenţele, ele erau puse pe seama degenerării speţei umane.

23

Embriologie umană

I. 3. Evul mediu De-a lungul evului mediu, de la căderea Imperiului Roman în anul 476 şi până la sfârşitul războiului de 100 de ani în 1453, odată cu instaurarea dominaţiei bisericii, a gândirii scolastice şi interzicerea disecţiei pe animale şi om cunoştinţele anatomice şi de embriologie stagnează şi îşi păstrează caracterul empiric. Constantinus Africanus din Salerno (1020 – 1087) este autorul tratatului „De Humana Natura”, redactat în limba latină (după numeroase traduceri din autori reprezentativi Greci, Romani şi Arabi). Constantinus Africanus descrie dezvoltarea secvenţială a embrionului în fiecare lună a gestaţiei (concept necunoscut în antichitate) şi în interelaţie cu planetele. În evul mediu se înfiinţează primele Universităţi: Salerno în secolul IX, Bologna în 1123, Padua în 1222, etc. Disecţiile se reiau sporadic în cadrul primelor Facultăţi de Medicină, înfiinţate la Montpellier în 1220, Bologna 1250 sau Praga în 1348; în aceeaşi perioadă apar primele cărţi de anatomie ilustrate cu planşe. I. 4. Epoca Renaşterii În Europa secolelor al XV-lea şi al XVI-lea epoca Renaşterii este epoca marilor descoperiri, a unei adevărate revoluţii în domeniile ştiinţific, literar, artistic, economic şi social. Se remarcă interesul marilor pictori şi sculptori ai vremii pentru corpul uman, disecţiile practicate de Leonardo da Vinci, Albrecht Dürer şi Michelangelo constituind baza anatomiei artistice. Leonardo da Vinci (1452 – 1519) creează desene şi planşe anatomice de o mare acurateţe cu ocazia efectuării disecţiilor pe cadavre (numeroase cadavre de animale şi peste 30 de cadavre umane). Leonardo realizează primele secţiuni topografice la nivelul extremităţilor, efectuează măsurători asupra ratei de creştere a embrionului, introduce metoda de studiu „cantitativă” a creşterii prenatale prin măsurarea dimensiunilor fătului în diferite etape ale gestaţiei (aceste note nu au fost cunoscute în epoca sa, fiind decriptate şi date publicităţii în secolul XIX).

Figura nr. 4. Leonardo da Vinci, Desen efectuat în secolul al XV-lea. Fătul situat în interiorul unui uter secţionat. (Royal Library, Windsor). 24

Embriologie umană

În secolul al XVI-lea savanţii interesaţi de anatomie, zoologie şi botanică se împart în două categorii: cei care adună observaţii deja raportate şi perfecţionează clasificarea materialului ştiinţific şi cei care preferă observaţia directă şi experimentarea. Volcher Coiter (1514 ‒ 1576) studiază dezvoltarea embrionară a păsărilor. Andreas Vesalius (1514 – 1564) pune bazele anatomiei moderne, exacte şi ştiinţifice. Prin disecţii amănunţite, ilustrul anatomist şi medic belgian revoluţionează anatomia înlăturând concepţiile greşite ale lui Galenus. În anul 1543 publică valoroasa lucrare De Humani Corporis Fabrica în care interpretează funcţional formele anatomice. Aranzius (1530 - 1589) descoperă canalul care îi poartă numele, dintre vena ombilicală şi vena cavă inferioară. Gabrielles Fallopius (1523 - 1562) şi succesorul său la Universitatea din Padova, patologul Girolamo (Hieronimus) Fabricius Aquapendente (1533 – 1619) descriu fătul uman şi anexele sale şi realizează planşe ale fătului în uter. În anul 1600 Fabricius Aquapendente publică la Veneţia primul tratat de embriologie comparată, intitulat „De formato foetu”, cu numeroase planşe care înfăţişează embrioni şi fetuşi în diferite stadii de dezvoltare.

Figura nr. 5. Girolamo (Hieronimus) Fabricius Aquapendente (1533 – 1619) / coperta tratatului „De formato foetu” (după „La storie del L’università di Padova”).

I. 5. Secolul al XVII - lea În acest secol se fac progrese remarcabile ca urmare a unei noi stări de spirit făţă de cercetarea ştiinţifică (raţionalismul şi empirismul, experimentul cantitativ) şi a perfecţionării tehnicilor de cercetare (microscopul). Printre marile descoperiri ale acestui secol se numără descrierea corectă a circulaţiei sanguine, a celulei dar şi înlăturarea pe baze experimentale a teoriei generaţiei spontanee. 25

Embriologie umană

William Harvey (1578 – 1657) studiază medicina la Cambridge şi Padova (discipol al lui Fabricius Aquapendente), pune bazele fiziologiei moderne prin descoperirea sistemului arterio-venos (1628) şi a „mişcării circulare a sângelui” (defineşte termenul de „circulaţie sanguină”). Se admite că revoluţionarea concepţiilor în domeniul embriologiei are loc odată cu publicarea cărţii lui Harvey, „Generatione Animalium”. În anul 1651 William Harvey formulează teza „ex ovo omnia” („toate animalele se formează din ou”). El consideră că sperma, după pătrunderea în interiorul uterului, se transformă (metamorfoză) într-o substanţă asemănătoare oului, din care se formează embrionul.

Figura nr. 6. William Harvey (1578 – 1657) (după „Wikipedia, the free encyclopedia”).

Adept al epigenezei, Harvey susţine dezvoltarea gradată a embrionului, de la o structură relativ simplă către o structură complexă, deşi mulţi dintre contemporanii săi resping această teorie a epigenezei în favoarea teoriei preformării. Harvey efectuează studii sistematice asupra dezvoltării oului de găină, este primul care arată semnificaţia discului embrionar, confirmat fiind ulterior de fondatorul anatomiei microscopice, Marcello Malpighi (1628 – 1694). Robert Hooke (1635 – 1703) descoperă în anul 1665 „celule” examinând o bucată de plută la microscopul inventat de Galileo Galilei. În anul 1677 studentul Johan Ham van Arnheim împreună cu prietenul său autodidact Anton van Leeuwenhoek observă pentru prima dată spermatozoizii. Anton van Leeuwenhoek (1632 – 1723) prieten al fizicianului şi anatomistului olandez Reiner De Graaf, perfecţionează microscopul şi descrie pentru prima dată spermatozoizii dar consideră în mod eronat că în interior conţin fiinţa umană complet formată, în miniatură - „homuncul”- susţinând astfel teoria preformării. 26

Embriologie umană

Reiner De Graaf (1641 - 1673) descrie corpul galben, foliculul ovarian matur (de Graaf). Spre deosebire de majoritatea predecesorilor şi contemporanilor săi care considerau că doar spermia este necesară concepţiei, asemeni implantării seminţei în sol, Reiner De Graaf arată că pentru conceperea oului uman este necesară unirea spermiei cu ovulul. I. 6. Secolul al XVIII-lea Acest secol marchează începutul embriologiei experimentale. Trambley face primele experimente de embriologie studiind regenerarea la hidră (1744). Abatele Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799) elimină ipoteza „vaporilor spermatici” prin realizarea primei inseminări artificiale (la câine) demonstrând în anul 1775 că spermatozoidul este agentul fertilizant iar pentru formarea unui individ sunt necesari atât spermatozoidul cât şi ovulul. În secolul al XVIII-lea continuă studiile de embriologie descriptivă. Contele Georges Louis Leclerc de Buffon, într-unul dintre cele 44 de volume ale operei sale „Histoire Naturelle” descrie procesul de fecundare, aduce noi date despre durata gestaţiei şi etapele de creştere în seria animală. Caspar Friedrich Wolff (1738 ‒ 1794), eminent embriolog, anatomist şi biolog, absolvă Universitatea Germană din Halle cu dizertaţia „Theoria Generationes” prin care reînvie şi sprijină teoria epigenezei propusă de Aristotel şi William Harvey, în defavoarea teoriei preformării. Wolff fundamentează teoria epigenezei prin lucrări de referinţă în istoria embriologiei: „Theoria Generationes” (1759) şi „De formatione intestinorum” (1769). Argumentează apariţia organelor corpului pe seama unor „globule” de ţesut nediferenţiat rezultate din diviziunea zigotului, „globule” pe care le observă în regiunea embrionară a oului, la începutul gestaţiei; ţesuturile şi organele embrionare nu există preformate, la începutul gestaţiei, ci trec prin stadii succesive de dezvoltare, se formează treptat - de la simplu la complex - prin folosirea materialului acestor „globule”, ca unităţi morfologice. Wolff descoperă rinichiul primitiv (pronefros), descrie apariţia vaselor sanguine în mezodermul veziculei viteline (1767), formarea inimii; propune conceptul de „foiţe embrionare” pentru straturile formate din materialul „globulelor”. I. 7. Secolul al XIX - lea Étienne Saint Hilaire împreună cu fiul său Isidore Saint Hilaire efectuează primele studii semnificative asupra anomaliilor de dezvoltare în anul 1818, prin producerea experimentală a acestora. Pander şi von Baer, consideraţi fondatorii embriologiei moderne, susţin şi demonstrează că interacţiunile dintre părţi sunt responsabile de crearea complexităţii embrionului. 27

Embriologie umană

Heinrich Christian Pander (1794 – 1865) descrie împreună cu von Baer apariţia succesivă a celor trei foiţe (ectoblast, endoblast, mezoblast), fundamentând teoria foiţelor germinale. Ca embriolog şi paleontolog Pander înţelege dezvoltarea embrio-fetală şi istoria dezvoltării pământului ca două aspecte ale aceluiaşi fenomen: o metamorfoză continuă care influenţează lumea vie în diverse grade. El consideră embriogeneza un proces de transformare graduală, epigenetică (opusul preformaţiei) cu un stadiu intermediar, cel al foiţelor germinale. În anul 1821 Pander arată că speciile se transformă sub influenţa unor factori de mediu. Karl Ernst von Baer (1792 – 1876) este iniţiatorul embriologiei comparate şi este considerat părintele embriologiei moderne. După 150 de ani de la descoperire spermiei, von Baer descrie în anul 1827 ovocitul „ovum” din foliculul ovarian (la câine). De asemenea von Baer observă clivajul zigotului în trompa uterină, trecerea blastocistului prin trompa uterină şi pătrunderea în cavitatea uterină, existenţa corpul galben în ovar. Karl Ernst von Baer descrie formarea liniei primitive, a notocordului şi a celor două straturi ale mezodermului: somatic şi splanhnic, contribuind la cunoaşterea procesului de formare al ţesuturilor şi organelor pe seama foiţelor embrionare descrise de Malpighi şi Pander. Von Baer formulează două concepte embriologice importante: -legea generală a morfogenezei embrionare conform căreia în timpul dezvoltării embrionare caracterele generale ale speciei apar înaintea caracterelor specifice individuale; -conceptul corespondenţei stadiilor embrionare, în cursul cărora embrionul uman are caracteristici comune cu embrionii altor specii (peşti, păsări, etc) dar nu trece prin stadii echivalente unui peşte adult sau unei păsări adulte. Wilhelm His (1831 – 1904) anatomist şi embriolog Suedez, dezvoltă şi îmbunătăţeşte tehnici care permit secţionarea, fixarea şi colorarea ţesuturilor cât şi reconstrucţia embrionilor. Metodele sale de reconstrucţie grafică stau la baza tehnicilor secolului XX de producere a imaginilor stereoscopice tridimensionale şi a generării imaginilor tridimensionale pe computer. Oskar Hertwig (1849–1922) şi Richard Hertwig (1850-1937) sunt reprezentanţi de seamă ai embriologiei descriptive. Ei descriu procesul de fecundaţie, globulul polar primar şi cel secundar, contribuind la înţelegerea meiozei. Martin Berry demonstrează în anul 1843 că procesul de fecundare are loc în momentul pătrunderii spermatozoidului în „ovum” iar în 1883 van Beneden arată că pentru formarea zigotului sunt necesare atât spermia cât şi ovulul, fiecare participând cu un număr egal de cromozomi. La sfârşitul secolului al XIX-lea Wilhelm Roux (1850 – 1924) pune bazele embriologiei experimentale prin adoptarea metodei analitice. În anul 1888 el demonstrează că prin distrugerea oricăreia dintre primele două celule existente la începutul segmentării ia naştere doar o jumătate de embrion. 28

Embriologie umană

I. 8. Secolul XX La începutul secolului XX teoria preformării este definitiv îndepărtată prin experimentele lui Hans Driesch (1867 ‒ 1941). El demonstrează că prin separarea blastomerelor la începutul procesului de segmentare, în stadiul de 2 – 4 celule, din fiecare blastomer se poate dezvolta un embrion complet. Între anii 1891 ‒1892 Driesch face experimente devenite clasice asupra inducţiei şi interacţiunii în perioada embrionară prin care arată că poziţia relativă a blastomerelor în interiorul întregului determină o anumită cale de dezvoltare iar situarea diferită a aceloraşi blastomere dă naştere unui embrion diferit, altfel spus relaţia prospectivă a blastomerelor depinde de locul lor. Hans Spemann (1869 - 1941) publică în anul 1901 unul dintre cele mai semnificative articole din istoria embriologiei. Rezultatele experimentelor sale privind formarea cristalinului la broască demonstrează că pentru transformarea ectodermului în cristalin este necesar şi totodată suficient contactul veziculei optice cu ectodermul supraiacent.

Figura nr. 7. Hans Spemann (1869-1941) (după „Biografias Medicas”).

În anul 1924 Spemann şi studenta sa Hilde Prescholdt Mangold (1898 - 1924) introduc conceptulul de inducţie şi organizator. Lor le datorăm primele procedee experimentale riguros ştiinţifice asupra embrionilor vii, descrierea şi demonstrarea experimentală a procesului de inducţie: interacţiunea dintre două grupuri de celule, prin care un grup influenţează dezvoltarea celuilalt. Spemann primeşte premiul Nobel în anul 1935 pentru descoperirea fenomenului de inducţie primară, a modului în care un ţesut determină soarta altuia. Sir Joseph Needham (1900 – 1995) şi Dorothy Needham (1896 – 1987) demonstrează experimental în anul 1927 că hidraţii de carbona pot induce formarea tubului neural punând astfel bazele embriologiei biochimice. 29

Embriologie umană

I. 9. Embriologie şi Genetică Biologul evoluţionist Charles Darwin (1809 – 1882) publică în anul 1859 lucrarea „On the origin of Species”, prin care susţine transmiterea ereditară a variabilităţii printre membrii unei specii ca factor important al evoluţiei. Călugărul Austriac Gregor Mendel (1822 – 1884) descoperă principiile eredităţii, pe care le face cunoscute în anul 1865 dar fără a fi înţeles de biologii şi oamenii de ştiinţă contemporani. Anatomistul Walther Flemming (1843 – 1905) fondator al disciplinei de citogenetică, descrie în anul 1878 cromozomii şi sugerează rolul acestora în fertilizare iar în anul 1882 descoperă mitoza. În acelaşi an, Eduard von Beneden (1846 – 1910) descoperă cromozomii în celulele viermilor Ascaris, concomitent cu descoperirea cromozomilor în celulele plantelor, de către botanistul Karl Wilhelm von Nägeli. Un an mai târziu, în 1883, Eduard von Beneden evidenţiază existenţa unui număr constant de cromozomi în celulele organismului. El observă că spermia şi ovulul sunt haploide şi prin fertilizare refac numărul diploid de cromozomi. Sutton şi Boveri descoperă în anul 1902, independent unul de celălalt, că comportamentul cromozomilor în timpul formării gameţilor şi al fertilizării respectă legile eredităţii enunţate de către Mendel. În acelaşi an 1902, şeful catedrei de medicină al Universităţii din Oxford, Garrod (1857 – 1936), considerat de mulţi geneticieni părintele geneticii medicale, comunică primul exemplu de boală cu transmitere ereditară de tip Mendelian la om, alcaptonuria. În cartea sa „Inborn Errors of Metabolism” (1909) sugerează că conexiunea existentă între gena alterată (mutaţie) şi blocajul unei căi metabolice determină apariţia unei boli specifice. Acest concept, care stă la baza geneticii biochimice, a fost ignorat timp de 30 de ani. În anul 1912, în urma analizei spermatogoniilor aflate în metafază, Hans von Winiwarter afirmă că celulele corpului uman conţin câte 47 cromozomi. În anul 1923 Theophilus Shickel Painter, studiind biopsii testiculare, descoperă la spermatogoniile aflate în metafază un număr caracteristic de 48 cromozomi, număr care devine o dogmă pentru următorii 33 de ani. În anul 1956 citogeneticianul Joe Hin Tijo (1916 – 2001) împreună cu botanistul şi geneticianul Albert Levan (1905 – 1998) demonstrează indubitabil că celulele somatice ale organismului uman conţin 46 de cromozomi, nu 48. Embriologul şi geneticianul Thomas Hunt Morgan (1866 – 1945) demonstrează că genele conţinute în cromozomi constituie suportul mecanic al eredităţii şi descoperă mecanismele transmiterii caracterelor ereditare la DrosphilaMelanogaster (premiul Nobel în anul 1933). Întemeietorul geneticii defineşte conceptul de „genă” separând genetica (localizarea fizică a factorilor genetici pe cromozomii individuali, transmiterea genelor situate pe cromozomii din nucleul celulei) de embriologie (diferenţierea celulei ca expresie a genelor). În anul 1953 James Watson şi Francis Crick descifrează structura 30

Embriologie umană

moleculei de ADN (premiul Nobel în anul 1962) iar în anul 2000 se determină secvenţele genomului uman, este decodată natura biochimică a genelor existente în cei 46 cromozomi umani. În aprilie 2003 se finalizează efortul internaţional de cercetare început în anul 1990 pentru determinarea secvenţei ADN a întregului genom („Human Genom Project”); genomul uman fiind acum complet descifrat. I. 10. Embriologie şi Biologie moleculară Theodor Schwann (1810 – 1882) fiziolog, histolog şi citolog german, împreună cu botanistul german Mattias Schleiden (1804 – 1881) formulează în anul 1839 „teoria celulară”. Această teorie. conform căreia organismul are ca unitate fundamentală celula, susţine conceptul dezvoltării embrionului pornind de la o singură celulă („zigotul”) care prin diviziuni celulare repetate formează ţesuturile şi organele. Secolul XX aduce progrese remarcabile în toate ramurile biologiei. În anul 1952 Rita Levi Montalcini (1909- ) izolează factorul neuronal de creştere (premiul Nobel 1986) iar în anul 1953 Sulo Toivonen (1909 – 1995) descoperă inductorii neuronali specifici.

Figura nr. 8. Rita Levi Montalcini (1909- )

În domeniul biologiei celulare şi moleculare, în anul 1953, Francis Crick (1916 – 2004), James Watson (1928 - ) şi Maurice Wilkins (1916 – 2004) propun modelul ”dublu helicoidal” al ADN. Lwoff André Michel (1902 – 1994), Jacques Lucien Monod (1910 - 1976) şi François Jacob (1920 - ) descriu sinteza proteinelor în citoplasmă şi arată rolul ARN-ului mesager (premiul Nobel în anul 1965), modelul activităţii genelor în sinteza de proteine, elaborat de Monod şi Jacob constituind una din cele mai mari cuceriri ale geneticii secolului XX. În prima jumătate a secolului XX se descoperă noi tehnici necesare înţelegerii mecanismelor implicate în embriogeneză. 31

Embriologie umană

Nicole Le Douarin (1930-) inventează o nouă tehnică pentru obţinerea himerelor de pui de prepeliţă, deschizând noi căi în abordarea şi înţelegerea dezvoltării sistemului nervos şi a răspunsului imunitar.

Figura nr. 9. Nicole Le Douarin (1930-)

Biologia moleculară progresează rapid, tehnicile moderne precum tehnologia recombinării ADN, modelele himere, şoarecii transgenici sau manipularea celulelor stem, permit studiul reglării genetice a morfogenezei, aflarea expresiei regionale şi temporale a unor gene specifice şi modul în care celulele formează diferitele structuri embrionare. Deşi se ştie încă din anii 1930 că diferite gene sunt implicate în diferite aspecte ale dezvoltării embrionului, metodele de manipulare genetică folosite începând cu anii 1970 – 1980 fac posibil controlul genetic asupra dezvoltării embrionare. Acum se cunoaşte cum, când şi unde se activează şi se exprimă anumite gene ale embrionului în timpul dezvoltării sale normale sau anormale. Se descoperă rolul crucial al genelor homeobox-containing (HOX) şi al altor factori moleculari în reglarea dezvoltării embrionare timpurii. În anul 1995 Edward Lewis, Christiane Nüslein-Volhard şi Eric Wieschaus primesc premiul Nobel pentru Fiziologie şi Medicină, pentru descoperirea genelor care controlează dezvoltarea embrionară. Toate aceste descoperiri contribuie la înţelegerea cauzelor malformaţiilor congenitale şi avorturilor spontane. În anul 1934 biologul Gregory Pincus (1903 – 1967), profesor de fiziologie la Universitatea Harvard şi coinventator al pilulei contaceptive obţine pentru prima dată iepuri prin fertilizare „in vitro”. Robert Geoffrey Edwards (1925 - ) fiziolog şi pionier în medicina reproductivă, împreună cu medicul obstetrician-ginecolog Patrick Steptoe (1913 – 1988) pionier în tratamentul fertilităţii, deschid drumul fertilizării „in vitro” la om. Studiile echipei lor fac posibilă naşterea primului copil conceput prin fertilizare „in vitro”, în afara corpului uman, fetiţa Louise Brown născându-se la Spitalul Clinic Bourn Hall din Cambridge, Anglia, la 25 iulie 1978. 32

Embriologie umană

Sfârşitul secolului XX marchează o nouă etapă în dezvoltarea embriologiei: transplantul de nucleu şi clonarea mamiferelor folosind o singură celulă a animalului adult. În februarie 1997 sunt date publicităţii rezultatele obţinute în anul 1996 de către cercetătorii de la Institutul Roslin din Scoţia sub conducerea lui Ian Wilmut. Aceştia obţin primul mamifer (oaia Dolly) clonat prin folosirea tehnicii de transfer al nucleului unei celule somatice adulte. Până la această dată alte mamifere (şoareci, vaci, porci) au fost clonate cu succes din celule adulte diferenţiate, cultivate in vitro. La 25 noiembrie 2001 compania privată Advanced Cell Technology din Massachusetts, U.S.A. anunţă obţinerea prin clonare a primului embrion uman, cu scopul declarat de a dezvolta o sursă de celule stem care să poată fi folosite în tratamentul bolilor degenerative. Implicaţiile sociale, etice şi legale considerabile, determinate de folosirea embrionilor umani, sunt depăşite în anii 2005, prin izolarea şi cultivarea celulelor stem embrionare umane pluripotente, prelevate din placentă şi din cordonul ombilical, premiză a dezvoltării terapiei moleculare. Embriologia moleculară descrie principiile moleculare fundamentale, mecanismele moleculare și celulare care guvernează comportamentul celulelor și modul în care se constituie țesuturile și organele corpului uman. Noile tehnici de biologie moleculară continuă să revoluționeze înțelegerea dezvoltării embrionare. Pentru înțelegerea contemporană a dezvoltării embrionare, a mecanismelor care stau la baza dezvoltarii embrionare normale și anormale este necesară cunoaşterea aspectelor moleculare. În ultimii douăzeci s-au identificat genele care controleaza dezvoltarea, modul în care aceste gene sunt reglementate și funcțiile lor; s-au descris căile principale de semnalizare şi s-au identificat moleculele semnal cheie. cele mai importante familii de molecule care direcționează dezvoltarea embrionară. Embriologia moleculară oferă fundamentul pentru o mare parte din medicina modernă, cum ar fi medicina regenerativă, terapiile cu celule stem şi strategii pentru tratamentul bolilor incurabile. Bibliografie 1. Andronescu A. Anatomia dezvoltării omului, ed. Med. Bucureşti, 1987 2. Ben-Tabou de-Leon S, Davidson EH Gene regulation: gene control network in development. Annu Rev Biophys Biomol Struct 36: 191. 2007 3. Brachet Jean, Alexandre Henri “Introduction to Molecular Embryology” Heidelberg Science Library 2nd edition 2014 4. Carlson M. Bruce “Human Embryology and Developmental Biology” 5th edition, Elsevier edit. 2013 5. Appasani K, Appasani K.R. “Stem Cells & Regenerative Medicine: From Molecular Embryology to Tissue Engineering” Humana Press 2010 6. Cule J. An illustrated Chronology of the History of Medicine, from Prehistory to Present Times, Cambridge University Press; 2001 33

Embriologie umană

II. ETAPELE ONTOGENEZEI Dezvoltarea organismului uman este structurată în două mari etape: prenatală (intrauterină) şi postnatală (extrauterină). II. 1. Etapa prenatală a ontogenezei Fiinţa umană se dezvoltă începând din momentul în care ia naştere zigotul. În cadrul vieţii intrauterine au loc cele mai importante modificări morfologice şi funcţionale. Etapa prenatală (înainte de naştere) cuprinde mai multe perioade, începând cu formarea gameţilor, însămânţarea şi fecundarea, şi continuând cu segmentarea oului obţinut prin fecundare şi transformarea acestuia în embrion şi apoi în făt. II. 1. 1. Proontogeneza Este o perioadă specială în care au loc: -gametogeneza (formarea celulelor sexuale mature în organismul părinţilor); -însămânţarea (depunerea spermei în căile genitale feminine). II. 1. 2. Premorfogeneza Momentul exact în care are loc conceperea unei fiinţe umane prin fecundare naturală la omul viu (in vivo) este dificil de măsurat. În practica medicală curentă, vârsta embrionului sau fătului se calculează începând cu prima zi a ultimului ciclu menstrual. Aceasta este vârsta gestaţională, a cărei valoare este cu aproximativ două săptămâni mai mare decât vârsta fertilizării, întrucât ovocitul este fecundat la două săptămâni după sângerarea menstruală. Premorfogeneza include: -zigotogeneza (formarea zigotului) prin fecundarea gametului feminin de către spermatozoid; -segmentarea zigotului în primele 5 zile de viaţă intrauterină, cu menţinerea formei sale exterioare şi a volumului, în timp ce parcurge stadiul de morulă şi devine blastocist. În primele zile de viaţă intrauterină, de la fecundare şi până la formarea celor trei foiţe germinative, dezvoltarea constă în special într-un proces de proliferare. Celulele rezultate sunt puţin diferenţiate şi numai după această dată încep să capete diferenţieri morfologice ce ţin de factorii histochimici. Dacă un agent teratogen acţionează în primele 11 zile de viaţă intrauterină, poate cauza moartea blastocistului, respectiv discului embrionar sau poate afecta un număr redus de celule. Masa celulelor pluripotente se poate reface după injurie şi poate continua multiplicarea, caz în care celulele indemne pot asigura în continuare o dezvoltare normală (legea „tot sau nimic”). 34

Embriologie umană

II. 1. 3. Perioada embriogenezei (Embryogenesis) Perioada de embriogeneză (Embryogenesis) durează până la sfârşitul lunii a 2-a de viaţă intra-uterină (ziua 56 din momentul fecundării). Este o perioadă de intensă diferenţiere biochimică, histologică, anatomică şi funcţională, de morfogeneză şi remodelare inclusiv moarte celulară dirijată (apoptoză), în care agenţii teratogeni pot stopa (avort spontan) sau devia dezvoltarea normală (anomalii şi malformaţii congenitale). Perioada embrionară (săptămânile a 4-a – a 8-a) corespunde formării embrionului, prin parcurgerea mai multor stadii de dezvoltare: - blastocistul (blastocystis) unilaminar (zilele 3 - 4, odată cu pătrunderea în cavitatea uterină, apariţia cavităţii blastocistului, a embrioblastului şi trofoblastului), blastocistul bilaminar (prezintă discul bilaminar, primordiul cavităţii amniotice şi sacul vitelin primar), blastocistul trilaminar (zilele 12 – 13, când primordiul cavităţii amniotice devine amnion primar, apare ţesutului mezenchimal extraembrionar, pediculul de fixaţie, şi se termină procesul de implantaţie); -gastrulaţia (Gastrulatio), (săptămâna a 3-a), caracterizată prin ample migări celulare care conduc la formarea foiţelor embrionare (discul embrionar trilaminar); -neurulaţia (Neurulatio), (săptămâna a 4-a), marcată de apariţia schiţei primelor organe cu topografie aproape definitivă şi a organelor dispuse axial (sistemul nervos), ca urmare a unor intense procese de inducţie; -embrionul (săptămânile a 4-a – a 8-a) cu formă caracteristică, obţinută prinîncurbarea discului embrionar. Există primordiile tuturor organelor, dezvoltate pe seama celor trei foiţe embrionare, cu regiunile cefalică, caudală, ventrală şi dorsală. Dezvoltarea embrionară este definită prin stadiile de dezvoltare Carnegie, dintre care primul corespunde fecundaţiei iar stadiul 23 corespunde sfârşitului dezvoltării embrionare, la vârsta de 56 zile din momentul fecundaţiei. II. 1. 4. Perioada fetală Între săptămâna a 9-a de viaţă intrauterină (ziua 57 după fecundaţie) şi momentul naşterii (fătul este complet în afara organismului matern), produsul de concepţie poartă numele de făt. Această perioadă se caracterizează prin procese de creştere şi diferenţiere a ţesuturilor şi organelor formate în timpul perioadei embrionare, care acum devin funcţionale. În perioada fetală se definitivează înfăţişarea umană, cresc greutatea şi talia fătului. Ritmul de creştere în lungime este mai accentuat în lunile 3 - 4 iar creşterea în greutate este mai e intensă în ultimele două luni (a 8-a şi a 9-a). În perioada fetală susceptibilitatea produsului de concepţie la acţiunea agenţilor teratogeni este mai redusă, organele fiind deja formate. 35

Embriologie umană

Un factor teratogen care acţionează în perioada fetală poate determina întârzieri de creştere şi/sau dezvoltare, tulburări funcţionale, etc. dar nu moartea fătului. Durata medie a gestaţiei la om este 280 zile (vârstă gestaţională) calculată începând cu prima zi a ultimului ciclu menstrual sau 266 zile (vârsta fertilizării) începând cu ziua în care se estimează că a avut loc fecundaţia. Estimarea vârstei produsului de concepţie se poate face utilizând calendarul terestru (luna de 28 – 31 zile) sau cel lunar (luna de 28 zile). Pentru o mai mare acurateţe a informaţiilor, în această lucrare vârsta produsului de concepţie este vârsta fertilizării iar lunile sunt conforme calendarului terestru (Tabelul nr. 1). Tabelul nr. 1. Vârsta fătului în momentul naşterii la termen exprimată în zile, săptămâni şi luni Referinţa Zile Săptămâni Luni Luni calendaristice calendaristice terestre lunare Fecundaţia 266 38 8 1/4 9½ Prima zi a 280 40 9¼ 10 ultimului ciclu menstrual

II. 2. Etapa postnatală a ontogenezei Viaţa extrauterină cuprinde copilăria, pubertatea, adolescenţa, maturitatea şi bătrâneţea. II. 2. 1. Copilăria Trecerea dim mediul intrauterin în mediul extern implică numeroase modificări la nivel fetal, care afectează întregul organism şi în mod special aparatele cardiovascular şi respirator. Modificările care au loc în timpul copilăriei corespund primilor 13 ani şi corespund mai multor perioade. a) Perioada perinatală limitată la prima săptămână de viaţă. b) Perioada de nou-născut, care durează până la sfârşitul primei luni. c) Perioada de sugar, care corespunde primului an de viaţă; se caracterizează printr-o creştere ponderală şi staturală accentuată (în primul an îşi triplează greutatea de la naştere), prin preponderenţa centrilor subcorticali şi apariţia dentiţiei temporare. d) Perioada de copil mic, între 1 – 3 ani, în care se completează dentiţia temporară, continuă dezvoltarea cortexului cerebral, achiziţionează funcţii locomotorii, are loc creşterea segmentelor corpului în ritm diferit pentru diferitele 36

Embriologie umană

segmente, ceea ce determină noi raporturi între segmentele corpului şi modifică aspectul general (Figura nr. 10).

Figura nr. 10. Dinamica taliei după naştere. Raportul dintre talie şi înălţimea capului. Cifrele de pe latura superioară indică de câte ori intră înălţime capului în lungimea totală; Lm marchează linia care trece prin planul transversal ce împarte corpul în două jumătăţi. Această linie (Lm) migrează aparent odată cu înaintarea în vârstă, din regiunea supraombilicală (la naştere) în regiunea inghinală (la vârsta de 25 ani).

e) Perioada de preşcolar, între 3 şi 6 - 7 ani, când apare primul molar; creşterea se face într-un ritm lent, dar aproape constant. f) Perioada de şcolar, de la 6 ani până la 10 – 12 ani la fete şi 12 - 14 ani la băieţi, este marcată de maturizarea scoarţei cerebrale, apariţia dentiţiei definitive, creştere mai lentă dar care se accentuează înainte de pubertate. II. 2. 2. Perioada prepuberală Se situează între 10 - 12 ani la fete şi 12 – 13 ani la băieţi; creşterea taliei are loc preponderent pe seama creşterii în lungime a membrelor inferioare, ceea ce conferă aspectul aşa-zis de „păianjen” (trunchiul este scurt iar membrele apar mult alungite). Sfârşitul acestei perioade se caracterizează prin apariţia diferenţelor de creştere la cele două sexe, ritmul fiind mai accentuat la fete. 37

Embriologie umană

II. 2. 3. Pubertatea Este perioada în care se dezvoltă caracterele sexuale secundare, apare menarha la fete şi prima ejaculare la băieţi. Are o durată medie de 3 ani, corespunzătoare vârstei de 12 – 15 ani la fete şi 13 – 16 ani la băieţi. În această perioadă creşterea fetelor are loc în ritm mai accentuat pentru greutate faţă de talie. La băieţi sporul de creştere este mai accelerat şi mai de durată, astfel că la 15-16 ani depăşesc în greutate şi înălţime fetele cu vârste similare. Modificările morfologice şi funcţionale începute la pubertate se continuă, într-un ritm mai lent, la adolescenţă, unii autori considerând pubertatea o primă perioadă a adolescenţei (Andronescu). II. 2. 4. Adolescenţa Continuă perioada pubertăţii până la vârsta de 19–20 ani la femeie şi 21-23 ani la bărbat. Adolescenţa marchează maturizarea fizică (închiderea cartilajelor de creştere, modelarea proporţiilor corpului, maturitatea sexuală), neuropsihică şi emoţională. II. 2. 5. Maturitatea Perioada de adult tânăr (maturitatea timpurie) se situează între 21 şi 30 ani iar perioada de adult (maturitatea propriu-zisă) durează până la 60 - 65 ani. II. 2. 6. Bătrâneţea În această ultimă perioadă a vieţii au loc procese de involuţie biologică, cu atrofia şi scleroza ţesuturilor şi organelor, scăderea treptată a forţelor fizice şi intelectuale. Senescenţa (bătrâneţea normală) diferă de bătrâneţea patologică (senilitatea). Bătrâneţea se instalează după 60 ani, omul fiind considerat vârstnic între 60 – 75 ani, bătrân între 75 - 90 ani, longeviv după 90 ani. Delimitarea perioadelor vieţii omeneşti nu este netă, variază în funcţie de zestrea genetică, rasă şi condiţiile de mediu, încât vârsta biologică nu se suprapune exact vârstei cronologice. Bibliografie 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Andronescu A. Anatomia dezvoltării omului, ed. Med. Bucureşti, 1987 Aldhous P. Can they rebuild us?, NATURE 410:622, 2001 Green R. The human embryo Research debates, Oxford Univ. Press, 2001 Harrison M.R., Evans M.I. The Unborn Patient, 3rd ed., 2001 Slack J. Essential Developmental Biology, Oxford Blackwell Sci, 2001 Chircor Lidia Embriologie Generală, Editura Ex Ponto, Constanţa, 2010 38

Embriologie umană

III. GAMETOGENEZA (Gametogenesis) Formarea gameţilor (gametogeneza) este un proces biologic complex prin care se formează spermatozoidul şi ovocitul. Aceste celule specializate denumite gameţi (gr. Gamete, soţie; Gametes, soţ) conţin un număr haploid de cromozomi (jumătate din numărul de cromozomi existent în fiecare dintre celelalte celulele somatice - care alcătuiesc corpul uman). Reducerea numărului de cromozomi are loc în cadrul meiozei, un tip special de diviziune celulară, caracteristică doar gameţilor. La ambele sexe gametogeneza se desfăşoară în interiorul gonadei (ovar la sexul feminin şi testicul la cel masculin). Deşi spermatogeneza diferă de ovogeneză, secvenţele gametogenezei sunt aceleaşi la ambele sexe. Celulele germinale primordiale (primare) apar în săptămâna a treia de dezvoltare, în mezodermul splanhnic extraembrionar, de unde migrează pe calea mezourilor şi în săptămâna a şasea de dezvoltare colonizează creasta genitală, transformând-o în gonadă. Odată ajunse în gonade, celulele germinale se pot asocia cu celule somatice specifice, cu funcţie de susţinere, hrănire şi protecţie (celulele foliculare - la femei şi celulele Sertoli la bărbat) şi totodată se comportă ca celulestem germinale. Formarea liniei germinative depinde de prezenţa plasmei germinative, o componentă citoplasmatică care conferă proprietăţi deosebite celulelor germinale faţă de celulele somatice. În timpul fazei proliferative, celulele germinale se divid prin mitoză pentru a produce alte celule cu garnitură cromozomală diploidă: spermatogoniile în testicul şi ovogoniile în ovar. Spermatogoniile (la pubertate) şi ovogoniile (începând cu perioada fetală şi continuând în organismul matur) se divid mitotic dând naştere spermatocitelor I respectiv ovocitelor I care intră într-o diviziune meiotică pe parcursul căreia numărul de cromozomi se reduce de la 2n (garnitura diploidă) la 1n (garnitura haploidă) şi se diferenţiază gameţii funcţionali. Reducerea numărului de cromozomi şi recombinarea genetică sunt procese care au loc în timpul meiozei, formă de diviziune celulară care se întâlneşte doar în timpul gametogenezei. Cei doi gameţi conţin caracterele individului într-o formă codificată, (cariotipul) ca un mesaj transmisibil pe cale biochimică şi care poate fi descifrat. În timpul dezvoltării oului fecundat (zigotul), informaţia acestuia este decodificată şi transformată într-o formă perceptibilă, prin procese de interrelaţie morfogenetică şi fiziogenetică. Caracterele concentrat codificate în celulele sexuale (ovulul şi spermatozoidul) servesc pentru determinarea proprietăţilor organismului adult. Decodificarea sau citirea informaţiei conţinută în gameţi se exprimă şi este echivalentă cu procesul de dezvoltare ontogenetică. Informaţia codificată pe care o conţin ovulul şi spermatozoidul se pare că aparţine structurii gameţilor şi este conţinută în compoziţia biochimică a nucleului şi citoplasmei lor (Schenker J.). 39

Embriologie umană

III. 1. Spermatogeneza (Spermatogenesis) Spermatogeneza (spermatogenesis) este un proces biologic complex prin care spermatogonia se transformă în spermatozoidul matur (spermie). Acest proces are loc în tubii seminiferi, începe la pubertate (13 – 16 ani) şi continuă până la bătrâneţe, când secreţia de testosteron devine insuficientă pentru stimularea multiplicării şi diferenţierii celulare necesare formării gameţilor. Până la pubertate, tubii seminiferi au aspectul de cordoane pline rezultate prin proliferarea zonei medulare a glandei sexuale embrionare. În pereţii lor se deosebesc două tipuri celulare: un număr redus de celule de talie mare, celulele suşă (germinale) ale liniei seminale masculine şi numeroase celulele mai mici, nediferenţiate („indiferente”). Celulele germinale primordiale apar la finele săptămânii a 3-a de dezvoltare, în mezodermul splanhnic extraembrionar al veziculei viteline. Prin mişcări amoeboidale ele migrează spre primordiul glandei genitale (creasta genitală), pe care o colonizează în următoarele două săptămâni, continuând să prolifereze până în săptămâna a 21-a de dezvoltare.

Fotografia nr.1. Cordoane testiculare la nou-născut. Secţiune transversală prin testicul. Col. H.E.

La pubertate, cordoanele seminale se transformă în tubi seminiferi iar în interiorul tubilor seminiferi apare lumenul. Spermatogoniile situate în tubii seminiferi se află într-o stare latentă până la pubertate, când se înmulţesc prin mitoză şi dau naştere la numeroase spermatogonii. Spermatogoniile (Spermatogonium) de la nivelul stratului bazal al tubului seminifer îşi măresc dimensiunile şi suferă transformări în urma cărora devin spermatocite primare (Spermatocitus primarius), cele mai mari celule existente în tubii seminiferi. Fiecare spermatocit primar parcurge prima diviziune meiotică în urma căreia se divide în câte două spermatocite secundare (spermatocitus 40

Embriologie umană

Fotografia nr. 2. Spermatogeneza activă în tubii seminiferi la adult Secţiune transversală prin testicul. Col. H.E.

secundarius), cu dimensiuni reduse la jumătate faţă de spermatocitul primar. Fiecare dintre cele două spermatocite secundare astfel obţinute începe a doua diviziune meiotică la sfârşitul căreia se divide în câte două spermatide (Spermatidium), cu dimensiuni reduse la jumătate faţă de spermatocitul secundar. Spermatidele se transformă progresiv, fără alte diviziuni, în spermii mature (Spermium). Întregul proces de spermatogeneză durează aproximativ două luni astfel că indiferent de vârsta genitorului patern în momentul fecundării, vârsta spermatozoidului este de 64 zile. Când spermiogeneza este completă, spermiile pătrund în lumenul tubilor seminiferi. III. 1. 1. Etapele spermatogenezei Diviziunea reducţională (prima diviziune meiotică) durează 24 de zile, profaza cu cele patru faze histologice caracteristice fiind cea mai lungă. Din prima diviziune a meiozei (reducţională) rezultă spermatocitele secundare (haploide) care imediat intră în cea de a doua diviziune a meiozei. Diviziunea ecuaţională (a doua diviziune a meiozei) este parcursă repede de către fiecare spermatocit secundar, care se divide în câte două spermatide. În decurs de 16 zile spermatidele se diferenţiază în spermatozoizi (spermiogeneza) şi migrează în lumenul tubului seminifer. Producţia de spermatozoizi prezintă fluctuaţii relativ mari, în funcţie de vârstă, starea de sănătate, obiceiuri alimentare (etilism cronic), temperatură, nivelul radiaţiilor ionizante, etc. În testicul se formează în medie 100 milioane spermatozoizi în fiecare zi. Formarea spermatozoizilor (spermatogeneza) este un proces continuu, care se desfăşoară concomitent pe toată lungimea tubilor seminiferi. În peretele tubilor seminiferi există în acelaşi timp numeroase celule aflate în diferite etape ale spermatogenezei. 41

Embriologie umană

a ) Etapa de multiplicare Cu puţin timp înainte de pubertate, celulele germinale primordiale suferă trei mitoze succesive în urma cărora iau naştere spermatogonii de tip A (nucleul mai palid, nucleolul situat excentric), care constituie celula suşă a liniei seminale, dispuse pe membrana bazală a tubilor seminiferi. Spermatogoniile sunt celule mari, cu nucleul voluminos, cu set complet de cromozomi, garnitură diploidă 44 + XY sau 44 + XX, ca orice altă celulă a corpului. Unele dintre celulele care iau astfel naştere rămân în repaus iar altele se divid şi formează spermatogoniile de tip B (nucleul cu granule mari de cromatină, nucleolul situat central). Ambele tipuri de spermatogonii conţin setul complet de 46 cromozomi - garnitură diploidă (2N). b)Etapa de creştere Spermatogoniile de tip B obţinute la sfârşitul etapei de multiplicare intră într-o perioadă de creştere, la sfârşitul căreia - fără alte diviziuni - devin spermatocite de ordinul I (spermatocite primare), cele mai mari celule ale liniei seminale. c)Etapa de maturare Cuprinde o diviziune reducţională şi una ecuaţională, al căror ansamblu constituie meioza. Începerea diviziunii reducţionale a meiozei este marcată de dublarea cantităţii de ADN a spermatocitului de ordinul I, cei 46 cromozomi devenind, cantitativ, dubli (2ADN). Spermatocitul de ordinul I intră în prima diviziune meiotică din în urma căreia rezultă două celule mai mici, numite spermatocite II (spermatocite secundare) cu cantitate egală de citoplasmă, cu număr de cromozomi redus la jumătate - 23 cromozomi - garnitură haploidă (N) şi ADN dublu (2ADN). Jumătate dintre spermatocitele secundare conţin cromozomul sexual X iar celelalte cromozomul sexual Y. Uneori au loc anomalii ale disjuncţiei cromozomilor: un spermatocit secundar poate primi ambii cromozomi ai unei perechi de autozomi sau gonozomi, iar celuilalt spermatocit secundar îi lipseşte cromozomul respectiv; nondisjuncţia cromozomilor din timpul diviziunii reducţionale a meiozei stă la baza apariţiei aneuploidiilor cromozomale. Spermatocitele secundare intră în diviziunea ecuaţională (a doua diviziune a meiozei). În urma acesteia, fiecare spermatocit secundar se divide în două spermatide egale ca volum şi cantitate de citoplasmă, cu un număr de 23 cromozomi (garnitură haploidă - N) şi ADN simplu. Prin această diviziune 50% 42

Embriologie umană

Figura nr.11. Diagrama spermatogenezei.

dintre spermii păstrează cromozomul X iar celelalte 50% cromozomul Y. Dacă spermia care fecundează conţine cromozomul Y, zigotul va avea sex feminin (formula cromozomială 44 + XY) iar dacă spermia care fecundează deţine un cromozon X, zigotul va fi de sex feminin. 43

Embriologie umană

d) Spermiogeneza (Spermiogenesis) Constituie ultima etapă a formării gametului masculin. Pe parcursul spermiogenezei au loc transformări ale spermatidei, fără alte diviziuni celulare. Nucleul spermatidei se micşorează prin densificarea cromatinei, se dispune excentric şi se alungeşte alcătuind capul spermiei. Complexul Golgi se transformă parţial în acrozomul care înveleşte jumătate din suprafaţa superioară a membranei nucleare, respectiv două treimi anterioare ale capului spermiei. Centriolul proximal se deplasează la polul opus acrozomului, în timp ce centriolul distal formează flagelul şi piesa intermediară. Mitocondriile se aşează sub forma unor discuri suprapuse atât în vecinătatea nucleului, unde se orientează longitudinal şi paralel cu filamentele flagelului cât şi în jurul filamentelor flagelului, alcătuind filamentul spiral. Restul citoplasmei se dispune în jurul nucleului, sub forma unui strat extrem de subţire şi în jurul manşonului mitocondrial. Astfel fiecare spermatidă se diferenţiază şi se maturează devenind spermie. III. 1. 2. Noţiuni de morfologie a testiculului Testiculul (Testis) este situat în scrot. La exterior testiculul prezintă un înveliş conjunctiv numit albuginee (Tunica albugineea). Parenchimul testiculului este constituit aproximativ 250 lobuli testiculari (lobuli testis). Albugineea prezintă pe marginea posterioară a testiculului o îngroşare fibroasă numită mediastinum testis, de la care pleacă septuri (Septula testis) care delimitează lobulii. În lobuli se află tubii seminiferi contorţi (Tubuli seminiferi contorti) la nivelul cărora are loc spermatogeneza. Unităţile morfofuncţionale ale testiculului sunt tubii seminiferi (800 ‒ 1000 canalicule fine, ondulate) al căror capăt distal se termină orb. Între tubii contorţi dn lobuli se găsesc grupuri de celule interstiţiale (Leydig) care constituie glanda interstiţială, ce secretă hormonul sexual masculin - testoronul.

Epididimul Reţe testis Canalul deferent Tubii seminiferi

Lumenul tubului seminifer

Figura nr. 12. Reprezentarea schematică a căilor spermatice. 44

Embriologie umană

Tubii seminiferi se continuă la extremitatea lor proximală cu tubii drepţi (Tubuli seminiferi recti) ce se deschid în reţeaua de canale (Rete testis) situată în mediastinum testis. Rete testis (Reţeaua Haller) este constituită din multiple canale anastomozate ce confluează în canalele eferente tributare epididimului, care se continuă cu canalul deferent. Spermia Spermatida Spermatocitul

Spermatogonia

Celula Sertoli Membrana bazală

Figura nr. 13. Reprezentarea schematică a peretelui unui tub seminifer.

Tubii seminiferi contorţi, tubii drepţi şi rete testis alcătuiesc partea intratesticulară a căii spermatice. Calea spermatică extratesticulară este formată de canalele eferente ale testiculului, ductul epididimar (Ductus epydidimis), canalul sau ductul deferent (Ductus deferens), canalul ejaculator (Ductus ejaculatorius) şi uretra masculină (Urethra masculina). spermii în lumenul tubului seminifer

Spermatocit II Spermatocit I Spermatogonii Fotografia nr. 3. Evoluţia celulară de la spermatogonie la spermatozoid. Secţiune prin testicul. (X250).

45

Embriologie umană

În pereţii tubilor seminiferi nu există vase sanguine, capilarele sunt situate în afara membranei bazale a tubilor. Tubii seminiferi conţin un număr mare de celule sexuale aflate în diverse stadii de dezvoltare şi un număr mai mic de celule de susţinere, (celule Sertoli) provenite din transformarea celulelor nediferenţiate („indiferente”). Celulele germinale, devenite cu puţin timp înainte de pubertate spermatogonii primare, formează stratul cel mai profund al peretelui tubilor seminiferi, fiind în contact cu membrana bazală. Pe măsură ce se apropie de terminarea meiozei, celulele implicate în spermatogeneză se îndepărtează de membrana tubului semnifer, avansând spre lumenul acestuia. Spermiile ajunse în stadiul matur pierd contactul cu celula de susţinere (care se retractă spre membrana bazală) şi sunt eliberate în lumenul tubului seminifer. Deşi sunt mature din punct de vedere morfologic, spermiile din tubii seminiferi nu au motilitate proprie. Odată ajunse la nivelul cozii epididimului, spermiile devin parţial mobile iar după contactul cu lichidul seminal şi prostatic capătă motilitate deplină. III. 1. 3. Determinismul endocrin al spermatogenezei Spermatogeneza este controlată neuro-hormonal, de către: hipotalamus, adenohipofiză şi testiculul endocrin. Celulele nervoase neurosecretorii hipotalamice secretă godatotrop releasing hormon - Gn-RH - un hormon care provoacă eliberarea gonadostimulinelor FSH (foliculo stimulant hormon) şi LH (luteinizant hormon) din celulele endocrine ale adenohipofizei. La nivel testicular, toate cele trei compartimente celulare - celulele Leydig, celulele Sertoli şi celulele germinale - intervin în derularea spermatogenezei. -Celulele Leydig, stimulate de LH, secretă hormonii androgeni (testosteron şi dehidroepiandrosteron), indispensabili în iniţierea şi menţinerea spermatogenezei. -Celulele Sertoli, stimulate de FSH, sintetizează proteina transportoare pentru hormonii androgeni SHBG - Sex Hormone Binding Globulin - care asigură transportul rapid al hormonilor androgeni din zona interstiţială a testiculului spre epiteliul seminifer, unde sunt transferaţi în citoplasmă şi nucleul spermatogoniilor, inducând fenomene de diviziune, maturare şi diferenţiere caracteristice spermatogenezei. -Celulele germinale sintetizează şi eliberează în circulaţie o „inhibină” care prin feed-back acţionează asupra adenohipofizei: scade secreţia în exces de FSH, hormon care stimulează spermatogeneza. Existenţa mai multor tipuri de feed-back implică integritatea centrilor superiori şi a receptorilor periferici. Imaturitatea acestora explică de ce, până la pubertate, sistemul nu este funcţional. 46

Embriologie umană

Feed-back-ul lung: testosteronul exercită un feed-back negativ, dar şi unul pozitiv asupra neuronilor secretorii ai hipotalamusului şi un feed-back negativ asupra adenohipofizei. Feed-back-ul scurt: FSH şi LH exercită un feed-back negativ asupra hipotalamusului. Feed-back-ul ultrascurt: Gn-RH ar exercita un feed-back asupra propriei sale secreţii (autoreglare). În afara acestor sisteme neuroendocrine de reglare, mai există şi alte mecanisme: fibre nervoase vegetative cu rol trofic asupra epiteliului seminifer, factori de nutriţie, vitamine, etc. III. 1. 4. Structura şi particularităţile spermatozoidului Gametul masculin matur denumit spermatozoid (Spermatozoon) este o celulă de dimensiuni reduse (50 - 72μ) mobilă (2 - 3,3mm/minut), sensibilă la mediul hiperton (pH optim 3 - 13). Spermia este alcătuită din cap, gât şi coadă. Capul spermatozoidului (Caput spermii) are o lungime de 4 - 5μ (microni), grosime 2μ; este turtit în plan sagital şi ovoidal în plan transversal, astfel că văzut din profil, capul spermiei are aspect helicoidal cât timp este vie, după moarte devenind sferic. Nucleul spermiei este conţinut în totalitate în capul spermiei. La exterior capul spermiei este acoperit de acrozom, în interiorul căruia se află enzime: acrozină, lizină, hialuronidază. Acrozomul

Capul spermiei

Secţiuni transversale prin capul spermiei

Secţiuni transversale prin piesa intermediară pars media

Secţiuni transversale prin flagel pars principalis

Secţiuni transversale prin flagel pars terminalis

Figura nr. 14. Structura spermatozoidului (după Gray). 47

Embriologie umană

Gâtul spermatozoidului (Collum spermii) foarte scurt, măsoară 0,3μ, fiind cuprins între centrozomul anterior şi segmentul proximal al centrozomului posterior. Coada spermatozoidului (Cauda spermii) este un ansamblu alcătuit din piesele: intermediară, principală şi terminală. Corpul spermatozoidului (pars media) numită şi piesa intermediară are aspect cilindric, 4 ‒ 5μ lungime şi 1μ. Grosime. Corpul spermiei este străbătut de către filamentul axial, în jurul căruia se află o teacă alcătuită din mitocondrii (surse de energie); citoplasma acestei regiuni este bogată în glicogen (sursă de energie). O regiune importantă a piesei intermediare o constituie inelul terminal, un adevărat centru kinetic, loc de declanşare a mişcărilor active ale spermiei. Piesa principală (pars principalis) reprezintă 3/4 din lungimea totală (40μ); este centrată de filamentul axial învelit în teaca sa protoplasmatică. Piesa terminală (pars terminalis) are o lungime de 10μ, este alcătuită din filamentul axial lipsit de teaca protoplasmatică. Spermia execută mişcări în spirală, rotatorii în jurul axului său longitudinal, şi pendulare (Gr. T. Popa, Mârza V.). În caz de sterilitate, mişcările spermiilor sunt dezordonate, circulatorii sau oscilatorii (Ranga V.). În timpul ejaculării, spermiile sunt împinse spre uretra prostatică unde vin în contact cu secreţiile glandelor seminale, bulbouretrale şi ale prostatei. La o ejaculare normală se emit circa 3ml spermă care conţin 300 ‒ 500milioane spermii (peste 100 milioane spermii/ml). Un singur ml lichid spermatic (ejaculat) conţine în mod normal 60 ‒ 120 milioane spermii; în cazurile de oligospermie sunt mai puţin de 50 milioane spermii/ml iar în caz de sterilitate mai puţin de 20 milioane spermii/ml dintre care 20% anormale. La vârste înaintate, în boli cronice sau intoxicaţii cronice cu alcool procentul de spermii anormale creşte până la 60%. Volumul şi motilitatea spermiei scad odată cu creşterea vârstei. Bărbaţii în vârstă de peste 40 ani contribuie la reducerea fertilităţii şi fecundităţii cuplului, în special când partenera este de asemenea în vârstă. Deoarece există relativ puţini nou-născuţi cu taţi în vârstă, există un număr redus de statistici care se referă la asocierea bolilor ereditare cu vârsta înaintată a genitorului patern. Studiile existente demonstrează asocierea vârstei înaintate a tatălui cu apariţa la copii săi, a unor boli transmise ereditar, autosomal dominant şi a unor boli cu etiologie complexă cum este schizofrenia. Frecvenţa apariţiei la nivelul spermiei, a unei mutaţii genetice responsabile pentru acondroplazie şi sindromul Apert creşte odată cu vârsta genitorului patern (Kühnert 2004). Deşi odată cu înaintarea în vârstă se observă creşterea frecvenţei anomaliilor structurale ale unor cromozomi la nivelul spermiilor, nu s-a dovedit asocierea vârstei înaintate a tatălui cu apariţia de anomalii cromozomiale structurale de novo la nou-născut şi nici apariţia de anomalii cromozomale numerice (exceptând trisomia 21). Studii recente (Wyrobeck 2006) confirmă asocierea vârstei înaintate 48

Embriologie umană

a tatălui cu existenţa unor multiple alterări genomice la nivelul spermiilor (indexul fragmentării ADN-lui) şi cu apariţia unor mutaţii ale genei receptorului 3 pentru factorul de creştere fibroblastic ( FGFR3 - fibroblast growth factor receptor 3 gene) care se asociază cu acondroplazia. Vârsta înaintată a tatălui se asociază în mod semnificativ statistic cu apariţia avortului spontan independent de vârsta mamei şi a altor factori de mediu (Kleinhaus 2006). Spermatogeneza este influenţată de factori fizici, chimici, farmacodinamici, etc. Temperatura crescută local la nivelul gonadei sau în general la nivelul întregului corp produce oligospermie. Razele γ şi microundele reduc numărul de spermii/ml de ejaculat şi pot modifica cromozomii spermatidelor. Carenţa proteică, deficitul de vitamine A şi E duc la distrugerea celulelor seminale. Alcoolul, estrogenii, progesteronul şi unele pesticide inhibă spermatogeneza. Durata de viaţă a spermiilor depinde de pH-ul mediului; ele pot trăi 48 ore în mediul alcalin al tubei uterine, 10 - 20 ore în cavitatea uterină, 48 ore în colul uterin şi numai 50 - 60 minute în vagină, datorită secreţiilor vaginale cu pH acid. Ginospermiile (22+X) sunt mai puţin sensibile la mediul acid, în care pot supravieţui 2 3 zile. Androspermiile (22+Y) sunt foarte sensibile la mediul acid, în care mobilitatea lor scade semnificativ. În mediul acid androspermiile supravieţuiesc 24 ore. În timpul ovulaţiei secreţia mucoasei uterine se modifică pentru a favoriza motilitatea spermiilor, vâscozitatea se reduce iar pH-ul devine uşor alcalin. Mobilitatea spermiilor este favorizată de contracţiile musculaturii uterului şi colului uterin, a căror frecvenţă şi intensitate sunt direct proporţionale cu concentraţia prostaglandinelor din lichidul seminal. În mediul alcalin androspermiile se mişcă cu viteze egale sau superioare ginospermiilor. Spermatozoizii ejaculaţi în vaginul femeii străbat mucusul secretat de colul uterin trec prin uter şi ajung în trompa uterină unde pot supravieţui maximum 48 de ore. Spermiile depuse în tractul genital feminin ajung în 5 - 45 minute în 1/3 externă a tubei uterine, locul de elecţie al fecundării. Viabilitatea spermiei este favorizată de conţinutul crescut în fructoză al spermei secretate de glandele seminale, sub influenţa hormonilor androgeni. Spermiile stocate în mucusul cervical îşi păstrează proprietăţile vitale în tractul genital feminin 3 - 4 zile dar puterea fecundantă în tractul genital feminin este în medie de 24 ore, maxim 30 ore. Spermiile sunt foarte sensibile la modificările de temperatură, substanţele astringente, narcotice şi sulfamide. III. 2. Ovogeneza (Ovogenesis) Ovogeneza cuprinde procesele prin intermediul cărora ovogonia se transformă în gametul feminin. 49

Embriologie umană

Spre deosebire de spermatogeneză (proces continuu, care începe la pubertate) ovogeneza este un proces discontinuu, ciclic, care începe înainte de naştere şi continuă până la menopauză (încetarea ciclului ovarian şi uterin). În săptămâna a 7-a (stadiul Carnegie 20) în interiorul ovarului embrio-fetal are loc proliferarea activă a celulelor germinale, urmată de formarea de ovogonii (Ovogonium). Acestea se înmulţesc prin mitoză şi rămân legate prin punţi citoplasmatice care permit sincronizarea mitozelor. Înainte de naştere ovogoniile îşi măresc volumul, se diferenţiază, devin ovocite primare (Oocytus primarius); tot acum ovocitele primare intră în prima diviziune a meiozei, îşi dublează cantitate de ADN şi se opresc în profază. În acest stadiu ovocitele primare sunt conţinute în foliculii ovarieni primordiali, constituiţi din celule epiteliale foliculare. În ovarul fătului de sex feminin, la naştere, persistă aproximativ 2 000 000 ovocite primare adăpostite în tot atâţia foliculi ovarieni. La pubertate, pe măsură ce ovocitele primare îşi măresc volumul, celulele epiteliale foliculare capătă aspect cuboidal şi ulterior devin columnare alcătuind foliculii ovarieni primari, în timp ce fiecare ovocit primar conţinut în folicul este acoperit de o substanţă glicoproteică amorfă acelulară (zona pellucida). Odată cu apariţia de noi straturi de celule foliculare, foliculii ovarieni primari devin foliculi ovarieni secundari. După pubertate, în fiecare lună, are loc maturarea unui folicul ovarian şi ovulaţia (exceptând perioadele de tratament contraceptiv) în mod alternativ la unul din cele două ovare. Cu aproximativ două ore înaintea ovulaţiei, ovocitul primar termină prima diviziune a meiozei dând naştere ovocitului secundar (Oocytus secundarius) şi primului globul polar (Polocytus primarius). Numărul de ovocite secundare eliminate prin ovulaţie este mult redus în cazul tratamentului cu anticoncepţionale orale, deoarece hormonii administraţi previn ovulaţia. Faza de repaus, în timpul căreia ovocitul primar rămâne latent în înteriorul foliculului ovarian (blocat în profaza primei diviziuni a meiozei) poate dura până la vârsta adultă. Timpul îndelungat în care ovocitele primare pot fi blocate în profaza primei diviziuni a meiozei creşte vulnerabilitatea la acţiunea agenţilor teratogeni din mediul înconjurător (radiaţii ionizante, substanţe chimice, etc.) şi totodată riscul nondisjuncţiei cromozomale în momentul reluării meiozei. La ovulaţie, nucleul ovocitului secundar intră în a doua diviziune a meiozei dar este blocat în metafază. În momentul pătrunderii spermiei în ovocitul secundar meioza se reia, iar ovocitul secundar se divide dând naştere gametului feminin denumit ovul (Ovum; Ootidium) şi celui de al doilea globul polar (Polocytus secundarius). III. 2. 1. Etapele ovogenezei Ca şi spermatogeneza, ovogeneza cuprinde cele trei etape: multiplicare, creştere şi maturaţie, dar spre deosebire de spermatogeneză, care are loc integral în 50

Embriologie umană

interiorul gonadei masculine, ovogeneza începe în ovar şi se termină în afara gonadei feminine. III.2.1. 1. Etapa de multiplicare Celulele germinale se formează în a 3-a săptămână de dezvoltare, în aria extraembrionară, la nivelul mezodermului splanhnic care înveleşte sacul vitelin, de unde migrează către creasta genitală (progonada) pe care o colonizează trei săptămâni mai târziu. Epiteliul celomic de la nivelul progonadei proliferează, alcătuind cordoanele sexuale, care sunt colonizate de gonocite (celule germinale primordiale). Există două tipuri de cordoane, dintre care unele scurte şi groase, denumite cordoane corticale iar altele lungi şi subţiri, denumite cordoane medulare. Sub influenţa substanţei numite corticină are loc persistenţa cordoanelor corticale, diferenţierea şi transformarea crestei genitale în ovar. Cordoanele din zona corticală a ovarului se fragmentează în multiple formaţiuni alcătuind foliculii ovarieni primordiali. În interiorul fiecărui folicul se află una sau mai multe celule germinale primordiale cu garnitură cromozomală completă (diploidă - 2N) care prin mitoză dau naştere ovogoniilor primare. În prima parte a vieţii fetale ovogoniile primare se înmulţesc prin mitoză, dând naştere ovogoniilor secundare. Atât ovogoniile primare cât şi cele secundare sunt celule cu garnitură completă de cromozomi (diploide - 2N). În timpul perioadei fetale, în luna a 5-a, există aproximativ 7 milioane de ovogonii secundare localizate în corticala fiecărui ovar. La sfârşitul lunii a 5-a multiplicarea ovogoniilor încetează. Unele ovogonii secundare degenerează iar altele îşi măresc volumul (ajung la 30 - 40 μ) pentru ca în lunile a 7-a – a 8-a să se transforme în ovocite primare (celule diploide, cu garnitură cromozomală completă). Înainte de naştere ovocitele primare intră în prima diviziune a meiozei dar se blochează în stadiul dictioten al profazei. Studii recente arată că celulele foliculare care înconjoară ovocitul primar secretă o substanţă (oocyte maturation inhibitor - OMI) care menţine blocajul meiozei până la adolescenţă (11 – 19 ani). La pubertate persistă circa 40 000 ovocite primare dintre care, în întreaga perioadă de activitate genitală a femeii (care durează aproximativ 30 de ani, de la menarhă la menopuază) ajung la maturaţie aproximativ 400 ovocite în fiecare ovar. Maturaţia ovocitului este sincronă cu transformările peretelui folicular, astfel că în perioada de activitate genitală a femeii, ajung la maturaţie 400 foliculi ovarieni. III. 2. 1. 2. Etapa de creştere În această etapă ovocitul primar rămâne blocat în profaza primei diviziuni a meiozei dar acumulează material nutritiv, creşte ca dimensiuni, devine sediul unor sinteze nucleolare şi citoplasmatice. 51

Embriologie umană

Etapa de creştere a fiecărui folicul ovarian se termină odată cu constituirea foliculului secundar (cu două straturi de celule foliculare). Pe parcursul copilăriei un mare număr de foliculi ovarieni involuează. La pubertate, în fiecare ovar persistă circa 40 000 ovocite primare (conţinute în tot atâţia foliculi ovarieni) dintre care circa 400 devin ovocite secundare care sunt eliberate în timpul ovulaţiei, în perioada de activitate genitală a femeii (între menarhă şi menopauză). Foliculii ovarieni evoluează independent. Între transformările pe care le suferă diverşii foliculi ovarieni pot exista intervale de timp de 20 - 30 de ani. Creşterea şi transformarea structurală a foliculilor ovarieni are loc sub influenţa hormonilor sexuali. Doar un procent redus de foliculi primordiali ating stadiul de folicul terţiar. Majoritatea foliculilor se atrofiază în diverse stadii, înainte de a atinge maturaţia. Foliculii de dimensiuni mari lasă cicatrice în zona corticală iar cei de dimensiuni reduse dispar fără să lase urme. III. 2. 1. 5. Etapa de maturaţie Ovocitul primar reia prima diviziune a meiozei după naştere, în orele premergătoare ovulaţiei. La terminarea primei diviziuni a meiozei ovocitul primar se divide în două celule, fiecare cu câte 23 cromozomi şi ADN dublu: -ovocitul secundar, care păstrează majoritatea citoplasmei ovocitului primar; -primul globul polar (polocytus primus), celulă nefuncţională de dimensiuni reduse, care degenerează rapid. Simultan cu reluarea meiozei de către ovocitului primar are loc maturaţia foliculului ovarian. Cu câteva ore înaintea fiecărei ovulaţii - datorită unui puseu particular de creştere - începe maturaţia unui număr de 1 - 3 foliculi ovarieni dintre care unul singur ajunge în stadiul de folicul terţiar matur („de Graaf ”), cu un diametru care poate atinge 25 mm. În interiorul foliculul de Graaf se află ovocitul, plasat la periferia cavităţii foliculare, înconjurat de zona pellucida şi de straturi de celule foliculare periferice dispuse radiar, care alcătuiesc „corona radiata”. În momentul ovulaţiei, în timp ce este expulzat din ovar (prin dehiscenţa foliculului) şi este preluat de tuba uterină, ovocitul secundar obţinut în momentele premergătoare ovulaţiei, începe a doua etapă a meiozei, pe care o parcurge până ajunge în metafază. Dacă nu este fecundat, ovocitul secundar rămâne blocat în metafaza celei de a doua diviziuni a meiozei şi este eliminat ca atare. Ovocitul secundar termină a doua diviziune a meiozei doar dacă are loc fecundarea, meioza reluându-se odată cu pătrunderea spermiei în ovocitul 52

Embriologie umană

secundar. La terminarea meiozei se obţin două celule haploide care conţin fiecare câte 23 cromozomi dintre care cel sexual este X, celule cu valoare biologică inegală: -ovulul (Ovum) sau gametul feminin matur, o celulă aptă pentru fecundare, cu dimensiuni mari 140 - 144 microni, care preia citoplasma ovocitului secundar şi al cărei nucleu excentric atinge 34 - 37 microni; -al doilea globul polar (polocytus secundus), o celulă nefuncţională de dimensiuni reduse, care se autolizează. Dispariţia celui de al doilea globul polar marchează maturarea completă a ovocitului secundar.

Figura nr. 15. Diagrama ovogenezei.

53

Embriologie umană

III. 2. 2. Noţiuni de morfologie a ovarului, tubei uterine şi uterului Ovarul (Ovarium) are o componentă exocrină (produce gametul feminin) şi una endocrină (foliculii ovarieni care secretă hormonii estrogeni şi corpul galben, ce produce progesteron). Ovarul este organ pereche situat în pelvis, în fosa ovarică (Fossa ovarica) sub originea vaselor iliace interne şi externe, lateral de uter, pe faţa posterioară a ligamentului lat de care se leagă printr-o dependinţă peritoneală numită mezoovar (Mesovarium). În timpul sarcinii volumul ovarului creşte, încât ovarul ajunge pe flancurile uterului cu care urcă până în regiunea lombară. În perioada copilăriei ovarul are formă ovoidală şi suprafaţă netedă. La vârsta adultă ovarul are suprafaţa boselată (cu cicatrici), atinge diametrul de 5centimetri/3 centimetri, grosimea de 1,5 centimetri şi greutatea de 14 grame. Poziţia ovarului este menţinută prin vasele şi nervii ovarieni, peritoneu (este complet învelit de peritoneu - organ intraperitoneal), ligamente. -Faţa medială (tubară) este convexă şi acoperită de fimbriile tubei uterine. Trompa uterină

Uterul

Ovarul

Ovarul

Trompa uterină

Vagina

Figura nr. 16. Organele genitale interne feminine.

-Faţa laterală (pelvină) se află în contact cu peretele lateral al pelvisului. -Marginea anterioară (mezoovarică) cuprinde hilul ovarului. Pediculul vasculo-nervos al ovarului este cuprins în ligamentel suspensor al ovarului (Ligamentum suspensorium ovarii). -Marginea posterioară (liberă) este situată în raport cu peretele dorsal. -Extremitatea superioară (polul tubar) este orientată lateral şi superior (către tuba uterină). Extremitatea tubară a ovarului se leagă de tuba uterină printr-o fimbrie lungă (fimbria ovarica). 54

Embriologie umană

Extremitatea uterină a ovarului se leagă de cornul uterin prin ligamentul propriu al ovarului (Ligamentum ovarii proprium). Folicul ovarian primar

Folicul ovarian de Graaf

Corpus luteum

Fotografia nr. 4. Secţiune prin corticala ovarului. Foliculi ovarieni în diverse stadii de evoluţie.

Ovarul este alcătuit din: -medulara (Medulla ovarii) alcătuită din stroma conjunctivă, vase sanguine, limfatice, nervi şi relicve ale cordoanelor genitale din perioada dezvoltării embrionare, numite „rete ovarii”; -corticala (Cortex ovarii), în care se află foliculii ovarieni în diverse stadii de dezvoltare (primari, secundari, terţiari), corpi albi şi corp galben. Nu toţi foliculii ovarieni ating stadiul terţiar. În oricare moment al dezvoltării lor foliculii pot involua (atrezie) devenind foliculi atretici. Ovarul este vascularizat de artera ovariană (ram din artera aortă abdominală), şi artera uterină (ram din artera iliacă internă). Ele se anastomozează, alcătuind arcada periovariană. Venele păstrează aceeaşi dispoziţie. Vena ovariană dreaptă se varsă în cava inferioară. Vena ovariană stângă se varsă în vena renală stângă care se deschide în vena cavă inferioară. Limfaticele drenează în nodulii limfatici iliaci externi şi lomboaortici Inervaţia ovarului este asigurată de plexul ovarian, conţine fibre din plexurile vegetative aortic şi hipogastric Tuba uterină (Tuba uterina; Salpinx) este un conduct cu calibru neregulat cu diametrul de 3 - 4 milimetri spre uter şi 8 milimetri spre extremitatea distală, lungime de 7 - 14 centimetri. Se întinde între ovar şi unghiul lateral al uterului, cu care comunică prin ostiul uterin (Ostium uterinum tubae). Extremitatea laterală a tubei uterine prezintă ostiul abdominal (Ostium abdominale tubae uterinae) prin care se deschide în cavitatea abdominală. 55

Embriologie umană

Tuba uterină este formată din 4 porţiuni: partea uterină, istmul, ampula şi infundibulul. 1) partea uterină (Pars uterina), cuprinsă în peretele uterului (intramurală) cu lungime de 1 centimetru, se deschide în cavitatea uterină prin ostiul uterin. 2) istmul tubei uterine (Isthmus tubae uterinae), un conduct îngust, lung de 3 ‒ 4 centimetri, situat între ligamentul rotund al uterului şi ligamentul uteroovarian. 3) ampula tubei uterine (Ampulla tubae uterinae), segment mai dilatat, cu lungime de 7-8 centimetri şi diametrul 8 centimetri. Ampula tubei uterine are raporturi cu ansele intestinale ileale, ajungând în dreapta şi apendice până la cec iar în stânga la colonul sigmoid. 4) pavilionul tubei sau infundibul (Infundibulum tubae uterinae) se află situat la extremitatea laterală a tubei uterine, are forma unei pâlnii lungi de 2 centimetri. Prin ostiul abdominal, infundibulul se deschide în cavitatea peritoneală, în imediata apropiere a ovarului. Pereţii infundibulului sunt franjuraţi, prezintă fimbrii tubare (Fimbriae tubae) dintre care fimbria ovarica este mai lungă şi se aplică pe faţa medială a ovarului. Tuba uterină este cuprinsă în marginea superioară a ligamentului lat al uterului, de care este legată prin mezosalpinge (prin care vasele şi nervii ajung la tuba uterină). În structura tubei uterine se observă la exterior seroasa peritoneală formată din peritoneul ligamentului lat. Sub seroasă se află adventicea alcătuită din ţesut conjunctiv. Următoarea tunică este cea musculară, alcătuită din fibre dispuse longitudinal la exterior şi circular la interior. Tunica submucoasă, alcătuită din ţesut conjunctiv, este situată între tunica musculară şi tunica mucoasă. Către lumenul tubei uterine se află o tunică mucoasă puternic cutată, alcătuită din celule secretorii care cresc accentuat în perioada ovulaţiei şi celule înalte, prevăzute cu cili, care dirijează oul fecundat către cavitatea uterină. Vascularizaţia arterială a tubei uterine este dată de ramuri arteriale care vin din artera ovariană şi artera uterină. Sângele venos se colectează în vena ovariană şi vena uterină. Vasele limfaticele merg împreună cu cele ale corpului uterin şi ovarului, ajungând în nodulii limfatici lombari. Inervaţia tubei uterine este asigurată de plexurile ovarian şi hipogastric. Uterul (Uterus; Metra) este organul cel mai dezvoltat al căilor genitale feminine. Este organ pereche, situat median în cavitatea pelviană, înapoia vezicii urinare şi anterior de rect. În partea sa inferioară, uterul se continuă cu vagina iar superior se continuă cu tubele uterine. Lungimea medie a uterului la nulipare este 65 milimetri (corpul 35 milimetri, colul 25 milimetri, istmul 5 milimetri) iar la multipare atinge 70 - 80 milimetri. Greutate uterului la femeia adultă este 35 - 45 grame dar descreşte odată cu vârsta. Prin ligamentele late, uterul se ataşează de pereţii laterali ai pelvisului. 56

Embriologie umană

Uterul este turtit în sens antero-posterior (sagital), are formă de pară. Partea superioară este alcătuiă din fundul uterului (Fundus uteri). Lateral se află coarnele uterului (Cornua uteri), străbătute de ultima parte a tubei uterine. Fundul uterului se continuă cu corpul uterului (Corpus uteri), care se termină inferior cu cervixul sau colul uterin (Cervix uteri). Între corp şi col se află istmul uterin (Isthmus uteri). Prin orificiul uterin (Ostium uteri) colul se deschide în vagină. Corpul uterului (Corpus uteri) este în mod normal uşor îndoit anterior pe col (axul corpului face cu axul colului un unghi de 100 - 120°, deschis anterior) poziţie care se numeşte anteflexie, deoarece deschiderea dintre corp şi col este anterioară. Totodată, uterul normal este deviat anterior faţă de axul vaginei poziţie de anteversie - deci în totalitate, uterul normal are o poziţie de uşoară anteversoflexie. Devierile accentuate de la această poziţie pot provoca sterilitate. Anomaliile de poziţie includ retroversia, retroflexia, lateroversia, etc. Uterul are următoarele raporturi: -marginile laterale (alcătuiesc hilurile organului) vin în raport cu artera uterină, venele, nervii şi ţesutul conjunctivo-vascular care formează parametrele, toate fiind acoperite de peritoneul care formează ligamentele late; -faţa anterioară (vezicală) se află în raport cu vezica urinară; -faţa posterioară (intestinală) este în raport cu rectul, colonul sigmoid şi ansele intestinului subţire. Ambele feţe ale uterului sunt acoperite de peritoneu, care coboară până la nivelul istmului şi se reflectă alcătuind fundul de sac vezico-uterin, iar posterior coboară până la 2 cm. sub istm, după care se reflectă pe rect formând fundul de sac recto-uterin Douglas. Fundul uterului (Fundus uteri) este porţiunea convexă a corpului uterului. Pe coarne, anterior, se prinde ligamentul rotund (Ligamentum teres uteri) care coboară lateral şi anterior, traversează canalul inghinal şi se inseră în ţesutul conjunctiv al labiilor mari. Pe coarne, posterior, se prinde ligamentul propriu al ovarului (Ligamentum ovarii proprium). Aceste formaţiuni sunt acoperite ca o manta de peritoneul pelvin care alcătuieşte astfel ligamentele late (Ligamentum latum uteri). Colul uterin (Cervix uteri) este porţiunea inferioară şi cea mai îngustă a uterului. Între col şi corpul uterului se află istmul uterin, greu de delimitat la uterul negravid. Colul uterin se continuă cu vagina, care se inseră pe circumferinţa colului uterin (astfel încât colul proemină în vagină ca un pumn strâns într-o mânecă prea lungă). Din cauza acestei inserţii colul are o porţiune vaginală (ce proemină în cavitatea vaginului şi are raport cu pereţii vaginei) şi una supravaginală (în raport anterior cu vezica urinară, posterior cu rectul, lateral cu arterele uterine şi ureterul). Cavitatea uterină (Cavitas uteri) este mai largă la nivelul fundului uterin şi se îngustează progresiv către col, constituind canalul cervical (Canalis cervicalis).

57

Embriologie umană

Uterul prezintă o serie de ligamente. Ligamentele late (Ligamentum latum uteri) ale uterului sunt două plici peritoneale ce se întind transversal între marginile uterului şi pereţii laterali ai pelvisului, unde se continuă cu peritoneul parietal. Uterul împreună cu ligamentele late subâmpart pelvisul într-un spaţiu anterior (vezico-uterin) şi unul posterior (recto-uterin). Între foiţele ligamentului lat se află ţesut conjunctiv cunoscut sub numele de parametru. La marginea superioară a ligamentului lat se află tuba uterină, care ridică o cută peritoneală (mezosalpingele) prin care tuba se leagă de ligamentul lat. Foiţa posterioară a ligamentului lat include ligamentul propriu al ovarului (Ligamentum ovarii proprium). Baza ligamentelor late (parametru) cuprinde ţesut conjunctiv lax, vasele şi nervii uterului, precum şi ureterul în traiectul său către vezica urinară. Ligamentul rotund al uterului (Ligamentum teres uteri) este cuprins într-o cută a foiţei anterioare a ligamentului lat, sub mezosalpinge. Ligamentul rotund al uterului străbate ligamentul lat, trece prin canalul inghinal şi se termină în labiile mari răsfirându-se la nivelul organelor genitale externe. Organ cavitar, uterul include în structura sa mai multe tunici. 1) La exterior uterul este învelit de seroasa peritoneală (perimetrium), mai puţin în zona vaginală şi supravaginală. La nivelul marginilor laterale ale uterului peritoneul se continuă cu ligamentele late ale uterului. 2) Sub perimetrium se află tunica musculară (myometrium), cu fibre musculare dispuse circular la exterior, longitudinal spre interior şi radiar-spiralate care permit dilatarea uterului în timpul sarcinii cu efectuarea unor contracţii extrem de eficiente în timpul naşterii. 3) mucoasa uterină - endometrul (endometryum) este situat către lumenul uterului. La nivelul canalului cervical endometrul prezintă cute care formează plici transversale caracteristice denumite plici palmate (Plicae palmatae). În perioada secretorie a ciclului uterin, endometrul atinge grosimea maximă de 5 milimetri. La examinarea cu microscopul optic endometrul apare alcătuit din trei straturi: compact (epitelial) situat către cavitatea uterină; stratul spongios; stratul bazal (situat către către miometru). Uterul nu prezintă tunică submucoasă, mucoasa se sprijină direct pe stratul muscular al uterului. Stratul spongios împreună cu stratul compact constituie stratul funcţional al endometrului (Stratum functionale endometrii), care este eliminat în cursul fazei menstruale şi apoi se reface în timpul fiecărui ciclul uterin, iar în caz de sarcină se transformă decidual şi este eliminat după naştere. Stratul bazal are propria sa vascularizaţie, încât în timpul fazei menstruale a ciclului uterin acest strat al endometrului nu se necrozează şi nu este eliminat. În stroma endometrului se află glande uterine (Glandulae uterinae), vase şi nervi, iar în regiunea colului, glandele cervicale (Glandulae cervicales-uteri) care secretă mucusul cervical. 58

Embriologie umană

Mucoasa colului uterin nu se elimină în timpul fazei menstruale. Artera uterină

Artera arcuată Artere radiale Figura nr. 17. Distribuţia schematică a reţelei arteriale uterine.

Vascularizaţia uterului este dată de artera uterină, ram din artera iliacă internă. Din artera uterină se desprind artere arcuate din care iau naştere arterele radiale, care pătrund în miometru urmând planul în care sunt situate fibrele musculare radiar-spiralate. Arterele radiale străbat stratul bazal şi odată ajunse în

stratul funcţional dau ramuri arteriale bazale şi artere spirale. Artere bazale

Artere spirale

Epiteliul uterin

Stratul funcţional Stratul bazal

Endometrul Miometrul

Artere radiale

Figura. nr. 18. Disttribuţia schematică a reţelei arteriale uterine în timpul gestaţiei. Stratul bazal şi stratul funcţional cu reţeaua sa vasculară (arterele bazale şi arterele spirale, ramuri ale arterelor radiale).

Arteriolele radiale şi cele bazale nu reacţionează la reducerea concentraţiei de hormoni feminini, în timp ce arteriolele spirale sunt hormono-sensibile. 59

Embriologie umană

Această sensibilitate selectivă se explică prin structura anatomică a reţelei vasculare. Endometrul este traversat din profunzime către suprafaţă de către arteriole al căror perete prezintă particularităţi în funcţie de regiunea pe care o parcurg, structura elastică ce există în jurul arteriolelor situate în contact cu miometrul dispare progresiv pe măsură ce arteriolele se îndreaptă către lumenul uterin, reducând proprietăţile contractile. Peretele subţire al acestor arteriole situate în apropierea lumenului uterin este sensibil la impregnarea hormonală. În cursul fazei luteale, sub efectul progesteronului, aceste vase se transformă în arteriole spirale, cu pereţi subţiri şi un important potenţial contractil. Sângele venos are traiect invers reţelei arteriale, fiind drenat în plexul venos utero-vaginal, care se varsă în vena iliacă internă. Limfaticele sunt abundente, formează plexuri dar lipsesc în stratul funcţional al endometrului. O parte dintre vasele limfatice drenează în nodulii limfatici inghinali. Vasele limfatice ale corpului uterin merg la nodulii limfatici lombo-aortici iar vasele limfatice ale colului uterin merg la nodulii limfatici iliaci interni şi externi. Fibre simpatice din plexul hipogastric şi fibre parasimpatice din nervul pelvic formează plexul utero-vaginal care inervează uterul şi vagina. III. 2. 3. Determinismul endocrin al ovogenezei şi al maturaţiei foliculare Activitatea endocrină a ovarului constă în secreţia mai multor hormoni: estrogeni, progesteron şi hormoni androgeni. Se admite că hormonii estrogeni sunt secretaţi de către glanda tecală (tecile externă şi internă) şi celulele interstiţiale. Progesteronul este elaborat de celulele luteale. Hormonii androgeni sunt secretaţi de celulele stromei corticale a ovarului. Funcţia ovarelor este controlată neuroendocrin de către hipotalamus şi adenohipofiză. Celulele neurosecretorii hipotalamice secretă gonadatotrop releasing hormon (Gn-RH) care acţionează asupra adenohipofizei. Gonadatotrop releasing hormonul (Gn-RH) sintetizat de celulele neurosecretorii din hipotalamus este transportat prin sistemul port hipofizar la lobul anterior al glandei hipofize. Sub acţiunea gonadatotrop releasing hormonului, glanda hipofiză stimulează producerea hormonilor gonadotropi foliculostimulant şi luteinizant, care pe cale sanguină ajung la ovar. Hormonul foliculostimulant (FSH) stimulează dezvoltarea foliculului ovarian şi determină secreţia ciclică de estrogeni de către celulele foliculilor ovarieni. Estrogenii secretaţi sunt estrona şi 17-beta-estradiolul, care în plasmă se poate găsi liber, dar mai ales sub formă legată. Proteina de legare este Sex Hormone Binding Globulin - SHBG, cea care leagă şi testosteronul. Hormonul luteinizant (LH) declanşează ovulaţia şi induce secreţia de progesteron de către corpul galben ovarian şi celulele foliculare. Hormonii sexuali feminini eliberaţi de ovar direct în sânge se cuplează cu

60

Embriologie umană

receptorii specifici existenţi în celulele ţesuturilor şi organelor ţintă (uter, trompe uterine, vagină, vulvă, sâni, foliculi piloşi, ţesutul adipos şi osos) determinând la nivelul lor o serie de modificări ciclice. Structurile esenţiale ale regiunii hipotalamo-hipofizare în reglarea secreţiei de hormoni gonadotropi hipofizari sunt: regiunea tuberală, fibrele nervoase tuberoinfundibulare şi sistemul port-hipofizar. Există circuite dopaminergice ale căror fibre pleacă din hipotalamus, eliberează dopamina în plexul capilar al sistemului port şi astfel acţionează direct asupra receptorilor dopaminergici din adenohipofiză (MacLoed). Există de asemenea circuite dopaminergice cu originea în hipotalamus, care ajung la eminenţa mediană, unde descarcă dopamina şi prin intermediul ei inhibă secreţia de LH-releasing hormon (Schally, Guillemin). Se consideră că secreţia de hormonul foliculostimulant hipofizar se realizează tot prin LH-releasing hormon. Secreţia de neurohormoni hipotalamici şi hormoni gonadotropi hipofizari este reglată prin mecanisme de feed-back pozitiv şi negativ, în funcţie de concentraţia sanguină a hormonilor sexuali (estrogen şi progesteron) produşi de ovar. Adenohipofiza este dependentă funcţional de hipotalamus. Secţionarea experimentală a tijei hipofizare este urmată de scăderea aproape totală a secreţiei adenohipofizei. Maturaţia foliculului începe la pubertate, odată cu creşterea nivelului gonadotrofinelor hipofizare. La fiecare ciclu ovarian un grup de 5 - 15 foliculi (care prezintă o sensibilitate mai mare la hormonii gonadotropi hipofizari) încep maturaţia sub influenţa hormonului foliculostimulant. În timpul creşterii foliculului, înainte de începerea procesului de atrezie foliculară, se formează foliculi secundari ale căror celule tecale secretă estrogeni. În condiţii normale, doar unul dintre aceştia ajunge la maturitate deplină şi elimină ovocitul pe care îl adăposteşte, iar ceilalţi foliculi degenerează (atrezie foliculară). III. 2. 4. Ciclul ovarian (Cyclus ovaricus) Modificările ciclice ale echilibrului hormonal responsabile de periodicitatea ovulaţiei se află sub controlul sistemului hipotalamo-hipofizar şi acţionează asupra ovarelor, uterului, trompelor uterine, vaginei şi glandelor mamare. Începând de la pubertate şi continuând de-a lungul perioadei fertile (până la menopauză) organismul femeii prezintă lunar cicluri reproductive (cicluri sexuale) care pregătesc corpul pentru gestaţie. Modificările ciclice ale echilibrului hormonal determină următoarele evenimente: -ciclul ovarian (maturaţia foliculilor), care se termină odată cu formarea corpului galben; -ciclul uterin (modificările ciclice ale mucoasei uterine) prin care mucoasa uterină este pregătită pentru implantarea ovocitului fecundat (în absenţa implantării are loc eliminarea mucoasei uterine, obiectivată prin sângerările menstruale). 61

Embriologie umană

Ciclul ovarian durează circa 28 zile şi este repartizat în două faze (bifazic): -faza foliculară, pe parcursul căreia un număr de 15 - 20 foliculi primari încep să se dezvolte, unul singur dintre ei devenind folicul ovarian matur. Această fază durează în medie 14 zile (poate varia considerabil) şi se termină prin ovulaţie. -faza progestativă, în timpul căreia are loc formarea corpului galben şi sinteza de progesteron (la nivelul corpului galben). Ciclul ovarian este controlat prin mecanisme de feed-back hormonale. În centrul acestui control hormonal se află sistemul hipotalamo-hipofizar cu Gonadotrop releasing hormonul şi cei doi hormoni gonadotropi (Foliculostimulant hormonul şi Luteinizant hormonul). Sub influenţa factorilor eliberatori hipotalamici (care ajung la adenohipofiză pe calea sistemului port-hipofizar descris de Gr.T. Popa şi Unna Fielding) adenohipofiza eliberează hormonii gonadotropi: (la începutul ciclului ovarian este secretat hormonul foliculostimulant, apoi hormonul luteinizant). Sub influenţa hormonului foliculostimulant, un grup de 15 - 20 foliculi primari se transformă în foliculi cavitari. Unul singur dintre ei e folicul terţiar matur, iar ceilalţi involuează. în timpul maturării foliculului ovarian, sub influenţa hormonului foliculostimulant, celulele tecii foliculare secretă estrogen care va controla modificările mucoasei uterine (în faza proliferativă) şi va induce secreţia de hormon luteinizant la nivelul hipofizei (prin intermediul hipotalamusului). Odată cu creşterea concentraţiei hormonilor estrogen şi luteinizant în sângele circulant al femeii, se inhibă secreţia hormonului foliculostimulant până la un anumit prag, când deşi existent, nu mai este eficient şi nu mai poate induce maturarea altor foliculi. Hormonul luteinizant completează acţiunea hormonului foliculostimulant asupra foliculilor, favorizând terminarea primei diviziuni de maturaţie, iar după ovulaţie determină formarea corpului galben. Sub influenţa hormonului luteinizant, corpul galben secretă progesteron, care controlează modificările mucoasei uterine în faza secretorie. Existenţa unui nivel crescut de hormon luteinizant inhibă secreţia hormonului luteinizant, ceea ce atrage regresia corpului galben şi implicit a secreţiei de progesteron. Spre finele fazei secretorii progesteronul stimulează secreţia de hormon foliculostimulant, care nemaifiind inhibat de estrogenul aflat sub pragul de eficacitate, induce reînceperea unui nou ciclu. III. 2. 4. 1. Cronologia foliculilor ovarieni Evoluţia foliculilor este foarte redusă de la naştere până la pubertate dar se intensifică după dobândirea maturităţii sexuale, odată cu instaurarea ciclului hormonal regulat. Dezvoltarea foliculilor ovarieni constă în: -creşterea şi diferenţierea ovocitului primar; 62

Embriologie umană

-proliferarea celulelor foliculare; -formarea zonei pellucida; -dezvoltarea tecii foliculare (theca folliculi). Majoritatea foliculilor din ovar se găsesc în permanenţă în stadiul de foliculi primari. Sub influenţa hormonilor sexuali, unii foliculi primari pot evolua în următorii 50 de ani după naştere, în foliculi secundari şi de Graaf. Examinat la microscopul optic, ovarul prezintă foliculi ovarieni aflaţi în diverse stadii de evoluţie (primari secundari şi terţiari). Foliculul ovarian primar (Foliculus ovarucus primarius). La naştere, toate ovocitele primare sunt înconjurate de un strat subţire de celule epiteliale foliculare aplatizate, separate de restul ovarului printr-o membrană bazală. La trecerea foliculului primordial în folicul primar, celulele epiteliul folicular care învelesc ovocitul îşi modifică forma, din aplatizate devin cubice, şi proliferează dând naştere unui epiteliu stratificat denumit „granulosa”. Celulele care constituie granulosa sunt situate pe o membrană bazală, care le separă de celulele stromei ovariene. La suprafaţa ovocitului, între ovocit şi epiteliul folicular, se diferenţiază o tunică glicoproteică (cu o grosime de 15 - 20 microni) cunoscută sub numele de „zona pellucida”. Celulele adiacente granuloasei emit prelungiri citoplasmatice care traversează zona pellucida şi asigură hrănirea ovoctului. Odată cu creşterea dimensiunilor ovocitului primar, ţesutul adiacent din stroma ovarului (situat în jurul zonei granulosa) se transformă într-o adevărată capsulă constituind teaca foliculară (Theca folliculi). Imediat după formare, celulele din theca folliculi se divid activ, se dispun concentric, în straturi, în jurul ovocitului şi se diferenţiază alcătuind: -teaca internă (Theca interna), un strat intern alcătuit din celule secretorii, care vor constitui componenta vasculară şi glandulară a foliculului terţiar; -teaca externă (Theca externa), un strat extern alcătuit din celule asemănătoare fibroblastului, ce fac tranziţia către stroma ovarului. Celulele tecii foliculare produc un factor angiogenetic care impulsionează dezvoltarea vaselor de sânge în teaca internă, asigurând aportul nutritiv necesar dezvoltării foliculului. Foliculii primari sunt dispuşi în mai multe straturi, la periferia ovarului. Unii dintre ei evoluează spre stadiul de folicul plin, caracterizat prin existenţa unuia sau mai multor straturi de celule foliculare prismatice, mărite de volum, dispuse în jurul ovocitului primar situat central. Foliculul secundar (Folliculus ovaricus secundarius) sau foliculul veziculos (Folliculus veziculosus). Foliculii primari care persistă se transformă în foliculi secundari odată cu apariţia epiteliului folicular pluristratificat. Foliculul ovarian ia aspect ovoid iar ovocitul devine situat excentric. În jurul celulelor 63

Embriologie umană

foliculare apar spaţii pline cu lichid, care confluează alcătuind antrul sau cavitatea folicului (Antrum folliculare) plină cu lichid folicular (Liquor follicularis). După formarea antrului, foliculul ovarian capătă aspect vezicular şi poartă numele de folicul secundar. Ovocitul primar este împins într-o parte a cavităţii foliculare, este învelit de celule foliculare care alcătuiesc discul proliger (cumulus proliger) denumit şi Cumulus oophorus, care proemină în antrum. Foliculii ovarieni (primari sau secundari) care nu evoluează suferă un fenomen de atrezie foliculară devenind foliculi atretici (Folliculus atreticus). Foliculul preovulator sau matur denumit şi folicul terţiar (de Graaf) bombează pe suprafaţa ovarului. Înainte de ovulaţie, diametrul maxim al foliculul terţiar matur (de Graaf) poate atinge 25 milimetri. Ultima fază de maturaţie a foliculului terţiar este foliculul de Graaf existent în preovulaţie (în timpul ciclurilor ovariene regulate) doar în perioada fertilă a femeii. Foliculul de Graaf conţine un singur ovocit primar (uneori pot exista două ovocite) cu diametrul de 150 - 200 microni. Theca interna este bine vascularizată, alcătuită din celule cu mari, bogate în lipide necesare sintezei hormonale. Theca externa se subţiază spre regiunea unde foliculul terţiar proemină pe suprafaţa ovarului, devine translucidă şi constituie „stigma” sau „macula pellucida”. Dezvoltarea folicului ovarian în primele stadii este condiţionată de hormonul foliculostimulant dar stadiul final necesită şi hormon luteinizant.

Celule foliculare Ovocit primar Folicul ovarian I

Fotografia nr. 5. Secţiune prin corticala ovarului. Foliculi primari. (X 250)

În timpul creşterii şi dezvoltării lor, foliculii produc hormon estrogen (care reglează dezvoltarea şi funcţia organelor reproducătoare). Theca interna produce atât lichidul folicular cât şi hormoni androgeni şi estrogen. Hormonii androgeni trec în celulele foliculare unde se convertes în estrogen. Celulele secretorii situate în stroma ovarului (glanda interstiţială a ovarului) secretă de asemenea estrogen. În evoluţia foliculului matur se descrie o fază cu durată redusă, faza de 64

Embriologie umană

folicul dehiscent, în timpul căreia are loc ruperea foliculului la nivelul stigmei. Folicul ovarian III Theca externa Antrum

Theca interna

Zona pellucida

Celule foliculare Cumulus oophorus

Ovocit primar

Fotografia nr. 6. Secţiune prin corticala ovarului. Foliculul terţiar (X 250).

Prin dehiscenţa foliculului, ovocitul împreună cu celulele foliculare care alcătuiesc corona radiata sunt expulzate odată cu lichidul folicular, în momentul ovulaţiei. După ovulaţie, foliculul suferă o serie de modificări în urma cărora devine corp galben (Corpus luteum). În absenţa fecundării, corpul galben involuează (luteoliză) devenind corp alb (Corpus albicans). III.2.4. 2. Ovulaţia (Ovulatio) La orice vârstă între pubertate şi menopauză, lunar, alternativ la fiecare dintre cele două ovare are loc ovulaţia. Ovulaţia este un proces spontan, de eliberare a ovocitului II (delimitat de zona pellucida şi înconjurat de corona radiata) din foliculul ovarian matur (de Graaf). Acest proces are loc periodic (la fiecare 28 de zile în general) necondiţionat de actul sexual. La specia umană ovulaţia este de tip uniovular (Ovulatio uniovulatoria) - la fiecare ovulaţie se elimină un singur ovocit secundar. În perioada imediat premergătoare ovulaţiei (12 - 24 ore) se înregistrează un nivel maxim al secreţiei de hormon luteinizant, care se adaugă unui nivelul sanguin mare de hormoni estrogeni, provocând creşterea bruscă a foliculului terţiar. În interiorul foliculului ovarian are loc autoliza celulelor discului proliger, urmată de eliberarea ovocitului care pluteşte liber în cavitatea foliculului. Theca externa a foliculului se subţiază iar foliculul se apropie de suprafaţa ovarului, unde proemină sub albuginee într-o zonă translucidă (stigma) foarte subţire cu centrul avascular. 65

Embriologie umană

Creşterea masivă a nivelului de hormon luteinizant înaintea ovulaţiei impulsionează finalizarea primei diviziuni a meiozei şi obţinerea ovocitului secundar în momentul ovulaţiei. Unul dintre principalele mecanisme care produc ovulaţia pare a fi digestia enzimatică a peretelui folicular. Progesteronul stimulează secreţia de plasmină care, prin acţiunea sa proteolitică distorsionează reţeaua colagenă a peretelui folicular. Concomitent creşte secreţia de prostaglandine. Ruptura peretelui folicular (dehiscenţa foliculului) la nivelul stigmei, cu expulzia lichidului folicular şi a ovocitului este consecinţa mai multor factori: -creşterea presiunii intrafoliculare, -scăderea rezistenţei peretelui sub acţiunea plasminei; -posibile contracţii ale elementelor a musculare netede din theca externa, sub acţiunea prostaglandinelor. Ovocitul secundar expulzat în momentul ovulaţiei este înconjurat de zona pellucida şi una sau mai multe straturi de celule foliculare dispuse radiar, care constituie corona radiata. Spre deosebire de spermatozoizi, care sunt eliminaţi în interiorul gonadei, (de unde sunt preluaţi de canale prin care ajung să fie eliminaţi), gametul feminin este eliminat prin ovulaţie la suprafaţa gonadei (de unde este captat de fimbriile tubei uterine. III. 2. 4. 3. Corpul galben (corpus luteum) După ovulaţie, pereţii foliculului ovarian şi theca folliculi se colabează. Are loc o plicaturare a peretelui şi tecii foliculare. Peretele corpului galben este constituit din: -celule detaşate din granuloasa, cu aspect poliedric; -capilare sanguine provenite din theca interna şi theca externa; -theca interna; -theca externa. Coagulul central devine o masă fibroasă, care înglobează celule detaşate din granulosa. Sub influenţa hormonului luteinizant celulele se încarcă cu un pigment galben, se dezvoltă şi se transformă într-o structură glandulară - „corpus luteum” care secretă progesteron şi o cantitate redusă de estrogeni. Teaca externă se subţiază. Celulele tecii interne se multiplică şi se modifică. O parte dintre celulele tecale îşi modifică forma (se alungesc), se hipertrofiază devenind celule luteale tecale. În interiorul celulelor corpului galben se află numeroase enclave lipidice (colesterol, fosfolipide, cerebrozide), acid ascorbic dozabil biochimic şi numeroase enzime (peste 40). Dacă ovocitul secundar este fecundat, degenerarea corpului galben este împiedicată de către hormonul gonadotrop corionic (hCG) secretat de către 66

Embriologie umană

trofoblastul embrionar. Corpul galben continuă să se dezvolte, devine corp galben de sarcină, ajungând la dimensiuni corespunzătoare unei treimi sau chiar unei jumătăţi de ovar. Celulele luteale continuă să secrete progesteron până la sfârşitul lunii a 4-a de sarcină. După această vârstă corpul galben involuează pe măsură ce secreţia de progesteron este asigurată de către placentă.

Fotografia nr. 7. Secţiune prin corticala ovarului. Corpus albicans (X 250).

Hormonii pe care îi secretă corpul galben (în special progesteronul) determină transformarea secretorie a mucoasei uterine şi pregătirea endometrului pentru implantarea blastocistului. III. 2. 4. 4. Corpul alb (corpus albicans) Corpul galben atinge dezvoltarea maximă la 9 zile după ovulaţie (vizibil pe suprafaţa ovarului sub forma unei proeminenţe de culoare gălbuie). Dacă nu are loc fecundarea ovocitului, corpul galben involuează şi degenerează în 10 - 12 zile după ovulaţie, devenind o masă de ţesut fibros - corpul alb (corpus albicans) care se resoarbe repede. Scăderea bruscă a nivelului de progesteron - datorată transformării corpului galben în corp alb - determină apariţia fazei menstruale a ciclului uterin. III. 2. 5. Ciclul menstrual (Cyclus menstrualis) Ciclul menstrual este perioada în timpul căreia mucoasa uterină (endometrul) se pregăteşte pentru implantarea zigotului. Modificările ciclice ale endometrului sunt influenţate de hormonii produşi de către foliculii ovarieni şi corpul galben (estrogeni şi progesteron), în timp ce are loc maturaţia ovocitului, ovulaţia şi pătrunderea ovocitului în tuba uterină. Aceste modificări lunare ale stratului funcţional al endometrului constituie ciclul endometrial, denumit şi ciclu menstrual datorită existenţei perioadei menstruale 67

Embriologie umană

(eliminare a stratului compact al endometrului, însoţită de sângerare). Endometrul prezintă trei straturi (bazal, spongios şi compact) dintre care stratul spongios şi cel compact constituie straturile funcţionale, care se modifică şi sunt eliminate periodic (în absenţa fecundării), sau iau parte la formarea placentei (când are loc fecundarea şi zigotul se implantează). Modificările endometrului au loc aproximativ la 28 de zile. Limitele extreme ale unui ciclu variază între 23 - 35 zile, în care prima zi a unui cicu este prima zi în care intervine sângerarea menstruală. În majoritatea cazurilor durata ciclului menstrual variază proporţional cu durata fazei proliferative a ciclului. Ciclul menstrual oglindeşte în mod constant fluctuaţiile concentraţiei gonadotropinei corionice şi ale hormonilor ovarieni. III. 2. 5. 1. Fazele ciclului menstrual Modificările nivelului de hormoni estrogeni şi progesteron produc modificări în structura şi funcţia aparatului genital al femeii, îndeosebi la nivelul endometrului. Deşi ciclul menstrual sau uterin este un proces continuu, modificările pe care le suferă endometrul pot fi repartizate în mai multe faze, fiecare cu modificări caracteristice: - Faza proliferativă numită şi faza foliculară sau estrogenică; - Faza secretorie sau faza luteală; - Faza ischemică numită şi faza premenstruală; - Faza menstruală; - Menstra (Menses) sau Catamenia. Faza proliferativă sau faza foliculară (Phasis follicularis) sau estrogenică Faza proliferativă durează aproximativ 9 zile, între a 6-a şi a 14-a zi a ciclului menstrual. Ea coincide cu creşterea foliculului cavitar (în preovulaţie) şi este controlată de estrogenul secretat de foliculii ovarieni în această perioadă de timp. La începutul fazei proliferative stratul compact al endometrului se reface pe toată suprafaţa uterului. Pe parcursul fazei proliferative, grosimea endometrului se dublează sau chiar se triplează, glandele uterine cresc ca număr şi dimensiuni. Arterele spirale se alungesc dar nu ajung pâna la stratul compact al endometrului. La sfârşitul acestei faze (în ziua a 14-a, când are loc ovulaţia) mucoasa are o grosime de 2 - 3 milimetri. Faza secretorie (Phasis progesteronis) sau faza luteală (Phasis lutealis) Această fază se întinde pe o perioadă de 13 zile, între a 15-a şi a 28-a zi a ciclului. Coincide cu formarea şi creşterea corpului galben care survine în urma ovulaţiei. 68

Embriologie umană

Corpul galben produce o cantitate mare de progesteron şi o cantitate relativ redusă de estrogen, care stimulează dezvoltarea endometrului şi a glandelor uterine. Endometrul ajunge la o grosime de 5 milimetri iar glandele uterine devin largi, lungi şi sinuoase. Progesteronul produs de corpul galben (format în urma ovulaţiei) stimulează secreţia bogată în glicogen a glandelor uterine. Arterele spirale cresc spre suprafaţa endometrului, devin sinuoase şi ajung până în stratul compact, alcătuind o reţea de capilare dilatate. Reţeaua venoasă devine complexă, apar lacune (spaţii venoase). Iau naştere anastomoze directe arterio-venoase. Dacă intervine sarcina, ciclul menstrual încetează, endometrul continuă să prolifereze, se transformă decidual şi constituie componenta maternă a placentei. Ciclul menstrual se restabileşte după terminarea sarcinii, la 6 ‒10 săptămâni după naştere, dacă femeia nu alăptează.

Figura nr. 19. Modificările nivelului hormonilor ovarieni în timpul ciclului reproductiv.

În absenţa fecundării, ciclul reproductiv continuă în mod normal până la sfârşitul perioadei de activitate genitală a femeii (menopauza). Încetarea permanentă a ciclului menstrual are loc la majoritatea femeilor între 48 – 55 ani. Menopauza este însoţită de modificări endocrine şi somatice (climax). Înainte de instalarea menopauzei dar şi în perioada de restabilire a ciclului (după finalizarea sarcinii) şi în perioada de alăptare se observă cicluri anovulatorii caracterizate de absenţa ovulaţiei, absenţa corpului galben, absenţa fazei secretorii şi scurtarea duratei ciclului (menstruaţia urmează imediat după faza proliferativă). 69

Embriologie umană

Faza ischemică (Phasis ischemica) sau faza premenstruală Această fază are loc dacă ovocitul nu este fecundat. În zilele premergătoare fazei menstruale (zilele 26 - 28 ale ciclului) ischemia (diminuarea aportului de oxigen pe cale sanguină) afectează arterele spirale (din mucoasa uterină) care se contractă spastic, intermitent (mucoasa uterină ischemică devine palidă). Modificările vasculare apar ca urmare a scăderii concentraţiei de progesteron (datorată degenerării corpului galben, care devine corp alb). Alte modificările care însoţesc scăderea concentraţiei de progesteron constau în oprirea secreţiei glandelor uterine, pierdere de lichid interstiţial subţierea endometrului. La sfârşitul subfazei ischemice, arterele spirale rămân contractate un timp mai îndelungat, provocând stază venoasă şi necroză ischemică în stratul superficial al mucoasei uterine. În venule şi spaţiile sinusoide se acumulează elemente figurate şi are loc diapedeza extensivă a sângelui, către stroma endometrului. Se formează mici pungi pline cu sânge care dezlipesc mucoasa ischemică (stratul compact şi cel spongios) şi permit eliminarea mucoasei începând cu prima zi a fazei menstruale. Faza menstruală (Phasis menstrualis) Această fază are loc atunci când ovocitul eliminat în timpul ovulaţiei nu poate fi fecundat. Prima zi a fazei menstruale constituie prima zi a ciclului menstrual. Menstra (Menses) sau Catamenia Menstra constituie semnul vizibil, obiectiv, al ciclului reproductiv. Mucoasa ischemică se elimină progresiv (pe sectoare, nu simultan pe întreaga suprafaţă a uterului) în cavitatea uterină şi de aici pe cale vaginală, sub forma unei piederi sanguinolente (menstra). Se pierde în medie o cantitate de 20 – 80 mililitri dintre care ¾ sânge modificat, incoagulabil, şi ¼ mici fragmentede endometru, apă şi mucus. În cele 3 – 5 zile cât durează menstruaţia, stratul compact este eliminat în totalitate, iar stratul spongios parţial. Singurul strat al mucoasei uterine care persistă este cel bazal (are vascularizaţie proprie), care funcţionează ca strat regenerativ, asigurând refacerea mucoasei uterine (inclusiv glandele uterine şi vasele) în timpul fazei proliferative a unui nou ciclu uterin. Mucoasa colului uterin nu se elimină în timpul ciclului uterin dar suferă modificări caracteristice. În faza proliferativă (primele 12 zile ale ciclului uterin) mucoasa colului cervical prezintă o secreţie albicioasă, cantitativ redusă, iar canalul cervical rămâne închis. Funcţiile biologice ale mucusului cervical depind de arhitectura macromoleculelor glicoproteice care îl alcătuiesc. Înaintea ovulaţiei 70

Embriologie umană

(zilele 12 – 13 ale ciclului) secreţia colului uterin se intensifică, aspectul secreţiei devine mai palid iar Ph-ul ajunge la 7,8 . În preajma ovulaţiei (zilele 14 – 16) vâscozitatea secreţiilor mucoasei cervicale creşte iar canalul cervical se deschide permitând pătrunderea spermii şi a spermiilor. După ovulaţie (sub acţiunea progesteronului secretat de către corpul galben), secreţia mucoasei cervicale scade cantitativ, capătă aspect albicios iar canalul cervical se închide. Mucoasa vaginei proliferează în timpul fazei proliferative a ciclului uterin iar în faza luteală se descuamează (leucocite vizibile pe frotiul vaginal). În faza premenstruală stratul superficial al mucoasei cervicale se descuamează şi este eliminat. Secreţia vaginală are Ph-ul mai mic sau egal cu 5. Scăderea Ph-lui scade mobilitatea spermiilor (Boskey 2001). Ph-ul vaginal creşte în timpul actului sexual (coitus) de la 4,3 la 7,2 în primele 8 secunde de la sosirea spermiilor în vagin. Temperatura bazală (măsurată intravaginal sau intrarectal) prezintă variaţii zilnice, caracteristice fazelor ciclului uterin. În prima parte a ciclului (zilele 1 – 12) temperatura bazală variază între 36,8° - 37° C dar nu depăşeşte 37° C. Înaintea ovulaţiei (zilele 12 – 14 ale ciclului) are loc scăderea temperaturii bazale cu ½ ° C, atingând 36,5° C. Îmediat după ovulaţie, sub acţiunea progesteronului, temperatura bazală creşte brusc, la valori de 37,3° C – 37,5°C. În absenţa fecundării, temperatura bazală scade la 37°C în timpul fazei ischemice (ziua a 28-a a ciclului uterin) şi sub 37°C (36° - 36,8°C) în timpul Fazei menstruale. Dacă are loc fecundarea, nivelul constant crescut de progesteron determină valori constat crescute ale temperaturii bazale, care se menţine peste 37°C (37,2° C – 37,5°C). Există o serie de factori care influenţează ovogeneza prin diferite mecanisme. -Starea de nutriţie a femeii acţionează asupra centrului hipotalamohipofizar care comandă activitatea ciclică ovariană. -Radiaţiile ionizante antrenează degenerescenţa foliculilor primari, transformarea lor hialină şi fragmentarea ovocitelor. -Lumina favorizează activitatea ovariană. În timpul nopţii polare femeile eschimose prezintă libido foarte scăzut şi amenoree. Baza moleculară a ritmului circadian este reprezentată de un număr de gene şi proteine care alcătuiesc un sistem de feedback transcriere/translaţie. Rezultate recente (Fahrenkrug 2006) sugerează existenţa unui ceas circadian ovarian, cu rol de semnalizator local (la nivel ovarian) cât şi în axul hipotalamo-hipofizo-ovarian (Oehinger). Bibliografie 1. Diurnal Rhythmicity of the Clock Genes Per1 and Per2 in the Ovary,

Endocrinology Vol. 147(8):3769-3776; 2006 71

Embriologie umană

2. Ford W.C.L. Glycolysis and sperm motility: does a spoonful of sugar help the flagellum go round? , J. Hum. Reprod. 12(3):269-274; 2006 3. Collins P. Gray's Anatomy, 40thed. Churchill Livingstone, Edit. 2009 4. Jimenez-G.C., Michelangeli F., Harper C., Barratt C. Calcium signalling in human spermatozoa, J. Hum. Reprod. 12(3):253-267; 2006 5. Juengel J.L., McNatty K.P. The role of proteins of the TGF -ß superfamily in the follicular development, J. Hum. Reprod. 11(2):144-161; 2005 6. Karges B., Karges W., de Roux N. Clinical and molecular genetics of the human GnRH receptor, J. Hum. Reprod. 12(4):363-372; 2006 7. Kennaway D.J. The role of circadian rhythmicity in reproduction, J. Hum. Reprod. 11(1):91-101; 2005 8. Lavoie H.B. Apparent Circadian Rhythms of Gonadotropins and Free Subunit in Women, J. Biol. Rhythms, 21(1), 58-67; 2006 9. Messinis I.E. Ovarian feedback, mechanism of action and possible clinical implications, J. Hum. Reproduction 12(5):557-571; 2006 10. Oehinger S., Hodgen G.D. Hypotalamic-pituitary-ovary-uterine axis, Textbook of Gynecology, 2nd ed. Philadelphia, WB Saunders, 2000 11. Skinner M.K. Regulation of primordial follicle assembly and development, J. Hum. Reprod. 11(5):461-471; 2005 12. Suarez S., Pacey A. Sperm transport in the female reproductive tract, J. Hum. Reprod. 12(1):23-37; 2006 13. Tosti E., Boni R. Electrical events during gamete maturation and fertilization, J. Hum. Reprod., 10(1):53-65; 2004 14. Wyrobek A. Advancing age has differential effects on DNA, chromatin integrity, gene mutations, aneuploidies in sperm, J. Obst. Gyn;108:369; 2006 IV. Fecundaţia (Fertilizatio) Procesul de fecundare (Fertilizatio) constă în fuziunea celor doi gameţi (spermia şi ovulul) şi transformarea lor în zigot. Pentru a avea loc fecundarea, sunt necesare procese premergătoare: însămânţarea, capacitaţia şi reacţia acrozomală a spermiilor. IV.1. Însămânţarea (Inseminatio) La specia umană însămânţarea (Inseminatio) este: -internă, spermiile fiind introduse în interiorul căilor genitale prin actul copulării (Copulatio); -monospermă (Monospermia), un singur spermatozoid este necesar şi totodată suficient pentru a fecunda ovocitul şi a da naştere zigotului.

72

Embriologie umană

Spermiile pătrund rapid în canalul cervical, unde sunt înconjurate de mucusul cervical, sub influenţa estrogenilor creşte procentul de apă în secreţia mucoasei cervicale, atingând 96% (Katz 1997). Accentuarea hidratării se asociază cu o mai bună penetrabilitate a spermiilor (Morales 1993) şi o rată crescută a fecundării. Mucusul cervical, prin densitatea sa, constituie o barieră împotriva spermiilor anormal constituite, cu profil hidrodinamic modificat, avantajând spermiile viguroase, mobile. Însămânţarea vaginală stimulează migrarea leucicitelor (îndeosebi a neutrofilelor şi macrofagelor în colul uterin şi în vagină (Tyler 1977, Pandya 1985). S-a demonstrat experimental (in vitro) că neutrofilele acţionează asupra spermiilor şi le distrug dacă serul în care se află spermiile conţine atât antigenul cât şi anticorpii anti-spermie (D’Cruz 1992). Acest fapt se poate produce in vivo, dacă femeia a devenit imună împotriva spermiei. Studii recente demonstrează că invazia leucocitelor care însoţeşte însămânţarea, are funcţie de protecţie antimicrobiană, acţionând împotriva microbilor care pot însoţi spermiile. Leucocitele nu constituie o barieră impotriva spermiilor cu motilitate normală, imediat după coitus (D’Cruz 1992). Spermiile normale, mobile şi proaspăt ejaculate în vagină pot evita zonele unde sunt concentratea neutrofilele şi sunt rezistente la fagocitoza leucocitelor. Pasajul spermiilor prin uter este favorizat în perioada periovulatorie, prin contracţiile miometrului adiacent la endometru (Lyons 1991, Ziegler 2001). De remarcat că în timpul fazei menstruale au loc contracţii ale întregului miometru. Imunoglobulinele IgG şi IgA sunt decelabile în mucusul cervical. Concentraţia lor creşte în timpul fazei foliculare şi scade după ovulaţie (Kutteh 1996). Imunoglobulinele asigură o protecţie eficientă împotriva microbilor în timpul însămânţării, când mucusul cervical este foarte diluat (conţine 96% apă) şi permite pătrunderea spermiilor. Însămânţarea artificială (Inseminatio artificialis) constă în inocularea artificială a spermiilor urmată de fecundaţie in vivo. Însămânţarea omologă foloseşte spermii prelevate de la soţul fertil. Însămânţarea heterologă utilizează spermii de la un donator (clinic, tânăr, cu grup Rh compatibil). Sperma utilizată poate fi proaspăt ejaculată sau conservată prin congelare (cu azot lichid, la -196o C) IV. 2. Capacitaţia (Capacitatio) Capacitaţia (Capacitatio) este un proces indispensabil fecundării, prin care spermiile proaspăt ejaculate se activează la contactul cu secreţiile din uter şi tuba uterină şi devin capabile să înainteze prin tuba uterină. Dintre cele 170 – 300 milioane de spermii care ajung în vagină în timpul unei ejaculări (Ejaculatio) 2000 - 3000 reuşesc să ajungă în tuba uterină. În timpul contactului spermiei cu lichidul seminal, pe acrozomul spermiei se fixează proteine seminale şi glicoproteina numită „factor de decapacitare”. 73

Embriologie umană

La trecerea prin căile genitale feminine, spermiile vin în contact cu secreţiile glandelor uterine şi tubare, care acţionează asupra spermiilor îndepărtând proteinele seminale şi „factorul de decapacitare”. Capacitaţia durează aproximativ 7 ore, în timpul cărora se produc modificări la nivelul membranei plasmatice, inclusiv pierderea de proteine şi colesterol, care pregătesc spermia pentru efectuarea reacţiei acrozomale şi fecundarea ovocitului (de Jonge 2005). Pierderea sau modificarea proteinelor de la suprafaţa membranei plasmatice ar putea reduce afinitatea spermiei pentru epiteliul tubei uterine, favorizând mobilizarea spermiei către ovocit. Mişcările flagelului devin mai puternice şi mai ample, asigurând spermiei forţa necesară pentru a se opune atracţiei epiteliului tubar (Suarez 2003) şi a înota prin mucusul vîscos existent în lumenul tubei şi prin matricea extracelulară a cumulusului oophorus. Există două mecanisme complementare care pot orienta spermiiile în timpul trecerii prin tuba uterină: termotaxis şi chemotaxis. Primul mecanism termotaxis - acţionează la locul în care spermiile capacitate se eliberează din contactul intim cu endosalpingele. Diferenţa de temperatură de 2°C existentă între istmul tubei (temperatură mai redusă) şi ampula tubei uterine (temperatură ridicată) determină orientarea spermiilor către regiunea ampulei uterine, unde are loc fecundarea. Al doilea mecanism - chemotaxis - acţionează asupra spermiilor ajunse în tuba uterină, în apropierea ovocitului (Eisenbach 1999, Babcock 2003). Spermiile îşi pot modifica direcţia de deplasare prin mişcări simetrice şi/sau asimetrice, de intensitate variabilă, ale flagelului. Hiperactivarea motilităţii spermiilor este reversibilă (Suarez 1987), spermiile se pot deplasa drept înainte sau se pot răsuci. La baza flagelului spermiei umane s-a localizat existenţa unui chemoreceptor unic care răspunde la stimuli odoranţi (Spehr 2003) prin activarea unei cascade de evenimente la nivel molecular, mediate de calciu şi AMP-c. Gameţii sunt celule capabile să reacţioneze la stimuli electrici şi să îşi modifice încărcătura electrică în timpul maturaţiei şi al fecundării. La nivelul membranei plasmatice a spermiilor şi ovocitului există canale care permit trecera ionilor. Modificarea încărcăturii electrice a gameţilor se datorează curenţilor ionici care sunt modulaţi prin intermediul canalelor ionice. Modificarea concentraţiei calciului ionic intracelular constituie un mesaj care activează maturaţia gameţilor şi fecundarea. În timpul fecundării „in vitro” capacitaţia este indusă prin amplasarea spermiilor într-un mediu definit, timp de mai multe ore. La terminarea capacitaţiei, spermiile sunt apte să înceapă „reacţia acrozomală”. IV. 2. 1. Reacţia acrozomală Imediat înaintea fecundării, la contactul acrozomului intact al spermiei cu celulele coronei radiata are loc reacţia acrozomală, de contact între membrana plasmatică a capului spermiei şi lama externă a acrozomului. 74

Embriologie umană

Studii recente arată că în reacţia acrozomală un rol determinant îl deţin: -membrana plasmatică a spermiei; -ionii de calciu; -prostaglandinele; -progesteronul. La contactul spermiilor (activate prin capacitaţie) cu celulele coronei radiata (care înconjoară ovocitul secundar) au loc modificări moleculare complexe care determină dezvoltarea acrozomului şi perforarea sa. Între membrana plasmatică a spermiei şi membrana externă a acrozomului apar multiple puncte de contact, la nivelul cărora are loc un proces de fuziune urmat de ruperea membranei în aceste zone şi eliberarea enzimelor din interiorul acrozomului: - hialuronidaza; - acrozina; - lizina (conţine proteinază, care produce liza zonei pellucida. Aceste enzime favorizează procesul de fecundare. Porţiunea internă a membranei acrozomului formează un tubul acrozomal prin care nucleul spermiei pătrunde în ovul. Reacţia acrozomală şi motilitatea spermiilor sunt reglate prin variaţia concentraţiei citoplasmatice a ionilor de calciu. Ionii de calciu Ca2+ constituie un mesager intracelular care codifică informaţia. Deşi au dimensiuni reduse, cantitate redusă de citoplasmă şi o structură aparent simplă, spermiile deţin mecanisme sofisticate de reglare a concentraţiei Ca2+ plasmatic şi a generării de semnale complexe mediate de Ca2+. Date experimentale acumulate în ultimii ani arată că fiecare spermie posedă una (sau probanil două) magazii de Ca2+, un număr de pompe şi canale ionice de calciu la nivelul membranei plasmatice. Reglarea selectivă a variatelor componentelor celulare ale spermiei permite acesteia să genereze semnale localizate, mediate de Ca2+, care pot activa selectiv funcţiile spermiei. Canalele ionilor permit deplasarea ionilor în mod controlat, şi schimbul rapid de informaţii cu mediul extracelulalar şi cu alte celule, comunicare esenţială pentru derularea evenimentelor care au loc în timpul fecundării. Deplasarea spermiilor, apropierea lor de ovul şi fecundarea depinde de permeabilitatea canalelor prin care trec ionii, permeabilitate modulată de caracteristicile mediului şi ale componentelor externe ale ovulului (corona radiata, zona pellucida). Canalele prin care trec ionii au localizări distincte. Ele îndeplinesc funcţii specifice de decodificare care modelează activitatea spermiei. IV. 3. Fazele fecundării Fecundarea începe cu contactul dintre capul spermiei şi ovocitul secundar (cu învelişurile sale). 75

Embriologie umană

Fecundaţia (Fertilizatio) este un proces complex, alcătuit din evenimente moleculare perfect coordonate care încep în primele 12 ore după ovulaţie, la nivelul ampulei tubare. După ce ovocitul părăseşte tuba uterină, nu mai poate fi fecundat, şi degenerează în următoarele 24 de ore chiar dacă întâlneşte spermatozoizi. În timpul fecundării, spermia activează ovulul prin inducerea unor oscilaţii ale concentraţiei ionilor de calciu din interiorul citoplasmei ovocitului. Inducţia are loc prin intermediul unui factor proteic specific spermiei. Pe întreaga durată de desfăşurare a metafazei ovocitului secundar, acest factor spermatic poate stimula o singură dată oscilaţia concentraţiei ionilor de calciu. Un alt factor spermatic este responsabil pentru inactivarea oscilaţiilor concentraţiei ionilor de calciu. Orice anomalie, a oricăreia dintre secvenţele care alcătuiesc procesul de fecundare, poate determina moartea zigotului. Studii transgenice şi studiul genelor knockout demonstrează existenţa unor molecule de hidraţi de carbon şi existenţa unor proteine specifice pe suprafaţa spermiei, care sunt implicate în recunoaşterea gameţilor (spermie - ovocit) şi în unirea acestora. Procesul de fecundare durează aproximativ 24 ore, pe parcursul cărora au loc mai multe faze: -Trecerea spermiilor printre celulele coronei radiata, -Penetraţia zonei pellucida de către capul spermiei, -Fuziunea membranelor plasmatice ale ovocitului şi spermiei, -Terminarea celei de a doua diviziuni de către ovocitul secundar şi constituirea pronucleului feminin, -Formarea pronucleului masculin, -Fuziunea celor doi pronuclei şi formarea zigotului. Spermiile care rămân în interiorul căilor genitale după fecundare, pot fi fagocitate de celulele epiteliale ale istmului tubei uterine (Chakraborty 1975, Rasweiler 1987) sau pot fi eliminate în cavitatea peritoneală (Templeton 1982) unde sunt fagocitate. -Trecerea spermiilor printre celulele coronei radiata are loc prin dispersia celulele foliculare (care alcătuiesc corona radiata) din apropierea ovocitului ajuns în ampula uterină. După expulzia sa din ovar (în momentul ovulaţiei), ovocitul este aspirat de tuba uterină. Captarea ovocitului de fimbriile uterine şi pătrunderea în ampula tubei uterine sunt favorizate de: -hiperemia fimbriilor tubare şi plasarea lor la suprafaţa ovarului, -rotaţia ovarului în jurul axei sale mari (prin scurtarea şi alungirea ligamentelor sale), -contracţiile peristaltice ale musculaturii tubare, -mişcările cililor mucoasei tubare.

76

Embriologie umană

Nucleul spermiei Acrozomul Membrana plasmatică a spermiei Perforarea membranei acrozomale

Penetrarea zonei pellucida sub acţiunea enzimelor eliberate din acrozom

Corona radiata Zona pellucida Spaţiul perivitelin

Fuziunea membranelor plasmatice ale spermiei şi ovocitului

Membrana plasmatică a ovocitului

Capul spermiei pătrunde în citoplasma ovocitului

Citoplasma ovocitului

Figura nr. 20. Fazele fecundării. Reacţia acrozomală şi pătrunderea spermiei în ovocit.

După pătrunderea în tuba uterină, ovocitul (înconjurat de zona pellucida, corona radiata şi suspendat în lichidul folicular) este împins către ostiul uterin al trompei. Viteza de deplasare scade cu cât se apropie de ostiul uterin. Dispersia celulelor foliculare din corona radiata (care înconjoară ovocitul şi zona pellucida) este determinată de: 77

Embriologie umană

-acţiunea enzimei hialuronidază, eliberată de acrozomul spermiei în timpul reacţiei acrozomale; -prezenţa enzimelor secretate de mucoasa tubei uterine; -mişcările efectuate de flagelul spermiei. Prin dispersia şi digestia enzimatică a celulelor foliculare cu care intră în contact, spermiile creează adevărate canale în corona radiata, ajungând în apropierea zonei pellucida. - Penetraţia zonei pellucida de către capul spermiei este o fază importantă a fecundării, favorizată de hialuroniodază şi enzimele spermiei (Lysinum spermaticum) care acţionează litic asupra zonei pellucida: esteraza, acrozina (enzimă proteolitică) şi neuroaminidaza. Înaintarea spermiei în corona radiata şi apoi în zona pellucida se însoţeşte de diminuarea dimensiunilor acrozomului, prin dispariţia membranei sale externe şi eliberarea enzimelor acrozomale. Sub acţiunea enzimelor enumerate se produce un canal tangenţial zonei pellucida, prin care capul spermiei străbate zona pellucida ajungând în contact cu membrana plasmatică a ovocitului secundar (în spaţiul perivitelin). Concomitent, ovocitul secundar elimină în spaţiul perivitelin granule corticale (dense la fluxul de electroni, care eliberează enzime lizozomale). La pătrunderea capului spermiei printre celulele zonei pellucida are loc „reacţia zonală”, prin care zona pellucida îşi modifică proprietăţile, devenind impermeabilă la pătrunderea altor spermatozoizi. În regiunea străbătută de spermatozoid, zona pellucida se restructurează molecular, se modifică compoziţia învelişului glicoproteic extracelular al ovocitului secundar. -Fuziunea membranelor plasmatice ale ovocitului şi spermiei este următoarea fază a procesului de fecundare. Membrana plasmatică (membrana celulară) a ovocitului fuzionează cu membrana celulară a spermiei şi realizează o spărtură în aria de fuziune. Capul şi coada spermiei pătrund în interiorul ovocitului secundar dar membrana plasmatică a spermiei rămâne ataşată de membrana plasmatică a ovocitului secundar, în spaţiul perivitelin. -Terminarea celei de a doua diviziuni de către ovocitul secundar şi constituirea pronucleului feminin au loc odată cu pătrunderea capului spermiei în interiorul ovocitului secundar. Ovocitul secundar blocat în metafaza celei de a doua diviziuni a meiozei este activat instantaneu prin pătrunderea spermiei în ovoplasmă. La terminarea meiozei, ovocitul secundar expulzează al doilea globul polar. Prin decondensarea cromozomilor, nucleul gametului feminin devine pronucleul femel (Pronucleus femininus). -Formarea pronucleului masculin se desfăşoară în interiorul ovocitului secundar, imediat după intrarea spermiei. Nucleul spermiei îşi măreşte volumul şi devine pronucleu masculin (Pronucleus masculinus), în timp ce coada spermiei degenerează. Cei doi pronuclei - masculin şi feminin - sunt morfologic identici, cu excepţia fragmentelor rămase din filamentele axiale ale spermiei, vizibile la 78

Embriologie umană

microscopul electronic pe suprafaţa pronucleului masculin. În această fază a fecundării cei doi pronuclei îşi măresc volumul prin replicarea ADN-ului. Cei 23 cromozomi care alcătuiesc garnitura cromozomală a pronucleului masculin cât şi cei 23 cromozomi care alcătuiesc garnitura cromozomală a pronucleului feminin îşi măresc numărul de cromatide de la una la două pentru fiecare cromozom (fiecare dintre cei doi pronuclei rămâne haploid - 23 cromozomi - dar fiecare cromozom are două cromatide). Structura nou formată conţine doi pronuclei haploizi şi poartă numele de ovotidă (ootidium). Fuziunea celor doi pronuclei şi formarea zigotului constituie ultima fază a procesului de fecundaţie. Pronucleul masculin se apropie de cel feminin. Când cei doi pronuclei ajung în contact, membranele lor nucleare fuzionează iar cei doi pronuclei se contopesc. Prin contopirea celor doi pronuclei (amfimixia) ovotida devine zigot (zygota). Zigotul (oul fecundat) este o celulă diploidă (2 X 23) alcătuită din cei 46 cromozomi caracteristici speciei umane. În ovoplasma zigotului apar doi centrioli (proveniţi din centriolul proximal al spermiei), care se îndreaptă către cei doi poli ai celulei. Între cei doi centrioli apare fusul de diviziune pe care cromozomii se dispun sub forma unei duble plăci ecuatoriale. În acest moment al fecundării au loc schimburi de cromatină („crossing over”) între cromozomii omologi. Segregarea cromozomilor şi deplasarea lor spre cei doi poli marchează sfârşitul fecundării şi începutul procesului de segmentare. Prin fecundare se realizează: -activarea ovocitului secundar şi finalizarea diviziunii sale meiotice; -refacerea garniturii cromozomale diploide a zigotului; -transmiterea caracterelor ereditare materne şi paterne; -menţinerea heterogenităţii speciei; -stabilirea sexului genetic; -activarea ovotidei şi iniţierea segmentării zigotului. Fecundaţia reprezintă totodată începutul unui proces de multiplicare şi diferenţiere celulară, de histo şi morfogeneză, prin care se formează un nou organism. În prima zi de viaţă prin aranjamentul unic al materialului genetic (ADN) este determinat sexul şi toate celelalte caracteristici ale dezvoltării somatice (culoarea părului, a ochilor, fizionomia, etc). Încărcătura genetică a zigotului nu reprezintă doar suma cromozomilor materni şi paterni, ci o combinaţie nouă, absolut unică, deoarece prin relocarea unor segmente ale cromozomilor materni şi paterni omologi („crossing over”) se produce recombinarea materialului genetic. Acest mecanism stă la baza transmiterii ereditare a caracterelor speciei umane şi a variaţiilor genetice. Determinarea genetică a sexului depinde de tipul cromozomului sexual al spermiei care fecundează ovocitul secundar, deoarece gameţii femini sunt homogameţi cu garnitura cromozomală 22 + X (înaintea meiozei cromozomii sexuali constituiau o pereche de cromozomi omologi XX) iar gameţii masculini 79

Embriologie umană

sunt heterogameţi cu garnitura cromozomală 22 + X sau 22 + Y (înaintea meiozei cromozomii sexuali constituiau o prereche de cromozomi neomologi XY). Dacă cromozomul sexual al spermiei care fecundează ovocitul secundar este purtător al cromozomului Y, zigotul este de sex masculin, cu garnitura cromozomală 44 + XY, iar dacă spermia care fecundează ovocitul secundar conţine un cromozom X, zigotul va fi de sex feminin, cu garnitura cromozomală 44 + XX. Anomaliile de expulzie ale globulului polar pot duce la formarea unui ovul cu doi nuclei care, fecundat de doi spermatozoizi (unul X, altul Y), realizează un cariotip în mozaic. În general, organismul elimină prin avort, în primul trimestru de sarcină, produsul de concepţie cu aberaţii cromozomale (monozomii, trizomii, poliploidii, mozaicuri). Se consideră că avortul genetic repezintă 25 % din numărul total de avorturi spontane în primul trimestru de sarcină . Fertilizarea In Vitro este un procedeu de reproducere asistată în care sperma şi ovulul sunt combinate în laborator, unde se produce fertilizarea. Preembrionul rezultat este transferat în uterul matern. Fertilizarea in vitro a ovocitelor şi transferul zigotului în uterul matern este o practică curentă pe plan mondial, cu rezultate favorabile în 50% dintre cazuri. Realizarea fecundaţiei in vitro presupune desfăşurarea mai multor etape: stimularea ovulaţiei, recoltarea ovulului, fertilizarea, cultura embrionară şi transferul embrionar. -Stimularea procesului de creştere şi maturaţie foliculară prin administrarea de gonadotropine. -Prelevarea ovocitelor prin puncţia foliculului ovarian matur, urmată de aspirarea lichidului folicular care conţine ovocitului şi corona radiata. Ovocitele pot fi aspirate laparoscopic sau prin puncţie transvaginală (ghidată ultrasonografic). -Prelevarea spermiilor urmată de diluţia, spălarea, centrifugarea şi plasarea lor în mediul de cultură hipoton care induce capacitaţia in vitro. -Fecundarea in vitro propriu-zisă constă în introducerea ovocitului (proaspăt prelevat) într-o cutie Petri care conţine mediul de cultură, urmată de introducerea spermiilor în acelaşi mediu de cultură. După 6 – 8 ore de la punerea în contact a gameţilor se iniţiază procesul de fecundaţie, care durează 33 – 36 ore. După 10 – 12 ore de la realizarea fecundaţiei, zigotul aflat în procesul de segmentaţie, în stadiul de 4 blastomere (Cohen, Wood) sau în stadiul de 8 – 16 blastomere este transferat într-un mediu care conţine ser matern inactivat. Transferul zigotului în uter se efectuează prin intermediul unui cateter introdus progresiv în vagină, apoi în colul uterin, şi în cavitatea uterină. Pentru creşterea ratei de succes a fecundării in vitro se implantează până la 4 embrioni. În urma fecundării in vitro se observă un procent mai mare de sarcini multiple dar şi creşterea incidenţei avorturilor spontane. Crioconservarea embrionilor. Embrionii rezultaţi din fertilizarea in vitro pot fi congelaţi (folosind ca agent protector glicerolul, etc.) urmând a fi transferaţi cu succes după lungi perioade de timp. 80

Embriologie umană

Injectarea intracitoplasmatică a spermiilor. Spermatozoidul poate fi injectat direct în citoplasma ovocitului matur. Această tehnică este folosită cu succes în cazul cuplurilor în care nu s-a reuşit fecundarea in vitro sau când cantitatea de spermii prea redusă pentru a se efectua fecundarea in vitro. Fertilizarea (in vivo) asistată sau transfer intraFallopian al gameţilor constituie o tehnică prin care spermatozoizii colectaţi sunt depuşi (laparoscopic) împreună cu ovocitele (obţinute prin super-ovulaţie indusă hormonal, similar procedeelor folosite la fertilizarea in vitro) în tuba uterină. Fertilizarea are loc în ampula tubei uterine (locul normal de realizare a fecundaţiei). Mame surogat constituie o alternativă pentru femeile care pot produce ovocite mature dar nu pot deveni gravide (histerectomie, etc.). În aceste cazuri se poate efectua fertilizarea in vitro (cu ovocite ale mamei „naturale”) iar embrionii obţinuţi sunt transferaţi în uterul altei femei (mama „surogat”), în care embrionul se dezvoltă, devine făt şi după naştere este redat mamei naturale. Bibliografie 1. Ancăr Virgiliu, Ionescu Crângu Obstetrică, Ed. Naţional, 2008 2. Chabbert-Buffet N., Meduri G., Bouchard Ph. Selective progesterone receptor modulators and progesterone antagonists: mechanisms of action and clinical applications, Human Reproduction11(3):293-307; 2005 3. Crosignani P.G. Nutrition and reproduction in women, Oxford University Press. Human Reproduction 12(3):193-207; 2006 4. Elder K. In Vitro Fertilisation, Cambridge University Press, 2000 5. Guraya S. Cellular and molecular biology of capacitation and acrosome reaction in spermatozoa, Int Rev Cytol 199:1; 2000 6. Hardy K., Wright C. Future development in assisted reproductions in humans, Reproduction 123: 171; 2002 7. Harrison M.R., Evans M.I. The Unborn Patient, 3rd ed., 2001 8. Klonoff-Cohen H. Female and male lifestyle habits and IVF: what is known and unknown, Human Reproduction 11(2):180-204; 2005 9. Moore K.L., Persaud T. The developing Human: Clinically Oriented Embryology”. 9th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders 2011 10. Oehringer S., Hodgen G. D. The ovarian follicle.Textbook of gynecology, 2nd Ed. Philadelphia, WB Saunders, 2000 11. O'Rahilly Ronan, Müller Fabiola Human Embryology and Teratology, 3rd ed. New York: Wiley-Liss, 2001 12. Sadler T. W, Langman J. Langman's Medical embryology, 12th edition Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 13. Sido - Gridorescu Fr. Embriogie Generală şi specială, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 81

Embriologie umană

14. Stefano L., Pasquale F., Fernando M. Inhibins in female and male reproductive physiology: role in gametogenesis, conception, implantation and early pregnancy, Human Reproduction 11(2):123-135; 2005 15. Slack J. Essential Developmental Biology, Oxford Blackwell Sci. 2001 16. Tosti E., Boni R. Electrical events during gamete maturation and fertilization, Oxford J. Hum Reproduction 10(1):53-65; 2004 17. van Gelder M., van Rooij I., Miller R., Zielhuis G.A., de Jong-van den Berg L.T., Roeleveld N. Teratogenic mechanisms of medical drugs, Hum Reprod Update 16 (4): 378–94; 2010 V. EMBRIOGENEZA (Embryogenesis) Embriogeneza (Embryogenesis) cuprinde primele opt săptămâni de dezvoltare a produsului de concepţie. Această perioadă a etapei de dezvoltare intrauterine începe cu formarea zigotului, continuă cu transformarea zigotului în morulă, apariţia blastocistului, edificarea embrionului (în timpul perioadei embrionare, săptămânile a 4-a – a 8-a) şi se termină odată cu obţinerea înfăţişării umane a produsului de concepţie, când se trece la o nouă perioadă de dezvoltare, perioada fetală. V.1. Segmentaţia (Fissio) Segmentaţia (Fissio) constă în diviziuni mitotice repetate ale zigotului, care încep imediat după terminarea fecundării şi au ca rezultat creşterea rapidă a numărului de celule. Pe măsură ce segmentaţia avansează, cu fiecare nouă diviziune, numărul de celule nou formate (blastomere) creşte iar talia acestor celule scade. Segmentaţia încetează când indicele nucleo-citoplasmatic devine unitar. La om segmentaţia prezintă următoarele caracteristici: -este totală, întregul ou fiind implicat în diviziunea mitotică; -are loc prin planuri de clivaj perpendiculare; -este aproape egală, blastomerele obţinute având dimensiuni aproape egale, deşi unele sunt mai mici (micromere) iar altele mai mari (macromere); Imediat după terminarea fecundării se iniţiază segmentarea. La om segmentarea zigotului este totală, aproape egală şi are loc prin planuri de clivaj perpendiculare. Segmentaţia începe cu o primă mitoză a zigotului, în urma căreia la aproximativ 30 de ore de la fecundaţie se obţin două celule noi numite blastomere (blastomerus) de dimensiuni aproape egale: un micromer şi un macromer (stadiul de 2 blastomere). Urmează o nouă mitoză şi la 50 ore din momentul fecundării se obţin patru blastomere, apoi o nouă mitoză, opt blastomere etc.; diviziunea din cadrul segmentării progresează prin multipli de 2 (8, 16, 32, etc); la 72 ore se observă 12 16 blastomere, care alcătuiesc o morulă. Sub această formă pătrunde în cavitatea 82

Embriologie umană

uterină şi în următoarele 2 - 3 zile segmentarea continuă cu viteze inegale pentru micromere şi macromere. La 96 ore prezintă 58 blastomere din care 5 macromere situate central formând embrioblastul şi restul micromere situate periferic alcătuind trofoblastul. În a 4-a zi de la fecundare în interiorul morulei se evidenţiază o cavitate unică, blastocelul, embrioblastul fiind împins la unul din poli. Aceste modificări duc la apariţia blastocistului. Celulele sale vor forma pe viitor două grupe: învelişul periferic (trofoblastul) care va da naştere structurilor nutritive, inclusiv placentei, şi masa internă, (butonul embrionar sau embrioblastul) care constituie viitorul embrion. Următoarea mitoză se finalizează la 40 - 50 ore din momentul fecundării, prin diviziunea celor două blastomere în patru blastomere (stadiul de 4 blastomere). Diviziunile progresează prin multipli de 2 (8, 16, 32, etc). Zigotul

Stadiul de două celule

Stadiul de Morulă

Zona pellucida Figura nr. 21. Segmentaţia în primele 3 zile după fecundaţie.

La 72 ore (din momentul fecundării) zigotul este divizat în 12 - 16 blastomere care alcătuiesc o formaţiune sferică - morula (morus). Segmentaţia continuă în interiorul morulei, care la exterior este învelită de zona pellucida. Printr-o nouă diviziune se obţin 32 blastomere. Blastomerele dispuse spre interiorul morulei alcătuiesc masa celulară internă, fiind înconjurate de blastomerele situate periferic, care alcătuiesc stratul extern de celule. La aproximativ trei zile din momentul fecundării, morula pătrunde în cavitatea uterină. V. 2. Blastocistul (Blastocystis) La scurt timp după ce morula pătrunde în uter, segmentarea continuă cu viteze inegale pentru micromere şi macromere. La 96 ore (aproximativ 4 zile de la fecundaţie) în interiorul morulei se evidenţiază o cavitate unică, plină cu lichid, denumită cavitatea blastocistului. Odată cu pătrunderea lichidului din cavitatea 83

Embriologie umană

uterină, prin zona pellucida, şi acumularea sa în cavitatea blastocistului, cele 58 blastomere existente la 96 ore după fecundaţie se separă în două porţiuni: -trofoblastul, un strat exterior de micromere (învelişul periferic); -embrioblastul, un grup de 5 macromere localizate central, în masa celulară internă. Produsul de concepţie astfel constituit ia numele de blastocist (Blastocystis). Trofoblastul

Cavitatea blastocistului

Blastocistul

Embrioblastul

Endometrul

Figura nr. 22. Blastocistul unilaminar.

În evoluţia sa blastocistul trece succesiv prin stadiile de blastocist unilaminar, bilaminar şi trilaminar. V. 2. 1. Blastocistul unilaminar (Blastocystis unilaminaris) Blastocistul unilaminar (Blastocysti unilaminaris) este alcătuit din: -cavitatea blastocistului; -embrioblastul; -trofoblastul (Gr. trophe, hrănire). Peretele cavităţii blastocistului este constituit din celule dispuse într-un singur strat (blastocistul unilaminar), care reprezintă trofoblastul parietal. Macromerele, care formează masa celulară internă (butonul embrionar sau embrioblastul), vor constitui embrionul. Celulele trofoblastului dau naştere structurilor nutritive, inclusiv porţiunii embrio-fetale a placentei. După formarea sa în ziua a 4-a (aproximativ 4 zile de la fecundaţie) blastocistul unilaminar pluteşte liber în cavitatea uterină timp de aproximativ două zile, căutându-şi locul ideal de implantare. Sub influenţa hormonală, endometrul uterin se transformă decidual. Implantarea se face mai frecvent în mucoasa fundului uterin deoarece, la acest nivel, tonusul muscular este mai scăzut în săptămâna care urmează ovulaţiei. Prezenţa zonei pellucida favorizează transferul substanţelor nutritive spre blastocist şi împiedică fixarea produsului de concepţie. Zona pellucida degenerează treptat şi dispare în ziua a 5-a. Dispariţia zonei pellucida permite mărirea rapidă de volum a blastocistului şi alipirea blastocistului (contactul direct) la endometrul uterin. 84

Embriologie umană Embrioblast

Endoblastul

Cavitatea blastocistului

Trofoblastul

Figura nr. 23. Blastocistul în ziua a 6-a după fecundaţie.

La începutul zilei a 6-a (ziua a 20-a a unui ciclu menstrual de 28 zile) blastocistul unilaminar se alipeşte de endometrul uterin care începe să-l erodeze. Trofoblastul de la nivelul polului embrionar (partea cu care s-a făcut implantarea în mucoasa uterină) proliferează şi în ziua a 7-a după fecundaţie se diferenţiază în două straturi: -un strat intern, denumit citotrofoblast; -o masă celulară multinucleată, situată extern, denumită sinciţiotrofoblast. În partea opusă implantării trofoblastul rămâne deocamdată nediferenţiat. În zona adiacentă embrioblastului (zonă denumită polul embrionar) sinciţiotrofoblastul emite prelungiri digitiforme care pătrund în endometru, pe care încep să-l erodeze. Se formează o breşă prin care blastocitul pătrunde în interiorul endometrului, implantându-se superficial. V. 2. 2. Blastocistul bilaminar (Blastocystis bilaminaris) Săptămâna a 2- a dezvoltării este caracterizată prin următoarele procese majore : - sfârşitul nidaţiei; - transformarea embrioblastului (buton embrionar) în disc embrionar bilaminar, aspect caracteristic stadiului de blastocist bilaminar (Blastocystis bilaminaris); - apariţia structurilor extraembrionare (primordiul cavităţii amniotice şi sacul vitelin primar); -continuarea diferenţierii trofoblastului în sinciţiotrofoblast şi citotrofoblast, urmată de constituirea corionului. 85

Embriologie umană

V. 2. 2. 1. Formarea discului embrionar bilaminar În săptămâna a doua după fecundaţie, în timp ce se finalizează implantaţia, la nivelul blastocistului se desfăşoară intense procese de diferenţiere. Vase sanguine materne

Primordiul cavităţii amniotice

Sinciţiotrofoblastul

Ectoblastul

Endoblastul

Citotrofoblastul

Cavitatea blastocistului Figura nr. 24. Blastocistul bilaminar în ziua a 8-a după fecundaţie. Polul embrionar.

La începutul stadiului de blastocist bilaminar (la trecerea din ziua a 7-a în ziua a 8-a după fecundaţie) embrioblastul capătă o formă turtită, circulară, asemănătoare unui disc. La sfârşitul zilei a 7-a după fecundaţie în interiorul ectoblastului embrionar, imediat sub trofoblastul polului de implantare apare un mic spaţiu denumit primordiul cavităţii amniotice. Podeaua primordiului cavităţii amniotice este alcătuită din celule înalte, de dimensiuni mari, cu activitate proliferativă intensă, dispuse sub forma unui strat ce constituie ectoblastul (Ectoblastus) sau epiblastul embrionar (Epiblastus embryonicus) numit şi Ectodermul primar. În ziua a 8-a după fecundaţie ectoblastul proliferează pe faţa embrioblastului dinspre cavitatea blastocistului, alcătuind un strat de celule cuboidale, de dimensiuni reduse, care constituie hipoblastul (Hypoblastus) numit şi endoblast (Endoblastus) sau endodermul primar. Studii de embriologie comparată sugerează că hipoblastul ia naştere prin delaminarea embrioblastului (Luckett WP). Subiacent discului embrionar, peretele unilaminar al cavităţii blastocistului se dedublează (devine bilaminar) prin apariţia unui strat de celule turtite care formează membrana exocelomică (Membrana exocoelomica). Această membrană subţire tapetează faţa internă a citotrofoblastului, şi se continuă cu endoblastul de pe circumferinţa discului embrionar, delimitând împreună cavitatea exocelomică 86

Embriologie umană

(lecitocelul primar) numită sacul vitelin primar (Saccus vitellinus primarius). Endoblastul devine plafonul cavităţii exocelomice. În stadiul de blastocist bilaminar, între cavitatea amniotică şi sacul vitelin primar se formează discul didermic (discul bilaminar), alcătuit din cele două foiţe (ectoblast şi) care aderă între ele: -ectoblastul (ectodermul primitiv) care alcătuieşte podeaua amnionului; -endoblastul (endodermul primitiv) care constituie plafonul lecitocelului. Sinciţiotrofoblastul Citotrofoblastul Primordiul cavităţii amniotice Ectoblastul Endoblastul

Cavitatea exocelomică (Lecitocel I) Magma reticulată Trofoblast nediferenţiat Figura nr. 25. Blastocistul bilaminar în ziua a 8-a după fecundaţie.

La sfârşitul săptămânii a doua diametrul discului bilaminar are dimensiuni cuprinse între 0,1 ‒ 0,2 mm. Expunerea produsului de concepţie la agenţi teratogeni în timpul primelor două săptămâni poate distruge blastocistul şi/sau poate determina avort spontan. V. 2. 2. 2. Implantaţia (Phasis implantationalis) În ziua a 8-a după fecundaţie, odată cu individualizarea sinciţiotrofoblastului şi a citotrofoblastului, blastocistul trece de la modul de hrănire autotrof din rezervele proprii ale zigotului, la hrănirea heterotrofă, pe seama

87

Embriologie umană

substanţelor hrănitoare rezultate din eroziunea endometrului uterin transformat decidual. Implantaţia (Phasis implantationalis) sau nidaţia (Fr. Nid, cuib) începe la sfârşitul primei săptămâni de viaţă i.u. şi se definitivează la sfârşitul celei de a doua. Pe tot parcursul implantaţiei oul se afundă progresiv în endometru, până când va fi acoperit total de acesta. Celulele sinciţiotrofoblastului dislocă celulele endometriale din centrul zonei de implantare, care suferă un proces de apoptoză (moarte celulară dirijată) ce favorizează invazia endometrului. Pe măsură ce implantaţia blastocistului avansează, contactul trofoblastului cu endometrul se extinde favorizând diferenţierea trofoblastului în citotrofoblast şi sinciţiotrofoblast. Citotrofoblastul este constituit dintr-un strat de celule mononucleate, cu mitoze frecvente, prin care se obţin noi celule, care migrează în sinciţiotrofoblast, unde fuzionează şi îşi pierd membrana celulară. Sinciţiotrofoblastul constă într-o masă celulară multinucleată, care se extinde rapid şi produce hormonul gonadotrop corionic (hCG). În timpul procesului de implantare, sinciţiotrofoblastul suferă modificări importante. În ziua a 9-a după fecundaţie, sinciţiotrofoblastul pătrunde în stroma endometrială şi în masa sa apar cavităţi denumite lacune care în zilele a 10-a şi a 11-a confluează începând din dreptul polului embrionar al blastocistului. Se formează o reţea lacunară ce conferă sinciţiotrofoblastului aspect buretos. În ziua a 9-a şi a 10-a blastocistul depăşeşte epiteliul uterin şi pătrunde în stroma endometrială. Celulele stromei din zona de contact cu trofoblastul se transformă decidual, devin poliedrice şi acumulează glicogen şi material lipidic. Unele celule deciduale degenerează iar substanţele pe care le conţin pătrund in lacune, de unde (prin difuziune) străbat sinciţiotrofoblastul, constituind sursa nutritivă a blastocistului (nutriţie heterotrofă). Sub aceasta zonă şi în jurul ei se produce congestie vasculară şi edem. Capilarele endometrului se dilată prin acţiunea unei substanţe vasodilatatoare secretate de trofoblast, şi capătă aspect sinusoid. Prin distrugerea capilarelor (de către enzimele emise de sinciţiotrofoblast) sângele conţinut în capilare extravazează în endometru. În această perioadă are loc contactul propriu-zis între organismul matern şi embrion. Se stabileşte toleranţa imunitară a mamei la „alogrefa” reprezentată de blastocistul bilaminar. Modificările celulare şi vasculare, împreună cu cele ale glandelor uterine, constituie reacţia deciduală. Transformarea deciduală intereseaza iniţial numai zona de implantare, dar ulterior cuprinde tot endometrul, cu un gradient de omogenitate care scade de la zona de implantare spre coarnele uterine. Decidualizarea se află sub control hormonal. Ea presupune pregătirea prealabilă a endometrului de către secreiţa hormonală estro-progestativă ciclică, fiind desăvârşită prin prezenţa blastocistului. Stabilirea circulaţiei utero-placentare are loc în zilele a 11-a şi a 12-a, prin 88

Embriologie umană

ruperea capilarelor sinusoide sub acţiunea sinciţiotrofoblastului, şi pătrunderea sângelui matern în reţeaua lacunară prin care va circula lent. În zilele 11 - 12 de la fecundaţie, blastocistul este complet implantat fiind situat în întregime sub epiteliul endometrial (implantaţie interstiţială). Breşa de pătrundere este parţial astupată de un dop fibrinos ce determină o mică proeminenţă la suprafaţa endometrului. În zilele a 12-a şi a 13-a epiteliul endometrial din zona prin care a pătruns blastocistul se reface complet, moment în care implantaţia se consideră încheiată.

Figura nr. 26. Primele 2 săptămâni după fecundaţie. Ovulaţia, fecundaţia, transportul zigotului prin tuba uterină, morula la intrarea în cavitatea uterină, implantaţia blastocistului în endometru. (după Gray ). 89

Embriologie umană

Ca rezultat al transformării lacunare a sinciţiotrofoblastului, acesta va fi compus din trabecule neregulate. Partea periferică a sinciţiului absoarbe sângele extravazat şi continuă invazia în stroma adiacentă. În a 12-a zi după fecundaţie trabeculele sinciţiale şi spaţiile lacunare sunt bine stabilite dar nu sunt uniform dezvoltate în jurul produsului de concepţie. Către cavitatea uterină, trofoblastul formează un strat subţire, în timp ce spre peretele uterin formează o placă groasă şi continuă să se diferenţieze într-un strat intern (citotrofoblastul) şi unul extern (sinciţiotrofoblastul), transformat lacunar. Această diferenţiere pare a se datora suportului nutritiv mult mai redus al porţiunii dinspre cavitatea uterină. În zilele 12 – 13 după fecundaţie, trofoblastul de pe întreaga circumferinţă a blastocistului este diferenţiat în citotrofoblast şi sinciţiotrofoblast iar lacunele trofoblastice pline cu sânge sunt despărţite prin trabecule de sinciţiotrofoblast. În zilele 13 şi 14 reacţia deciduală cuprinde o zonă întinsă. La sfârşitul săptămânii a doua, citotrofoblastul emite prelungiri cu aspect de cordoane, care invadează treptat interiorul trabeculelor sinciţiotrofoblastice alcătuind vilozităţi primare (Villus primarius). În săptămâna a treia mezenchimul extraembrionar care căptuşeşte trofoblastul pătrunde în axul vilozităţilor primare transformându-le în vilozităţi secundare (villi secundari). Prin apariţia vaselor de sânge în axul mezenchimal, vilozităţile secundare devin vilozităţi terţiare (Villi tertiarii). Anomaliile de implantaţie apar ca răspuns la acţiunea a numeroase categorii de factori patogeni (inflamatori, genetici, imunologici, hormonali etc.), care pot determin, fie eşecul total al procesului de implantaţie, fie producerea sa defectuoasă (anomalii de sediu sau dezvoltarea unei placente patologice). Eşecul total al implantaţiei determină avorturi spontane. Eşecul parţial al implantaţiei şi consecutiv al placentaţiei poate determina dezvoltarea sarcinilor ectopice intra- sau extrauterine. Dezvoltarea unei placente patologice afectează grav produsul de concepţie, ajungându-se uneori la moartea in utero a produsului de concepţie. Sediul normal implantaţiei este situat superior şi posterior între ostiumul tubelor uterine, pe faţa anterioară sau posterioară a corpului uterin; implantările în oricare alt loc constituie sarcini ectopice. Sarcina ectopică intrauterină (Pregnantia intrauterina) poate fi: -istmică, lângă orificiul intern al uterului, cu placenta de dimensiuni reduse (placenta praevia); -într-un corn rudimentar al unui uter malformat; -cervicală, în interiorul colului uterin, extrem de rară (0,15%), are prognostic grav prin hemoragiile masive care însoţesc avortul spontan care se produce în aceste cazuri. Sarcinile ectopice extrauterine includ cazurile la care implantaţia se face în afara uterului. Cele mai frecvente (98% din cazuri) sunt sarcinile tubare, dar s-au observat şi sarcini abdominale, ovariene sau forme mixte, tubo-ovariene sau tubo90

Embriologie umană

abdominale. Sarciniile ampulare şi/sau pavilionare se finalizează prin: avortul tubar, ruptura tubară, extrem de rar continuarea sarcinii pînă în trimestrul al II -lea. Sarcina ectopică extrauterină (Pregnantia extrauterina) poate fi: -tubară (Pregnantia extrauterina tubalis), cea mai frecventă (92 - 98%) localizată în ampula tubei uterine (ampulară) sau în pavilion (pavilionară); -abdominală (Pregnantia extrauterina abdominalis): - primară (Pregnantia extrauterina abdominalis Primaria); - secundară (Pregnantia extrauterina abdominalis Secundaria). -ovariană (Pregnantia extrauterina ovariana), foarte rar întâlnită (1 – 2%); - mixtă: - tubo-ovariană; - tubo-abdominală. Sarcina cervicală este determinată de implantarea primitivă a blastocistului în canalul cervical, sub orificiul cervical intern. Poate fi considerată ca o varietate de placenta praevia primară. Implantaţia joasă, care determină formarea unei placente scurte (placenta praevia primară) poate fi determinată de neconcordanţa ritmului de diviziune şi progresie tubo-uterină a blastocistului, cu stadiul de pregătire pentru nidaţie al endometrului (prin insuficienţa secretorie a corpului progestativ ovarian). În aceste cazuri blastocistul ajunge pînă în regiunea istmică şi se implantează la acest nivel. Această ipoteză ar putea explica apariţia placentei praevia la primiparele tinere, fără antecedente inflamatorii genitale, la femeile care au urmat un tratament pentru combaterea infertilităţii sau cu mai multe avorturi spontane în antecedente. O altă cauză de apariţie a implantaţiei joase o constituie perturbarea transformării predeciduale a endometrului din regiunea corpului uterin, în perioada preimplantaţională, ca urmare a diminuării receptivităţii hormonale primare (malformaţii uterine), sau secundar unor procese inflamatorii. Această ipoteză explică incidenţa crescută a placentei praevia în malformaţiile uterine, la femeile cu chiuretaje în antecedente, la marile multipare, după intervenţii chirurgicale pe uter (miomectomii joase sau operaţii cezariene), precum şi asocierea frecventă a placentei praevia cu creşterea aderenţei placentei. Secundar tulburărilor placentaţiei, cazurile de placenta praevia prezintă frecvent anomalii de inserţie ale cordonului ombilical (inserţie paracentrală, marginală sau velamentoasă) sau anomalii ale vaselor ombilicale (arteră ombilicală unică) care afectează grav circulaţia feto-placentară. V. 2. 3. Blastocistul trilaminar (Blastocystis trilaminaris) Ultimul stadiu în evoluţia blastocistului corespunde blastocistului trilaminar (Blastocystis trilaminaris), existent în zilele a 12-a – a 14-a după fecundaţie. În acest stadiu de dezvoltare se diferenţiază mezodermul extraembrionar, cavitatea corială şi sacul corial. 91

Embriologie umană

Discul bilaminar continuă procesul de diferenţiere. Celulele neregulate care alcătuiesc ectoblastul devin columnare, înalte şi se dispun într-un singur strat, constituind podeaua cavităţii amniotice (Cavitas amniotica). Ectoblastul se continuă la periferia discului bilaminar, cu celule mari şi turtite denumite celule amniogene (cellulae amniogenicae) care alcătuiesc tavanul cavităţii amniotice. Primordiul cavităţii amniotice devine amnion primar (Amnion primarium). Sacul vitelin

Discul embrionar bilaminar Corionul

Endometrul embrionar Cavitatea corială

Amnionul primar

Figura nr. 27. Blastocistul trilaminar.

Celulele endoblastului devin cubice şi se dispun într-un singur strat, constituind tavanul sacului vitelin. Endoblastul ia numele de endoderm embrionar primar (Endoderma embryonicum). La periferia discului bilaminar, celulele cubice ale endoblastului se continuă cu celulele turtite situate pe suprafaţa sacului vitelin, care alcătuiesc membrana exocelomică. Un eveniment major al stadiului de blastocist trilaminar este diferenţierea ţesutului mezenchimal şi migrarea celuleor mezenchimale extraembrionare între peretele sacului vitelin primitiv şi trofoblast (situat la exterior). Încă din ziua 10-a (vârsta fertilizării) trofoblastul se detaşează de primordiul cavităţii amniotice şi de lecitocelul primar, care rămân la polul de implantare. Spaţiul dintre trofoblast şi cele două vezicule se umple cu o masă de celule mezenchimatoase dispuse în reţea - magma reticulată (Magma reticulare). Transformărilor rapide de la nivelul trofoblastului sunt urmate de transformări mai lente la nivelul discului bilaminar. Celule endoblastului alunecă pe faţa internă a membranei exocelomice delimitând sacul vitelin secundar (lecitocelul secundar), de dimensiuni mai reduse faţă de lecitocelul primar. O parte din lecitocelul primar se elimină sub formă de chisturi exocelomice. În ziua a 12-a (vârsta fertilizării) în interiorul magmei reticulate apar spaţii mari (lacune) care fuzionează alcătuind o cavitate unică numită cavitatea corială (Cavitas chorionica) sau celomul extraembrionar (Coeloma extraembryonicum) care persistă până în săptămâna a 9-a. 92

Embriologie umană

Prin apariţia cavităţii coriale pline cu lichid, mezodermul extraembrionar este împins excentric împărţindu-se în două foiţe continue care acoperă cele două vezicule (amnionul şi lecitocelul secundar) şi faţa internă a citotrofoblastului: - mezodermul extraembrionar somatic sau somatopleural care căptuşeşte citotrofoblastul şi se continuă pe suprafaţa amnionului acoperindu-l; -mezodermul extraembrionar splanhnic sau splanhnopleural care înveleşte sacul vitelin. Vilozitate primară

Vase sanguine sinusoide materne

Cavitatea amniotică Pedicul de fixaţie

Lecitocelul secundar

Mezodermul extraembrionar Splanhnic

Mezodermul extraembrionar Somatic Epiteliul endometrial refăcut

Chist exocelomic

Figura nr. 28. Blastocistul trilaminar în ziua a 14-a după fecundaţie. 93

Embriologie umană

La extremitatea caudală a discului embrionar persistă o punte de ţesut mezenchimal extraembrionar care se condensează alcătuind pediculul de fixaţie (Pedunculus connexens). Prin intermediul pediculului de fixaţie, embrionul se menţine în contact cu trofoblastul. Pediculul de fixaţie conectează mezoblastul extraembrionar somatic şi trofoblastul cu mezoblastul extraembrionar splanhnic şi discul embrionar. Mezodermul extraembrionar somatic, împreună cu cele două straturi ale trofoblastului (citotrofoblastul şi sinciţiotrofoblastul) pe care îl căptuşeşte alcătuiesc corionul (Chorion). Corionul formează peretele sacului corial, în interiorul căruia se află discul embrionar (situat între amnion şi sacul vitelin, şi suspendat de pediculul de fixaţie). V. 3. Gastrulaţia (Gastrulatio) - săptămâna a 3-a În săptămâna a 3-a după fecundaţie (la cinci săptămâni de la prima zi a ultimului ciclu menstrual) produsul de concepţie ajuns în stadiul de disc embrionar (Periodus discus embryonici) intră în etapa de gastrulaţie (Gastrulatio) caracterizată prin următoarele procese: -inducţie şi remaniere tisulară; -migrare celulară; -organizare morfogenetică. După ce embrionul se nidează cu succes, suferă o restructurare şi diferenţiere a celulelor componente. Are loc o rearanjare a celulelor care se dispun în trei straturi: ectoderm, mezoderm, endoderm intraembrionar. Din mezodermul axial se conturează notocordul (coarda dorsală) care induce dezvoltarea iniţială a sistemului nervos şi a coloanei vertebrale. Se formează tubul cardiac primitiv care este animat de contracţii începând cu ziua a 20-a de viaţă intrauterină. Se dezvoltă o reţea vasculară care permite schimburi de substanţe cu sângele matern şi astfel are loc trecerea la modul de nutriţie hemotrof (Lat. hemos / sânge). Procesul prin care discul embrionar didermic devine trilaminar se numeşte „gastrulaţie”. În timpul gastrulaţiei au loc următoarele evenimente: -apariţia liniei primitive (Linea primitiva); -formarea notocordului (Notochorda); -diferenţierea mezodermului intraembrionar (Mesoderma intraembryonicum); -transformarea discului bilaminar în disc trilaminar; -diferenţierea primordiile de organe din cele trei foiţe embrionare. Gastrulaţia începe în ziua a 15-a (vârsta fertilizării), odată cu apariţia liniei primitive pe suprafaţa discului embrionar, ca urmare a proliferării şi migrării celulelor epiblastice în plan medio-sagital Linia primitivă (Linea primitiva) 94

Embriologie umană

proemină în cavitatea amniotică sub forma unei benzi înguste de epiblast, dispusă în regiunea caudală a feţei dorsale a discului embrionar. Prin acumularea de noi celule epiblastice pluripotente, care se divid rapid, extremitatea cranială a liniei primitive se îngroaşă alcătuind nodul primitiv Hensen (Nodus primitivus). Concomitent, prin invaginarea celulelor epiblastice, în interiorul liniei primitive ia naştere un şanţ primitiv (Sulcus primitivus) care se continuă în centrul nodului primitiv cu o mică depresiune numită foseta primitivă (Fovea primitiva). Odată cu apariţia liniei primitive se pot identifica: -axa cranio-caudală; -polul cranial; şi polul caudal; -faţa ventrală şi faţa dorsală a embrionului; -marginile dreaptă şi stângă. Imediat după apariţia liniei primitive, celulele sale se divid prin mitoze succesive. Iau naştere celule rotunde, care părăsesc suprafaţa liniei primitive pentru a pătrunde în interiorul şanţului primitiv (invaginare) şi a migra între ectoblast şi endoblast. Stratul continuu de celule dispuse între ectoblast şi endoblast, suspendate într-o matrice gelatinoasă, constituie mezenchimul. Celulele mezenchimale prezintă mişcări ameboide şi o activitate fagocitară intensă. Linia primitivă continuă să formeze celule mezenchimale până în prima jumătate a săptămânii a patra, după care producerea de noi celule scade progresiv, ca şi dimensiunile liniei primitive. În a doua parte a săptămânii a patra (vârsta fertilizării) persistă un rest al liniei primitive situat în regiunea sacro-coccigiană iar la sfârşitul săptămânii a patra linia primitivă degenerează complet şi dispare. Persistenţa unor resturi ale liniei primitive după naştere dezvoltă teratoame sacrococcigiene la 1 din 35000 nou-născuţi. Diagnosticul antenatal al acestor tumori dezvoltate din celulele pluripotente ale liniei primitive (tumora conţine tipuri variate de ţesuturi, dezvoltate din toate cele trei foiţe embrionare) permite excizia chirurgicală promptă şi asigură un prognostic bun. Celulele mezenchimale de la nivelul liniei primitive migrează astfel: -între ectoderm şi endoderm, din centru către periferia discului embrionar trilaminar, alcătuind cea de a treia foiţă a discului trilaminar, numită mezodermul intraembrionar (Mesoderma intraembryonicum); -înspre polul cranial al embrionului, de o parte şi de cealaltă a procesului notocordal şi în jurul plăcii precordale, alcătuind cranial faţă de ea mezodermul cardiogen (Mesoderma cardiogenicum) dispus în formă de potcoavă; -spre părţile laterale ale discului embrionar trilaminar, la a cărui periferie se continuă cu mezodermul extraembrionar; -în regiunea caudală, pătrunzând în pediculul de fixaţie ca mezoderm secundar. Celulele mezenchimale aflate în foseta primitivă a nodul primitiv descris de Hensen migrează cranial şi median, alcătuind un cordon celular numit procesul notocordal sau lama notocordală (Lamina notochordalis). 95

Embriologie umană

Amnionul secţionat pentru a permite observarea feţei dorsale a discului trilaminar

Faţa dorsală a discului trilaminar

Nodul primitiv Linia primitivă

Figura nr. 29. Gastrulaţia. Faţa dorsală a discului trilaminar după îndepărtarea amnionului. Ziua a 16-a după fecundaţie.

Lama precordală

Faţa dorsală a discului trilaminar Nodul primitiv

Linia primitivă

Membrana cloacală

Figura nr. 30. Gastrulaţia. Formarea notocordului. Ziua a 18-a după fecundaţie.

96

Embriologie umană Amnionul

Foseta primitivă

Ectodermul

Alantoida

Canalul neuroenteric Placa precordală

Notocordul

Mezodermul intraembrionar

Endodermul Figura nr. 31. Gastrulaţia. Secţiune transversală. Zile 16 – 17 după fecundaţie. Amnionul

Placa neurală

Notocordul Nodul primitiv Pedicul de fixaţie

Mezodermul cardiogen Tavanul sacului vitelin

Alantoida

Figura nr. 32. Gastrulaţia. Formarea notocordului. Secţiune medio-sagitală. Ziua a 18-a după fecundaţie. 97

Embriologie umană

Iniţial procesul notocordal este situat median şi longitudinal, între ectoblast şi endoblast, apoi procesul notocordal creşte în direcţie cranială până ajunge în contact cu lama precordală, pe care nu o poate străbate deoarece este ferm ataşată ectodermului supraiacent. Lama precordală (Lamina prechordalis) constituie primordiul structurii didermice denumită membrană oro-faringiană primitivă (Membrana oropharyngealis primitiva) alcătuită din cele două foiţe - ectoderm şi endoderm fără celule mezodermale. Membrana oro-faringiană este o membrană didermică, de aspect circular, cu dimensiuni reduse. În zilele 16 – 17 (vârsta fertilizării) foseta primitivă se adânceşte în interiorul procesului notocordal dând naştere unui canalul notocordal (Canaliculus notochordalis) care străbate întregul proces notocordal. În acest stadiu de dezvoltare, procesul notocordal are aspectul unui tub celular care se extinde cranial de nodul primitiv, spre lama precordală. Podeaua procesului notocordal fuzionează cu endodermul embrionar subiacent. În următoarele 24 ore cele două foiţe fuzionate (podeaua canalului notocordal şi endodermul embrionar subiacent) degenerează progresiv. Se realizează pentru scurt timp o comunicare între canalul notocordal şi sacul vitelin. Porţiunea proximală a canalului notocordal persistă temporar sub numele de canal neuroenteric (Canaliculus neuroentericus), stabilind o comunicare tranzitorie între cavitatea amniotică şi sacul vitelin. Breşa din tavanul sacului vitelin se reface rapid. Porţiunea rămasă din procesul notocordal ia forma unei plăci aplatizate denumită placa notocordală sau lama notocordală (Lamina notochordalis) care se desprinde din endoderm. După desprinderea notocordului, endodermul plafonului sacului vitelin se reface devenind endoderm definitiv. Celulele plăcii notocordale situate la extremitatea cranială a embrionului proliferează, apoi se înrulează alcătuind coarda dorsală sau notocordul (Notochorda) dispus median, de la membrana oro-faringiană la nodul primitiv. Notocordul constituie o structură alcătuită din mezodermul axial care a parcurs etapele de canal notocordal, placă cordală, coardă dorsală. În perioada embrionară notocordul îndeplineşte multiple roluri: -conferă planul simetriei bilaterale; -defineşte axul primordial al corpului (axul longitudinal) şi îi conferă rigiditate; -constituie un schelet axial provizoriu al embrionului uman; -indică locul de amplasare al viitoarelor corpuri vertebrale; -funcţionează ca inductor primar. Notocordul induce transformarea ectodermului supraiacent în placă neurală şi apariţia şanţului neural.

98

Embriologie umană

Bibliografie 1. Ancăr Virgiliu Obstetrică şi Ginecologie, Ed. Medicală, Bucureşti, 2008 2. Andronescu A. Anatomia dezvoltării omului, Ed. Medicală, Bucureşti, 1987 3. Bajekal N.R., Michel MZ, Li T. C. Audit standards in ectopic pregnancy, J Obstet Gynecol 20: 119; 2000 4. Collins P. Gray's Anatomy, 40thed. Churchill Livingstone, Edit. 2009 5. Galan A., O’Connor J.E. The human blastocyst regulates endometrial epithelial apoptosis in embryonic adhesion, Biol Reprod 63: 430; 2000 6. Gilbert S.F. Developmental biology, 6th ed. Saunders, Sinauer; 2000 7. Lessey B.A. The role of the endometrium during embryo implantation, Human Reprod 15 (Supl 6): 39; 2000 8. Levine D. Ectopic pregnancies în Ultrasonography in Obstetrics and Gynecology, 4th ed. Philadelphia, W.B. Saunders; 2000 9. Lyons R.A., Saridogan E. The reproductive significance of human Fallopian tube cilia, Human Reproduction Update 12(4):363-372; 2006 10. Matijevic R., Kurjak A. Early pregnancy loss în The embryo as a patient, Kurjak A., Chervenak F.A., Carrera J. M. (eds); 2001 11. Smith S.K. Angiogenesis and implantation, Hum Reprod 15: 59; 2000 12. Strowitzki T., Germeyer A., Popovici R. and von Wolff M. The human endometrium as a fertility-determining factor, Oxford University Press, Human Reproduction 12(5):617-630; 2006 V. 4. Perioada embrionară - săptămânile a 4-a – a 8-a Perioada embrionară cuprinde primele 60 zile (8 săptămâni ) de dezvoltare intrauterină constituind perioada cu cel mai mare risc teratogen de pe parcursul întregii vieţi a produsului de concepţie, deoarece în această perioadă iau naştere primordiile tuturor organelor. În primele 4 săptămâni, pornind de la zigot (oul fecundat) se formează embrionul; această perioadă reprezintă embriogeneza (Embriogenesis). Producerea unei agresiuni în primele 4 săptămâni de dezvoltare intrauterină poate determina avortarea embrionului. În săptămânile 4 - 8 de viaţă intrauterină are loc formarea organelor organogeneza (Organogenesis) şi modelarea lor - morfogeneza (Morphogenesis). Producerea unei agresiuni în săptămânile 3 – 8 poate determina apariţia de malformaţii congenitale grave. Caracterele generale care marchează perioada embrionară sunt: -stabilirea formei generale a corpului, -apariţia primordiilor de organe. 99

Embriologie umană

Gastrulaţia este urmată începând din zilele 22 – 24 de o nouă perioadă evolutivă neurulaţia (Neurulatio); săptămâna a 4-a corespunde stadiului de dezvoltare „neurulă”. În cursul neurulaţiei continuă creşterea discului embrionar mai întâi în sens cranio-caudal, în lungime, apoi şi în lăţime, mai ales în jumătatea cefalică, încât discul embrionar îşi modifică forma luând aspect piriform iar dimensiunile sale cresc de la 2,6 mm. la vârsta de 21 zile, la 5,5 mm în zilele 24 – 26 de dezvoltare intrauterină. La începutul săptămânii a 4-a neurula prezintă toate regiunile topografice ale viitorului embrion dispuse în plan orizontal. Aria discului embrionar apare împărţită în trei zone: -zona mediană cu nodul Hensen în centru, prelungirea cefalică şi linia primitivă extinse către cei doi poli; -zonele laterale, în care a apărut al treilea strat celular - mezoblastul (mezenchimul) intraembrionar - care se continuă la marginile discului embrionar cu mezoblastul extraembrionar. În ziua 19 – 20 dispare linia primitivă, în locul ei situându-se notocordul. Celulelel ectoblastului supraiacente notocordului proliferează alcătuind placa neurală, dispusă median, longitudinal, deasupra notocordului. Sub efectul inductor al notocordului placa neurală se înfundă alcătuind şanţul neural, delimitat de două creste. Prin alipirea buzelor şanţului neural ia naştere tubul neural; cele două creste neurale se dezvoltă de o parte şi de cealaltă a tubului neural. Mezoblastul situat de o parte şi de alta a notocordului se diferenţiază în două mase paraaxiale, două mase intermediare şi două mase laterale. Masele celulare diferenţiate din cele trei straturi de celule ale discului embrionar (ectoderm, endoderm, mezoderm) continuă să evolueze, fiecare participă la formarea structurilor embrionare şi ulterior fetale. Dezvoltarea rapidă şi inegală a tubului neural (mai accentuată în regiunea rostrală) determină curbarea activă a neurulei în axul longitudinal. Concomitent are loc o încurbare în sens transversal, în mod pasiv ca urmare a involuţiei sacului vitelin. În acest timp, datorită creşterii discului embrionar în sens cranio-caudal, medio-ventral şi dorso-ventral marginile discului embrionar se apropie una de cealaltă pe faţa ventrală, discul se alungeşte devenind un tub cilindric curbat, cu extremităţile orientate una spre cealaltă, pe faţa ventrală. În cursul săptămânii a 4-a de viaţă intrauterină pe suprafaţa spatelui embrionar se observă proeminenţele somitelor. Tubul neural este închis numai în dreptul lor, prezentând neuroporul anterior şi posterior care se închid la 24 respectiv 28 zile de viaţă intrauterină. În ziua a 24-a îşi fac apariţia primele două din cele şase perechi de arcuri branhiale iar cordul proemină ventral. La vârsta de 26 zile devin vizibile primordiile membrelor superioare şi placodele otice. 100

Embriologie umană

În ziua a 28-a apar primordiile membrelor inferioare şi placodele cristaliniene. Se observă intestinul cu cele trei segmente: anterior, mijlociu şi posterior; din intestinul anterior se dezvoltă primordiul aparatului respirator. Transformarea discului embrionar pe parcursul săptămânii a 4-a a dezvoltării într-o formaţiune tubulară prin procesele de curbare duce la apariţia embrionului. La sfârşitul acestei săptămâni embrionul măsoară cca. 4,5 mm, are o formă puternic arcuită, este de 10.000 de ori mai mare decât oul fecundat originar şi se dezvoltă rapid. V. 4. 1. Neurulaţia (Neurulatio) În timpul neurulaţiei, în săptămâna a 4-a, continuă diferenţierea celor trei foiţe embrionare: -ectodermul embrionar (Ectoderma embryonicum), -endodermul embrionar (Endoderma embryonicum), -mezodermul embrionar (Mesoderma intraembryonicum). Neurulaţia este un proces indus de notocord, sub influenţa căruia din ectodermul embrionar se formează: -placa neurală, -şanţul neural, -crestele neurale, -tubul neural. În ziua a 18-a a dezvoltării intrauterine ectodermul din regiunea cranială a discului embrionar, situat dorsal de notocord, proliferează alcătuind placa neurală (Lamina neuralis). Placa neurală se continuă lateral cu ectodermul din care s-a format, printr-o zonă denumită joncţiune neuroectodermală (Junctio neuroectodermalis). Iniţial, placa neurală este situată cranial de nodul primitiv. Concomitent cu alungirea notocordului, placa neurală se alungeşte până la membrana orofaringiană. În aceeaşi zi, placa neurală invaginează de-a lungul axului median longitudinal (dorsal de notocord) formând: -şanţul neural (Sulcus neuralis) - supraiacent notocordului, -două plici neurale (Plica neuralis) dispuse de o parte şi de cealaltă a şanţului neural, pe toată lungimea sa. Plicile neurale se dezvoltă mai intens la extremitatea cranială a embrionului, unde proeminenă constituind prima schiţă a creierului. În ziua a 21-a a dezvoltării plicile neurale se apropie şi fuzionează progresiv începând din regiunea perechii a 4-a de somite cervicale către extremităţi. Prin fuziunea plicilor neurale se obţine tubul neural (Tubus neuralis). Neuroporul anterior al tubului neural se închide la vârsta de 25 zile (vârsta dezvoltării) iar neuroporul posterior, la vârsta de 28 zile.

101

Embriologie umană Ganglionul spinal

Ectodermul Tubul neural Sclerotom

Somita ½ caudală ½ rostrală

Dermomiotom

Notocordul Aorta dorsală

Figura nr. 33. Reprezentarea schematică a căilor de migrare urmate de celulele crestelor neurale. După emergenţa celulelor din tubul neural (1), celulele crestelor neurale migrează dorso-ventral printre tubul neural şi sclerotom (2), sau înăuntrul limitelor părţii rostrale a somitei, ce contribuie la formarea ganglionul spinal situat pe traiectul rădăcinii dorsale) (3) a nervului spinal. Alte celule migrează printre sclerotom şi dermamiotom (4) sau printre două somite consecutive (5) şi ajung la aorta dorsal,ă unde se comasează lanţul primar al ganglionilor simpatici. Celulele crestelor neurale pot urma şi calea longitudinală, înapoia ectodermului siperficial (6), sau de-a lungul aortei dorsale (7). Celulele crestelor neurale ce migrează printre ectoderm şi dermamiotom se vor diferenţia în celule pigmentare. (după Le Douarin).

Pe măsură ce se constituie, tubul neural se separă de ectodermul din care a luat naştere. Odată cu închiderea şanţului neural, celulele situate în zona joncţiunii neuroectodermale invadează mezoblastul de pe laturile tubului neural şi formează o masă celulară comună, creasta neurală (Crista neuralis). Această masă unică se separă într-o porţiune dreaptă şi una stângă care migrează dorso-lateral, de-a lungul tubului neural formând crestele neurale. La vârsta de 21 zile (vârsta dezvoltării) crestele neurale sunt situate între tubul neural şi ectodermul superficial. Topografic se disting crestele neurale prozencefalice (situate de-a lungul prozencefalului), mezencefalice (pe laturile mezencefalului) şi rombencefalice (de o parte şi de cealaltă a rombencefalului). 102

Embriologie umană

Studiile experimentale (Horstadius 1950, Weston, 1970; Le Douarin, 1982, Maderson, 1997) au demonstrat rolul crestelor neurale în dezvoltarea extremităţii cefalice. Celulele crestelor neurale circulă prin embrion pe căi bine definite, în perioade bine definite şi se opresc în locuri precis delimitate unde determină realizarea unor structuri complexe. Căile de migrare a celulelor crestelor neurale au fost studiate experimental (Le Douarin, Smith 1988; Baroffio, Dulac, Le Douarin 1993). Neurulaţia se încheie la sfârşitul săptămânii a 4-a a dezvoltării, odată cu închiderea neuroporului posterior al tubului neural. V. 4. 2. Diferenţierea şi evoluţia ectodermului embrionar Tubul neural constituie primordiul sistemului nervos central. Formarea tubului neural este un proces celular complex, multifactorial, care implică o cascadă de mecanisme moleculare şi factori extrinseci. Celulele ectodermale situate în peretele tubului neural proliferează şi se diferenţiază alcătuind: -stratul ependimar (Stratum ependymale), -stratul paleal (Stratum palliale), -stratul marginal (Stratum marginale). La extremitatea cefalică a tubului neural se schiţează trei vezicule cerebrale (Vesiculae cerebrales): -creierul anterior - prozencefalul (Prosencephalon), -creierul mijlociu - mezencefalul (Mesencephalon), -creierul posterior rombencefalul (Rombencephalon). Din prima veziculă cerebrală - prozencefalul (Prosencephalon) - se formează: -telencefalul (Telencephalon), din care iau naştere emisferele cerebrale şi lamina terminalis; -diencefalul (Diencephalon), din materialul căruia se diferenţiază vezicula optică (care va forma retina), nervul optic şi neurohipofiza. A doua veziculă cerebrală, denumită şi creierul mijlociu sau mezencefal (Mesencephalon) va constitui mezencefalul definitiv. Cea de a treia veziculă cerebrală, rombencefalul (Rombencephalon) formează: -metencefalul (Metencephalon) din care se dezvoltă cerebelul şi puntea Varolio; -mielencefalul (Mielencephalon) din care ia naştere bulbul rahidian. Tubul neural situat în continuarea veziculelor cerebrale dă naştere ţesutului ependimar, neuronilor şi celulelor gliale ale măduvei spinării. Cavitatea din interiorul tubului neural - canalul neural (Canalis neuralis) dă naştere sistemului ventriculilor cerebrali (în interiorul veziculelor cerebrale) şi canalului ependimar (în interiorul măduvei spinării). 103

Embriologie umană Epiblast

Tubul neural

Ganglion simpatic Ganglion spinal

Glanda medulosuprarenală

Notocordul

Glanda corticosuprarenală

Aorta dorsală

Lumenul intestinal

Creasta genitală Celomul intraembrionar

Celulele sistemului APUD

Ganglion visceral

Figura nr. 34. Derivatele ectodermului Secţiune frontală prin neurulă. Ziua a 28-a (vârsta fertilizării).

Din crestele neurale iau naştere: -ganglionii senzitivi ai nervilor cranieni (cu excepţia perechii a VIII-a); -ganglionii vegetativi; -ganglionii spinali; -muşchiul neted al irisului, -leptomeningele (pia mater şi arahnoida); -celula glială Schwann; -glanda medulosuprarenală -melanoblastele, -celulele sistemului APUD (Amino Precursor Uptake and Decarboxilaze). Formaţiunile cromafine se diferenţiază în luna a 2-a sub forma unor populaţii celulare situate în vecinătatea ganglionilor şi plexurilor nervoase autonome. Corpii carotidieni se dezvoltă în peretele fiecărei artere carotide interne în săptămîna a 7-a; ei sunt invadaţi de celule necromafine din ganglionii nervilor cranieni, în special ai nervului glosofaringian. Glanda medulosuprarenală se formează din materialul crestelor neurale, originea sa fiind printre primele demonstrate experimental (Hicks). Ectomezenchimul (Ectomesenchyma) se dezvoltă din mezenchimul extremităţii cefalice şi din material migrat din crestele neurale. Din ectomezenchim 104

Embriologie umană

se formează ţesutul osos, cartilaginos şi dermic al extremităţii cefalice; arcurile branhiale, dentina şi odontoblastele de la nivelul dinţilor; formaţiunile glomice, ţesutul conjunctiv al glandelor paratiroide, tiroidă şi timus. După desprinderea tubului neural, ectodermul superficial se reface, acoperă tubul neural şi regiunea dorsală a embrionului. Din ectodermul superficial se formează: -epiderma cu glandele sebacee şi sudoripare, glanda mamară, fanerele (unghiile şi foliculul pilos); -placodele olfactive, placodele otice şi cristalinul; -epiteliul cavităţii nazale; -adenohipofiza; -epiteliul cavităţii bucale, glandele salivare; -ameloblastele şi emailul dentar; -epiteliul canalului audtiv, membrana externă a timpanului; -epiteliul şi glandele canalului anal; V. 4. 3. Diferenţierea şi evoluţia mezodermului intraembrionar (Mesoderma intraembryonicum) În zile a 14-a şi a 15-a (vârsta dezvoltării), în stadiul presomitic, mezodermul intraembrionar situat cranial şi lateral de placa precordală proliferează alcătuind mezodermul cardiogen (Mesoderma cardiogenicum) în care se va forma cordul şi primordiul cavităţii pericardice (Primordium pericardiale). Odată cu formarea notocordului (mezodermul axial) şi a tubului neural, în ziua a 17-a (vârsta dezvoltării) mezodermul intraembrionar proliferează alcătuind mezodermul paraaxial (Mesoderma paraxiale), dispus sub forma a două coloane longitudinale, situate de o parte şi de cealaltă a notocordului. Fiecare coloană de mezoderm intraembrionar paraaxial se continuă ventral cu mezodermul intermediar (Mesoderma intermedium). La periferia discului embrionar, mezodermul intermediar se subţiază alcătuind mezodermul intraembrionar lateral (Mesoderma intraembryonicum laterale). Mezodermul intraembrionar lateral se scindează în două foiţe: -mezodermul intraembrionar splanchnic (Mesoderma intraembryonicum splanchnicum) - splanchnopleura - care se continuă cu mezodermul splanchnic extraembrionar de pe suprafaţa sacului vitelin; -mezodermul intraembrionar somatic (Mesoderma intraembryonicum somaticum) - somatopleura - care se continuă cu mezodermul somatic extraembrionar de pe suprafaţa amnionului. Spaţiul dintre cele două foiţe constituie celomul intraembrionar (Coeloma intraembryonicum) care iniţial comunică larg cu celomul extraembrionar

105

Embriologie umană

(Coeloma extraembyonicum). Această comunicare se reduce pe măsură ce se formează pereţii trunchiului. Celomul extraembrionar se reduce progresiv şi dispare odată cu mărirea dimensiunilor sacului amniotic. Dezvoltarea mezenchimului angiogen Apariţia şi dezvoltarea sistemului vascular embrionar necesită două procese: -vasculogeneza (Vasculogenesis), -angiogeneza (Angiogenesis). Formarea vaselor de sânge - vasculogeneza (Vasculogenesis) - începe în regiunea splanchnopleurei, unde ia naştere reţeaua capilarelor primitive. Aceste capilare dau naştere mezenchimului cardiogen, din care se formează primordiile tubului cardiac. Mezenchimul angiogen endotelial dă naştere endoteliului vascular şi endocardului. Vasculogeneza extraembrionară constă în dezvoltarea vaselor sanguine extra-embrionare încă din primele zile ale săptămânii a 3-a (vârsta dezvoltării), în mezenchimul splanchnic extraembrionar al sacului vitelin. Capilarele sanguine, arterele şi venele se formează din mezenchimul angiogen, înainte de începerea circulaţiei sanguine intraembrionare. Vasculogeneza intra- şi extraembrionară se desfăşoară în mai multe etape: Tubul neural

Notocordul

Amnionul

Amnionul

Mezodermul intermediar

Intestinul

Celomul intraembrionar

Sacul vitelin

Figura nr. 35. Diferenţierea şi evoluţia foiţelor embrionare Secţiune frontală prin neurulă. Ziua a 24-a (vârsta fertilizării).

106

Embriologie umană Ectodermul superficial Tubul neural Crestele neurale

Amnionul Somitele Notocordul

Aorta

Mezodermul intermediar Mezodermul splanchnic Lumenul intestinal

Celomul intraembrionar

Mucoasa intestinală

Mezodermul somatic

Figura nr. 36. Diferenţierea şi evoluţia mezodermului intraembrionar Secţiune frontală prin neurulă. Ziua a 28-a (vârsta fertilizării).

-Celulele mezenchimului cardiogen se diferenţiază în precursori ai celulelor endoteliale denumite angioblaste, care prin agregare formează insule vasculo-sanguine (descrise de către Wolff şi Pander); -Spaţiile intercelulare din interiorul insulelor vasculo-sanguine confluează alcătuind mici cavităţi; -Angioblastele se aplatizează, formează celule endoteliale dispuse în jurul cavităţilor din interiorul insulelor vasculo-sanguine, alcătuind endoteliul; -Cavităţile căptuşite de endoteliu fuzionează alcătuind o reţea de tuburi endoteliale (vasculogeneză); -Vasele sanguine pătrund în zonele învecinate prin formarea de noi muguri endoteliali şi fuzionează cu alte vase de sânge din zonă (angiogeneză); Celulele mezenchimale situate în jurul vaselor endoteliale primare se diferenţiază în elemente musculare şi conjunctive ale acestor vase de sânge. Dezvoltarea mezenchimul hematopoietic Primele elemente figurate ale sângelui (hemangioblastele) se formează în săptămâna a 3-a, din celulele endoteliale ale vaselor sanguine, pe măsură ce apar 107

Embriologie umană

noi vase de sânge în mezodermul splanchnic extraembrionar al sacului vitelin şi alantoidei. Formarea sângelui (hematogenesis) începe în săptămâna a 5-a. Iniţial are loc în mezenchimul hepatic, apoi în splină, măduva osoasă şi noduluii limfatici. Mezenchimul hematopoietic se diferenţiază în: -măduvă hematogenă, -splină, -organe limfoide. Eritrocitele fătului şi ale adultului se formează din celulele hematopoietice precursoare diferite. Dezvoltarea mezodermului cardiogen (Mesoderma cardiogenicum) Procesul de dezvoltare a cordului - cardiogeneza (Cardiogenesis) - începe în ziua a 14-a, odată cu diferenţierea mezodermului cardiogen. În timpul săptămânii a treia celulele mezodermului cardiogen schiţează o pereche de tuburi endoteliale dispuse longitudinal. La sfârşitul săptămânii a treia (zilele 20 - 21) cele două tuburi telescopează. Tubul cardiac unic se conectează la: -reţeaua vasculară de pe suprafaţa sacului vitelin, -vasele sanguine de la nivelul pediculului de fixaţie, -vasele sanguine ale corionului, -reţeaua vasculară intraembrionară. Aparatul cardiovascular este primul aparat care devine funcţional. La vârsta de 21 - 22 zile „inima bate şi sângele circulă”. Dezvoltarea mezodermului somitic La sfârşitul săptămânii a treia - ziua a 20-a (vârsta dezvoltării) mezodermul intraembrionar intră în stadiul somitic. În acest stadiu, care se întinde până în ziua a 30-a a dezvoltării, mezodermul paraaxial se diferenţiază dinspre centrul embrionului către extremităţile cranială şi dorsală, alcătuind proeminenţe denumite somite (Somiti) dispuse metameric, sub formă de perechi. Vârsta embrionului în această perioadă se poate exprima prin numărul de perechi de somite existente. La sfârşitul săptămânii a 5-a se atinge numărul definitiv de 42 – 44 perechi de somite dispuse metameric: -4 perechi somite occipitale, -8 perechi somite cervicale, -12 perechi somite toracale, -5 perechi somite lombare, -5 perechi somite sacrate, -8 – 10 perechi somite coccigiene. 108

Embriologie umană Tabelul nr. 2. Corelaţia dintre vârsta dezvoltării şi numărul de somite VÂRSTA DEZVOLTĂRII NUMĂR DE SOMITE NUMĂR DE SOMITE (DUPĂ STREETER (DUPĂ SADLER T.W.) G.L.)

Ziua a 20-a Ziua a 21-a Ziua a 22-a Ziua a 23-a Ziua a 24-a Ziua a 25-a Ziua a 26-a Ziua a 27-a Ziua a 28-a Ziua a 30-a

1– 4 4–7 7 – 10 10 – 13 13 – 17 17 – 20 20 – 23 23 - 26 26 – 29 32 – 35

1– 4 1– 4 5 – 12 5 – 12 13 – 20 13 – 20 21 – 29 21 –29 30 – 35 30 –35

Pe secţiune transversală somitele au aspect triunghiular, cu o cavitate centrală denumită miocel (rest al celomului intraembrionar), care dispare ulterior odată cu proliferarea celulelor somitice. Studii experimentale arată că formarea somitelor din mezodermul paraaxial necesită exprimarea genelor Notch ale căilor de semnalizare (semnalele Notch), genele Hox şi alţi factori de semnalizare. Celulele somitice au o mare capacitate de diferenţiere. Cele care alcătuiesc pereţii medial şi ventral ai somitelor se diferenţiază în celule mezenchimale care migrează către notocord şi tubul neural, alcătuind sclerotoamele (Sclerotomi). Celulele mezenchimale ale sclerotamelor se diferenţiază alcătuind fibroblastele, condroblastele şi osteoblastele ţesutului conjunctiv. Din sclerotom se formează: - dura mater (pahimeningele), - sclerotica, - coloana vertebrală, - miosepturile situate între miotoame, care vor forma coastele şi sternul. Sclerotoamele păstrează dispoziţia metamerică a somitelor care se regăseşte în metameria coloanei vertebrale. Porţiunea dorso-laterală a fiecărei somite va forma dermomiotoamele (Dermomyotomi), alcătuite din două zone: -una externă (laterală) din care se formează dermatoamele (Dermatomi), -una internă (medială) din care iau naştere miotoamele (Miotomi). Din dermatoame ia naştere dermul şi hipodermul pielii de la nivelul trunchiului. Ca şi sclerotoamele, dermatoamele îşi menţin metameria. Miotoamele sunt dispuse iniţial metameric având rol de inductor al metameriei coloanei vertebrale şi inervaţiei regionale (neuromeria). Din miotoame 109

Embriologie umană

iau naştere muşchii scheletului axial, muşchi care nu mai păstrează metameria: -muşchii peretelui antero-lateral ai trunchiului, -muşchii peretelui dorsal al trunchiului -muşchii diafragmei pelvine. Dezvoltarea mezodermului intermediar (Mesoderma intermedium) Mezodermul intermediar contribuie la formarea aparatului excretor (urinar) şi reproducător (genital). În săptămâna a 3-a, la vârsta de 19 zile (vârsta dezvoltării), mezodermul intermediar este dispus sub forma a două coloane situate de-a lungul peretelui dorsal al corpului. Ulterior, prin curbarea transversală a embrionului, mezodermul intermediar se situează ventral de mezodermul intraembrionar paraaxial (mezodermul somitic) şi se separă de acesta. În săptămâna a 4-a mezodermul intermediar se diferenţiază în sens craniocaudal, constituind trei schiţe renale care se succed cranio-caudal: -pronefros (Pronephros), -mezonefros (Mesonephros), -metanefros (Metanephros). -Pronefrosul (Pronephros- rinichiul cefalic - se dezvoltă în regiunea somitelor cervicale şi a primei perechi de somite toracale. Este o structură tranzitorie, nefuncţională. -Mezonefrosul (Mesonephros) se diferenţiază în regiunea somitelor toracale şi a primei perechi de somite lombare. Mezonefrosul participă la dezvoltarea aparatului genital şi a căilor urinare (trigonul vezical, ureterul, pelvisul renal, calicele mari, calicele mici, tubii colectori). Din mezonefros se dezvoltă canalul mezonefrotic, tubii mezonefrotici şi canalul paramezonefrotic. La sexul masculin canalul mezonefrotic situat paragenital dă naştere canalului epididimar, în timp ce canalul mezonefrotic situat infragenital devine canal deferent iar din canalul mezonefrotic infragenital se diferenţiază canalul deferent. Canalul mezonefrotic amplasat epigenital devine apendice epididimar. Tubii mezonefrotici situaţi paragenital formează canalele aferente, care în luna a 3-a (vârsta dezvoltării) realizează joncţiunea cu rete testis. Tubii mezonefrotici din regiunea capului epididimului formează canalele aberante rostrale. Tubii mezonefrotici situaţi în dreptul cozii epididimului dau naştere canalelor aberante caudale. Tubii mezonefrotici situaţi lângă polul inferior al testiculului, în regiunea paragenitală inferioară devin paradidim. Canalul paramezonefrotic (Müller) involuează la bărbat, persistând doar în regiunea cranială, unde formează hidatida sesilă (Morgagni) şi în extremitatea caudală, unde formează utricula prostatică (echivalentul vaginei de la sexul feminin). 110

Embriologie umană

La sexul feminin, canalul mezonefrotic (Wolff) epigenital devine canalul epooforului, care se termină în fund de sac, ca apendice veziculos. Restul canalului mezonefrotic degenerează şi dispare. Uneori poate persista şi se poate transforma chistic sau poate persista între epoofor şi vestibulul vaginal, sub aspectul unui cordon plin cuprins în grosimea ligamentului lat, în pereţii uterului şi ai vaginei, constituind canalul Gartner. Tubii mezonefrotici paragenitali involuează alcătuind epooforul. Tubii mezonefrotici craniali devin canale aberante rostrale. Tubii mezonefrotici situaţi caudal, în porţiunea infragenitală alcătuiesc parooforul. Canalul paramezonefrotic (Müller) contribuie la formarea căilor genitale feminine. Porţiunea cranială a canalelor paramezonefrotice constituie cele două tube uterine. Porţiunea inferioară a celor două canale paramezonefrotice fuzionează constituind canalul utero-vaginal din care ia naştere uterul şi vagina. -Metanefrosul (Metanephros) apare în regiunea somitelor lombare şi a primei perechi de somite sacrate. Din metanefros se dezvoltă nefronii rinichiului definitiv. Rinichii devin funcţionali în luna a 3-a (vârsta dezvoltării), după realizarea joncţiunii dintre tubul colector (dezvoltat din mezonefros) şi tubul contort distal al nefronului (dezvoltat din metanefros). În săptămâna a 5-a (vârsta dezvoltării) epiteliul celomic de pe faţa medială a mezonefrosului şi mezenchimul subiacent proliferează alcătuind creasta genitală, din care se vor forma gonadele. Dezvoltarea mezodermului lateral (Mesoderma intraembryonicum laterale) Concomitent cu formarea pereţilor trunchiului au loc mai multe evenimente: -închiderea comunicării dintre celomul intraembrionar şi celomul extraembrionar; -dispariţia celomului extraembrionar; -mărirea de volum a amnionului; -involuţia sacului vitelin. În săptămâna a 4-a (vârsta dezvoltării), odată cu delimitarea embrionului, în mezenchimul somatopleural apar mugurii membrelor. Din mezenchimul somatopleural se formează: -dermul şi hipodermul pielii din regiunea scheletului apendicular; -scheletul apendicular, articulaţiile şi muşchii membrelor; -membrana sinovială a articulaţiilor membrelor; -pereţii corpului; -muşchiul sfincter cloacal (din care se formează muşchii sfincter anal şi sfincter uro-genital); -foiţa parietală a seroaselor (pleură, pericard, peritoneu); -zona corticală a gonadei; 111

Embriologie umană

-porţiunea corticală a glandei suprarenale; -canalul paramezonefrotic (din care se formează tuba uterină, uterul şi parţial vagina); -tuberculul genital. Din mezenchimul splanchnopleural se dezvoltă: -foiţa viscerală a seroaselor (pleură, pericard, peritoneu), -elementele conjunctive şi musculare din structura tubului cardiac, tubului digestiv şi respirator: -ţesutul muscular neted (muşchii viscerali cu excepţia muşchiului neted al irisului, care este de origine ectodermală), -tunica submucoasă a tubului digestiv, -musculatura netedă a tubului digestiv şi respirator, -tunica medie a vaselor de sânge, -miocardul, -muşchii aparatului branhial, -celulele mioepiteliale, -splina -musculatura vezico-ureterală. V. 4. 4. Diferenţierea şi evoluţia endodermului embrionar (Endoderma embryonicum) Endodermul embrionar definitiv ia naştere în timpul gastrulaţiei, după desprinderea notocordului, prin refacerea plafonului sacului vitelin. Endodermul intraembrionar situat în tavanul sacului vitelin se continuă cu endodermul extraembrionar (Endoderma extra embryonicum) care constituie restul sacului vitelin. Factorii de creştere fibroblastici (Fibroblast Growth Factors - FGFs) sunt factori necesari dezvoltării embrionare precoce în axul antero-posterior. Alţi factori care contribuie la formarea endodermului sunt activinele, din familia TGF-β. Endodermul definitiv deţine informaţii specifice temporo-spaţiale care sunt esenţiale pentru dezvoltarea normală a tubului intestinal. Studii moleculare recente sugerează că genele Hox şi ParaHox, împreună cu semnalele „hedgehog” reglează diferenţierea regională a intestinului primitiv. La sfârşitul săptămânii a 4-a şi începutul săptămânii a 5-a de dezvoltare embrionul suferă o curbare transversală pasivă, ca urmare a involuţiei sacului vitelin şi dezvoltării rapide a somitelor. Endodermul embrionar definitiv al tavanului sacului vitelin este încorporat în interiorul embrionului, se adânceşte şi devine şanţ intestinal. Concomitent, plicile laterale ale corpului (Plica lateralis corporis) cresc ventral şi medial, contribuind la transformarea şanţului intestinal în tub intestinal, curbarea transversală a embrionului şi constituirea pereţilor corpului. Iniţial tubul intestinal este dispus longitudinal, între membranele didermice (ecto-endodermală) oro-faringiană şi cloacală. 112

Embriologie umană

Mugurele respirator

Membrana bucofaringiană

Intestinul anterior

Cordul

Ficatul

Canalul vitelin

Intestinul mijlociu

Alantoida Intestinul posterior

Membrana cloacală

Figura nr. 37. Diferenţierea şi evoluţia endodermului Secţiune Sagitală prin embrion. Săptămâna a 4-a (vârsta fertilizării).

Pungile faringiene

Diverticul respirator Stomodeum

Esofagul Ficatul

Intestinul mijlociu

Pancreasul

Alantoida

Septul uro-rectal Cloaca

Intestinul posterior

Figura nr. 38. Diferenţierea şi evoluţia endodermului Secţiune sagitală prin embrion. Săptămâna a 6-a (vârsta fertilizării).

113

Embriologie umană

Dezvoltarea rapidă a veziculelor cerebrale (situate în jumătatea cranială a tubului neural) în săptămâna a 4-a determină curbarea activă a embrionului în sens craniocaudal, care antrenează încurbarea tubului digestiv şi încorporarea sa în interiorul embrionului. În această etapă tubul intestinal este alcătuit din trei segmente: - intestinul anterior (Prosenteron), - intestinul mijlociu (Mesenteron), - intestinul posterior (Mesenteron). În momentul formării tubului intestinal, porţiunea sa mijlocie comunică larg cu sacul vitelin. Involuţia progresivă a sacului vitelin este urmată de transformarea sacului vitelin în canal vitelin şi reducerea progresivă a comunicării cu tubul intestinal. Canalul vitelin împreună cu diverticulul alantoidian este încorporat în cordonul ombilical. Ca urmare a dezvoltării amnionului şi a formării peretelui antero-lateral al trunchiului, se reduce atât comunicarea dintre canalul vitelin şi intestinul mijlociu cât şi comunicarea dintre celomul intraembrionar şi celomul extraembrionar. În regiunea ombilicului persistă o comunicare îngustă între celomul extraembrionar (din cordonul ombilical) şi celomul intraembrionar (cavitatea internă a corpului). Lumenul tubului intestinal este căptuşit de endodermul definitiv, care formează mucoasa tubului intestinal (învelişul epitelial al tubului intestinal). Endodermul intestinului anterior formează: -mucoasa porţiunii posterioare a cavităţii bucale, -mucoasa linguală, -învelişul epitelial al amigdalelor, -învelişul epitelial al urechii medii, antrumului mastoidian şi tubei auditive, -glandele tiroidă, paratiroide şi timus, -mucoasa esofagului, stomacului, primei părţi a duodenului, mugurele hepato-cistic şi mugurii pancreatici, -mucoasa faringelui, laringelui, arborelui traheo-bronşic şi epiteliul alveolar. Endodermul intestinul mijlociu formează: epiteliul restului duodenului, jejunului, ileonului, cecumului, apendicelui vermiform, colonului ascendent, 2/3 drepte ale colonului transvers. Endodermul intestinului posterior formează: -epiteliul 1/3 stângi a colonului transvers, -epiteliul colonului descendent, colonului sigmoid, rectului, -epiteliul vezicii urinare (cu excepţia trigonului vezical), -epiteliul porţiunii inferioare a vaginei (la femeie), -epiteliul uretrei prostatice, diafragmatice şi parţial al uretrei spongioase (la bărbat). -epiteliul prostatei (la bărbat). 114

Embriologie umană

V. 4. 5. Diferenţierea şi evoluţia celomului intraembrionar (Coeloma intraembryonicum) Iniţial celomul intraembrionar comunică larg cu celomul extraembrionar, mezodermul splanhnic extraembrionar de pe suprafaţa sacului vitelin se continuă cu mezodermul spanhnic intraembrionar iar mezodermul somatic extraembrionar de pe suprafaţa amnionului se continuă cu mezodermul somatic extraembrionar. Pe măsură ce sacul vitelin involuează, tavanul său pătrunde în interiorul embrionului constituind tubul intestinal iar restul sacului vitelin aflat în involuţie devine canal vitelin. Comunicarea canalului vitelin cu tubul intestinal este iniţial larg deschisă dar se îngustează pe măsură ce sacul vitelin involuează. În săptămâna a 5-a de viaţă intrauterină, între zilele 35 – 40, canalul vitelin se închide. Involuţia sacului vitelin determină: -încurbarea pasivă a embrionului în sens transversal; -constituirea cavităţii interne a corpului pe seama celomul intraembrionar, între mezodermul splanchnic (splanchnopleural) şi cel somatic (somatopleural); -formarea peretelui antero-lateral al trunchiului. Între splanhnopleură şi somatopleură se delimitează celomul intraembrionar Pe măsură ce are loc involuţia sacului vitelin, se accentuează încurbarea în sens transversal şi celomul intern comunică din ce în ce mai puţin cu celomul extern ajungându-se la o comunicare redusă între celomul intraembrionar şi celomul extraembrionar, la nivelul ombilicului. Celomul intraembrionar se separă astfel de cel extraembrionar cu excepţia zonei situate la nivelul ombilicului primitiv. Foiţa viscerală - mezodermul splanchnic (Mesodema splanchnicum) splanhnopleura - înveleşte viscerele, se mulează pe viscerele care se dezvoltă în cavitatea internă constituind foiţa viscerală a seroaselor (pleură, pericard, peritoneu) şi ţesutul muscular neted al tubului digestiv şi respirator. Foiţa viscerală se reflectă pe pereţii cavităţii interne, unde se continuă cu foiţa parietală. Foiţa parietală - mezodermul somatic (Mesoderma somaticum )somatopleura - căptuşeşte pereţii corpului, constituind foiţa parietală a seroaselor (pleură, pericard, peritoneu) şi participând la formarea pereţilor corpului. În dezvoltarea sa, concomitent cu formarea cordului, a plămânilor şi tubului digestiv subdiafragmatic, şi ulterior prin coborârea testicului, celomul intraembrionar se segmentează succesiv alcătuind: -cavitatea pericardică (Cavitas pericardialis); -cavitatea pleurală (Cavitas pleuralis); -cavitatea peritoneală (Cavitas peritonealis); -cavitatea vaginală a testiculului (Saccus vaginalis). Toate cavităţile care iau naştere prin segmentarea celomului intraembrionar sunt căptuşite de mezodermul somatic (somatopleural) care se continuă pe suprafaţa viscerelor (organe interne conţinute în cavitatea celomului intraembrionar) cu mezodermul splanchnic (splanhnopleura). 115

Embriologie umană

Iniţial cavitatea pericardică comunică cu cavitatea peritoneală prin cele două canale pericardo-peritoneale (canalele pleurale). Separarea cavităţii pericardice de canalele pleuro-peritoneale are loc prin fuziunea membranelor pleuro-pericardice, iar separarea cavităţilor pleurale de cavitatea peritoneală are loc prin fuziunea membranelor peritoneale cu mezoesofagul şi formarea diafragmului. În masa mezodermală care separă cele două canale pleuro-peritoneale se dezvoltă mugurii pulmonari, care proemină în lumenul canalelor pleuroperitoneale, transformându-le în cavităţi pleurale. Membranele pleuro-pericardice se dezvoltă din peretele lateral al toracelui embrionar, între mugurii pulmonarii şi tubul cardiac primitiv, sub forma a două creste (plici) care proemină în lumenul canalelor pleuro-peritoneale. La formarea membranelor pleuro-pericardice participă şi venele cardinale comune care în drumul lor spre cord determină apariţia plicilor pleuro-pericardice situate între pleură şi pericard; vena cardinală dreaptă este mai voluminoasă şi plica pleuro-pericardică dreaptă vas fi mai întinsă. Pe măsură ce plămânii şi cavităţile pleurale se dezvoltă, se întind pe laturile cordului şi pătrund în peretele toracal, plicile pleuro-pericardice cresc devenind membrane pleuro-pericardice care vin în contact între ele dar şi cu masa mezodermală mediană, separând cavitatea pericardică de cavităţile pulmonare şi cavitatea pulmonară dreaptă de cea stângă. Epiteliul amniotic Ectodermul

Amnionul Endodermul sacului vitelin

Tubul neural Artera aortă Celomul intraembrionar

Mezodermul somatic

Celomul extraembrionar Sacul vitelin

Mezodermul lateral

Mezodermul splanchnic extraembrionar

Mezodermul splanchnic intraembrionar

Figura nr. 39. Secţiune tranversală prin embrion ziua a 14-a. Mezodermul lateral se clivează în mezoderm splanchnic şi somatic. Celomul intraembrionar comunică larg cu celomul extraembrionar (cavitatea corială).

116

Embriologie umană Ectodermul

Epiteliul amniotic

Tubul neural

Amnionul

Artera aortă

Endodermul tubului intestinal

Mezodermul lateral

Mezodermul splanchnic intraembrionar

Mezodermul somatic intraembrionar

Mezodermul somatic intraembrionar

Intestinul Canalul vitelin

Comunicarea dintre celomul intra- şi extraembrionar

Sacul vitelin Mezodermul splanchnic extraembrionar

Celomul extraembrionar

Figura nr. 40. Secţiune tranversală prin embrion ziua 21. Comunicarea dintre intestinul mijlociu şi sacul vitelin se îngustează devenind canal vitelin.

Membranele pleuro-pericardice iau parte la formarea pericardului fibros. Separarea cavităţilor pulmonare de cavitatea peritoneală are loc în săptămânile 7 – 11 pe seama membranelor pleuro-peritoneale. Porţiunea inferioară a canalelor pleuro-peritoneale este presată în sens caudal prin expansiunea mugurilor pulmonari şi în sens cranial de către ficat şi stomac, constituind pliurile pleuro-peritoneale în săptămâna a 5-a de viaţă intrauterină. În săptămâna a 6-a de viaţă intrauterină pliurile pleuro-peritoneale se măresc devenind membrane pleuro-peritoneale şi se aplică pe marginile septului transvers şi mezoesofagului cu care fuzionează în săptămâna a 7-a de viaţă intrauterină. Astfel se completează diafragmul prin care cavitatea pericardică şi cavităţile pulmonare se separă de cavitatea peritoneală. Canalele pericardo-peritoneale denumite şi canale pleurale adăpostesc în interiorul lor mugurii pulmonari care se alungesc în sens cranio-caudal. Porţiunea inferioară a canalelor pleuro-peritoneale este presată în sens caudal prin expansiunea mugurilor pulmonari şi în sens cranial de către ficat şi stomac, constituindu-se astfel membranele pleuro-peritoneale, care se sudează în săptămâna a 7-a de viaţă intrauterină cu septul transvers şi mezoesofagul alcătuind diafragma. 117

Embriologie umană Epiteliul amniotic

Ectodermul

Amnionul

Crestele neurale Tubul neural

Mezoderm somatic

Artera aortă Endodermul tubului intestinal

Celomul intraembrionar

Mezoderm somatic

Amnionul Epiteliul amniotic Mezodermul splanchnic

Figura nr. 41. Secţiune tranversală prin embrion săptămâna a 5-a. Foiţa viscerală a seroasei peritoneale (mezodermul splanchnic - splanchnopleura) se reflectă pe pereţii cavităţii interne, unde se continuă cu foiţa parietală (mezodermul somatic - somatopleura căptuşeşte cavitatea internă). Esofagul Traheea Pleura parietală

Mugure pulmonar

Canalul pericardo-peritoneal

Peritoneul visceral Figura nr. 42. Secţiune frontală prin embrio săptămâna a 5-a. Mugurii pulmonari se dezvoltă în canalele pleuro-peritoneale care comunică larg cu cavitatea peritoneală şi cavitatea pericardică.

118

Embriologie umană

Diafragma se formează prin fuziunea septului transvers cu membranele pleuro-peritoneale, mezoesofagul dorsal şi material migrat din ultimele miotoame toracale. Septul transvers apare în săptămâna a 3-a de viaţă de viaţă intrauterină, cranial de cavitatea pericardică. Are formă de semilună, cu pântecul situat anterior şi extremităţile ascuţie situate dorsal. Situat iniţial în regiunea cervicală, în dreptul somitelor C3, C4, C5, septul transvers formează centrul tendinos al diafragmei, inervaţia sa fiind asigurată din săptămâna a 5-a de viaţă intrauterină de nervii spinali C3, C4, C5 care alcătuiesc nervul frenic. Peretele dorsal al corpului creşte rapid determinând coborârea diafragmei la nivelul somitei toracale 3 în săptămâna a 6-a de viaţă intrauterină, ajungând în dreptul somitei 1 lombare la finele lunii a 2-a. În drumul său către septul transvers, nervul frenic - de fiecare parte străbate membranele pleuro-pericardice fiind inclus ulterior în pericardul fibros (odată cu fuziunea celor două membrane pleuro-pericardice şi transformarea lor în pericard fibros). Membrana pleuro-peritoneală dreaptă fuzionează cu septul transvers mai timpuriu decât cea stângă. În luna a 4-a de viaţă intrauterină mioblaştii regiunii toracale inferioare situaţi în jurul membranelor pleuro-peritoneale vor da naştere porţiunii periferice, musculare, a diafragmei. Ca urmare a originii sale din ultimele miotoame toracale, partea periferică a diafragmei este inervată de ultimii 6 – 7 nervi intercostali. Centrul tendinos

Hiatusul esofagian Vena cavă inferioară Absenţa membranei pleuro-peritoneale stângi

Hiatusul aortic Figura nr. 43. Anomalie de dezvoltare a diafragmei. Hernie congenitală diafragmatică prin absenţa membranei pleuroperitoneale stângi.

Cea mai frecventă anomalie de dezvoltare a diafragmei este hernia congenitală diafragmatică. Această malformaţie constă într-o comunicare largă între abdomen şi torace (apărută ca urmare a lipsei de coalescenţă a membranelor 119

Embriologie umană

pleuro-peritoneale, în special cea stângă), spaţiu prin care ansele intestinale şi parţial stomacul pot hernia în torace, comprimând plămânii, mediastinul, cordul. V. 4. 6. Evoluţia morfologiei externe a embrionului în perioada embrionară În timpul primelor săptămâni de dezvoltare intrauterină vârsta produsului de concepţie se poate calcula după lungimea vertex-coccis şi numărul de somite. Tabelul nr. 3. Tabel comparativ al evoluţiei taliei şi vârstei gestaţionale LUNGIMEA EMBRIONULUI VÂRSTA EMBRIONULUI 4 – 6 mm 7 – 10 mm 9 – 14 mm 13 – 22 mm 21 – 31 mm

28 – 30 zile 31 – 33 zile 38 – 42 zile 43 – 49 zile 50 – 56 zile

La sfârşitul săptămânii a 4-a de viaţă intrauterină embrionul are cca 28 somite proeminente, vizibile pe suprafaţa spatelui embrionar. Tubul neural este închis numai în dreptul lor, prezentând neuroporul anterior şi neuroporul posterior care se închid la 24 respectiv 28 zile de viaţă intrauterină. În ziua a 24-a îşi fac apariţia primele două din cele şase perechi de arcuri branhiale iar cordul proemină ventral. La vârsta de 26 zile devin vizibile placodele otice. În ziua 27 ‒ 28 apar primordiile membrelor superioare sub forma unor palete situate pe feţele laterale ale corpului. Ectodermul care înveleşte extremitatea distală a mugurilor membrelor alcătuieşte creasta apicală ectodermală. Între mezenchim şi creasta ectodermală apicală există strânse relaţii de inducţie reciprocă, inductorul primar pentru membre aparţinând mezenchimului. Dezvoltarea membrelor are loc dispre partea proximală spre cea distală. Iniţial mugurii membrelor sunt alcătuiţi inţial dintr-un singur segment situat perpendicular pe trunchi, care ulterior se orientează caudal şi ventral. În această săptămână se observă intestinul cu cele trei segmente: anterior, mijlociu şi posterior. Din intestinul anterior se dezvoltă primordiul aparatului respirator. Săptămâna a 5-a Această săptămână este caracterizată prin ritmul accelerat de creştere al capului. Încep să se formeze emisferele cerebrale şi celulele olfactive. Apar placodele olfactive care, înfundându-se în ţesutul subiacent determină formarea foselor nazale. În ziua a 29-a de viaţă intrauterină apar placodele 120

Embriologie umană

cristaliniene. Ochii se închid la culoare pe măsură ce se produce pigmentarea. În primele zile ale acestei săptămâni apar mugurii membrelor inferioare, alcătuiţi inţial dintr-un singur segment. Continuă formarea intestinului în partea terminală a intestinului anterior apare mugurele hepato-cistic care va da naştere ficatului, colecistului şi căilor biliare. Tot în podeaua primei porţiuni a duodenului apar cei doi muguri pancreatici (ventral şi dorsal) care vor fuziona alcătuind pancreasul. În această săptămână intestinul mijlociu comunică cu restul sacului vitelin prin canalul vitelin. Din intestinul mijlociu se va forma cea mai mare parte a intestinului subţire, cecul, colonul ascendent şi 2/3 drepte din colonul transvers în timp ce intestinul posterior va forma restul colonului, rectul şi parţiunea superioară a canalului anal. Săptămâna a 6-a În săptămâna a 6-a apar pavilionul urechii externe şi meatul acustic extern. În această săptămână are loc o primă segmentare a membrelor prin apariţia unui şanţ circular care delimitează segmentul distal, asemănător unei palete lărgite, de restul membrului care este cilindric. Pe parcursul acestei săptămâni la nivelul membrelor apar vasele sanguine, pătrund ramurile anterioare ale nervilor spinali, apare şanţului circular distal prin care se individualizează cele 3 segmente ale fiecărui membru.

. Fotografia nr. 8. Vilozităţi coriale de aspect normal. Embrion de 12 mm. Vârsta fertilizării 62 zile. Vârsta dezvoltării 41 - 42 zile. 121

Embriologie umană

Membrele sunt lungi, se diferenţiază cotul şi genunchiul, în segmentul distal al membrelor apar şanţurile digitale. Începând cu ziua a 40-a a se pot deosebi şi înregistra undele cerebrale pe electroencefalogramă (EEG); de acum creierul începe să coordoneze mişcarea muşchilor. Săptămâna a 7-a În săptămâna a 7-a se formează maxilarele, iar rădăcinile celor 20 de dinţi de lapte apar în gingii. Intestinul mijlociu herniază în celomul extraembrionar al cordonului ombilical. În segmentul distal al membrelor apar îngroşări digitale unite prin membrane interdigitale.

Fotografia nr. 9. Embrion uman. Vârsta dezvoltării 7 ½ săptămâni. 122

Embriologie umană

În această săptămână membrele superioare efectuează o rotaţie de 90° în jurul axului longitudinal; astfel genunchiul se orientează cranial în poziţie ventrală, cotul ajunge caudal, în poziţie dorsală; se formează şanţul nervului radial de la nivelul humerusului, se stabileşte traiectul nervului peronier comun la membrul inferior. Prin rotaţia cotului în sens lateral şi a genunchiului în sens medial, membrele ajung în poziţie defînitivă în săptămâna a 7-a ; muşchii flexori ai membrelor superioare câştigă poziţia definitivă, ventrală, iar cei extensori se situează dorsal. La membrele inferioare, datorită rotaţiei inverse, flexorii sunt pe faţa dorsală, iar extensorii ventral. Embrionul începe să se mişte spontan iar aceste mişcări sunt vizibile la examenul ecografic. Iniţial mişcările sunt reduse dar pe măsura dezvoltării sistemului muscular şi osos se amplifică. Mama simte primele mişcări fetale în luna a patra (cele care sunt la prima sarcină) sau cel mai devreme la sfârşitul lunii a treia (mamele multipare). Această sensibilitate tardivă este datorată faptului că în săptămânile a 7-a – a 14-a embrionul nu este destul de puternic pentru a efectua mişcări ample; mişcările sale sunt amortizate de lichidul amniotic în care se scaldă; dimensiunilor sale sunt reduse şi nu presează încă asupra peretelui uterin. Săptămâna a 8-a Pe parcursul acestei săptămâni capul embrionului devine rotund, deflectat, reprezentând ½ din lungimea sa. Se conturează regiunea nucală, se schiţează pleoapele, ochii sunt încă descoperiţi dar spre finele săptămânii pleoapele fuzionează şi îi acoperă. Pavilionul urechii are formă definitivă, dar este situat în poziţie joasă. În săptămâna a 8-a are loc separarea degetelor prin procesul de apoptoză (moartea celulară dirijată) care are loc la nivelul membranelor digitale. Degetele membrelor superioare sunt scurte dar încep să se diferenţieze şi degetele membrelor inferioare. Membrele au căpătat toate cele trei segmente (braţ, antebraţ, mână, coapsă, gambă, laba piciorului), articulaţiile sunt bine individualizate. Embrionul măsoară cca 2 cm şi cântăreşte aproape un gram, toate organele interne există, faţa are aspect uman, regiunea codală dispare. Inima bate de la vârsta de 20 – 21 zile, stomacul produce sucuri gastrice şi rinichii sunt funcţionali. Intestinul s-a diferenţiat în părţile sale succesive: esofag, stomac şi intestin propriu-zis. Abdomenul are deja o formă rotunjită. Aparatul respirator se dezvoltă intens şi capătă o structură arborescentă. Inima a ajuns la forma sa externă definitivă şi la compartimentarea în patru cavităţi. Totuşi circulaţia sanguină va rămâne într-o formă primitivă până la naştere pentru că nu cuprinde decât circulaţia sistemică; circulaţia pulmonară devine funcţională la naştere. 123

Embriologie umană

Fotografia nr. 10. Embrion uman în interiorul amnionului. Vârsta gestaţională 8 săptămâni½ .

Capul este rotund, cu aspect uman şi reprezintă ½ din lungimea embrionului. Înfăţişarea generală capătă aspect uman încât începând cu vârsta de 60 zile (săptămâna a 9-a) embrionul devine fetus; măsoară cca 2 cm şi cântăreşte aproape un gram. V. 4. 9. Cronologia dezvoltării embrionare - Stadiile Carnegie În încercarea de a descrie mai corect aparenta maturitate a embrionului uman la diverse vârste, embriologii din întreaga lume folosesc în ultimii ani Stadiile Carnegie. Wilhelm His Senior, Supranumit „Vesalius al embriologie umane” a stabilit baza de reconstrucţie a morfologiei embrionilor umani prin asamblare tridimensională din secţiunile microscopice. În capodopera sa în trei volume „Anatomie menschlicher Embryonen” publicată în 1880 - 1885 [His, Vogel, Leipzig] embrionul uman a fost studiat pentru prima dată ca un întreg. Franklin P. Mall, care a studiat sub îndrumarea lui Hiss, a înfiinţat Colecţia embriologică Carnegie / Carnegie Embryological Collection în Baltimore şi în anul 124

Embriologie umană

1914 a fost primul care instituit stadializarea dezvoltării embrionilor umani în etape. Colecţia Mall a devenit cel mai important depozit de embrioni umani din lume şi de atunci a servit ca un etalon, un „Birou de Standarde”. Succesorul lui Mall, George L. Streeter, a pus bazele sistemului actual de stadializare a dezvoltării embrionului uman (1942 - 1948). Separarea în stadii a fost propusă pentru prima dată de către Mall şi descrisă de Streeter în anul 1942, care a denumit în mod original diversele stadii de organizare embrionară Tabelul nr. 4. Evenimentele ale dezvoltării produsului de concepţie în perioada embrionară conform sistemului de stadii Carnegie (după O'Rahilly R., Müller F.) Stadiul Lungime Vârsta Vârsta Carnegie (mm) (ziua)1 (ziua)2 Evenimente 1

1

Fecundare

2

1,5 - 3

2-3

2 ‒ 16 celule

3

4

4-5

Blasocistul liber, neimplantat

4

5-6

5-6

Blastocistul începe implantarea

7 - 12

Blastocistul implantat, previlos

5

0,1 - 0,2

7 - 12

5a

0,1

7-8

Trofoblastul Solid

5b

0,1

9

Lacune trofoblastice

5c

0,15 - 0,2

11 - 12

Reţea vasculară lacunară

6

0,2

13

13 - 15

Vilozităţi coriale; linia primitivă

6a

Vilozităţi coriale

6b

Linia primitivă

7

0,4

16

15 - 17

Procesul notocordal

8

1,0 - 1,5

18

17 - 19

9

1,2 - 2,5

20

19 - 21

Foseta rimitivă , canalul notocordal, canalul neuroenteric Apar primele somite

10

2 - 3,5

22

22 - 23

11

2,5 - 4,5

24

23 - 26

12

3-5

26

26 - 30

13

4-6

28

28 - 32

125

Plicile neurale fuzionează, primele 2 arcuri branhiale, şanţul optic Închiderea neuroporului rostral, vezicula optică Închiderea neuroporului caudal, al 3 – lea arc branhial, apar mugurii membrelor superioare Mugurii celor 4 membre, placoda cristalinului, vezicula otică

Embriologie umană Tabelul nr. 4. Evenimentele ale dezvoltării produsului de concepţie în perioada embrionară conform sistemului de stadii Carnegie (după O’Rahilly R., Müller F.) continuare Stadiul Lungime Vârsta Vârsta Evenimente Carnegie (mm) (ziua)1 (ziua)2 14 5-7 32 31 - 35 Foseta cristalinului, cupa optică, apendice endolimfatic distinct 15 7-9 33 35 - 38 Vezicula cristalinului, foseta nazală, antitragus, segmentul distal al membrului superior are formă de paletă, trunchi relativ mai larg, vezicule cerebrale 16 8 - 11 37 37 - 42 Foseta nazală priveşte ventral, pigment vizibil la nivelul retinei, formarea mugurilor auriculari, segmentul distal al membrului superior 17 11 - 14 41 42 - 44 Capul relativ mai mare, trunchiul straighter, şanţ nazo-frontal distinct, muguri auriculari distincţi, raze digitale 18 13 - 17 44 44 - 48 Corp mai cuboidal, regiunea cotului şi degetele piciorului raze digitale, nas de tip distinct, apare mamelonul, începe osificarea 19 16 - 18 47,5 48 - 51 Trunchiul se alungeşte şi se îndreaptă 20 18 - 22 50,5 51 - 53 Membrele superioare mai lungi, coatele sunt flectate 21 22 - 24 52 53 - 54 Degete mai lungi, mâinile se apropie una de cealaltă 22 23 - 28 54 54 - 56 Pleoapele şi urechea externă sunt mai dezvoltate 23 27 - 31 56,5 56 - 60 Capul mai rotund, membrele mai lungi şi mai dezvoltate

„Orizonturi”. Modelul a fost ulterior completat în anul 1973 de către O’Rahilly, membru al Comitetului Nomina Embryologica, unul dintre creatorii stadiilor Carnegie - în principal pentru stadiile timpurii ale dezvoltării. În anul 1987 O'Rahilly şi Muller revizuiesc şi descriu diversele stadii de dezvoltare embrionară sub numele curent de „stadii embrionare” sau „stadii Carnegie”. Prin folosirea reperelor morfologice externe şi interne, Ronan O'Rahilly şi Fabiola Müller împart perioada embrioanară - perioada primelor 8 săptămâni de viaţă (56 zile) - în 23 stadii Carnegie. Aceste stadii permit o clasificare mai precisă, nu doar pe seama relaţiei existente între mărimea embrionului şi etapa dezvoltării embrionare. 126

Embriologie umană

Stadiile Carnegie propuse de O’Rahilly şi Muller fac posibilă aprecierea etapei de dezvoltare a unui embrion pe seama caracterelor morfologice, într-un mod mai complet şi mai complex decât prin stabilirea vârstei gestaţionale a embrionului. Deoarece în stabilirea vârstei gestaţionale calculul se face pornind de la momentul ovulaţiei, care se apreciază pe baza datei ultimei menstruaţii, stabilirea datei exacte a ovulaţiei este imprecisă, cu variaţii de + / - 2 zile. Tabelul nr. 5. Tabel comparativ al stabilirii vârstei gestaţionale (după O'Rahilly R., Müller F.) ZILE POSTFERTILIZARE STADIUL NUMĂR LUNGIMEA CONVENŢIA CONVENŢIA CONVENŢIA CARNEGIE DE MAXIMĂ 1987 1999 2001 SOMITE 1 0,1 - 0,15 1 1 2 0,1 – 0,2 1½ - 3 2-3 2-3 3 0,1 – 0,2 4 4-5 4-5 4 0,1 – 0,2 5-6 6 6 5 0,1 – 0,2 7 - 12 7 -12 5a 0,1 7-8 7-8 5b 0,1 9 9 5c 0,15 – 0,2 11 - 12 11 - 12 6 0,2 13 17 17 6a 6b 7 0,4 16 19 19 8 1,0 - 1,5 18 23 8a 23 8b 23 9 1-3 1,5 - 2,5 20 26 25 10 4 - 12 2 - 3,5 22 29 28 11 13 - 20 2,5 - 4,5 24 30 29 12 21 - 29 3-5 26 31 30 13 30+ 4-6 28 32 32 14 5-7 32 33 33 15 7-9 33 35 36 16 8 -11 37 37 38 17 11 - 14 41 40 41 18 13 - 17 44 42 44 19 16 - 18 47½ 44 46 20 18 - 22 50½ 47 49 21 22 - 24 52 50 51 22 23 - 28 54 52 53 23 27 - 31 56½ 56 56

127

Embriologie umană

Sistemul de stadii Carnegie nu este dependent de vârsta cronologică şi nici de mărimea embrionului. Stadiile sunt nivele arbitrare de maturitate bazate pe caracteristicile fizice ale embrionului. Unui embrion i se atribuie un stadiuCarnegie (un număr de la 1 - 23) pe baza caracteristicilor sale exterioare. Embrionii pot avea vărste şi dimensiuni diferite, dar sunt încadraţi în acelaşi stadiu Carnegie pe baza aspectului exterior. Colecţia Carnegie este găzduită în prezent la Muzeul Naţional de Sănătate şi Medicină din Washington D.C., Statele Unite ale Americii. Elementele principale ale dezvoltării produsului de concepţie în perioada embrionară conform sistemului de stadii Carnegie sunt redate în tabelul de mai sus. Aprecierea vârstei dezvoltării embrionului pe criteriul mărimii embrionului, numărului de somite şi stadiilor Carnegie este prezentată în tabelul de mai sus. Sistemul de stadializare Carnegie este foarte răspândit dar nu este unanim acceptat deoarece există variaţii evidente în apariţia diferitelor caractere morfologice propuse pentru stabilirea precisă a perioadei de dezvoltare embrionare. Un exemplu îl constituie apariţia contracţiilor cardiace, descrisă mult timp în cadrul stadiului 10 Carnegie sau stadiului 9 tardiv, dar raportată în ziua 22 de viată post-fecundare conform convenţiei stabilite de O’Rahilly R., Müller F. în 1987, fost în timp ce Tezuka şi laboratorii raportează existenţa contracţiilor cardiace la embrionul de 23 zile postfertilizare iar Wisser şi Dirschedl raportează în două cazuri de fecundare in vitro apariţia contracţiilor cardiace exact în ziua 23 postfecundare, la embrioni cu lungime începând de la 2 mm. Aceste argumente sugerează că nu numai în viaţa extrauterină ci şi în cea intrauterină există o variaţie considerabilă în dezvoltarea normală a produsului de concepţie, atât ca mărime şi rată a creşterii organismului cât şi ca apariţie a structurilor anatomice şi funcţiilor acestora. Mai jos sunt expuse caracteristicile embrionare corepunzătoare Stadiilor Carnegie. Stadiul 1 Vârsta -1 zi Dimensiune - 0,1 - 0,15 mm Evenimente - ovocitul a fost fecundat în 1/3 laterală a trompei uterine şi prin mişcări peristaltice ale trompei uterine este împins către uter. Imediat după fecundare se iniţiază segmentarea totală, aproape egală a oului, în două blastomere. Semne specifice: -ovocit fecundat, -globuli polari, -pronucleu masculin şi feminin, -formarea zigotului. 128

Embriologie umană

Pronucleul femel Pronucleul mascul

Zona pellucida Corona radiata Figura nr. 44. Fecundarea ovocitului secundar.

Stadiul 2 Vârsta – 2 - 3 zile Dimensiunea - 0,1 - 0,2 mm Evenimente - apare masa celulelor interne (embrioblast, buton embrionar) şi masa celulelor externe (trofoblast), în stadiul de 12 - 16 celule constituie morula, care pătrunde prin ostiul uterin în cavitatea uterină. Segmentarea continuă până când indicele nucleo-citoplasmatic devine unitar. Semne specifice: -clivajul blastomerelor, -formarea de blastomere pluripotente, -stadiul de morulă, -compactaţia (8 – 16 celule), -debutul procesului de polarizare a blastomerelor. Stadiul 3 Vârsta - 4 - 5 zile Dimensiunea - 0,1 - 0,2 mm Evenimente - se formează cavitatea unică, blastocel, care împreună cu butonul embrionar şi trofoblastul alcătuiesc blastocistul, care colindă liber în cavitatea uterină. Semne specifice: -formarea blastocistului încapsulat (16-32 celule) cu blastocel, -segmentaţia (masa celulară internă şi externă), -blastocist liber, -ieşirea blastocistului prin dezintegrarea zonei pellucida, -se formează zonele epiblast şi hipoblast (endoderm primar) şi astfel apare discul embrionar didermic. 129

Embriologie umană

Stadiul 4 Vârsta – 5 - 6 zile Dimensiunea - 0,1 - 0,2 mm Evenimente - începe încuibărirea, blastocistul devine ataşat mucoasei uterine. Semne specifice: -sinciţiotrofoblastul, -citotrofoblastul, -ancorarea blastocistului în endometru şi interacţiunea blastocistului cu ţesutul matern, -implantarea blastocistului în mucoasa uterină. Stadiul 5a Vârsta - aproximativ ziua a 6-a Dimensiunea - 0,1 - 0,2 mm Evenimente - continuă implantarea blastocistului Semne specifice: -dezvoltarea discului bilaminar, -apariţia cavităţii amniotice, -invazia trofoblastului în mucoasa uterină, -trofoblast compact. Stadiul 5b Vârsta - aproximativ ziua a 9-a Semne specifice: -formarea trofoblastului şi pătrunderea blastocistului în endometru, -trofoblast lacunar, -cavitate amniotică definitivă, -apariţia lecitocelului primar. Stadiul 5c Vârsta - aproximativ zilele 11 - 13 Dimensiunea - 0,15 - 0,2 mm Semne specifice: -erodarea vaselor de sânge materne sub acţiune trofoblastului: sângele matern umple lacunele trofoblastului, -apariţia mezoblastului extraembrionar, -transformarea lecitocelului primar în lecitocel secundar (vezicula vitelină secundară. Stadiul 6 Vârsta -14 - 17 zile Dimensiunea - 0,2 mm - 0,4 mm 130

Embriologie umană

Evenimente - apar linia primitivă şi notocordul, are loc gastrulaţia. Semne caracteristice: -linia primitivă, -nodul primitiv Hensen, -vezicula vitelină secundară, -apare vezicula alantoidă, -membrana cloacală, -vase primordiale. Stadiul 7 Vârsta - aproximativ 19 zile Dimensiunea - 0,5mm Evenimente: -se formează nodul primitiv şi canalul notocordal, -migrarea mezoblastului, -procese cordale, -placa neurală, -formarea insulelor vasculo-sanguine, sângelui şi vaselor sanguine. Stadiul 8 Vârsta - 19 - 23 zile Dimensiunea - 0,5 - 1,5mm Număr somite - 1 - 3 Evenimente - apar plicile neurale, plicile cefalice şi proeminenţa cardiacă Semne caracteristice: -produs de concepţie în formă de pară, -canalul neuroenteric, -formarea şanţului neural. Stadiul 9 Vârsta - aproximativ 24 zile Dimensiunea - 1,5 - 2,5mm Număr somite - 3 - 5 Semne caracteristice: -embrion cu 3 somite, -membrană faringiană, -şanţ neural, -eminenţă caudală, -celom intraembrionar, -primordiul septului transver. Stadiul 10 Vârsta - 24 zile - 26 zile 131

Embriologie umană

Dimensiunea - 3,5 mm Număr somite – 4 - 12 Evenimente - fuzionează plicile şanţului neural, alcătuind tubul neural. Semne caracteristice: -apar primele două arcuri branhiale, -închiderea neuroporului anterior, -vezicula oftalmică, -resorbţia membranei faringiene. Stadiul 11 Vârsta - 28 - 29 zile Dimensiunea - 2,5 - 4,5 mm Număr somite - 13 - 20 Evenimente: -se închide neuroporul posterior, -foseta auditivă, -apar mugurii membrelor superioare. Stadiul 12 Vârsta - aproximativ 30 zile Dimensiunea - 5 - 6 mm Număr somite - 21 – 30 Semne caracteristice: -al treilea arc faringian, -sinus cervical. Stadiul 13 Vârsta - 30 - 32 zile Dimensiunea - 4 - 6 mm Număr somite - 30 - 35 Evenimente - apare placoda cristalinului, foseta auditivă, al 4-lea arc faringian. Semne caracteristice: -al 4-lea arc faringian, -mugurii extremităţii inferioare, -placoda cristalinului, -mai mult de 30 somite. Stadiul 14 Vârsta – 31 - 33 zile Dimensiunea – 5 - 7 mm Evenimente - apar foseta cristalinului şi cupa optică 132

Embriologie umană

Semne caracteristice: -al 6-lea arc faringian, -formarea canalului endolimfatic, -flexura cranio-cervicală, -primordiul cerebelului, -primordiul globului ocular devine vizibil. Stadiul 15 Vârsta – 35 - 38 zile Dimensiunea – 7 - 9 mm Evenimente - apar vezicula cristalinului, foseta olfactivă, segmentul distal al mâinii Semne caracteristice: -vezicula cristalinului este acoperită de ectoderm, -primordiul auditiv, -formarea regiunii palmare. Stadiul 16 Vârsta - 39 zile Dimensiunea – 8 - 11 mm Evenimente - fosele nazale se deplasează ventral, apar proeminenţele auriculare şi paleta piciorului. Semne caracteristice: -aşezarea profundă ventrală a fosei nazale, -aparţia pigmentului la nivelul globului ocular, -formarea labei piciorului, -hernierea fiziologică a anselor intestinale, -constituirea şanţului nazo-lacrimal. Stadiul 17 Vârsta - 41 - 44 zile Dimensiunea – 11 - 14 mm Evenimente - apar razele degetelor Semne caracteristice: -meatul acustic extern, -creşterea circumferinţei craniene, -creşterea trunchiului, -se iniţiază atrofia cozii embrionului, -formarea zonelor interdigitale. Stadiul 18 Vârsta-44 -48 zile 133

Embriologie umană

Dimensiunea-13-17 mm Evenimente-începe osificarea Semne caracteristice: -primordium nazal, -se formează articulaţia cotului, -se stabileşte sexul gonadal la embrionii de sex mascuin. Stadiul 19 Vârsta - 46 - 48 zile Dimensiunea – 16 - 18 mm Evenimente - îndreptarea trunchiului Semne caracteristice: -creşterea dimensiunilor trunchiului, -apariţia meatului acustic extern, -formarea şoldului şi a articulaţiei genunchiului, -atrofia cozii, -dispariţia membranei cloacale prin procesul de moarte celulară dirijată apoptoză, -se formează maxilarul şi mandibula. Stadiul 20 Vârsta - 49 - 51 zile Dimensiunea - 22 - 24 mm Evenimente - membrele superioare se alungesc şi apare articulaţia cotului Semne caracteristice: -braţele aflate în pronaţie, -degetele sunt separate, membrana interdigitală este complet resorbită prin procesul de moarte celulară dirijată - apoptoză, -stabilirea sexului gonadal la embrionii de sex feminin. Stadiul 21 Vârsta - 51 - 53 zile Dimensiunea – 22 - 24 mm Evenimente - mâinile şi picioarele se rotesc spre interior. Semne caracteristice: -reţeaua vasculară epicraniană, -mâinile şi picioarele se apropie şi se ating. Stadiul 22 Vârsta - 53 zile Dimensiunea – 23 - 28 mm 134

Embriologie umană

Evenimente - dezvoltarea pleoapelor, canalului auditiv extern, şi urechii externe Semne caracteristice: -pavilionul urechii externe prezintă proeminenţele tragus şi antitragus, -septul nazal, -palatul secundar. Stadiul 23 Vârsta – 56 - 60 zile Dimensiunea – 27 - 31 mm Evenimente - capul are aspect rotund, se individualizează corpul şi membrele Semne caracteristice: -unghiul dintre cap si trunchi atinge aproximativ 30 de grade, -capul reprezintă 50% din lungimea embrionului, -capul este rotund, extremităţile sunt alungite şi se îndepărtează de corp, -se formează bărbia. Bibliografie 1. Carlson Bruce M. Human Embryology and Developmental Biology (St. Louis, MO: Mosby, 1994); also, Carlson, ibid., (2nd ed., 1999). 2. Hertig A.T., Rock J., Adams E.C., Mulligan W.J. On the preimplantation stages of the human ovum: a description of four normal and four abnormal specimens ranging from the second to the fifth day of development, Carnegie Institution of Washington Publication 603, Contributions to Embryology 35, 199-220. 1954 3. Larsen W.J. Anatomy: Development, Function, Clinical Correlations, Edit. Saunders, 2002 4. Le Douarin N.M. The avian embryo as a model to study the development of the neural crest: a long and still ongoing story. Mech Dev. 121: 1089-102. 2004 5. Moore Keith L, Persaud T.V.N. The Developing Human:Clinically Oriented Embryology, 7th ed. Philadelphia: W.B. Saunders. 2003 6. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology. 8th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2008 7. O’Rahilly R., Müller F. Developmental Stages in Human Embryos. Carnegie Institute, Washington, Publication no. 637. 1987 8. O'Rahilly R., Müller F. Human Embryology and Teratology, 3rd ed. New York: Wiley-Liss. 2001 9. Tezuka N., Sato S., Kanasugi H., Hiroi M. Embryonic heart rates: development in early first trimester and clinical evaluation. Gynecol Obstet Invest. 32(4):210-212. 1991 135

Embriologie umană

10. Yoon H., Chung I.S., Seol E.Y., Park B.Y., Park H.W. Development of the lip and palate in staged human embryos and early fetuses. Yonsei Med J. Aug;41(4):477-84. 2000 11. Wisser J., Dirschedl P. Embryonic heart rate in dated human embryos. Early Hum Dev. 37:107-115.1994 12. http://nmhm.washingtondc.museum VI. PERIOADA FETALĂ (Periodus fetalis) Perioada fetală se desfăşoară începând cu săptămâna a 9-a de viaţă intrauterină, până la naştere. Caracterele principale ale acestei perioade sunt: -maturarea ţesuturilor şi organelor, -definitivarea înfăţişării umane, -creşterea în lungime -creşterea în greutate în ultimele săptămâni de gestaţie. Săptămâna a 9-a La începutul săptămânii a 9-a embrionul are o lungime de 2 - 3 cm şi greutatea de 2 grame; capul încă reprezintă ½ din lungimea totală a corpului, dar până în săptămâna a 12-a ritmul său de creştere scade, în timp ce lungimea întregului corp devine mai mult decât dublă celei din săptămâna a 9-a. Faţa este largă, ochii lateralizaţi cu pleoapele fuzionate, urechile în poziţie joasă. Membrele sunt scurte cu degetele mici, amprentele sunt deja evidente în piele. Fizionomia este umană: ochi încă foarte laterali şi fără pleoape, nas scurt, urechi jos inserate, gură separată de fosele nazale prin vălul palatin. Săptămâna a 10-a În săptămâna a 10-a ansele intestinale reintră în cavitatea peritoneală şi celomul cordonului ombilical dispare. Ficatul este principala sursă de elemente figurate sanguine. La sfârşitul săptămânii 10 de sarcină, fătul măsoară aproximativ 4,5 cm şi cântăreşte aproximativ 5 grame. Fătul se poate uita cu ochii întredeschişi, îşi poate mişca limba şi poate înghiţi, îşi poate încrunta fruntea. Săptămâna a 11-a Acum fătul măsoară 4,5 - 5,5 cm şi cântăreşte aproximativ 10 de grame. Fătul creşte într-un ritm foarte rapid. În această săptămână i se dublează greutatea şi creşte cu aproape un centimetru în lungime. Acest ritm de creştere se va păstra până în săptămâna a 16-a. Mişcările muşchilor devin mai coordonate. Mugurii gustativi sunt funcţionali. 136

Embriologie umană

Săptămâna a 12-a Fătul are deja 6,5 cm lungime şi cântăreşte aproximatix 20 grame; doarme iar când se trezeşte îşi exersează puternic musculatura: îşi întoarce capul, există reflexul palpebral şi de succiune la atingerea buzelor. Dacă e mângâiată, palma se va strânge într-un pumn închis tare. Încep să crească unghiile. Curând se vor închide pleoapele, pentru a proteja ochii sensibili la lumină şi se vor redeschide în săptămânia a 27-a. Splina devine principalul organ hematopoetic, organele genitale externe sunt vizibile. La finele săptămânii a 12-a fătul are 30 de grame, activitatea hematopoetică a ficatului se reduce, splina devenind principalul organ hematopoetic. Săptămâna a 13-a În săptămâna a 13-a procesul de creştere se accelerează până în săptămâna a 16-a. La sfârşitul săptămânii a 13-a de sarcină, fătul măsoară aproximativ 7,5 cm cântăreşte aproximativ 30 de grame. Capul este mai mic raportat la dimensiunile corpului. Pe scalp apar firele de păr; membrele s-au alungit şi osificarea scheletului este avansată. Ochii care apăruseră în partea laterală a capului s-au apropiat unul de celălalt. Picioarele sunt mai lungi decât braţele, iar pielea este roşie transparentă, neavând nici un strat de grăsime. Fătul doarme iar când se trezeşte îşi exersează puternic musculatura: întoarce capul, îndoaie degetele de la picioare, deschide şi închide gura, înghite lichid amniotic, face sărituri. Organele genitale externe sunt vizibile ecografic, iau forma matură fetală; uterul se dublează ca mărime. Rinichiul începe să secrete urina. Săptămâna a 14-a În această săptămână fătul măsoară 8,5 cm lungime, cântăreşte 60 de grame. Percepe stimuli precum zgomotul sau lumina. Amprenta unică a degetelor s-a format deja. Dacă fătul este de sex feminin în ovarele sale se formează aproximatix 2 milioane de ovule din care 1 milion peristă până la naştere. Odată cu înaintarea în vârstă - numărul ovulelor scade - iar în jurul vârstei de 17 ani va avea în jur de 200000. Săptămâna a 15-a Fătul măsoară 11cm lungime, cântăreşte aproape 90 de grame. Între săptămânile 16 - 20 creşterea în lungime are ritm încetinit dar ajunge la aproximativ 50 mm. membrele inferioare şi-au căpătat proporţiile iar mişcările fetale sunt resimţite de către mamă. De la această dată naşterea urmează la 147±15 zile. 137

Embriologie umană

Săptămâna a 16-a Fătul are acum o lungime de aproape 15 centimetri şi o greutate de aproximativ 120 de grame. Poate clipi şi poate înghiţi! La nivelul pleoapelor se dezvoltă genele. Picioarele devin mai lungi decât mâinile, unghiile sunt complet formate şi toate încheieturile şi articulaţiile sunt funcţionale. Spre finele săptămânii a 16-a ovarele diferenţiate conţin ovogonii şi foliculii primordiali. La sfârşitul acestei săptămâni metoda ecografiei permite stabilirea sexului. Săptămâna a 17-a Fătul are aproximativ 18 centimetri şi 150 g şi creşte aproximativ 2 centimetri pe săptămână. În următoarele 3 săptămâni va începe să crească foarte rapid, dublându-şi greutatea. Sistemul circulator şi tractul urinar funcţionează „la capacitate maximă” şi este capabil să respire. Săptămâna a 18-a Fătul are circa 200 grame greutate, lungime 20 centimetri. Ochii îi sunt încă închişi dar poate distinge lumini şi umbre. În săptămânile 18 - 20 uterul este complet format şi începe să apară lumenul vaginal. Organele genitale externe pot fi vizualizate cu un aparat ecografic. La nivelul măduvei spinării începe să se formeze mielina. Săptămâna a 19-a Fătul măsoară aproape 22 cm lungime şi cântăreşte aproape 250 de grame. Este acoperit cu un strat albicios numit „vernix caseosa”. Săptămâna a 20-a Talia fătului este 21 - 25 centimetri iar greutatea aproximativ 320 grame. Fătul înghite lichid amniotic iar rinichii continuă să producă urina. Celulele nervoase senzoriale ce deservesc simţurile - gust, miros, auz, văz, pipăit - se dezvoltă acum în ariile specializate ale creierului. În săptămâna a 20-a începe coborârea testiculului. Luna a VI-a Săptămânile 21 - 25 sunt caracterizate prin creşterea mare în greutate. Corpul devine relativ proporţional dar pielea este încreţită, transparentă şi de 138

Embriologie umană

culoare roşietică din cauza numeroaselor capilare sanguine. În săptămâna a 24-a celulele alveolare pulmonare elaborează surfactantul. Fătul „răspunde” la diferite zgomote, se trezeşte şi doarme odată cu mama. Săptămâna a 21-a Fătul măsoară 27 cm lungime şi cântăreşte aproximativ 380 grame; în aceste zile creşte cu aproape 60 de grame pe zi. Tubul digestiv este imatur şi va rămâne astfel primele luni după naştere. Lichidul amniotic trece liber prin intestin, excretat sub formă de meconiu după naştere. Picioarele sunt acum proporţionale cu restul corpului. Săptămâna a 22-a Fătul măsoară 28 cm lungime şi cântăreşte aproximativ 450 grame. Săptămâna a 23-a Fătul măsoară 30 cm lungime şi cântăreşte aproximativ 450 – 500 grame. Pielea este ridată, pentru că îi lipseşte grăsimea subcutanată; ochii sunt formaţi cu toate că irisul încă nu are pigmenţi. Pancreasul este complet dezvoltat. În gingie apar primii muguri ai dentiţiei deciduale. Săptămâna a 24-a Fătul măsoară 32 cm lungime şi cântăreşte aproximativ 550 grame. Auzul este bine dezvoltat. În săptămâna a 24-a vasele de sânge din plămâni se dezvoltă intens iar celulele alveolare pulmonare elaborează surfactantul, pregătind plămânii pentru respiraţie. Ochii se deschid şi se închid frecvent, fătul clipeşte; genele şi sprâncenele sunt prezente. Dacă s-ar naşte acum, cu o îngrijire corespunzătoare ar avea aproximativ 85% şanse de supravieţuire. Fătul de 24 săptămâni poate supravieţui în afara uterului dar cca. 50% dintre aceste cazuri vor avea malformaţii congenitale severe. Săptămâna a 25-a Fătul măsoară 33 cm lungime şi cântăreşte aproximativ 650 grame. Are perioade de somn şi veghe. Organele de echilibru şi orientare s-au dezvoltat. Luna a VII-a Între săptămânile 26 - 29 fetusul este viabil chiar dacă se naşte prematur, datorită dezvoltării suficiente a sistemului cardiovascular şi plămânilor. Sistemul 139

Embriologie umană

nervos central este suficient de matur pentru a controla mişcările respiratorii, ritmice şi temperatura corpului. La finele săptămânii a 28-a eritropoieza scade la nivelul splinei, fiind preluată de măduva osoasă. Ochii se redeschid. Stratul de grăsime albă subcutanat este bine dezvoltat, în special în jurul articulaţiei radiocarpiene. Începând cu luna a VII-a naşterea „prematură” a fătului permite o dezvoltare ulterioară normală. Săptămâna 26 Fătul măsoară 33 cm lungime şi cântăreşte 720 de grame. Începe să simuleze respiraţia. La 26 de săptămâni se poate observa reacţia plămânilor fetusului la atingere. Nervul optic devine funcţional. Săptămâna 27 Fătul măsoară 34 cm lungime şi cântăreşte 800 de grame. Cordul are 120 160 contracţii pe minut. Pleoapele se deschid. Spre sfârşitul lunii a şaptea fătul răspunde mult mai puternic la sunete, reţeaua nervilor care deservesc oragnului auditiv fiind complet dezvoltată. Săptămâna 28 Fătul măsoară 35 cm lungime şi cântăreşte 900 de grame. Creierul este deosebit de activ, creşte în dimensiuni şi devine mai complex, apar circumvoluţiunile caracteristice. Săptămâna 29 Fătul măsoară 36,5 cm lungime şi cântăreşte 1100 de grame. Continuă să crească dar într-un ritm mai lent; până la naştere va mai câştiga în greutate în jur de 1900 grame. Fătul poate să deschidă ochii şi să-şi întoarcă capul în uter dacă sesizează o sursă de lumină. Stratul de grăsime este format şi apar unghiile. Lunile a VIII-a – a IX-a În săptămânile 30 – 40 pielea devine netedă, cantitatea de grăsime albă ajunge la 7-8% din greutatea corpului. Reflexul pupilar la lumină este prezent din săptămâna a 30-a. Săptămâna 30 Fătul măsoară 38 cm lungime şi cântăreşte 1300 de grame. La această vârstă fătul reacţionează la sunete. Scheletul, creierul, musculatura şi plămânii 140

Embriologie umană

continuă să se maturizeze. La băieţi testiculele se deplasează spre scrot. La fete clitorisul este proeminent nefiind încă acoperit de labii. Săptămâna 31 Fătul măsoară 39 cm lungime şi cântăreşte 1500 de grame. Săptămâna 32 Fătul măsoară 40,5cm lungime şi cântăreşte 1800 de grame. În luna a 8-a opta are perioade în care visează în timpul somnului. Săptămâna 33 Fătul măsoară 41 cm lungime şi cântăreşte 2000 de grame. Testiculele au coborât din abdomen în scrot. Pielea îşi schimbă culoarea de la roşu la roz. Săptămâna 34 Fătul măsoară 42 cm lungime şi cântăreşte 2200 de grame. Ochii fătului sunt deschişi când este treaz şi se închid când doarme. Cea mai mare parte din laguno a dispărut fiind înlocuit cu un strat subţire de vernix caseosa. Săptămâna 35 Fătul măsoară aproximativ 48 cm lungime şi cântăreşte 2500 de grame. La 35 de săptămâni, auzul este complet dezvoltat. În săptămâna a 35-a de gestaţie fătul are 99% şanse de a supravieţui în afara uterului. Săptămâna 36 Fătul măsoară aproximativ 48 cm lungime şi cântăreşte 2700 grame. Acum circumferinţa capului este egală cu cea a abdomenului, după care ultima poate deveni mai mare. Cu cât se apropie termenul de naştere, ritmul de creştere se reduce. Cantitatea de lichid amniotic scade, spaţiul din uter fiind ocupat în mare parte de făt. Săptămâna 37 Fătul continuă să crească în greutate aproximativ 30 grame pe zi; cântăreşte cca. 3000g şi are aproximativ 49 cm lungime. 141

Embriologie umană

Săptămâna 38 Fătul măsoară acum 49 - 50 cm şi are aproximativ 3000 grame. Deşi fătul nu respiră plămânii prezintă mişări respiratorii spontane. Fătul are reflexe care îl vor ajuta să apuce strâns lucrurile, să ridice sau să întoarcă capul, să clipească, să găsească sânul şi, mai târziu, să păşească. Săptămâna 39 La vârsta de 39 de săptămâni greutatea fătului este 3100 - 3500 grame; fătul continuă să-şi mărească depozitul de grăsime care va ajuta la reglarea temperaturii corpului după naştere. Săptămâna 40 La termen, greutatea medie a fătului variază între 3200 – 3550 grame iar lungimea vertex-călcâi este de 50 – 51 cm la feţii de sex masculin şi circa 49 - 50 cm la cei de sex feminin. Circumferinţa craniului este aproximativ 36 centimetri. Bibliografie 1. Farley D., Dudley D.J. Fetal assessment during pregnancy, Pediatr Clin North Am. Jun;56(3):489-504, 2009 2. Green R. The human embryo Research debates, Oxford Univ. Press, 2001 3. Grivell R.M., Wong L., Bhatia V. Cochrane Regimens of fetal surveillance for impaired fetal growth, Database Syst Rev., 2009 4. Harrison M.R., Evans M.I. The Unborn Patient, 3rd ed., 2001 5. Largo R.H., Walli R., Duc G., Fanconi A., Prader A. Helv Evaluation of perinatal growth. Presentation of combined intra- and extrauterine growth standards for weight,length and head circumference, Paediatr Acta 1980 Oct;35(5):419-36. 1980 6. Moore and Persaud Before We Are Born, 5th ed., 2003 7. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 9th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2011 8. O’Rahilly R., Müller F. Human Embryology and Teratology, 3rd ed. New York: Wiley-Liss, 2001 9. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J. Leçons d'embryologie humaine, 4ème éd. Paris, Vigot, 2006 142

Embriologie umană

10. Sadler T.W, Langman J. Langman's Medical embryology, 12th edition Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 11. Schoenwolf G.C., Bleyl S.B., Brauer P.R. Larsen’s human Embryology, 5th edition. Churchill Livingstone/Elsevier, 2014 12. Sido-Gridorescu Fr. Embriogie Generală şi specială Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 VII. ANEXELE EMBRIO-FETALE (Adnexa embryo-fetalis) Anexele embrio-fetale sunt structuri complexe situate în afara produsului de concepţie, a căror funcţie este de a stabili legătura materno-fetală şi a crea condiţiile de stenobioză necesare dezvoltării. Anexele embrionare existente în primele 8 săptămâni de dezvoltare a produsului de concepţie sunt: amnionul; sacul vitelin (lecitocelul; vezicula ombilicală); alantoida; pediculul de fixaţie; trofoblastul. Amnionul (Amnion) este cea dintâi anexă embrionară care se formează; precede dezvoltarea embrionului şi continuă să se dezvolte în perioada fetală până la naştere, când are loc ruperea membranei amniotice, eliminarea lichidului amniotic şi expulzia fătului. Sacul vitelin (Saccus vitellinus) apare în prima zi a săptămânii celei de a 2-a săptămâni de dezvoltare a produsului de concepţie. Sacul vitelin are rol nutritiv temporar, contribuie la formarea intestinul primitiv, la vasculogeneza şi hematopoieza extraembrionară şi la formarea celulelor germinale primordiale. Alantoida (Allantois) se dezvoltă din peretele sacului vitelin, se alungeşte odată cu pediculul de fixaţie, capătă aspect unui cordon tubular care traversează pediculul de fixaţie şi realizează legătura cu corionul extremităţii caudale a embrionului. La sfârşitul perioadei embrionare alantoida se împarte în două segmente, unul intraembrionar şi unul extraembrionar. Pediculul de fixaţie (Pedunculus connexens) existent în perioada embrionară se alungeşte datorită creşterii amnionului, creşte odată cu produsul de concepţie devenind cordonul ombilical. Trofoblastul împreună cu mezemchimul subiacent constituie învelişul cel mai extern al oului, numit corion (Chorion). După dispariţia zonei pellucida oul vine în contact cu mucoasa uterină prin intermediul trofoblastului care în zona de contact dezvoltă vilozităţi. În primele săptămâni ale dezvoltării produsului de concepţie vilozităţile apar pe toată suprafaţa corionului constituind corionul vilos (chorion frondosum) apoi se dezvoltă numai la polul embrionar; restul corionului pierde vilozităţile devenind corion neted (chorion levae) Decidua (Decidua) reprezintă endometrul matern modificat. Porţiunea din

143

Embriologie umană

deciduă care corespunde corionului vilos se numeşte decidua bazală (Decidua basalis). În luna a 4-a de gestaţie corionul vilos împreună cu decidua bazală formează placenta (Placenta). Ca urmare a modificărilor suferite de embrion şi anexele sale, după luna a 3-a de gestaţie există următoarele anexe fetale: amnionul; alantoida; cordonul ombilical; placenta. VII. 1. Amnionul (Amnion) Amnionul apare în ziua a 7-a a dezvoltării produsului de concepţie, la nivelul butonului embrionar. Tavanul amnionului este alcătuit din celule aplatizate numite amnioblaste, învelite la exterior de mezenchimul extraembrionar somatic. Amnionul se continuă cu ectodermul embrionar la nivelul unei linii de reflexie de formă ovală - inelul ombilical primitiv. În săptămâna a 4-a a dezvoltării produsului de concepţie prin acest inel trec următoarele structuri: -pedicolul de fixaţie(Pedunculus connexens), situat la extremitatea caudală a discului embrionar; -ductul alantoiduan (Ductus Allantoideus) inclus în mezenchirmul pedicolul de fixaţie; -alantoida (Allantois); -vasele ombilicale (Vasa ombilicalis) - două artere ombilicale şi o venă ombilicală; -pedicolul vitelin (Pedunculus vitellinum) în al cărui mezoderm extraembrionar sunt cuprinse vasele viteline (Vasa vitellina) şi ductul vitelin (Ductus vitellinus); -canalul de unire dintre celomul extra şi intraembrionar. Amnionul se măreşte rapid, înconjoară corpul embrionar, acoperă progresiv pedicolul de fixaţie şi pedicolul vitelin. În interiorul amnionului se află cavitatea amniotică (Cavitas amniotica), în care se acumulează lichidul amniotic în care se dezvoltă produsul de concepţie până la naştere. Cavitatea amniotică este delimitată la exterior de către epiteliul amniotic, corionul neted şi decidua capsulară. Lichidul amniotic (Liquor amnioticus) are aspect clar, transparent; rezultă din filtrarea sângelui matern şi este secretat de celulele amnioblaste care constituie epiteliul amniotic. Lichidul amniotic conţine în principal apă şi electroliţi (reprezintă 99%) alături de glucoză, lipide din plămânii fetali, proteine cu proprietăţi bactericide şi celule epiteliale descuamate. După vârsta de patru săptămâni embrionul este complet încojurat de lichidul amniotic care îi asigură libertatea de mişcare şi spaţiul necesar dezvoltării, îl protejează de agresiunile mecanice, previne alipirea amnionului de embrion. Cantitatea de lichid amniotic creşte în timpul sarcinii de la 20ml în săptămâna a 7-a 144

Embriologie umană

la 600 ml în săptămâna 25, 1000 ml în săptămâna 30 şi 800 ml la naştere. Din luna a 5-a fătul înghite zilnic aproximativ jumătate din cantitatea totală de lichid amniotic (400 ml lichid amniotic/zi). În tubul digestiv lichidul amniotic se resoarbe împreună cu lichidul din secreţiile digestive, ajungând în circulaţia fetală, de unde apoi traversează placenta ajungând în circulaţia maternă. Lichidul amniotic înghiţit pătrunde şi în căile respiratorii; prin capilarele alveolare şi cele ale arborelui bronşic se resorb 600 – 800 ml. lichid amniotic/24 ore. Prin circulaţia fetală, lichidul amniotic resorbit din tubul digestiv şi căile respiratorii ajunge la rinichi, unde participă la formarea urinei fetale. Înainte de naştere în lichidul amniotic se elimină urina fetală, iar lichidul amniotic este înlocuit complet la fiecare trei ore, fapt care dovedeşte importanţa schimbului de substanţe dintre lichidul amniotic şi compartimentele fetal şi matern. Variaţiile patologice ale cantităţii de lichid amniotic peste 2000 ml. constituie hidramnionul iar sub 400ml oligoamnionul. Hidramnionul (Hydramnion) poate avea atât cauze materne, dintre care cel mai frecvent este diabetul matern insulino-dependent; cât şi cauze fetale prin care se împiedică înghiţirea şi/sau pătrunderea lichidului amniotic în tubul digestiv. acestora li se adaugă alte malformaţii fetale precum: -anencefalia, cea mai frecventă şi mai gravă cauză de hidramnion; -formaţiuni tumorale digestive sau respiratorii; -fistule esofago-traheale; -hernia difragmatică; -rinichiul polichistic; -hipospadiasul; -malformaţiile cardiace congenitale şi coarctaţia de aortă; -insuficienţa cardiacă fetală; -afecţiunile caracterizate prin creşterea presiunii venoase fetale; -sindromul Down; -sarcinile gemelare; -eritroblastoza. Oligoamnionul (Oligohydramnion) poate apare ca o consecinţă a disfuncţiei placentare, care determină atât reducerea cantităţii de lichid amniotic cât şi întârzierea dezvoltării intrauterine a fătului; alte cauze sunt afecţiunile căilor urinare inferioare şi agenezia renală. Explorarea amnionului se poate face prin mai multe metode: amnioscopie, amniocenteză, fetoscopie. -Amnioscopia este o metodă endoscopică de examinarea a lichidului amniotic prin membranele fetale; se efectuează după săptămâna a 36-a degestaţie, pentru depistarea suferinţei fetale, a sindroamelor renale, prelevare de sânge fetal. -Amniocenteza constă în puncţia amnionului şi extragerea de lichid 145

Embriologie umană

amniotic. Amniocenteza precoce se efectuează la începutul gestaţiei, după săptămâna a 16-a, pentru prelevare de lichid amniotic şi celule fetale. Amniocenteza tardivă se efectuează în ultimele săptămâni de sarcină, după săptămâna a 34-a, pentru aprecierea maturităţii fetale, a suferinţei fetale cronice sau diagnosticarea unor malformaţii congenitale. -Fetoscopia este o metodă endoscopică. Vârsta optimă de efectuare a fetoscopiei este săptămâna a 18-a de gestaţie, când amnionul a devenit destul de voluminos pentru a permite manevrarea fătului şi a instrumentelor necesare pentru examinarea fătului, prelevare de sânge fetal, material bioptic din tegumentul fetal. VII. 2. Sacul vitelin (Saccus vitellinus) Sacul vitelin primar denumit şi cavitate exocelomică sau lecitocel se constituie în ziua a 8-a – a 9-a de dezvoltare a produsului de concepţie, prin dedublarea celulelor endodermului primar din podeaua butonului embrionar. Este delimitat pe de o parte de endoblast care constituie tavanul sacului vitelin pe de altă parte de celulele plate ale membranei exocelomice (membrana Heuser), acoperite de mezenchimul extraembrionar splanchnic. Sacul vitelin secundar ia naşter prin transformarea sacului vitelin primar, ca urmare a modificării ce are loc în zona de conexiune a epibstului cu membrana Heuser. Cele două porţiuni se detaşează şi cea inferioară, de dimensiuni mai reduse, formează un chist care va fi eliminat. Sacul vitelin definitiv denumit şi veziculă ombilicală, există în săptămâna a 3-a de dezvoltare a produsului de concepţie. Porţiunea sacului vitelin corespunzătoare endodermului embrionar (situat în tavanul sacului vitelin) dă naştere tubului intestinal. Pe suprafaţa sacului vitelin sunt vizibile vasele viteline (Vasa vitellina) în săptămâna a 3-a de dezvoltare a produsului de concepţie. Vasele viteline regresează odată cu sacul vitelin, circulaţia extraembrionară vitelină fiind înlocuită cu circulaţia extraembrionară ombilicală iar segmentul intraembrionar al arterelor şi venelor viteline este preluat în circulaţia intraembrionară. Diametrul sacului vitelin se măreşte constant în săptămânile 6 – 10 de dezvoltare a produsului de concepţie. Încă din timpul săptămânii a 9-a de dezvoltare a produsului de concepţie sacul vitelin prezintă modificări degenerative care vor conduce progresiv la dispariţia sacului vitelin. Cavitatea sacului vitelin conţine vitelus cu rol nutritiv, care poate fi utilizat de embrion în primele stadii de evoluţie. Sacul vitelin deţine un rol esenţial în organogeneză prin: 1) formarea tubului intestinal, 2) vasculogeneza şi hematopoieza extraembrionară, 3) formarea celulelor germinale primordiale. 146

Embriologie umană

1) Formarea tubului intestinal Porţiunea proximală a sacului vitelin care se continuă cu endoblastul (hipoblastul sau endodermul primitiv) discului embrionar ce alcătuieşte tavanul sacului vitelin (Tectum sacci vitellini) este încorporată în embrion dând naştere intestinului anterior (Prosenteron), posterior (Metenteron) şi mijlociu (Mesenteron) care comunică cu sacul vitelin. Iniţial comunicarea este largă dar pe măsură ce are loc formarea peretelui antero-lateral al abdomenului, a cordonului ombilical şi expansiunea amnionului, comunicarea dintre intestinul mijlociu şi sacul vitelin pe cale de involuţie se îngustează devenind Canalul vitelin (Ductus vitellinus) cunoscut şi sub numele de omfalo-enteric (Ductus omphalo-entericus). După săptămâna a 5-a, între a 35-a şi a 40-a zi de gestaţie canalul vitelin se închide treptat transformându-se într-un cordon conjunctiv iar în săptămâna a 7-a de dezvoltare a produsului de concepţie se obliterează complet; în aproximativ 3% dintre cazuri porţiunea proximală a canalului vitelin poate persista sub forma unui diverticul al intestinului subţire denumit diverticulul Meckel (Vestigia canalis vitellini). 2) Vasculogeneza şi hematopoieza extraembrionară În săptămâna a 3-a, în timpul gastrulaţiei, în mezenchimul splanhnic al sacului vitelin apar insulele vasculo-sanguine descrise de Wolff şi Pander, din care se dezvoltă primele vase sanguine şi primele elemente sanguine. Insulele vasculo-sanguine se apropie, apoi vin în contact alcătuind pe suprafaţa sacului vitelin o reţea capilară care se continuă vasele viteline (Vasa vitellina) denumite şi vase omfalo-mezenterice (Vasa omphalomesenterica) constând în 2 artere şi 2 vene viteline denumite şi omfalo-mezenterice, care s-au format în porţiunea proximală a sacului vitelin. Venele viteline drenează sângele din pereţii sacului vitelin în tubul cardiac primitiv, în drumul lor străbătând septul transvers şi mugurele hepatic. La nivelul ficatului venele viteline participă la formarea sistemului port hepatic. Arterele viteline contribuie la formarea trunchiului arterial celiac şi arterei mezenterice superioare. Din reţeaua vasculară situată în pediculul de fixaţie, în care a pătruns canalul alantoidian, iau naştere două vene ombilicale care ulterior fuzionează într-o singură venă ombilicală şi două artere ombilicale. Vasele ombilicale situate în jurul canalului alantoidian, în mezodermul extraembrionar care alcătuieşte pedicolul de fixaţie (viitorul cordon ombilical) constituie echivalentul vaselor alantoidiene descrise la alte vertebrate. Din porţiunea centrală a insulelor vasculo-sanguine iau naştere elementele figurate ale sângelui. Primele care se formează sunt eritroblastele primitive, 147

Embriologie umană

hematii tinere, cu nucleu pe care îl pierd în luna a 3-a de gestaţie. Prin pierderea nucleului hematiile îşi scurtează durata deviaţă la aproximativ 100 de zile dar se specializează în transportul oxigenului. La sfârşitul perioadei embrionare există 1000000 de hematii/ml sânge. Leucocitele se formează în ziua a 46-a de viaţă intrauterină, în mezenchimul hepatic, iar limfocitele în ziua 50 de viaţă intrauterină. Hematopoieza extraembrionară încetează la sfârşitul lunii a 2-a de viaţă intrauterină, odată cu involuţia sacului vitelin. Între luna a 3-a şi lunile 7 – 8 de viaţă intrauterină ficatul constituie principalul organ hematopoietic iar din luna a 5a de viaţă intrauterină până la naştere splina devine organ hematopoietic. Tot în a doua parte a sarcinii măduva roşie de la nivelul oaselor produce celule sanguine şi păstrează funcţia hematopoietică întreaga viaţă. 3) Formarea celulelor germinale primordiale În săptămâna a 3-a de dezvoltare a embrionului, în peretele sacului vitelin din regiunea învecinată originii ductului alantoidian iau naştere celule germinale primordiale care migrează pe calea rădăcinii mezourilor tubului intestinal ajungând în săptămâna a 6-a în crestele gonadale pe care le colonizează. Celulele germinale care au colonizat gonadele devin spermatogonii sau ovogonii, în funcţie de încărcătura cromozomală a celulelor germinale. Aspectul sacului vitelin variază în funcţie de vârsta dezvoltării produsului de concepţie. La sfârşitul săptămânii a 4-a de dezvoltare a produsului de concepţie sacul vitelin are aspectul unei mici vezicule piriforme (vezicula ombilicală) care se deschide în segmentul mijlociu al tubului digestiv pin intermediul unui canal lung şi îngust denumit canalul vitelin. La sfârşitul lunii a doua de gestaţie sacul vitelin involuează astfel încât în luna a 3-a, la începutul perioadei fetale, aproape dispare. După naştere vezicula ombilicală poate fi observată sub forma unui corp ovalar cu diametrul între 1 – 5 mm., situat între amnion şi corion, la nivelul placentei sau la oarecare distanţă de aceasta. VII. 3. Alantoida (Allantois) Se formează în zilele a 16-a – a 17-a de dezvoltare, ca evaginaţie a endodermului sacului vitelin, la extremitatea caudală a embrionului. Prin creşterea în lungime şi curbarea longitudinală a embrionului, odată cu îngustarea canalului vitelin alantoida capătă forma unui diverticular tubular denumit duct alantoidian (Ductus allantoideus) care la o extremitate se deschide în porţiunea terminală a intestinului primitiv (porţiune denumită cloacă) iar prin cealaltă extremitate este încorporat în mezodermul pedicolului de fixaţie. 148

Embriologie umană

Datorită extinderii sacului embrionar şi îndepărtării progresive a embrionului de trofoblast, are loc alungirea pediculului de fixaţie şi odată cu el alungirea ductului alantoidian care traversează pedicolul de fixaţie şi ajunge în contact cu corionul situat la extremitatea caudală a embrionului. Alantoida poate fi comparată cu un ax de-a lungul căruia mezenchimul aflat în plin proces de vasculogeneză avansează spre corion, în zona de formare a viitoarei placente. După formarea cordonului ombilical alantoida prezintă două segmente: -segmentul extraembrionar reprezentat de canalul alantoidian amplasat în cordonul abdominal; acest segment involuează, persistă doar vasele ombilicale. -segmentul intraembrionar situat abdominal; din acest segment se dezvoltă vezica urinară şi uraca amplasată între vezica urinară şi ombilic. În săptămâna a 7-a de dezvoltare se dezvoltă septul uro-rectal Tourneaux (Septum urorectale) care desparte cloaca în două compartimente: -compartimentul anterior, denumit sinus uro-genital (Sinus urogenitalis) în care se deschide canalul anatoidian; -compartimentul posterior, denumit rect (Rectum). Segmentul proximal al porţiunii abdominale a alantoidei participă la formarea porţiunii craniale a vezicii urinare (Vesica urinaria). Prin obliterarea porţiunii de alantoidă situată între vârful vezicii urinare şi ombilic se formează un cordon conjunctiv numit uraca (Urachus), care fiind acoperit de peritoneu formează o plică numită ligamentul ombilical median. Prin obliterarea incompletă a alantoidei apar chisturi de uracă iar lipsa totală de obliterarea a ductului alantoidian determină apariţia fistulei viteline congenitale, prin care urina din vezica urinară se scurge la nivelul ombilicului. Vascularizaţia alantoidei se dezvoltă în săptămâna a 3-a de dezvoltare a produsului de concepţie, în mezenchimul pedicolului de fixaţie situat în jurul ductului alantoidian, în care iau naştere cele două artere şi două vene ombilicale. Vasele ombilicale pătrund în vilozităţile coriale contribuind la formarea placentei fetale şi stabilesc legătura dintre sistemul circulator intraembrionar şi vasele vilozităţilor coriale. După regresia alantoidei vasele omologe persistă ca artere ombilicale şi vene ombilicale prin care se realizează legătura embrionului cu placenta. VII. 4. Cordonul ombilical (Funiculus ombilicalis) Cordonul ombilical este organul prin care se stabileşte legătura dintre embrion/făt şi placentă. Se dezvoltă în săptămâna a 5-a de viaţă intrauterină, când înlocuieşte sacul vitelin ca sursă de substanţe nutritive pentru făt. Cordonul ombilical nu este în legătură directă cu circulaţia maternă, dar este conectat la placentă, prin care are loc schimbul de substanţe spre şi de la sângele matern. Pedicolul de fixaţie (Pedunculus connexens) se formează odată cu 149

Embriologie umană

dezvoltarea celomului extraembrionar ca o punte de legătură între mezoblastul extraembrionar spanchnic situat pe suprafaţa sacului vitelin şi mezoblastul extraembrionar somatic care înveleşte amnionul, apoi se răsfrânge la nivelul pedicolului de fixaţie alcătuind substanţa sa mezenchimală şi se continuă la nivelul corionului. În săptămânile a 4-a – a 8-a de dezvoltare intrauterină pedicolul de fixaţie, canalul vitelin şi celomul ombilical sunt învelite de amnionul aflat în expansiune. Sacul vitelin este localizat în celomul extraembrionar (în cavitatea corială), prezintă un pedicul vitelin (Pedunculus vitellinus) prin care se leagă de corpul embrionului. În mezenchimul somatic ce alcătuieşte pedicolul de fixaţie sunt cuprinse vasele omfalo-mezenterice numite şi viteline, şi canalul omfalo-enteric. Ca urmare a creşterii rapide în lungime a corpului embrionul se curbează cranio-caudal, iar pediculul de fixaţie ajunge în poziţie ventrală. Ca o consecinţă a expansiunii amnionului, membrana amniotică se reflectă de pe amnion pe cordonul ombilical alcătuind pereţii cordonului ombilical. La vârsta gestaţională de 8 săptămâni cordonul ombilical se află situat la extremitatea caudală a embrionului, este scurt şi subţire, conţine următoarele structuri: -pedicolul vitelin constituit din canalul omfalo-enteric numit şi ductul vitelin (prin care sacul vitelin se deschide în intestinul primitiv) şi vasele omfalomezenterice numite şi viteline constând în 2 artere şi 2 vene; -pedicolul de fixaţie cu ductul alantoidian, vasele ombilicale (2 artere şi 2 vene care ulterior fuzionează într-o singură venă ombilicală); -celomul ombilical (Coeloma umbilicalis), prin care se stabileşte conxiunea celomului extraembrionar cu cel intraembrionar. Cordonul ombilical definitiv (Funiculus umbilicalis) ia naştere prin fuziunea şi înmănuncherea pedicolului de fixaţie cu pedicolul vitelin. În săptamânile 7 – 11 de dezvoltare intrauterină ansele intestinale herniază în mod fiziologic în celomul ombilical. După reintegrarea anselor intestinale în cavitatea internă (celomul intraembrionar) celomul ombilical se închide şi progresiv dispare. În timpul lunii a 3-a de dezvoltare intrauterină unele elemente ale cordonului ombilical degenerează: -canalul omfalo-enteric (poate persista sub forma fistulei viteline); -ductul alantoidian; -circulaţia vitelină din sectorul extraembrionar; -celomul ombilical care se închide şi dispare. Extremitatea fetală a cordonului ombilical corespunde regiunii ombilicale a peretelui ombilical. Mezenchimul somatic care alcătuieşte pedicolul de fixaţie se transformă în ţesut gelatinos (Testus mucoideus connexens) numit şi gelatina Wharton, elastic şi 150

Embriologie umană

rezistent, cu rol de protecţie mecanică. La naştere cordonul ombilical este alcătuit din următorele structuri: -învelişul amniotic; -gelatina Wharton; -vasele ombilicale reprezentate de arterele ombilicale (Arteria umbilicalia) dreaptă şi stângă, cu traiect spiralat în jurul venei ombilicale (Vena umbilicalis); -un cordon epitelial discontinuu vizibil microscopic în axul cordonului ombilical, ca relicvă a porţiunii obliterate, ombilicale a ductului alantoidian. Inserţia placentară normală a cordonului ombilical poate fi de trei tipuri: -centrală (Fixationes centralis) sau paracentrală (Fixationes paracentralis) care se întâlneşte la 70% din cazuri; -marginală (Fixationes marginalis); -vilamentoasă (Fixationes velamentosa) în care cordonul ombilical se inseră pe membranele fetale, la distanţe variabile, se întâlneşte la 10% din cazuri; În dezvoltarea sa cordonul ombilical se spiralează şi se alungeşte odată cu creşterea corpului embrionului/fătului pentru a permite mişcarea liberă a fătului. La termenul celor nouă luni de gestaţie cordonul ombilical măsoară în medie 1,5 - 2 cm diametru şi 50 - 60 cm lungime, cu valori extreme de 20 cm – 150 cm. VII. 5. Placenta (Placenta) Placenta este un organ tranzitoriu al aparatului genital feminin, prezent numai în stare de graviditate. Are formă discoidală, consistenţă moale, grosimea de maxim 2 - 4 cm şi cu diametrul variabil de la câţiva milimetri (în primele stadii de evoluţie a sarcinii) până la circa 20 - 25 cm (la sfârşitul perioadei de graviditate). VII. 5. 1. Formarea placentei La formarea placentei contribuie atât structurile embrionare (trofoblastul) cât şi cele materne (endometrul). Trofoblastul apare foarte devreme. Astfel, după realizarea fecundării ovocitului (care are loc în 1/3 externă a trompei uterine, moment în care este finalizată a doua diviziune de maturaţie prin apariţia celulei ou şi eliminarea celui de al II-lea globul polar), celula ou, învelită în membrana pellucida (zona pellucida), începe să se dividă şi prin mişcările trompei uterine se deplasează pasiv spre cavitatea uterină. Celulele rezultate din diviziunea celulei ou, numite blastomere, continuă să se dividă încât după 3 - 4 zile de la fecundare rezultă o formaţiune celulară compactă, alcătuită din 16 blastomere, numită morulă, învelită la periferie de membrana pellucida (zona pellucida). Ritmul de diviziune al blastomerelor este neuniform. Unele se vor divide mai rapid şi vor forma discul embrionar, în timp ce altele se vor divide mai lent şi vor forma anexele embrionare. Prin acumularea de lichid în centrul morulei şi dispunerea la 151

Embriologie umană

periferie a blastomerelor rezultă o cavitate centrală numită blastocel, iar stadiul de dezvoltare poartă numele de blastocist. Blastomerele periferice aşezate într-un singur rând se aplatizează şi vor genera trofoblastul. Blastocistul rămâne în cavitatea uterină (în secreţia de la suprafaţa mucoasei) următoarele 2 - 3 zile, timp în care membrana pellucida se subţiază şi dispare. După această dată, celulele trofoblastului invadează mucoasa uterină şi se produce astfel nidaţia sau implantarea embrionului. Implantarea are loc datorită proteazelor eliberate de către celulele trofoblastului, proteaze care permit distrugerea epiteliului de suprafaţă al endometrului şi pătrunderea trofoblastului în profunzimea mucoasei uterine. În timpul nidaţiei trofoblastul se diferenţiază în două straturi: -sinciţiotrofoblastul - stratul extern multinucleat, fără limite celulare distincte (sinciţiu) format dintr-o masă citoplasmatică în care se găsesc numeroase mitocondrii, reticul endoplasmic rugos, aparat Golgi, vacuole cu lipide şi colesterol şi numeroşi nuclei voluminoşi; -citotrofoblastul (stratul Langhans) dispus intern, format din celule mononucleare cu citoplasmă mai clară, în care se găsesc mitocondrii, ribozomi liberi, poliribozomi, puţin reticul endoplasmic rugos şi granule de glicogen. Celulele Langhans realizează joncţiunea între ele, dar şi cu sinciţiotrofoblastul prin desmozomi şi zonule ocludens. Placenta umană este constituită din 15 – 39 lobi placentari. Un lob placentar este alcătuit dintr-o vilozitate principală (stem) numită şi vilozitate pedunculară (Villus peduncularis) împreună cu toate ramificaţiile sale. Baza vilozităţii principale pleaxă din lama corială iar vârful (extremitatea distală) se fixează în deciduă sau placa bazală, la nivelul lamei de citotrofoblast. Din vilozitatea principală iau naştere atât vilozităţi libere (Villus liber) cât şi vilozităţi de ancorare (Villus ancoralis) numite şi vilozităţi crampon. Vilozităţile libere se ramifică în spaţiul intervilos, ultima generaţie de ramificaţii constituind vilozităţile terminale (Villus terminalis). O vilozitate liberă împreună cu ramificaţiile sale constituie un lobul placentar. La începutul lunii a doua trofoblastul prezintă un număr mare de vilozităţi secundare şi terţiare, care îi conferă un aspect radial. Vilozităţile de ancorare se extind de la nivelul mezodermului plăcii coriale până la stratul citotrofoblastic. Suprafaţa vilozităţilor este reprezentată de sinciţiu, dispus pe un strat de celule trofoblastice care la rândul lor acoperă o regiune centrală de mezoderm vascular. Sistemul capilar care se dezvoltă în centrul vilozităţilor vine în scurt timp în contact cu capilarele plăcii corionice şi ale pediculului de conexiune, dând astfel naştere sistemului vascular extraembrionar. Sângele matern este transportat la nivelul placentei prin arterele spiralate ale uterului. Eroziunea acestor vase materne, care permite accesul sângelui în spaţiile interviloase, se realizează prin invazia endovasculară a celulelor 152

Embriologie umană

citotrofoblastice. Aceste celule, cu originea la nivelul terminaţiilor vilozităţilor de ancorare, invadează terminaţiile arterelor spiralate şi înlocuiesc celulele endoteliale materne din pereţii vasculari, dând astfel naştere unor vase sanguine hibride care conţin atât celule fetale cât şi celule materne. Acest proces se realizează prin transformarea celulelor citotrofoblastice din celule epiteliale în celule endoteliale. Invazia arterelor spiralate de către celulele citotrofoblastice conduce la transformarea acestor vase sanguine cu diametru redus şi rezistenţă crescută la curgerea sângelui în vase cu diametrul mare şi cu rezistenţă scăzută la curgerea sângelui, care pot asigura transportul unor cantităţi crescute de sânge matern la nivelul spaţiilor interviloase. În lunile următoare, din vilozităţile stem existente se dezvoltă numeroase extensii care pătrund sub forma unor vilozităţi libere în spaţiile lacunare sau interviloase înconjurătoare. Aceste vilozităţi libere nou-formate sunt iniţial primitive, însă la începutul lunii a patra celulele citotrofoblastice şi o parte din ţesutul conjunctiv dispar. Ca urmare, singurele straturi care separă circulaţia maternă de cea fetală sunt reprezentate de sinciţiu şi de celulele endoteliale ale vaselor sanguine. Frecvent grosimea sinciţiului se reduce foarte mult, iar fragmente tisulare mari care conţin mai mulţi nuclei se desprind şi ajung în lacurile sanguine interviloase. Aceste fragmente, cunoscute sub denumirea de noduri sinciţiale (Nody sincitiales), pătrund în circulaţia maternă şi de obicei degenerează fără a cauza simptome. Dispariţia celulelor citotrofoblastice se realizează dinspre vilozităţile mici către cele mari, şi în pofida faptului ca în vilozităţile mari pot rămâne câteva celule citotrofoblastice restante, acestea nu influenţează schimburile realizate între cele două circulaţii. În primele săptămâni de dezvoltare, suprafaţa corionului este acoperită în întregime de vilozităţi. Pe măsură ce sarcina avansează, vilozităţile situate la nivelul polului embrionar continuă să crească şi să îşi mărească volumul, dând naştere unei formaţiuni denumite corionul vilos (chorion frondosum). Vilozităţile de la polul abembrionar degenerează, iar în luna a treia această zonă a corionului devine netedă şi este denumită corion neted (chorion laeve). Diferenţa dintre polii embrionar şi abembrionar ai corionului se reflectă şi în structura deciduei, stratul funcţional al endometrului, care este eliminată în momentul naşterii. Decidua care acoperă corionul vilos (decidua bazală) este alcătuită dintr-un strat compact de celule mari, celule deciduale, care conţin cantităţi importante de lipide şi glicogen. Acest strat, denumit placa deciduală, este strâns aderent la corion. Stratul decidual care acoperă polul abembrionar este denumit decidua capsulară. Odată cu creşterea plăcii coriale, acest strat se extinde şi degenerează. Ulterior, corionul neted vine în contact direct cu peretele uterin (decidua parietală) din partea opusă a uterului, iar cele două straturi fuzionează, astfel încât lumenul uterin este obstruat. Aşadar, singura porţiune a corionului care participă la schimburile dintre circulaţia maternă şi cea fetală este corionul vilos, 153

Embriologie umană

care împreună cu decidua formează placenta. În mod similar, prin fuziunea membranei cavităţii amniotice cu corionul şi formarea membranei corio-amniotice, cavitatea corială se obliterează. Ţesuturile materne şi fetale se organizează în două entităţi în întregime intricate la nivelul plecentei: 1)partea fetală, 2) placa bazală. 1)Partea fetală a placentei este constituită din placa corială cu vilozităţile placentare, citotrofoblastul si spaţiile interviloase. Placa corială, partea profundă a placentei, este în contact cu amnionul, fiind alcătuită din mezenchimul extraembrionar, cititrofoblast şi sinciţiotrofoblast. 2)Placa bazală reprezintă porţiunea externă a placentei, în contact cu peretele uterin; este de natură compozită fiind alcătuită atât din ţesut embrionar (citotrofoblast şi sinciţiotrofoblast) cât şi din ţesut matern (caduca bazilară). Partea maternă a placentei este constituită din caduca bazilară, vasele şi glandele uterine. Amnion

Placă corială

Spaţiul intervilos

Cordonul ombilical

Cotiledon

Placa bazală

Vilozităţi coriale

Figura nr. 45. Placenta în luna a patra de gestaţie.

154

Embriologie umană

Din luna a 4-a de dezvoltare a produsului de concepţie, insulele de citotrofoblast confluează în periferia cotiledoanelor şi participă împreună cu ţesutul decidual la formarea septului intercotiledonar placentar. Acest sept limitează grosier cotiledoanele. Mucoasa uterină maternă se modifică la locul de implantare suferind o reacţie deciduală şi ia numele de caducă sau decidua. Reacţia deciduală constă în transformarea epiteliului stromei endometriale printr-o acumulare de lipide şi glicogen). La începutul lunii a patra de dezvoltare a produsului de concepţie placenta are două componente: 1) partea fetală (Pars fetalis); 2) partea maternă (Pars materna). Porţiunea fetală a placentei include placa sau lama corială (Lama chorialis). Porţiunea maternă a placentei reprezentată de decidua bazală (Decidua basalis) conţine placa deciduală, intim încorporată în structura placentei. După vârsta de 4 luni (vârsta produsului de concepţie) citotrofoblastul dispare de la nivelul peretelui vilozităţilor terţiare astfel încât distanţa dintre vasele materne şi cele fetale se reduce. În egală măsură dispare şi citotrofobalstul de la nivelul plăcii coriale. În placa bazală citotrofoblastul persistă sub forma unei mase citotrofoblastice, participând împreună cu ţesutul decidual la formarea septurilor intercotiledonare. Aceste septuri limitează grosier cotiledoanele, dar nu fuzionează cu placa corială, iar sângele matern nu circulă liber dintr-un cotiledon în altul. La nivelul zonei de joncţiune celulele trofoblastului se întrepătrund cu celulele deciduale. Această zonă, caracterizată prin celule deciduale şi sinciţiale gigante, este bogată în material extracelular amorf. În această perioadă a dezvoltării cea mai mare parte a celulelor citotrofoblastice au degenerat. Între placa corioală şi placa deciduală există spaţii interviloase pline cu sânge matern. Aceste spaţii sunt derivate din lacunele sinciţiotrofoblastului şi sunt acoperite cu sinciţiu de origine fetală. Ramificaţiile vilozităţilor se dezvoltă în interiorul lacurilor sanguine interviloase. Pe parcursul lunilor a patra şi a cincea decidua formează numeroase septuri deciduale care se proiectează în spaţiile interviloase fără a ajunge la nivelul plăcii coriale. Aceste septuri prezintă o regiune centrală alcătuită din ţesut matern, însă suprafaţa lor este acoperită de un strat de celule sinciţiale, astfel încât sângele matern din lacurile interviloase este întotdeauna separat de ţesutul fetal prin sinciţiul de la nivelul vilozităţilor. Ca urmare a formării acestor septuri, placenta este împărţită în mai multe compartimente numite cotiledoane. Deoarece septurile deciduale nu ajung la nivelul plăcii coriale, contactul între spaţiile interviloase ale diferitelor cotiledoane este păstrat. 155

Embriologie umană

Ţesut decidual

Insule de citotrofoblast

Sinciţiotrofoblast

Sept

Figura nr. 46. Dezvoltarea placentei.

În placenta la termen trunchiurile vilozitare se alungesc considerabil, iar depozitele de fibrină se acumulează la nivelul structurilor placentare. Sub placa corială se formează astfel depozite de fibrină ce constituie stratul subcorionic Langhans, iar la nivelul plăcii bazale, la vilozităţile crampon cât şi în masa citotrofoblastică depozitele de fibrină constituie stratul Rohr. Mai profund, în caduca bazilară, depozitele de fibrină constituie stratul Nitabuch. În cadrul circulaţiei placentare fiecare cotiledon primeşte 80 – 100 artere spirale care străbat placa deciduală şi pătrund în spaţiile interviloase. Lumenul lor îngustat determină creşterea presiunii sanguine la intrarea în spaţiul intervilos, astfel sângele pătrunde în spaţiul intervilos şi scaldă întregul arbore vilozitar care pluteşte în spaţiul intervilos respectiv. În concluzie, în placenta la termen se produc o serie de modificări care îi reduc proprietăţile funcţionale: -sporirea cantităţii de ţesut conjunctiv în axul vilozităţilor; 156

Embriologie umană

-obliterarea unor capilare vilozitare; -apariţia depozitelor de fibrină la suprafaţa vilozităţilor din zona funcţională şi în placa corială; -apariţia infarctelor placentare.

strat subcorionic Langhans

strat fibrinoid Rohr strat fibrinoid Nitabuch

Figura nr. 47. Structura definitivă a placentei - depozite fibrinoide.

Ca urmare a creşterii continue a fătului şi distensiei uterului, volumul placentei se măreşte. Creşterea suprafeţei placentare este aproape paralelă cu cea a uterului, astfel încât pe tot parcursul sarcinii placenta acoperă între 15 - 30% din suprafaţa internă a uterului. Creşterea în grosime a placentei este rezultatul ramificării vilozităţilor existente şi nu al continuării pătrunderii vilozităţilor în ţesuturile materne.

157

Embriologie umană Artere ombilicale

Vene ombilicale

Capilare fetale

Figura nr. 48. Circulaţia placentară.

Decidua Amnion Cordonul ombilical

Figura nr. 49. Placentă - faţa fetală.

158

Embriologie umană

Decidua Cotiledoane

Amnion Cordonul ombilical

Figura nr. 50. Placentă - faţa maternă.

Placenta la termen are formă de disc cu diametrul de 20 – 25 cm, grosime medie 2,5 cm fiind mai groasă în centru (2 - 3 cm) şi mai subţire la periferie (5 - 6 mm), greutate 500 – 600 grame (1/6 din greutatea fătului). Placenta se desprinde în mod normal de peretele uterin la aproximativ 30 minute după naşterea fătului. După desprinderea placentei (delivrenţa), la examinarea feţei materne a placentei sunt identificate 15 - 20 cotiledoane cu aspect de arii proeminente acoperite cu un strat subţire de deciduă bazală. Şanţurile care separă cotiledoanele între ele corespund septurilor deciduale. Faţa fetală a placentei este acoperită în întregime de corion (placa corială) şi acesta la rândul său este acoperit de membrana amniotică. Prin transparenţa amnionului se observă numeroase artere şi vene de calibru mare - vasele coriale - convergente către cordonul ombilical. Locul de inserţie a cordonului ombilical este situat de obicei excentric şi uneori are chiar poziţie marginală. Rareori poate fi inserat în afara placentei, la nivelul membranelor corionice (inserţie velamentoasă). VII. 5. 2. Membrana placentară Placenta umană este o placentă de tip hemocorial, în care vilozităţile coriale se află în contact direct cu sângele matern. Schimbul de substanţe între sângele matern din camerele vilozitare şi sângele fetal situat în capilarele din interiorul vilozităţilor coriale are loc prin intemediul unui sistem de membrane care constituie bariera placentară (membrana placentară). Structura şi permeabilitatea membranei placentare se modifică odată cu stadiile de dezvoltare embrio-fetale.

159

Embriologie umană

VII. 5. 2. 1. Dezvoltarea vilozităţilor coriale Dezvoltarea circulaţiei materno-fetale (circulaţia utero-placentară) se realizează în - stadiul lacunar (ziua a 9-a a dezvoltării produsului de concepţie) prin apariţia de lacune ale citotrofoblastului care se deschid în sinciţiotrofoblast. Între zilele 11 – 13 de dezvoltare a produsului de concepţie celulele citotrofoblastului proliferează şi se insinuează printre traveele sinciţiotrofoblastului formând vilozităţile coriale primare. În ziua a 15-a - a 16-a de dezvoltare a produsului de concepţie, mezoblastul extraembrionar asociat cu citotrofoblastul pătrunde în trunchiul vilozităţilor coriale primare ramificate alcătuind un ax mezenchimatos şi astfel vilozităţile primare devin vilozităţi secundare. Concomitent în elementele citotrofoblastice începe procesul de hematopoieză şi angiogeneză locală. La sfârşitul celei de a 3-a săptămâni de dezvoltare a produsului de concepţie mezoblastul extraembrionar din centrul vilozităţii coriale denumit şi mezoblast vilozitar se diferenţiază în ţesut conjunctiv şi capilare sanguine, furnizând şi vase sanguine conectate cu cele ale embrionului. Prin apariţia vaselor de sânge în axul vilozităţilor coriale secundare, acestea se transformă în vilozităţi coriale terţiare. În ziua a 21-a de dezvoltare a produsului de concepţie placenta este un organ vilos şi vascularizat iar circulaţia vasculară este funcţională. Pe parcursul săptămânii a 3-a de dezvoltare a produsului de concepţie se modelează reţeaua vasculară vilozitară şi se definitivează circulaţia materno-fetală. Embrionul îşi realizează schimburile biologice pe seama sângelui matern care circulă în spaţiile intervilozitare cu un diametru de cca 3μ (Ludwig). Schimburile dintre sângele fetal şi cel matern se fac prin intermediul pereţilor vilozităţilor coriale şi al endoteliului capilarelor vilozitare. Pe măsura dezvoltării sistemului vilozitar, suprafaţa de schimb creşte ajungând către termen la peste 10 m². Vilozităţile coriale terţiare deplin constituite în săptămâna a 3-a sunt formate dintr-un ax mezenchimo-vascular (în centrul axului mezenchimal se formează un vas capilar cu perete endotelial) acoperit de citotrofoblast (denumit şi stratul celulelor Langhans) acoperit la rândul său de către sinciţiotrofoblast. În prima lună de dezvoltare a produsului de concepţie vilozităţile sunt scurte şi groase pentru ca apoi să se efileze şi să emită numeroase arborescenţe ce dau naştere vilozităţilor de ordinul II şi III. Spre finele lunii a II-a vilozităţile ating un diametru de 140 - 200 μ (Hörmann); în următoarele două luni ele capătă deplină maturitate structurală, dar volumul lor continuă să se mărească până la sfârşitul lunii a IV-a când ajung la un diametru de cca 400 μ, devenind astfel mai mari decât trunchiurile de origine. După vârsta de 4 luni (vârsta de dezvoltare a produsului de concepţie) citotrofoblastul dispare de la nivelul peretelui vilozităţilor terţiare, reducându-se

160

Embriologie umană

distanţa dintre vasele materne şi cele fetale; în măsură egală citotrofoblastul dispare şi de la nivelul plăcii coriale. La nivelul plăcii bazale citotrofoblastul persistă sub forma matricei citotrofoblastice. Citotrofoblastul împreună cu ţesutul decidual participă la formarea septurilor intercotiledonare care pătrund în spaţiul intervilos şi delimitează unităţi funcţionale vasculare numite cotiledoane. Mecanismul formării septurilor intercotiledonare este speculativ - prin plisarea plăcii bazale, rezultat al proliferării vilozităţilor crampon care se interpun între extensiile placentei în cavitatea uterină. Din luna a 4-a de dezvoltare a produsului de concepţie insulele de citotrofoblast confluează la periferia cotiledoanelor unde participă împreună cu ţesutul decidual la formarea septului intercotiledonar placentar. Acest sept limitează grosier cotiledoanele. Mucoasa uterină maternă este modificată la locul de implantare printr-o reacţie deciduală (transformarea stromei endometriale printro acumulare de lipide şi de glicogen) . Din luna a 5-a de dezvoltare a produsului de concepţie şi până la naştere vilozităţile se înmulţesc, volumul lor se reduce treptat, ajungând în placenta adultă la un diametru de numai 50 μ, în timp ce reţeaua capilară stromală se îmbogăţeşte. În concluzie, în procesul de formare al placentei se descriu două etape: 1) perioada previloasă: între zilele 6 - 13, 2) perioada viloasă: din ziua a 13-a până la naştere. 1) Perioada previloasă are două faze : A) Faza prelacunară B) Faza lacunară. A) Faza prelacunară apare imediat după orientarea blastocitului şi după penetrarea butonului embrionar şi se termină în ziua a 9-a a dezvoltării produsului de concepţie. În această etapă se formează două staturi - citotrofoblastul primitiv şi sinciţiotrofoblastul. B) Faza lacunară începe din ziua 9 - 10 odată cu apariţia sistemului lacunar, format prin confluenţa unor spaţii mici ce apar în citoplasma sinciţiotrofoblastului. În acest spaţiu lacunar va pătrunde sângele matern din capilarele sinusoidale erodate sub acţiunea sinciţiotrofoblastului. Din alipirea citotrofoblastului cu mezodermul extraembrionar somatic rezultă corionul (Chorion); celomul extraembrionar devine cavitatea corială (sacul corial), peretele extern al cavităţii fiind chiar corionul. 2) Perioada viloasă începe din ziua a 13-a, cuprinde două faze: -faza de constituire a placentei, între ziua a 13-a şi săptămâna a 20-a a dezvoltării produsului de concepţie, când au loc cele mai importante transformări: 161

Embriologie umană

-evoluţia caducei şi a corionului, -dezvoltarea vilozităţilor, -remanierea citotrofoblastului. -faza placentei definitiv constituite, între săptămâna a 20-a a dezvoltării produsului de concepţie şi momentul naşterii (aproximativ săptămânile 36 - 40 de gestaţie). VII. 5. 2. 1. a. Cele trei tipuri de vilozităţi coriale În cursul primei săptămăni de dezvoltare produsul de concepţie se hrăneşte prin simpla difuziune, pe seama propriilor rezerve nutritive, modul de hrănire fiind autotrof. În ziua a 8-a de dezvoltare, odată cu diferenţierea trofoblastului în citotrofoblast şi sinciţiotrofoblast, produsul de concepţie trece la un mod de hrănire heterotrof, prin utilizarea substanţelor nutritive materne, disponibile prin activitatea de liză a sinciţiotrofoblastului. În ziua a 9-a de dezvoltare a produsului de concepţie în interiorul citotrofoblastului apar vacuole sau lacune ale citotrofoblastului care se deschid în sinciţiotrofoblast - stadiul lacunar - astfel încât substanţele nutritive din endometrul uterin în care a început implantarea zigotului pot pătrunde în lacunele trofoblastice pentru a fi utilizate de către produsul de concepţie. La vârsta de 20 – 20 ½ zile de dezvoltare produsul de concepţie trece la modul de hrănire hemotrof odată cu apariţie primelor contracţii ale tubului cardiac, a apariţiei sângelui embrio-fetal şi instituirea circulaţiei sanguine. Acesta este un sistem prin care sângele matern şi fetal sunt în raport de contiguitate, ce permite schimburi prin difuziune de gaze si metaboliţi. De reţinut că sângele matern nu vine în contact direct, nu se amestecă cu cel fetal, nu sunt în raport de continuitate. Capilarele materne situate în endometrul uterin în zona în care a început implantarea zigotului devin sinusoide, se deschid în lacunele trofoblastice. Aceste lacune trofoblastice comunică între ele alcătuind camere interviloase. În zilele 11 – 13 de dezvoltare a produsului de concepţie celulele citotrofoblastului proliferează, se insinuează printre traveele sinciţiotrofoblastului alcătuind vilozităţile trofoblastice primare. În ziua a 16-a mezoblastul extraembrionar asociat cu citotrofoblastul pătrunde în trunchiul acestor vilozităţi primare transformându-le în vilozităţi secundare care se extind până la lacune antrenând cu ele şi sinciţiotrofoblastul. Vilozităţile secundare conţin în centrul lor mezoblast extraembrionar care este mărginit de citotrofoblast iar la periferie se află sinciţiotrofoblast. La finele săptămânii a 3-a de dezvoltare a produsului de concepţie mezoblastul vilozitar se diferenţiază în ţesut conjunctiv şi vase sanguine, dând 162

Embriologie umană

naştere şi unor vase sanguine conectate cu vasele embrionului. Vilozităţile ce conţin vase sangune diferenţiate constituie vilozităţile terţiare. Invazia peretelui vaselor materne de către citotrofoblast conduce la distrugerea celulelor musculare, determinând modificarea calităţilor de elasticitae a arterelor spirale, ceea ce permite adaptarea vascularizaţiei noi-formate a unităţii materno-fetale la dezvoltarea rapidă a fătului. Citotrofoblastul antrenează astfel remanieri profunde ale arterelor spirale derivate din arterele uterine. Odată cu creşterea vârstei sarcinii are loc alterarea vaselor vilozităţilor coriale, caracterizată prin edem însoţit de liza endoteliului capilar, distrugerea tunicii musculare şi a lamelor elastice interne ce sunt înlocuite cu ţesut fibros. Aceste remanieri structurale se realizează sub control neuro-vascular şi al mediatorilor tonusului vascular (prostaglandine, endoteline, etc). Modificările ultrastructurale permit o creştere importantă a debitului sanguin la nivelul placentei. Migrarea celulelor trofoblastului se află sub control strict spaţio-temporal astfel încât alterarea sa poate fi responsabilă de placente cu morfologie anormală, de preeclampsie sau coriocarcinom.

Mezoblastul extraembrionar

Citotrofoblastul Sinciţiotrofoblastul

Fotografia nr. 11. Vilozitate corială secundară. Coloraţie H.E. Ob. X 40.

VII. 5. 2. 1. b. Sinciţiotrofoblastul vilozitar Sinciţiotrofoblastul vilozitar este o structură citologică complexă cu o mare variabilitate morfologică în raport cu etapa metabolic-funcţională în care este surprins. El creşte atât prin diviziunea nucleilor proprii cât şi prin diferenţierea 163

Embriologie umană

sinciţială a citotrofoblastului Langhans, stabilind un contact direct, intim cu membrana bazală trofoblastică, de aspect omogen, hialin (Panigel M, Anh J.N.).

Sinciţiotrofoblastul Capilarele vilozitare

Citotrofoblastul Mezoblastul extraembrionar (mezoblast

Fotografia nr. 12. Vilozitate corială terţiară. Coloraţie H.E. Ob. X 20.

Suprafaţa externă a păturii sinciţiale prezintă aspecte foarte diferite, de la cel de margine în perie, pus în legătură cu activitatea de rezorbţie a acestui epiteliu, până la imagini delicate în frunză de ferigă sau serpentină. Unii autori au descris aspectul ciliat al bordurii sinciţiale, cu cili aglutinaţi în mănunchiuri sau dispuşi în evantai spre camera interviloasă, aspect care dispare după lunile V – VI de gestaţie. Neregularitatea suprafeţei sinciţiului sugerează un transfer activ de substanţe din spaţiile interviloase, substanţe care ar fi captate prin pseudopode, înglobate în veziculele citoplasmei şi absorbite în celulă prin pinocitoză. Nu este exclusă nici posibilitatea unei deversări în direcţie opusă, spre sângele matern, a produşilor de metabolism fetal şi a celor de secreţie trofoblastică. Aspectul vacuolar spumos al citoplasmei sinciţiale persistă până la formarea vilozităţilor definitive; vacuolele, care par să fie martorul fenomenului de rezorbţie a lichidelor din spaţiul intervilos, dispar odată cu stabilirea circulaţiei fetale. În lunile IV - V sinciţiul apare ca un strat uniform, regulat, de 6 - 8 μ grosime. Din luna a VI-a grosimea păturii sinciţiale devine inegală, cu zone subţiri, membranoase, lamelare, anucleate, alternând cu altele mai groase, proeminente, cu aglomerări nucleare. În placenta matură la termen se remarcă la examinare cu microscopul optic o adevărată „specializare” morfologică a sinciţiului, cu zone îngroşate cu capacitate de sinteză şi zone subţiri cu rol principal în schimburile materno-fetale. Grosimea medie a membranei trofoblastice vilozitare este de 4,99 μ

164

Embriologie umană

în zonele parabazale şi 6,62 μ subcorial; valoarea minimă, 2 μ, corespunde plăcilor epiteliale ale vilozităţilor parabazale iar valoarea maximă, 10,6 μ, îngroşărilor trofoblastice ale vilozităţilor paracoriale (Benedetti W., Alvarez H.). plăcile epiteliale sunt mai extinse şi mai bine conturate în fazele tardive ale gestaţiei şi se găsesc în număr mai mare la nivelul vilozităţilor parabazale caracterizate printr-un metabolism activ (Fox H.). Împreună cu membrana bazală trofoblastică şi peretele capilarului subiacent, aceste plăci alcătuiesc membranele sinciţiale prin care se fac schimburile de substanţe nutritive şi gaze la nivelul vilozităţilor coriale. Zonele îngroşate ale sinciţiului îmbracă microscopic aspecte foarte variate descrise sub denumirea de muguri sinciţiali, ghemuri de proliferare (noduli proliferativi), punţi sinciţiale. Ele sunt focare de hiperplazie a sinciţiului, rezultate prin reactivarea citotrofoblastului subiacent şi privite în general ca o modalitate reacţională la hipoxia cronică şi anoxia relativă placentară. Mugurii sau aglomerările sinciţiale apar ca mase de sinciţiu incluzând grămezi de nuclei care nu depăşesc în afară limita sinciţiului. Nodulii sinciţiali lipsesc în placentele tinere, numărul lor crescând odată cu vârsta sarcinii. Nodulii sinciţiali există ocazional la placentele naşterilor premature, sunt invariabil prezenţi în placentele mature, se întâlnesc frecvent la sfârşitul gestaţiei şi în sarcinile postmature, sunt prezenţi în exces în placentele postmaturilor şi în placentele cazurilor cu preeclampsie. Nodulii sinciţiali sunt rezultatul proeminenţei în spaţiul intervilozitar al unor grupuri de nuclei împreună cu sinciţioplasma din jur. Aceste formaţiuni se pot detaşa apărând libere în spaţiul intervilos. Sinciţiul posedă capacitate de migrare spre sursa de oxigen, ceea ce explică invazia trofoblastică a mucoasei uterine în perioada implantării şi invazia vaselor utero-placentare. Multiplicarea nodulilor sinciţiali este stimulată de hipoxia cronică placentară. Prin contopirea mai multor noduli proliferativi iau naştere punţile sinciţiale intervilozitare. O altă expresie morfologică a sinciţiului o constituie proiecţiile sinciţioplasmei în spaţiile interviloase. Înmuguririle sinciţioplasmei caracterizează mai ales trofoblastul vilozităţilor tinere (Anderson J., Benirschke K.) ca o etapă în formarea de noi vilozităţi terminale şi diminuă odată cu înaintarea în vârstă a gestaţiei. Potenţialul de înmugurire a sinciţiului sub formă de noduli sinciţiali poate reapare în placentele mature sub acţiunea unor stimuli patologici ca hipoxia, hipertensiunea arterială maternă, reducerea debitului circulator placentar ş.a. Sinciţiotrofoblastul prezintă o mare varietate structurală atât dinamică pe parcursul evoluţiei gestaţiei cât şi topografică, în cadrul fiecărei etape de dezvoltare şi maturizare a placentei. VII. 5. 2. 1. c. Citotrofoblastul vilozitar Citotrofoblastul vilozitar realizează în prima jumătate a sarcinii un strat celular continuu, stratul celulelor Langhans, interpus între sinciţiu şi membrana 165

Embriologie umană

trofoblastică a vilozităţilor. Celulele Langhans ating dezvoltarea maximă în luna a II-a. atât în dezvoltarea placentei normale cât şi a celei patologice celulele Langhans evoluează pe de o parte către forma matură de sinciţiu, iar pe de altă parte se transformă în celule mezoblastice axiale şi eritroblaşti primari, încât numărul lor scade treptat începând cu săptămâna a III-a - a IV-a de gestaţie. În jumătatea a doua a sarcinii elementele citotrofoblastice dispar treptat (în placenta matură se reduc la 1/5) astfel încât stratul celulelor Langhans apare întrerupt, cu zone la nivelul cărora sinciţiotrofoblastul vine în contact direct cu membrana trofoblastică. Vilozităţile al căror sinciţiu rămâne aplicat pe axul conjunctiv sunt recunoscute ca vilozităţi mature. În vilozităţile mature schimburile au loc numai la nivelul sinciţiu-capilar; întregul ţesut corial extraembrionar care se hrănea direct din sângele matern prin difuziune şi osmoză, devine acum dependent de circulaţia fetală, proces numit fetalizarea corionului. În diferite stări patologice în funcţie de gradul hipoxiei asistăm la o adevărată hiperplazie a cititrofoblastului, cu apriţia unui număr mare de celule Langhans înalt diferenţiate, cu nucleu mic tahicromatic. În hipoxiile peristente alături de celule Langhans înalt diferenţiate se observă celule Langhans pe cale de degenerare. În tulburările acute de nutriţie placentară se pot observa frecvente celule Langhans situate în stadii extreme de dezvoltare: unele degenerate şi altele înalt diferenţiate, asociate cu manifestări degenerative sinciţiale. Proliferarea celulelor Langhans şi apariţia elementelor citotrofoblastice foarte diferenţiate de tipul celulelor X, pot fi considerate criterii morfologice de apreciere a gradului de ischemie placentară. VII. 5. 2. 1. d. Stroma conjunctivă vilozitară Stroma conjunctivă vilozitară apare din ziua a 15-a de gestaţie când mugurii proliferaţi din mezemchimul extraembrionar pătrund sub formă de axe mezodermice în vilozităţile trofoblastice. Totodată la periferia vilozităţilor începe geneza autohtonă de capilarepe seama celulelor mezenchimale. La sfârşitul lunii Ia de sarcină axul vilozitar are o structură conjunctivă laxă cu celule mezenchimale şi rare fibroblaste. În luna următoare, în axul mezodermic se observă focare de hematopoieză iar printre elementele celulare apar numeroase celule Hofbauer, cu diametrul de 20 - 25μ, mari, rotunde, cu nucleu excentric, citoplasmă abundentă cu frecvente picături de lipidice. În această perioadă vasele sanguine de origine fetală devin mai numeroase şi mai net structurate, cu endoteliu bine conturat şi conţin încă hematii nucleate. În placenta de 2 - 4 luni celulele Hofbauer sunt încă destul de frecvente iar în lumenul vaselor se menţin până în luna a III-a focare de eritroblastoză. În lunile a IV-a şi a VI-a de gestaţie se observă înmulţirea capilarelor şi reducerea elementelor citotrofoblastice cu micşorarea distanţei dintre sângele matern şi cel 166

Embriologie umană

fetal, ceea ce facilitează schimburile metabolice. După luna a VI-a volumul vilozităţilor diminuă, capilarele sunt mult mai numeroase şi pline de sânge îşi schimbă topografia. Capilarele devin tot mai marginale, ajung sub învelişul sinciţial şi se formează membrane de schimb sinciţio-capilare. Către sfârşitul sarcinii, prin creşterea numărului vilozităţilor şi reducerea diametrului lor se măreşte suprafaţa activă de schimb. Maturarea sistemului vascular fetal vilozitar evoluează pănă la sfârşitul gestaţiei. Aria vasculară a vilozităţilor terminale de care depind schimburile materno-fetale, reprezintă în sarcina normală la termen 74,8% din aria vilozitară totală; acesastă proporţie scade la 40,1% în toxemia preeclamptică, 20 - 60% în prematuritate, 10% în eclampsie (Teodorescu M.). În sarcina normală diferenţele structurale regionale ale trofoblastului vilozitar sunt puse pe seama scăderii treptate a gradientului presiunii oxigenului în spaţiile interviloase, dinspre placa bazală spre cea corială. Se observă diferenţe morfologice în cadrul unităţii circulatorii materno-fetale: vilozităţile aflate la periferia unităţii, cu un gradient scăzut al presiunii oxigenului în sângele matern intervilos, arată un grad de maturitate mai înalt comparativ cu vilozităţile aflat central, de-a lungul căii arteriale. Conţinutul scăzut în oxigen apare astfel ca un excitant pentru diferenţierea şi maturarea compensatorie a trofoblastului vilozitar. În perioada primelor 12 săptămâni de dezvoltare a produsului de concepţie se observă celulele citotrofoblastice din cadrul învelişului trofoblastic care au străpuns stratul periferic al sinciţiotrofoblastului şi infiltrează atât decidua subiacentă cât şi miometrul subiacent unde adesea fuzionează între ele dând naştere unor celule caracteristice, multinucleate, gigante, dispuse la nivelul patului placentar. Grupuri de celule citotrofoblastice se observă de asemenea în lumenul arterelor spiralate până la nivelul joncţiunii deciduo-miometriale Examenul histologic al vilozităţilor coriale arată modificări histologice care sugerează maturizarea arborelui vilozitar şi anume o trecere progresivă de la vilozităţi mari cu vase fetale mici plasate central, corespunzătoare perioadei timpurii de gestaţie, la vilozităţi mici cu capilare fetale dilatate sinusoidal, plasate într-o poziţie subtrofoblastică în cazul placentelor cu gestaţie avansată. Examenul microscopic al vilozităţilor coriale efectuat în cazurile cu vârste cuprinse între 12 – 20 săptămâni de gestaţie relevă invazia intravasculară a trofoblastului cu transformarea arterelor spiralate, cu perete muscular gros, în vase utero-placentare cu perete vascular subţire. Aceste aspecte se limitează la arterele patului placentar şi reprezintă un pas vital în placentaţie. VII. 5. 3. Funcţiile placentei Placenta este un organ temporar care permite nutriţia embrionului şi fătului (schimburile nutritive), respiraţia (schimb de oxigen şi bioxid de carbon), excreţia (eliminarea cataboliţilor fetali), protecţia faţă de substanţe chimice şi microbi (prin 167

Embriologie umană

permeabilitate selectivă) şi deţine un important rol endocrin în timpul dezvoltării fetale. La nivelul placentei întâlnim mecanismele clasice de transport transmembranar: 1. transportul pasiv; 2. transportul activ; 3. transportul vezicular (endocitoza/exocitoza). 1. Transportul pasiv (fără consum energetic) include: a) difuziunea simplă; b) osmoza; c) transportul simplu. a)Difuziunea simplă: moleculele nepolarizate şi substanţele liposolubile urmează gradientele de concentraţie; ele difuzează dinspre zona cu concentraţie mai mare către zona cu concentraţie mai redusă, până când se stabileşte un echilibru. Acest proces nu consumă energie; se întâlneşte în difuziunea oxigenului, oxidului de carbon, grăsimilor şi alcoolului. b) Osmoza: difuziunea substanţelor solubile printr-o membrană cu permeabilitate selectivă (exemplu: membrana celulară). Apa, a cărei moleculă este puternic polarizată, nu poate trece prin cele două straturi lipidice ale membranei celulare, dar traversează placenta prin pori specializaţi cunoscuţi ca şi „canale de apă”, care constau în proteine localizate în interiorul membranei plasmatice. c) Transportul simplu: trecerea substanţelor (exemplu: glucoza) dintr-o zonă cu concentraţie mai mare într-o zonă cu concentraţie mai redusă, cu ajutorul moleculelor de transport. 2. Transportul activ (cu consum energetic) include transportul transmembranar împotriva gradientului de concentraţie precum transportul Na+ / K+ sau Ca++. 3. Transportul vezicular (endocitoza/exocitoza): Macromoleculele (exemplu: imunoglobulinele) sunt preluate de macrovili şi absorbite în interiorul celulelor. Suprafaţa de schimb a placentei se măreşte de la 5 m2 la vârsta de 28 săptămâni, la aproximativ 12 m2 înainte de naştere. VII. 5. 3. 1. Funcţia de respiraţie Oxigenarea sângelui fetal este susţinută de trei factori: -diferenţa concentraţiei de oxigen şi a presiunii parţiale a oxigenului în interiorul sistemului circulator materno-fetal; -afinitatea crescută a hemoglobinei fetale pentru oxigen; -efectul Bohr. 168

Embriologie umană

Schimburile gazoase au loc între sângele matern bogat în oxigen şi sângele cu concentraţie redusă de oxigen al arterelor ombilicale (sânge arterial amestecat cu sânge venos). Oxigenul trece astfel prin difuziune din sângele matern în sistemul circulator fetal (presiunea oxigenului matern > presiunea oxigenului fetal). Bioxidul de carbon, a cărui presiune parţială este mai ridicată în sângele fetal, urmează gradientul concentraţiei în sens invers oxigenului, trecând prin difuziune din sângele fetal în sângele matern. Sângele fetal saturat cu oxigen se întoarce în organismul fătului prin venele ombilicale, în timp ce sângele matern sărac în oxigen se întoarce în venele uterine. VII. 5. 3. 2. Funcţiile de nutriţie şi excreţie Schimburile de apă şi electroliţii (Na, K, Ca, P, Mg) au loc uşor în ambele sensuri (de la mamă la făt sau de la făt la mamă) în funcţie de suprafaţa şi grosimea membranelor, concentraţia fiind reglată în serul matern şi în cel fetal. Apa trece în placentă urmând un gradient osmolar (prin osmoză). Schimbul de apă se intensifică constant în timpul sarcinii atingând maximul de 3,5 litri/zi în săptămâna a 35-a. Electroliţii urmează traseul apei, trec bariera placentară sub formă de ioni de serici. Fierul şi calciul trec doar de la mamă la făt şi se concentrează selectiv în trofoblast, concentraţia fierului în serul fetal fiind de 2 - 3 ori mai mare decât în serul matern, prin concentrarea selectivă a fierului în trofoblast. Glucidele, principala sursă de energie a fătului, trec transplacentar sub formă de glicogen, printr-un mecanism de transport simplu. Concentraţia glucozei în sângele fetal este 2/3 din cea maternă şi depinde de aceasta. La nivelul trofoblastului placenta poate sintetiza şi stoca glicogenul necesar satisfacerii nevoilor de glucoză prin glicogenoliză. Metabolismul glucidic matern suferă modificări importante în timpul gestaţiei odată cu apropierea finalizării sarcinii şi pregătirea organismului matern pentru lactaţie. În timpul sarcinii sensibilitatea ţesuturilor organismului matern la insulină se poate reduce cu până la 80%. Acest efect se explică parţial prin creşterea antagoniştilor specifici anti-insulină, dintre care cel mai important este hormonul placentar lactogen (HPL) cunoscut şi sub numele de hormon corionic somatotrop uman (HCS). Proteinele din sângele matern sunt prea mari pentru a trece prin bariera placentară, de aceea sunt transformate la nivelul placentei în peptide şi aminoacizi care trec transplacentar prin transport activ pentru a fi utilizaţi la sinteza proteinelor fetale. Concentraţia aminoacizilor precursori ai proteinelor fetale este de 2 – 3 ori mai mare în sângele fetal comparativ cu sângele matern. Transportul placentar al aminoacizilor precursori ai proteinelor fetale împotriva gradientului de concentraţie este facilitat de hormoni precum hormonul de creştere şi hormonul stimulator 169

Embriologie umană

tiroidian (TSH). Lipidele şi trigliceridele sunt degradate de enzime placentare, trec transplacentar şi servesc la sintetizarea de noi molecule lipidice, lipidele fetale. Colesterolul trece uşor prin membrana placentară, ca şi derivatele sale (exemplu: hormonii steroizi). Vitaminele traversează bariera placentară cu viteze diferite în funcţie de solubilitate, cele hidrosolubile mai uşor iar vitaminele liposolubile mai lent, deşi concentraţia de vitamine liposolubile (A, D, E şi K) în circulaţia fetală este destul de redusă. Antibioticele şi hormonii corticoizi pot trece prin membrana placentară. Unii hormoni steroizi (în funcţie de mărimea lor) şi insulina traversează uşor placenta în ambele sensuri. Hormonii proteici traversează bariera placentară mai greu, cu excepţia hormonilor tiroidieni. Placenta constituie o barieră semipermeabilă împotriva unor medicamente cu efect teratogenic recunoscut precum: thalidomida, acidul retinoic, barbituricele, alcoolul, drogurile. -Thalidomida (prescrisă în anii „60” împotriva greţurilor din primul trimestru de sarcină) induce malformaţii congenitale majore ale membrelor. -Acidul retinoic, inclusiv produsul Roaccutane administrat pentru tratamentul acneei, în timpul sarcinii are efect teratogen. -Barbituricele, alcoolul şi drogurile administrate în timpul sarcinii au efect teratogen confirmat asupra produsului de concepţie. Substanţele reziduale rezultate din metabolismul fetal (uree, acid uric, creatinină) trec bariera placentară, ajung în sângele matern de unde sunt excretate de către organismul matern. VII. 5. 3. 3. Funcţia de barieră imunologică În timpul sarcinii produsul de concepţie nu este expulzat din uterul matern chiar dacă zestrea sa genetică, cariotipul său, este pe jumătate diferit de cel matern. Fătul reprezintă un transplant alogenic în organismul matern (mama şi fătul constituind doi indivizi de acelaşi fel dar doar pe jumătate identici din punct de vedere genetic) care nu este expulzat, acest fenomen fiind încă neelucidat. După naştere organismul matern refuză orice ţesut al nou-născutului, inclusiv acelaşi ţesut care s-a dezvoltat în timpul sarcinii (transplant alogenic natural), a fost protejat şi hrănit pe parcursul gestaţiei, până la naştere. În timpul naşterii mama dezvoltă o toleranţă imunologică pentru propriul copil, fenomen bazat atât pe proprietăţile antigenice specifice ale embrionului şi placentei cât şi pe modificările temporare, tranzitorii ale sistemului imunitar matern din timpul sarcinii. Pe suprafaţa celulelor embrionare se evidenţiază proteine HLA care diferă de cele materne, întrucât produsul de concepţie a primit jumătate dintre genele sale 170

Embriologie umană

din pronucleul patern. Ca urmare a acestui fapt embrionul constituie un material „străin” pentru sistemul imunitar matern, care ar trebui eliminat dacă nu ar exista mecanisme de protecţie. Ţesutul fetal şi în special sinciţiotrofoblastul şi citotrofoblastul vilozităţilor placentei, care se află în contact direct cu organismul matern produc complexe de antigeni HLA-A, HLA-B, HLA-C, cele mai importante complexe ale histocompatibilităţii. Placenta blochează efectul celular citotoxic matern prin secreţia a numeroşi factori. Insuficienţa acestui mecanism poate determina avorturile imunodependente. În afara acestor factori, unii hormoni steroizi au efect imunosupresiv asupra limfocitelor la femeii gravide; pogesteronul, a cărui concentraţie creşte semnificativ în timpul sarcinii, deţine un important rol imunosupresiv. Proteinele materne nu traversează bariera placentară ca atare, cu excepţia imunoglobulinelor (IgG), care traversează placenta de la mamă la făt. Prin pinocitoză la nivelul celulelor sinciţiotrofoblastului, mama îi transferă fătului o varietate de IgG pe care le-a sintetizat de-a lungul vieţii. Acest transfer se intensifică la sfârşitul gestaţiei asigură fătului o imunitate pasivă care îl va proteja în primele şase luni de viaţă împotriva unei varietăţi de boli infecţioase. Alte imunoglobuline, inclusiv IgM nu trec bariera placentară. VII. 5. 3. 4. Funcţia de protecţie Placenta constituie o barieră cu rol deprotecţie împotriva agenţilor infecţioşi. Anticorpii materni traversează placenta prin pinocitoză; se regăsesc în sângele fetal primele în primele 2 - 3 luni după naştere, asigură imunitatea fătului până în momentul declanşării sintezei proprii de anticorpi. Odată cu creşterea vârstei placentei creşte şi permeabilitatea sa. Microorganismele trec bariera placentară mai uşor în a 2-a jumătate a sarcinii odată cu diminuarea grosimii membranei placentare, diminuarea activităţii fagocitare a citotrofoblastului şi diminuarea stratului citotrofoblastic care devine discontinuu. Virusurile de mici dimensiuni (citomegalic, rubeolic, Coxsackie, poliomilelitic, variolic) trec mai uşor începând cu a 2-a jumătate a sarcinii. Mycobacterium tuberculosis, agentul patogen al tuberculozei, nu trece bariera placentară. Fătul poate fi infectat atât transplacentar cât şi în timpul naşterii (prin contact cu mucusul cervical) de diverşi agenţi patogeni ai unor boli infecţioase care se transmit sexual sau nu. VII. 5. 3. 4. a). Boli infecţioase care se pot transmite fătului Infectarea fătului cu virusul rubeolei poate determina avort spontan dacă infecţia survine în prima lună de sarcină, embriopatii dacă infecţia survine între

171

Embriologie umană

prima şi a 3-a lună de sarcină, fetopatii dacă infecţia survine după luna a 3-a de sarcină. Toxoplasmoza congenitală este consecinţa infectării produsului de concepţie cu un protozoar parazit numit toxoplasma gondi, care nu afectează atât mama cât fătul, căruia îi produce malformaţii congenitale severe. Listerioza congenitală provocată de infecţia transplacentară a fătului cu gram-pozitiv Listeria monocytogenes poate determina avortul spontan, moartea intrauterină a fătului, septicemia nou-născutului; contaminarea nou-născutului cu Listeria monocytogenes în timpul naşterii poate provoca apariţia meningitei. Infectarea fătului cu virusul citomegalic este în general subclinică, poate avea loc transplacentar sau prin contaminare în timpul naşterii. Ca urmare a infectării fătului cu virusul citomegalic se pot produce avortul spontan al produsului de concepţie şi/sau multiple malformaţii congenitale (microcefalie, întârziere în dezvoltarea intrauterină. VII. 5. 3. 4. b. Boli cu transmitere sexuală care se pot transmite fătului Cele mai frecvente boli cu transmitere sexuală care se pot transmite fătului sunt: sifilisul, gonoreea, HIV. După luna a 5-a a sarcinii bacteria treponema pallidum, agentul etiologic al sifilisului, poate trece prin bariera placentară. Infecţia fetală cu treponema pallidum poate determina avort spontan sau multiple malformaţii congenitale în cadrul sifilisului congenital. Gonoreea este o boală cu transmitere sexuală care se poate transmite la făt prin infecţie transplacentară cu gonococul Neisseria gonorrhoeae sau prin infectarea fătului în timpul naşterii, prin contactul cu secreţiile din căile genitale materne. În ţările industrializate transmiterea HIV de la mamă la făt se întâlneşte în 15 – 25% dintre cazurile de HIV diagnosticate. Transmiterea prin infecţie transplacentară cu virusul imunodeficienţei umane (HIV) depinde de starea de viremie a mamei şi are loc cu puţin timp înainte de naştere sau în timpul naşterii, prin contactul fătului cu mucusul cervical. Riscul de infecţie fetală transplacentară cu HIV scade la 1% dacă mamele infectate iau măsuri de prevenţie: -tratament anti-HIV în timpul sarcinii, în timpul naşterii şi în primele săptămâni după naştere; -naştere prin intervenţie chirurgicală cezariană; -evitarea alimentaţiei naturale (alăptare la sân). VII. 5. 3. 5. Funcţia endocrină Placenta şi în special sinciţiotrofoblastul, pot fi asimilate unei glande endocrine. 172

Embriologie umană

Înaintea implantării producerea hormonilor este asigurată pe seama hormonilor ovarieni şi hipofizari. La începutul gestaţiei sinteza estrogenului şi progesteronului este asigurată de corpul galben de sarcină (corpus luteum graviditatis) care este menţinut funcţional de către hormonul coriogonadotropină umană (HCG - human chorionic gonadotropin) produs de trofoblast. Activitatea corpului galben scade progresiv începând cu săptămâna a 8-a de sarcină, pentru a fi complet preluată de placentă la sfârşitul primului trimestru de sarcină. La începutul sarcinii sinciţiotrofoblastul produce hormonul gonadotrop corionic (HCG) care acţionează atât la nivelul glandei suprarenale fetale unde determină sinteza de dehidroepiandrosteron (DHEA) cât şi la nivelul corpului galben, unde determină sinteza de Estradiol şi Progesteron. În timpul sarcinii concentraţia hormonilor în sângele matern este reglată de către placentă, împreună cu hormonii hipofizari şi hormonii suprarenali fetali, alături de hormonii secretaţi de gonade. Hormonii proteici produşi de placentă sunt: - coriogonadotropină umană (HCG - human chorionic gonadotropin); - somatotropina corionică umană (SCH - human chorionic somatotropin); - tirotropina corionică umană (HCT - human chorionic tirotropin); - corticotropina corionică umană (CCH - human chorionic somatotropin); Hormonii steroizi produşi de placentă sunt hormonii estrogeni şi progesteronul. Estrogenii secretaţi de placentă sunt: estradiolul, estrona şi estriolul. Coriogonadotropina umană (HCG - human chorionic gonadotropin) este produsă de sinciţiotrofoblast şi citotrofoblast imediat după formarea acestora. Are acţiune luteinizantă fiind necesară pentru menţinerea corpului galben. Concentraţia hormonului coriogonadotropina umană atinge nivelul maxim în săptămânile 6 – 10 de sarcină când influenţează direct activitatea secretorie a corpului galben, apoi se menţine la valori scăzute până la sfârşitul sarcinii. Somatotropina corionică (SCH - human chorionic somatotropin) este sintetizată de către sinciţiotrofoblast începând cu săptămâna a 5-a de sarcină. Acest hormon atinge concentraţia maximă în trimestrul al 3-lea de sarcină şi scade rapid după naştere. Are efect anabolizant asupra mamei şi fătului, stimulează lipoliza, inhibă gluconeogeneza, are efect lactogen acţionând sinergic cu hidrocortizonul şi insulina asupra glandei mamare. Tirotropina corionică umană (HCT - human chorionic tirotropin) stimulează activitatea glandei tiroide în fazele timpurii ale sarcinii. Corticotropina corionică umană (CCH - human chorionic somatotropin) este recunoscută ca hormon placentar doar de unii autori. Progesteronul este sintetizat şi secretat de către corpul galben în primul trimestru de sarcină şi de către sinciţiotrofoblast din primele zile de sarcină; în ultimele două trimestre ale sarcinii progesteronul este sintetizat şi excretat numai la 173

Embriologie umană

nivelul placentei. Concentraţia sangvină a progesteronului creşte în a doua jumătate a sarcinii, atinge valori maxime în săptămânile ce preced naşterea şi scade brusc înainte de naştere. Estrogenii sunt secretaţi în primele săptămâni de sarcină de către corpul galben şi concomitent de sinciţiotrofoblast, ulterior fiind secretat doar de către sinciţiotrofoblast. Începând cu săptămâna a 12-a de sarcină estriolul este produs pe baza unui precursor sintetizat de glanda suprarenală a fătului. Concentraţia sangvină a hormonilor estrogeni este direct proporţională cu crşterea în greutate a placentei şi continuă până la naştere. La termen secreţia de estrogeni încetează, fapt care sensibilizează musculatura uterului la acţiunea ocitocinei declanşând travaliul şi expulzia fătului. VII. 5. 4. Anomalii placentare Sub acţiunea factorilor teratogeni placenta poate prezenta diverse variante anantomice, anomalii sau malformaţii congenitale (minore sau majore) de număr, formă, sediu, structură, inserţie. VII. 5. 4. 1. Anomalii placentare de număr Placenta se poate prezenta sub forma mai multor mase placentare distincte: -placenta dublă (placenta duplex), -placenta triplă (placenta triplex), -placenta multiplă (placenta multiplex), -placenta bipartită sau multipartită (placenta succenturiata), -placenta falsă (placenta spuria) În cazurile de placentă dublă (două mase placentare distincte), triplă (trei mase placentare distincte) sau multiplă (mai mult de trei mase placentare distincte) fiecare dintre masele placentare prezintă vascularizaţie proprie. Placenta succenturiata prezintă lobi accesorii mai mici, separaţi de masa placentară principală de care sunt ataşaţi printr-un ţesut placentar slab dezvoltat sau doar prin vase alanto-coriale care străbat membranele fetale. Aceşti lobi pot fi dispuşi pe o zonă circulară faţă de masa placentară principală constituind placenta unicenturiata sau pe două rânduri concentrice, costituind placenta bicenturiata. Placenta în care lobii accesori sunt lipsiţi de vascularizaţie proprie poartă numele de placenta spuria. VII. 5. 4. 2. Anomalii placentare de formă Placenta poate prezenta zone mai puţin dezvoltate sau atrofiate, determinate mai frecvent de factori locali. 174

Embriologie umană

Anomaliile de formă ale placentei pot fi de tipul: -placentă triunghiulară (placenta triangularis), -placentă ovalară (placenta ovalaris), -placentă reniformă, -placentă difuză (placenta membranaceea). Placenta difuză (placenta membranaceea) constă într-o masă placentară turtită, subţire, neregulată, cu cotiledoane inegale, întinsă pe o suprafaţă mare. După forma pe care o îmbracă placentele difuze pot fi: -placenta în calotă, -placenta etalată, -placenta fenestrată, -placenta cu bandă densă. VII. 5. 4. 3. Anomalii placentare de sediu Placentele extracoriale au dimensiuni ale plăcii coriale mai reduse decât dimensiunile plăcii bazale, încât corionul nu se ataşează la periferia placentei ci este situat în interiorul circumferinţei placentare. Din această categorie fac parte: -placenta circumvalată (placenta circumvalata), -placenta circummarginată (placenta circummarginata). Placenta circumvalată prezintă o zonă centrală şi o zonă periferică avasculară, despărţite printr-un inel cu pliuri membranoase mari. Vasele alantocoriale se găsesc numai în zona centrală. Placenta circummarginată prezintă pe faţa fetală o zonă albicioasă, circulară, de aproximativ 1 cm, ca un inel care înconjoară circumferinţa placentei; la examenul microscopic la acest nivel se observă stază sanguină şi modificări caracteristice unui proces inflamator. Placentele extracoriale nu au semnificaţie patologică dovedită dar se pot asocia cu naşteri premature, avorturi sau hemoragii placentare. VII. 5. 4. 4. Anomalii placentare de structură Se pot întâlni modificări de structură ale placentei atât la nivel macroscopic cât şi microscopic. VII. 5. 4. 4. a) Modificările structurale macroscopice Modificările structurale macroscopice ale placentei includ: -depuneri fibrinoide, -infarcte albe sau roşii,

175

Embriologie umană

-tromboze interviloase, -hematoame deciduale bazale, -hematomul decidual marginal, -depozite placentare calcare. În mod normal, în apropierea termenului de naştere placenta prezintă depuneri microscopice de fibrină localizate preponderent pe suprafaţa trunchiurilor vilozitaree şi a vilozităţilor din apropierea plăcii coriale; uneori aceste depuneri devin masive, se pot observa macroscopic sub forma unor plăci alb-gălbui dispuse mai frecvent în zona periferică; în substanţa fibrinoidă omogenă a acestor depozite se aglutinează vilozităţi care pot oblitera spaţiul intervilos. În aceste cazuri, deşi o parte din patul vilozitar este exclus funcţional, sarcina evoluează normal placenta având posibilităţi compensatorii morfofuncţionale. Infarctizarea în diferite grade se întâlneşte la 0% - 25% din placentele sarcinilor normale dar nu depăşeşte 5% din masa placentară, reacţia compensatorie existentă la nivelul placentei fiind eficientă în aceste cazuri. Zonele infarctizate au o extensie limitată, pot fi roşii-brune sângerânde cănd sunt recente sau ale, sclerozate când sunt vechi. Infarctizarea poate cuprinde 10% - 20% din placentă în caz de toxemie gravidică, nefropatii, etc sau placenta în totalitate, în caz de hematom retroplacentar, apoplexie utero-placentară, ceea ce duce la ischemie placentară, efectele patologice evoluează gradat, pănă la moartea fătului in utero. Trombozele interviloase sunt interpretate ca un mecanism de apărare pentru limitarea transferului sanguin materno-fetal excesiv. Aceşti trombi se formează prin coagularea unei mixturi de sânge fetal şi matern. Trombozele interviloase pot fi, după sediul lor: -tromboze subcoriale vizibile prin transparenţa amnionului, -tromboze interviloase propriu-zise, situate frecvent în centrul unui cotiledon, -tromboze marginale. Aceste tromboze se pot întâlni la 40% dintre placentele normale. Hematoamele deciduale bazale sunt situate în decidua bazală, evoluează retroplacentar antrenând procese patologice. Hematomul decidual marginal este situat la marginea placentei, pe faţa maternă, spre deosebire de hematomul decidual bazal este aderent la membrane şi ţesutul placentar. Este frecvent întâlnit la placenta marginală placenta circumvalata şi placenta jos inserată. Depozitele calcare se pot observa pe faţa maternă a placentei, sub forma unor numeroase granulaţii albicioase dezvoltate în grosimea caducei. Nu au semnificaţie patologică.

176

Embriologie umană

VII. 5. 4. 4. b) Modificările structurale microscopice Modificările structurale microscopice ale placentei pot interesa învelişul vilozitar, stroma sau sistemul vascular fetal. Anomaliile din structura învelişului vilozitar pot fi: -exces de formare a nodurilor sinciţiale, -proliferarea celulelor Langhans, -îngroşarea membranei bazale. Anomaliile stromale includ: -fibroza vilozitară, frecventă constant în sarcinile prelungite; -excesul celulelor Hofbauer în placenta matură, deşi aceste celule sunt caraceristice placentelor tinere; nu au semnificaţie patologică; -necroza fibrinoidă vilozitară, întâlnită în formă extinsă în preeclampsie, diabet, incompatibilitate Rh sau ABO. Anomaliile sistemului vascular fetal mai frecvent întâlnite: -scleroza fibromusculară manifestată prin hiperplazia şi fibrozarea ţesutului muscular al peretelui vascular, cu aspect net după moartea fătului; -endarterita obliterantă se evidenţiază frecventă în cazurile de preeclampsie, mai rar în caz de diabet. Aceste modificări microscopice confirmă complexitatea structurală a placentei şi a modificărilor survenite în evoluţia sa de la placenta tânără la cea senescentă. Lipsa semnificaţiei patologice şi evoluţia normală a sarcinii în cazurile cu modificări structurale ale placentei demonstrează posibilităţile compensatorii morfofuncţionale ale placentei. VII. 5. 4. 5. Anomalii placentare de inserţie În mod normal placenta se inseră fundic şi posterior la nivelul cavităţii uterine. Există câteva teorii care susţin această afirmaţie: la nivel fundic şi posterior grosimea uterului este mai mare, la acest nivel există o vascularizaţie importantă ce permite dezvoltarea normală a placentei. La începutul gestaţiei placenta este jos inserată dar spre finalul sarcinii doar 10% din cazuri pot fi diagnosticate ca placentă praevia. În categoria anomaliilor de inserţie placentară pot fi incluse: -placenta praevia, -placenta accreta, -placenta increta, -placenta percreta, -dezlipirea prematură de placentă normal inserată, - vase praevia. 177

Embriologie umană

Decidua la placenta normală Placenta Increta 17% Endometrul Stratul bazal

Miometrul Placenta percreta 5%

Placenta accreta 75% ‒ 78%

Figura nr. 51. Anomalii de inserţie placentară.

Placenta praevia este placenta jos inserată, chiar în apropierea canalului de naştere. Incidenţa este 1:200 ‒ 250 de naşteri. În trimestrul III de sarcină sângerările anormale pot duce la alegerea unei conduite chirurgicale: operaţie cezariană. Screening-ul ecografic în primul sau al II-lea trimestru de sarcină include şi localizarea placentei. Diagnosticul poate fi stabilit şi prin ecografie transvaginală. Placenta Accreta constituie o anomalie de aderenţă, cu absenţa deciduei bazale. Incidenţa acestei anomalii de inserţie creşte semnificativ la femeile cu operaţie cezariană în antecedente comparativ cu naşterile pe cale vaginală. Placenta Increta apare atunci când placenta este fixată adânc în peretele uterin şi pătrunde în stratul muscular, dar nu şi în seroasă. Incidenţa este de 15 17% din cazuri. Placenta Percreta se caracterizează prin vilozităţile placentare care penetrează miometrul şi chiar şi seroasa. Vasele praevia reprezintă o anomalie placentară în care vasele fetale sunt situate prea aproape sau chiar traversează inelul cervical. Incidenţa este de 1:2500 178

Embriologie umană

- 1:5000 de sarcini şi conduce la complicaţii similare cu placenta praevia. Tipul II de vase praevia este definit ca situarea acestor vase încrucişând orificiul cervical intern. Actualmente se poate realiza cu succes ablaţia laser in utero a vaselor de tip II la 22 ½ săptămâni de gestaţie. VII. 5. 4. 6. Sarcina gemelară (Gestatio diembrionica) Gemenii dizigoţi se implantează separat şi dezvoltă anexe embrio-fetale proprii. Fiecare dintre gemenii dizigoţi are propria sa placentă, propriul corion şi propria cavitate amniotică. Uneori se poate întâmpla ca cele două placente să se apropie atât de mult încât să fuzioneze; acelaş proces de fuziune se poate întâlni şi la nivelul corionului. Gemenii dizigoţi pot avea acelaşi sex sau sexe diferite, caractere fenotipice asemănătoare sau diferite; pot fi imunologic compatibili sau nu, etc. În cazurile de fuziune a celor două placente se pot observa reacţii de incompatibilitate deoarece pot avea loc schimburi de sânge (inclusiv complexe imune) între sistemele circulatorii ale celor doi gemeni. Gemenii monozigoţi denumiţi şi gemeni adevăraţi sau identici se dezvoltă dintr-un singur ou fecundat. Frecvenţa este de 3 - 4 / 1000 naşteri. Spre deosebire de gemenii dizigoţi, cei monozigoţi au aceeaşi încărcătură genetică, fapt care le determină acelaşi sex, caractere fenotipice identice (inclusiv dermatoglifele), acelaş grup sanguin ABO şi Rh, aceleaşi antigene de histocompatibilitate. Gemenii monozigoţi rezultă în urma diviziunii blastomerelor în diferite stadii; în funcţie de stadiul dezvoltării - mai precoce sau mai avansat - în care are loc individualizarea blastomerelor, gemenii monozigoţi pot fi: a) complet separaţi, cu anexe embrio-fetale proprii; b) complet separaţi, cu amnion propriu, dar placentă comună; c) complet separaţi, cu anexe embrio-fetale comune; d) incomplet separaţi, cu anexe embrio-fetale comune. a) Dacă separarea are loc în stadiul de 2 blastomere, gemenii monozigoţi vor trece fiecare în mod individual prin stadiul de morulă, apoi blastocist; se vor implanta separat, ca şi gemenii dizigoţi; se vor dezvolta ca embrioni şi apoi ca feţi separaţi, fiecare cu amnionul său, cu sac vitelin, alantoidă, cordon ombilical proprii, cu corionul şi apoi placenta proprie. b) În majoritatea cazurilor separarea are loc în perioada de început a stadiului de blastocist. În acest caz corionul există deja, astfel încât gemenii monozigoţi au corionul comun şi ulterior placenta comună. Amnionul şi restul anexelor embrio-fetale se dezvoltă din butonul embrionar după încheierea procesului de separare, astfel încât vor fi individuale, pentru fiecare dintre cei doi gemeni monozigoţi. 179

Embriologie umană

c) În rare cazuri separarea are loc în stadiul de blastocist bilaminar, înainte de apariţia liniei primitive. În aceste cazuri corionul şi amnionul deja există şi vor fi comune, placenta (se dezvoltă din corion) de asemenea va fi comună celor doi gemeni. Restul anexelor embrio-fetale se formează după încheierea procesului de separare şi vor fi individuale, pentru fiecare geamăn monozigot. d) Când separarea are loc într-un stadiu avansat de dezvoltare embrionii se separă incomplet, se numesc gemeni conjuncţi (Gemini conjuncti). În aceste cazuri toate structurile care există deja în momentul separării vor fi comune; există fuziunea unor porţiuni variabile ca mărime şi localizare, de la punţi tisulare până la fuziuni viscerale. Când gemenii sunt bine individualizaţi iar punţile de fuziune sunt simple, gemenii poartă numele de siamezi. Gemenii conjuncţi cu punţi tegumentare sau punţi viscerale de mărime redusă pot fi separaţi chirurgical. Separarea incompletă a discului embrionar are ca rezultat apariţia monştrilor dubli. În funcţie de localizarea şi gradul diformităţilor există numeroase varietăţi de monştrii dubli şi multipli, care pot fi clasificaţi în simetrici şi asimetrici. Cel mai frecvent se întâlnesc următoarele tipuri: -toracopagi (Thoracopagus) cu fuziune toracică; -craniopagi (craniopagus) cu fuziune craniană; -pigopagi (Pygopagus) cu joncţiune la nivelul sacrului şi coccisului. Bibliografie 1. Ancăr Virgiliu Obstetrică, Ed. Naţional, 2008 2. Andronescu A. Anatomia dezvoltării omului, Ed. Medicală, Bucureşti, 1987 3. Bárcena A., Kapidzic M., Muench M.O., Gormley M., Scott M.A., Weier J.F., Ferlatte C., Fisher S.J. The human placenta as a hematopoietic organ during the embryonic and fetal periods of development, Dev Biol. 1;327(1):24-33. 2009 4. Behrman R.E., Kliegman R.M., Jenson H.B. (eds): Nelson Textbook of Pediatrics, 17th ed. Philadelphia, \VB Saunders. 2004 5. Sido-Gridorescu Fr. Embriogie Generală şi specială, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 6. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology. 9th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2011 7. Mori M., Ishikawa G., Luo S.S., Mishima T., Goto T., Robinson J.M., Matsubara S., Takeshita T., Kataoka H., Takizawa T. The cytotrophoblast layer of human chorionic villi becomes thinner but maintains its structural integrity during gestation. Biol Reprod. Jan;76(1):164-72. 2007 8. Nilsson L. Naitre, Edit Hachette, 1990 9. O’Rahilly R., Müller F. Human Embryology and Teratology, 3rd ed. New York: Wiley-Liss. 2001 180

Embriologie umană

10. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J. Leçons d'embryologie humaine”, 4ème éd. Paris, Vigot, 2006 11. Ranga V. Tratat de anatomia omului, Ed Med Bucureşti, 1990 12. Sadler T.W, Langman J. Langman's Medical embryology, 12th edition Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 13. Schmidt Ana-Nadia Embriologie specială, Editura Intelcredo Cluj, 2002 14. Schoenwolf G.C., Bleyl S.B., Brauer P.R. Larsen’s human Embryology, 5th edition. Churchill Livingstone/Elsevier, 2014 15. Tica Vlad, Tomescu Aneta, Cristurean Viorel Curs de Obstetrică şi Ginecologie, Ed. Ovidius University Press, 2002 16. Vogel P. The current molecular phylogeny of Eutherian mammals challenges previous interpretations of placental evolution. Placenta. SepOct;26 (8-9):591-6. 2005 VIII. DIFERENŢIEREA CELULARĂ ŞI CREŞTEREA EMBRIONARĂ Cunoaşterea mecanismelor normale de diferenţiere celulară şi creştere embrionară este necesară pentru înţelegerea procesului complex de dezvoltare embrionară cât şi a apariţiei malformaţiilor congenitale. VIII. 1. Creşterea embrionară Creşterea în embriogeneză cât şi postnatal este programată şi controlată genetic şi are la bază sinteza de proteine. Informaţia înscrisă în molecula de AND este transcrisă în sinteza de ARNm, care este precis reglată şi stadializată în timp şi spaţiu. Substratul creşterii în dezvoltarea embrionară îl constituie: -proliferarea celulară; -creşterea volumului şi masei celulelor, ţesuturilor şi organelor; -depunerea de substanţe intercelulare. Proliferarea celulelor germinale se face prin meioză iar a celulelor somatice se realizează prin mitoză, prin formare de celule noi, constituind creşterea apoziţională, care se însoţeşte de creşterea mărimii celulelor. În embriogeneză există o excepţie, în cursul segmentării, din etapa de zigot până în etapa de blastocist, când prin mitoză creşte numărul de celule obţinute dar dimensiunile acestora scad. În această etapă celulele sunt nedeterminate şi pluripotente. Proliferarea anormală a celulelor este o cartacteristică a tumorilor benigne şi maligne. Reglarea creşterii în embriogeneză diferă de cea postnatală, deoarece ţesuturile şi organele embrionare sunt imature structural şi funcţional O contribuţie importantă la cunoaşterea mecanismelor de creştere şi 181

Embriologie umană

diferenţiere celulară a constituit-o descoperirea factorului de creştere de către Rita Levi-Montalcini şi Stanley Cohen. Acest factor de creştere este o proteină cu greutate moleculară de 44 000, termolabil, instabil la Ph acid şi rezistent la Ph alcalin. Este distrus de enzimele proteolitice şi are proprietăţi antigenice; injectat la embrionii de şoarece, accelerează cu circa 7 zile creşterea şi diferenţierea celulelor nervoase senzitive (receptoare), celulelor simpatice, dinţilor, ochilor, etc. Prin acţiunea sa intervine în sinteza ARNm, asemănător cu inductorii specifici. În prezent este mult folosit în cercetarea experimentală asupra proliferării celulelor şi aplicat în tratamentul de supresie tumorală. Procesul de creştere este influenţat atât de factorii endogeni cât şi de factori exogeni cum sunt: -hormonii: STH, estrogeni, insulina; -factorii de nutriţie: vitaminele, solicitările funcţionale; -factorii fizici: mecanici, termici etc. VIII. 2. Diferenţierea celulară În accepţiunea actuală se consideră că determinismul diferenţierii celulare rezidă în acţiunea sistemelor de control genetic al sintezei diferenţiate de proteine. O descoperire importantă este implicarea proteinelor Wnt în semnalizarea şi diferenţierea embrionară. Proteinele Wnt formează o familie de molecule semnalizatoare cu înaltă specializare care reglează interacţiunile intercelulare în timpul embriogenezei. Genele care codează proteinele Wnt sunt deasemenea implicate în cancer. Genele Wnt cele mai cunoscute au fost găsite la Drosophila dar ele s-au descoperit şi la variate animale pornind de la nematodul Caenorhabditis elegans la vertebrate precum amfibianul Xenopus laevis şi chiar la om. În tabelul nr. 6, o bilă în dreptul speciei indică faptul că la specia respectivă a fost identificată o genă care codează specific proteina Wnt respectivă. Incursiunea în mecanismele de acţiune ale acestor proteine a beneficiat de informaţii rezultate din multiple domenii astfel: genetica aplicată pe Drosophila şi Caenorhabditis elegans, biochimia culturilor celulare, şi expresia fenotipică a genelor ectopice la embrionul de Xenopus. Multe experimente efectuate şi pe şoareci au determinat defecte de dezvoltare specifice atunci când au fost artificial mutate unele gene Wnt. După cum se înţelege fenomenul la ora actuală, proteinele Wnt se leagă de receptori specifici de pe suprafaţa celulelor care aparţin familiei de proteine Frizzled. Mai departe, prin câteva componente de releu citoplasmatic, semnalul este transdus beta-cateninei care intră în nucleu şi formează un complex cu TCF (factori de transcripţie) pentru a activa transcripţia genelor Wnt ţintă. 182

Embriologie umană Tabelul nr. 6. Tabel comparativ cu genele Wnt descoperite la vertebrate, inclusiv în genomul uman GENELE ŞOARECE OM XENOPUS PUI DE PEŞTELE WNT GĂINĂ ZEBRĂ Wnt-1 Wnt-2 Wnt-2B/13 Wnt-3 Wnt-3A Wnt-4 Wnt-4B Wnt-5A Wnt-5B Wnt-6 Wnt-7A Wnt-7B Wnt-7C Wnt-8A Wnt-8B . Wnt-8C Wnt-10A Wnt-10B Wnt-11 Wnt-14 Wnt-15 Wnt-16

Mecanismele careasigură răspunsul specific al diferitelor ţesuturi embrionare la semnalizarea Wnt sunt însă mai puţin cunoscute (Tabelul nr. 7). Tabelul nr. 7. Răspunsul tisular specific la semnalizarea Wnt GENA EXPRESIA FUNCŢIA Creierul anterior Limita mezencefal-rombencefal? Xwnt-1 Tubul neural şi inima ? Xwnt-2 Creierul posterior Tiparul neural antero-posterior Xwnt-3A Tubul neural, Morfogeneza rinichiului? Xwnt-4 Rinichiul pronefros Ectodermul Xwnt-5A Mezodermul ventral Tiparul mezodermal Xwnt-8 Telencefalul Xwnt-8b Zona marginală dorsală Mişcările gastrulaţiei Xwnt-11 183

Embriologie umană

În diferenţierea celulară un rol important îl deţin inductorii, prin procesele de inducţie şi interacţiune celulară. În embriogeneză, inducţia şi interacţiunile tisulare au început să fie descifrate la blastulă şi gastrulă, prin metode experimentale. În embriogeneză, ţesuturile răspund la stimuli de organizare regională consideraţi inductori morfogenetici. Un astfel de inductor este notocordul, care în condiţii normale determină diferenţierea ectodermului supraiacent în placă neurală şi şanţ neural. Exemplu este determinarea. Efectul inductiv al unor inductori nu constă doar în determinarea producerii unui singur tip de ţesut specific (ex. ţesutul nervos) ci şi în determinarea caracterelor regionale în exemplul dat, a formării ulterioare a creierului şi măduvei spinării Embriogeneza se caracterizează nu numai prin formarea şi specializarea progresivă de noi tipuri celulare şi prin fenomene de creştere ci şi prin distrugere tisulară prin apoptoză - moarte celulară dirijată - exemple în acest sens fiind resorbţia membranele interdigitale, retunelizarea laringelui şi a tubului intestinal.

Bibliografie 1. Dejmek J., Säfholm A., Kamp Nielsen C., Andersson T., Leandersson K. Wnt-5a/Ca2+-induced NFAT activity is counteracted by Wnt-5a/YesCdc42-casein kinase 1alpha signaling in human mammary epithelial cells. Mol Cell Biol. Aug;26(16):6024-36. 2006 2. Menon S.D., Osman Z., Chenchill K., Chia W. A positive feedback loop between Dumbfounded and Rolling pebbles leads to myotube enlargement in Drosophila.The Journal of Cell Biology and Chemical 169 (6): 909–20. 2005 3. Sadler T.W, Langman J. Langman's Medical embryology, 11th edition Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2010 4. Schambony A., Wedlich D. Wnt-5A/Ror2 regulate expression of XPAPC through an alternative noncanonical signaling pathway. Dev Cell. 12(5):779-92. 2007 5. Schoenwolf G.C., Bleyl S.B., Brauer P.R. Larsen’s human Embryology, 4th edition. Churchill Livingstone/Elsevier, 2008 6. Sulić S., Panić L., Dikić I., Volarević S. Deregulation of cell growth and malignant transformation. Croatian Medical Journal 46 (4): 622–38. 2009 7. Pandur P., Läsche M., Eisenberg L.M., Kühl M. Wnt-11 activation of a non-canonical Wnt signalling pathway is required for cardiogenesis. Nature. 8;418(6898):636-41. 2002 8. Vlijasek Stanley J., et al., eds. The Cambridge Encyclopedia of Human Growth and Development. New York: Cambridge University Press. 1998

184

Embriologie umană

IX. NOŢIUNI DE TERATOLOGIE Agentul teratogen este definit ca orice substanţă chimică/medicament, infecţie, stare patologică sau insuficienţă, care acţionând asupra fătului induce modificări morfologice sau fiziologice ale acestuia (N. Roberts). În ţările dezvoltate, 1 ‒ 2% din totalul sarcinilor prezintă anomalii fetale, iar asocierile întâmplătoare dintre aceste anomalii şi tratamentul medicamentos sunt întotdeauna dificil de exclus (Orme M.L.). Teratogenitatea unui agent se caracterizează pe baza următoarelor criterii: -prezenţa factorului în timpul perioadei critice de dezvoltare când malformaţia poate fi uşor indusă, -reproducerea malformaţiei la animalele de laborator, -capacitatea factorului de a acţiona asupra embrionului/fătului fie direct, fie indirect prin intermediul placentei, Aceste faze critice (perioade teratogenetice) sunt proprii fiecărui ţesut şi organ, aparţinând etapelor precoce ale embriogenezei, dominate de migrări celulare active şi activităţi metabolice distincte, când se individualizează primordiile organelor. Există perioade pronunţat receptive în care se pot produce malformaţii congenitale majore şi perioade mai puţin receptive când se produc deficienţe funcţionale şi malformaţii minore (Moore K.L.). Rolul perioadelor critice în tipul de malformaţie indus este mai important decât specificitatea factorului teratogen. Susceptibilitatea produsului de concepţie fiind dependentă de stadiul dezvoltării, se pot descrie trei perioade. -Perioada de rezistenţă - în primele 0 - 11 zile gestaţionale se aplică legea „tot sau nimic”. Aceasta este perioada prediferenţierii, când masa celulelor pluripotenţiale se poate reface după orice injurie şi poate continua multiplicarea. În primele două săptămâni de viaţă intrauterină, de la fecundare şi până la formarea celor trei foiţe germinative, dezvoltarea constă în special în procesul de proliferare. Celulele rezultate sunt puţin diferenţiate şi numai după această dată încep să capete diferenţieri morfologice ce ţin de factorii histochimici. Dacă agentul teratogen acţionează în primele două săptămâni poate cauza moartea blastocistului, respectiv discului embrionar sau poate afecta un număr redus de celule, caz în care celulele indemne pot asigura în continuare o dezvoltare normală. -Perioada embrionară - între zilele 11 – 57, are risc teratogen maxim. -Perioada fetală, după săptămâna a 8-a, are susceptibilitate redusă, organele fiind deja formate, un factor teratogen care acţionează în această fază poate determina întârzieri de creştere, tulburări funcţionale, etc. Perioadele de maxim risc teratogen ale diferitelor aparate şi sisteme sunt redate în tabelul nr. 8. 185

Embriologie umană Tabelul nr. 8. Perioadele de maxim risc teratogen Organ sau sistem Perioadă de maximă receptivitate Sistemul Nervos Central S 3 – S6 Cordul S3 – S6 Membrul superior S4 – S 7 Ochi S4 – S8 Membrul inferior S 4 – S7 Dinţii S 6 – S8 Palatul S 6 – S8 Organele genitale S7 – S 9 externe Urechea S 4 – S9

Perioadă cu receptivitate redusă S7 – S40 S7 – S8 S8 S9 – S40 S8 S9 – S40 S9 S10 – S40 S10 – S16

Efectul agenţilor teratogeni variază de la o specie la alta şi de la un individ la altul în cadrul aceleiaşi specii, în funcţie de: -perioada de dezvoltare intrauterină pe parcursul căreia acţionează, -organul asupra căruia acţionează, -doza, durata, ritmul de administrare şi distribuţia agentului teratogen, -genotipul matern, -genotipul fetal, -sensibilitatea celulelor şi ţesuturilor la acţiunea agentului teratogen, -absorbţia, metabolismul, metaboliţii activi ai agentului teratogen în organismul fetal, -existenţa, cantitatea şi calitatea receptorilor pentru agentul teratogen. În funcţie de rolul jucat de placentă, factorii etiologici ce intervin în producerea malformaţiilor se pot împărţi în factori teratogeni cu acţiune diaplacentară (exemplu virusurile) şi factori teratogeni cu acţiune mai directă sau care sunt situaţi în placentă (exemplu deficitul de albumine, intoxicaţia cu alcool sau chinină, etc.). Printre mecanismele prin care factorii teratogeni pot afecta celulele embrionare se pot enumera: blocarea reacţiilor enzimatice; reacţii ce interferă cu căile metabolice normale, împiedicarea mitozelor; întârzierea sau accelerarea creşterii şi dezvoltării; dezorganizarea sau moartea celulară. În aproximativ 3% din naşteri se observă defecte congenitale, de la variante anatomice şi anomalii la malformaţii congenitale minore sau majore, izolate sau în cadrul unor sindroame, dar în mai puţin de 50% din cazuri se poate identifica agentul teratogen. Factorii teratogeni pot fi clasificaţi didactic în factori ereditari (endogeni) şi de mediu (exogeni); în producerea malformaţiilor esenţială este interacţiunea între cele 2 tipuri de factori.

186

Embriologie umană

Cauzele care produc defecte de dezvoltare nu sunt perfect determinate, dar se admite că 10% sunt determinate de cauze exogene, 10% sunt de cauze ereditare iar 80% sunt rezultatul intricării factorilor de mediu cu factorii endogeni. Tabelul nr. 9. Evaluarea riscului reproductiv (după Polifka şi Friedman) RISCUL REPRODUCTIV FRECVENŢA Avorturi spontane diagnosticate clinic şi imunologic 350 000 /1 000 000 concepţii Avorturi spontane diagnosticate clinic 150 000 /1 000 000 sarcini recunoscute clinic Boli genetice Boli genetice multifactoriale sau poligenice prin 90 000 /1 000 000 interacţiunea factorilor de mediu: naşteri -defecte ale tubului neural, -despicături ale buzei, -hipospadias, -diabet. Boli genetice transmise ereditar dominant: 10 000 acondroplazia. Boli genetice transmise ereditar autosomal sau prin 1 200 cromozomul X: -hemofilia, -thalassemia. Anomalii cromozomale numerice: 5 000 -trisomia 21 (sindromul Down), -trisomia 13, -trisomia 18, -monosomia 45,X0 Mutaţii nou apărute 3 000 Boli genetice (total) /1 000 000 naşteri 109 200 Malformaţii congenitale severe (determinate de factori genetici, de 30 000 mediu sau necunoscuţi ) /1 000 000 naşteri Nou-născuţi prematur 40 000 /1 000 000 naşteri Nou-născuţi dismaturi (întârzierea creşterii intrauterine) 30 000 /1 000 000 naşteri Naşteri spontane sub vârsta gestaţională de 20 săptămâni 11 000 /1 000 000 naşteri Infertilitate 7% dintre cupluri

IX. 1. Factori teratogeni ereditari Factorii ereditari se regăsesc în 20 – 25% din cazuri; determină numeroase boli moleculare congenitale sau erori metabolice, însoţite sau nu de malformaţii, 187

Embriologie umană

precum şi o serie de malformaţii congenitale. Dintre factorii teratogeni, cei genetici duc la apariţia de malformaţii ereditare ca rezultat al unor mecanisme biochimice la nivel subcelular sau la nivelul ţesuturilor. Unele malformaţii pot fi asemănătoare cu cele cauzate de factorii externi, acestea din urmă nefiind însă transmisibile. Tabelul nr. 10. Evaluarea riscului reproductiv (după Polifka şi Friedman) CAUZA PROCENT MALFORMAŢIILOR CONGENITALE (DIN TOTALUL DIAGNOSTICATE ÎN PRIMII ANI DE VIAŢĂ MALFORMAŢIILOR CONGENITALE /PRIMII ANI DE VIAŢĂ) Poligenică Multifactorială (interacţiune gene-factori de Neprecizată 65 – 75 % mediu) Erori spontane în dezvoltarea intrauterină Interacţine sinergică a diverşi factori teratogeni Boli transmise autozomal şi X-linked Genetică 11 ‒ 25% Anomalii cromosomale Noi mutaţii Factori materni: 4% -alcoolism, Mediul -diabet, alte boli endocrine, înconjurător -carenţe alimentare, -tabagism. Boli infecţioase: 3% -rubeolă, -sifilis, -toxoplasmoză, -herpes simplex, -varicelă. Factori mecanici: 2% -constricţie prin benzi amniotice, -circulare de cordon ombilical, -uter septat, -uter de dimensiuni reduse, -radiaţii ionizante, -hipertermie. Factori chimici: droguri, 1%

IX. 1. 2. Anomalii cromozomiale Anomaliile cromozomiale pot fi numerice sau structurale. Anomaliile cromozomiale de tip numeric pot fi aneuploidii, care constau în devieri în plus sau 188

Embriologie umană

în minus de la numărul de 46 cromozomi sau poliploidii ce prezintă mai multe garnituri haploide. IX. 1. 2. 1. Anomalii cromozomiale numerice Modificările cromozomiale numerice au la bază, în cele mai multe cazuri, fenomenul de nondisjuncţie cromozomală care poate avea loc atât în timpul gametogenezei cȃt şi în primele stadii ale clivării zigotului. Nondisjuncţia poate avea loc în timpul primei diviziuni, al celei de a doua sau în ambele diviziuni ale meiozei şi are ca rezultat gameţi neechilibraţi genetic; unii prezintă doi sau mai mulţi cromozomi omologi iar din alţii lipsesc cromozomii unor perechi. Când fenomenul vizează cromozomii sexuali, gameţii anormali rezultaţi determină aneuploidiile gonozomale. Dacă nondisjuncţia se produce în timpul primei diviziuni a meiozei, perechea de cromozomi omologi poate trece la una din celulele fiice. Prin fecundare rezultă gameţi care pot contine 47 cromozomi (trisomia) respectiv 45 cromozomi (monosomia). Dacă nondisjuncţia are loc în timpul celei de a doua diviziuni a meiozei, ea poate genera tipuri de gameţi XX, YY, Y, X, O (pentru sexul masculin) şi XX, X, O (pentru sexul feminin), care pot produce mai multe combinaţii genotipice. Uneori nondisjuncţia poate avea loc în timpul ambelor diviziuni ale meiozei; gameţii neechilibraţi rezultaţi pot prezenta numeroase combinaţii (Chita). Aneuploidiile pot fi de tip: -hiperdiploid (trisomii); -hipodiploid (monosomii). IX. 1. 2. 1. a. Anomalii cromozomiale numerice - Aneuploidii Trisomia constituie cea mai frecventă anomalie cromozomală numerică de tip hiperdiploid întâlnită la om şi reprezintă existenţa în cariotip a unui cromozom suplimentar. Este un efect al nondisjuncţiei, survenită în cursul meiozei. Cele mai frecvente trisomii autosomale sunt omogene; mai rar se evidenţiază trisomiile duble sau în mozaic. Cele mai frecvente trisomii autozomale de tip hiperdiploid sunt: trisomia 21 (sindromul Down), trisomia 18 (Sindromul Edwards, „Sindromul E”), trisomia 13 ( Sindromul Patau, Sindromul „D” ), trisomia 22 (Sindromul „cat-eye”). La nivelul cromozomilor sexuali cele mai frecvente anomalii cromozomiale de număr de tip hiperdiploid sunt reprezentate de sindromul Klinefelter (Trisomia X; Cariotip 47,XXX ) şi Sindromul XYY. Monosomia poate fi determinată prin pierderea unui cromozom în perioada de migrare din anafază. Dacă monosomia se referă la un autosom, determină moartea in utero, produsul de concepţie fiind eliminat ca avort spontan. Monosomii 189

Embriologie umană

autosomale viabile nu se cunosc. Singura monosomie viabilă este aceea care se referă la cromozomul X la femei şi determină sindromul Turner (45, X0). Sindromul Down (trisomia 21) Este cel mai frecvent sindrom malformativ determinat de o anomalie cromozomială. Incidenţa este în medie 1:650 dar variază direct proporţional cu vârsta maternă. Sindromul Down se caracterizează prin triada: -aspect clinic caracteristic (un mongolian seamănă mai mult cu un alt mongolian decât propriul său frate), -retard psihomotor , -trisomie 21.

Fotografia nr. 13. Sindromul Down - trisomia 21.

Faţa este aplatizată caracteristic, cu fante palpebrale orientate oblic în sus şi în afară (mongoliene), plici epicantice, nas de dimensiuni reduse, urechi displazice, jos situate; craniu brahicefal, cu occiput plat, ceafă aparent scurtă şi groasă, frecvent palmată. Ochii prezintă pete Brusfield la nivelul irisului (un inel de spoturi rotunde, cenuşii), uneori exoftalmie uşoară, strabism, nistagmus şi 190

Embriologie umană

ocazional cataractă. Limba are aspect „geografic”, proemină ca urmare a hipoplaziei maxilarului şi palatului. Mâinile şi picioarele sunt scurte, groase, cu degete scurte; degetul mic curbat radial (clinodactilie radială). Creşterea este nesatisfăcătoare cu nanism relativ. Sindromul Down însumează mai mult de 5% dintre copii cu retard mental (de la debilitate mintală la imbecilitate), constituind una dintre problemele clinice majore ale sindromului Down. Majoritatea bolnavilor au QI între 25 şi 50 dar ocazional pot fi educaţi şi învăţaţi să citească şi să scrie. În sindromul Down creierul are aproximativ 3/4 din greutatea normalã, lobii frontali sunt mici, lobii occipitali aplatizaţi (Norman). Atrofia dendritică a fost observată la copiii între 1 şi 2 ani. Sindromul Edwards (Trisomia 18) este caracterizat de: -trisomie 18, -nanism primar, -dismorfie facială particulară, -retard psihomotor sever, -multiple anomalii congenitale.

Fotografia nr. 14. Sindromul Edwards - trisomia 18.

Sindromul Edwards se caracterizează prin greutatea mică la naştere pentru vârsta gestaţională, dificultatea creşterii şi moartea precoce. Moartea precoce se asociază cu anomalii ale creierului: girusuri anormale, displazii hipocampale sau olivare, heterotopii cerebeloase, agenezia corpului calos, forme variate de defecte 191

Embriologie umană

de tub neural şi holoprozencefalie. Incidenţa este între 1/3 500 şi 1/5 000 nounăscuţi vii. Faciesul are aspect caracteristic, craniul este este îngust, microcefal, cu occiput proeminent şi frunte bombată. Mâinile prezintă contractură în flexie a degetelor, cu degetul 3 şi 4 strânse („adunate”) în palmă şi degetele 2 şi 5 suprapuse peste ele (clinodactilia degetelor 2 şi 5). Acest sindrom asociază importante tulburări neuropsihice: retard psihomotor sever, hipertonie musculară, convulsii; uneori hidrocefalie sau mielomeningocel. Anomaliile cardiace congenitale au fost semnalate în 99% din cazuri, mai frecvent întâlnit fiind defectul septal interatrial. În 90% dintre cazuri decesul intervine în cursul primului an de viaţă. Este posibil sfatul genetic, diagnosticul prenatal prin amniocenteză, tratamentul simptomatic. Sindromul Pätau (trisomia 13) este o aneuploidie autozomală caracterizată prin existenţa unui al treilea cromozom 13. Incidenţa este în medie 1/4 000 – 1/5 000 nou-născuţi vii.

Fotografia nr. 15. Sindromul Pätau - trisomia 13. 192

Embriologie umană

Sindromul malformativ asociază facies caracteristic, retard psihomotor sever, hexadactilie, multiple anomalii congenitale şi trisomie 13. Modificările fenotipice sunt caracteristice şi sunt prezente de la naştere: microcefalie, plagicefalie, frunte teşită, fante palpebrale cu oblicitate mongoliană, microftalmie până la anoftalmie, coloboma irisului, micrognatism, cheilognatopaltoschizis. O treime din cazurile de trisomie 13 asociază holoprozencefalie iar în celelalte cazuri de obicei se asociază anomalii ale creierului anterior sau anomalii nespecifice ale cerebelului. Arinencefalia se manifestă prin agenezia rinencefalului şi a structurilor cu rol olfactiv. Arinencefalia este însoţită de absenţa parţială a piramidei nazale, a mucoasei olfactive şi tracturilor olfactive, absenţa porţiunii mijlocii a buzei superioare, gingiei aferente şi mugurilor dinţilor incisivi.

Fotografia nr. 16. Arinencefalie în Sindromul Pätau - trisomia 13.

IX. 1. 2. 1. b. Anomalii cromozomiale numerice - Poliploidii Sunt reprezentate de poliploidii; la om nu sunt compatibile cu viaţa, fiind identificate doar în avorturi spontane sau la feţi morţi intrauterin. Poliploidia are ca mecanisme fie lipsa de separare a globulului polar secundar de ovocit II, fie fecundarea simultană a ovocitului II de către două spermii, cea mai frecventă fiind triploidia (69 cromozomi). Poliploidiile conduc la avorturi spontane. 193

Embriologie umană

IX. 1. 2. 2. Anomalii cromozomiale de structură Anomaliile structurale pot apărea în timpul meiozei, uneori fiind incompatibile cu viaţa. Anomalia rezultată depinde de ceea ce se petrece cu piesele dislocate: -translocaţie, -deleţie, -cromozom în „inel”, -duplicaţie, -inversiune, -segmentare centrică (izocromozomi). Deleţia braţului scurt al cromozomului 5 cu cariotipul 46XX(XY),5p sindrom „cri du chat” include: greutate mică la naştere, strabism, microcefalie, hipoplazie laringiană, defecte cardiace, retard mintal sever. Deleţia braţului scurt al cromozomului 22 (cromozomul Philadelphia) se însoţeşte de translocaţia fragmentului pe braţul lung al cromozomului 9 (22q-, 9q+) şi asociază în 90% din cazuri leucemie granulocitară cronică. Anomaliile cromozomiale de structură se produc prin fracturarea cromozomilor sub acţiunea agenţilor exogeni (virusuri, radiaţii, agenţi chimioterapici, etc.). IX. 2. Factori teratogeni exogeni Există numeroşi factori teratogeni exogeni care produc malformaţii congenitale; ei pot fi fizici, chimici sau biologici. IX. 2. 1. Agenţii fizici Există o multitudine de agenţi fizici care pot determina apariţia de malformaţii congenitale sau avort spontan (Tabelul nr. 11). IX. 2. 1. 1. Radiaţiile ionizante Hoshimo şi Kameyama (1983, 1989) au clarificat mecanismele şi relaţia doză-efect a efectelor radiaţiilor ionizante asupra dezvoltării cortexului cerebral. Aceste cercetări explică unele dintre malformaţiile congenitale apărute în urma lansării bombei atomice la Hiroshima şi mai recent după emisiile radioactive de la Cernobîl. Expunerea acută la doze crescute (250 razi) în primele 14 săptămâni de sarcină determină microcefalie, retard mental şi întârzierea creşterii, precum şi o rată înaltă a patologiei de tip leucemic; expunerile la doze similare, în ultimul 194

Embriologie umană

trimestru de sarcină, produc întârzierea dezvoltării staturo-ponderale. Dozele mai mici de 10 razi nu au efect nociv semnificativ statistic. Tabelul nr. 11. Acţiunea factorilor teratogeni de mediu - agenţi fizici Factori teratogeni exogeni Modificările induse Factori mecanici: coalescenţe şi amputaţii mecanic ale membrelor bride embrionului -microcefalie Radiaţii ionizante în primele 14 săptămâni de -retard mintal sarcină. -întârzierea creşterii intrauterine -patologiei de tip leucemic în cazul expunerii acute la doze mari Agenţi -malformaţii congenitale Câmpul electromagnetic fizici -hipertermie semnificativă Ultrasunetele -malformaţii ale membrelor -retardul creşterii intrauterine Hipertermie în decursul primului trimestru -afectare sistemului nervos central (hipotonie, retard mintal) -malformaţii faciale -anomalii minore la nivelul membrelor (sindactilia)

Figura nr. 52. Variaţia concentraţiei Cs117 în vegetaţia spontană (Bq/Kg uscat).

Radioactivitatea naturală a aerului este generată de descendenţii de viaţă scurtă ai Radonului, radionuclizi care se ataşează particulelor de praf din atmosferă şi pătrund în plămân, determinând iradiere prin inhalare. Conţinutul de uraniu şi radiu din scoarţa terestră alături de fondul natural cosmic (radiaţiile cosmice) 195

Embriologie umană

determină radioactivitatea naturală, căreia i se adaugă radiaţiile accidentale emise de izotopi radioactivi artificiali.

Figura nr. 53. Variaţia concentraţiei Cs117 în apa Mării Negre (Bq/l).

Figura nr. 54. Variaţia concentraţiei Cs117 în apa de suprafaţă (Bq/l).

Raportând doza letală certă de 600 remi, la doza primită în fiecare an de la sursele de iradiere naturală (0,16 remi), rezultă că această doză nu poate fi atinsă 196

Embriologie umană

decât accidental. În urma accidentului nuclear de la Cernobîl se remarcă o intensă concentraţie a Cesiului 137 în vegetaţia spontană şi în cea cultivată, în apa Mării Negre, în apa de suprafaţă şi în depuneri. Izotopul I131 tireotoxic este considerat mult mai periculos pentru făt în cazul expunerii terapeutice decât I121. Tiroida fetală nu este susceptibilă la lezare radioizotopică înainte de 9 ‒ 11 săptămâni de gestaţie. Radiaţiile ionizante reprezintă un pericol genetic (Geormăneanu) dar diferitele ţesuturi ale organismului uman au radiosensibilitate şi capacitate de refacere diferită, încât efectele somatice ale iradierii apar treptat, perioada de latenţă fiind cuprinsă între câteva secunde şi câţiva ani.

Figura nr. 55. Variaţia concentraţiei Cs117 în depuneri (Bq/Kg uscat). IX. 2. 1. 2. Hipertermia Poate induce malformaţii congenitale; copiii mamelor care au frecventat intensiv sauna în cursul primului trimestru de sarcină pot prezenta: retard al creşterii, hipotonie, retard mintal, malformaţii faciale şi sindactilie. IX. 2. 2. Agenţii chimici Numărul agenţilor teratogeni cu acţiune certă asupra dezvoltării intrauterine a fiinţei umane a crescut de la 3 – 4 în 1940 la peste 50 în 1990 (Aase 1990, Beckman 1997, 1999, Brent 1990, 1999, Jones 2000) pentru ca în anul 2001 peste 1200 de agenţi chimici şi fizici să fie cunoscuţi şi recunoscuţi ca fiind cauza unor malformaţii congenitale obţinute experimental (Shepard). Anomaliile 197

Embriologie umană

congenitale majore apar în aprox. 3% dintre naşteri. Expunerea maternă la droguri sau chimicale din mediu poate fi responsabilă pentru circa 4 ‒ 6% dintre aceste anomalii sau aproximativ 1 din 400 de feţii născuţi vii. Tabelul nr. 12. Modificările induse factorii teratogeni exogeni - agenţi chimici Factorii teratogeni exogeni Modificările induse Alcool 30 ml/zi retard mintal Agenţi chimici Alcool 100 ml/zi întârzierea creşterii fetale; malformaţii craniene şi ale sistemului nervos central, dismorfii faciale anomalii ale feţei, sistemului nervos şi inimii Medicamente anticonvulsante malformaţii ale membrelor, anomalii dentare Tetraciclina anomalii ale sistemului nervos şi ale viscerelor Sulfamide hipoglicemiante avort spontan, malformaţii congenitale majore Aminopterina ale sistemului nervos şi feţei Vitamina A exces sau deficit avort, anencefalie, despicături ale feţei, buzei, palatului; Compuşii organici de Hg şi anencefalie, spina bifida ai metalelor grele; prematuritate sau hemoragie în timpul sarcinii Nicotină anomalii ale membrelor şi ale sistemului LSD şi marijuana nervos central retard mental sever şi diverse malformaţii Heroina congenitale. masculinizarea organelor genitale externe ale Progestativele de sinteză feţilor feminini Insulina , în doze mici nu este considerată ca teratogenă

IX. 2. 2. 1. Medicamentele şi alte droguri

Reprezintă mai puţin de 1% din factorii teratogeni identificabili. Dintre cele 1600 de produse medicamentoase testate în laboratoare de cercetare recunoscute internaţional, 50% induc malformaţii. În funcţie de riscul teratogen, medicamentele pot fi împărţite în 5 categorii: Clasa A - studiile de control nu demonstrează nici un risc fetal (exemplu: vitaminele). Clasa B - studiile pe animale de laborator nu demonstrează risc fetal dar nu s-au efectuat studii de control la gravide (exemplu: peniciline, digoxin, terbutalină). Clasa C - studiile pe animale de laborator demonstrează efecte teratogene asupra fătului, dar nu s-au efectuat studii pe oameni. Se vor administra dacă beneficiul lor depăşeşte potenţialul nociv fetal (exemplu: furosemid, chinidină, verapamil). Clasa D - potenţial nociv fetal cert asupra speciei umane (exemplu: fenitoina). 198

Embriologie umană

Clasa X - risc nociv fetal cert, demonstrat inclusiv experimental (exemplu: izotretinoină). Agenţii teratogeni cerţi cel mai frecvent utilizaţi sunt: vitamina A în doze de peste 8000 UI zilnic; alcoolul; cofeina; litiul; unii steroizi sexuali; tetraciclina; warfarina; medicamentele antimicotice; streptomicina. Ingestia alcoolului în timpul sarcinii este cel mai frecvent factor teratogen care poate induce retard mintal. Sindromul alcoolic fetal este asociat cu ingestia zilnică a peste 30 ml alcool absolut. Consumul alcoolic masiv (peste 100 ml alcool absolut) induce întârzierea creşterii fetale; afectarea SNC (malformaţii craniene) şi dismorfii faciale caracteristice (îngustarea fisurii palpebrale, hipoplazia maxilară, îngustarea buzei superioare). Consumul matern de nicotină este corelat cu creşterea mortalităţii perinatale, prematuritate sau hemoragie în timpul sarcinii. Tabelul nr. 13. Categorii de medicamente cu efect teratogen

DENUMIREA MEDICAMENTULUI Acid Acetohidroxamic Acid Aminocaproic Acid Retinoic, isotretinoin (Accutane), etc. Acid Valproic Albastru de Metilen Aminoglicozide (exemplu: gentamicină, streptomicină) Androgeni (exemplu: Danazol) Angiotensin II antagonişti de receptori (losartan, valsartan) Antineoplazice (agenţi alchilanţi) Antineoplazice (antimetaboliţi) Antagoniştii acidului folic Aspirină Atenolol Benzodiazepine Bromuri Carbamazepină Colchicină Corticosteroizi Ergotamină 199

CATEGORIA DE RISC X D X D C D X D D X D D D D şi X D D D C X

Embriologie umană Tabelul nr. 13. Categorii de medicamente cu efect teratogen (continuare)

DENUMIREA MEDICAMENTULUI Fenobarbital, metilfenobarbital Finasterid Fluconazol Flurazepam Iodură de potasiu şi medicamente care conţin iod Inhibitori acetilclolin-esterază (ex: captopril, enalapril) Litiu Metotrexatul (antagonist al acidului folic) Metimazol Minoxidil Misoprostol Mysoline Penicilamină Phenytoin (fenitoină, hidantoină, dilantin) Progestin (exceptând megestrol şi norethindrone - D) Raloxifen (Evista) Statin (inhibitori de 3-hidroxi-3-metilglutaril coenzimă A reductază) Tamoxifen Temazepam Tetracicline Thalidomida Triazolam Warfarin

CATEGORIA DE RISC D X C (X) D D D X D C X D D D X X X D X D X X X

Heroina în combinaţie cu celelalte droguri induce retard psihomotor şi diverse malformaţii congenitale. Chimioterapia poate induce avort spontan, moarte in utero, malformaţii osoase şi uro-genitale, dar adminstrată după perioada organogenezei riscul teratogen este nul. IX. 2. 3. Agenţii biologici Agenţii biologici statusul matern şi agenţii patogeni ai unor boli infecţioase care se pot transmite de la mamă la făt transplacentar sau în timpul expulziei 200

Embriologie umană

fătului, prin contactul fătului cu secreţiile materne infestate infestate de diverşi agenţi patogeni. IX. 2. 3. a. Statusul matern Statusul matern include posibili factori teratogeni precum: -vârsta maternă (peste 45 ani riscul malformativ se dublează); -factorii psihici ca stressul matern, şocurile psihice şi emoţionale; -factorii imunologici precum incompatibilităţile imunologice; -hipotrofia şi carenţele alimentare sau vitaminice materne; -bolile materne - altele decât cele infecţioase (diabetul zaharat, fenilcetonuria, tumorile virilizante, epilepsia. Diabetul zaharat constituie un factor de risc în apariţia malformaţiilor congenitale; incidenţa malformaţiilor cardiace, renale, digestive, osoase şi ale sistemului nervos central la copiii mamelor diabetice insulino-dependente este de 22% (OMS). Complexitatea malformaţiilor este direct proporţională cu nivelul glicemiei. Fenilcetonuria provoacă creşteri ale fenil-alaninei în serul fetal ceea ce determină apariţia retardului mental în 92% dintre cazuri, microcefalie, defecte cardiace şi deficit ponderal. Tumorile virilizante (arenoblastoame) induc pseudohermafroditismul feminin la nivelul organelor genitale externe. Epilepsia constituie un agent teratogen atât prin afecţiunea în sine (hipoxia din crize) cât şi prin efectul medicamentelor anticonvulsivante utilizate. IX. 2. 3. b. Infecţiile materne Toxoplasmoza - infecţia precoce sporeşte severitatea infecţiei. În timpul sarcinii se pot produce: avort spontan, deces perinatal, malformaţii severe, anomalii de creştere. În forma severă apare triada caracteristică: corioretinită, hidro- sau microcefalie şi calcificări cerebrale cu retard psihomotor. Sifilisul congenital - Treponema pallidum traversează placenta în orice moment al sarcinii, deşi permeabilitatea barierei placentare creşte odată cu vârsta sarcinii. Infecţia cu Treponema pallidum in utero produce: avort sau naştere prematură, deces intrauterin, deces neonatal în peste 50% din cazuri sau infecţii congenitale (hepatosplenomegalie, tumefacţii articulare, rash, icter, anemie, distrofie metafizară, periostită). Rubeola materno-fetală - provoacă un sindrom congenital care include: tulburări neurologice (microcefalie, retard mintal şi motor, meningoencefalită), leziuni cardiovasculare (persistenţa canalului arterial, stenoza arterei pulmonare, defect septal interatrial, defect septal ventricular), anomalii oculare (cataractă, 201

Embriologie umană

cecitate, leziuni retiniene), surditate neuro-senzorială, retard simetric în dezvoltarea intrauterină. Parotidita epidemică - poate induce fibroelastoză endocardică, malformaţii congenitale oculare şi auriculare, malformaţii congenitale uro-genitale. Infecţia cu enterovirusuri (Coxsakie B) - determină moartea fătului in utero în 40% din cazuri. La supravieţuitori se descriu malformaţii congenitale cardiace, hepatită, pneumonie, necroza glandei suprarenale. Infecţia cu citomegalvirus - apar tulburări de tip micro- şi hidrocefalie, corioretinită, calcificări cerebrale, retard mintal, bloc cardiac,hepatosplenomegalie. Infecţia cu virus uman simplex tip2 (HSV-2) - în cursul primului trimestru de sarcină conduce la întârzierea creşterii şi dezvoltării produsului de concepţie, microcefalie, corioretinită, calcificări cerebrale, iar în unele cazuri la avort spontan. Infecţia cu virusul varicelo-zosterian - frecvenţa infecţiilor fetale în cursul primului trimestru de sarcină este sub 5%. Există date neconcludente referitoare la riscul crescut pentru leucemie al copiilor cu varicelă intrauterină. Malformaţiile congenitale determinate de virusul varicelo-zosterian constau în: leziuni cutanate (leziuni cicatriciale, rash hemoragic), malformaţii congenitale musculo-scheletice (hipoplazie unilaterală cuprinzând braţul, mandibula sau hemitoracele). Bibliografie 1. Aldhous P. Can they rebuild us?, Nature 410:622, 2001 2. Beckman D.A., Brent R.L. Fetal effects of prescribed and selfadministered drugs during the second and third trimester. în: Neonatology: Pathophysiology and Treatment, J B Lippincott Company, Philadelphia, capitolul 16:197-206. 2001 3. Collins Patricia Embryogenesis în: Collins P (ed) Gray's Anatomy, 40thed. Churchill Livingstone, Eksevier Edit. 99-341. 2009 4. Green R. The human embryo Research debates, Oxford Univ. Press, 2001 5. Harrison M.R., Evans M.I. The Unborn Patient, 3rd ed., 2001 6. O'Rahilly R., Müller F. Human Embryology and Teratology, 3rd ed. New York: Wiley-Liss. 2001 7. Sido-Gridorescu Fr. Embriogie Generală şi specială, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 8. Slack J. Essential Developmental Biology, Oxford Blackwell Sci. 2001 9. Vaglenova J., Birru S., Pandiella N.M., Breese C.R. An assessment of the long-term developmental and behavioral teratogenicity of prenatal nicotine exposure, Behav. Brain Res.150 (1-2): 159–70. 2004 10. van Gelder M., van Rooij I., Miller R., Zielhuis G.A. de Jong-van den Berg L.T., Roeleveld N. Teratogenic mechanisms of medical drugs, Hum Reprod Update 16 (4): 378–94. 2010 202

Embriologie umană

MORFOGENEZA SCHELETULUI Morfogeneza („crearea formei” gr.) este procesul biologic prin care un organism se dezvoltă într-o anumită formă. Acesta este unul dintre cele trei aspecte fundamentale ale dezvoltării, împreună cu controlul creşterii celulare şi diferenţierea celulară. Morfogeneza controlează distribuţia spaţială organizată a celulelor în timpul dezvoltării embrionare a unui organism. Morfogeneza poate avea loc de asemenea, într -un organism matur, în culturi de celule sau în interiorul unei mase de celule tumorale. Răspunsurile morfogenetice pot fi induse în organism de hormoni, produse chimice aflate în mediul înconjurător, inclusiv substanţe produse de alte microorganisme, substanţe chimice toxice, radionuclizi (eliberaţi ca poluanţi) sau de către solicitările mecanice induse de structurarea spaţială a celulelor. Baza moleculară a morfogenezei În timpul morfogenezei există mai multe tipuri de molecule deosebit de importante: morfogenii, proteinele factor de transcriere, moleculele de adeziune de la celulă la celulă, moleculele care controlează comportamentul celular sau proprietăţile celulelor. Morfogenii sunt molecule solubile care pot difuza şi transporta semnale care controlează deciziile de diferenţiere celulară într-o manieră dependentă de concentraţie. Morfogenii acţionează de obicei, prin legare de receptori specifici ai unor proteine. Sonic hedgehog este cel mai bine stabilit exemplu de morfogen definit ca o moleculă care difuzează pentru a forma un gradient de concentraţie şi are efecte diferite asupra celulelor embrionului în dezvoltare, în funcţie de concentraţia sa. La adult sonic hedgehog controlează diviziunea celulară a celulelor stem adulte şi este implicată în dezvoltarea unor forme de cancer. O categorie importantă de molecule implicate în morfogeneză sunt proteinele factor de transcriere, care determină soarta celulelor prin interacţiunea cu ADN-ul. Proteinele factor de transcriere pot fi codificate de gene de reglementare de bază şi pot fi activate sau dezactivate de alte gene; la rândul lor, aceste produse genetice secundare pot regla expresia altor gene într-o cascadă de reglementare. La sfârşitul acestei cascade, o altă clasă de molecule implicate în morfogeneză sunt moleculele care controlează comportamentul celular (de exemplu migrarea celulară) sau proprietăţile celulelor, cum ar fi adeziunea celulară sau contractilitatea celulară. De exemplu, în timpul gastrulaţiei, grupuri de celule stem îşi opresc adeziunea „de la celulă-la-celulă”, devin celule migratoare şi capătă 203

Embriologie umană

noi poziţii şi/sau funcţii în interiorul embrionului unde îşi activează din nou proteinele specifice de adeziune celulară şi formează noi ţesuturi şi organe. În morfogeneză sunt implicate un număr de căi de semnalizare a dezvoltării, inclusiv Wnt, Hedgehog, efrine (Kouros-Mehr, H; Werb Z. 2000). Aceste căi de semnalizare conţin factori de transcripţie (factori de transcriere) şi molecule de adeziune celulară. Calea de semnalizare Sonic Hedgehog (SHH) Gena sonic hedgehog (SHH) codifică proteina sonic hedgehog, care este implicată în stabilirea destinelor celulare în mai multe puncte în timpul dezvoltării; este implicată în stabilirea organizării şi morfologiei embrionului in curs de dezvoltare, printr-o serie de interacţiuni inductive (Marigo et al. 1995). Semnalizarea hedgehog promovează proliferarea celulelor stem adulte din diferite ţesuturi, inclusiv celulele hematopoietice primitive (Bhardwaj 2007), mamare (Liu et all 2006) şi celule stem neuronale (Ahn; Joyner 2005). Calea de semnalizare hedgehog transmite la celule informaţii necesare pentru buna dezvoltare a embrionului. Diferite părţi ale embrionului uman au concentraţii diferite de proteine de semnalizare hedgehog. Sonic hedgehog homolog (SHH) este una dintre cele trei proteine din familia căii de semnalizare numită hedgehog, celelalte două proteine fiind deşert hedgehog (DHH) şi indian hedgehog (IHH). Sonic hedgehog homolog este ligandul cel mai bine studiat de calea de semnalizare hedgehog. Acesta are un rol cheie în reglarea organogenezei la vertebrate, cum ar fi în creşterea degetelor la membre şi organizarea creierului. Atât concentraţia cât şi timpul de expunere la SHH influenţează dezvoltarea ţesutului asupra căruia acţionează (Harfe et al 2001). Sonic hedgehog este semnal intercelular esenţial pentru diverse evenimente de structurare în timpul dezvoltării: semnalul produs de notochord care induce soarta celulelor plasate ventral în tubul neural şi somite, semnalul de polarizare pentru structurarea axei antero-posterioare a membrelor. Proteina umană Sonic Hedgehog (SHH) are specificitate tisulară, este exprimată în ţesuturile fetale în intestin, ficat, plămâni şi rinichi. Sonic Hedgehog reglementează factorul oncogen Gli. Defecte ale Sonic Hedgehog pot provoca: microftalmie izolată cu colobom, polisindactilie, trifalangie, holoprozencefalie. Calea de semnalizare Wnt Căile de semnalizare Wnt sunt un grup de căi de transducție a semnalului alcătuit din proteine care trec semnalele de la exteriorul unei celule, printre receptorii suprafeţei celulei, pătrunzând în interiorul celulei. 204

Embriologie umană

Se cunosc trei căi de semnalizare Wnt: calea Wnt uzuală numită şi canonică, calea Wnt calea necanonică şi calea Wnt de calciu. Toate cele trei căi de semnalizare Wnt sunt activate prin legarea unei proteine Wnt-ligand la un receptor din familia Frizzled care trece semnalul biologic la proteina Dishevelled din interiorul celulei. Calea Wnt Canonică reglementează transcripţia genei, calea Wnt necanonică, calea polarităţii celulelor plane, reglementează citoscheletul care este responsabilă de forma celulei; calea necanonica Wnt / calciu regulează calciul din interiorul celulei. Căile de semnalizare Wnt folosesc fie comunicarea paracrină, de la celulă la celulă, fie comunicarea de apropiere celulă-celulă, fie comunicarea autocrină în aceeaşi celulă (Nusse et all, 1992, 2012). În dezvoltarea embrionară timpurie, formarea axelor corpului este un pas crucial în stabilirea planului de ansamblu pentru fiecare organism în parte. Diferitele axe includ axa antero-posterioară, axa dorso-ventrală, şi axa dreaptastânga. Semnalizarea Wnt are un rol esenţial în formarea axei corpului, în special a axelor antero-posterioară şi dorso-ventrală. De asemenea, calea Wnt este implicată în inducerea diferenţierii celulelor şi formarea plămânilor şi ovarelor. Wnt asigură în continuare dezvoltarea acestor ţesuturi specifice, prin reglarea corespunzătoare a proliferării celulare şi a migraţiei. Acestea sunt doar câteva funcţii Wnt, dar ele demonstrează că numeroasele funcţii ale căii de semnalizare Wnt pot fi împărţite în următoarele categorii: structurarea axei corpului, specificaţia soartei celulelor, proliferarea celulară şi migrarea celulară (Scott 2010). Precizarea „soartei” celulelor sau diferenţierea celulelor este un proces celular prin care celulele nediferenţiate pot deveni celule mai specializate. Calea de semnalizare Wnt induce diferenţierea celulelor stem pluripotente înspre celule mezodermale şi înspre celule progenitoare endodermale. (Nusse 2008). Aceste celule progenitoare sunt apoi induse mai departe să se diferenţieze în tipuri de celule specializate precum celulele endoteliale, cardiace, şi linia de celule musculare netede vasculare (Bakre 2007). Calea de semnalizare Wnt induce de asemenea formarea elementelor figurate ale sângelui, din celulele stem. În mod specific, Wnt3 duce la formarea de celule mezodermale cu potenţial hematopoietic (Woll et all 2008). Wnt1 antagonizează diferenţierea neuronală şi este un factor major în autoreînnoirea celulelor stem neuronale. Acest lucru permite regenerarea celulelor sistemului nervos, ceea ce este o dovadă in plus a rolului Wnt1 în promovarea proliferării celulelor stem neuronale (Nusse et all 2008). Calea de semnalizare Wnt este implicată în definirea celulelor embrionare, specificarea ţesutului intestin, dezvoltarea foliculului pilos, dezvoltarea ţesutului pulmonar, diferenţierea celulelor crestei neurale, dezvoltarea nefronilor, dezvoltarea ovarului şi determinarea sexului (Scott 2010). 205

Embriologie umană

Factorii de creştere Factorii de creştere constituie un subgrup de cytokine. Factorii de creştere sunt proteine de semnalizare de difuziune, care stimulează creăterea celulară, diferenţierea, supravieţuirea, inflamaţia şi refacerea ţesuturilor. Aceste proteine pot fi secretate de celulele vecine, de ţesuturi şi glande aflate la distanţă sau chiar de celule tumorale. Pentru a menţine proliferarea şi viabilitatea celulele normale sunt necesari o serie de factori de creştere( Galazios et all 2009 ). Factorul de creştere fibroblastică (Fibroblast Growth Factors FGF) Această familie de factori de creştere joacă un rol important în repararea şi regenerarea tisulară. Ei posedă o afinitate mare pentru proteoglicani heparan sulfat (HPSGs) şi pot interacţiona cu heparin-like glicozaminoglicani (HLGAGs) din matricea extracelulară (Ornitz DM et al.2001). Factorul beta de transformare a creşterii (transforming growth factor β /TGF-β) Familia-TGF β face parte dintr-o superfamilie de proteine cunoscute ca superfamilia factorului beta de transformare a creşterii, care include inhibine, activin, hormon anti-Mullerian, proteine morfogenetice osoase (bone morphogenetic protein MBP) şi Vg-1. Factorul beta de transformare a creşterii (transforming growth factor beta / TGF-β) este un tip de citokină care controlează proliferarea celulară, diferențierea celulară şi alte funcţii în majoritatea celulelor. Proteinele TGF-beta sunt sintetizate ca proteine precursoare într-o mare varietate de ţesuturi. TGF-beta acţionează sinergic cu TGF-alfa în inducerea transformării fenotipice şi de asemenea poate acţiona ca un factor de creştere autocrin negativ. TGF-beta are rol potenţial în dezvoltarea embrionară, diferenţierea celulară, secreţia hormonală şi deţine funcţie imunitară. Calea de bază a sistemului TGF-β prevede un traseu simplu, o modalitate simplă de semnale de trecere de la mediul extracelular la nucleu, care implică numai patru tipuri de molecule: factori de creştere ai familiei TGF-β; receptori de tip I, receptorii de tip II, factori de transcriere SMAD. Factorii de creştere ai endoteliului vascular (Vascular Endothelial Growth Factors VEGFs ) Factorii de creştere a endoteliului vascular (VEGFs ) constituie o subfamilie de factori de creştere care stimulează creşterea de noi vase de sânge. Factorii de creştere a endoteliului vascular sunt proteine importante de semnalizare 206

Embriologie umană

implicate atât în procesul de vasculogeneză (formarea de novo a sistemului circulator embrionar) cât şi în angiogeneză (creşterea vaselor de sânge de la vascularizatia preexistentă ). Factorul A de creştere al endoteliului vascular (Vascular Endothelial Growth Factor-A, VEGF-A) este primul membru al familiei factorului de creştere al endoteliului vascular, familie care include de asemenea VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D şi factorul de creştere placentar (PLGF) . Factorii de creştere ai endoteliului vascular sunt mediatori cheie ai angiogenezei, proces esenţial pentru dezvoltarea normală a ţesuturilor dar şi pentru metastazarea tumorilor. Studiul VEGF ajută la descoperirea actuală a noilor tratamente împotriva cancerului, care pot stopa tumorigeneza şi progresia tumorii. Studii anterioare au implicat polimorfisme unice de nucleotide (SNP) în gena VEGF ca markeri predictivi şi de prognostic pentru tumorile solide majore, inclusive de sân, pulmonar cu celule non-mici, colorectal şi cancer de prostată . Baza celulară a morfogenezei Morfogeneza apare ca urmare a schimbărilor intervenite în structura celulară sau în modul în care celulele interacţionează în ţesuturi (Gilbert Scott F. 2006). Aceste modificări pot duce la alungirea, subţierea, plierea ţesutului sau la separarea unui ţesut în straturi distincte. În mod tipic celulele mezenchimale de obicei părăsesc ţesutul epitelial ca urmare a modificării proprietăţiilor de adezivitate şi contracilitate celulară. În urma tranziţiei epitelial-mezenchimale, celule pot migra la distanţă de epiteliu şi apoi se pot asocia cu alte celule similare într-o nouă locație. Adeziunea „de la celulă la celulă” În timpul dezvoltării embrionare, celulele sunt limitate la straturi diferite datorită diferitelor afinităţi. Un mod prin care poate să apară această limitare este atunci cȃnd celulele deţin aceleaşi molecule de adeziune „de la celulă la celulă”. De exemplu, adeziunea celulară homotipică poate menţine separarea între grupuri de celule care deţin molecule de adeziune diferite. Celulele pot fi selecţionate şi pe baza diferenţei de adezivitate „de la celulă la celulă”; două populaţii de celule cu aceeaşi moleculă de adeziune „de la celulă la celulă” dar în concentraţii diferite pot fi despărţite. Adeziunea „de la celulă la celulă” este adesea modulată de contractilitateacelulară, care poate exercita forţe asupra contactelor „de la celulă la celulă”, astfel încât cele două populaţii celulare cu niveluri egale de aceeaşi moleculă de adeziune „de la celulă la celulă” se pot separa. 207

Embriologie umană

Moleculele responsabile de adeziune sunt numite molecule de adeziune celulară (CAMs). Se cunosc mai multe tipuri de molecule de adeziune celulară. O clasă importantă de molecule de adeziune „de la celulă la celulă” sunt caderinele. Există zeci de caderine diferite care sunt exprimate pe diferite tipuri de celule. Caderinele se leagă de alte caderine similare; de exemplu E-caderin (existentă pe multe celule epiteliale) se leagă preferenţial la altă moleculă Ecaderin. Celulele mezenchimale exprimă, de obicei alte tipuri caderină cum este Ncaderin. Matricea extracelulară Matricea extracelulară este implicată în menţinerea separării ţesuturilor, oferind suport structural sau furnizând o structură pentru celulele care migrează pe matricea extracelulară. Colagenul, laminina şi fibronectina sunt molecule majore ale matricei extracelulare care sunt secretate şi asamblate în foi, fibre şi geluri. Integrinele sunt receptori transmembranari multisubunitari folosiţi pentru ataşarea la matricea extracelulară. Integrinele se leagă extracelular de fibronectină, laminină, sau alte componente ale matricei extracelulare; integrinele se leagă intracelular la proteine microfilamente de legătură α-actinin şi talin pentru a lega citoscheletul cu exteriorul. Atunci când se leagă la matricea extracelulară integrinele servesc şi ca receptori pentru a declanşa cascadele semnalului de transducţie. I. FACTORI MOLECULARI ÎN MORFOGENEZA SCHELETULUI AXIAL ŞI APENDICULAR Părţile componente ale aparatului osteo-articular sunt de origine mezodermală. Scheletul axial al corpului se formează din materialul somitelor sclerotom; celulele mezenchimale ajunse pe locul viitoarelor oase de la nivelul trunchiului dau naştere unui model cartilaginos osos care apoi se osifică. Craniul din punct de vedere al originii sale embrionare prezintă: -neurocraniul, care se formează din sclerotom şi crestele neurale, prin ambele tipuri de osificare: baza craniului prin osificare encondrală iar calota prin osificare desmală; -viscerocraniul, care se formează din materialul arcurilor branhiale cu participarea crestelor neurale, atât prin osificare encondrală cât şi prin osificare desmală. Oasele membrelor se formează din mezodermul somatic lateral, prin osificare encondrală. 208

Embriologie umană

Celulele mezodermale embrionare sunt celule pluripotente, care în procesul de diferenţiere, părăsesc locul de origine, unele migrează spre notocord şi tubul neural, altele pătrund din mezodermul somatic în mugurii membrelor, iar la nivelul extremităţii cefalice dau naştere mezenchimului difuz al capului. Molecule implicate în determinarea şi modelarea osului, foarte importante pentru iniţierea formării osului sunt: BMP (Bone Morphogenetic Protein); Sox9; Receptorii FGF (Fibroblast Growrh Factor); CBFa1; Ihh şi PTHrP. Sox9 constituie un factor „txn” necesar pentru condensarea şi dezvoltarea cartilajului. Receptorii Fibroblast Growth Factor (FGF) determină formarea schiţei osoase şi inhibă creşterea la nivelul condensării cartilaginoase. -FGF-3 afectează osificarea de cartilaj (nivelulul anormal al FGF-3 determină acondroplazia; -FGF-R1 şi -R2 afectează osificarea de membrană. CBFa1: este esenţial pentru hipertrofierea condrocitelor, invazia vasculară şi diferenţierea osteoblaştilor. Tabelul nr. 1. Membrii familiei TGF- β, receptorii lor şi moleculele de semnalizare (CarlHenrik Heldin, Kohei Miyazono & Peter ten Dijke TGF-b signalling from cell membrane to nucleus through SMAD proteins Nature|. VOL 390| 4 1997) SUBFAMILIA TGF-Β ACTIVIN BMP Exemple de liganzi

Activin A

Receptori Tip II

TGF-b1 TGF-b2 TGF-b3 TbR-II

Receptori Tip I

TbR-I

ActR-I ActR-IB

Calea SMADs restrictivă Partener comun Inhibitori SMADs

Smad2 Smad3 SMAD Smad6 Smad7 Inhibă mitogenicitatea Induce matricea extracelulară

Smad2 Smad3 Smad4 Smad6 Smad7 Induce mezodermul dorsal Induce diferenţierea liniei eritrocitare Induce eliberarea hormonului foliculostimulant

Răspuns

ActR-II ActR-IIB

209

BMP-2 BMP-4 BMP-7/OP-1 BMPR-II ActR-II ActR-IIB BMPR-IA BMPR-IB ActR Smad1 Smad5 Smad4 Smad6 Smad7 Induce mezodermul ventral Induce dezvoltarea cartilajului şi a osului Induce apoptoza

Embriologie umană Tabelul nr. 2. Funcţiile Factorilor de creştere şi diferenţiere (Growth and Differentiation Facture GDF) FACTOR DE FUNCŢII CREŞTERE ŞI DIFERENŢIERE • GDF1 Este exprimată în principal la nivelul sistemului nervos, deţine funcţii în structurare şi inducţia mezodermului stânga-dreapta în timpul dezvoltării embrionare . [ 2 ] GDF2 (numit şi Induce şi menţine răspunsul embrionar al neuronilor colinergici bazali BMP9 ) din rombencefal ( BFCN ) la neurotransmiţătorul numit acetilcolină, şi reglează metabolismul fierului prin creşterea nivelului unei proteine numite hepcidin . [ 3 ] [ 4 ] GDF3 numit şi Exprimarea GDF3 are loc în procesul de osificare a oaselor în timpul „genă Vg-legate 2 dezvoltării embrionare şi la nivelul timusului, splinei, creierului, „ ( Vgr-2 ) . măduvei osoase şi ţesutului adipos la adulţi. Ea are o natură duală a funcţiei: o inhibă dar şi induce stadiile incipiente de dezvoltare în perioada embrionară [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] GDF5 Se exprimă în sistemul nervos central aflat în curs de dezvoltare, are rol în dezvoltarea articulaţiilor şi scheletului, şi creşte rata de supravieţuire a neuronilor care răspund la un neurotransmitator numit dopamină . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] GDF6 Interacţionează cu proteinele BMP (Bone Morphogenetic Proteins) implicate în morfogeneza oaselor, reglementează structurarea ectodermului şi controlează dezvoltarea ochilor . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] GDF8 numit acum Controlează creşterea ţesutului muscular. [ 14 ] oficial şi myostatin GDF9 Expresia genelor sale este limitată la ovare şi are rol în ovulație. [15] [16] GDF10 numit şi Are rol în formarea capului şi morfogeneza scheletului. [ 17 ] [ 18 ] BMP-3b GDF11 Controlează structurarea antero-posterioară prin reglementarea expresiei genelor HOX, reglementează numărul de neuroni receptori olfactivi care apar la nivelul epiteliului olfactiv şi numărul de celule neuronale ganglionare care apar pe parcursul dezvoltării retinei. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] • GDF15 numit şi Are rol în reglarea căii apoptozei (moarte celulară dirijată) şi căii TGF-PL, MIC-1, inflamatorii în timpul lezării unor ţesuturi şi al anumitor procese PDF, PLAB sau patologice. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] PTGFB

Ihh şi PTHrP determină tranziţia de la condrocite proliferative la condrocitele hipertrofice. Ihh semnalizează pericondrului necesitatea producerii 210

Embriologie umană

PTHrP, care semnalizează condrocitelor continuarea procesului de proliferare (proces valabil numai în osificarea de cartilaj). În anul 1997 s-a identificat familia de proteine traductoare de semnal SMAD, prin care s-au dezvăluit mecanismele prin care Factorul Transformator de Creştere β (Transforming Growth Factor beta TGF-β) trimite semnale de la membrana celulară la nucleu. Calea SMADs-restrictivă este fosforilată de receptori specifici ai suprafeţei celulare care au activitate serin/treonin kinază, care apoi au oligomerizare cu mediatorul comun Smad4 şi sunt translocate în nucleu unde se transcriu direct, pentru a efectua răspunsul celulei la TGF-β. SMADs inhibitorii au fost identificţi că blochează activarea acestor căi SMADs-restrictive. Complexele R-SMAD/coSMAD se acumulează în nucleu, unde acţionează ca factori de transcriere şi de participare la reglarea expresiei genelor ţintă. În ciuda gamei largi de procese celulare pe care calea de semnalizare TGFβ le reglementează, procesul este relativ simplu. Superfamilia liganzi TGFβ se leagă de un receptor de tip II, care recrutează și fosforilează un receptor de tip I. Receptorul de tip I fosforilează apoi receptorul-reglator SMADs (R SMADs) care acum se poate lega de coSMAD SMAD4. Calea de semnalizare a Factorul Transformator de Creștere β (Transforming Growth Factor beta TGFβ) este implicată în numeroase procese celulare, atât în organismul adult cât şi la embrionul aflat în dezvoltare, inclusiv creșterea celulară, diferenţierea celulară, apoptoza (moarte celulară dirijată), homeostazia celulară şi alte funcţii celulare. Factorii de creştere şi diferențiere (Growth and Differentiation Facture GDF) sunt o subfamilie de proteine aparţinând Superfamilei Factorul Transformator de Creştere β (Transforming Growth Factor beta TGFβ) care îndeplinesc funcţii predominant în perioada de dezvoltare embrio-fetală. [1] Dezvoltarea epigenetică este reglată prin cascade ale expresiei genelor. Genele regulatoare cu acţiune timpurie iniţiază procesul de dezvoltare şi induc expresia altor gene. Analiza fenotipului a permis identificarea în anii 1980 a peste 50 de gene ale dezvoltării, grupate în trei mari clase: -polaritatea genelor acţionează de-a lungul axelor antero-posterioară şi dorso-ventrală, mutaţia lor provoacă defecte de polaritate ale întregului embrion (bicaudal). -genele de segmentare implicate în formarea a 14 segmente (3 ale capului, 3 toracale şi 9 abdominale). Aceste gene active la zigot au fost asociate cu trei clase diferite numite gene gap (interval), gene pair rule (pereche standard) şi gene segment polarity (pentru polaritatea segmentului). -genele homeotice controlează identitatea segmentelor şi formează complexul homeotic HOM-C. 211

Embriologie umană

Dezvoltarea scheletului la om este iniţiată în mod normal la începutul săptămânii a 4-a i.u. când somitele mezodermului paraaxial se divid în trei tipuri de primordii mezodermale: - miotom, - dermatom, - sclerotom. Sclerotomul somitelor dă nastere corpurilor vertebrale, arcurilor vertebrale şi contribuie la formarea bazei craniului. Apariţia mugurilor membrelor superioare are loc tot în săptămȃna 4. Micile proeminenţe iau naştere pe partea laterală a corpului, din mezodermul somatic, la nivelul sclerotoamelor C5 - C8, în timp ce mugurii membrelor inferioare apar câteva zile mai târziu la nivelul sclerotoamelor L3 - L5. Scheletul capului este format din condrocraniu (neurocraniu) ce adăposteşte creierul, oase plate de origine membranoasă care formează tavanul craniului şi viscerocraniul care susţine arcurile branhiale. I. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza scheletului axial Precursorul cartilajului vertebrelor şi coastelor la embrion este conţinut în somite. Somitele sunt structuri segmentare pereche. Celulele somitelor ventrale formează sclerotomul. Porţiunea ventrală a sclerotomului înconjoară notocordul şi formează rudimentul corpului vertebral. Porţiunea dorsală a sclerotomului înconjoară tubul neural şi formează rudimentul arcului vertebral. Segmentarea şi diferenţierea subunităţilor somitelor este sub controlul genelor reglatoare şi a factorilor de creştere care acţionează prin mecanisme inductive specifice. I. 1. 1. Molecule semnalizatoare implicate în transformarea sclerotomului în cartilaj Semnalul primar pentru inducţia sclerotomului pare a fi un factor produs de notocord, numit Sonic hedgehog (Shh). Distrugerea genei Shh la şoareci a arătat că exprimarea prelungită a acestui peptid e necesară dezvoltării sclerotomului. La embrionii homozigoti, lipsa coloanei vertebrale indică o insuficienţă a sclerotomului de a forma structuri cartilaginoase. Factorii de transcripţie pair-box Pax1 şi Pax9 au un rol important în dezvoltarea sclerotomului, sunt implicaţi în medierea interacţiunilor dintre notocord şi sclerotomul care se dezvoltă. 212

Embriologie umană

Pentru a produce rudimente vertebrale intersegmentare, sclerotoamele se despică într-o jumătate cranială şi una caudală şi se recombină prin fuzionarea jumătăţii caudale a fiecarui sclerotom cu jumătatea cranială a următorului. Rezultă vertebre formate din somite adiacente. Discurile intervertebrale fibroase se formează între corpii vertebrali. Coastele se dezvoltă din mici condensări mezenchimale laterale, numite procese costale, care formează, în asociaţie cu arcurile vertebrale. În regiunea toracală, extremităţile distale ale proceselor costale se alungesc pentru a forma coastele. Primele şapte coaste se conectează ventral cu sternul prin intermediul cartilajelor costale. Ultimele cinci coaste nu se articulează direct cu sternul. Toate se dezvoltă ca precursori cartilaginoşi care mai tarziu se osifică prin centrii de osificare primari şi secundari. I. 1. 2. Rolul genelor Hox în originea intersegmentară a vertebrelor S-a demonstrat că diferenţierea adecvată a vertebrelor cervicale, toracale, lombare şi sacrate necesită exprimarea secvenţială a genei Hox. Pierderea funcţiei alelelor de pe Hoxb-4, Hoxa-2 şi Hoxd-3 induce transformări vertebrale, sustinȃnd ideea că genele Hox sunt resposabile de modificarea unui modul vertebral comun, definindu-se astfel identitatea fiecarei vertebre. I. 2. Factori moleculari care intervin în morfogeneza scheletului apendicular La om, dezvoltarea membrelor începe în ziua 24, când celulele din mezodermul lateral şi celulele din marginile laterale ale somitelor vecine migrează în cȃmpul viitorului membru. Mugurii membrelor superioare apar în ultima zi a săptămânii a 4-a ca mici proeminenţe din peretele antero-lateral al corpului la nivelul sclerotoamelor C4 C8. Mugurii membrelor inferioare apar în primele zile ale săptămânii a 5-a. Fiecare mugure este alcătuit dintr-un miez mezenchimal de mezoderm acoperit de o calotă ectodermală. Ectodermul din vârful mugurelui se îngroaşă şi formează o structură specializată numită creastă apicală ectodermală. Aceasta structură menţine creşterea continuă a mugurelui membrului de-a lungul axei proximo-distale (de la umeri spre degete). Concomitent cu alungirea de-a lungul axei proximo-distale, membrele se aplatizează de-a lungul axei dorso-ventrale (de la dosul mâinii spre palmă) şi asimetrice de-a lungul axei antero-posterioare (de la degetul mare spre degetul mic). Diferenţierea devine vizibilă când celulele mezenchimale se condensează pentru a forma primordiile elementelor scheletice. 213

Embriologie umană

Se diferenţiază mai întâi elementele proximale apoi cele distale. Diferenţierea depinde de stabilirea şi menţinerea a trei centre de semnalizare în mugurele membrului: 1) creasta apicală ectodermală, un epiteliu care se extinde dinspre anterior spre marginea distală a vârfului mugurelui; 2) zona de activitate polarizată situată în mezenchim la marginea posterioară a mugurelui, fără caracteristici morfologice distinctive; 3) ectodermul mugurelui din afara crestei apicale ectodermale. I. 2. 1. Factorii moleculari în dezvoltarea şi diferenţierea mugurilor membrelor La vertebrate, mugurii membrelor cresc cu respectarea axelor proximodistală, dorso-ventrală şi cranio-caudală (antero-posterioară) şi necesită molecule semnalizatoare de poziţie. Membrii ai familiei factorilor de creştere fibroblastică FGF (Fibroblast Growth Factor) produşi de celulele crestei apicale ectodermale aflată la marginea distală a mugurilor membrelor sunt necesare pentru creşterea de-a lungul axei proximo-distale. Semnalele factorilor de creştere fibroblastică FGF menţin celulele mezenchimale subiacente, din regiunea numită „zona de progres”, într-un stadiu nediferenţiat, rapid proliferativ. Proteina Sonic hedgehog (Shh) produsă de celulele din zona de activitate polarizată este exprimată în mezenchimul posterior şi reprezintă mediatorul cheie al activităţii polarizante ce reglează modelarea de-a lungul axei antero-posterioare. Specificarea axei dorso-ventrale pare a fi mediată de factorul de transcripţie engrailed En-1, Wnt7a şi Lmx1(o gena homeobox Lim). Wnt7a este produs exclusiv de celulele ectodermale dorsale şi acţionează prin Lmx1 exprimată în mezenchimul subiacent. Aceste molecule semnal diferite sunt interdependente. Interacţiunile reglatoare dintre centrii de semnalizare şi produsii lor, reglează şi coordonează creşterea membrelor şi modelarea lor de-a lungul celor trei axe. I. 2. 2. Rolul Factorului de Creştere Fibroblastic FGF (Fibroblast Growth Factor) şi Receptorii Factorului de Creştere Fibroblastic FGFR (Fibroblast Growth Factor Receptor) în dezvoltarea membrelor Familia Fibroblast Growth Factor (FGF) conţine cel puţin 24 de membri. Proteinele codate de 24 de gene diferite au lungime variabilă (155 - 268 aminoacizi) şi conţin o secvenţă conservată „miez” de 120 aminoacizi care-conferă abilitatea de a se lega de heparină sau de heparat sulfat proteoglicani(HSPG). 214

Embriologie umană

FGF secretaţi sunt capabili să se unească cu receptori cu afinitate scazută precum sindecanii, glipicanii şi perlecanii localizaţi la suprafaţa celulei care restricţionează capacitatea lor de a difuza la distanţă de celule. Acest lucru le permite legarea de receptorii cu afinitate crescută, receptori ai factorilor de creştere ai fibroblaştilor (FGFRs) care formează o familie de 4 proteine transmembranare tirozinkinaze. Unirea FGF (Factorul de creştere fibroblastic) cu monomerii FGFR (receptor al factorului de creştere fibroblastică) induce dimerizarea receptorilor şi activarea tirozinkinazei care îşi declanşează singură semnalul de transducţie. Cel puţin cinci factori de creştere ai fibroblaştilor - FGF2, FGF4, FGF8, FGF9 şi FGF10 - şi doi receptori ai factorilor de creştere ai fibroblastilor - FGFR1 şi FGFR2 - sunt exprimate în timpul iniţierii formării mugurilor membrelor. Tabelul nr. 3. Expresia zonelor FGFs şi FGFRs la mugurii membrelor şi fenotipul rezultat ( Martin 1998 ; Xu et al 1999) MEMBRII EXPRESIA ZONEI VIITORUL FENOTIPUL FGF SAU ÎN MUGURELE TERITORIU AL FGFR MEMBRULUI LA MEMBRULUI PUI FGF2 Prin AER şi Ectoderm şi Defecte neuronale; ectodermul dorsal mezoderm dezvoltare normală a membrelor nedetectat Defecte letale ale FGF4 AER, regiunea celulelor epiblastului la distală şi posterioară E5,5 FGF8 Prin AER Ectoderm Defect al liniei primitive, letal la E8,5 FGF9 Prin AER Nedetectat Dezvoltarea normală a membrelor FGF10 Mezenchimul distal Mezoderm Absenţa membrelor şi a plămȃnilor FGFR1 Prin mezenchim Mezoderm Scurtare distală a mugurilor membrelor, letal la E9,5-12,5 izoforma Prin ectoderm Ectoderm şi Letal la E4,5-5,5 FGFR2IIIb mezoderm (KGFR) izoforma Nivele scăzute în Ectoderm şi Lipsa iniţierii mugurelui FGFR2IIIc mezenchim mezoderm membrului

FGF2, FGF 4, FGF 8, FGF 9 şi FGFR2 se găsesc în ectoderm şi creasta apicală ectodermală în timp ce FGF10 şi FGFR1 sunt prezenţi în mezenchimul subiacent. 215

Embriologie umană

Există dovezi că FGFs produs în creasta apicală ectodermală are cel puţin două funcţii majore. Una este cea de a stimula proliferarea celulelor în zona de progres potrivit cu proliferarea lor mitogenică pentru mezenchimul mugurelui membrului şi de formare de noi celule necesare creşterii membrului. Altă funcţie a FGFs este menţinerea expresiei Shh în creasta apicală ectodermală. Chiar dacă FGF4 nu este necesar pentru inducerea expresiei Shh, este responsabil pentru menţinerea expresiei sale în timpul alungirii membrelor. Interacţiunea reglatoare dintre FGF4 şi Shh poate fi reciprocă, astfel că Shh produs în zona de activitate polarizată induce şi menţine expresia FGF4 în creasta apicală ectodermală. Acest feedback pozitiv dintre FGF4 şi Shh poate fi unul din mecanismele prin care este reglată creşterea şi modelarea membrelor, chiar dacă molecule adiţionale precum Wnt7a joacă un rol în reglarea expresiei Shh. I. 2. 3. Rolul genelor Hox BMP în dezvoltarea mugurilor membrelor Unii factori de creştere fibroblastică (Fibroblast Growth Factor FGF) împreună cu Shh pot afecta expresia proteinelor cu rol în morfogeneza osului BMP-2 (Bone Morphogenetic Protein 2) şi MP-7 2 (Bone Morphogenetic Protein 7) din os şi a genelor Hox, mai ales Hoxd-12 şi Hoxd-13. Acestea din urmă sunt membre ale complexului Hoxd şi sunt exprimate în articulaţia distală (Hoxd12), la nivelul mâinii şi degetelor ( Hoxd 12 şi Hoxd 13). Rolul genei Hoxd13 în diferenţierea proximo-distală a segmentelor membrelor a fost ilustrată prin demonstrarea faptului că mutaţii în gena umană transformă metacarpienele în carpiene şi metatarsienele în tarsiene. Elementele scheletice ale membrului se dezvoltă dintr-o condensare mezodermala columnară care apare de-a lungul axei lungi a mugurelui în săptămȃna a 5-a i.u. Cu excepţia claviculei, oasele membrelor se formează prin osificarea de precursor cartilaginos; procesul se numeăte osificare encondrală. Celulele mezenchimale din placa laterală se condensează şi formează elemente precondrogenice în regiunea proximală a membrului, dȃnd naştere la primordiul humerusului şi femurului. Extensia distală a procesului duce la formarea ulnei şi radiusului, respectiv a fibulei şi tibiei care mai departe se ramifică şi se segmentează pentru a forma elementele carpului respectiv tarsului şi razele digitale ale degetelor. Precondrocitele din condensarea precondrogenică se diferenţiază în condrocite ca răspuns la factorii de creştere şi secretă molecule caracteristice matricei extracelulare precum colagen tip II şi agrecan (un proteoglican mare). În prima fază se formează un înveliş cartilaginos, pericondrul. Acest pericondru în care sunt exprimate proteinele BMP2 (Bone Morphogenetic Protein 216

Embriologie umană

2), BMP4 (Bone Morphogenetic Protein 4), BMP7 (Bone Morphogenetic Protein 7) şi PTH/ PTHrPR, inhibă proliferarea şi maturarea condrocitelor, ajutȃnd la controlul creşterii şi diferenţierii elementelor cartilaginoase formate. Pe măsură ce elementele cartilaginoase cresc, pot fi evidenţiate zone care demarchează diferenţierea progresivă a condrocitelor. Celulele de la capetele elementelor sunt imature şi proliferează rapid. În vecinătatea zonei de proliferare există condrocite pre-hipertrofice mari şi rare, care exprimă Indian hedgegog (Ihh), PTH/ PTHrPR, BMP6 şi BMP receptor IA (BMPRIA). Celulele hipertrofice diferenţiate terminale exprimă o formă unică de colagen, tipul X, şi, eventual urmează moartea celulară programată (apoptoza) şi sunt înlocuite de osteoblaşti. Defectele de creştere ale cartilajului se numesc condrodisplazii şi constau în piticism de grade variabile. Cauza cea mai frecventă a acestor anomalii este acondroplazia, boală genetică dominantă, cauzată de activarea unei mutaţii recurente în zona transmembranară a factorului de creştere fibroblastic FGFR3 şi care afectează proliferarea şi diferenţierea condrocitelor. Procesul de osificare a osului începe într-o regiune numită centru primar de osificare. Celulele mezenchimale din pericondru se diferenţiază în osteoblaşti ce secretă matricea cu săruri de calciu a osului mineralizat şi formează un guler al osului primar în jurul osului care se îngroaşă pe masură ce osteoblaştii se diferenţiază. Pe lângă condrocite şi osteoblaşti, osteoclastele, contribuie la remodelarea osului în timpul dezvoltării. Funcţiile osteoblaştilor şi osteoclastelor sunt în strânsă legatură, deoarece osteoblaştii sintetizează şi secretă molecule ce controlează diferenţierea osteoclastelor. II. OSTEOGENEZA Formarea şi creşterea oaselor - osteogeneza - este de două tipuri. Osteogeneză desmală - prin care oase ale scheletului iau naştere direct din mezenchim, de unde şi denumirea lor de oase de membrană. Osteogeneză encondrală - cuprinde marea majoritate a oaselor scheletului, care se mai numesc şi oase de substituţie. Caracteristic acestui tip de osteogeneză este faptul că, după primul stadiu, mezenchimal, piesele scheletice trec printr-un stadiu intermediar, cartilaginos, ulterior aceste modele cartilaginoase fiind înlocuite cu ţesut osos. II. 1. Osteogeneza desmală - membranoasă Începe înaintea celei encondrale, în săptămâna a 6-a embrionară. Prin osificare desmală se formează: -Oasele late ale neurocraniului, precum: parietalul, frontalul, partea scuamoasă şi timpanică a osului temporal, partea superioară a scuamei osului 217

Embriologie umană

occipital, lama medială a apofizei pterigoide, lama orbitală a osului etmoid, oasele nazale, osul lacrimal, osul vomer. -Oasele feţei: maxilarul, mandibula, osul zigomatic, osul palatin, procesul anterior al ciocanului. -Zona mijlocie a claviculei.

A - Condensare celulară în mezenchim, formarea blastemului mezenchimal

B - Diferenţierea celulelor mezenchimale în osteoblaşti, secreţia matricei osoase şi mineralizarea sa cu formarea osului primar (osificarea primară)

C - Osteoblastele devin osteocite; insulele de os astfel formate poartă numele de spiculi

D - Consolidarea osului, remodelare prin osteoclaşti Figura nr.1. Stadiile osificării membranoase.

Formarea blastemului mezenchimal are loc prin condensarea mezenchimului în zona viitorului os, în care ia naştere o foarte bogată reţea 218

Embriologie umană

vasculară. În acest ţesut apar centrii de osificare. Celulele mezenchimale cu o bogată activitate metabolică se diferenţiază, devenind osteoblaşti care încep formarea de ţesut osos - osul primar. Osteoblaştii se organizează în grupuri în lungul fibrelor de colagen şi încep să secrete matricea organică a osului (a osteoidului). La nivelul matricei organice, în faza de mineralizare, se depune fosfatul tricalcic coloidal prin intervenţia enzimatică a fosfatazelor, care eliberează fosforul necesar formării fosfatului tricalcic. Periostul mezenchimului condensat

Trabecule căptuşite de osteoblaşti

Capilare în spaţiile medulare

Trabecule osoase căptuşite de osteoblaşti

Spaţii medulare

Strat dens de os subperiostal ce înconjoară trabeculele osoase primitive

Figura nr. 2. Etape timpurii ale dezvoltării oaselor late (după Netter).

Osteoblastele încorporate în lacunele substanţei osoase devin osteocite, insulele de os astfel formate purtând numele de spiculi. Într-un centru de osificare 219

Embriologie umană

există numeroşi spiculi, din fuzionarea acestora luând naştere trabeculele ţesutului spongios al osului de membrană primar. Direcţia de formare a ţesutului osos este radiară, pornind din centrul de osificare spre periferie. La oasele neurocraniului, zonele de creştere sunt reprezentate de fontanele şi regiunile suturilor. Aproape odată cu osificarea primară şi formarea de os brut, începe osificarea secundară, care, prin procese de remaniere şi distrugere (procese complexe de osteoliză şi osteoclazie) cu ajutorul osteoclastelor, reorganizează şi remodelează osul, transformându-l în os funcţional (definitiv), adaptat la rezistenţă. Concomitent, pe ambele feţe ale osului, sub periost şi endost, osteoblastele formează ţesutul osos compact al lamelor externă şi internă, între care se află ţesutul spongios - diploia, unde ţesutul mezenchimal va da naştere măduvei roşii hematopoietice. Creşterea oaselor de membrană este apoziţională. II. 2. Osteogeneza encondrală Reprezintă modul de formare a oaselor scheletului trunchiului şi membrelor (cu excepţia părţii mijlocii a claviculei, care se osifică desmal), proces ce începe din săptămânile a 7-a – a 8-a de viaţă intrauterină, cu variabilitate de la un os la altul. La sexul feminin, osificarea începe mai devreme decît la cel masculin şi se termină mai devreme. Formarea de os are loc intrauterin în centrii de osificare primari din diafize, iar după naştere în centrii secundari ai epifizelor şi la nivelul cartilajului epifizar (de creştere) de la nivelul metafizei. Procesul începe cu hipertrofierea condrocitelor, a căror citoplasmă înmagazinează cantităţi mari de glicogen şi se vacuolizeaeză. Concomitent, matricea cartilajului hialin se calcifică, fapt ce împiedică hrănirea prin imbibiţie a condrocitelor, rezultatul fiind degenerarea celulelor cartilaginoase. Odată cu aceste transformări din centrul diafizei cartilaginoase, sau chiar precedându-le, pericondrul regiunii mijlocii a diafizei capătă proprietăţi osteogenice, devenind periost. Celulele din stratul său profund se transformă în osteoblaste, producând rapid un strat de os compact, de natură membranoasă sau periostal, ce înconjoară diafiza ca un cilindru. Acest strat osos nu înlocuieşte cartilajul, ci este format de novo, prezenţa sa împiedicând hrănirea condrocitelor din cartilajul subiacent, care încep astfel să degenereze. Astfel, condrocitele pe cale de degenerare resorb matricea cartilaginoasă din jur, lărgind lacunele (cavităţile) în care se află. În paralel cu aceste procese, din periost pleacă muguri conjunctivovasculari cu rol osteogen, care ajung până în centrul diafizar, străbătând cavităţile formate de osteoclaste în osul periferic şi matricea cartilaginoasă calcificată. Unele din celulele mezenchimale care însoţesc mugurii vasculari devin 220

Embriologie umană

A.

B.

C.

D.

E.

Figura nr. 3. Etape ale osificării encondrale (după Gray). A. Model cartilaginos B. Hipertrofierea condrocitelor C. Calcificarea matricei cartilajului hialin şi formarea periostului D. Invazia centrului primar de osificare prin muguri vasculari osteogenici E. Apariţia centrului secundar de osificare şi vascularizarea sa

F.

G.

Figura nr. 3. continuare (după Gray). F. Continuarea creşterii cartilajului epifizar şi a epifizei. Proliferarea măduvei roşii osoase G. Încetarea creşterii cartilajului şi osificarea completă a platoului epifizar 221

Embriologie umană

condroclaste, iar altele osteoblaste. Condroclastele distrug matricea cartilaginoasă calcificată, formând numeroase lacune ce vor fi umplute cu mugurii vasculari osteogeni. Osteoblastele se dispun în lungul traveelor cartilaginoase calcificate şi încep să depună la acest nivel straturi de ţesut osos. Această regiune reprezintă centrul de osificare primar de unde formarea de os înaintează către extremităţile diafizare. Osul este spongios şi în spaţiile dintre trabecule mezenchimul dă naştere măduvei osoase primare. Ulterior, prin acţiunea osteoclastelor, el se reorganizează, iar central se formează canalul medular. După luna a 5-a intrauterină mezenchimul va forma măduva osoasă secundară, cu rol hematopoietic. Centrii secundari de osificare (epifizari), cu excepţia epifizei distale a femurului şi proximale a tibiei, apar la vârste diferite după naştere. În centrii de osificare epifizari creşterea osului se aseamănă cu cea din centrii diafizari, cu deosebire că la acest nivel creşterea osului este radiară. În regiunea cartilajului articular, unde nu există pericondru, nu se formează os membranos sau periostal, ca în jurul diafizei. În perioada de creştere a oaselor (până la vârsta de 20 - 21 de ani la sexul feminin şi 22 - 24 de ani la cel masculin) în regiunea metafizei se află cartilajul epifizar, numit şi cartilaj de creştere. La nivelul său, dinspre epifiză spre diafiză, se disting 5 zone : Zona cartilajului hialin - fără modificări ale condrocitelor. Zona proliferativă - aici condrocitele se divid şi se dispun în coloane sau în serie, paralel cu axul lung al osului. Zona cartilajului hipertrofic - cu condrocite mari şi glicogen abundent în citoplasmă. În matrice au loc fenomene de resorbţie, rezultând septuri subţiri, intercelulare. Zona cartilajului calcificat - septurile intercelulare sunt calcificate. Zona de osificare - la acest nivel osteoblastele au format osul encondral, devenind osteocite. Originea osteoblastelor este din celulele mezenchimale care au ajuns în această zonă împreună cu mugurii vasculari din periost. Osul encondral trece prin faza de remaniere şi reorganizare - a osificării secundare - condiţionată de solicitările funcţionale. Acum se formează osteoanele şi compacta definitive, iar structurile osoase, în vederea rezistenţei la forţele de presiune şi forfecare se înscriu pe liniile de efort principal. II. 3. Reglarea osteogenezei Hormonul de creştere - STH, secretat de hipofiză, are cea mai mare importanţă în dezvoltarea normală a oaselor. Rolul său morfogenetic şi metabolic se explică prin acţiunea sa de stimulare a sintezei de ADN, ADNm şi ADNr, verigile esenţiale ale sintezei proteice, deci a substratelor proteice a numeroase 222

Embriologie umană

enzime ce intervin în metabolismul normal al organismului. Morfogenetic, STH-ul stimulează condrogeneza şi osteogeneza prin intermediul unui factor plasmatic de sulfatare, numit somatomedin. Acesta este un intermediar obligatoriu în acţiunea STH asupra cartilajelor de creştere. Hiposecreţia de STH - produce nanismul hipofizar (microsomia hipofizară), care se însoţeşte frecvent de hiposecreţia şi a altor hormoni tropi hipofizari - TSH, ACTH, gonadotropi. Tulburările de creştere se produc la câteva luni sau 1 - 2 ani postnatal, fiind clinic observate la 2 - 3 ani. Nanismul hipofizar este de tip armonic - capul este mic şi inteligenţa normală. În cazul în care capul este mare, se datorează unei hidrocefalii. Scheletul trunchiului şi membrelor, precum şi musculatura scheletică sunt slab dezvoltate, organele interne prezentând microsplanchnie. După pubertate, faţa are trăsături şterse, pielea este fină, iar vocea rămâne infantilă prin lipsa dezvoltării normale a laringelui. Bolnavii nanici hipofizari prezintă semne de senescenţă infantilă. Când se asociază hiposecreţia hormonilor gonadotropi, caracterele secundare şi primare sunt slab reprezentate şi nu corespund vârstei. De asemenea, pubertatea poate lipsi sau este incompletă şi târzie. Nanismele osoase - se caracterizează prin lipsa ereditară sau congenitală de receptivitate a cartilajelor epifizare şi a ţesuturilor la stimulii de creştere ai STH, determinâmd condrodistrofiile. -Acondroplazia - reprezintă cea mai gravă formă a nanismelor osoase, deficienţa de creştere interesând cartilajele epifizare ale oaselor lungi. La indivizii cu această afecţiune, capul şi trunchiul au mărime normală, iar membrele sunt scurte. Inteligenţa şi sexualitatea nu sunt alterate. Nanismele genetice -Nanismul primordial - dă naştere pigmeilor, care la naştere au greutate mică sau se nasc prematur. Ei rămân mici (prin deficit izolat de STH) şi se maturizează în timpul adolescenţei, devenind „adulţi în miniatură”. -Nanismul hipofizar genetic familial - se produce prin deficit izolat de STH, datorită fie unor mutaţii genetice ce inhibă secreţia de STH, fie acesta este inactiv biologic sau anormal. -Sindromul Turner - Secreţia de STH este normală, dar lipseşte receptivitatea cartilajului de creştere faţă de acţiunea sa. -Sindromul Down (trisomia 21) Hipersecreţia de STH Înainte de pubertate - determină gigantismul (macrosomia hipofizară), caracterizat prin creşterea pronunţată a corpului în lungime. La adult - produce acromegalia, caracterizată prin hipertrofia extremităţilor (nasul şi buzele îngroşate), deformări ale feţei prin creşterea ramurii 223

Embriologie umană

mandibulei, îngroşarea oaselor lungi şi a celor scurte (degete în formă de beţe de tobă), macroglosie, etc. Parathormonul - stimulează creşterea numărului osteoclastelor în matricea osoasă, intervenind astfel în mobilizarea calciului în oase. Calcitonina - are acţiune opusă parathormonului, împiedicând resorbţia calciului din matricea osoasă şi eliberarea sa în sânge. Hormonii tiroidieni Insuficienţa congenitală a secreţiei lor determină mixedemul congenital, caracterizat prin nanism - în acest caz întârzierea creşterii începe chiar de la naştere. Capul este mare în raport cu restul corpului, fontanelele sunt deschise, iar faţa are aspect de „lună plină”. Extremităţile sunt scurte faţă de trunchi, iar deficitul mental este foarte pronunţat, ajungând până la cretinism şi idioţia mixedematoasă. Dezvoltarea oaselor este mult întârziată prin persistenţa îndelungată a cartilajelor epifizare. Radiologic, oasele au aspect poros („mâncat de molii”). Pelvisul este strâmt, mersul legănat, „de raţă”, datorită faptului că articulaţiile şoldului sunt largi. În mixedemul juvenil, care apare după vârsta de 2 ani, deficitul mental nu este atât de pronunţat, deoarece procesul de mielinare este încheiat. Hormonii sexuali - stimulează formarea osului prin influenţarea datei de apariţie a centrilor de osificare, astfel hipersecreţia lor (în maturizarea sexuală precoce sau în tumori) împiedică creşterea oaselor, în timp ce hiposecreţia prelungeşte perioada de creştere osoasă. Nanismul hipergonadic - descris pentru prima dată de Parhon, se produce prin hipersecreţia hormonilor sexuali corticosuprarenalieni sau în tumori reticulare sau ovariene, fiind însoţit de pseudopubertate precoce. La aceşti bolnavi, ritmul de creştere este mai rapid, depăşind ca înălţime normalul vârstei. De asemenea, cartilajele epifizare se osifică precoce, fără a se ajunge la proporţii normale ale corpului (tip disarmonic). Vitamina D Hipovitaminoza D - determină calcificarea insuficientă a oaselor (rahitism). Hipervitaminoza D - se însoţeşte de fenomene toxice şi de resorbţie osoasă. Vitamina A - reglează activitatea şi distribuţia osteoclastelor. Hipovitaminoză A - determină sinteza scăzută de substanţă intercelulară amorfă, oasele devenind astfel mai puţin rezistente la presiune. Aceşti indivizi nu ating statura normală. Hipervitaminoza A - accelerează osificarea la nivelul cartulajului de creştere epifizar, împiedicând astfel creşterea. Vitamina C - intervine în sinteza colagenului de către osteoblaste, lipsa ei perturbând creşterea oaselor şi întârziind formarea calusului. 224

Embriologie umană

Calciul - lipsa sa la copii le întârzie creşterea şi produce malformaţii osoase, iar la adult poate determina osteomalacie. III. MORFOGENEZA SCHELETULUI TRUNCHIULUI III. 1. Morfogeneza coloanei vertebrale Scheletul corpului embrionar, în etapele iniţiale de dezvoltare, este constituit de notocord (sau coarda dorsală). Acesta este situat în planul median al corpului, ventral de şanţul şi tubul neural şi dorsal de aortă şi şanţul intestinal, întinzându-se de la sacul hipofizar (punga Rathke) până în regiunea coccigiană. La vertebratele inferioare notocordul formează scheletul definitiv, în timp ce la vertebratele superioare, inclusiv la om, este înlocuit de coloana vertebrală. La om, în stadiul definitiv, din notocord rămâne doar nucleul pulpos al discului intervertebral, restul înglobându-se în corpul vertebral şi dispărând. Prezenţa notocordului în etapele timpurii ale dezvoltării embrionare exercită atât un rol de susţinere, cât şi unul de influenţă inductoare privind diferenţierea lamei neurale, a şanţului şi tubului neural, precum şi diferenţierea mezodermului paraxial, respectiv a somitelor şi derivatelor lor. Vertebrele străbat în procesul de dezvoltare cele trei stadii ale osificării encondrale (blastem mezenchimal, cartilaginos şi osos). III. 1. 1. Stadiul de blastem mezenchimal Schiţa viitoarelor vertebre este formată de sclerotoame care, începând cu săptămâna a 4-a intrauterină, iau naştere din mezenchimul peretelui medial şi ventral al somitelor. Celulele mezenchimale migrează de la nivelul acestor pereţi spre linia mediană, dispunându-se în jurul notocordului şi apoi al tubului neural. Celulele sclerotoamelor din imediata vecinătate a notocordului formează acestuia o teacă, denumită vagina nothocondrialis. Sclerotoamele au dispoziţie metamerică ce corespunde iniţial metameriei primitive a somitelor, dar care ulterior se va schimba, devenind metamerie secundară, care va fi diferită de cea a miotoamelor şi dermatoamelor. Sclerotoamele sunt despărţite între ele prin fisuri intersegmentare în care pătrund ramurile dorsale, intersegmentare, ale aortei. Acestea hrănesc atât sclerotoamele, cât şi peretele tubului neural şi miotoamele În dezvoltarea lor, fiecare sclerotom prezintă o parte cranială şi o parte caudală. La un moment dat, între cele două părţi ale sclerotomului apare o fisură intrasegmentară (sclerotomială), după care partea caudală a unui sclerotom fuzionează cu partea cranială a sclerotomului subiacent, formând o vertebră 225

Embriologie umană

precartilaginoasă. Prin acest proces vertebrele îşi schimbă metameria primitivă. Fisurile intrasegmentare devin acum spaţii intervertebrale, la nivelul cărora se vor forma discurile intervertebrale - acestea se vor edifica în mare măsură din materialul părţilor caudale ale sclerotoamelor. Mezenchimul periferic va da naştere inelului fibros al discului intervertebral, iar în centru celulele notocordului împreună cu o substanţă mucoidă, vor forma nucleul pulpos. Vertebra precartilaginoasă prezintă o parte ventrală, în jurul notocordului, ce devine corp vertebral şi o parte dorsală - prelungirile sau procesele neurale - ce vor forma arcul vertebral. Din arcul vertebral vor pleca procesele transverse şi cele costale. În regiunea toracică procesele costale pătrund între spaţiile dintre miotoame, numite şi miosepturi, dând naştere ulterior coastelor. III. 1. 2. Stadiul cartilaginos În săptămâna a 6-a intrauterină, în vertebrele precartilaginoase, de structură mezenchimală, apar centrii de condrificare. La nivelul corpului vertebral apar iniţial câte doi centri, care fuzionează foarte repede, iar la nivelul arcului, câte unul pentru fiecare jumătate a acestuia. Arcul cartilaginos se uneşte cu corpul vertebral mai devreme, în timp ce fuziunea celor două jumătăţi ale arcului pe linia mediană, posterior de tubul neural, se realizează abia în luna a 4-a intrauterină. Lipsa de fuziune posterioară a arcului vertebral determină malformaţia congenitală cunoscută sub numele de spina bifida. Prin spaţiile dintre pediculii vertebrelor cartilaginoase ies metameric perechile de nervi spinali. Tot acum, prin procesul de condrogeneză ce porneşte din arcul vertebral, devin cartilaginoase procesele transverse şi articulare ale vertebrelor, coastele având centre de osificare separaţi. Între procesele articulare ale vertebrelor adiacente, precum şi între extremităţile vertebrale ale coastelor şi vertebrelor corespunzătoare, rămân zone lipsite de condrificare unde se vor forma articulaţiile sinoviale (diartrozele) dintre procesele articulare ale vertebrelor şi articulaţiile costovertebrale. Ordinea de apariţie a centrilor de condrogeneză este în direcţie craniocaudală. În acest stadiu cartilaginos se conturează şi devine mai evident decât în stadiul mezenchimal formaţiunea numită arc hipocordal. La om, în comparaţie cu alte vertebrate, el este prezent doar la nivelul primelor 3 – 4 vertebre cervicale şi este constituit dintr-o bandă de ţesut care, trecând prin partea ventrală a corpului vertebral, ajunge până la procesele costale ale vertebrei. Corpul atlasului se ataşează acum la axis, dând naştere dintelui, iar arcul hipocordal, prin transformare cartilaginoasă şi ulterior osoasă, va forma arcul 226

Embriologie umană Tubul neural Platoul epitelial al somitei

Nervul spinal

Sclerotom

Figura nr. 4. Formarea vertebrelor din sclerotoamele mezenchimale (după Gray). A. dispunerea metamerică iniţială a sclerotoamelor şi miotoamelor

Nervul spinal creşte prin jumătatea cranială a sclerotomului

Jumătatea caudală a sclerotomului fuzionează cu jumătatea cranială a sclerotomului subiacent

Figura nr. 4. continuare (după Gray). B. sclerotoame alcătuite dun porţiuni craniale şi caudale dispuse metameric 227

Embriologie umană

anterior şi partea ventrală a maselor laterale ale atlasului. Celelalte arcuri hipocordale sunt rudimentare şi vor fi încorporate în discurile intervertebrale, iar altele la baza craniului. Faptul că vertebrele, în dezvoltarea lor, nu-şi păstrează metameria primitivă, face ca sursele de vascularizaţie ale corpurilor şi discurilor intervertebrale să fie diferite. Astfel, discurile, formându-se în regiunea fisurilor intrasegmentare, vor primi sânge independent de corpurile vertebrale, prin ramuri ce vin din plexul vertebral extern şi care pătrund în disc numai până la joncţiunea dintre inelul fibros şi nucleul pulpos. Corpurile vertebrale primesc sânge direct din ramurile intersegmentare ale aortei. La sfârşitul lunii a 2-a intrauterine toate vertebrele au devenit cartilaginoase, dar arcurile vertebrale sunt încă dehiscente pe linia mediană posterioară, nefiind fuzionate. III. 1. 3. Stadiul de osificare vertebrală Începe în săptămânile 8 ‒ 10 de viaţă intrauterină. La începutul lunii a 3-a în fiecare vertebră, cu excepţia celor coccigiene, apar câte trei centri de osificare primari: -un centru la nivelul corpului - apare mai întâi la nivelul vertebrelor toracice inferioare şi lombare superioare, aproximativ în săptămâna a 10-a, continuând de la acest nivel să se formeze succesiv, în direcţie cranială şi caudală; -doi centri în arcul vertebral - câte unul pentru fiecare jumătate a acestuia apar mai întâi în vertebrele cervicale, începând cu axisul în săptămâna a 8-a, şi apoi progresiv se vor forma în sens caudal în celelalte vertebre. Cronologic, ordinea de apariţie în vertebre a centrilor de osificare primari este următoarea: întâi apar centrii arcurilor vertebrale cervicale, apoi centrii corpurilor vertebrale toracice inferioare şi lombare superioare, urmaţi de centrii arcurilor vertebrale toracale şi lombare şi, în final, de cei ai corpurilor vertebrelor cervicale şi lombare inferioare. În luna a 5-a intrauterină toate vertebrele prezintă centrii de osificare ai corpurilor şi arcurilor vertebrale, cu excepţia vertebrelor coccigiene, care apar în primul an după naştere. La naştere, însă, cei trei centri de osificare ai unei vertebre nu sunt fuzionaţi, ci doar legaţi între ei prin punţi de ţesut cartilaginos, fapt ce explică marea flexibilitate a vertebrelor şi coloanei vertebrale în timpul naşterii. Fuziunea centrilor primari de osificare se realizează după naştere; în primul an de viaţă se osifică cei doi centri ai arcurilor vertebrale, formând apofizele spinoase. Procesul începe la nivelul vertebrelor lombare, continuându-se de aici spre vertebrele toracale şi cervicale în ritm mai rapid cranial, şi mai lent, caudal. Fuziunea centrilor de osificare arcului cu centrul de osificare al corpului 228

Embriologie umană

vertebral se produce între 3 – 6 luni postnatal, începând la nivel toracal, de unde se continuă treptat, în sens cranial şi caudal. Iniţial vertebrele se aseamănă între ele, diferenţierea lor regională începe spre sfârşitul vieţii intrauterine şi continuă după naştere, datorită solicitărilor funcţionale şi mecanice (când copilul mic stă în şezut sau se ridică în ortostatism şi începe să meargă). Până la pubertate, faţa superioară şi inferioară a corpului vertebral, precum şi vârfurile apofizelor transverse şi spinoase, rămân cartilaginoase. La pubertate sau chiar mai târziu, apar centrii de osificare secundari, în număr de cinci pentru fiecare vertebră : -doi la nivelul discurilor epifizare ale feţelor superioară şi inferioară ale corpului vertebrei; -câte unul pentru vârfurile apofizelor transverse; -unul pentru vârful apofizei spinoase - cu excepţia vertebrelor cervicale, unde aceste apofize au câte doi centri secundari. Toţi centrii de osificare secundari se unesc cu restul vertebrei după vârsta de 20 de ani. III. 1. 4. Particularităţi de dezvoltare Atlasul - are doi centri primari de osificare, câte unul pentru fiecare din masele laterale, din care se osifică şi arcul posterior, cei doi centri fuzionând spre vârsta de 4 ani. Arcul anterior, care provine din arcul hipocordal şi care este cartilaginos la naştere, primeşte centrul de osificare la un an şi fuzionează cu masele laterale la 6 – 8 ani. Corpul atlasului se ataşează de axis. Axisul - prezintă iniţial 3 centri de osificare primari, carateristici oricărei vertebre. La 6 luni de viaţă fetală, acestora li se adaugă cei 2 centri ai dintelui, formaţiune ce provine din corpul atlasului, care se vor uni cu acesta înainte de naştere. Centrii arcului apar în săptămânile 7 – 8, iar centrul corpului în lunile 4 – 5 ale vieţii intrauterine. Vertebra C7 - la nivelul procesului costal a acesteia, în luna a 6-a intrauterină, apare un centru primar de osificare, separat, care în mod normal se uneşte cu restul vertebrei la 5 – 6 ani. Există însă cazuri în care centrul de osificare al procesului costal rămâne separat şi creşte mult în direcţie laterală, dând naştere unei coaste cervicale. Centri separaţi pentru procesele costale pot avea şi vertebrele C4 – C6. Vertebrele lombare - prezintă câte un centru adiţional pentru procesele mamilare Sacrul - vertebrele sacrate prezintă, ca şi celelalte vertebre, cei trei centri primari de osificare, ce apar în săptămânile 10 – 12. Însă, în lunile 5 – 8 intrauterine, apar la nivelul primelor vertebre sacrate centrii de osificare primari ai 229

Embriologie umană

proceselor costale, situaţi lateral de centrul corpului vertebral şi de găurile sacrale. Ei se unesc cu corpul şi cu centrii arcului vertebral la vârsta de 2 – 5 ani. Din ei se vor forma, după pubertate, prin unirea cu centrii arcurilor vertebrale, părţile (masele) laterale ale sacrului. Particularitatea pentru osul sacru este că vertebrele sale sunt independente până la pubertate, după care încep să fuzioneze între ele de jos în sus, procesul sfârşindu-se în jurul vârstei de 23 – 25 ani. Vertebrele coccigiene - prezintă un singur centru de osificare primar ce apare în vertebra I coccigiană, în primul an de viaţă postnatală. Succesiv, la intervale de ani, apare, în direcţie cranio-caudală, câte un centru de osificare în celelalte vertebre coccigiene, astfel încât a 4-a vertebră apare în jurul vârstei de 15 ani. Sinostoza coccisului cu sacrul se realizează la 4 ani. Curburile coloanei vertebrale În viaţa intrauterină fătul prezintă iniţial o singură curbură sagitală mare, cu concavitatea orientată ventral, datorită poziţiei în uter. În a doua jumătate a vieţii intrauterine apare proeminenţa lombo-sacrală ce devine promontoriu şi se schiţează concavitatea sacrului. La sugar, în luna a 8-a, datorită ridicării în şezut, apare lordoza cervicală. La 1 – 2 ani, când copilul merge, se formează lordoza lombară. Curbura dorsală se definitivează la 6 – 7 ani. III. 1. 5. Anomalii de dezvoltare ale coloanei vertebrale Anomalii numerice ale vertebrelor - se întâlnesc predominant la nivelul segmentului mobil (presacral) al coloanei vertebrale care, în mod normal, este alcătuit din 24 de vertebre şi au la bază variaţii numerice ale somitelor sau perturbări în dezvoltarea normală a vertebrelor individuale. Vertebrele supranumerare lipsesc în regiunea cervicală, dar aici se poate întâlni occipitalizarea atlasului (sisostoza atlanto-occipitală), clasic denumită şi asimilarea atlasului. Procesul costal al vertebrei C7 poate genera o coastă cervicală care, prin fenomenele de compresiune asupra plexului brahial sau a vaselor de la baza gâtului produce, din punct de vedere clinic sindromul neurologic de coastă cervicală. În regiunea toracică pot exista 13 vertebre, situaţie în care vertebra supranumerară sau a 20-a vertebră a segmentului mobil al coloanei poate fi purtătoarea unei coaste supranumerare. În regiunea lombo-sacrată sunt întâlnite mai frecvent lombalizarea vertebrei S1 şi sacralizarea vertebrei L5, cu variaţiile numerice respective. IV. MORFOGENEZA SCHELETULUI TORACELUI Coastele - se dezvoltă prin osteogeneză encondrală. Se formează din 230

Embriologie umană

procesele costale ale arcurilor vertebrale prezente la nivelul tuturor vertebrelor încă din stadiul mezenchimal. La nivel cervical, din procesele costale se formează partea antero-laterală a apofizelor transverse, în regiunea lombară - procesele costale, iar la nivelul sacrului - partea anterioară a maselor laterale, ele lipsind la vertebrele coccigiene. În regiunea toracică procesele costale cresc lateral, înaintând în spaţiile dintre miotoame sau miosepturi unde formează, în stadiul mezenchimal, coastele precartilaginoase. Din acestea, prin condrogeneză, iau naştere coastele cartilaginoase la nivelul cărora, în săptămânile 7 – 8 de viaţă intrauterină, apare câte un centru primar de osificare, situat în regiunea viitorului unghi costal. Primii centri îşi fac apariţia la nivelul coastelor 6 şi 7. Extremităţile sternale ale coastelor nu se osifică, din ele luând naştere cartilajele costale, cu structură de cartilaj hialin. Coastele osoase prezintă la extremitatea lor posterioară articulaţii costovertebrale, de tip sinovial, care încep să se dezvolte din mezenchim încă din stadiul cartilaginos. Spre pubertate, la vârsta de 9 – 10 ani, apar centrii secundari de osificare, unul pentru capul coastei şi doi pentru tuberculul costal (dintre care unul este pentru partea articulară şi altul pentru partea nearticulară a tuberculului). Excepţie fac coasta I, care are un singur centru secundar pentru tubercul, şi coastele 11 – 12 care, neavând tubercul costal, nu prezintă centri secundari de osificare la acest nivel. Sternul - se dezvoltă pe model cartilaginos din mezodermul sternal. În primul stadiu mezenchimul se densifică, formând două benzi simetrice. Cele două benzi iau naştere dintr-un blastem mezenchimal propriu, provenit din mezodermul sternal, fiind iniţial separate şi de extremităţile coastelor; ulterior ele fuzionează cu extremităţile ventrale ale coastelor şi încep să se condrifice în dreptul primelor 7 perechi de coaste, alcătuind două plăci sternale. Procesul are loc concomitent cu coborîrea cordului şi pericardului. O dată cu creşterea în lungime a coastelor, cele două plăci sternale încep să fuzioneze pe linia mediană în direcţie cranio-caudală, formând sternul cartilaginos. Fuziunea se termină în săptămâna a 9-a intrauterină. La formarea părţii superioare a manubriului sternal, pe lângă plăcile sternale participă şi blastemul mezenchimal interclavicular, situat în dreptul vertebrei C6, care se va uni cu extremtăţile craniale ale plăcilor sternale. Procesul xifoidian ia naştere din prelungirea caudală a plăcilor sternale. Stadiul osos începe în luna a 6-a fetală, când la nivelul manubriului sternal apare un centru de osificare primar. La acest nivel mai pot exista doi centri secundari de osificare, pentru incizurile claviculare, numiţi şi centri epifizari. Aceştia se sinostozează cu manubriul la 25 – 28 ani. 231

Embriologie umană Clavicula

Masele suprasternale

Coaste

Benzile sternale

Centrul de osificare al corpului claviculei Plăcile sternale

Figura nr. 5. Dezvoltarea sternului (după Netter ).

Corpul stenului prezintă câte doi centri de osificare primari pentru fiecare sternebră, care apar în lunile 6 – 7 fetală. Uneori sternebra a 2-a are un singur centru de osificare primar, iar în sternebra a 4-a pot lipsi total. La 3 ani după naştere apare centrul de osificare primar al procesului xifoid, dar acesta poate rămâne şi cartilaginos. Până la pubertate, sternebrele sunt separate de câte o lamă de ţesut cartilaginos, după această perioadă fuzionând de jos în sus, cu excepţia unghiului sternal, unde cartilajul dintre corp şi manubriu se sinostozează la 25 de ani. 232

Embriologie umană

V. MORFOGENEZA MEMBRELOR Programul de dezvoltare şi organizarea corpului embrionar are loc în sens cranio-caudal; mugurii membrelor superioare preced cu 48 de ore pe cei ai membrelor inferioare. Între mezenchim şi creasta ectodermală apicală există strânse relaţii de inducţie reciprocă, inductorul primar pentru membre aparţinând mezenchimului. Diferenţierea, creşterea şi individualizarea mugurilor membrelor se face în sens proximo-distal. Iniţial mugurii membrelor sunt perpendiculari pe trunchi şi apoi se orientează caudal şi ventral. Iniţial mugurii membrelor superioare sunt situaţi în dreptul somitelor cervicale, iar mugurii membrelor inferioare în dreptul somitelor lombare, apoi coboară pe parcursul dezvoltării antrenând nervii şi vasele sanguine. Mugurii membrelor superioare corespund segmentelor cervical 4 - toracal 1, iar membrele inferioare ultimelor somite lombare şi primelor trei sacrate. Diferenţierea blastemului mezenchimal scheletogen începe în săptămâna a 6-a în regiunea proximală, este urmată de diferenţierea muşchilor şi tendoanelor şi progresează caudal până la nivelul degetelor, care se diferenţiază ultimele, în săptămâna a 7-a. Toate aceste procese sunt programate genetic, iar distribuţia asimetrică a factorului mezenchimal de inducţie determină asimetriile, forma şi creşterea în lungime inegală, particulare fiecărui deget, precum şi segmentelor membrelor. Prin vacuolizare şi resorbţia mezenchimului dintre viitoarele piese scheletice se formează articulaţiile membrelor.

Figura nr. 6. Dezvoltarea membrelor. La începutul săptămânii a 5-a i.u. mugurii membrelor sunt orientaţi în jos şi în afară (după Ranga V.).

În săptămâna a 6-a are loc o primă segmentare prin apariţia unui şanţ circular care delimitează paletele lărgite de restul membrului care este cilindric. 233

Embriologie umană

Între braţ şi antebrat, respectiv între coapsă şi gambă, apar proeminenţele cotului şi respectiv genunchiului, situate în poziţie laterală, policele şi halucele formând marginea cefalică a membrelor. În mezenchimul mugurilor, în cursul săptămânii a 6-a apar vasele sanguine şi pătrund ramurile anterioare ale nervilor spinali. Prin apariţia şanţului circular distal, se individualizează un segment care va forma antebraţul respectiv gamba, iar distal, sub şanţ, placa primitivă sau segmentul distal.

Figura nr. 7. Dezvoltarea membrelor. În săptămâna a 6-a i.u. membrele se flectează anterior, încât cotul şi genunchiul privesc lateral iar palma şi planta sunt aplicate pe trunchi (după Ranga V.).

În săptămâna a 7-a la marginea liberă a segmentului distal care reprezintă primordiul mâinii şi respectiv cel al piciorului apar îngroşări digitale. Prin apariţia de şanţuri radiare în palete se formează viitoarele degete, iniţial unite între ele printr-o membrană interdigitală. Urmează separarea degetelor prin necroza fiziofogică a membranei interdigitale, până la sfârşitul săptămânii a 8-a. După această etapă se diferenţiază flexurile membrelor ce corespund cotului şi genunchiului. Mezenchimul primordiului mâinii şi piciorului se condensează şi el în cinci schiţe mezenchimale radiare, corespunzătoare carpienelor şi degetelor, care apar succesiv de la 5 la 1. Cele 5 radiaţii digitale se organizează tot în direcţie proximodistală. Iniţial, degetele sunt unite; în săptămâna a 8-a de viaţă intrauterină membranele interdigitale se resorb iar degetele se separă. Pe parcursul săptămânii a 7-a de gestaţie atât membrele superioare cât şi cele inferioare efectuează o rotaţie în jurul axului lor longitudinal dar în sens invers încât genunchiul se orientează cranial iar cotul caudal. Prin rotaţia de 90° în jurul axului longitudinal al extremităţii libere, cotul ajunge în poziţie dorsală, iar 234

Embriologie umană

genunchiul în poziţie ventrală.

Figura nr. 8. Dezvoltarea membrelor. În săptămâna a 7-a i.u. are loc rotaţia membrelor cu orientarea cranială a genunchiului şi orientarea caudală a cotului (după Ranga V.).

O dovadă a torsiunii (a cărei cauză nu se cunoaşte) o constituie şanţul nervului radial de la nivelul humerusului, iar la membrul inferior - traiectul nervului peronier comun. O dată cu aceasta se rotează corespunzător feţele de flexie şi extensie ale membrelor. Prin rotaţia cotului în sens lateral şi a genunchiului în sens medial, membrele ajung în poziţie definitivă. După rotaţia membrelor, muşchii flexori ai membrelor superioare câştigă poziţia definitivă, ventrală, iar cei extensori se situează dorsal. La membrele inferioare, datorită rotaţiei inverse, flexorii sunt pe faţa dorsală, iar extensorii ventral.

Figura nr. 9. Dezvoltarea membrelor. Rotaţia genunchiului în sens medial determină poziţia definitivă a membrului inferior (după Ranga V.). 235

Embriologie umană

V. 1. Morfogeneza scheletului membrelor Oasele membrelor iau naştere din modele cartilaginoase care apoi se osifică. Condrogeneza începe în săptămâna a 5-a de viaţă intrauterină în centrii de condrificare ce apar în blastemul mezenchimal. Osteogeneza encondrală începe între săptămânile a 7-a şi a 9-a de viaţă întrauterină cu variabilitate în funcţie de os şi de sex. Formarea de os are loc în centrii primari diafizari iar după naştere în centrii secundari epifizari şi la nivelul cartilajului de creştere de la nivelul metafizei. Procesul începe cu hipertrofierea condrocitelor care acumulează în citoplasmă glicogen şi se vacuolizează. Concomitent matricea cartilajului hialin se calcifică ceea ce împiedică hrănirea prin imbibiţie a condrocitelor şi prin urmare acestea degenerează. Pericondrul regiunii diafizare capătă proprietăţi osteogene, devenind periost. Celulele stratului său profund se transformă în osteoblaste şi produc os compact ce înconjoară diafiza. În paralel, din periost pleacă muguri conjunctivo-vasculari cu rol osteogen, ce străbat cavităţile formate de osteoplaste în osul periferic şi ajung în centrul diafizar. Celulele mezenchimale care însoţesc mugurii vasculari devin condroclaste şi osteoblaste. Osteoblastele se dispun în lungul traveelor cartilaginoase calcificate şi încep să depună matricea osoasă. Această regiune reprezintă centrul primar de osificare, care depune os spre extremităţile diafizare. Osul este spongios şi în spaţiile trabeculare mezenchimul dă naştere măduvei osoase primare. Ulterior prin acţiunea osteoclastelor el se organizează, iar central se formează canalul medular. După luna a 5-a intrauterină, mezenchimul formează măduva osoasă secundară, cu rol hematopoietic. Centrii de osificare epifizari (secundari) apar după naştere la diferite vârste. Producerea de os se aseamănă cu cea din centrii primari, cu deosebire că la acest nivel creşterea osului este radiară. Centrii de condrogeneză - apar în săptămân a 5-a, în blastemul mezenchimal al fiecărui os, iar la sfârşitul săptămânii a 7-a toate piesele scheletice devin cartilaginoase, fiind delimitate între ele. Condrogeneza respectă şi ea programarea proximo-distală. Centrii primari de osificare - numiţi şi centri diafizari apar în săptămânile a 7-a – a 8-a în diafizele modelelor cartilaginoase, aproape în acelaşi timp. La sfârşitul lunii a 3-a diafizele oaselor lungi sunt osificate. Concomitent se formează canalul sau cavitatea medulară primară, care se extinde în direcţia epifizelor. Centrii de osificare epifizari - apar după naştere, cu excepţia epifizei distale a femurului şi proximale a tibiei. La oasele lungi în fiecare epifiză apare câte un punct de osificare, pe când ala cele scurte (metacarpiene, metatarsiene, falange), într-o singură epifiză. 236

Embriologie umană

Creşterea osului în lungime are loc la nivelul cartilajului de creştere sau cartilajului epifizar de la nivelul metafizei care se osifică ulterior, la sexul feminin în jurul vârstei de 20 – 21 de ani, iar le cel masculin spre 23 – 24 de ani, o dată cu aceasta încetând creşterea în lungime a osului. V. 1. 1. Dezvoltarea oaselor centurii scapulare şi oaselor membrelor superioare Clavicula Prezintă două particularităţi din punct de vedere al osificării: Este primul os al scheletului care începe osificarea. Corpul claviculei se formează prin osificare desmală, iar extremităţile prin osificare encondrală. Centrul de osificare al corpului apare în blastemul mezenchimal în săptămâna a 6-a. La naştere, extremităţile claviculei sunt cartilaginoase şi rămân astfel până târziu, ca zone de creştere. Centrul de osificare al extremităţii sternale apare la 18 – 20 de ani şi se sudează cu corpul după 10 ani. Extremitatea acromială cartilaginoasă se subţiază şi devine ulterior cartilaj articular în articulaţia acromio-claviculară. Scapula Se formează prin osificare encondrală din mai mulţi centri: Primul centru de osificare, care dă naştere masei principale a osului, apare în săptămâna a 8-a în vecinătatea colului scapulei. În primul an de viaţă postnatală îşi face apariţia pricipalul centru de osificare al procesului coracoid, în curbura de la baza acestuia. La 10 – 12 ani, în partea infracoracoidiană apare un alt centru coracoidian, din care se dezvoltă tuberculul supraglenoidal şi porţiunea superioară a cavităţii glenoide. Cavitatea glenoidă se formează din 3 centri de osificare – centrul primar, cele din vecinătatea colului coracoidian şi infracoracoidian - între ei aflându-se un cartilaj în Y, ce se osifică după 20 de ani. Între 10 şi 19 ani apar o serie de alţi centri accesori, la nivelul marginii mediale, unghiului inferior al scapulei şi vârful procesului coracoid. Centrii de osificare ai scapulei: Centrul coracoidian; Centrul acromial distal; Centrul acromial proximal; Centrul unghiului inferior; Centrul marginii mediale; Centrul glenoidal; Centrul subcoracoidian. Forma scapulei osoase se definitivează între 20 – 23 ani. Osul Humerus Osificarea osului Humerus se iniţiază diafizar în săptămânile 7 – 8. Centrii 237

Embriologie umană

de osificare epifizari apar după naştere. Între 6 luni şi 1 an apare centrul de osificare al capului humeral, urmat apoi la 2 – 3 ani de centrul tuberculului mare care se uneşte cu centrul capului, dând pe imaginea radiografică aspectul unui accent circumflex, ce stă la extremitatea proximală a diafizei humerale ca zăpada pe acoperişul casei.

6 luni

18 luni

2 ani

5 ani

9-10 ani

12 ani

Figura nr. 10. Centrii de osificare ai osului Humerus.

Centrul de osificare al tuberculului mic apare la 3 - 5 ani. Cartilajul de creştere iniţial (primar) corespunde colului anatomic.

La 6 ani, cei 3 centri ai epifizei proximale fuzionează între ei (se sinostozează), rămânând despărţiţi de diafiză doar printr-un cartilajul de creştere secundar, care se osifică mult mai târziu, la 25 de ani. La nivelul epifizei distale, mai lată, primul centru de osificare apare la 1 – 2 ani în capitulul humeral, din care se osifică şi versantul lateral al trohleei humerale. În jurul vârstei de 12 ani apare centrul de osificare al trohleei humerale care se va uni cu cel al capitulului la 13 – 16 ani. La nivelul epicondilului humeral centrul de osificare apare la 5 – 6 ani, iar pentru cel lateral la 13 ani. Cartilajul de creştere distal se osifică la 14 – 18 ani, epifiza distală a humerusului crescând mai puţin în lungime. Osul Radius Osificarea osului Radius începe prin centrul diafizar, în săptămânile 7 – 8.

238

Embriologie umană

La epifiza proximală, centrul capului radial apare la 5 – 7 ani şi se sinostozează cu diafiza la 14 – 18 ani. Centrul tuberozităţii radiusului apare la 10 – 12 ani şi fuzionează cu diafiza la 14 – 18 ani. Cartilajul de creştere distal dispare după 21 de ani, epifiza distală crescând mai mult în lungime decât cea proximală.

Epifiza superioară 1 an

4-5 ani

18 ani

Epifiza inferioară Figura nr. 11. Centrii de osificare ai osului Radius.

Ulna Osificarea ulnei începe în diafiză odată cu cea a radiusului, în săptămânile 7 – 8. Epifiza proximală a ulnei se osifică în cea mai mare parte din centrul de osificare al diafizei, numai olecranul primind un centru de osificare propriu. Cartilajul de creştere se osifică la 20 de ani.

Epifiza superioară 5-6 ani

9-11 ani

16 ani

Figura nr. 12. Centrii de osificare ai osului Ulna.

239

Embriologie umană 5-6 ani

9-11 ani

16 ani

Epifiza inferioară Figura nr. 12. continuare.

Oasele carpiene Oasele carpului se osifică după naştere, prin câte un singur centru de osificare, excepţional putând apare câte doi centri, astfel: -osul mare - 1 – 6 luni postnatal; -osul cu carlig - 0 – 7 luni; -osul piramidal - 5 luni – 3 ani şi 2 luni; -osul semilunar - 2 ani şi 1 lună – 5 ani şi 5 luni; -osul scafoid - 3 ani şi 8 luni – 6 ani şi 3 luni; -osul trapez - 3 ani şi 9 luni –7 ani şi 6 luni; -osul trapezoid - 3 ani şi 9 luni – 6 ani şi 8 luni; -osul pisiform - 10 ani şi 7 luni – 12 ani. Oasele metacarpiene În săptămâna a 9-a apar centrii de osificare diafizari în următoarea ordine: II, III, I, IV, V. Centrii epifizari ai metacarpienelor II ‒ V apar între 1 an şi 5 luni de la naştere până la 3 ani, respectiv 3 ani şi 3 luni pentru metacarpianul I. Fuziunea între centrii diafizari şi cei epifizari se realizează între 15 şi 20 de ani. Falangele Fiecare os falangian se osifică pe seama unui centru de osificare diafizar şi a unuia epifizar. Falangele distale prezintă primii centri diafizari, în săptămânile a 7-a – a 8-a i.u., centrii epifizari apărând la 2 – 3 ani după naştere. Tuberozitatea falangei distale se osifică desmal (os de investiţie). Falangele proximale prezintă centrii diafizari în săptămâna a 9-a i.u., iar

240

Embriologie umană

epifizari la 3 ani după naştere. Falangele medii primesc centrii diafizari în săptămânile 11 – 12 i.u., iar pe cei epifizari la 2 – 3 ani după naştere. Epifizele se unesc cu diafizele între 20 – 24 de ani. Oasele sesamoide încep să se osifice la pubertate sau chiar mai târziu, rămânând uneori neosificate tot timpul vieţii. V. 1. 2. Dezvoltarea osului coxal şi oaselor membrelor inferioare Osul Coxal (os coxae) Prezintă 3 centri primari de osificare ce apar în viaţa intrauterină. Centru de osificare al osului iliac apare primul, la sfârşitul lunii a 3-a i.u., în vecinătatea incizurii ischiatice mari. Centrul de osificare pentru ischion apare în luna 4 – 5 i.u. Centrul de osificare al osului pubis apare în luna 5 – 6 i.u. Osificarea progresează spre acetabul unde până la pubertate când între cele 3 oase persistă un cartilaj în form literei „Y”. La 10 – 13 ani în acest cartilaj apar 2 sau 3 centri mici de osificare, dintre care unul, numit os acetabular, fuzionează cu pubisul prin sinostozare. La 7 – 8 ani ramul inferior al osului pubis se uneşte cu ramul osului ischion, completând cadrul găurii obturate. Sinostozarea osului coxal se realizează în jurul vârstei de 21 – 24 ani. Osul Femur Osificarea femurului începe prin centrul primar diafizar, în săptămâna a 7a de viaţă intrauterină; din centrul diafizar se osifică şi colul femural. La nivelul epifizei proximale mai apar 3 centri de osificare : -centrul capului - între 8 luni şi un an postnatal; -centrul trohanterului mare - între 3 - 5 ani; -centrul trohanterului mic - la 10 ani. Cartilajul epifizar, de creştere, de la nivelul colului anatomic şi baza trohanterului mare se osifică la 16 – 20 de ani, mai devreme decât al epifizei distale, care creşte mai mult decât cea proximală. La naştere, unghiul dintre colul femural şi diafiză, este în medie de 135°; până la 3 ani el suferă o valgizare (144 °) şi ulterior o varizare. De asemenea, colul şi capul femural, se vor torsiona cu 14° în direcţie anterioară. Epifiza distală împreună cu cea proximală a tibiei sunt singurele epifize care primesc centrul de osificare înainte de naştere. Centrul de osificare al epifizei distale apare în lunile 8 – 9 i.u. 241

Embriologie umană

Cartilajul de creştere al epifizei distale se osifică după 20 de ani, această epifiză crescând în lungime mai mult decât cea proximală. Tibia Osificarea tibiei începe în săptămâna a 7-a i.u. prin centrul de osificare primar. Centrul de osificare al epifizei proximale apare în 77% din cazuri în luna a 9-a i.u.; în rest apare în prima lună după naştere. Centrul de osificare al tuberozităţii tibiale apare la 12 – 13 ani. Epifiza distală împreună cu maleola se osifică printr-un centru ce apare la 2 ani după naştere. Cartilajul epifizar (de creştere) proximal dispare la 19 – 24 de ani, iar cel distal la 16 – 19 ani, ceea ce explică creşterea mai mare în lungime a epifizei proximale. Fibula Fibula este mai lungă în viaţa embrionară decât ulterior, în stadiul de model cartilaginos este în contact cu femurul şi calcaneul. Centrul de osificare diafizar apare în săptămânile a 7-a – a 8-a i.u. Centrul epifizar proximal apare la 3 – 5 ani, iar cel distal la 2 ani. Oasele tarsiene Prezintă un centru de osificare cu vârste diferite de apariţie - centrii calcaneului, talusului şi cuboidului apar în viaţa intrauterină, iar cei ai navicularului şi cuneiformelor postnatal, astfel: -osul calcaneu la 4 – 6 luni i.u.; -osul talus la 6 – 8 luni osul; -osul cuboid la 9 – 10 luni i.u.; -oasele cuneiformele medial, lateral şi intermediar la 1 an, respectiv 2 – 4 ani şi 3 – 4 ani postnatal; -osul navicular la 4 – 5 ani postnatal. Oasele Metatarsiene Prezintă centri de osificare asemănători cu ai oaselor metacarpiene: -centrii diafizari apar în săptămânile 9 - 10 i.u.; -centrii epifizari apar între 3 - 8 ani.

242

Embriologie umană

Falangele Centrii diafizari apar mai întâi la falangele distale în săptămâna a 9-a intrauterină i.u. urmaţi de cei ai falangelor proximale la 3 – 8 luni i.u. şi în final, la falangele medii în luna a 9-a i.u. Centrii epifizari proximali apar după naştere, între 3 – 4 ani. Oasele sesamoide se osifică la fete între 8 – 10 ani iar la băieţi între 11 – 13 ani. V. 1. 3. Malformaţiile congenitale ale oaselor V. 1. 3. 1. Malformaţii prin anomalii de inducţie Între formarea vertebrelor şi notocord există o strânsă corelaţie, lipsa notocordului într-o anumită regiune duce la absenţa influenţei sale inductoare asupra somitelor, sclerotoamele nu se dispun metameric, nu se mai schiţează corpul vertebrelor. Spina bifida (lat. spina = şira spinării; lat. bifidus = despicat, tăiat în două) constituie o malformaţie osoasă segmentară congenitală a coloanei vertebrale. Este mai frecvent întâlnită în regiunea lombară inferioară şi sacrată şi mai rar întâlnită în regiunea cervicală sau dorsală. Constă în dehiscenţa celor două jumătăţi ale arcurilor vertebrale şi lipsa procesului spinos, în locul căruia se află o fisură prin care pot hernia porţiuni din meninge şi măduva spinării. Spina bifida aperta (lat. aperta = deschisă) sau mieloschizis reprezintă tipul cel mai grav, în care măduva spinării nu este constituită, are aspectul unei mase aplatizate de ţesut nervos fără meninge deasupra, ale cărei margini se continuă cu pielea. Expunerea ţesutului nervos creşte riscul apariţiei infecţiilor ameninţătoare de viaţă, precum meningita. Porţiunea afectată a măduvei spinării şi nervii care provin de la acest nivel sunt deteriorate sau nedezvoltate în mod corespunzător. Cu cât Spina bifida aperta este localizată mai cranial, disfuncţiile neuronale şi asociate (pierderea sensibilităţii, paralizia etc.) rezultate sunt mai grave. Spina bifida occulta (lat. occultum = secret) constă într-o dehiscenţă minimă a celor două jumătăţi ale arcului vertebral; meningele şi măduva spinării sunt normal configurate şi situate iar tegumentul de la suprafaţă este intact. Spina bifida occulta este decelabilă doar imagistic (radiografie, examen tomograf computerizat, etc.). Rachischisis posterior - se caracterizează prin lipsa arcului vertebral cu închiderea incompletă a tubului neural în regiunea afectată. Rachischisis anterior - constituie despicătura longitudinală ventrală a unor corpuri vertebrale, fiind determinată de existenţa în regiunea respectivă a unui notocord dublu şi de prezenţa în corpul vertebrei a doi centri de osificare primari 243

Embriologie umană

care nu fuzionează pe linia mediană (Ranga V.). V. 1. 3. 2. Malformaţii prin deficienţe tisulare -acondroplazia - lipsa dezvoltării cartilajului de creştere; -osteogeneza imperfecta; -sinostoză congenitală a oaselor alăturate sau a extremităţilor, ca de exemplu anchilodactilia care semnifică sinostoza congenitală a degetelor; -exostoze - excrescenţe osoase congenitală cu aspect de noduli osoşi; -excrescenţe cartilaginoase congenitală a cu aspect de noduli cartilaginoşi; -pseudartroze congenitale prin lipsă de fuziune a centrilor de osificare; -disostoza cleidocraniană - este o malformaţie constituţională caracterizată prin lipsa de osificare totală sau parţială a claviculei, care rămâne ca o bandă fibroasă, asociată cu defecte de osificare ale oaselor calotei craniene, tulburări în formarea dinţilor şi a altor oase. V. 1. 3. 3. Malformaţii osoase transmise ereditar Acondroplazia - (gr. khondros = cartilaj; gr. plasis = modelare/de la gr. plasseon = a forma, a modela) este rezultatul lipsei congenitale de dezvoltare a cartilajelor de creştere cu închiderea lor precoce, ca urmare a unor mutaţii la nivelul genelor responsabile de sinteza factorului de creştere fibroblastic. Afectează în special oasele lungi ale membrelor a căror creştere se face pe seama cartilajelor de creştere care, în acest caz, sunt subţiri, neregulate, uneori angulate sau oblice în sens antero-posterior. Acondroplazia nu afectează oasele ce se dezvoltă prin osificare membranoasă (clavicula, oasele bazei craniului). Apare astfel un nanism particular, cu craniu voluminos, torace aproape normal dezvoltat, dar cu membre scurte, mai ales în segmentul lor proximal. Osteogeneza imperfecta (Osteogenesis imperfecta) - este un tip de osteodisplazie structurală ereditară care antrenează osteoporoză generalizată gravă, cu fragilitatea exagerată a oaselor care se fracturează uşor, la traumatisme minime; la acestea se asociază laxitate ligamentară, sclere albastre şi otoscleroză cu surditate tardivă. În funcţie de gravitate au fost descrise două forme: -Osteogeneza imperfecta congenitală, boala Durante, -Osteogeneza imperfecta tardivă, maladia Lobstein. -Osteogeneza imperfecta congenitală este foarte gravă, moartea survine precoce. Fracturile se produc intrauterin, astfel încât la naştere copilul prezintă deformări osoase prin vindecarea în poziţii anormale a oaselor fracturate. -Osteogeneza imperfecta tardivă (osteopsatiroza, boala sclerelor albastre) are prognostic mai puţin grav. La naştere copiii sunt normali, fracturile se produc 244

Embriologie umană

după mai mulţi ani (între 2 ani şi pubertate, după care tendinţa de fracturare dispare), spontan sau la eforturi minime, putând fi subperiostale sau în „lemn verde”. Etiologic există o mutaţie la nivelul genei colagenului de tip I, mutaţie care determină o predispoziţie la apariţia de modificări osoase consecutiv unor traumatisme minore. Majoritatea cazurilor sunt determinate de mutaţia dominantă a genei colagenului de tip I: COL1A1 sau COL1A2. Alte tipuri sunt determinate de mutaţia genelor cartilajelor CRTAP sau LEPRE1; acest tip de Osteogeneză imperfectă se transmite recesiv. Patogenic, este vorba despre o tulburare sistemică a mezenchimului şi derivatelor sale (oase, ligamente, sclere) cu producerea unei hipotrofii osteoblastice şi a ţesutului osteoid, ceea ce duce la osteoporoză marcată. Corticala oaselor este subţire, datorită tulburării osificării periostale, la atrofia sistemului scheletal contribuind şi inactivitatea bolnavilor. Fragilitatea deosebită a oaselor - principala tulburare - favorizează producerea unor fracturi multiple ale oaselor lungi şi ale coastelor. Calusul se formează rapid, dar antrenează deformări osoase şi micromelie. Leziunile histologice arată osteoporoză, calcificarea pare normală, neexistând imagine de distrucţie osoasă excesivă prin osteoclaste, afecţiunea părând a fi determinată de o insuficienţă de material conjunctivo-proteic la nivel scheletal. Leziunile cruţă epifizele şi metafizele, afectând doar diafizele, cu precădere pe cele ale membrelor inferioare. Formele usoare prezintă pe parcursul întregii vieţi doar câteva fracturi în timp ce formele grave pot ajunge la sute de fracturi. V. 1. 4. Malformaţii congenitale ale membrelor Conform Nomina Anatomica malformaţiile congenitale ale membrelor pot fi clasificate după cum urmează: 1. Absenţa membrelor prin aplazie (fr. aplasie = întrerupere a dezvoltării unui ţesut sau organ) poate fi totală ca în amelie sau poate afecta unele segmente ca în focomelie; hemimelia; abrachia; acheiria; apodia; adactilia. -amelia absenţa unuia sau ambelor membre inferioare; -abrachia - absenţa congenitală a unuia sau ambelor braţe; -acheiria - absenţa congenitală a uneia sau ambelor mâini (segment distal al membrului superior); -apodia - absenţa congenitală a unuia sau ambelor picioare (segment distal al membrului inferior); -adactilia - absenţa congenitală a unuia sau mai multor degete; -peromelia - amputaţii congenitale ale membrelor în întregime. 245

Embriologie umană

2. Hipoplazia sau oprirea în dezvoltare a membrelor -micromelia - semnifică membre de dimensiuni reduse congenital; -brachimelia - semnifică membre scurte congenital; -acheiria semnifică absenţa congenitală a mâinii; poate fi unilateral sau bilateral; -micropodia - semnifică picior (segmentul distal al membrului inferior) de dimensiuni reduse congenital; -brachidactilia congenitală semnifică degete mai scurte; -ectromelia (gr. ektrosis = eliminat, gr. melos = extremitate, membru) semnifică agenezia, lipsa de dezvoltare congenitală a unuia sau mai multor oase ale membrului superior sau inferior; frecvenţa lor a crescut după administrarea thalidomidei; -ectrodactilia (gr. ektrosis = eliminat, avort; gr. daktylos = deget) semnifică absenţa congenitală a unuia sau mai multor degete, la una sau ambele mâini; -amputaţii congenitale fetale - pot fi parţiale sau totale, determinate de bride amniotice sau strangulări circulare atretice. 3. Hiperplazia sau Creşterea în exces Creşterea în exces a dimensiunii întregului membru, a unuia sau mai multor segmente ale membrului -macromelie - creşterea în exces a întregului membru; -macrobrahie - creşterea în exces a braţului; - macropodie - creşterea în exces a piciorului; - macrodactilie - creşterea în exces a degetelor. Creşterea numerică poate afecta un membru în totalitate, unul sau mai multe segmente ale membrului -polimelie semnifică existenţa mai multor membre în totalitate; -dimelie semnifică existenţa unui membru dublu; -tribrachie semnifică existenţa a trei braţe, -tripodie semnifică existenţa a trei picioare (piciorul ca segment distal al membrului inferior); -polidactilie - existenţa mai multor degete; -polifalangie - existenţa mai multor falange; poate afecta unul sau mai multe degete. 4. Fuzionări ale membrelor inferioare: simelia; simpodia; sirenomelia. -simelie - alipirea membrului superior în întregul său; -simpodie - alipirea membrului inferior în întregul său; -sirenomelie - alipirea coapselor şi gambelor, nu şi a segmentului distal al membrului inferior. 246

Embriologie umană

5. Lipsa de atrofiere -sindactilie alipirea degetelor, ca urmare a persistenţei anormale a membranelor interdigitale. 6. Scizionări ale membrelor -schistomelia - sau membre despicate se produce prin sciziune parţială sau totală a mugurilor membrelor; -schistocheiria - sciziunea mâinii la nivelul metacarpienelor 2 – 4 cu lipsa metacarpianului 3. Când cele două părţi prezintă şi degete supranumerare se realizează aspectul de mână bifurcată; -schistopodia - sciziune la nivelul piciorului (piciorul ca segment distal al membrului inferior); 7. Inversiunile membrelor Sunt rezultatul defectelor de rotaţie, respectiv rotaţia inversă a mugurilor membrelor în jurul axului longitudinal. În aceste cazuri degetele picioarelor sunt orientate dorsal sau genunchii suferă o rotaţie inversă şi constituie eleuteromelia (termen neomologat în Nomina Embryologica). 8. Amputaţii congenitale parţiale sau totale ale segmentelor membrelor, determinate de bride amniotice fetale sau strangulări atretice fetale. Aceste amputaţii aparţin tipului de malformaţii congenitale numit peromelie (membre ciuntite). În afara acestei clasificări se deosebesc: -malformaţii congenitale ale membrelor prin tulburări ereditare metabolice; -malformaţii congenitale ale membrelor prin perturbarea mecanismelor reglării osteogenezei; -malformaţii congenitale ereditare ale oaselor membrelor. Malformaţii congenitale ale membrelor prin tulburări ereditare metabolice: -osteogeneza imperfecta; -gargoilismul (sindromul Hurler); -osteocondrodistrofia deformantă (boala Morquio); -displazia diafizară progresivă; -displazia fibroasă; -exostozele cartilaginoase multiple. Aceste malformaţii interesează de regulă întreg sistemul osteoarticular. Malformaţii congenitale ale membrelor prin perturbarea mecanismelor reglării osteogenezei: 247

Embriologie umană

-nanismul hipofizar (microsomia hipofizară); -nanismul hipergonadic; -nanismul din hipotiroidismul congenital; -nanismele genetice: nanismul primordial, nanismul hipofizar genetic familial, sindromul Turner. Malformaţii congenitale ereditare ale oaselor membrelor: -sindromul Holt-Oram - este transmis ereditar autozomal dominant având incidenţa 1/100000 nou-născuţi dar poate să apară sporadic ca urmare a unor mutaţii spontane în 85% din cazuri. Sindromul Holt-Oram asociază malformaţii congenitale ale policelui şi inimii (defect septal atrial sau defect septal ventricular); -sindromul TAR - se transmite autozomal recesiv, asociază trombocitopenie şi aplazia (absenţa) osului radius, care se pot însoţi de malformaţii cardiace congenitale precum tetralogia Fallot, defectul septal atrial şi malformaţii congenitale renale. V. 1. 4. 1. Malformaţii congenitale musculare la nivelul membrelor V. 1. 4. 1. a. Malformaţii congenitale musculare primare: -Aplazia musculară - (absenţa muşchilor) poate fi izolată sau poate interesa grupe musculare, acestea din urmă sunt mai severe, produc tulburări de statică şi dinamică. Sunt descrise: aplazia muşchiului branhioradial, aplazia muşchilor extensorii radiali ai carpului, aplazia muşchiului cvadriceps femural, aplazia muşchiului biceps femural. -Miopatiile congenitale - sunt afecţiuni cu caracter distrofic şi degenerativ, de cauză ereditară - familială - şi transmitere, de cele mai multe ori, autozomal dominantă. Se caracterizează prin degenerarea, de diverse grade, a fibrelor museulare, cu atrofie, hipotonie şi hiperplazia ţesutului conjunctiv. Tulburările motorii corespund gradului leziunii şi întinderii grupelor musculare afectate. Sunt interesaţi, în mare măsură, muşchii proximali, ai centurii scapulare şi pelvine, la care se pot asocia şi alte grupe musculare. unele dintre ele, care apar în copilărie, se însoţesc de pseudohipertrofii, cum sunt: -forma pseudohipertrofică Duchenne a cărei transmitere este legată de cromozomul X, cu apariţie precoce după naştere şi evoluţie progresivă; -forma facio-scapulohumerală (sindromul Erb) se transmite autozomal dominant, apare între 6 şi 20 ani, ulterior cuprinde şi muşchii membrului inferior. -Miotonia distrofică Steinert este o afecţiune ereditară cu transmitere autozomal dominantă, cu debut în copilărie. Se caracterizează prin procese de degenerescenţă şi atrofie ale muşchilor feţei, m. sternocleidomastoidian, muşchilor 248

Embriologie umană

antebraţului şi muşchilor mici ai mâinii. Sunt afectaţi muşchii striaţi ai scheletului, miocardul, muşchii netezi ai tubului digestiv şi diferite alte sisteme şi organe: sistem nervos, endocrin, ochii, etc. V. 1. 4. 1. b. Malformaţii neuromusculare Legătura indisolubilă dintre muşchi - organele efectoare - şi sistemul nervos face ca multe dintre afecţiunile nervoase congenitale să se reflecte direct asupra dezvoltării muşchilor. În această categorie se înscriu o gamă întreagă de afecţiuni congenitale începând cu cele ale sistemului nervos central, neuronului motor periferic, nervilor periferici, joncţiunii neuromusculare (plăcile motorii) şi terminând cu piciorul strâmb congenital. -Miastenia gravis - este o afecţiune frecvent familială, inclusă în grupa bolilor autoimune, cu tulburări în transmisia mesajelor contractile la nivelul sinapselor neuromusculare Se caracterizează prin astenie şi slăbire progresivă a forţei musculare şi afectează mai întîi muşchii extrinseci ai globului ocular şi deglutiţiei, producând oftalmoplegie, diplopie, ptoză palpebrală şi disfagie. Ulterior, sunt interesaţi alţi muşchi ai gâtului, muşchii centurii scapulare şi pelvine, masticatori şi ai mimicii, devenind gravă şi letală prin prinderea muşchilor respiratori. -Piciorul strâmb congenital - constă în poziţii vicioase ale piciorului cu menţinerea piciorului într-una din poziţiile fetale. Piciorul strâmb congenital constituie rezultatul „opririi în dezvoltare”, cu menţinerea piciorului într-una din poziţiile fetale (Böhm M.). Dezvoltarea anormală a piciorului în viaţa intrauterină poate fi de natură endogenă (factori genetici) şi exogenă (factori de mediu). Apariţia piciorului strâmb congenital este influenţată de factori neuromusculari: perturbarea legăturii neuromusculare sau a conexiunii neuronului motor periferic cu sistemul extrapiramidal în perioada dezvoltării intrauterine, produce dezechilibrul tonusului de postură dintre muşchii agonişti şi antagonişti (flexori-extensori) ai piciorului. Un alt factor incriminat în apariţia piciorului strâmb congenital este hipervitaminoza A şi/sau B, administrarea de aminopterine sau de antivitamina acidului folic în fazele critice ale dezvoltării. Piciorul strâmb congenital constituie una dintre cele mai frecvente malformaţii ale membrelor inferioare, reprezintă circa 1/3 din totalul malformaţiilor congenitale, este de două ori mai frecvent la băieţi (65%). Se deosebesc atât forme izolate de picior strâmb congenital (picior varus, valgus, ecvinus, talus) cât şi forme asociate (picior varus ecvin sau talus valgus). Forme izolate: -Picior varus - prezintă o puternică adducţie (inversiune), o deviație a 249

Embriologie umană

piciorului spre înăuntru, (fr., lat. varus), sprijinul se face pe marginea laterală iar faţa plantară priveşte medial. Piciorul varus este reductibil în plan frontal; -Picior ecvin - (fr. équin, lat. equinus = de cal) axul longitudinal al piciorului este în continuarea axului gambei, datorită flexiei plantare. Piciorul ecvin este reductibil în plan sagital; -Picior valgus - deviație a piciorului în afară, (fr., lat. valgus) sprijinul se face pe marginea medială, faţa plantară este orientată lateral. Bolta piciorului în aceste cazuri este inversată, planta apare convexă; piciorul se află în flexie dorsală, flectat pe gambă. Piciorul strâmb valgus este în abducţie permanentă (eversiune); -Picior talus - (lat. talus = călcâi, astragal; astragal = primul dintre oasele tarsiene ale piciorului; Picior talus = Picior răsucit) picior flectat pe gambă, în flexie dorsală permanentă. Flexia dorsală permanentă a piciorului pe gambă nu permite piciorului să ia contact cu solul decât prin călcâi. Forme asociate: -Piciorul talus valgus, frecvenţă 20%; piciorul se prezintă în flexie dorsală pronunţată pe faţa antero-laterală a gambei şi în abducţie. Când deformarea este puţin evidentă, întreaga plantă se sprijină pe sol, iar când convexitatea plantară este mult mai accentuată, sprijinul se face pe antepicior. Călcâiul proemină inferior şi este orientat medial. Tricepsul sural este atrofiat iar gamba este subţire. -Piciorul varus ecvin este în adducţie şi flexie plantară. Planta priveşte medial. Piciorul este rotat medial, în abducţie şi în jos, călcâiul este ridicat iar maleola fibulară proemină sub tegument. Examinarea piciorului strâmb congenital varus equin relevă următoarele aspecte: -porţiunea posterioară a piciorului este în equin; -marginea laterală a plantei este orientată în jos; -marginea medială a plantei este orientată cranial; -flexia plantară modifică unghiul format de axa gambei cu axa piciorului ceea ce accentuează poziţia varus a piciorului şi evidenţiază ecvinul. Piciorul varus equin este cea mai frecventă formă, reprezintă 80 - 90 % din totalul cazurilor de picior strâmb congenital, celelalte tipuri fiind rare. Incidența piciorului strâmb varus equin este de aproximativ 1: 1 000 de nou-născuţi vii, din care aproximativ 50% cazuri sunt forme clinice bilaterale. Deformația este mai frecvent întâlnită la bărbaţi decât la femei, având un raport (sex ratio) de 2:1. V. 1. 4. 1. c. Malformaţii congenitale musculare care însoţesc malformaţiile congenitale osteoarticulare -Artrogripoza multiplă congenitală - se caracterizează prin distrofii, atrofii şi aplazii ale muşchilor scheletici, cu redoare articulară şi deformări ale memebrelor; are caracter profund intricat, la originea acestei malformaţii se află 250

Embriologie umană

tulburările de diferenţiere a mezenchimului, cu substrat probabil genetic. În articulaţiile mari (mai frecvent la nivelul articulaţiei coxofemurale şi genunchiului) există luxaţii şi subluxaţii congenitale, datorită dezvoltării incomplete a ţesuturilor articulare. În alte articulaţii se întâlnesc grade diferite de limitare a mişcărilor sau poziţii vicioase în flexie. Sindromul malformativ asociază frecvent: polidactilie, sindactilie, brahidactilie, osteoporoză, malformaţii cardiace, etc. VI. MORFOGENEZA ARTICULAŢIILOR Articulaţiile sunt organe de origine mezenchimală, ca şi oasele scheletului, pe care le leagă între ele. La sfârşitul săptămânii a 6-a apar centri de condrificare. În luna a 3-a fetală, mezenchimul care uneşte modelele cartilaginoase ale oaselor se resoarbe, şi în locul său se formează schiţele cavităţilor articulare, mezenchimul din jurul lor devenind capsulă articulară. Aceste procese sunt programate genetic, distribuţia factorilor de de inducţie, şi a factorilor de creştere determină particularităţile de mărime şi formă, caracteristicile arhitecturi osoase se transmit ereditar. VI. 1. Morfogeneza suturilor Mezenchimul dintre marginile oaselor între care se formează o sutură se diferenţiază, alcătuind ligamentul sutural, ce prezintă 5 straturi care separă marginile osoase şi două straturi periostice cale le unesc la suprafaţă. În perioada fetală şi în cea de creştere postnatală, formarea de ţesut osos are loc în două straturi marginale, proliferative, ce corespund stratului profound osteogen al periostului de pe feţele nesuturale ale oaselor. Ţesutul osos format, se extinde din ambele margini, către stratul mijlociu al ligamentului sutural. După terminarea perioadei de creştere, ligamentul sutural poate fi înlocuit total cu ţesut osos, realizând o sinostoză. VI. 2. Morfogeneza sindesmozelor Dezvoltarea sindesmozelor se face din mezenchimul care se condensează şi se dispune între modelele cartilaginoase ale oaselor alăturate, organizarea sa dând naştere membranelor interosoase şi ligamentelor. VI. 3. Morfogeneza gonfozelor Dezvoltarea gonfozelor se produce prin organizarea mezenchimului din 251

Embriologie umană

jurul sacilor dentari primitivi. Ligamentul periodontal sau alveolo-dentar se structurează în funcţie de rata de creştere a rădăcinii dinţilor şi peretelui alveolar, el având rol nu numai în funcţia dintelui, ci şi în erupţia sa. Uneori, în ligamentul periodontal s-au găsit zone de fibrocartilaj, ca în suturi, şi chiar anchiloza dintelui prin sinostozare. VI. 4. Morfogeneza articulaţiilor sinoviale-diartroze Sunt cele mai mobile şi complexe ca structură, fapt pentru care dezvoltarea lor a fost amplu studiată. Ele se dezvoltă din mezenchimul interzonal, de regulă, între oasele encondrale. Forma şi structura, caracteristice fiecărei articulaţii sinoviale sunt determinate în primul rând genetic. Factorii funcţionali mecanici intervin în mod secundar în remodelarea articulaţiilor sinoviale, care începe în viaţa intrauterină, când intră în acţiune musculatura scheletică şi presiunile intraarticulare, ca rezultat al tonusului muscular. Mezenchimul interzonal se individualizează după ce are loc diferenţierea modelelului cartilaginose al scheletului,. Odată cu apariţia modelelor cartilaginoase, al căror strat periferic este format de pericondru, între capetele lor se organizează mezenchimul interzonal sau discul intercondral, lipsit de vase sanguine, realizând o structură trilaminară. El se dispune în două straturi dense, ce îmbracă pericondrul de înveliş al extremităţilor cartilaginoase = pericondrul intraarticular, şi un strat intermediar, lax, unde se evidenţiază cantităţi mari de mucopolizaharide acide. Stratul intermediar se continuă la periferia regiunii articulare cu mezenchimul pericondral al membrului, care este vascularizat, numit şi mezenchim extrablastemal. O parte a mezenchimului extrablastemal se condensează spre a forma capsula articulară, în continuitate cu pericondrul modelelor cartilaginoase, iar in capsulă se vor diferenţia ulterior ligamentele articulare capsulare. Straturile dense ale mezenchimului interzonal şi o parte a stratului intermediar vor fi încorporate şi participă împreună cu pericondrul la formarea cartilajelor articulare, ce cresc în suprafaţă datorită activităţii mitotice a celulelor cartilaginoase. Restul mezenchimului stratului intermediar se diferenţiază în mezenchimul sinovial, care, la periferie, primeşte vase sanguine. Mezenchimul sinovial prezintă în partea centrală celule mezoteliale, plate, care iniţial acoperă şi suprafaţa cartilajelor articulare. Acest strat mezotelial va dispare o dată cu formarea cavităţii sinoviale sau articulare şi apariţia mişcărilor. Mezenchimul sinovial, prin capacitatea sa de a produce condroitinsulfaţi, se deosebeşte de mezenchimul extrablastemal, ceea ce demonstrează faptul că se poate transforma în cartilaj.

252

Embriologie umană

Formarea cavităţii sinoviale Knese si Knoop (1961), precum şi Saunders şi colab.(1962), sugerează că formarea cavităţii sinoviale este rezultatul procesului de moarte celulară controlată genetic. -În articulaţia şoldului începe să se formeze la feţii de 20 - 30 mm în săptămânile a 8-a – a 9-a, fiind pe deplin formată la fătul de 50 mm. -La nivelul genunchiului, mezenchimul interzonal se observă în săptămânile a 7-a – a 8-a. Meniscurile şi ligamentele încrucişate se individualizează în săptămâna a 8-a, înainte de apariţia cavităţii articulare, care începe să se formeze în săptămâna a 9-a şi devine unitară în săptămâna a 14-a. -În articulaţia umărului, mezenchimul interzonal se individua1izează la embrionul de 20 de mm, iar cavitatea articulară apare la fătul de 34 mm. -La cot, cavitatea articulară apare la embrionul de 14 mm şi este formată complet la fătul de 30 – 39 mm. -Elementele articulaţiilor mâinii se individualizează la embrionul de 12 – 20 mm, iar cavitatea sinovială la fătu1 de 30 – 50 mm (Andersen si BroRasmussen, 1961). Formaţiunile accesorii ale unor articulaţii sinoviale reprezentate de meniscuri, discuri, ligamente intraarticulare, se dezvoltă după cele două concepţii actuale: fie din mezenchimul extrablastemal, respectiv din capsula articulară şi pericondru, fie din mezenchimul sinovial. Se afirmă astfel că meniscurile şi discurile iau naştere din ţesutul capsular prin condrificare parţială şi extensie în cavitatea articulară, care va fi compartimentată complet în cazul articulaţiilor discale şi incomplet în cele meniscale. VI. 4. 1. Morfogeneza articulaţiei coxofemurale Articulaţiile sunt organe de origine mezenchimală, ca şi oasele scheletului, pe care le leagă între ele. Articulaţiile membrelor se formează prin vacuolizare şi resorbţia mezenchimului dintre viitoarele piese scheletice. Cavitatea articulară a articulaţiei coxofemurale începe să se formeze la feţii cu o lungime vertex-coccis de 20 – 30 mm, în săptămănile a 8-a – 9-a şi este deplin formată la fătul de 50 mm. Articulaţia coxofemurală este un element determinant în statica şi mersul biped, o piesă joncţională între corp şi membrul inferior, a cărei morfologie extrem de precisă asigură o perfectă stabilitate şi mobilitate. Dezvoltarea embrionară şi fetală nu asigură articulaţiei coxofemurale decât o morfologie aproximativă, departe de precizia mecanică necesară staţiunii şi mersului biped. De la naştere şi până la maturitatea completă, ce survine în jurul vârstei de 16 ani, şoldul în creştere cunoaşte o evoluţie lungă, dirijată de numeroşi factori, toţi esenţali în armonia lor. Atingerea unuia sau a mai multora provoacă tulburări de creştere ce antrenează un viciu anatomic definitiv, responsabil de o 253

Embriologie umană

atingere funcţională imediată sau potenţială. Cunoaşterea şoldului normal în cursul creşterii, cu etapele deosebite ale dezvoltării sale, este esenţială pentru abordarea patologiei şoldului la copil. Articulaţia şoldului se dezvoltă intrauterin ca un tot unitar, totalitatea constantelor sale fiind prezente încă înaintea apariţiei spaţiului articular. Studiul embriologic relevă primordialitatea capului femural faţă de cotil şi rolul lui inductor în modelarea cotilului. Şoldul se formează dintr-o matrice cartilaginoasă maleabilă în care apar primele puncte principale de osificare la nivelul diafizei femurale, ilionului, ischionului, pubisului şi se dezvoltă cartilajele de creştere care determină morfologia articulară. Piesa femurală, mai dezvoltată la extremitatea sa superioară, dispune de un cartilaj de conjugare destinat creşterii diafizare şi de un masiv cartilaginos de creştere din care se vor forma trei centri de osificare situaţi în: capul femural, marele trohanter, micul trohanter. Piesa cotiloidiană este formată din trei nuclei primitivi situaţi în ilion, ischion, şi pubis. Această piesă joacă rolul de inductor pentru bazin şi membrele inferioare. Convergenţa celor trei nuclei prin unirea cartilajelor de creştere duce la formarea cartilajului în „Y” perfect centrat în fundul viitorului cotil, care împreună cu morfologia sa în stea cu trei braţe reprezintă caracteristici esenţiale care asigură creşterea concentrică şi dezvoltarea. Se mai observă nucleul capului cotilului, prelungit spre marginea posterioară, limbusul fibrocartilaginos şi labrumul glenoidal. Cronologia creşterii şi dezvoltării articulaţiei coxofemurale poate fi determinată radiologic. La embrion schiţele osoase apar în următoarea ordine: la 6 săptămâni pentru femur, la 9 săptămâni pentru ilion, la 13 săptămâni pentru ischion, la 18 săptămâni pentru pubis. La nou-născut cele trei nuclee primare de osificare ale bazinului şi nucleul diafizar femural sunt singurele vizibile; între 3 şi 6 luni după naştere se schiţează nucleii capului femural iar între 4 şi 9 ani apar nucleii marelui şi micului trohanter; între 14 şi 15 ani are loc închiderea definitivă a cartilajelor de conjugare. În timpul creşterii, mai ales în primii 2 - 3 ani după naştere, diversele constituente morfologice ale şoldului evoluează astfel: -unghiul cotiloidian măsoară 25 – 30° la naştere şi scade progresiv până la 10 ani când ajunge la 8 – 10°; -unghiul cervico-diafizar se stabilizează precoce la 130°; -unghiul de antetorsiune al colului descreşte progresiv în aceeaşi perioadă. VI. 4. 1. 1. Morfogeneza embrio-fetală a şoldului a) Perioada embrionară - mezenchimatoasă - este marea etapă a 254

Embriologie umană

diferenţierii embrionare. Ea este marcată de transformări zilnice considerabile, care determină existenţa şi apoi morfologia specifică a membrelor. La 4 săptămâni embrionul măsoară 0,5 cm în lungime şi deja apar mugurii membrelor care au o dezvoltare rapidă. La 6 săptămâni embrionul îşi dublează lungimea, iar la partea proximală a mugurelui membrului inferior mezenchimul se organizează în coloane celulare, din care apar femurul şi osul iliac. Viitorul cap femural ia aspect sferic de la început şi adaptarea capului femural la acetabul se schiţează clar printr-o zonă de demarcare constituită din celule grupate în coloane. Celulele mezenchimatoase încep să-şi schimbe forma, nucleul se rotunjeşte şi apare substanţa fundamentală. Aceste modificări pregătesc apariţia fazei cartilaginoase. b) Perioada fetală - cartilaginoasă - începe la 2 luni, este o fază de maturaţie şi creştere în care macheta cartilaginoasă înlocuieşte mezenchimul. La 11 săptămâni fătul măsoară 5 cm lungime iar diferenţierea este precisă. Nucleul capului femural are 2 mm în diametru, colul este scurt şi se distinge marele trohanter. Dispoziţia nervilor şi vaselor de sânge are o topografie asemănătoare cu cea a adultului. Spaţiul articular se formează prin liză celulară masivă la nivelul joncţiunii iliaco-femurale, de la periferie spre centru. Colul este retroversat cu 10°, iar înclinarea acetabulară este de 40° în plan sagital şi 70° în plan vertical. La 16 săptămâni fătul măsoară 10 cm şi are o conformaţie infantilă. Membrul inferior este în flexie - rotaţie externă - abducţie, poziţie de stabilitate pentru şold. În partea centrală a osului iliac apare nucleul osos cu expansiune periferică, apoi la nivelul pubisului şi ischionului. Diafiza femurală se osifică masiv. Numai capul femural rămâne cartilaginos, înconjurat de capsulă şi sinovială. Muşchii se maturează şi nervii pătrund în capsula articulară, ligamentele şi piesele osoase. La 20 de săptămâni fătul măsoară 16 cm lungime. Capul femural are 7 mm în diametru, diafiza femurală este osificată până în regiunea subtrohanteriană, dar capul rămâne cartilaginos. Orientarea colului se inversează, anteversie până la 60 – 70°, după care descreşte progresiv (măsurarea lui este dificilă din cauza colului scurt). De la 5 la 9 luni creşterea este intensă, fătul atingând la naştere 50 de cm. La naştere capul femural are diametrul de 12 mm, colul este scurt, marele trohanter este foarte dezvoltat. Unghiul cervico-diafizar are 150°, iar anteversia se stabilizează la 30 – 40° la naştere. Acetabulul are formă circulară, adâncimea lui fiind proporţională cu presiunea exercitată pe capul femural. VI. 4. 1. 2. Dezvoltarea postnatală a şoldului a) Dezvoltarea cotilului - la naştere cavitatea cotiloidă are forma unei jumătăţi de sferă, cu interiorul perfect regulat. Cartilajul în „Y” este situat la joncţiunea celor trei piese osteocartilaginoase, asigurând creşterea cotilului în 255

Embriologie umană

înălţime, lărgime şi grosime. Macheta cartilaginoasă posedă la naştere forma viitoarei cavităţi cotiloide. Ea este concavă în jos pentru a acoperi perfect capul femural şi se prelungeşte înapoi printr-un proces ascuţit, orientat în jos şi în afară. Osificarea acoperişului cotilului rezultă din două procese asociate: cea mai mare parte a acoperişului osos se formează prin osificare encondrală şi va fi format din ţesut osos spongios, în timp ce marginile internă şi externă vor rezulta prin osificare pericondrală şi vor fi formate din os compact (Laureson, 1965). Bedouelle a arătat încă din 1954 că dezvoltarea osoasă a cotilului se efectuează în mai multe faze: -prima fază (în timpul primului an) - acoperişul osos se dezvoltă rapid în jos, la naştere oblicitatea lui fiind deja importantă; unghiul cotiloidian format de înclinarea acoperişului cu linia cartilajului în „Y” este de 30°, această oblicitate descreşte până la 20° în jurul vârstei de 6 luni. -faza a doua - începe de la sfârşitul celui de al doilea an şi se termină la vârsta de 4 ani; această fază constă într-o extensie a acoperişului osos în afară, prin dezvoltarea talusului cotiloidian. Rezultă astfel o mai bună acoperire a capului femural, care se traduce prin creşterea rapidă a unghiului de acoperire. După această creştere în lărgime a acoperişului, urmează o acalmie care durează până la 7 ani. -faza a treia - durează de la 7 ani până la pubertate. Până la 10 ani, creşterea cotilului este paralelă cu cea a capului femural. La vârsta pubertăţii pe marginea externă apare un punct de osificare complementar, care contribuie la formarea unui talus proeminent, ascuţit în afară şi în jos, reducând înclinarea acoperişului la 0 şi crescând acoperirea externă. Cartilajul în „Y” se sudează complet înaintea apariţiei osificării în punctul complementar al crestelor iliace, fapt ce realizează sfârşitul creşterii cotilului. Dezvoltarea extremităţii femurale superioare se face în mai multe etape: -la naştere - extremitatea superioară a diafizei osificate este coafată de epifiza medială, articulată cu cotilul (marele trohanter) şi de una laterală, în prelungirea diafizei (micul trohanter). Colul femural este redus la un şanţ între metafiza osificată şi epifiza cartilaginoasă, cartilajul de conjugare este rectiliniu, orizontal şi total extracapsular (Ogden). -între 3 şi 6 luni - marginea înferioară a cartilajului de conjugare ia forma unui arc de boltă ogivală, cu cei doi versanţi aproape egali. Apare nucleul cefalic, iar lărgimea colului este mai mare decât lungimea. -între 18 luni şi 4 ani - cartilajul de conjugare este limitat în jos de osificarea metafizară, în sus şi înăuntru prin nucleul cefalic mărit şi în sus şi în afară prin nucleul de osificare al marelui trohanter ce apare aproximativ la 4 ani. Cartilajul păstrează forma de arc de boltă ogivală. Versantul său medial este numit cartilaj cefalic şi prezintă două porţiuni, una superioară, oblică în jos şi înăuntru, mărginită de nucleul cefalic şi alta, mai scurtă, verticală în jos, corespunde unei 256

Embriologie umană

bombări inferioare a colului, asigurându-i creşterea în lungime. Versantul lateral, paralel cu marginea superioară a colului este oblic în sus şi înăuntru şi asigură creşterea în grosime a colului. Diferenţa de activitate a celor doi versanţi permite colului să crească mai mult în lungime decât în grosime. -între 7 şi 11 ani - morfologia extremităţii superioare a femurului este deja apropiată de cea a adultului. Cartilajul cefalic este situat în plin cap femural, ceea ce dovedeşte participarea metafizei la formarea părţii inferioare a capului femural. În jurul nucleului cefalic cartilajul diminuă progresiv, până ajunge la grosimea unui cartilaj articular. La vârsta de 9 ani apare nucleul de osificare al micului trohanter. -la 13 ani la fete şi la 15 ani la băieţi - se închide cartilajul de conjugare femural, începând din partea intermediară, apoi cefalică şi terminând cu zonele trohanteriene inferioare ale capului femural. VI. 4. 1. 3. Evoluţia imaginii radiologice a articulaţiei şoldului Imaginea radiologică a şoldului cunoaşte o serie de modificări specifice perioadelor de dezvoltare ale articulaţiei coxofemurale. 1) la nou-născut: -la nivelul femurului: epifiza superioară nu este vizibilă radiologic, fiind cartilaginoasă;

Figura nr. 13. Schema pelvisului osos vizibil radiologic la nou-născut şi cadranele Ombredanne. 1. linia Hilgenreiner. 2. osul iliac. 3. ramul ischiatic. 4. ramul pubian. 5. nucleul primar al capului femural. Unghiul acetabular are valoarea de 25.

diafiza osificată se lărgeşte la partea superioară, limita sa fiind vizibilă sub forma a două versante egale, separate de un vârf plasat pe axul diafizar. 257

Embriologie umană

-la nivelul cotilului se distinge acoperişul plat sau uşor convergent, înclinat posterior faţă de orizontală. Pubisul şi ischionul, slab dezvoltate, apar ca un cleşte de rac. Lipsa nucleului cefalic, variabilitatea înclinaţiei acoperişului cotilului, inexistenţa „U”-lui radiologic, imposibilitatea măsurării axelor colului, fac ca criteriile de normalitate să fie greu de stabilit. Reperele lui Hilgenreiner şi arcul cervico-obturator Shenton-Ménard permit aprecierea dezvoltării normale a extremităţii superioare a metafizei osificate. 2) la 6 luni: -la nivelul femurului este de remarcat apariţia nucleului de osificare al capului, iar spina colului iese în evidenţă. -la nivelul cotilului, acoperişul devine uşor concav în jos şi începe să se orizontalizeze treptat. Apariţia centrului de osificare a capului facilitează interpretarea radiologică. Nucleul trebuie să se situeze în cadranul infero-intern al lui Ombredanne. Arcul cervico-obturator devine mai uşor de interpretat.

Radiografia nr. 1. Radiografie antero-posterioară de bazin la un băiat de 6 ani şi 6 luni 1. Osul iliac; 2. Osul pubis; 3. Ischionul; 4. Cartilajul de creştere în Y. 5. Cartilajul dintre ischion şi pubis. 6. Epifiza femurală proximală (superioară). 7. Marele trohanter în stadiul de osificare. 8. Cartilajul de creştere (metafiza).

3) la 18 luni au loc următoarele modificări vizibile radiologic: -apariţia imaginii cu aspect de „U” la vârsta de 2 ani; -prezenţa nucleului de osificare al marelui trohanter la 4 ani; -inelul ischiopubian se închide fără sudură completă la 5 ani; 258

Embriologie umană

-apariţia nucleului de osificare al micului trohanter la 9 ani; -completarea marginii externe a acoperişului cotilului la 13 ani; -sudura completă a cartilajelor de creştere la 16 ani. Aspectul radiologic normal al coxofemurale este stabilit pe baza unor criterii unanim acceptate: -centrajul articular cu 4 repere esenţiale: nucleul cefalic situat sub linia inferioară a cartilajului în „Y”, nucleul cefalic plasat înăuntrul verticalei care coboară din marginea externă a acoperişului cotilului, fundul cotilului subţire (evaluat prin lărgimea „U”-ului radiologic), continuitatea arcului cervico-obturator; -aspectul extremităţii superioare femurale: nucleul cefalic trebuie să fie omogen şi să aibă marginea regulată; axele colului femural sunt studiate în spaţiu cu ajutorul unghiului de înclinare cervico-diafizară (normal 125 – 140° şi cu unghiul de anteversie cervico-diafizară (aproximativ 35° la nou-născut, scade la 10° la adult); -aspectul cotilului: unghiul „C” de înclinare al acoperişului cotilului este format de linia cartilajului în „Y” şi linia de înclinare a acoperişului osos având o descreştere progresivă de la valoarea de 30° la naştere, până la anulare în perioada pubertară; unghiul „CE” (Wiberg) este format din verticala ridicată din centrul capului şi tangenta la marginea exterioară a cotilului pornită din centrul capului femural. Valoarea lui este mică în primele luni şi progresează până la pubertate în jurul valorii de 30 – 35°. Începând cu vârsta de 18 luni pot fi interpretate şi radiografiile de profil. VI. 4. 2. Malformaţiile congenitale ale extremităţilor articulare ale oaselor Defectele de formare ale extremităţilor articulare ale oaselor şi formaţiunilor ligamentare stau la baza luxaţiilor congenitale de umăr, şold, genunchi. VI. 4. 2. 1. Luxaţia congenitală de şold Luxaţia congenitală a şoldului constă în deplasarea intracapsulară posterosuperioară a capului femural cu deformarea consecutivă a rebordului acetabular. La naştere, o dată cu dispariţia factorilor de stres, evoluţia se face, în mai mult de jumătate din cazuri, spre vindecare spontană. Exceptional de rar luxaţia congenitală de şold poate apare încă de la naştere purtând denumirea de luxatie teratogenă. În primele 7 - 8 luni după naştere întâlnim displazia luxantă de şold, afecţiune în care cotilele sunt displazice, capetele femurale nu sunt conţinute în totalitate de cavităţile cotiloide fiind plasate în faţa acestora; de cele mai multe ori colul femural este antevers.

259

Embriologie umană

Clasificare 1. Luxaţia teratogenă este prezentă de la naştere; este foarte rară, are caracter net familial. Luxaţia congenitală de şold constă într-o întârziere a dezvoltării componentelor osoase ale articulaţiei coxofemurale. Capul femural al cărui centru de osificare se osifică lent şi deficitar, ca şi acetabulul, devin incongruente. Uneori capul femural este deplasat pe faţa laterală a osului iliac, unde, prin presiune, îşi creează un nou şi fals acetabul. Concomitent întârzie osificarea ramurii ischiopubiene a coxalului, iar formaţiunile ligamentare şi capsula sunt laxe şi slab dezvoltate. În asemenea condiţii membrul inferior apare scurtat şi rotat lateral, iar mersul este clătinat. Modificările din şold atrag deformări ale coloanei vertebrale (lordoză), tulburări de statică şi dinamică. 2. Displazia de şold sau boala luxantă sau Maladia luxantă congenitală de şold - este o displazie (gr. dis = fără, greşit; gr. plasia=formare, producere, construire) a articulaţiei coxofemurale, iar luxaţia propriu-zisă se produce la cȃteva luni de la naştere (pȃnă la 7 ‒ 8 luni); este cea mai frecventă formă. Maladia luxantă congenitală de şold este o afecţiune determinată de malformaţii ale structurilor anatomice care s-au dezvoltat în perioada embrionară şi reflectă aspecte morfologice diferite, de la displazia însoţită de uşoara subluxaţie a capului femural la luxaţia totală a şoldului. Termenul „maladie luxantă congenitală de şold” a fost propus ca înlocuitor al termenilor „displazie luxantă de şold” care a fost utilizat în ultimii 70 de ani (Klisic 1989); termenul de „luxaţie congenitală de şold” datează de pe vremea lui Hippocrates din Cos (460 ÎCh. - 377 ÎCh.), care a descris această afecţiune şi a semnalat faptul că ea se produce în uter. Este deja bine stabilit că şoldul poate apărea luxat în perioada antenatală, neonatală sau prenatală, că şoldurile sunt uneori stabile sau instabile, că maladia luxantă congenitală de şold nu are doar o singură cauză. După unii autori, luxaţia şoldului se produce cel mai frecvent intrauterin sub acţiunea unor factori mecanici preponderenţi, fiind uneori favorizată de o hiperlaxitate ligamentară genetică, forţele mecanice rezultate din interacţiunea dintre instabilitatea anatomică a şoldului şi malpoziţia uterină. Luxatia poate fi uni sau bilaterală, în majoritatea statisticilor bilateralitatea fiind cea mai frecventă. În cazul celor unilaterale, mai frecvent afectat este şoldul stȃng. Într-un număr restrȃns de cazuri se asociază cu alte malformaţii (splina bifida, picior strȃmb congenital - picior talus valg congenital în special la fete). Incidenţa inegal răspândită pe glob; în medie este de 3‰; excepţional de rară la rasa galbenă; practic neîntâlnită la rasa neagră. Sexul feminin este mult mai afectat, proporţia dintre cele două sexe în literatură fiind în cazul luxaţiei de 7/1. În displazia luxantă această proporţie nu depăşeşte 3/1. Luxaţia congenitală de şold are un net caracter familial, incidenţa familială în 40% din cazuri, boala întâlnindu260

Embriologie umană

se uneori la mai mulţi membri ai aceleiaşi familii, dar poate apare şi sporadic, transmiterea ereditară nedepăşind 10% din cazuri. Etiologia este multifactorială, mutaţii ale mai multor gene în asociaţie cu factorii de mediu. Cauzele sunt incomplet elucidate. Cea mai acceptată teorie este „Teoria opririi în dezvoltare a articulaţiei şoldului”. Manifestari clinice Se descriu trei etape cu semne anatomo-clinice particulare la nou-născut, sugar şi copilul în vârstă de peste 1 an. 1) La nou-născut prezenţa luxaţiei congenitale de şold se evidenţiază prin instabilitatea şoldului, folosind manevre precum cele descrise de Ortolani, Barlow. Acestea pun în evidenţă mobilitatea capului femural în raport cu cotilul. 2) Perioada de sugar corespunde simptomatologiei care evidenţiază luxaţia de şold constituită, ireductibilă şi conţine trei tipuri de semne. a. Semnele de scurtare ale membrului inferior; aceste semne au valoare doar în luxaţia de şold unilaterală; -semnul lui Ombredanne: copilul fiind în decubit dorsal, se flectează coapsele la 90° pe bazin, gambele fiind plasate paralel şi flectate, astfel ca picioarele să se sprijine pe planul mesei de examinare, maleolă lângă maleolă, Aplicând pe genunchi un plan drept se constată că de pe partea luxată genunchiul este mai coborât; -semnul lui Savariand-Galeazzi: copilul culcat în decubit dorsal, se flectează coapsele la 90° pe bazin şi gambele la 90° pe coapse, se evidenţiază diferenţa de lungime a membrelor inferioare; -inegalitatea de înăltime a pliurilor fesiere; -oblicitatea fantei vulvare către partea bolnavă; -asimetria pliurilor de pe faţa internă a coapselor. b. Semnele de laxitate capsulară: -exagerarea rotaţiei interne; -exagerarea rotaţiei externe; -exagerarea adductiei. 3) La copilul în vârstă de peste 1 an se constată modificarea poziţiei în ortostatism: copilul se sprijină pe membrul inferior mai scurt, imprimând membrului sănătos o semiflexie a genunchiului. În mers, copilul prezintă schiopătare, determinată atât de scurtarea reală a membrului luxat cât şi de insuficienţa muşchiului fesier mijlociu. În luxaţia bilaterală mersul este legănat „de raţă”, şoldurile apar lărgite, există hiperlordoză lombară, feţele interne ale coapselor sunt îndepărtate între ele la partea superioară. Copilul se sprijină pe membrul inferior bolnav, bazinul basculează spre partea opusă în timp ce umerii şi trunchiul se înclină spre partea bolnavă pentru a compensa axul de echilibru. 261

Embriologie umană

Poziţia culcat evidenţiază o mare parte din semnele descrise la sugar, la care se adaugă scurtarea membrului inferior datorată ascensiunii marelui trohanter. Diagnostic imagistic În explorarea radiologică convenţională a şoldului se utilizează radiografia de profil, radiografia de faţă a bazinului şi coxometria. Deoarece nou-născuţii şi copii prezintă preponderent la nivelul şoldului ţesut cartilaginos, care nu poate fi vizualizat prin radiografie plană, se folosesc metode complementare: ultrasonografia, tomografia computerizată, artrografia şi rezonanţa magnetică. Radiografia de profil a şoldului. Această incidenţă oferă o excelentă imagine a extremitătii antero-externe a marginii cotiloidiene, a interliniei articulare cu care este tangentă şi a capului femural de profil, putȃndu-se face o apreciere corectă a congruenţei cap-cotil în plan antero-posterior. Radiografia de faţă a bazinului. Ca poziţie de bază este folosit ortostatismul. În malformaţia luxantă de şold, nucleul capului femural apare cu întârziere; în mod normal la 66% dintre copii apare la vârsta de 4 luni; momentul apariţiei este important, dar şi mai mult aspectul său, deoarece în cazul luxaţiei congenitale de şold este hipoplazic, comparativ cu congenerul de la şoldul sănătos. Radiografia antero-posterioară (de faţă) a unui şold efectuată în poziţia corespunzătoare poate aprecia deplasarea laterală sau în sus a capului femural, respectiv dezvoltarea acetabulului prin următoarele elemente radiologice: -Cadranele lui Ombredanne rezultă din trasarea a două linii perpendiculare între ele, una verticală care trece prin sprânceana cotiloidă şi una orizontală dusă prin cartilajele în Y. În prezenţa unei luxaţii congenitale a şoldului la copilul care nu a mers, nucleul capului femural poate fi găsit în cadranul infero-extern iar la copilul care a început să meargă în cadranul supero-extern. -Arcul cervico-obturator Shenton-Menard format de conturul superior al găurii obturatoare şi conturul inferior al colului inferior, continuu în mod normal, este întrerupt; nucleii de osificare ai ischionului şi pubisului de partea afectată sunt mai puţin dezvoltaţi iar sincondroza ischio-pubiană mai largă. -măsurarea unghiului de înclinaţie a acetabulului: linia tangentă la conturul superior al cavităţii cotiloide formează cu orizontala ce trece prin cartilajul în Y un unghi care măsoară în mod normal, în jurul vârstei de 1 an, aproximativ 25°; în prezenţa unei luxaţii congenitale, unghiul depăşeşte 30° Coxometria . Are ca scop definirea cu precizie a arhitecturii coxofemurale prin măsurarea anumitor unghiuri de referinţă, utile în aprecierea unei displazii. Prognostic Dacă luxaţia este identificată imediat după naştere capul femural poate fi uşor repus la locul sau normal. La naştere, odată cu dispariţia factorilor de stres, evoluţia se face, în mai mult de jumătate din cazuri, spre vindecare spontană. În restul cazurilor se produce constituirea definitivă a luxaţiei sau subluxaţiei şoldului. 262

Embriologie umană

Luxaţia netratată devine tot mai greu de redus şi scad considerabil şansele de vindecare.

Radiografia nr. 2. Radiografie de bazin antero-posterioară. Vârsta: 19luni. Displazie luxantă congenitală a şoldului stâng: unghiul acetabular stâng 35°, capul femural stâng situat în cadranul supero-extern, deplasat în sus şi lateral, femurul şi nucleul capului femural au aspect hipoplazic de partea luxată, arcul cervicoobturator întrerupt de partea luxată, nucleii ischipubieni dehiscenţi, cu aspect „în ghiara de crab”; osificare diminuată a femurului stâng (de partea luxată).

Bibliografie 1. Ago T., Sadoshima J. GDF15, a cardioprotective TGF-beta superfamily protein. Circ Res 98 (3): 294. 2006 2. Ahn S., Joyner L. Alexandra In vivo analysis of quiescent adult neural stem cells responding to Sonic hedgehog. Nature 437 (7060): 894–7. 2005 3. Andersson O., Reissmann E., Ibáñez C. Growth differentiation factor 11 signals through the transforming growth factor-beta receptor ALK5 to regionalize the anterior-posterior axis. EMBO Reports 7 (8): 831–7. 2006 4. Andronescu A. Anatomia dezvoltării omului, ed. Med. Bucureşti, 1987 5. Asai-Coakwell M,. French C., Berry K., Ye M., Koss R., Somerville M., Mueller R., van Heyningen V., Waskiewicz A., Lehmann O. GDF6, a novel locus for a spectrum of ocular developmental anomalies. American Journal of Human Genetics 80 (2): 306–15. 2007

263

Embriologie umană

6. Bakre M.M., Hoi A., Mong J.C., Koh Y.Y., Wong K.Y., Stanton L.W. Generation of multipotential mesendodermal progenitors from mouse embryonic stem cells via sustained Wnt pathway activation. J. Biol. Chem. 282 (43): 31703–12. 2007 7. Bhardwaj G., Murdoch, B., Wu D., Baker D.P., Williams K.P., Chadwick K., Ling L.E., Karanu F.N. et al. Sonic hedgehog induces the proliferation of primitive human hematopoietic cells via BMP regulation. Nature Immunology 2(2): 172–80. 2001 8. Böhm M. The embryologic origin of club-foot The Krüppelfürsorgestelle of the City of Berlin in St. Hildegard's Hospital J Bone Surg Am. 01; 11 (2): 229 – 259. 1929 9. Buxton P., Edwards C., Archer C., Francis-West P. Growth/differentiation factor-5 (GDF-5) and skeletal development. J Bone Joint Surg Am. 83-A Suppl 1 (Pt 1): S23–30. 2001 10. Chang C., Hemmati-Brivanlou A. Xenopus GDF6, a new antagonist of noggin and a partner of BMPs. Development 126 (15): 3347–57. 1999 11. Chen C., Ware S., Sato A., Houston-Hawkins D., Habas R., Matzuk M., Shen M., Brown C. The Vg1-related protein Gdf3 acts in a Nodal signaling pathway in the pre-gastrulation mouse embryo. Development 133 (2): 319–29. 2006 12. Chircor Lidia, Dina Constantin, Variante anatomice şi malformaţii congenitale Editura Paco Bucureşti, 2007 13. Chircor Lidia, Embriologie Generală, Editura Ex Ponto, 2010 14. Chircor Lidia, Surdu Loredana, Compendiu de Embriologie, Editura Ex Ponto, 2012 15. Chiriac M., Zamfir M., Antohe D., Anatomia trunchiului, vol.II, Universitatea de medicină şi farmacie Iaşi, 1991 16. Cochard L. R., Netter’s Atlas of Human Embryology, 1st ed. NJ, 2002 17. Collins P. Gray's Anatomy, 40thed. Churchill Livingstone, Edit. 2009 18. Cunningham N., Jenkins N., Gilbert D., Copeland N., Reddi A., Lee S. Growth/differentiation factor-10: a new member of the transforminggrowth factor-beta superfamily related to bone morphogenetic protein-3. Growth Factors 12 (2): 99–109.1995 19. Francis-West P, Parish J., Lee K. Archer C. BMP/GDF-signalling interactions during synovial joint development. Cell Tissue Res 296 (1): 111–9. 1999 20. Galazios G, et al. Vascular endothelial growth factor gene polymorphisms and pregnancy. J Matern Fetal Neonatal Med. 22(5):371-8. 2009 21. Geormăneanu M. Patologie indusă prenatal Ed. Medicală Bucureşti, 1989 22. Gilbert Scott F. Morphogenesis and Cell Adhesion. Developmental th biology, 6 ed. Sunderland, Mass: Sinauer Associates, 2000 264

Embriologie umană

23. Gilbert Scott F. Developmental biology, 9th ed. Sunderland, Mass: Sinauer Associates, 2010 24. Green R. The human embryo Research debates, Oxford Univ. Press, 2001 25. Hanel M., Hensey C. Eye and neural defects associated with loss of GDF6. BMC Dev Biol 6: 43. 2006 26. Harfe Brian D., Scherz J. Paul, Nissim Sahar, Tian Hua, McMahon P. Andrew, Tabin J. Clifford Evidence for an Expansion-Based Temporal Shh Gradient in Specifying Vertebrate Digit Identities. Cell 118 (4): 517– 28. 2004 27. Harrison M.R., Evans M.I. The Unborn Patient, 3rd ed. 2001 28. Herpin A., Lelong C., Favrel P. Transforming growth factor-beta-related proteins: an ancestral and widespread superfamily of cytokines in metazoans, Dev Comp Immunol 28(5): 461 85. 2004 29. Hino J., Kangawa K., Matsuo H., Nohno T., Nishimatsu S. Bone morphogenetic protein-3 family members and their biological functions. Front Biosci 9: 1520–9. 2004 30. Holmes K. et al. Vascular endothelial growth factor receptor-2: structure, function, intracellular signalling and therapeutic inhibition. Cell Signal. 19(10) 2003-12. 2007 31. Hreinsson J., Scott J., Rasmussen C., Swahn M., Hsueh A., Hovatta O. Growth differentiation factor-9 promotes the growth, development, and survival of human ovarian follicles in organ culture, J Clin Endocrinol Metab 87 (1): 316–21. 2002 32. Hsiao E., Koniaris L., Zimmers-Koniaris T., Sebald S., Huynh T., Lee S. Characterization of growth-differentiation factor 15, a transforming growth factor beta superfamily member induced following liver injury. Mol Cell Biol 20 (10): 3742–51. 2000 33. Ingham Philip W., Nakano Yoshiro, Seger Claudia Mechanisms and functions of Hedgehog signalling across the metazoa. Nature Reviews Genetics 12 (6): 393406. 2011 34. Ingham P. W., McMahon A.P. Hedgehog signaling in animal development: Paradigms and principles. Genes & Development 15 (23): 3059–87. 2001 35. Jain L. et al. The role of vascular endothelial growth factor SNPs as predictive and prognostic markers for major solid tumors. Mol Cancer Ther. 8(9):2496-508. 2009 36. Juengel J., Bodensteiner K., Heath D., Hudson N., Moeller C., Smith P., Galloway S., Davis G., Sawyer H., McNatty K. Physiology of GDF9 and BMP15 signalling molecules. Anim Reprod Sci. 82-83: 447–60. 2004 37. Khalil N. TGF-beta: from latent to active. Microbes Infect. 1 (15): 1255– 63. 1999 265

Embriologie umană

38. Kim J., Wu H., Lander A., Lyons K., Matzuk M., Calof A. GDF11 controls the timing of progenitor cell competence in developing retina. Science 308(5730): 1927–30. 2005 39. Kolupaeva V. et al. The B55α regulatory subunit of protein phosphatase 2A mediates fibroblast growth factor-induced p107 dephosphorylation and growth arrest in chondrocytes. Mol Cell Biol. 33(15):2865-78. 2013 40. Kouros-Mehr, H., Werb Z. Candidate regulators of mammary branching morphogenesis identified by genome-wide transcript analysis. Dev Dyn. 235 (12): 3404–12. 2006 41. Lancaster E., Pedisich P. Congenital Malformations Australia 1981-1992 Birth defects series 1. 1995 42. Larsen J. W. Development of the head, the neck, and the eyes and ears. Human Embryol; 12: 309-51. 1993 43. Larsen J. W- Human Embryology, 3rd Edition Churchill Livingstone, 2001 44. Larsen J. W- Anatomy: Development, Function, Clinical Correlations, Saunders, 2002 45. Levine A., Brivanlou A. GDF3 at the crossroads of TGF-beta signaling. Cell Cycle 5(10): 1069–73. 2006 46. Levine A., Brivanlou A. GDF3, a BMP inhibitor, regulates cell fate in stem cells and early embryos. Development 133 (2): 209–16. 2006 47. Liu S., Dontu G., Mantle I,D., Patel S., Ahn N.S., Jackson K.W., Suri P., Wicha M.S. Hedgehog Signaling and Bmi-1 Regulate Self-renewal of Normal and Malignant Human Mammary Stem Cells. Cancer Research 66 (12): 6063–71. 2006 48. Lopez-Coviella I., Follettie M., Mellott T., Kovacheva V., Slack B., Diesl V., Berse B., Thies R., Blusztajn J. Bone morphogenetic protein 9 induces the transcriptome of basal forebrain cholinergic neurons. Proc Natl Acad Sci USA 102 (19): 6984–9. 2005 49. Massague J. How cells read TGF-ß signals. Nature Rev. Mol. Cell. Biol. 1, 169-178 2000 50. McPherron A.C., Lawler A.M., Lee S.J. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member. Nature 387(6628): 83–90. 1997 51. Mitchell L.E.; Adzick N.S., Melchionne J., Pasquariello P.S., Sutton L.N., & Whitehead A.S. Spina bifida. Lancet 364 (9448): 1885–1895. 2004 52. Moore K.L., Persaud T.V., Before We Are Born, 5th ed., 2003 53. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 9th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2011 54. Nusse Roel, Varmus Harold E. Wnt genes. Cell 69 (7): 1073–1087. 1992 55. Nusse R. May Wnt signaling and stem cell control. Cell Res. 18 (5): 523– 7. 2008 266

Embriologie umană

56. Nusse Roel, Varmus Harold Three decades of Wnts: a personal perspective on how a scientific field developed. The EMBO Journal 31 (12): 2670–2684. 2012 57. O'Keeffe G., Dockery P., Sullivan A. Effects of growth/differentiation factor 5 on the survival and morphology of embryonic rat midbrain dopaminergic neurones in vitro. J Neurocytol 33(5): 479–88. 2004 58. O'Rahilly Ronan, Müller Fabiola Human Embryology and Teratology 3rd ed. New York: Wiley-Liss, 2001 59. Ornitz D.M. et al. Fibroblast growth factors. Genome Biol. 2(3): 3005.112. 2001 60. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J. Leçons d'embryologie humaine, 4ème ed. Paris, Vigot, 2006 61. Ranga V. Tratat de anatomia omului, Ed Med Bucureşti, 1990 62. Rankin C., Bunton T., Lawler A., Lee S. Regulation of left-right patterning in mice by growth/differentiation factor-1. Nat Genet 24 (3): 262–5. 2000 63. Sadler T.W., Langman J., Langman's Medical embryology, 12th edition Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 64. Schmidt Ana-Nadia, Embriologie Specială, ed. Intelcredo, 2002 65. Schoenwolf G.C., Bleyl S.B., Brauer P.R., Larsen’s human Embryology, 5th edition. Churchill Livingstone/Elsevier, 2014 66. Sido - Gridorescu Fr., Embriogie Generală şi specială, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 67. Slack J. Essential Developmental Biology, Oxford Blackwell Sci, 2001 68. Truksa J., Peng H., Lee P., Beutler E. Bone morphogenetic proteins 2, 4, and 9 stimulate murine hepcidin 1 expression independently of Hfe, transferrin receptor 2 (Tfr2), and IL-6. Proc Natl Acad Sci USA 103 (27): 10289–93. 2006 69. Williams Peter L. Gray's Anatomy 38th, ed./edited by Peter L. Williams et al. Edinburgh; New York: Churchill Livingstone, 1995 70. Woll P.S., Morris J.K., Painschab M.S. et al. Wnt signaling promotes hematoendothelial cell development from human embryonic stem cells. Blood 111 (1): 122–31. 2008 71. Wu H., Ivkovic S., Murray R., Jaramillo S., Lyons K., Johnson J., Calof A. Autoregulation of neurogenesis by GDF11. Neuron 37 (2): 197–207. 2003 72. Wu L.M. et al. A single nucleotide polymorphism in the vascular endothelial growth factor gene is associated with recurrence of hepatocellular carcinoma after transplantation. Arch Med Res. 40(7):565-70. 2009 73. Zimmers T., Jin X., Hsiao E., McGrath S., Esquela A., Koniaris L. Growth differentiation factor-15/macrophage inhibitory cytokine-1 induction after kidney and lung injury. Shock 23 (6): 543–8. 2005 267

Embriologie umană

MORFOGENEZA EXTREMITĂŢII CEFALICE Dezvoltarea extremităţii cefalice la om, forma, mărimea şi aşezarea etajelor neural şi visceral constituie rezultatul acţiunii mai multor factori. Staţiunea bipedă cu aşezarea capului perpendicular pe coloana vertebrală determină condiţii specifice de echilibru şi mişcare a capului. Baza craniului formează unghiul selar - unghi specific omului - care duce la creşterea capacităţii cutiei craniene, determină o rezistenţă sporită şi profilul spiralat al craniului pe secţiune medio-sagitală. Totodată se dezvoltă articulaţia craniului cu coloana vertebrală, iar axul antero-posterior al cavităţii bucale şi al foselor nazale devine aproape perpendicular pe axul longitudinal al corpului, formând un unghi aproape drept, specific omului. Diferenţierea limbajului articulat şi a modului de hrănire omnivor induc retracţia viscerocraniului, reducerea dimensiunilor arcadelor alveolo-dentare, dispariţia botului existent la animale, apariţia protuberanţei mentoniere specific umane, plasarea porţiunilor incipiente ale aparatului de import al materiei la nivelul feţei dar şi transformarea cavitaţii bucale, foselor nazale şi sinusurilor paranazale în organe de rezonanţă. Perfecţionarea şi dezvoltarea encefalului condiţionează apariţia, mărimea şi forma neurocraniului care-l susţine şi protejează; neurocraniul este situat deasupra viscerocraniului, are axul longitudinal orientat antero-posterior. Globii oculari nu mai sunt plasaţi în părţile laterale ale capului ci medial, în viscerocraniu, fapt ce determină vederea binoculară şi măreşte câmpul vizual. I. MORFOGENEZA CRANIULUI Scheletul capului este format din: neurocraniul (condrocraniu) ce adăposteşte creierul, oasele plate de origine membranoasă care formează bolta craniului şi viscerocraniul care provine din arcurile branhiale. Condrocraniul se formează din celulele crestelor neurale care migrează din tubul neural distal şi vor da naştere oaselor bazei craniului. Aceste oase se dezvoltă dintr-un model cartilaginos care se osifică prin osificare encondrală. Cele patru zone primare ale condrocraniului sunt: occipitală, orbito-temporală, otică şi etmoidală. Regiunile occipitală şi otică sunt cordale, iar regiunile orbito-temporală şi etmoidală sunt precordale, reflectând extensia implicării notocordului. Calota craniană este formată anterior de scuama osului frontal, posterior de scuama osului occipital, lateral de către oasele parietale şi scuama oaselor temporale. Oasele late ce formează calvaria sunt oase dezvoltate prin osificare desmală, denumite şi oase de membrană, care nu iau naştere pe seama unui model cartilaginos ci se osifică direct din ectomezenchim. Aceste oase se mineralizează

268

Embriologie umană

prin câteva centre de osificare şi nu îşi termină creşterea în timpul vieţii fetale. La 18 săptămâni de gestaţie oasele frontale sunt mineralizate, se apropie dar nu fuzionează. Suturile fibroase, moi, care le unesc, permit deformarea calvariei şi creşterea craniului atât prin apoziţie la nivelul suturilor cât şi prin depunere a matricei premineralizate (osteoid) de-a lungul marginilor suturilor. Calota prezintă 6 suturi: 2 coronare, una sagitală (între oasele parietale), 2 lambdoide (între oasele parietal şi interparietal) şi una metopică. Din punct de vedere anatomic sutura este o structură simplă ce conţine cele două plăci osoase separate printr-un spaţiu îngust în care se găsesc celule stem osteogenice, imature şi care se divid rapid; o parte din ele se vor diferenţia în osteoblaşti şi vor forma ţesut os nou. Viscerocraniul ia naştere din cele şase perechi de arcuri branhiale ce se formează la om începând cu ziua a 22-a de gestaţie, în direcţie cranio-caudală de fiecare parte a faringelui. Piesele osoase care compun viscerocraniul se dezvoltă din cartilajele arcurilor branhiale formate din materialul mezenchimal al fiecărui arc branhial şi celule migrate din crestele neurale. I. 1 Factori moleculari care intervin în morfogeneza cranio-facială Elementele scheletice ale arcurilor branhiale derivă din crestele neurale şi din mezodermul lateral. Dezvoltarea adecvată a arcurilor branhiale se bazează pe exprimarea genelor Hox. Inactivarea genei Hox-2 duce la înlocuirea arcului branhial II cu o duplicaţie a elementelor primului arc. Asfel, Hoxa-2 permite în mod normal numai osificare de cartilaj în arcul II, în timp ce în arcul I are loc atât osificare de cartilaj cât şi osificare de membrană, ceea ce duce la formarea oscioarelor din urechea medie, a solzului osului temporal şi a cadranului osos din jurul timpanului. Alţi factori implicaţi în diferenţierea arcurilor branhiale sunt Prx1 şi Prx 2 (două gene pereche strâns înrudite, din clasa homeobox), proteinele „homeodomain” din familia Dlx (Dlx1, Dlx 2, Dlx 3, Dlx 5 şi Dlx 6) şi membri ai familiei Nkx de gene homeobox. Analiza expresiei şi funcţiei genelor Dlx sugerează faptul că ele determină evoluţia regională specifică a ectomezenchimului arcurilor branhiale. Şoarecii cărora le lipseşte Dlx5 prezintă anomalii cranio-faciale cu întârzierea osificării la nivelul calvariei, ceea ce sugerează rolurile multiple ale acestei gene la nivelul arcurilor branhiale. Căile de semnalizare ce acţionează pentru a regla creşterea oaselor calvariei şi morfogeneza suturilor craniene au fost de asemenea elucidate. Ele implică diferiţi factori de transcripţie precum MSX1 şi MSX2 (două gene homeobox Msh-like), Shh, BMPs (BMP2 şi BMP4), TGF şi Twist dar şi receptorii tirozinkinazei FGFRs şi liganzii lor FGFs. Importanţa semnalelor FGF/FGFR în dezvoltarea craniului uman a fost descoperită prin demonstrarea închiderii premature a suturilor, cu producerea 269

Embriologie umană

craniostenozelor (sindroamele Apert, Crouzon, Pfeiffer sunt cele mai frecvente) şi sunt des cauzate de mutaţii ale genelor FGFR. Cele mai multe mutaţii sunt întâlnite la FGFR2 implicate în aproape toate cazurile de sindrom Apert şi Crouzon. Mutaţii ale FGFR1 şi FGFR3 au fost identificate în unele cazuri de sindrom Pfeiffer şi Muenke. Multe dintre aceste mutaţii ar induce activarea ligant-independentă a receptorilor dar ar putea altera şi specificitatea ligantului. Astfel FGFR joacă un rol cheie în procesul de proliferare-diferenţiere al celulelor stem osteogene la nivelul suturii coronare în perioada fetală. FGFR2 ar fi exprimat în celulele care proliferează, în timp ce stabilirea diferenţierii ar fi acompaniată de reglarea FGFR1. Craniostenozele pot fi produse şi de mutaţii în MSX2. Atât MSX1 cât şi MSX2 se exprimă în mezenchimul suturilor şi sunt induse de BMP4. Deficitul de Msx1 ca şi deficitul izoformei FGFR2 (IIIb) la şoarece determină defecte ale mandibulei, în timp ce ruptura genei Msx2 determină un defect central al osului frontal. Dozarea corectă a Msx2 pare să fie extrem de importantă pentru diferenţierea osteogenică normală a craniului la mamifere. Căile de semnalizare BMPs, Msx şi FGF/ FGFRs reglează interacţiunea ţesuturilor în timpul morfogenezei suturilor şi formarea oaselor calvariei. Implicarea FGFRs în craniostenoze şi anomalii ale membrelor (acondroplazia, displazie tanatoforica) susţine ideea că dezvoltarea craniofacială şi dezvoltarea membrelor utilizează căi comune de semnalizare care la om rămân a fi elucidate. I. 2. Etapele dezvoltării craniului După originea şi vechimea oaselor sale craniul apare constituit din: -paleocraniul care cuprinde craniul branhiogen (oasele care provin din materialul arcurilor branhiale), -neocraniul alcătuit din oase de provenienţă encodrală şi desmală, dezvoltate ulterior în filogeneză. Oasele şi morfologia capului la adult sunt net deosebite de capul fetusului. În ontogeneza oaselor craniului se deosebesc trei stadii: -stadiul membranos sau desmocraniul, -stadiul cartilginos sau condrocraniul, -stadiul osos sau craniul osos definitiv. I. 2. 1. Desmocraniul Desmocraniul se constituie direct prin codensarea mezenchimului care înconjoară veziculele cerebrale primitive în săptămânile 5 – 6 de viaţă intrauterină. Acest blastem mezenchimatos se scindează într-o zonă profundă, din care derivă meningele cerebrale şi o capsulă mezenchimatoasă situată superficial, care se 270

Embriologie umană

osifică prin osificare directă, membranoasă, în luna a doua de viaţă intrauterină, constituind oasele calotei craniene. La nivelul extremităţii cefalice, procesul de osificare desmală caracterizează oasele feţei şi calvariei: frontal, parietal, scuama temporalului, solzul osului occipital, maxilar, zigomatic, vomer, nazal, lacrimal, osul timpanic, apofizele pterigoide, cea mai mare parte a aripilor osului sfenoid şi mandibulei. Osul frontal (os frontale) formează peretele anterior al cutiei craniene, participă la formarea etajului superior al feţei, are raporturi suturale cu o parte din oasele feţei, a căror dezvoltare o influenţează. Se dezvoltă ca os de membrană, cu excepţia spinei nazale (spina nasalis) care este os encondral. Centrii primari de osificare apar în luna a 2-a i.u. în dreptul marginii supraorbitale (margo supraorbitalis). Fiecare din aceşti doi centri formează câte o jumătate din partea verticală (squama frontalis) şi partea orizontală (pars orbitalis) a osului frontal. În a 2-a lună de viaţă aceste jumătăţi se apropie pe linia mediană, delimitând între ele sutura metopică (sutura metopica). Lama internă a osului frontal este iniţial paralelă cu lama externă dar cunosc un ritm de creştere diferit, lama internă încetinindu-şi ritmul de creştere destul de precoce, în timp ce lama externă continuă să se dezvolte. În interiorul spongioasei dintre cele două lame au loc precese de resorbţie osoasă şi migrare celulară pe seama cărora se dezvoltă cavitatea sinusurilor frontale. Forma şi dimensiunile sinusului frontal se modifică odată cu forţele ce iau naştere la nivelul aparatului dento-maxilar. Înainte de naştere are aspectul unui fund de sac ce măsoară 4 mm înălţime, 3,5mm lungime, 2 mm lăţime; la finele primului an de viaţă începe să se dezvolte, dublându-şi lăţimea la vârsta de 4 ani iar între 9 – 11 ani atinge 50% din mărimea definitivă, după care creştere foarte lent pâna la vârsta de 25 ani. Procesul de sinostozare a celor două jumătăţi ale frontalului are loc între luna a 6-a după naştere şi finele celui de al 3-lea an iar la vârsta de 7 – 8 ani sutura dispare. Centrii de osificare secundari apar după naştere, în grosimea septului nazal cartilaginos (septum nasi), prin osificarea sa rezultând lama perpendiculară a osului etmoid şi spina nazală a osului frontal. Osul parietal (os parietale) este un os de membrană a cărui osificare se face printr-un centru de osificare dublu sau multiplu care apare la finele lunii a 2-a de viaţă i.u. în dreptul tuberului parietal (tuber parietalis). Spaţiile situate între oasele bolţii craniene sunt acoperite cu membrane fibroase transformându-se ulterior în suturi. Sutura sagitală (sutura sagittalis) interpusă între oasele parietale, se închide complet la vârsta de 30 ani deşi oasele parietale vin în contact pe linia mediană după vârsta de 22 ani. Sinostozarea precoce a suturii sagitale determină lipsa de dezvoltare a oaselor parietale perpendicular pe linia sutură cu modificarea aspectului craniului care devine scafocefal (scafocefalie). Sutura coronară (sutura 271

Embriologie umană

coronalis) situată între oasele parietal şi frontal, intersectează sutura sagitală la nivelul fontanelei anterioare. Sinostozarea precoce bilaterală a suturii coronare determină alungirea craniului (turicefalie) iar sinostoza unilaterală provoacă asimetria craniului (plagiocefalie). Sutura lambdoidă (sutura lambdoides) dispusă între parietal şi solzul osului occipital se intersectează cu sutura sagitală la nivelul fontanelei posterioare. Sutura coronară dispare după vârsta de 30 ani iar sutura dintre parietale şi occipital nu dispare niciodată (Andronescu). Sinostozarea precoce a suturilor sagitală, coronară şi lambdoidă determină aspect conic al craniului (oxicefalie). Suturile dispar datorită procesului de osificare care se iniţiază între tăbliile interne ale oaselor calvariei, începând de la sutura sagitală, continuând cu suturile coronară şi lambdoidă şi apoi cea scuamoasă. Scuama osului temporal (pars squamosa) se osifică pe seama unui centru de osificare unic, situat la baza procesului zigomatic. Pe parcursul primului an de viaţă, scuama osului temporal, formată prin osificare desmală, acoperă porţiunea petromastoidiană dezvoltată prin osificare encondrală şi fuzionează cu aceasta alcătuind osul temporal. Osul occipital (os occipitale) se formează prin combinarea proceselor de osificare membranoasă la nivelul solzul osului occipital cu osificare encondrală pentru restul occipitalului. Solzul osului occipital (squama occipitalis) prezintă în porţiunea supraoccipitală câte un centru de osificare care poate fi simplu sau dublu pentru fiecare jumătate de os. Ulterior are loc fuziunea acestor centri într-un singur centru osos, dispus în dreptul protuberanţei occipitale externe. Lama cartilaginoasă care separă solzul osului occipital de exoccipitale permite alunecarea solzului în timpul naşterii, cu micşorarea diametrului longitudinal al craniului. La vârsta de 2 ani are loc sinostoza dintre solz şi părţile laterale ale occipitalului. La naştere, între oasele calotei se evidenţiază zone în care nu s-a produs osificarea, zone numite fontanele: anterioară, sagitală, posterioară, antero-laterale, postero-laterale. Fontanela anterioară (fonticulus anterior) este situată între osul frontal şi cele două parietale, la intersecţia suturilor coronară şi sagitală. La naştere are formă de romb 2,5 / 5 cm, cu axul mare dispus antero-posterior. După naştere are loc un proces de regresie, care se intensifică după luna a 6-a postnatal odată cu sudarea celor două jumătăţi ale osului frontal. La finele primului an de viaţă fontanela anterioară nu mai este vizibilă dar se poate palpa iar după împlinirea vârstei de 2 ani dispare. Închiderea tardivă a fontanelei anterioare se observă în cazurile de rahitism iar persistenţa ei poate însoţi hidrocefalia, thalasemia, etc. Închiderea precoce a fontanelei anterioare poate determina microcefalie. Fontanela sagitală (fonticulus sagittalis) se află în partea posterioară a suturii sagitale, fiind închisă la 70% dintre nou-născuţi; după închidere persistă ca foramen parietale. 272

Embriologie umană

Fontanela posterioară (fonticulus posterior) se observă între solzul osului occipital şi oasele parietale, la intersecţia suturii sagitale cu sutura lambdoidă. Are formă triunghiulară, diametrul de 1 cm, este închisă la naştere în majoritatea cazurilor dar poate persista în primele 2 luni de viaţă. Fontanela antero-laterală, sfenoidală (fonticulus sphenoidalis) este cuprinsă între aripa mare a osului sfenoid, solzul osului temporal, osul frontal şi cel parietal, are formă triunghiulară, se închide în primele sâptămâni după naştere. Fontanela postero-laterală, mastoidiană (fonticulus mastoideus) se găseşte la locul de întâlnire a osului parietal cu solzul occipital şi osul temporal; se închide în primele săptămâni după naştere. I. 2. 2. Condrocraniul Condrocraniul reprezintă stadiul cartilaginos al dezvoltării craniului. În săptămâna a 7-a baza craniului suferă un proces de condrificare dezvoltând o schiţă cartilaginoasă denumită condrocraniul sau craniul primordial cartilaginos. Părţile laterale şi bolta craniului rămân fibroase, astfel încât calvaria se osifică desmal ca şi oasele feţei. Craniul cartilaginos se împarte într-un segmentul cordal care include coarda dorsală şi un segment precordal. Segmentul cordal se subdivide într-o porţiune segmentată şi alta nesegmentată. Porţiunea segmentată este alcătuită din două cartilaje dispuse de o parte şi de alta a corzii dorsale, numite cartilaje paracordale, care vor fuziona alcătuind placa bazală, viitorul bazioccipital. Posterior şi lateral placa bazală se prelungeşte cu viitoarele exoccipitale. Din lama cartilaginoasă care le uneşte se dezvoltă supraoccipitalele. Între baziocciptal, exoccipitale şi supraoccipital se delimitează orificiul mare occipital (foramen magnum). Porţiunea nesegmentată este formată de capsula auditivă, a cărei prelungire anterioară constituie creasta parotică. Din capsula auditivă se dezvoltă stânca osului temporal iar din creasta parotică, tegmen tympani. Segmentul precordal conţine creierul anterior, formând cea mai mare parte a craniului; are raporturi cu capsula nazală şi globul ocular. Segmentul procordal include o pereche de bare cartilaginoase numite trabeculele craniului, care fuzionează şi se dezvoltă anterior către capsula nazală, cu care fuzionează; la locul de unire ia naştere septul nazal cartilaginos. De pe trabecule se desprind două cartilaje: aripa orbitală situată antero-lateral şi aripa temporală situată posterolateral iar segmentul dintre ele constituie presfenoidul. Aripa temporală numită şi alisfenoid devine aripa mare a sfenoidului iar aripa orbitală numită şi orbitosfenoid devine aripa mică a osului sfenoid. Schiţe cartilaginoase se găsesc atât în regiunea bazei craniului cât şi în 273

Embriologie umană

regiunea viscerocraniului; schiţa cartilaginoasă a neurocraniului precede pe cea a feţei, baza craniului fiind complet condrificată la mijlocul lunii a 3-a de gestaţie. Osificarea condrocraniului are loc începând cu luna a 3-a i.u.. Oase de natură encondrală sunt: cornetul inferior, corpul, aripile mici şi o parte din aripile mari ale sfenoidului, partea bazilară a occipitalului şi procesele exoccipitale, mezetmoidul, porţiunile pietroasă şi timpanică ale osului temporal. Osul occipital (os occipitale) se dezvoltă pe un model cartilaginos, mai puţin solzul osului occipital care este os desmal. Astfel cartilajul placa bazală trimite două prelungiri, orientate dorsal şi lateral, viitoarele exoccipitale unite dorsal prin lama cartilaginoasă a tectului sinotic, care va deveni porţiunea supraoccipitalului până la nivelul liniei nucale superioare iar restul se dezvoltă ca os de membrană, fuzionând imediat după naştere cu occipitalul. Partea bazală a osului occipital se formează pe seama perechii de cartilaje paracordale şi a primelor trei sclerotoame occipitale. În modelul cartilaginos al occipitalului, în cursul lunii a 3-a de viaţă intrauterină, apar 4 centri de osificare care fuzionează la vârsta de 4 ani: unul pentru bazioccipital; două pentru exoccipitale; unul pentru supraoccipital. La naştere osul este alcătuit din bazioccipital, două exoccipitale şi solzul osului occipital. Sudarea bazioccipitalului cu părţile laterale are loc între 3 – 10 ani. Între 14 – 20 ani are loc sinostoza între corpul sfenoidului şi partea bazilară a occipitalului. Osul sfenoid (os sphenoidale) rezultă prin osificare encondrală în cea mai mare partec cât şi osificare directă. Lamele pterigoide şi cea mai mare parte a aripilor mari (extremităţile) sunt oase desmale iar corpul, aripile mici, şi rădăcinile aripilor mari provin din osificarea modelului cartilaginos. Schiţa cartilaginoasă a sfenoidului apare în luna a doua prin condrificarea celor două cartilaje hipofizare. Aripa anterioară, orbitosfenoid, apare în săptămâna a 8-a ca un rudiment al craniului cartilaginos; are formă de seceră, acoperă prin concavitatea sa pediculul optic contribuind la formarea orificiului optic. Aripa temporală numită şi alisfenoid va forma bilateral aripa mare a osului sfenoid iar segmentul cuprins între originile lor devine bazisfenoid. Aripa orbitală sau orbitosfenoid formează bilateral aripa mică a osului sfenoid, iar segmentul dintre ele devine presfenoid. Aripa orbitală fuzionează cu capsula nazală prin cartilajul sfenoetmoidal sub care este situată fisura orbitonazală. Sfenoidul se condrifică în luna a doua. Acest model cartilaginos prezintă la începutul lunii a 3-a un număr de 10 centri de osificare: 2 pentru orbitosfenoid, 2 pentru alisfenoid, 2 pentru bazisfenoid, 2 pentru presfenoid, 2 pentru porţiunea bazală a lamei alare, devenită lingula. Pentru segmentele osului sfenoid care se formează prin osificare directă, apar: un centru de osificare pentru feţele orbitală şi temporală aparţinând aripilor mari; un centru pentru procesul pterigoidian, mai puţin cârligul, care este os encondral. 274

Embriologie umană

Bazisfenoidul se sudează cu presfenoidul în luna a 8-a iar imediat după naştere aripile mari se sudează cu restul osului, astfel că după unirea aripilor mari cu corpul, osul sfenoid se întinde de la o fosă temporală la cealaltă. În luna a 3-a i.u. lama pterigoidiană laterală se sudează parţial cu aripa mare, delimitând orificiul oval primitiv, situat pe versantul posterior al acestei suduri; în luna a 4-a i.u. se separă un orificiu oval definitiv (foramen ovale), situat anterior, şi un orificiu situat dorsal, denumit foramen lacerum; în luna a 5-a i.u. lamele procesului pterigoidian se sudează între ele iar orificiul rotund şi orificiul oval sunt sunt formate definitiv. În lunile 6 – 7 i.u. lama pterigoidiană medială fuzionează cu aripa mare iar în perioada perinatală, în primele 4 săptămâni, aripa mare se sudează la corpul osului sfenoid. Cornetul sfenoidal ia naştere în lunile 4 – 6, sudarea la corpul sfenoidal având loc la vârsta de 10 ani. Sutura sfenoocipitală se închide complet după erupţia ultimilor molari, după vârsta de 20 ani, contribuind semnificativ la alungirea bazei craniului. Sinusul sfenoidal (sinus sphenoidalis) apare ca un reces al mucoasei nazale, iniţial fără raporturi cu cartilajul sau osul sfenoid. Prin creşterea sfenoidului, comunicarea dintre sinusul sfenoidal şi cavitatea nazală se îngustează, până la dimensiuni de 2 – 3 mm. la naştere. Recesul sfenoidal se dezvoltă caudal şi posterior, la vârsta de 4 ani pătrunde în cornetul sfenoidal, între 8 – 10 ani ajunge în contact cu corpul osului sfenoid, în care pătrunde în jurul vârstei de 11 ani, iar între 12 – 15 ani poate ajunge la sincondroza sfenoocipitală (Torrigiani). Osul etmoid (os ethmoidale) se dezvoltă encondral, pe modelul cartilaginos al capsulei nazale, fiind alcătuit dintr-o masă mediană şi două mase laterale. Din masa mediană, mezetmoidul, se diferenţiază septul cartilaginos al nasului, lama perpendiculară şi crista galli. Masele laterale formează labirintul etmoidal şi celulele etmoidale. Ţesutul mezenchimatos situat între masele laterale şi masa mediană, străbătut de filetele nervilor olfactivi, prezintă la naştere doi centri de osificare prin care la vârsta de doi ani se osifică alcătuind lama ciuruită (lamina cribrosa). La adult osul este alcătuit din două părţi: etmoidul cranian, reprezentat de mezetmoid şi etmoidul facial. Etmoidul cranian se osifică în timpul primului an după naştere, pornind de la un centru situat în partea postero- superioară a septului cartilaginos, creşte în spatele septului, către vomer, cu care se uneşte la vârsta de 7 – 10 ani. Creasta de cocoş (crista galli) se osifică pe seama a doi centri care apar la baza ei, la vârsta de 1 – 2 ani şi fuzionează între 3 şi 4 ani. Lama orbitală (lama orbitalis) se dezvoltă pe seama schiţei cartilaginoase prezente la naştere, în care la vârsta de 6 luni apar doi centri de osificare iar sudarea ei cu lama ciuruită are loc la vârsta de 8 luni. Etmoidul facial se formează pe seama a două mase laterale de ţesut 275

Embriologie umană

ectomezenchimal care înconjoară sacii olfactivi, alcătuind capsula cartilaginoasă. La mijlocul vieţii fetale, în fiecare din cei doi pereţi laterali ai capsulei nazale, apar centri de osificare: în luna a 4-a i.u. apare câte un centru primar de osificare pentru fiecare cornet nazal mijlociu iar în luna a 5-a i.u. pentru fiecare cornet nazal superior. La naştere etmoidul facial este complet osificat iar în al doilea an de viaţă se uneşte cu etmoidul cranian. Celulele etmoidale (sinus ethmoidale) sunt reduse ca număr şi dimensiuni în perioada neonatală, dezvoltându-se mai intens după vârsta de doi ani. Datorită numărului mare de celule care se dezvoltă într-un spaţiu redus îşi modifică forma devenind înalte şi turtite la vârsta de 7 ani iar între 12 – 14 ani ating forma definitivă. Lama perpendiculară (lamina perpendicularis) este cartilaginoasă la naştere, osificarea având loc după vârsta de 4 – 6 ani, când ajunge ca lungime la nivelul cornetului nazal inferior. Osul temporal (os temporale) se edifică pe seama a trei piese care se sudează între ele până la vârsta de 30 ani. Prezintă osificare directă, de membrană, la nivelul porţiunii scuamoase şi osificare encondrală pentru restul pieselor, mai puţin procesul stiloid care derivă din arcul doi branhial. Stânca osului temporal (pars petrosa) se dezvoltă prin osificarea unui model cartilaginos ce înveleşte vezicula auditivă, numit capsula otică. În grosimea stâncii se formează cavitatea urechii medii (cavum tympani), cavitatea urechii interne (labirintul osos) şi canalul facialului, care la nivelul genunchiului este incomplet şi se închide după naştere. Capsula cartilaginoasă care înconjoară labirintul membranos are o porţiune anterioară, situată în jurul cohleei şi o porţiune posterioară, în jurul utriculei, saculei şi canalelor semicirculare. Înlocuirea capsulei cartilaginoase cu cea osoasă (labyrinthus osseus) are loc prin apariţia mai multor centri de osificare. Centrul de osificare cohleocanalicular formează promontoriul (promontorium), canalul semicircular posterior (canalis semicircularis posterior), meatul acustic intern (meatus acustic internus) şi o parte din cohleea osoasă. Din centrul de osificare situat cranial de fereastra vestibulară se dezvoltă: vestibulul cu ampulele canalelor semicirculare anterior şi lateral, canalul facial în dreptul genunchiului (geniculum canalis facialis), porţiunea cranială a promontoriului şi ulterior tegmen tympani. Centrul de osificare amplasat în dreptul orificiului posterior al apeductului vestibular dă naştere porţiunii comune a canalelor semicirculare (crura osseum comunae) şi regiunii învecinate. Centrul de osificare mastoidian apare după naştere, când extremitatea laterală a stâncii se dezvoltă caudal şi posterior, formând 2/3 posterioare ale mastoidei. Pneumatizarea procesului mastoidian are loc în trei etape, fiind completă la vârsta de 6 ani. În prima etapă, cuprinsă între 0 – 1 an, apar recesurile canalului timpanic şi lumenul antrului mastoidian; în a doua etapă, între 2 şi 3 ani, se formează celulele mastoidiene, care se definitivează ca număr şi formă în a treia etapă, între 3 şi 6 ani.

276

Embriologie umană

I. 2. 3. Viscerocraniul Viscerocraniul se formează în cea mai mare parte pe seama materialului primelor două arcuri branhiale, cu participarea crestelor neurale. Din arcul I branhial iau naştere pars occulta şi pars aperta a procesului stiloidian, coarnele mici şi partea superioară a osului hioid. În săptămâna a 4-a are loc scindarea arcului I branhial în mugurii mandibular şi maxilar şi iniţierea procesului de formare a piramidei nazale. Mugurele maxilar dă naştere premaxilei, maxilei, osului zigomatic şi unei porţiuni din osul temporal. Vomerul (vomer) se osifică pe seama a doi centri care apar în luna a 2-a i.u. în mezenchimul situat în dreptul marginii inferioare a lamei perpendiculare a etmoidului, pe feţele laterale ale septului nazal cartilaginos. Se formează astfel două lame osoase paramediane, lamele vomeriene, care fuzionează în decursul lunii a 3-a de viaţă i.u. Creşterea vomerului este corelată cu creşterea septului nazal fiind influenţată şi de dezvoltarea oaselor maxilar şi palatin (Boboc). Cornetul nazal inferior (concha nasalis inferior) se dezvoltă encondral, prin apariţia unui singur centru de osificare la 4 luni după naştere. Oasele lacrimal (os lacrimale) şi nazal (os nazale) se dezvoltă prin osificare directă, printr-un singur centru osos situat în mezenchimul regiunii nazale. Osul zigomatic (os zygomaticus) ia naştere prin osificare de membrană, printr-un singur centru de osificare care apare la finele lunii a 2-a de gestaţie. Prin forma şi poziţia sa asigură legătura între oasele maxilar superior, frontal şi temporal, fiind legat de acestea prin suturi cu o perioadă lungă de activitate, încât contribuie la dezvoltarea craniană şi cea facială intra- şi extrauterină (J.M.Delaire). Un important centru de creştere îl prezintă sutura zigomatotemporală, care este considerată a fi sutura facială cu cea mai îndelungată perioadă de creştere postnatală. Scott consideră suturile zigomatofrontală şi zigomatotemporală ca aparţinând „sistemului de sprijin” zigomatomaxilar, care asigură după naştere, transmiterea forţelor masticatorii la nivelul bazei craniului. Osul palatin (os palatinum) este un os de membrană care se osifică în luna a 2- a i.u. printr-un singur centru situat la unirea celor două lame. Se dezvoltă în ordine cronologică: lama perpendiculară (lamina perpendicularis), apoi lama orizontală (lamina horizontalis), procesul piramidal (processus pyramidalis) si mai târziu procesul orbital (processus orbitalis) şi procesul sfenoidal (processus sphenoidalis). La naştere diametrele anterior, posterior şi transvers ale osului palatin depăşesc ca mărime diametrul vertical dar prin creşterea rapidă a feţei şi înălţarea piramidei nazale se modifică forma osului palatin, la vârsta adultă lama perpendiculară devenind mai mare decât lama orizontală.

277

Embriologie umană

Maxilarul (maxilla) este os de membrană, format prin doi centri care apar în luna a 2-a i.u.: centrul posterior şi anterior. Centrul posterior formează jumătatea posterioară a procesului frontal (processus frontalis), procesul zigomatic (processus zygomaticus), 2/3 posterioare ale procesului palatin (processus palatinus), faţa orbitală (facies orbitalis). La două săptămâni după apariţia centrului posterior se dezvoltă centrul premaxilar, care formează jumătatea anterioară a procesului frontal şi 1/3 anterioară a procesului palatin. Fuziunea celor doi centri are loc rapid dar definitivarea acestui proces are loc în luna a 5-a i.u. prin formarea suturii incisive (sutura incisive). Cele două oase incisive (os incisivum) fuzionează median alcătuind un os care pătrunde în incizura dintre cele două maxilare propriuzise. Între cele două maxilare şi osul incisiv persistă un canal osos numit canalul incisiv (canalis incisivus). Maxilarul superior se află într-o strânsă legătură cu celelalte oase faciale şi cu oasele de la baza craniului, de care este unit prin numeroase suturi fibroase: maxilofrontală, maxilonazală, pterigomaxilară, zigomatomaxilară. La acestea se adaugă sutura palatină, sutura intermaxilară anterioară şi sutura palatomaxilară. Creşterea suturală are rol important în dezvoltarea maxilarului, datorită condiţiilor anatomice influenţând creşterea celorlalte oase. Creşterea maxilarului în înălţime are loc preponderent în a doua etapă a vieţii fetale, prin creşterea osului între regiunea alveolară şi planşeul orbitei. Sinusul maxilar (sinus maxillaris) se dezvoltă în luna a 3-a i.u. prin pătrunderea mucoasei nazale în şanţul din meatul mijlociu, orificiul de comunicare (hiatus maxillaris) cu meatul mijlociu având la această vârstă aspectul unei despicături orientate sagital. În luna a 2-a i.u. se alungeşte uşor iar la 7 ani capătă forma rotundă, definitivă. Dimensiunile sinusul maxilar la naştere sunt reduse: diametrul vertical 5 mm, longitudinal 8 mm, transversal 3,5 mm. După vârsta de 6 ani, odată cu erupţia dinţilor definitivi, cavitatea sinusală se măreşte în sens anterior şi lateral prin resorbţie osoasă. Creşterea în înălţime a sinusului maxilar se face prin orizontalizarea peretelui inferior al orbitei. La vârsta de 1 an peretele inferior al sinusului se află la 4,2 mm deasupra planşeului nazal, dar prin coborârea anuală cu 0,5 mm la vârsta de 7 ani ajunge în dreptul meatului inferior, în raport cu rădăcinile dinţilor ce proemină în sinus. La 9 vârsta de ani peretele inferior al sinusului se află în acelaşi plan cu podeaua cavităţii nazale. Definitivarea formei sinusului maxilar se face printr-un proces de dezvoltare în sens posterior, între 12 – 14 ani, după erupţia molarilor. În dezvoltarea structurilor faciale un rol deosebit îl are fenomenul de apoptoză. Coborârea planşeului cavităţilor nazale şi dezvoltarea sinusurilor are loc pe seama resorbţiei osoase; expansiunea cavităţilor orbitare este rezultatul asocierii resorbţiei cu creşterea suturală; creşterea mandibulară este un proces de apoptoză (moarte celulară dirijată) corelat cu apoziţie osoasă. 278

Embriologie umană

Modificările cele mai mari ale ritmului de creştere în sens antero-posterior au loc la nivelul maxilarelor, raporturile dintre ele modificându-se alternativ. Din acest punct de vedere se disting trei stadii: primul stadiu prognat, stadiul progen, al doilea stadiu prognat. După formarea celor două arcuri maxilare în săptămâna a 6a, raportul reciproc dintre ele arată o dezvoltare mai mare şi o poziţie mai anterioară a maxilarului superior, caracteristic primului stadiu de prognat. După formarea bolţii palatine şi separarea cavităţii nazale în săptămânile 8 – 10, mandibula se dezvoltă în ritm accentuat, depăşeşte marginea anterioară a maxilarului în luna a 5-a de viaţă intrauterină, constituind stadiul de progen. După un interval variabil de timp, uneori prelungit până la naştere, se trece în al doilea stadiu de prognat, prin dezvoltarea mai intensă a maxilarului, şi situarea sa pe un plan anterior faţă de mandibulă. Creşterea facială este un proces complex, în cadrul căruia creşterea predominantă a unui sector determină schimbări de raporturi şi modificări de poziţie la nivelul oaselor vecine. Trăsătura dominantă a creşterii faciale o constituie capsula nazală şi creşterea accentuată a regiunii orbitare. Orbita (orbita) are o dezvoltare foarte rapidă, legată de dezvoltarea ochiului. La nou-născut are formă de piramidă triunghiulară cu un volum mediu de 6 cm³, în primii 2 ani atinge 75% din mărimea definitivă iar la adult capătă formă de piramidă dreptunghiulară, cu un volum de 31 cm³. Poziţia orbitei se modifică cu vârsta prin îndepărtare de linia mediană, determinând creşterea lăţimii regiunii superioare a feţei. Peretele medial al cavităţii orbitare (alcătuit din osul lacrimal, faţa laterală a apofizei ascendente şi procesele orbitale ale palatinului) este corelat direct cu creşterea segmentului superior al regiunii nazale şi cu creşterea la nivelul suturilor ce leagă oasele componente. Înălţimea orbitei, la copilul mic, atinge 70% din cea a adultului, ceea ce face ca la copilul mic etajul superior al feţei să fie mult mai înalt decât cel inferior. Regiunea nazală se dezvoltă în raport cu suprafaţa externă a capsulei nazale, prin osificarea desmală a oaselor: nazale, lacrimale şi maxilare. În perioada copilăriei cavitatea nazală creşte în toate cele trei dimensiuni dar preponderent în înălţime. Creşterea nu este uniformă, fiecare segment al cavităţii nazale având un ritm deosebit, corelat cu dezvoltarea craniului şi a dinţilor. Porţiunea maxilară inferioară reprezintă jumătate din înălţimea porţiunii superioare, etmoidale, la noul născut devenind aproape egale la adult. În raport cu creşterea craniului se constată paralelismul perioadelor, cu creştere rapidă până la vârsta de 7 ani, mai lentă între 8 – 13 ani şi accentuat la pubertate. În raport cu dezvoltarea dinţilor, există un proces intens de creştere a porţiunii maxilare a cavităţii nazale între 2 – 7 ani, în perioada de formare a dinţilor definitivi şi un ritm lent între 7 – 14 ani, în perioada de erupţiei dinţilor definitivi. Bolta palatină ia naştere pe seama proceselor maxilare, din materialul oaselor palatine, prin unirea proceselor palatine între ele şi cu lamele orizontale ale 279

Embriologie umană

oaselor palatine, la nivelul suturii palatine mediane (sutura palatina mediana) şi suturii palatine transverse (sutura palatina transversa). Regiunea anterioară a palatului osos primar (premaxila), se formează începând cu săptămâna a 5-a prin osificare de membrană. Palatul secundar se dezvoltă începând cu săptămâna a 6-a. Centrul de osificare al osului palatin apare imediat după cele ale maxilarului superior şi este situat în regiunea găurii palatine mari (Scott). De la acest centru, osul palatin va creşte atât orizontal, spre palat, cât şi vertical, pe partea internă a capsulei interne, care în viaţa intrauterină se interpune în partea posterioară între palatin şi maxilar. Cele două jumătăţi ale bolţii palatine se unesc între ele şi cu septul nazal, în cadrul unui proces care are loc dinspre anterior către posterior. În timpul vieţii intrauterine creşterea bolţii palatine se face în ritm diferit în cele trei direcţii spaţiale. Creşterea în lărgime este liniară şi mult mai amplă decât creşterea sagitală si cea în înălţime (care este cea mai redusă). La nou născut bolta palatină este puţin adâncă, diametrele antero-posterior şi transvers sunt aproape egale dar ulterior, pe parcursul creşterii, diametrul antero-posterior depăşeşte diametrul transvers. Mandibula (mandibula) derivă din mezenchimul primului arc branhial, prin osificare directă, de membrană, mai puţin procesul coronoid şi condilul, care se dezvoltă prin osificare encondrală. Din mezenchimul arcului I branhial se dezvoltă cartilajul primitiv Meckel, alcătuit din două segmente distincte: un segment mandibular, situat ventral şi unul timpanic, situat dorsal. Partea anterioară a segmentului mandibular al cartilajului Meckel, ce corespunde caninului şi premolarului I, participă la formarea mandibulei terminându-se ventral în grosimea simfizei mentoniere iar restul segmentului mandibular al cartilajului Meckel involuează şi dispare în urma unui proces de moarte celulară dirijată (apoptoză). Procesul de moarte celulară dirijată începe în pericondru în perioada formării ţesutului osos la nivelul mandibulei. Celulele apoptotice sunt mai numeroase la extremitatea proximală şi cea distală a cartilajului Meckel, regiuni ce corespund procesului de mineralizare a mandibulei. Segmentul timpanic al cartilajului Meckel corespunde urechii medii, formând schiţa cartilaginoasă a ciocanului. Nicovala se dezvoltă pe seama unui model cartilaginos propriu, format tot pe seama arcului I branhial dar în afara cartilajului Meckel. În luna a patra de viată intrauterină are loc osificarea encondrală a ciocanului şi nicovalei. Materialul cartilajului Meckel cuprins între ciocan şi mandibulă formează ligamentul anterior al ciocanului şi ligamentul sfenomandibular iar restul se atrofiază după luna a 6-a i.u. Mandibula se formează atât prin osificare de membrană pe seama ţesutul mezenchimal al arcului I branhial, care înconjoară cartilajul Meckel cât şi prin osificare encondrală la nivelul proceselor coronoid şi condilian. Cartilajul Meckel direcţionează şi susţine procesul de dezvoltare şi 280

Embriologie umană

osificare a mandibulei. Pănă în luna a 5-a i.u. cartilajul Meckel dispare, cu excepţia segmentului situat în dreptul protuberanţei (protuberantia mentalis), segment în care apare centrul de osificare parasimfizar. Osificarea mandibulei se face începând cu săptămâna a 7-a de gestaţie, prin apariţia a 6 puncte de osificare pentru fiecare hemimandibulă (Rambud şi Renault): 1 punct de osificare central, 1 punct incisiv secundar, 1 punct mentonier, 1 punct condilian, 1 punct coronoidian, 1 punct pentru spina Spix. Osificarea ramurei orizontale a mandibulei se face prin activitatea punctelor de osificare centrale. Osificarea regiunii simfizare şi mentoniere se face prin activitatea punctelor mentonier şi incisiv secundar; ţesutul osos rezultat din proliferarea lor se sudează cu masa osoasă rezultată din nucleul central în luna a 9-a iar osificarea simfizei mentoniere are loc la vârsta de 2 ani. Osificarea ramurei ascendente a mandibulei se face pornind de la trei puncte de osificare: condilian, coronoidian şi pentru spina Spix. În lunile 3 ‒ 4, în masa mandibulară apar cartilajele secundare: condilian şi coronoidian. Imediat după apariţie, cartilajul condilian începe să se osifice, încât în luna a 9-a persistă ¼ din masa acestui cartilaj, care rămâne activ până la vârsta de 21 ani. Cartilajul condilian serveşte pentru o scurtă perioadă ca model cartilaginos pentru osificarea apofizei coronoide, după care dispare pe parcursul lunilor 7 şi 8. La naştere, cele două jumătăţi de mandibulă sunt unite prin ţesut fibros. Sinostozarea lor începe în luna a 3-a de viaţă şi se termină la 2 ani, când se definitivează simfiza mentală. După naştere mandibula creşte în lungime prin depunere de os pe marginea posterioară a ramului ascendent, iar în înălţime prin depunere de os pe marginile alveolară şi inferioară. Articulaţia temporomandibulară începe să se dezvolte la embrionul în vârstă de 8 săptămâni, odată cu procesul condilian, dispus între schiţa viitorului os zigomatic şi extremitatea superioară a cartilajului Meckel. Odată cu apariţia modelelor cartilaginoase, mezenchimul interzonal, existent între capetele lor se organizează realizând o structură trilaminară. Histologic mezenchimul interzonal este avascular, organizat în trei straturi: două straturi dense şi un strat intermediar. Straturile dense şi o parte a stratului intermediar participă la formarea cartilajelor articulare; restul mezenchimului din stratul intermediar se diferenţiază în mezenchim sinovial care la periferie primeşte vase sanguine. În zona centrală a mezenchimului sinovial se observă un strat mezotelial care dispare odată cu formarea cavităţii articulare şi apariţia mişcărilor. După luna a 4-a de gestaţie se evidenţiază meniscul articular iar înainte de naştere are loc unirea scuamei temporalului cu stânca şi lama timpanică, cu constituirea osului temporal şi formarea fosei glenoide. Mişcările mandibulei în primele luni de viaţă determină adâncirea cavităţii glenoide, apariţia şi dezvoltarea tuberculului articular anterior, dezvoltarea 281

Embriologie umană

condilului mandibular, dezvoltarea şi sistematizarea componentelor cartilaginoase şi fibroase pe suprafaţa condilului, la menisc, capsulă şi ligamente. Dezvoltarea şi remodelarea articulaţiei temporomandibulare continuă în viaţa postnatală. La naştere condilul mandibular este abia schiţat, fosa glenoidă este puţin adâncă, de formă circulară, cu diametrul de aproximativ 10 mm; feţele articulare prezintă cartilaj fibros iar după apariţia presiunilor de masticaţie acesta se transformă în ţesut fibrocartilaginos. Tuberculul articular (tuberculum articulare) se schiţează la 7 – 8 luni după naştere, în corelaţie cu masticarea alimentelor dure; creşterea şi modelarea sa fiind influenţată de apariţia dentiţiei. La finele erupţiei dinţilor deciduali, la vârsta de 2 ani – 2 ani şi jumătate, versanţii articulari condilieni sunt constituiţi, gâtul condilului este mai dezvoltat, tuberculul articular temporal proemină iar meniscul este complet format. Articulaţia temporomandibulară suferă modificări de talie, formă şi funcţie, în urma cărora se realizează un echilibru în dinamică, între articulaţia temporomandibulară şi ocluzie. Dacă la începutul formării sale cavitatea glenoidă priveşte lateral, mandibula având raport distalizat, ulterior, ca urmare a formării condilului şi mişcării cavităţii articulare în jos şi înainte, mandibula ajunge la poziţia neutrală. Erupţia incisivilor centrali în jurul vârstei de 6 luni modelează articulaţia temporomandibulară, determinând: creşterea condilului, adâncirea cavităţii glenoide, schiţarea tuberculului articular anterior. În directă corelaţie cu ocluzia are loc formarea tuberculului articular şi stabilirea unghiului mandibular. Articulaţia temporomandibulară este complet formată la vârsta de 25 ani (Riessner). Craniul osos definitiv este alcătuit atât din oase dezvoltate pe model cartilaginos cât şi din oase dezvoltate prin osificare directă. Bazioccipital, exoccipital, supraoccipital, bazisfenoid, alisfenoid, orbitosfenoid, etmoid, conca inferioară, stânca osului temporal sunt oase osificate encondral iar restul oaselor craniului sunt oase de membrană. Creşterea bolţii craniene în lungime (creştere antero-posterioară) are loc la nivelul suturilor coronară şi lambdoidă, fiind strâns corelată cu creşterea bazei craniului. Creşterea bolţii în lărgime (creştere transversală) este asigurată de suturile sagitală, lambdoidă, parietosfenoidală şi parietotemporală. Creşterea cutiei craniene în înălţime se face la nivelul suturilor dintre parietal şi oasele adiacente: parietoocipitală, parietotemporală şi parietosfenoidală. Creşterea craniului are loc atât în sens longitudinal cât şi transversal, pe seama celor două componente: capsula mezenchimatoasă a bolţii şi componenta bazală cartilaginoasă. În componenta bazală craniul se alungeşte rostro-caudal datorită cartilajelor de creştere dintre oasele etmoid şi presfenoid, dintre presfenoid şi bazisfenoid, dintre bazisfenoid şi bazioccipital. În componenta mezenchimatoasă capsulară creşterea are loc la nivelul suturilor. Activitatea suturală este deosebit de intensă în primii ani după naştere; 282

Embriologie umană Gaura optică

Orbitosfenoid / aripa mică a viitorului sfenoid

Aripa mare a viitorului sfenoid

Crista galli Capsula nazală

Capsula otică

Cartilajul Meckel Procesul stiloid

Nicovala

Cartilajul hioid

Ciocanul

Cartilajul tiroid Cartilajul cricoid

Figura nr. 1. Reprezentarea schematică a condrocraniului în săptămâna a 9-a de gestaţie (vedere laterală).

suturile bolţii craniene se închid după vârsta de 25 ani, în ordinea următoare: sutura sagitală, coronară, lambdoidă (Todd). Pe lângă creşterea suturală, oasele calotei craniene suferă un proces de apoziţie pe faţa exterioară şi resorbţie la nivelul tablei interne. Dezvoltarea tablei interne este influenţată în principal de dezvoltarea creierului iar dezvoltarea tablei externe este supusă influenţelor mecanice, care sunt mai evidente în regiunea supraorbitară şi mastoidiană (Boboc). Baza craniului se dezvoltă în special la nivelul sincondrozelor: sfenoetmoidală, intrasfenoidală, sfenoocipitală şi intraoccipitală. Angulaţia bazei craniului creşte în săptămânile 10 – 14 de viaţă intrauterină de la 135° la 149° ceea ce permite deplasarea înainte a feţei în raport cu baza craniului. După naştere se accentuează progresiv (Delattre) şi se poate aprecia cu ajutorul unghiului sfenoidal care, pentru zona europeană ajunge la 132° (Sercer). Variabilitatea individulă a coeficientului şi direcţiei de creştere este determinată de factorii de mediu şi cei ereditari. Variabilitatea determinată genetic interesează părţile derivate din condrocraniu sau în raport cu acesta, cum sunt: zona de mijloc a bazei craniului, stânca temporalului, partea superioară a cavităţii nazale, cavitatea orbitală, marginea inferioară a mandibulei. Influenţele funcţionale acţionează preponderent asupra osului alveolar şi părţilor osoase pe care se inseră muşchi iar părţile care ating mai devreme 283

Embriologie umană

Porţiunea interparietală a occipitalului

Osul frontal

Os zigomatic Osul nazal

Stânca temporalului

Osul maxilar

Condrocraniu

Mandibula

Figura nr. 2. Reprezentarea schematică a oaselor de membrană în săptămâna a 9-a de gestaţie (vedere laterală). Fontanela anterioară Sutura coronară Osul parietal

Osul frontal

Interparietalul

Osul nazal

Sfenoidul aripa mare

Osul lacrimal

Condrocraniul

Maxila

Osul temporal

Zigomaticul Osul timpanic

Mandibula

Figura nr. 3. Reprezentarea schematică a oaselor de membrană în săptămâna a 12-a de gestaţie (vedere laterală).

dimensiunile definitive sunt mai puţin influenţate de factorii de mediu: lama cribriformă, rădăcina nasului, lăţimea interorbitală, dimensiunile orbitei. 284

Embriologie umană

Neurocraniul creşte în proporţii diferite faţă de viscerocraniu. În luna a 7-a proporţiile relative ale craniului sunt stabilite, iar la naştere craniul are 22% din capacitatea finală (Andronescu). După naştere, cu cât copilul înaintează în vârstă, profilul creşterii faciale se realizează din ce în ce mai mult pe seama etajului inferior al feţei, implicat în actul masticaţiei. La naştere dimensiunile faciale în raport cu cele ale adultului sunt: lăţime=60%, înălţime=45%, adâncime=35%; craniul are 65% iar faţa 35% din valoarea dimensiunilor definitive. După primul an de viaţă, viscerocraniul creşte mai rapid decât neurocraniul. Această creştere ia aspectul unui tipar divergent în care partea superioară a feţei se deplasează în sus şi înainte iar partea inferioară în jos şi înainte, încât este posibilă creşterea verticală a dentiţiei şi osului alveolar. Raportul craniu/ faţă este de 1/8 la noul născut; 1/6 la vârsta de 2 ani, 1/4 la 5 ani; 1/3 la 10 ani; 1/2,5 la adultul de sex feminin; 1/2 la adultul de sex masculin.

Figura nr. 4. Reprezentarea schematică a creşterii neurocraniului şi viscerocraniului vedere laterală. Cifrele indică vârsta în ani. (după Welcker).

La nou-născut înălţimea feţei măsurată între protuberanţa mentală şi rădăcina nasului reprezintă jumătate din distanţa bimalară pentru ca la adult 285

Embriologie umană

valorile acestor dimensiuni să devină egale sau chiar înălţimea feţei să aibă valori uşor superioare distanţei bimalare. În jurul vârstei de 4 – 5 ani are loc accelerarea ritmului de creştere la nivelul craniului, capacitatea sa fiind 80% din cea a adultului. În perioada pubertăţii se evidenţiază o nouă accelerare, urmată de o curbă foarte lin ascendentă până la completarea capacităţii definitive în jurul vârstei de 20 ani; creşterea masivului osos facial durează până la vârsta de 23 ani. Procesul creşterii craniului nu este neted; există o alternare de eforturi bruşte de o intensitate mai mare sau mai mică (May). I. 3. Malformaţii congenitale ale craniului Dezvoltarea extremităţii cefalice la om, forma, mărimea şi aşezarea etajelor neural şi visceral constituie rezultatul acţiunii unei mari varietăţi de factori. Defectele de dezvoltare ale craniului sunt foarte variate, de la anomalii minore la malformaţii congenitale grave. Uneori sunt izolate dar mai frecvent sunt întâlnite în cadrul sindroamelor plurimalformative. Factorii care determină apariţia malformaţiilor congenitale pot fi exogeni, endogeni sau intricaţi. De cele mai multe ori malformaţiile congenitale ale craniului sunt consecinţa defectelor de dezvoltare ale creierului „faţa este oglinda creierului”. I. 3. 1. Defectele de închidere ale cutiei craniene Defectele majore de închidere ale cutiei craniene se asociază cu modificări majore în dezvoltarea creierului fiind incompatibile cu viaţa.

Fotografia nr. 1. Anencefal (vedere dorsală).

Fotografia nr. 1. Anencefal (vedere anterioară). 286

Embriologie umană

-Acrania denumită şi cranioschizis este caracterizată prin lipsa de dezvoltare a neurocraniului. Incidenţa este 1 / 20 000 nou-născuţi. Se însoţeşte de lipsa creierului (anencefalie) indusă de lipsa închiderii tubului neural. Absenţa creierului induce lipsa de dezvoltare a meningelor cerebrale şi a neurocraniului dar permite dezvoltarea viscerocraniului, a cărui origine este diferită (pe seama arcurilor branhiale). Capul este plasat între umeri, fără gât, iar creierul, baza craniului şi calvaria sunt absente. -Craniosinostoza constă în închiderea prematură a unor suturi. Cauzele care determină craniosinostoza pot fi genetice sau externe (radiaţii ionizante, cauze obstetricale). Angajarea precoce a craniului fetal poate limita creşterea suturilor determinând craniosinostoză cu deformarea craniului. Limitarea creşterii suturii sagitale prin compresia exercitată de un bazin mic sau diform determină scafocefalie. -Scafocefalia caracterizează craniul lung şi îngust datorat închiderii precoce a suturii sagitale; Sinostoza suturii sagitale

Limitarea creşterii suturii sagitale Figura nr. 5. Scafocefalie determinată de închiderea precoce a suturii sagitale (craniosinostoză sagitală) de origine obstetricală.

-Microcefalia reprezintă craniul de dimensiuni reduse, apărut ca urmare a închiderii premature a suturilor; poate fi determinată genetic sau de către factori externi. -Macrocefalia defineşte creşterea dimensiunilor craniului ca rezultat al continuării creşterii oaselor perpendicular pe linia de sutură. Macrocefalia se însoţeşte de dehiscenţa suturilor. -Brahicefalia se realizează prin limitarea creşterii suturii coronare. 287

Embriologie umană Brahicefal

Limitarea creşterii suturii coronare

Figura nr. 6. Brahicefalie determinată de închiderea precoce a suturii coronare (craniosinostoză coronară) de origine obstetricală.

Dacă unele suturi se osifică precoce dar procesul de creştere continuă la nivelul suturilor neafectate rezultă asimetrii ale craniului. -Acrocefalia sau oxicefalia defineşte craniul scurt şi înalt realizat prin închiderea suturii coronare şi lipsa de creştere la nivelul suturii dintre oasele sfenoid şi etmoid. Plagicefalie Oxicefalie

Fotografia nr. 2. Oxicefalie.

Fotografia nr. 3. Plagicefalie.

-Plagiocefalia sau asimetria craniană se realizează prin închiderea prematură, unilaterală, a suturilor lambdoidă şi coronară sau prin deformarea de decubit a capului; este mai frecvent întâlnită la sexul masculin.

288

Embriologie umană

Numeroase malformaţii congenitale ale craniului se asociază cu malformaţii viscerale, ale feţei şi membrelor, în cadrul unor sindroame cromozomale cu transmitere ereditară: sindromul Apert, trisomiile 21, 13, 18, monosomia 18q (vezi capitolul malformaţii congenitale ale sistemului nervos central şi extremităţii cefalice în bolile cromozomiale). II. MORFOGENEZA APARATULUI BRANHIAL Aparatul branhial constituie o structură tranzitorie, situată de o parte şi de alta a intestinului cefalic, de la nivelul gurii primitive până la proeminenţa cardiacă. În săptămîna a 4-a de viaţă intrauterină, pe suprafaţa antero-laterală a capului apar o serie de şanţuri cu direcţie ventro-dorsală, paralele între ele, adânci spre extremitatea ventrală, din ce în ce mai superficiale spre capătul lor dorsal şi absente în plan medio-dorsal. În apariţia şi dezvoltarea acestor şanţuri branhiale externe (ectodermale) se observă o succesiune temporală şi spaţială cranio-caudală.

Şanţ branhial extern învelit de ectoderm

Pungă faringiană căptuşită de endoderm

Axul mezenchimatos al arcului

Fotografia nr. 4. Structura arcurilor branhiale.

Concomitent pe faţa internă a faringelui apar şase şanţuri numite pungi faringiene (endodermale), corespunzătoare şanţurilor branhiale externe. Ultimele două pungi faringiene interne sunt rudimentare. Pungile faringiene interne sunt separate de şanţurile branhiale externe prin membranele branhiale (ectoendodermale). Fiecare pungă branhială internă trimite o prelungire ventrală şi una dorsală. Între aceste pungi se delimitează cele cinci perechi de arcuri branhiale. 289

Embriologie umană

Fiecare arc branhial este constituit dintr-un ax mezenchimatos, un schelet cartilaginos primitiv, un nerv şi un arc aortic care face legătura dintre aortele ventrale şi aortele dorsale . Dezvoltarea arcurilor branhiale este indusă de celulele crestei neurale care migrează către regiunile capului şi gâtului. Aceste celule înconjoară axul mezenchimatos al arcurilor (care devin proeminente) şi iau parte la formarea mezenchimului capului, a cartilajelor primitive, ligamentelor şi muşchilor din această zonă. Este singurul caz în care celule de origine ectodermală se transformă în ţesut mezenchimal.

Arcul 1 branhial

Podeaua faringelui

Sacul aortic

Inima

Fotografia nr. 5. Arcurile branhiale se dezvoltă în podeaua faringelui, în strânsă relaţie cu inima şi sacul aortic (secţiune transversală prin faringe).

Cartilajul primitiv Meckel de la nivelul arcului 1 branhial dă naştere mandibulei, oaselor ciocan (maleus) şi nicovală (incus). Cartilajul Reichart, al arcului branhial 2, formează porţiunea superioară şi coarnele mici ale cartilajului hioid, procesul stiloid al osului temporal, scăriţa (stapes). Din cartilajul arcului branhial 3 se dezvoltă porţiunea inferioară şi coarnele mari ale osului hioid iar din cartilajele arcurilor 4 şi 6 cartilajele tiroid, cricoid, aritenoide, cuneiforme şi corniculate. În cursul săptămînii a 6-a de gestaţie primele două arcuri branhiale 290

Embriologie umană

cresc mai rapid decât celelalte, pe care le acoperă, delimitând împreună sinusul cervical.

Arcul 1 branhial Arcul 2 branhial

Fotografia nr. 6. Începutul săptămânii a 4-a de gestaţie. Apariţia arcurilor branhiale.

Arcul 1 branhial

Arcul 2 branhial Arcul 3 branhial Arcul 4 branhial

Fotografia nr. 7. Sfârşitul săptămânii a 4-a de gestaţie. Dezvoltarea arcurilor branhiale 1, 2, 3 şi 4. 291

Embriologie umană

În mod normal sinusul cervical involuează şi dispare. Persistenţa resturilor epiteliale ale sinusului şi arcurilor incluse în el se materializează sub formă de chisturi sau fistule situate de-a lungul marginii anterioare a muşchiului sternocleidomastoidian. Uneori însuşi sinusul cervical poate persista după naştere sub forma unui canal ce trece fie între arterele carotide externă şi internă, fie pe segmentul retrohioidian al faringelui pentru a se deschide în recesul tonsilar. Peretele ventral al faringelui prezintă o suprafaţă de formă triunghiulară ce constituie câmpul mezobranhial, situat cu baza către primul arc branhial şi vârful spre perechea a 6-a de pungi faringiene. La nivelul câmpului branhial se întâlnesc feţele interne ale arcurilor branhiale, respectiv pungile faringiene endodermale. Podeaua faringelui

Arcul 1 branhial Câmpul mezobranhial Arcul 2 branhial Arcul 3 branhial

Fotografia nr. 8. Câmpul mezobranhial situat în podeaua faringelui primitiv, între feţele interne ale arcurilor branhiale 1, 2, 3 şi 4.

În spaţiul cuprins între extremităţile anterioare ale arcurilor 1 drept şi stâng se află proeminenţele linguale iar înapoia acestora se dezvoltă tuberculul lingual impar. Între extremităţile arcurilor 2 se află o altă proeminenţă denumit copula, separată de tuberculul impar prin foramen caecum. Caudal de copula, între extremităţile arcurilor branhiale 3 şi 4 este situată eminenţa hipobranhială. Porţiunea caudală a acesteia constituie eminenţa epiglotică sau furcula, formaţiune ce reprezintă viitoarea epiglotă. Posterior de furculă se găseşte şanţul laringo-traheal, viitorul orificiu laringian. 292

Embriologie umană

Dezvoltarea elementelor derivate din câmpul mezobranhial rămâne în urma celor dezvoltate din arcurile branhiale.

Proeminenţe linguale

Tuberculul impar

Foramen caecum Copula

Orificiul laringian

Eminenţa hipobranhială

Eminenţa aritenoidă

Eminenţa epiglotică (furcula) Figura nr. 7. Derivatele câmpului mezobranhial (secţiune transversală prin faringe).

Regiunea branhială, după ce a dat naştere derivatelor sale, devine faringe definitiv (săptămâna a 7-a). Înainte de dispariţie, din planşeul câmpului mezobranhial ia naştere primordiul (mugurele) aparatului respirator. II. 1. Derivatele şanţurilor branhiale Şanţurile branhiale în mod normal dispar, cu excepţia prelungirii dorsale a şanţului 1 branhial extern care se adânceşte şi formează meatul auditiv extern, epiteliul care căptuşeşte conductul auditiv extern şi foiţa externă a membranei timpanului. Extremităţile dorsale ale arcurilor branhiale 1 şi 2 înconjoară primul şanţ branhial extern, care va deveni meatul auditiv extern, şi dau naştere unui număr de şase proeminenţe denumite: tragus, antitragus, antehelix, concha, helix şi cymba conchae. Prin fuziunea acestora ia naştere pavilionul urechii. 293

Embriologie umană

Cymba conchae Helix

Proeminenţe auriculare

Concha Antihelix

Tragus

Antitragus

Figura nr. 8. Formarea pavilionului urechii externe (după Sadler T.W.). II. 2. Derivatele pungilor faringiene (şanţuri branhiale interne) Derivatele pungile faringiene sunt numeroase, provin din mugurii epiteliali de origine endodermală care se înfundă în mezoderm, se izolează de locul de origine şi se diferenţiază în organe. -Prima pungă faringiană devine canal tubo-timpanic, din care în decursul săptămânii a 8-a se diferenţiază tuba auditiv şi cavum timpani. În porţiunea posterioară, care se dilată, peretele endodermal al cavumului vine în contact cu peretele epitelial ectodermal al meatului acustic extern prin intermediul unei pături subţiri mezodermice şi împreună alcătuiesc membrana timpanică. -A 2-a pungă faringiană dispare în cea mai mare parte prin înglobare în faringe; persistă prelungirea ei ventrală, fosa tonsilară. Din epiteliul endodermal al fosei apare primordiul tonsilei palatine, care în decursul lunii a 4-a dă 8 – 10 muguri epiteliali solizi, care se înfundă în mezodermul peretelui faringian, în care se ramifică. În luna a 5-a de gestaţie în jurul acestor ramificaţii se adună limfocite provenite din vasele sanguine iar în decursul lunii a 6-a se organizează foliculii limfatici. Lumenul pungii a 2-a faringiene persistă sub forma recesului supratonsilar. -A 3-a pungă faringiană persistă la adult sub forma spaţiului peri-epiglotic. În decursul săptămînii a 6-a de gestaţie, epiteliul care înveleşte prelungirea ventrală a acestei pungi proliferează în direcţie caudală dând naştere canalului timofaringian ce coboară şi trece lateral de pungile faringiene a 4-a şi a 5-a. 294

Embriologie umană

În săptămîna a 7-a de gestaţie canalul se obliterează, devine solid şi se dilată spre porţiunea caudală, alcătuind mugurele timic. Mugurele maxilar Stomodeum

Cavitatea urechii medii

Meatul auditiv extern

Tuba Eustachio

Glanda parotidă inferioară Timusul Glanda parotidă superioară Sinusul cervical

Corpul ultimobranhial

Figura nr. 9. Derivatele pungilor faringiene (secţiune transversală prin faringe).

Cordonul solid care menţine legătura între mugure şi epiteliul endodermal faringian de origine se fragmentează şi dispare. Extremitatea caudală a timusului este ancorată de pericard, care în această perioadă este în poziţie înaltă, cervicală. Coborârea sa antrenează şi timusul, care pătrunde în torace şi în săptămîna a 8-a, se găseşte anterior de canalul anastomotic dintre venele supracardinale, viitorul trunchiul venos brahiocefalic stâng. La acest nivel mugurii timici drept şi stâng fuzionează. În săptămîna a 10-a, printr-un proces de înmugurire secundară apar acinii, care sunt înconjuraţi rapid de vase sanguine. Acinii la rândul lor proliferează şi dau naştere, în zona corticală, unei reţele sinciţiale în ochiurile căreia, spre finele lunii a 3-a apar celule de tip limfocitar denumite celule timice mici. Ele se organizează în foliculi limfatici care se înmulţesc mereu prin proliferare. Medulara timică, de origine certă endodermală, este caracterizată prin 295

Embriologie umană

prezenţa corpusculilor concentrici Hassal. Aceştia îşi au originea fie în mezodermul capsular al glandei şi al septurilor separatoare dintre lobulii timici, fie prin proliferarea endoteliului vascular al capilarelor degenerate de la nivelul medularei timice însăşi. La naştere există circa un milion de asemenea corpusculi. Mugurii timici accesori pot lua naştere, mai rar, din epiteliul pungii a patra şi chiar din sinusul cervical. Epiteliul prelungirii dorsale a celei de a treia pungi branhiale interne proliferează la embrionul de 10 mm devenind primordiul glandei paratiroide inferioare. Imediat dup formare, primordiul se desprinde din locul său de origine şi se ataşează mugurelui timic cu care coboară pâna la marginea inferioară a mugurelui tiroidian median. La acest nivel părăseşte timusul pentru a căpăta raporturi definitive cu tiroida. Uneori poate coborî până în mediastinul superior unde dă naştere la tumori. -Punga a 4-a faringiană, situată pe locul recesului piriform al adultului, formează prin proliferarea epiteliului său mugurele glandei paratiroide superioare, în raport cu marginea superioară a glandei tiroide. -A 5-a pungă faringiană, rudimentară la om, are un canal comun cu punga a patra, canalul faringo-branhial. În săptămânile a 5-a – a 6-a de gestaţie, din epiteliul pungii a 5-a faringiene se dezvoltă corpul ultimobranhial. În săptămîna a şaptea acesta se desprinde de peretele faringian, este încorporat în glanda tiroidă şi va forma la adult celulele parafoliculare denumite şi celule C, secretoare de calcitonină, ale glandei tiroide. II. 3. Derivatele arcurilor branhiale Arcurile branhiale sunt în număr de şase perechi, dar numai primele patru sunt vizibile, ultimele două fiind doar schiţate. Primele patru arcuri branhiale contribuie la formarea părţilor moi şi dure ale regiunii mandibulare şi gâtului, în timp ce ultimele două sunt încorporate în torace. -Primul arc branhial, numit şi mandibular, formează prin extremităţile sale ventrale, de o parte şi de alta a liniei mediane, câte o masă laterală, separate printrun şanţ median. Masele laterale reprezintă mugurii mandibulei iar porţiunea posterioară va dezvolta mugurii maxilari. Scheletul primului arc branhial este alcătuit din cartilajul Meckel, care dispare, cu excepţia a două porţiuni: porţiunea sa cea mai ventrală ia parte la formarea mandibulei iar porţiunea sa cea mai dorsală formează două dintre oscioarele urechii medii şi anume maleus (ciocanul) şi incus (nicovala). Tot din arcul 1 branhial se dezvoltă muşchii masticatori care apar sub forma unei mase musculare unice primitive. 296

Embriologie umană

Din această masă musculară se diferenţiază în decursul lunii a doua de viaţă intrauterine muşchiul pterigoidian medial. Din restul masei musculare primitive se vor forma muşchii pterigoidian lateral, maseter şi temporal. Dovada originii comune a acestor muşchi este inervaţia comună din nervul trigemen, nervul arcului I branhial. În momentul diferenţierii sale (luna a 3-a) tendonul muşchiului pterigoidian se inseră cu o parte pe maleus. Aceste fibre însă dispar iar la adult persistă doar fibre ale muşchiului pterigoidian care se prind pe meniscul articulaţiei temporomandibulare. Articulaţia temporomandibulară apare la embrionul de 46 milimetri. Ciocanul

Nicovala Scăriţa

Cartilajul Meckel

Procesul stiloid Lig. stilohioidian Coarne mici/osul hioid Coarne mari/osul hioid

Corpul osului hioid Cartilajul tiroid Cartilajul cricoid

Figura nr. 10. Derivatele componentelor cartilaginoase ale arcurilor branhiale (după Sadler T.W.).

În afara muşchilor masticatori şi ai articulaţiei temporomandibulare, din ectodermul primului arc branhial se dezvoltă glandele salivare, prin invaginare în mezodermul arcului. Pe scara filogenetică apariţia glandelor salivare s-a produs în momentul în care animalele au părăsit mediul acvatic şi au trecut în mediul terestru, secreţia lor având la început rol în umectarea mucoasei bucale şi mai târziu, prin fermenţii săi, în pregătirea bolului alimentar şi digestie. 297

Embriologie umană

-Al 2-lea arc branhial, numit şi arcul hioidian sau stilostapedian generează părţile moi ale regiunii superioare a gâtului, musculatura mimicii şi a urechii. Scheletul său este format din cartilajul Reichert şi prezintă dorsal raporturi cu capsula auditivă. Porţiunea ventrală a cartilajului Reichert se osifică şi formează coarnele mici ale osului hioid în timp ce partea mijlocie involuează şi este înlocuită de un cordon fibros care devine ligamentul stilohioidian. Porţiunea posterioară a cartilajului se osifică alcătuind apofiza stiloidă. Dintr-un nucleu cartilaginos al aceluiaşi arc branhial 2 ia naştere scăriţa (stapes). Părţile moi ale acestui arc branhial apar şi se dezvoltă în decursul săptămînii a 7-a sub forma unei teci musculare, conţinută în fascia superficialis, unică pentru cap şi gât. Teaca musculară conţine două straturi: unul superficial şi unul profund. În timpul migrării, stratul superficial al tecii se subdivide în trei porţiuni: -una cervicală care va da muşchiul platysma coli; -una pentru ureche şi occiput care va da muşchiul occipitoauricular; -una facială din care se vor individualiza muşchii mimicii. La om, în regiunile gâtului, scalpului şi urechii externe această teacă se atrofiază iar muşchii acestor regiuni sunt rudimentari; în schimb în regiunea feţei ei devin specializaţi. În stratul profund ia naştere muşchiul buccinator iar la nivelul faringelui stălpul anterior. Tot din materialul arcului 2 branhial se dezvoltă muşchii: stilohioidian, pântecele posterior al muşchiului digastric şi stapedius. Inervaţia arcului 2 branhial şi implicit a derivatelor sale este asigurată de nervul facial. -Al 3-lea arc branhial dă naştere părţilor moi ale regiunii mijlocii a gâtului. La nivelul faringelui formează stâlpul posterior şi muşchiul stilofaringian. Împreună cu material din arcul patru formează muşchii ridicători ai vălului palatin şi constrictori ai faringelui. Coarnele mari ale osului hioid se dezvoltă din arcul 3 branhial, în timp ce la formarea corpului hioidian ia parte şi arcul 2 branhial. Inervaţia arcului trei şi a derivatelor sale este dată de nervul glosofaringian. În raport intim cu acest nerv şi cu artera arcului trei (artera carotidă) se dezvoltă un organ cu funcţie presoreceptoare, corpusculul sau glomusul carotidian. La finele săptămînii a 6-a de gestaţie, în tunica externă a arterei carotide interne apare o condensare de celule poliedrice cu reacţie cromafină. În decursul săptămînii a 7-a de gestaţie, pe partea mediană a arterei apar trei mase de celule nervoase reprezentând ganglionii nervilor glosofaringian şi vag şi primul ganglion simpatic cervical. Glomusul carotidian primeşte ramuri de la toate aceste formaţiuni nervoase în special de la glosofaringian. Ulterior celulele migrate din ganglionul simpatic pătrund în tunica arterială care se perforează şi pentru scurt timp lumenul arterei comunică cu ţesutul glomusului (situaţie întâlnită la batracieni). La finele 298

Embriologie umană

săptămânii a noua corpusculul se separă de tunica arterială. Tabelul nr. 1 Derivatele arcurilor branhiale

Ar c nr.

1

2

3 4

Părţile moi derivate din Părţile dure derivate arcurile branhiale din arcul branhial

Muşchii masticatori (temporal, maseter, pterigoidian medial, pterigoidian lateral), muşchiul milohioidian, pântecul anterior al muşchiului digastric, muşchiul tensor al palatului, muşchiul tensor timpani. Muşchii mimicii (buccinator, auricular, frontal, platysma, orbicularul ochiului şi gurii), pântecul posterior al muşchiului digastric, muşchiul stilohioidian, muşchiul scăriţei Muşchii: stilofaringian, constrictori faringieni superiori Muşchii: cricotiroidian, ridicător al vălului palatin, constrictori ai faringelui

6 Muşchii intrinseci laringelui

Cartilajul primitiv Meckel, mandibula, ligamentul sfenomandibular, ciocanul (maleus), nicovala (incus), ligamentul anterior al ciocanului

Nervul cranian care deserveşte arcul branhial V (trigemen)

Scăriţa (stapes), procesul stiloidian, VII (facial) ligamentul stilohioidian, Coarnele mici şi porţiunea superioară a corpului osului hioid

Coarnele mari şi IX porţiunea inferioară a (glosofaringia corpului osului hioid n) Cartilajele laringiene: laringe tiroid, cricoid, X u aritenoide, corniculate (vag superi şi cuneiforme ) or laringe ai u recure nt 299

Embriologie umană

-Al 4-lea arc branhial formează părţile moi ale regiunii inferioare a gâtului şi cartilajul tiroid. Inervaţia acestui arc branhial este asigurată de nervul laringeu superior, ram din nervul vag. -Arcurile branhiale 5 şi 6 sunt doar schiţate la specia umană. Inervaţia lor este dată de nervul laringeu inferior, ram al nervului vag. Cartilajul cricoid se dezvoltă ca derivat al arcului branhial 5. Din arcul branhial 6 iau naştere cartilajele laringelui: aritenoide, corniculate şi cuneiforme. Important pentru dezvoltarea arcurilor branhiale este procesul de formare şi integritatea crestelor neurale. Lipsa formării crestei neurale prozencefalice, datorită unor leziuni timpurii ale plăcilor cerebrale, duce la absenţa totală sau parţială a cartilajelor arcurilor branhiale. II. 4. Derivatele câmpului mezobranhial Limba, datorită originii sale, prezintă două regiuni diferite ca structură şi funcţie, separate prin şanţul terminal. Porţiunea corespunzătoare celor 2/3 anterioare ale limbii, situată anterior de „V”-ul lingual, constituie corpul limbii - porţiunea orală, cu rol în masticaţie. Mucoasa linguală de pe suprafaţa corpului limbii este caracterizată de prezenţa papilelor gustative.

Corpul limbii Foramen cecum Epiglota Orificiul laringian superior

Fotografia nr. 9. Dezvoltarea limbii în săptămâna a 5-a de gestaţie.

300

Embriologie umană

Porţiunea posterioară, faringiană, numită şi rădăcina limbii, are rol în deglutiţie. La acest nivel se află glande şi ţesut limfoid (tonsila linguală) Porţiunea bucală se dezvoltă din trei muguri linguali. Mugurele lingual median (tubercul lingual Hiss) apare în decursul săptămînii a 4-a de gestaţie, într-un spaţiu situat ventral, între arcurile branhiale 1 (mandibular) şi 2 (hioidian). În decursul săptămînii a 5-a, din arcul mandibular se dezvoltă de o parte şi de alta a tuberculului impar două proeminenţe linguale (mugurii linguali pereche) care vor fuziona, locul de fuziune fiind marcat la exterior prin şanţul median iar în profunzime prin septul median al limbii. Până în săptămâna a 6-a vârful limbii este bifid. În săptămâna a 7-a de gestaţie mugurii linguali pereche se unesc cu tuberculul lingual impar pe care îl vor acoperi. În aceeaşi perioadă, rădăcina limbii este reprezentată prin copula, formată din fuziunea extremităţilor ventrale ale arcurilor hioidiene. La nivelul şanţului impar ce separă copula de tuberculul impar se află foramen caecum, locul de origine al diverticulului tiroidian.

După formarea sa în decursul săptămînii a 6-a, limba creşte foarte mult în toate direcţiile, încât pe suprafaţa ei inferioară se delimitează un şanţ adânc ce o separă de arcul mandibular. Limba devine astfel liberă şi mobilă în regiunea ei bucală. Şanţul terminal

Corpul limbii

Amigdala palatină

Foramen cecum

Rădăcina limbii

Orificiul laringian superior Eminenţele aritenoide

Epiglota

Figura nr. 11. Dezvoltarea limbii (după Sadler T.W.). 301

Embriologie umană

Diferenţierea musculaturii limbii are loc în săptămîna a 7-a din materialul ultimelor trei-patru somite occipitale, origine dovedită prin inervaţia asigurată de nervul hipoglos. Primii muşchi care se diferenţiază din mezenchimul local sunt cei extrinseci; muşchiul geniohioidian, din a cărui masă primitivă apar muşchii genioglos şi hioglos. Muşchii intrinseci ai limbii apar spre sfârşitul celei de-a 2-a luni de gestaţie. Mucoasa primitivă a limbii are un epiteliu cubic, care în luna a 2-a devine stratificat iar în săptămîna a 9-a încep să apară papilele filiforme şi fungiforme. Câteva papile fungiforme situate anterior de şanţul terminal se înfundă în mucoasă, cresc şi devin papile circumvalate. În decursul săptămânii a 10-a se diferenţiază şi peretele lor înconjurător. Porţiunea profundă a papilei proliferează dând doi muguri laterali care se vor transforma în glandele descrise de Ebner. Papilele foliate apar în luna a 3-a de viaţa iar între ele, ca şi pe platoul papilelor circumvalate, apar muguri gustativi primari. Aceştia dispar înainte de naştere iar în locul lor apar mugurii gustativi secundari. La fătul cu vârsta gestaţională de opt luni simţul gustului este prezent. Inervaţia limbii este prezentă la embrionul de 13 mm; fibrele nervoase cu dispoziţie neregulată persistă până la embrionul de 40 mm după care fibrele devin paralele între ele şi se pot distinge ramurile nervilor hipoglos şi glosofaringan. La fătul de 280 mm apare nervul lingual (ram din nervul trigemen) şi anastomoza sa cu nervul facial (nervul coarda timpanului). Primele fibre ce se mielinizează sunt cele ale nervului hipoglos. Mielinizarea celorlalţi nervi are loc după naştere. Tonsila (amigdala) linguală apare în cursul lunii a 5-a de gestaţie, sub forma unei aglomerri de ţesut limfoid la rdăcina limbii. Criptele îşi fac apariţia cu puţin timp înainte de naştere. Glanda tiroidă este glanda endocrină care se diferenţiază cel mai timpuriu, schiţa ei fiind vizibilă la embrionul de 2 mm la vârsta de 24 zile de viaţă i.u. În spatele tuberculului impar, pe linia mediană, în aria denumită foramen caecum, endodermul dă naştere unui diverticul care se înfundă în sens caudal şi dorsal în mezenchimul subiacent. Pediculul acestui diverticul sacular reprezintă canalul tireoglos. În decursul săptămînii a 6-a pediculul devine plin, apoi se fragmentează şi dispare. Capătul său caudal, dilatat şi bilobat, devine şi el solid. În decursul săptămînii a 7-a epiteliul care a proliferat formează o placă transversală, situată ventral de laringe. Această placă este invadată de către mezodermul din jur şi separată în cordoane celulare. Tot în această perioadă corpul ultimobranhial fuzionează cu masa principală glandulară. În decursul săptămînii a 8-a (embrion de 23 mm), celulele epiteliale grupate sub formă de sfere pline se organizează în foliculi prin apariţia de cavităţi între ele. Acest proces începe la periferia glandei, foliculii fiind înconjuraţi 302

Embriologie umană

de o bogată reţea vasculară. În decursul lunii a 3-a apare coloidul iar glanda tiroidă devine funcţională. Formarea foliculilor primari încetează în luna a 4-a dar numărul lor sporeşte printr-un proces de înmugurire. Capsula şi stroma glandei tiroide se diferenţiază din mezodermul local. Extremitatea caudală a canalului tireoglos este reprezentată la adult de piramida Lalouette. II. 5. Derivatele sistemului vascular al arcurilor branhiale Sistemul vascular al arcurilor branhiale este un sistem complex, născut din cele două artere aorte ventrale ascendente. Prin intermediul arcului aortic propriu fiecărui arc branhial, aortele ventrale ascendente se continuă cu aortele dorsale descendente. Între aortele ascendente şi cele descendente apar sistemele aortice ale arcurilor branhiale. Acestea nu sunt prezente în acelaşi timp ci suferă un proces de regresie şi dispariţie în sens cranio-caudal. Primul arc aortic dă naştere arterei maxilare interne, apoi dispare la vârsta de 25 zile. Al 2-lea arc aortic formează arterele hioidiană şi stapediană, apoi dispare la zile câteva în urma primului arc (arterial) aortic. Arcurile aortice 3, 4 şi 6 dau naştere vaselor principale ale capului, gâtului şi toracelui superior. Al 3-lea arc aortic, mai dezvoltat decât celelalte, se află încă în plină evoluţie la embrionul de 14 mm, când va forma carotida primitivă şi mugurele carotidei interne; în acest stadiu simetria arcurilor dispare şi începe să se recunoască schema arterială definitivă. Arcul aortic 4 stâng va forma crosa aortei iar arcul aortic 4 drept devine artera subclavie dreaptă. Arcul aortic 5 este rudimentar şi asimilat de cele mai multe ori cu arcul 4, fiind considerat o dedublare a acestuia. Din arcul 6 aortic (arcul pulmonar) derivă cele două artere pulmonare iar în stânga, canalul interarterial Botallo. Artera subclavie stângă derivă din a 7-a arteră intersegmentară stângă. Artera carotidă internă va da ramuri pentru veziculele cerebrale şi un ram, artera stapediană, care se va diviza în artera septală (etmoidală), artera mijlocie a feţei şi artera mandibulară. În acest moment al dezvoltării artera carotidă internă apare ca singura responsabilă de vascularizaţia feţei. Artera carotidă externă, ram al aortei ventrale ascendente, formează artera linguală şi artera facială. Aceasta din urmă se anastomozează cu artera mandibulară, ram din artera stapediană, moment în care aceasta din urmă regresează. Astfel artera maxilară se va dezvolta şi va asigura irigaţia masivului facial din carotida externă în timp ce carotida internă va asigura vascularizaţia neurocraniului. 303

Embriologie umană Arterele carotide externe Artera carotidă internă

Artera carotidă comună

Arcul aortic

Artera subclavie dreaptă Trunchiul arterial brahiocefalic Canalul arterial Botallo

Artera intersegmentară a 7-a

Artera pulmonară Aorta dorsală dreaptă, obliterată Figura nr. 12. Derivatele arcurilor arteriale.

Odată cu dezvoltarea gâtului şi deplasarea schiţei cardiace în cavitatea toracică, are loc alungirea carotidelor şi definitivarea sistemului arterial al extremităţii cefalice. III. MORFOGENEZA FEŢEI Dezvoltarea normală a feţei începe odată cu migrarea celulelor crestelor neurale care se combină cu celulele mezenchimale alcătuind ectomezenchimul feţei, din care se dezvoltă mugurii faciali. Creşterea şi dezvoltarea acestora din stadiul de ectomezenchim nediferenţiat până la structurile finale ale capului şi feţei adulte este în mare măsură determinată genetic şi depinde de un larg spectru de molecule de semnalizare, factori de transcriere şi factori de creştere. 304

Embriologie umană

Alţi factori de creştere şi factori de semnalizare care intervin în dezvoltarea feţei sunt: JAGGED1, sonic hedgehog, proteinele de legătură - CREB, GLI3, FGFR1, CASK, şi factorul de creştere FGFR2. Factori importanţi de transcriere sunt DLX5/6 şi PAX3. În procesul de dezvoltare al feţei un factor esenţial îl constituie proteinele matricei extracelulare COL2A1, COL1A2, COL11A2, PIGA, [α]V integrin, glypican 3, fibrilina. Această trecere în revistă a celor mai cunoscute molecule care intervin în dezvoltarea feţei evidenţiază genetica complexă a dezvoltării faciale. Când structura sau expresia acestor gene este alterată, apare un anumit tip de malformaţie facială. Formarea feţei în timpul gestaţiei are loc în principal între săptămâna a 4-a Tabelul nr. 2. Gene cu rol recunoscut în reglarea morfogenezei faciale Gena Tipul Aria de exprimare TGF[alpha] GF (factor de creştere) buze, palat END1 SF (factor de semnalizare) maxilar şi/sau mandibulă RAR[alpha] SF(factor de semnalizare) palat, maxilar şi/sau mandibulă TGF[beta]3 GF(factor de creştere) buze, palat SKI GF(factor de creştere) buze, palat, maxilar şi mandibulă MSX1 HD (homeodomain) Buze, palat DLX 1/2 HD(homeodomain) palat, maxilar şi/sau mandibulă PITX2 HD(homeodomain) palat, maxilar şi/sau mandibulă PAX9 HD(homeodomain) palat, maxilar şi/sau mandibulă AP2 TF (factor de transcriere) buze, palat, maxilar şi mandibulă TTF2 TF(factor de transcriere) palat

Mugurele fronto-nazal Placodele olfactive Mugurele mandibular Stomodeum

Fotografia nr. 10. Dezvoltarea feţei în timpul săptămȃnii a 4-a de gestaţie. 305

Embriologie umană

(embrion de 5 mm) şi a 8-a (embrion de 14,5 mm), prin procese de inducţie, creştere şi diferenţiere inegală, în urma cărora apar mugurii faciali. La sfârşitul săptămânii a 4-a extremitatea cefalică prezintă pe faţa ventrală o mare cavitate denumită stomodeum (gura primitivă), dispusă în sens transversal, delimitat superior de mugurele fronto-nazal iar inferior de mugurele mandibular. Ectodermul de înveliş al mugurelui fronto-nazal se diferenţiază formând în partea infero-laterală a mugurelui fronto-nazal, de o parte şi alta a liniei mediane, cele două placode olfactive din care ia naştere epiteliul senzorial olfactiv. În săptămâna a 5-a de gestaţie gura primitivă este delimitată lateral de doi muguri maxilari dezvoltaţi pe seama mugurelui mandibular. În această săptămână, pe măsură ce creierul îşi măreşte volumul, capul proemină, ochii se deplasează medial iar urechea externă abia schiţată între primele două arcuri branhiale ascensionează. La începutul săptămânii a 6-a mugurele fronto-nazal proliferează în jurul placodelor olfactive formând mugurii nazali mediali şi laterali. Până la naştere, faţa se dezvoltă relativ lent, în principal prin modificarea proporţiilor şi poziţiei relative a componentelor sale. Dimensiunile mici ale feţei înainte de naştere sunt consecinţa unei mandibule şi maxile încă rudimentare, absenţei dentiţiei, dimensiunilor reduse ale cavităţilor nazale şi sinusului maxilar. III. 1. Derivatele mugurilor faciali Mugurii nazali mediali sunt separaţi în săptămâna a 5-a de gestaţie printrun şanţ puţin adânc care dispare în săptămâna a 6-a şi permite contopirea celor doi muguri nazali mediali cu apariţia unei unui masiv median din care se vor dezvolta: porţiunea dorsală şi apexul piramidei nazale; oasele nazale, septul nazal; porţiunea mijlocie a buzei superioare cu philtrum, tuberculul şi frâul ei; osul incisiv; palatul primar. Între mugurii nazal lateral şi maxilar se delimitează şanţul nazo-lacrimal în a cărui extremitate laterală se găseşte cupa optică. În decursul săptămînii a 6-a mugurele nazal lateral fuzionează cu cel maxilar iar şantul nazo-lacrimal se închide. Astfel se stabileşte continuitatea feţei laterale a nasului cu partea laterală a buzei superioare. Concomitent mugurele nazal medial trimite o prelungire denumit proces globos, care fuzionează cu mugurele maxilar transformând şantul olfactiv în canal olfactiv. Mugurii nazali mediali şi septul lor separator vor forma partea membranoasă a septului nazal, porţiunea mediană a regiunii premaxilare a palatului (osul incisiv, premaxilar), cei patru incisivi, gingia, papila incisivă şi frâul buzei superioare. Din materialul mugurelui nazal medial se va diferenţia braţul medial al cartilajului alar iar în regiunea sa inferioară cartilajul paraseptal (vomero-nazal). Vomerul se dezvoltă din pericondrul septului cartilaginos primitiv (format pe 306

Embriologie umană

seama mugurilor nazali mediali) prin mai multe puncte de osificare care apar în decursul lunii a 2-a fetale. Tot de aici se dezvoltă lama perpendiculară a etmoidului care se osifică în luna a 4-a fetală.

Mugurele fronto-nazal Mugurii nazali mediali Mugurele nazal lateral

Mugurele maxilar

Mugurele mandibular

Fotografia nr. 11. Dezvoltarea feţei în timpul săptămânilor a 5-a şi a 6-a de gestaţie.

Mugurele nazal lateral

Masivul median/ mugurii nazali mediali

Mugurele maxilar Mugurele mandibular

Stomodeum

Fotografia nr. 12. Dezvoltarea mugurilor nazali la sfârşitul săptămânii a 6-a de gestaţie.

Osul premaxilar, rudimentar la om, derivă din mezenchimul ce separă mugurii nazali mediali. El este alcătuit dintr-un os premaxilar drept şi unul stâng 307

Embriologie umană

având pe ei mugurii celor patru incisivi superiori. Aceste două oase se sudează de timpuriu cu maxila. Centrii lor de osificare apar în săptămîna a 7-a. Dacă mugurele nazal medial nu fuzionează cu mugurele maxilar, alveola incisivului lateral superior şi mugurele dentar care se dezvoltă la locul de unire vor rămâne situate fie pe premaxilă fie pe maxilă sau între acestea; în caz de palatoschizis (despicătură palatină) incisivul va fi hipoplazic sau chiar absent . Canalul nazo-palatin (canalul incisiv) se formează la locul de unire a mugurelui nazal medial cu cel maxilar. La om orificiile canalului rămân deschise, cel inferior fiind unic şi situat în cavitatea bucală, acoperit de papila incisivă. Conductul lacrimal şi sacul lacrimal apar la finele săptămînii a 6-a, odată cu închiderea şanţului nazo-lacrimal, sub forma unui cordon epitelial solid, întins între unghiul intern al orbitei şi partea superioară a şanţului nazo-lacrimal. La începutul lunii a 3-a cordonul se alungeşte prin proliferare spre cavitatea nazală unde se deschide în meatul inferior. El capătă treptat lumen până spre finele vieţii fetale. Extremitatea sa orbitală dă naştere sacului lacrimal. Lipsa tunelizării canalului spre extremitatea sa nazală este cunoscută ca atrezie a canalului nazolacrimal. Persistenţa şanţului nazo-lacrimal determină despicătura oblică a feţei (coloboma facialis). Mugurii nazali laterali formează: aripile nasului, peretele lateral al piramidei nazale, bolta fosei nazale, cea mai mare parte a capsulei nazale cartilaginoase, lama ciuruită şi masele laterale ale etmoidului cu concha nazală superioară şi mijlocie, concha inferioară, braţul lateral al cartilajului alar şi osul lacrimal. Mugurele frontal formează osul frontal şi porţiunea rostrală a septului nazal osos. Mugurii maxilari apar în săptămîna a 5-a prin scindarea arcului 1 branhial, se îndreaptă medial trecând pe sub primordiul globului ocular pe care îl separă de cavitatea bucală, cresc şi alunecă medial şi caudal de mugurii nazali laterali, pe care-i împing în profunzime şi cu care fuzionează. Pe măsură ce mugurii maxilari cresc şi se apropie de linia mediană, dimensiunile gurii se micşorează. Locul de fuziune al mugurelui maxilar cu cel nazal medial este indicat de crestătura unghiulară a buzei superioare. Din mugurii maxilari se formează cea mai mare parte a etajului mijlociu al feţei: oasele maxilare, oasele palatine, oasele malare, pomeţii obrajilor, porţiunile laterale ale buzei superioare, cea mai mare parte a gingiei superioare. Buza superioară se formează din materialul mugurilor maxilari şi nazali mediali. Mugurii mandibulari se unesc de timpuriu în plan median pe linia mediană pentru a forma etajul inferior al feţei, cu părţile sale dure şi moi: corpul limbii, buza inferioară, gingiile, muşchii masticatori, muşchiul milohioidian, pântecele anterior al digastricului, muşchiul tensor al valului palatin, muşchiul tensor al timpanului, mandibula. 308

Embriologie umană

La formarea mandibulei participă şi mezenchimul primului arc branhial. Punctele de osificare apar în dreptul orificiului mentonier în săptămîna a 7a, în apropierea lamelor laterale ale cartilajului Meckel. Regiunea mentonieră este plată până la apariţia mentonului în săptămâna a 7-a; forma definitivă a acestei regiuni este determinată de dezvoltarea ulterioară a mandibulei. După naştere mandibula va creşte în lungime prin depunere de os pe marginea posterioară a ramului ascendent iar în înălţime prin depunere de os pe marginile alveolară şi inferioară. Etapa de modelare a feţei este caracterizată de înălţarea şi alungirea dorsului nasului, dispariţia urmelor şanţurilor separatoare, migrarea ochilor în poziţie ventrală în timpul săptămânilor a 5-a – a 7-a de gestaţie, cu micşorarea proeminenţelor frontale şi apariţia mentonului în săptămâna a 7-a de gestaţie. La finele săptămînii a 8-a de gestaţie faţa capătă aspect uman prin dispariţia şanturilor separatoare dintre mugurii faciali. III. 2. Dezvoltarea nasului Nasul se dezvoltă din materialul mugurelui frontal care dă naştere oaselor nazale; mugurilor nazali interni care formează apexul şi dorsum nasi; mugurilor nazali externi care formează cartilajele nazale, concha superioară, mijlocie şi inferioară, aripile nasului şi părţile latero-nazale până la unghiul medial al pleoapei. Apariţia cavităţii nazale are loc în timpul săptămânii a 6-a de gestaţie, când placodele olfactive devin tot mai adânci datorită creşterii mugurilor nazali învecinaţi devenind fosete olfactive care pătrund în mezenchimul subiacent, transformându-se în şanţuri şi apoi canale olfactive. Fiecare canal olfactiv are un orificiu anterior numit narină primitivă şi unul posterior obstruat de către membrana oro-nazală (faza de sac olfactiv). Prin resorbţia membranei oro-nazale în săptămâna a 7-a de gestaţie, canalele olfactive se deschid direct în cavitatea orală primitivă prin choanele primitive. Acestea sunt situate de-o parte şi de alta a liniei mediane şi posterior de palatul primar. Odată cu formarea palatului secundar la sfârşitul săptămânii a 8-a de gestaţie şi cu dezvoltarea cavităţii nazale, choana definitivă se situează la joncţiunea dintre cavitatea nazală şi faringe. Piramida nazală iniţial lată şi turtită, cu narinele obturate, situate ventral îşi capătă aspectul definitiv odată cu alungirea dorsului nasului şi poziţionarea definitivă a choanelor. Sinusurile paranazale se dezvoltă ca nişte diverticuli ai pereţilor nazali ce se extind înspre maxilă, etmoid, osul frontal şi osul sfenoid alcătuind patru perechi de sinusuri paranazale: frontal, etmoid, maxilar şi sfenoid. Primele se formează sinusurile maxilare, care apar în luna a 4-a de gestaţie; 309

Embriologie umană

cavităţile rezultate au dimensiuni mici la naştere dar se expansionează în interiorul maxilarului în perioada copilăriei. Sinusurile etmoidale apar în luna a 5-a de gestaţie dar nu se dezvoltă complet înainte de pubertate. Sinusurile sfenoidale se dezvoltă ca extensii ale sinusurilor etmoidale, după naştere, în primul an de viaţă şi continuă să se expansioneze în perioada copilăriei. Sinusurile frontale apar la vârsta de 5 – 6 ani şi îşi măresc dimensiunile în perioada adolescenţei. Fiecare sinus frontal este alcătuit din două spaţii independente, cu origini diferite, care nefiind fuzionate drenează separat. Sinusurile paranazale ating maximum de dezvoltare la pubertate. Fizionomia umană a feţei se conturează o dată cu dezvoltarea sinusurilor. III. 3. Septarea gurii Prima fază a procesului de septare a gurii este caracterizat prin comunicarea largă a canalelor olfactive cu gura primitivă Această stare, definitivă la peşti, reprezintă la om faza „piscină”. Gura primitivă are aspectul unei cavităti comune respiratorii şi bucale cu contur neregulat, limitată lateral de mugurii maxilari şi inferior de către mugurii mandibulari. Bulbul rahidian

Canale semicirculare urechea internă

Tuba Eustachio Maxila Stomodeum Limba

Procesul palatin orientat caudal

Procesul palatin orientat caudal

Cartilajul hioid

Fotografia nr. 13. Dezvoltarea gurii – faza „piscină”. Secţiune transversală prin embrion uman. Vârsta gestaţională 42 – 44 zile. Coloraţie HE. Ob. X 20. 310

Embriologie umană

Pe faţa internă a fiecăruia dintre cei doi muguri maxilari se observă câte un proces palatin asemănător cu o lamelă ce se dezvoltă caudal, de o parte şi de alta a limbii care ocupă cea mai mare parte a gurii primitive. În timpul fazei „piscină” rolul şanţului olfactiv este pur olfactiv. Mugurele nazal medial Mugurele nazal lateral

Mugurele maxilar Procesul palatin orientat caudal

Stomodeum Fotografia nr. 14. Aspectul gurii primitive în faza „piscină”.

Următoarea fază este cea „amfibiană”, în cadrul căreia choanele primitive sunt foarte apropiate de narine şi buza superioară, iar peretele despărţitor dintre cele două canale olfactive formează un sept nazal median osos care devine partea mediană a plafonului gurii primitive deci un început de separare a gurii primitive de cavitatea nazală.

Procesul palatin orizontalizat

Fotografia nr. 15. Aspectul gurii primitive în faza „amfibiană”. 311

Embriologie umană

Palatul primar, osos, constituit printr-o extensie posterioară a procesului intermaxilar formează planşeul cavităţii nazale, separând incomplet cavitatea orală de cavitatea respiratorie reprezentată prin cele două canale olfactive care comunică între ele.

Septul nazal Procesul palatin

Procesul palatin orizontalizat

orizontalizat Limba

Stomodeum

Figura nr. 13. Aspectul gurii primitive la vârsta de 7 ½ săptămâni - faza „amfibiană”.

Odată cu creşterea şi adâncirea arcului mandibular în săptămâna a 8-a limba se deplasează caudal şi permite ascensiunea proceselor palatine. Acestea ascensionează, ajung în poziţie orizontală, fuzionează pe linia mediană şi formează palatul secundar. Procesele palatine fuzionează anterior cu palatul primar, la acest nivel persistând foramen incisive ca o demarcaţie între palatul primar şi cel secundar. Filtrum al buzei superioare

Masivul median cu cei 4 incisivi

Palatal primar Sutura în “Y” Procesele palatine fuzionate

Figura nr. 14. Aspectul gurii primitive în faza „mamifer ”. 312

Embriologie umană

Cavitatea nazală Septul nazal

Conca nazală

Sutura în “Y” Limba Cavitatea orală Figura nr. 15. Septarea gurii - faza „mamifer”.

Cavitatea nazală Septul nazal Procesele palatine fuzionate

Sutura în “Y” Mugure dentar

Maxila Cavitatea orală Limba

Cartilajul Meckel Orificiul laringian superior

Cartilajul hioid Cartilajele aritenoide

Fotografia nr. 16. Dezvoltarea gurii – faza mamifer. Secţiune transversală prin embrion uman. Vârsta gestaţională 54 – 56 zile. Coloraţie HE. Ob. X 40. 313

Embriologie umană

În perioada fuziunii proceselor palatine, septul nazal coboară pentru a se uni cu palatul nou format. Palatul moale nu este complet dezvoltat, astfel încât persistă comunicarea dintre cavitatea respiratorie şi cea orală. În faza “amfibiană” canalul olfactiv captă rol respirator. În faza „mamifer” a septării gurii, săptămânile a 8-a – a 10-a de gestaţie, se edifică palatul moale şi nazofaringele iar cele două cavităţi nazale sunt despărţite atât între ele cât şi de cavitatea orală. Palatul moale se formează printr-un proces de fuziune al celor două procese palatine, care progresează de la extremitatea lor ventrală către cea dorsală. Mezenchimul din porţiunea dorsală a palatului secundar se condensează pentru a da naştere vălului palatin, luetei, musculaturii palatului moale şi nazofaringelui. Odată cu formarea palatului moale ectomezenchimul de la nivelul mugurelui frontal şi mugurilor nazali mediali proliferează alcătuind septul nazal median. Acest sept creşte caudal, fuzionează cu faţa superioară a palatului dur şi a palatului moale separând cavitatea orală de cavitatea nazală şi cavităţile nazale între ele. Linia de sutură - de forma literei Y - este situată în plan median. La începutul lunii a 3-a faţa este mică în comparaţie cu neurocraniul, datorită absenţei sinusurilor paranazale şi dimensiunii reduse a mandibulei. III. 4. Malformaţii congenitale ale feţei Raportate la stadiul de dezvoltare embrionară în care apar, malformaţiile congenitale faciale pot fi clasificate în trei categorii: malformaţii care apar în perioada embrionară precoce, malformaţii care apar în momentul formării mugurilor faciali, malformaţii care apar în momentul creşterii şi fuziunii mugurilor faciali. III. 4. 1 Malformaţii care apar în perioada embrionară precoce, în săptămâna a 3-a de gestaţie. Pot fi forme severe precum aprosopia sau forme mai puţin severe rezultate din perturbarea procesului local de reglare, forme care constau în dedublări cu diverse localizări: la nivelul nasului - rinodimia, la nivelul gurii - stomodimia, dedublarea arcului mandibular - polignatism. -Aprosopia caracterizată prin atrezia mugurilor faciali în totalitate, lipsa feţei şi înlocuirea ei printr-o cavitate cu pereţi neregulaţi. -Diprosopia sau dedublarea feţei constituie o altă malformaţie congenitală severă. Malformaţie congenitală majoră, incompatibilă cu viaţa, însoţită de alte malformaţii congenitale: narine obstruate, cele două jumătăţi ale piramidei nazale incomplet dezvoltate. 314

Embriologie umană

Fotografia nr. 17. Diprosopie (dedublare a feţei) prin lipsa alipirii mugurilor faciali.

III. 4. 2 Malformaţiile care apar în momentul formării mugurilor faciali, în săptămânile a 3-a şi a 4-a de gestaţie.

Fotografia nr. 18. Ciclopie asociată cu proboscis (tub nazal unic rezultat prin fuziunea în exces a mugurilor nazali) inserat deasupra unei fante palpebrale unice.

-Ciclopia este caracterizată de existenţa unui ochi unic rezultat din contopirea celor două vezicule optice; se însoţeşte de fuziunea bulbilor olfactivi. -Otocefalia din cadrul sindromului holoprozencefalic constituie rezultatul 315

Embriologie umană

dezvoltării anormale a prozencefalului, ageneziei mugurilor mandibulari şi maxilari. În absenţa mandibulei urechile fuzionează pe linia mediană, se asociază hipotelorism şi hipoplazia piramidei nazale. -Arinencefalia se manifestă prin agenezia rinencefalului şi a structurilor cu rol olfactiv. Este însoţită de absenţa parţială a piramidei nazale, a mucoasei olfactive şi tracturilor olfactive, absenţa porţiunii mijlocii a buzei superioare, gingiei aferente şi mugurilor dinţilor incisivi.

Fotografia nr. 19. Arinencefalie.

-Lipsa nasului este cauzată de atrofia placodelor olfactive. Existenţa unei singure narine este determinată de existenţa unei singure placode olfactive. -Atrezia choanală se descrie ca o închidere posterioară a porţiunii nazale care este conectată cu nazofaringele. Septul nazal este incomplet prin oprirea lui în stare embrionară Atrezia coanală poate fi unilaterală sau bilaterală, osoasă sau membranoasă, completă sau parţială. Poate fi izolată sau asociată cu alte anomalii craniene, ex. sindromului Apert (acro-cefalo-sindactilie) . -Aglosia congenitală este o malformaţie extrem de rară care constă în lipsa de dezvoltare a limbii; se asociază cu anomalii scheletice. III. 4. 3 Malformaţii care apar în momentul creşterii şi fuziunii mugurilor faciali, în săptămânile a 5-a şi a 8-a de gestaţie. -Micrognatism sau mandibula mică poate fi întâlnită izolat sau asociată cu alte malformaţii. Hipoplazia mandibulei este consecinţa atreziei parţiale sau hipoplaziei mugurilor mandibulari, induse de diverse cauze printre care 316

Embriologie umană

administrarea aminopterinei în timpul sarcinii sau alcoolismul cronic dar poate fi şi un simptom al multor sindroame care au la bază aberaţii cromozomale: trisomia 13, trisomia 15, trisomia 18. Hipoplazia mandibulei constituie una din manifestările tipice în cadrul unor boli ereditare datorate unor anomalii genetice, cum sunt sindroamele: Cornelia de Lange, Pierre-Robin, Treacher-Collins, Smith-LemliOpitz. -Macrognatism (mandibula de mari dimensiuni) este însoţită de prognatism având frecvent caracter ereditar ca în celebrul prognatism inferior al familiei de Bourbon. -Microstoma reprezintă fenomenul invers, orificiul bucal are dimensiuni reduse sau este punctiform ca urmare a hiperplaziei mugurilor mandibulari. -Macrostoma este caracterizată prin deschiderea anormal de mare a cavităţii bucale, prin defect în confluenţa şi sudarea mugurilor maxilar şi mandibular; poate fi unilaterală sau bilaterală.

Fotografia nr. 20. Macrostoma prin hipoplazia mugurilor mandibulari şi maxilari. Se observă întârziere în dezvoltarea feţei, obiectivată prin micrognatism, urechi jos inserate, piramida nazală de dimensiuni reduse, hipertelorism. În mod particular în acest caz se observă fistule şi chisturi dermoide situate anterior de pavilionul urechii, ca resturi ale primei pungi branhiale.

-Fistule şi chisturi dermoide ale feţei apar datorită persistenţei resturilor ectodermale la nivelul şanturilor iniţial separatoare dintre mugurii faciali. Se observă mai frecvent ca relicve ale primei pungi branhiale, situate într-o arie triunghiulară, anterior de pavilionul urechii. 317

Embriologie umană

-Bolta palatina ogivală este determinată de întârzieri în dezvoltarea mugurilor maxilari şi a proceselor palatine. Bolta palatină îngustă şi adâncă, asemănătoare unei ogive de catedrală gotică poate constitui un aspect izolat dar este tipică pentru sindromului alcoolic fetal, sindromul Cornelia de Lange şi pentru afecţiuni genetice ale scheletului sunt asociate cu: -hipoplazia facială laterală a strucuturilor, ca în cazul disostozei mandibulo-faciale Franceschetti (sindrom Treacher Collins); -hipoplazia mediofacială şi sinostoza coronară, ca în sindromul Apert. -Despicături ale feţei, nasului, buzelor, palatului. Aceste malformaţii constau în persistenţa unora dintre şanţurile existente între mugurii faciali, în săptămânile a 5-a şi a 8-a de gestaţie. La om, aceste despicături şi alte anomalii congenitale pot fi induse de hipoxie maternă , provocată de exemplu, de deprinderi materne precum fumat (Shi), abuzul de alcool sau de unele tratamente ale hipertensiunii arteriale materne (Hurst). Alţi factori de mediu care pot induce despicături ale feţei, nasului, buzelor, palatului sunt: -expunerea la pesticide; -dieta si aportul de vitamine matern inclusiv retinoizi (vitamina A); -medicamente anticonvulsivante; -nitraţi ; solvenţi organici ; droguri ilegale (cocaină, heroină, etc ). Despicăturile pot fi sistematizate din punct de vedere topografic astfel: -Despicături Faciale o oblice (1/1.300 nou-născuţi vii) - comisura buzei sau aripioara nazala-orbita o transversale (0.3% din totalul despicaturilor) comisura bucalăureche -Despicături Labiale o parţiale superficiale „cheiloschisis” (cheilon gr. roşul buzelor; schizis despicătură) care afectează roşul buzelor  unilaterale  bilaterale o totale (cheilognatoschisis) - afectează roşul buzelor şi arcada dentară -Despicătura palatului „palatoschizis” o poate afecta palatul moale - predomină la băieţi, 80% sunt unilaterale; la 10 – 40 % din cazuri pot avea caracter familial o poate afecta palatul osos - predomină la fete, pot fi parţiale sau totale; în 80% din cazuri asociază lueta bifidă. -Coloboma facialis sau fisura oblică a feţei, situată între mugurele nazal lateral şi cel maxilar de aceeaşi parte; are aspectul unei fisuri întinse de la unghiul intern al ochiului la buza superioară. 318

Embriologie umană

-Rinoschizis apare în cazul persistenţei şanţului dintre mugurii nazali interni, la nivelul ariei triunghiulare. Dacă acelaşi şanţ persistă în aria infranazală, determină despicătura mediană a buzei superioare. În cazul persistenţei şanţului dintre mugurii nazali interni pe toată întinderea sa, se dezvoltă despicătura mediană a feţei (sindromul Mohr). -Despicătura mediană a buzei inferioare survine în lipsa alipirii celor doi muguri mandibulari. -Despicăturile laterale ale buzei superioare pot interesa buza în întregime şi se pot asocia cu despicături totale sau parţiale ale ale palatului primar, putând fi unilaterale sau bilaterale. -Despicătura labială constituie una din cele mai frecvente malformaţii congenitale, cu o incidenţă de 1/1000 nou-născuţi. Fraser a estimat la 4 - 7% riscul recurenţei despicăturii labiale la cuplurile care au un copil purtător de despicătură labială dacă nici un părinte nu este afectat şi la 11% dacă un părinte este afectat.

Fotografia nr. 21. Cheiloschizis - despicătură unilaterală stângă a buzei superioare.

Despicătura labială apare ca o consecinţă a lipsei de dezvoltare şi coalescenţă a mugurilor nazali interni cu mugurii maxilari. Din punct de vedere al structurilor interesate poate afecta roşul buzelor, caz în care poartă numele de cheiloschizis sau poate interesa şi gingia constituind cheilognatoschizis. Cheilognatoschizis poate fi izolată sau asociată cu alte anomalii. Cheilognatoschizis poate fi unilateral sau bilateral, caz în care constituie „buza de iepure”. 319

Embriologie umană

Fotografia nr. 22. Cheilognatoschizis bilateral. Despicătura profundă, bilaterală a buzei superioare şi gingiei realizează aspectul buzei de iepure.

Cheilognatoschizis se poate asocia unilateral sau bilateral cu despicătura palatului. Despicătura labio-palatină poate avea un caracter familial şi poate fi asociată cu diverse alte anomalii. -Palatoschizis - poate fi unilateral sau bilateral, ca malformaţie izolată sau asociată cu alte despicături sau cu alte malformaţii congenitale.

Fotografia nr. 23. Cheilognatopalatoschizis - despicătură unilaterală stângă a buzei superioare, gingiei şi palatului osos.

320

Embriologie umană

Despicătura buzei, gingiei şi palatului osos constituie cheilognatopalatoschizis. Existenţa cheilognatopalatoschizis bilateral constituie „gura de lup”. Despicătura palatină poate fi localizată strict la nivelul palatului moale în regiunea luetei şi a vălului palatin sau se poate extinde spre narine interesând şi palatul dur şi maxilarul cu regiunea alveolară. Din punct de vedere embriologic şi genetic mecanismul apariţiei despicăturii palatului osos (asociată sau nu cu despicătura buzei) diferă de cel al despicăturii palatului moale. Multe gene (în special variante ale secventei genelor IRF6, PVRL1 şi MSX1) asociate cu sindroame care prezintă despicătură a buzei/palatului contribuie şi la apariţia cazurilor izolate de despicătură a buza/palatului (Cox). Înţelegerea complexităţii genetice implicate în morfogeneza etajului mijlociu al feţei, inclusiv procesele moleculare şi celulare, a devenit posibilă odată cu cercetarea pe modele animale, a genelor BMP4, SHH, SHOX2, FGF10 şi MSX1.

Fotografia nr. 24. Cheilognatopalatoschizis - despicătură unilaterală dreaptă a buzei superioare şi gingiei, asociată cu despicătură laterală stângă a buzei superioare, care se continuă cu despicătura gingiei aferente, despicătura palatului osos şi a palatului moale.

Există numeroase sindroame care asociază despicături ale buzei şi/sau ale palatului: 321

Embriologie umană

-despicături ale buzei şi/sau ale palatului asociate cu anomalii cerebrale în cadrul sindromului holoprozencefalic; -despicături ale buzei şi/sau ale palatului asociate cu anomalii ale membrelor în sindromului Roberts, sindromul oro-facio-digital I şi II; -despicături ale buzei şi/sau ale palatului asociate cu displazie ectodermală în cadrul sindromului E.E.C.; -despicături ale buzei şi/sau ale palatului asociate cu anomalii craniofaciale în sindromul Treacher-Collins şi sindromul Apert; -despicături ale buzei şi/sau ale palatului în cazul aneuploidiilor autozomale: trisomia 6, trisomia 13, trisomia 15, trisomia 18 . Despicăturile oro-faciale au o etiologie complexă, care implică atât factori genetici cât şi de peristază; incidenţa variază între 1/500 – 1/2500 nou-născuţi, în funcţie de zona geografică. Deşi despicătura buzei şi despicătura palatului constituie entităţi distincte, anticonvulsivantele pot fi o cauză a ambelor malformaţii. -Macroglosia semnifică o creştere a dimensiunilor limbii; poate fi doar aparentă în cazul existenţei unei hipoplazii mandibulare asociată cu absenţa dinţilor. Adevărata hipertrofie linguală este întâlnită în sindromul Down şi sindromul Cornelia de Lange, caz în care se asociază cu retard mental. -Ankiloglosia constă în imposibilitatea mobilizării limbii, prin persistenţa anormală a frenului lingual până la vârful limbii. -Limba bifidă sau trifidă apare prin lipsa fuziunii mugurilor linguali; poate exista ca anomalie izolată sau concomitent cu alte malformaţii congenitale în cadrul unor sindroame. -Microsomiile faciale constituie un grup de malformaţii congenitale care constau în subdezvoltarea regiunii faciale inferioare şi a mandibulei, asociată cu anomalii ale palatului şi urechii externe induse de dezvoltarea deficitară a primelor două arcuri branhiale. Disostoza mandibulo-facială se întâlneşte în sindroamele genetice Goldenhar, Treacher-Collins şi Hallerman-Streif. III. 4. 4. Sindroame care asociază malformaţii congenitale ale feţei -Sindromul Pierrre – Robin Constituie o neurocristopatie. Anomaliile de migrare ale celulelor crestelor neurale au ca efect: - anomalii de creştere şi dezvoltare embrionară ale primului arc branhial (hipoplazie mandibulară severă, glosoptoză şi palatoschizis); -anomalii de migrare celulară la nivelul porţiunii membranoase a septului ventricular (defect septal ventricular). 322

Embriologie umană

Fotografia nr. 25. Sindrom Pierre Robin cu hipoplazie mandibulară severă.

Sindromul Pierrre-Robin se caracterizează prin triada: -micrognatism - mandibulă neobişnuit de mică, cu retrognatism, mandibula pare trasă înapoi; -glosoptoză - deplasare posterioară sau retragere a limbii, care obstruează glota, provoacă obstrucția căilor respiratorii superioare; -palatoschizis - despicătura palatină cu închiderea incompletă a palatului, este prezentă în majoritatea pacienţilor. Hipoplazia mandibulară, ca manifestare principală, induce glosoptoză cu obstrucția căilor aeriene superioare şi palatoschizis median. Limba situată mult posterior ajunge până la sinusurile nazale, printre stâlpii palatului, care sunt orientaţi mai jos. Chiar de la vârsta de nou-născut sunt prezente semnele de hipoxie, poate exista detresă respiratorie marcată sau numai dificultăţi de respiraţie şi de alimentaţie; despicătura palatului poate fi completă sau se exprimă numai prin luetă (uvulă) bifidă, eventual numai prin boltă palatină ogivală. În cursul mai multor luni sau ani, mandibula se poate dezvolta până la o mărime fiziologic satisfăcătoare aşa încât adulţii cu sindrom Robin pot să nu mai prezinte deformaţii faciale izbitoare. Prognosticul depinde de gradul anomaliei, existând pericolul asfixiei sau leziunilor cerebrale prin hipoxie cronică; obstrucţia severă a căilor aeriene superioare face necesară traheostomia. 323

Embriologie umană

Tratamentul poate fi postural (prin poziţie ventrală a sugarului), însoţit de o tehnică atentă a alimentaţiei şi fixarea limbii (sutura părţii anterioare a limbii la maxilarul inferior dacă acesta este suficient de dezvoltat pentru a se putea acomoda la dimensiunile limbii). Pentru ameliorarea simptomatologiei este necesară corecţia chirurgicală a despicăturii palatine. -Sindromul Treacher Collins (disostoza mandibulo-facială Franceschetti) este un complex malformativ dominat de asociarea: - coloboma pleoapelor, - anomalii ale dezvoltării urechii externe, - micrognatism, - şi hipoplazia regiunilor zigomatico-malare ale craniului. Sindromul Treacher Collins se transmite autozomal-dominant este caracterizat de displazia primului şi uneori a celui de-al doilea arc branhial (probabil între a 5-a şi a 9-a săptămână de gestaţie) manifestată printr-o oprire a dezvoltării oaselor faciale care derivă din aceste prime două arcuri branhiale. Distribuţia pe sexe (sex ratio) este egală, cu variabilitate a trăsăturilor sindromului. În formele complete, aspectul general este de „cap de pasăre”, cu hipoplazia oaselor malare (trăsătura majoră prezentă în toate cazurile) şi a mandibulei. Unghiul dintre frunte şi nas este aplatizat.

Fotografia nr. 26. Sindromul Treacher Collins asociază hipoplazia severă a mandibulei şi etajului mijlociu feţei.

În 1/3 din cazuri se observă palatoschizis, discrepanţă între maxilar şi dinţi cu frecvente malocluzii dentare. Fantele palpebrale sunt orientate antimongoloid în 324

Embriologie umană

toate cazurile şi pot asocia coloboma treimii externe a pleoapei inferioare şi ocazional microftalmie. La peste 50% dintre bolnavi există depresiuni preauriculare, fistule oarbe şi/sau apendice cutanate situate între tragus şi comisura bucală. urechile pot fi malformate, cu defecte ale canalului auditiv extern. 1/3 dintre bolnavi prezintă malformaţii ale urechii medii sau interne asociate cu conductul auditiv extern stenozat sau absent; bolnavii acuză surditate de conducere sau hipoacuzie. Dismorfismul este prezent la naştere iar hipoacuzia poate fi detectată ulterior. Creşterea oaselor feţei în copilărie şi mai ales în adolescenţă are implicaţii cosmetice considerabile dar există şi posibilitatea ca procesul de creştere să atenueze dismorfismul facial. Se pot asocia boli congenitale ale inimii precum defectul septal ventricular. O atenţie deosebită trebuie acordată deficitului de auz pentru depistarea precoce şi iniţierea tratamentului. Recuperarea psihosocială este dificilă în cazurile cu surditate totală şi deficit intelectual. Tulburările de auz se pot corecta, cel puţin parţial, prin plastie de timpan sau prin protezare acustică cu aparate auditive. Ca şi în alte displazii embrionare, nu există tratament etiologic. Intervenţia chirurgicală este indicată pentru corectarea tulburărilor de masticaţie, deglutiţie şi ale vorbirii sau chiar şi numai pentru motive estetice, în general după vârsta de 2 ani. -Sindromul Cornelia de Lange. Se apreciază că acest sindrom afectează între 1/10000 şi 1/30 000 din numărul total de nou-născuţi, cu repartiţie egală între cele două sexe.

Fotografia nr. 27. Sindrom de Lange cu aspect tipic al feţei. 325

Embriologie umană

Etiopatogenia este necunoscută. Se crede că la baza acestui sindrom stau anomalii genetice, însă aceste modificări sunt greu de pus în evidenţă. Semnele principale costau în: aspect patognomonic al feţei şi capului, statură mică, synophoris, trunchi cu aspect cilindric, mameloane mici; cutis marmorata, nistagmus, miopie, strabism, malformaţii cardiace, organe genitale hipoplazice. Constant la nivelul feţei se observă hipertelorism, fante antimongoloide, narine subţiri, comisuri „căzute”, micrognaţie, microcefalie, brahicefalie, păr jos implantat, pe ceafă. Se pot asocia: voce groasă, inexpresivă; retard psihomotor sever, hipertonie musculară; hirsutism, sprâncene groase, gene alungite şi arcuite; mâini şi picioare scurte; police plasat proximal; uneori poate exista monodactilie. Evoluţia şi prognosticul sunt rezervate. Decesul poate surveni precoce (de multe ori chiar în primele săptămâni de viaţă), prin infecţii supraadăugate, ca urmare a aspiraţiei de lichide în căile respiratorii şi prin malformaţii cardiace. - Sindromul Apert sau acro-cefalo-sindactilia Apert este o boală rară, cu o incidenţă de 1/65000 – 1/85 000 nou-născuţi. Sindromul Apert se transmite ereditar, autozomal dominant.

Fotografia nr. 28. Sindromul Apert Craniul are formă de „turn”, este scurt şi înalt, prin închiderea precoce a suturii craniene coronare.

Sindromul este caracterizat prin malformaţii congenitale ale mâinilor, feţei şi craniului. Dismorfismul facial marcat include fante palpebrale orientate 326

Embriologie umană

„antimongolian”, hipertelorism orbital, strabism, proptoză, boltă palatină ogivală. Închiderea precoce a suturii coronare şi lipsa de creştere la nivelul suturii dintre oasele sfenoid şi etmoid determină aspectul în turn al craniului (turicefal sau oxicefal). Mâinile pacienţilor cu sindrom Apert prezintă întotdeauna patru caracteristici comune: - police scurt, cu deviere radială; - sindactilie complexă a degetelor 2, 3, 4; - simbrahifalangism - falange scurte şi alipite - a degetelor 2, 3, 4; - simplă sindactilie cu disparţia celui de-al patrulea spaţiu interdigital. Capul este lăţit în sens transversal şi cu diametrul antero-posterior mult micşorat, profilul occipito-cervical al craniului fiind rectiliniu. Nasul este proeminent; maxilarul este mic şi madibula aplatizată. De asemenea prezintă anomalii oculare de tip strabism convergent. Sindactilia este simetrică la mâini şi picioare, afectând degetele II, III şi IV. -Sindromul alcoolic embrio-fetal. Se caracterizează prin nanism primar, retard psihic moderat, microcefalie şi facies particular.

Fotografia nr. 29. Sindromul alcoolic embrio-fetal cu facies de aspect tipic: macrostoma, filtrum aplatizat şi alungit, piramida nazală de dimensiuni reduse, micrognatism, urechi jos inserate.

Fetopatia alcoolică survine la descendenţii mamelor care au consumat alcool în timpul perioadei de organogeneză; apare cu o frecvenţă de 2‰ şi are expresie parţială la un număr de 3 - 5 născuţi vii/ 1000 de naşteri. Date recente sugerează că aproximativ 30g alcool etilic absolut ingerate zilnic de femeia gestantă dau un risc semnificativ (10%) de producere a patologiei fetale. Pe loturi de femei gravide s-a demonstrat că, la cantităţi mai mari, riscul creşte la 20%. 327

Embriologie umană

Faciesul acestor copii are aspect caracteristic: fante palpebrale scurte, plică epicantică, hipoplazia etajului facial inferior, nas scurt. Anomaliile sistemului nervos central au grade diferite de severitate: microencefalie cu anomalii ale migrării neuronale, anomalii cerebeloase, polimicrogirie, agenezia corpului calos, defecte de tub neural, holoprozencefalia, arinencefalia. Microcefalia se asociază cu dezvoltarea defectuoasă a sistemului nervos central şi în unele cazuri cu anomalii ale EEG; coeficientul de inteligenţă are valori relative reduse, cuprinse între 65 şi 85. Pe plan mondial sindromul alcoolic embrio-fetal este cauza cea mai cunoscută a retardului mental. Aproape toţi copiii afectaţi prezintă întârzierea creşterii pre- şi postnatale cu afectarea îndeosebi a creşterii în lungime. Aproximativ 50% din cazuri prezintă anomalii cardiace asociate. Se mai notează creste palmare anormale, anomalii articulare, anomalii ale urechii, ale organelor genitale externe şi hemangioame cutanate. Severitatea simptomatologiei este direct proporţională cu cantitatea şi distribuţia în timp a consumului de alcool de către mamă. -Sindromului E.E.C. cunoaşte transmitere ereditară. Este caracterizat de triada: -ectrodactilie (ektroo gr. = eliminat) absenţa degetului mijlociu sau a degetelor 2, 3, 4 la măini sau la picioare însoţită de „sindactilie” alipirea unor degete, cu deformarea caracteristică a mâinilor „mână despicată” (manus bifurcata) sau a picioarelor în „cleşte de homar” ;

Fotografia nr. 30. Sindromul E.E.C. Se observă hipoplazia etajului mijlociu al feţei, despicătură laterală stângă a buzei superioare şi gingiei, despicătura palatului osos şi a palatului moale asociată cu despicătură laterală dreaptă a buzei superioare şi gingiei.

328

Embriologie umană

-displazie ectodermală hipohidrotică care semnifică anomalii ale epidermei, păr rar şi friabil, absenţa glandelor sudoripare (hipohidroză); -multiple despicături (cleft eg. = despicătură) la nivelul feţei: despicături unilaterale sau bilaterale ale buzei superioare, asociate cu despicătura palatului unilateral sau bilateral, până la cheilognatopalatoschizis bilateral (gură de lup).

Bibliografie 1. Andronescu A., Anatomia dezvoltării omului, Ed. Med. Bucureşti, 1986 2. Anghelescu V., Embriologie normală şi patologică, Ed. Academiei, Bucureşti, 1983 3. Chircor Lidia, Dina Constantin, Variante anatomice şi malformaţii congenitale, Editura Paco, Bucureşti, 2007 4. Chircor Lidia, Surdu Loredana, Compendiu de Embriologie, Editura Ex Ponto, 2012 5. Chiriac M., Zamfir M., Antohe D., Anatomia trunchiului, vol.II, Universitatea de medicină şi farmacie Iaşi, 1991 6. Cox T.C. Taking it to the max: The genetic and developmental mechanisms coordinating midfacial morphogenesis and dysmorphology. Clin. Genet.65 (3):163–176. 2004 7. Geormăneanu Mircea, Patologie indusă prenatal, Edit. Medicală Bucureşti, 1989 8. Green R., The human embryo Research debates, Oxford Univ. Press, 2001 9. Harrison M.R., Evans M.I., The Unborn Patient, 3rd ed., 2001 10. Hurst J.A.; Houlston R.S., Roberts A., Gould S.J. and Tingey W.G.

Transverse limb deficiency, facial clefting and hypoxic renal damage: an association with treatment of maternal hypertension? Clin. Dysmorphol. 4(4): 359–363. 1995 11. Krishnarao Appasani, Raghu K. Appasani, Stem Cells & Regenerative Medicine: From Molecular Embryology to Tissue Engineering, Humana Press 2010 12. Lancaster E., Pedisich P., Congenital Malformations Australia 1981-1992, Birth defects series 1, 1995 13. Larsen W.J., Development of the head, the neck, and the eyes and ears, Human Embryol; 12: 309-51. 1993 14. Larsen J. William- Human Embryology, 3rd Edition Churchill Livingstone, 2001 15. Larsen J. William, Anatomy: Development, Function, Clinical Correlations, Saunders, 2002 16. Moore and Persaud, Before We Are Born, 5th ed., 2003 329

Embriologie umană

17. Moore K.L., Persaud T.V., The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 9th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2011 18. O'Rahilly Ronan, Müller Fabiola “Human Embryology and Teratology” 3rd ed. New York: Wiley-Liss. (2001) 19. Poirier J., Cohen I., Baudet J., Embryologie Humaine, Maloine S.A.Edit., Paris, 1992 20. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J., Leçons d'embryologie humaine, 4ème éd., Paris, Vigot, 2006 21. Sadler Thomas W., Langman Jan., Langman's Medical embryology, 12th edition, Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 22. Sadler T. W. Langman's Medical Embryology, 13th edition, North American Ed., 2014 23. Schoenwolf Gary C., Bleyl Steven B., Brauer Philip R., Larsen’s human Embryology, 4th edition., Churchill Livingstone/Elsevier, 2008 24. Shi M., Wehby G.L. and Murray J.C. Review on Genetic Variants and Maternal Smoking in the Etiology of Oral Clefts and Other Birth Defects. Birth Defects Res., Part C 84 (1): 16–29. 2008 25. Sido - Gridorescu Fr., Embriogie Generală şi specială, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 26. Schmidt Ana-Nadia, Embriologie Specială, edit. Intelcredo, 2002

330

Embriologie umană

MORFOGENEZA APARATULUI RESPIRATOR Complexul proces de morfogeneză al aparatului respirator include procesele de creştere şi maturare, a căror derulare normală necesită o serie de interacţiuni controlate, care implică atât factori fizici (forţe mecanice) cât şi comunicare intercelulară. Dintre factorii fizici care influenţează procesul de creştere se remarcă: spaţiul intratoracic, volumul lichidului amniotic, presiunea şi volumul lichidului pulmonar, şi în special dinamica lichidului pulmonar. Creşterea plămânilor în perioada fetală este favorizată de distensia pulmonară asigurată de mişcările respiratorii ale fătului. Lichidul pulmonar fetal joacă un rol crucial în procesele de creştere ce au loc la nivelul plămânilor, reţinerea lichidului pulmonar în interiorul viitoarelor căi respiratorii fiind absolut necesară pentru menţinerea nivelului de distensie care asigură şi stimulează creşterea căilor respiratorii. Lichidul pulmonar produs de plămâni în timpul vieţii fetale este eliminat prin trahee, de unde fie este înghiţit fie ajunge în amnion. În timpul pauzelor respiratorii, căile respiratorii superioare opun rezistenţă la eliminarea lichidului pulmonar încât acesta se acumulează în arborele respirator asigurând distensia necesară dezvoltării arborelui bronşic. Deşi diminuarea experimentală a mişcărilor respiratorii ale fătului prin inhibarea selectivă a contracţiilor muşchiului diafragm reduce volumul lichidului pulmonar, în timpul exercitării mişcărilor respiratorii fetale se elimină o cantitate mai mare de lichid pulmonar, deoarece laringele se dilată activ şi reduce rezistenţa pe care o întâmpină lichidul pulmonar la ieşirea din plămâni. Maturarea structurală a plămânilor este reglată de factori fizici; dintre care cei ce produc hipoplazia determină şi imaturitatea structurală a plămânilor în timp ce factorii fizici care produc hiperplazie produc şi maturarea structurală a plămânilor. Maturarea biochimică (exemplu: producerea surfactantului) este reglată hormonal de către glandele endocrine (hipofiză, suprarenală, tiroidă) printr-o serie de hormoni: corticotropina, cortizolul şi hormonii tiroidieni. Organogeneza plămânilor implică mecanisme complexe, inclusiv interacţiuni între celule originare din două foiţe germinative diferite: endodermul şi mezodermul. Studii recente de genetică şi embriologie moleculară confirmă existenţa mai multor procese de reglare a morfogenezei arborelui respirator în ce priveşte arhitectura sa, modelul de creştere, distribuţia spaţială, diferenţierea, interacţiunea dintre epiteliu şi mezenchim şi/sau endoteliu.

331

Embriologie umană

I. FACTORI MOLECULARI CARE INTERVIN ÎN MORFOGENEZA APARATULUI RESPIRATOR În timpul diferitelor stadii de dezvoltare, de la embrion la nou-născut, arhitectura plămânilor suferă modificări profunde, care sunt marcate printr-o serie de evenimente programate şi reglate de: gene (exemplu: gene din familia „homeobox ”), factori de transcriere (exemplu: TGFβ1 transforming growth factor - β1), hormoni, factori de creştere (exemplu: FGF10 fibroblast growth factor) şi alţi factori. Unii factori participă în programe de dezvoltare mai specifice, precum VEGF (factorul endotelial de creştere vasculară / Vascular Endothelial Growth Factor) în formarea vaselor de sânge şi FGF7 (factorul de creştere fibroblastic 7 / Fibroblast Growth Factor 7) în diferenţierea celulei alveolare de tip 2. Interacţiunea epiteliu-mezenchim exercită un rol esenţial în formarea schiţei arborelui bronşic, contribuind la formarea structurilor tubulare în mezenchimul subiacent. În procesul de dezvoltare al epiteliului pulmonar există un mecanism al expresiei genelor care determină evoluţia ulterioară a celulelor. Stabilirea unui fenotip celular necesită prezenţa factorilor de transcriere care activează sau diminuă expresia genelor specifice. Există gene specifice epiteliului pulmonar, care reglează mecanismul interacţiunii celulă - expresie a genei specfice, cum sunt gena proteinei A surfactant şi a celulelor Clara secretoare de proteină. Epiteliul pulmonar ia naştere din endodermul intestinului anterior. Iniţierea morfogenezei plămânului din planşeul intestinului anterior are loc numai dacă Shh (Sonic hedgehog) produs de endoderm stimulează semnalul Gli 1-3 în mezoderm şi necesită o coordonare a activării transcrierii şi represiei a factorului nuclear hepatic-3beta, genelor Sonic hedgehog (Shh), Gli2, Gli3 şi Nkx2.1. Evenimentele care decurg din această secvenţă induc interacţiunea epiteliu - mezenchim, interacţiune care este mediată de către factori specifici de creştere (specific fibroblast growth factor SFGF) şi receptori de semnalizare şi este modulată de alţi factori de creştere din clasa peptidelor inclusiv factorul epitelial de creştere, factorul plachetar de creştere A şi factorul beta de transformare a creşterii (TGFβ1 transforming growth factor - β1), precum şi de componentele matricei extracelulare. Secreţia de glicoproteină Sonic hedgehog (Shh) acţionează ca un semnal endodermal care controlează modelarea intestinului, creşterea şi dezvoltarea plămânilor. Sonic hedgehog (Shh) se exprimă la nivelul endodermului întregului intestin anterior dar este în mod specific intensă în epiteliul regiunii distale a mugurelui respirator, unde are loc bifurcarea acestuia. Sonic hedgehog (Shh) are o importanţă deosebită în reglarea morfogenezei ramificaţiilor arborelui respirator. Alţi factori care pot pot influenţa ramificarea sunt: Nkx2.1, factorul de creştere 332

Embriologie umană

fibroblastic (FGF fibroblast growth factor), factorul beta1 de transformare a creşterii (TGFβ1). Factorul de creştere fibroblastic 10 (FGF10 fibroblast growth factor 10) produs de către mezoderm induce creşterea mezodermului spre locul de exprimare al factorului de creştere fibroblastic (FGF), constituind cheia semnalului care induce ramificarea mugurelui respirator şi a arborelui respirator. Ramificarea traheei în cele două bronhii este reglată de semnalul factorului de creştere fibroblastic 10 (FGF10). Factorii de creştere implicaţi în dezvoltarea pulmonară sunt proteine difuzabile ce acţionează la o distanţă mică faţă de locul unde sunt produse. Aceste proteine au următoarele caracteristici: -au variate activităţi celulare prin activarea diverselor căi de semnalizare; -funcţia lor este asociată cu iniţierea proliferării celulare; -sunt mediatori importanţi ai interacţiunilor tisulare în plămânul aflat în dezvoltare cât şi în plămânul adult; -în timpul organogenezei acţionează ca molecule de semnalizare, determinând răspunsuri de tip feedback între straturile germinale. Prin formarea de gradiente de-alungul unei structuri în dezvoltare, factorii de creştere ajută în definirea centrelor de semnalizare care controlează comportamentul celulelor învecinate, specifică modele de ramificare şi controlează dimensiunea căilor aeriene. Semnalizarea factorului de creştere mediată de receptorii tirozin kinazei (precum factorul de creştere fibroblastic, factorul de creştere epidermal, factorul de creştere al endoteliului vascular si factorul de creştere derivat din plachete) promovează proliferarea celulară şi diferenţierea. Semnalizarea prin receptorii serin treonin kinazei (factorii de creştere transformatori din membrii de familie beta precum TGFβ1 (tumor growth factor) şi proteina osoasă morfogenetică se opun acestor efecte. Factorii de creştere ce intervin în dezvoltarea plămânilor pot fi sistematizaţi astfel: -Formarea plămânilor, diferenţierea celulară este controlată de HNF-3β, Shh, NKX2.1, HNF-3/Forkhead homolog-8 (HFH-8). -HNF-3β-intervine în formarea structurilor pulmonare distale; -NKX2.1-are rol în sinteza surfactantului; -Shh (Sonic Hedge Hog) - reglează morfogeneza pulmonului; -FGF10- produs de mezoderm are rol în ramificarea bronhiilor; -FGF9 (factorul de creştere fibroblastic / Fibroblast Growth Factor FGF9) –factor de creştere pentru viitoarea pleură; -Glucocorticoizii - au rol în morfogeneza bronhiilor şi în citodiferenţierea pulmonară; -Ly6/neurotoxin-1 (lynx1) - acest factor este exprimat în plămânul fătului 333

Embriologie umană

după 71 de zile şi creşte cantitativ cu vârsta; -Midkine - este o proteină cu greutate moleculară mică ce are rol în organogeneză; -Fosfatidilcolina surfactant - creşte tardiv în plămânul fetal; -Acidul retinoic - reglează citodiferenţierea pulmonară; -SMP-30 (proteină marker a senescenţei) - proteină multifuncţională ce protejează celula pulmonară de deteriorare; -VEGF (factorul de creştere endotelial vascular) - are rol în formarea alveolelor şi reţelei de capilare în plămân; -EGFR (receptorul factorului de creştere epidermal) - slab reprezentat în plămânul hipoplazic; este prezent în unele adenocarcinoame. Fibronectina şi receptorii fibronectinei deţin un rol important în procesul de morfogeneză. Fibronectina este o proteină cu adezivitate celulară, componentă a matricei extracelulare. Ea se întâlneşte în concentraţii crescute în plămânul aflat în stadiul de dezvoltare. Creşterea acumulării de fibronectină în stadiul pseudoglandular în perioada de ramificare a mugurelui respirator şi dispunerea fibronectinei la nivelul locului de divergenţă al ramurilor nou-formate confirmă rolul fibronectinei în formarea arborelui respirator. Studii in vitro demonstrează rolul fibronectinei în formarea vaselor, diferenţierea celulelor epiteliale, creşterea şi maturarea plămânilor. Laminina este o componentă esenţială a membranei bazale, cu rol important în adeziunea celulară, proliferare şi diferenţiere. La organogeneza pulmonară participă diferite laminine, cu diferite funcţii în diferitele stadii de dezvoltare ale plămânilor. Laminin-1 are rol în ramificarea mugurelui respirator. Prin regiunea sa externă, constituită din lanţuri alfa1 şi beta1, laminin-1 mediază polimerizarea şi prin aceasta formarea membranei bazale şi polarizarea celulei epiteliale. Prin regiunea sa internă, cu lanţuri beta1 se leagă de heparin-sulfatproteoglicani şi împreună stimulează formarea lumenului. Combinarea efectelor acestor regiuni active ale lamininei are ca rezultat formarea ţesutului pulmonar normal şi ramificarea arborelui bronşic. Evenimentele programate pe parcursul embriogenezei plămânilor pot fi alterate de către expunerea la supradoze de hormoni, vitamine, factori de creştere, droguri sintetice, toxine din mediul înconjurător, radiaţii şi alţi agenţi teratogeni. II. DEZVOLTAREA APARATULUI RESPIRATOR Prima schiţă a aparatului respirator apare la embrionul de 3 mm, la începutul săptămânii a patra de gestaţie, sub forma unui şanţ situat pe faţa endocavitară a intestinului cefalic. Acest şanţ se întinde de la nivelul celui de al 4lea arc branhial până la nivelul septului transvers şi este denumit şanţ laringotraheal. Şanţul proemină la exterior, pe faţa ventrală a faringelui şi esofagului, sub 334

Embriologie umană

forma unui diverticul laringo-traheal denumit şi diverticul respirator (Sadler). Diverticulul se delimitează de faringe şi esofag prin două şanţuri care se adâncesc treptat şi proemină la interior sub forma a două plici. Plicile se apropie una de cealaltă şi fuzionează, alcătuind septul traheo-esofagian, care separă diverticulul laringo-traheal de esofag, cu excepţia capătului lor proximal, unde persistă un orificiu de comunicare ce va deveni aditus laringian. Pungile faringiene

Membrana oro-faringiană Mugurele respirator Orificiul laringo-traheal Figura nr. 1. Apariţia diverticulului laringo-traheal la embrionul cu 20 de somite, în ziua a 26-a de gestaţie (după Sadler T.W.).

Plicile traheo- esofagiene

Intestinul cefalic

Esofagul

Traheea

Diverticul laringo-traheal

Mugurii pulmonari

Figura nr. 2. Fazele de separare ale primordiului aparatului respirator de esofag (după Sadler T.W).

335

Embriologie umană

La vârsta de 28 zile de gestaţie capătul caudal al diverticulului laringotraheal se bifurcă în cele două bronhii principale, dreaptă şi stângă, care continuă să se ramifice dihotomic dând naştere epiteliului arborelui bronşic şi alveolar, epiteliului traheei şi laringelui. Parenchimul pulmonar, componentele cartilaginoase şi musculare ale traheei şi bronhiilor, se dezvoltă din mezenchimul splanhnic intraembrionar care înconjoară intestinul primitiv cefalic. II. 1. Dezvoltarea laringelui Laringele are o origine dublă: - regiunea supraglotică se dezvoltă din peretele ventral al faringelui, - regiunea infraglotică se dezvoltă din extremitatea cranială a traheei. În săptămâna a 4-a şi la începutul săptămânii a 5-a de gestaţie laringele prezintă două plici laterale, mobile, viitoarele corzi vocale care străjuiesc glota. Orificiul laringo-faringian prin care diverticulul laringo-traheal comunică cu faringele reprezintă viitoarea glotă. Pentru protejarea acestor formaţiuni apar noi elemente: epiglota, plicile ariteno-epiglotice, faringo-epiglotice, gloso-epiglotice, ligamentele ventriculare În cursul săptămânii a 5-a i.u. locul de comunicare dintre trahee şi faringe are forma unei despicături cranio-caudale, limitată cranial de eminenţa hipobranhială (formată de extremitatea ventrală a arcului IV şi III), lateral de două proeminenţe aritenoide, care acoperă plicile vocale. În decursul săptămânilor 6-7 i.u. survin modificări care diferenţiază elementele laringelui; mezenchimul arcurilor brahiale dă naştere cartilajele tiroid, cricoid şi aritenoid. În decursul săptămânilor a 6-a şi a 7-a i.u. cele două cartilaje aritenoide care încep să se dezvolte comprimă furcula care se alungeşte în sens longitudinal şi se adânceşte în sens cranio-caudal devenind epiglotă. Proeminenţele aritenoide cresc cranial, spre limbă şi împing furcula care se alungeşte transversal, devine concavă dorsal şi se separă de limbă devenind epiglotă. Dezvoltarea celor două proeminenţe aritenoide modifică aspectul orificiului laringo-faringian care ia forma literei T. Se păstrează legătura cu limba prin plicile gloso-epiglotice, cu faringele prin plicile faringo-epiglotice, cu proeminenţele aritenoide prin plicile aritenoepiglotice. Până în luna a 5-a epiglota este situată îndărătul vălului palatin, în nazofaringe, poziţie normală la adult la unele animale. Pereţii laterali ai laringelui superior, până la nivelul unde apar plicile ventriculare, se sudează formând un sept epitelial sagital în care persistă: -anterior, canalul vestibular, care uneşte traheea cu orificiul laringian; 336

Embriologie umană

-posterior, canalul faringo-traheal, care uneşte traheea cu faringele. În săptămâna a 10-a, septul dispare, se restabileşte legătura faringe-laringe, orificiul glotic ia formă ovală. Deschiderea primitivă a laringelui situată între ligamentele vocale este înlocuită printr-o comunicare secundară delimitată: -ventral de epiglotă, -lateral de plicile ariteno-epiglotice, -dorsal de cartilajele aritenoide apărute în grosimea proeminenţelor aritenoide. Concomitent cu formarea cartilajelor epiteliul laringelui proliferează rapid determinând ocluzia temporară a lumenului. În săptămâna a 10-a i.u. ca urmare a procesului de apoptoză (moarte celulară dirijată) are loc vacuolizarea şi recanalizarea lumenului, prin care se restabileşte comunicarea între faringe şi laringe. Orificiul de comunicare de forma literei T, situat iniţial între plicile vocale este înlocuit printr-un orificiu de formă ovalară, delimitat ventral de epiglotă, lateral de plicile ariteno-epiglotice, dorsal de cartilajele aritenoide. Odată cu recanalizarea laringelui se formează ventriculii laringelui, sub forma a două recesuri laterale care se deschid în glotă, fiind delimitaţi cranial de o pereche de falduri care constituie plicile ventriculare iar caudal de plicile vocale. Mucoasa laringelui este de origine endodermală. Mugure lingual impar

Muguri linguali pereche

Foramen caecum Eminenţa hipobranhială

Furcula

Proeminenţele aritenoide

Orificiul laringo-faringian

Figura nr. 3. Aspectul laringelui în săptămâna a 6-a de gestaţie (după Sadler T.W..)

Cartilajele şi musculatura laringelui au originea în mezenchimul arcurilor branhiale 4 şi 6. Toate cartilajele laringelui se dezvoltă în săptămâna a 7-a i.u.; cartilajul tiroid se formează din materialul arcului branhial 4, epiglota din arcul 4 şi 337

Embriologie umană

parţial din arcul branhial 3, cartilajele cricoid şi aritenoide din arcurile branhiale 4 şi 6. Porţiunea elastică a aritenoidelor apare în decursul lunii a 4-a i.u. şi se dezvoltă până la vârsta de 50 de ani când începe să regreseze. Musculatura laringelui se dezvoltă din sfincterul esofagian primitiv format din mezenchimul arcurilor branhiale. Ca o consecinţă a dezvoltării musculaturii laringelui din materialul arcurilor branhiale 4 şi 6, a căror inervaţie este asigurată de nervul vag prin ramurile sale, laringeul superior şi laringeul recurent (vezi derivatele arcurilor branhiale, capitolul dezvoltarea extremităţii cefalice) toţi muşchii laringelui sunt inervaţi de nervul vag: nervul laringeu superior pentru muşchii laringelui derivaţi din arcul branhial 4 iar nervul laringeu recurent pentru muşchii laringelui derivaţi din arcul branhial 6. Corpul limbii

Rădăcina limbii Epiglota Cartilajul tiroid

Glota

Figura nr. 4. Aspectul laringelui în săptămâna a 12-a de gestaţie (după Sadler T.W.).

Musculatura laringiană ia naştere din mezenchimul arcurilor branhiale 4 şi 6, prin intermediul sfincterului esofagian primitiv. Odată cu separarea diverticulului respirator de intestinul cefalic, o parte din fibrele sfincterului esofagian primitiv înconjoară orificiul de comunicare nou format pentru a da naştere muşchilor: tiroaritenoidieni, aritenoidieni cricotiroidieni şi dilatatori ai glotei. Muşchii laringelui sunt inervaţi de către nervii arcurilor branhiale din care iau naştere. Muşchii dezvoltaţi din materialul arcului 4 branhial sunt inervaţi de nervul laringeu superior iar muşchii care se formează pe seama arcului 6 de către laringeul recurent. II. 2. Dezvoltarea traheei şi bronhiilor Diverticulul laringo-traheal se separă de faringe şi esofag prin apariţia a două şanţuri exterioare, situate de o parte şi de alta a sa, care se adâncesc şi 338

Embriologie umană

proemină în interiorul lumenului sub forma a două plici traheo-esofagiene care se apropie una de cealaltă şi fuzionează alcătuind septul traheo-esofagian care separă diverticulul laringo-traheal de esofag. La exteriorul septului traheo-esofagian apar două şanţuri dispuse lateral, care se adâncesc, se apropie unul de altul, fuzionează şi separă mugurele laringo-traheal de esofag (Andronescu). Astfel diverticulul laringo-traheal se situează ventral faţă de esofag. La sfârşitul săptămânii a 5-a de gestaţie există diferenţe histologice evidente între esofag şi trahee. Esofagul prezintă o tunică submucoasă şi una musculară, în timp ce traheea prezintă o tunică de ţesut conjunctiv ce conţine condroblaşti. Separarea traheei şi a esofagului continuă până la vârsta gestaţională de 42 – 44 de zile. În timpul separării diverticulului laringo-traheal de intestinul primitiv cefalic are loc alungirea diverticulului şi bifurcarea sa în cei doi muguri pulmonari. La sfârşitul săptămânii a 3-a de gestaţie şi începutul celei de a 4-a se schiţează plămânul drept, trilobat, şi cel stâng, bilobat. Traheea şi bronhiile se schiţează o dată cu ramificarea diverticulului traheo-bronşic. La embrionul în vârstă de 35 de zile segmentul diverticulului laringo-traheal cuprins între locul de bifurcare şi cel de origine se alungeşte devenind trahee iar bronhiile principale încep să se dezvolte şi să se ramifice. Ramura dreaptă ia o direcţie apropiată de verticală, devenind bronhie principală dreaptă, iar ramura stângă devine bronhie principală stângă. Bronhiile principale continuă să se dezvolte şi să se ramifice în grosimea mezocardului dorsal; cea dreaptă dă două ramuri laterale iar cea stângă numai una. Bronhiile lobare se formează între zilele 37 – 42 de gestaţie iar segmentele bronho-pulmonare sunt prezente în zilele 41 – 42 de gestaţie, când plămânii intră în stadiul pseudoglandular de dezvoltare. Bronhiile secundare se divid repetat, dihotomic, formează 10 bronhii terţiare sau segmentare în plămânul drept şi 8 în cel stâng, creând segmentele bronho-pulmonare din plămânul adult. La vârsta gestaţională de 60 zile plămânii intră în perioada de dezvoltare fetală dar ramificarea bronhiilor continuă. Până în momentul naşterii există 18 generaţii de ramuri iar după naştere, până la vârsta de 7 ani, apar alte 6 noi generaţii de ramuri bronşice. În timpul acestor ramificări succesive care duc la formarea arborelui bronşic, plămânii capătă o poziţie din ce în ce mai caudală, astfel că la naştere bifurcaţia traheei este situată la nivelul vertebrei T4. Inelele semicartilaginoase şi musculatura apar mult mai devreme, în decursul săptămânii a 7-a de gestaţie. Inelele traheale şi ale arborelui bronşic se dezvoltă din mezodermul arcului 6 branhial. Mezenchimul peribronşic formează stroma pulmonară care se reduce treptat din luna a 3-a până în luna a 6-a de gestaţie când persistă numai ca o lamă subţire care separă sacii aloveolari. Glandele traheale şi bronşice se diferenţiază în 339

Embriologie umană

luna a 5- a i.u. La 7 - 8 ani după naştere arborele bronşic atinge forma finală. II. 3. Delimitarea cavităţilor pleurale şi dezvoltarea diafragmei Odată cu creşterea în direcţie caudală şi laterală, mugurii pulmonari pătrund în cavitatea celomică. Acest spaţiu îngust denumit canal pericardoperitoneal se găseşte pe ambele părţi ale intestinului primitiv cefalic şi va fi gradual umplut de expansiunile mugurilor pulmonari. Prin creşterea ramurilor bronşice în săptămâna a 5-a de gestaţie, ţesutul mezenchimal al mugurilor pulmonari este împins lateral şi inferior, în lumenul canalelor pericardo-peritoneale (pleurale), situate de o parte şi de cealaltă a intestinului anterior. Ca urmare a creşterii mugurilor pulmonari în interiorul canalelor pericardo-peritoneale, acestea suferă un proces de expansiune în peretele dorsal al corpului, în direcţie caudală cât şi lateralo-ventral. Faringele

Traheea

Pleura parietală

Ramificarea bronhiei principale

Pleura viscerală mulată pe pe a doua generaţie de ramuri bronşice

Canalul pericardoperitoneal Peritoneul visceral mulat în jurul stomacului Figura nr. 5. Dezvoltarea plămânilor şi delimitarea cavităţilor pleurale în săptămâna a 5-a de gestaţie (după Sadler T.W.).

Porţiunea canalelor pericardo-peritoneale în care se dezvoltă mugurii pulmonari se transformă în cavităţi pleurale primitive, care comunică astfel: -cu cavitatea pericardică prin canalele pleuro-pericardice, -cu cavitatea peritoneală prin canalele pleuro-peritoneale. 340

Embriologie umană

Ca urmare a expansiunii canalelor pericardo-peritoneale (în direcţie laterală şi ventrală) şi a traseului venelor cardinale comune (în drumul lor către cord) iau naştere două plici pleuro-pericardice (dreaptă şi stângă) care închid comunicarea pleuro-pericardică. După formarea lor, plicile pleuro-pericardice continuă să se dezvolte devenind membranele pleuro-pericardice, în grosimea cărora sunt situate venele cardinale comune şi nervii frenici. Prin fuziunea membranelor pleuro-pericardice între ele şi cu masa mezodermală mediană, se separă cavitatea pericardică de cavităţile pleurale şi cavitatea pleurală dreaptă de cea stângă.

Mugurele pulmonar Canalul pericardoperitoneal

Plica pleuro-pericardică Nervul frenic

Vena cardinală comună Cordul Figura nr. 6. Dezvoltarea plămânilor şi delimitarea cavităţilor pleurale. Secţiune transversală prin embrion uman, săptămâna a 5-a de gestaţie (după Sadler T.W.).

Pe măsura dezvoltării mugurilor pulmonari canalele pleuro-peritoneale se extind prin coborârea septului transvers şi devin cavităţi pleurale. Canalele pericardo-peritoneale au un perete parietal căptuşit cu mezoteliul (epiteliul celomic) provenit din somatopleură şi un perete visceral căptuşit cu mezoteliul provenit din splanhnopleură. Mezoteliul care căptuşeşte cavitatea pleurală se diferenţiază pentru a forma foiţa viscerală a seroasei pleurale în zona de contact cu suprafaţa plămânilor iar mezoteliul parietal formează foiţa parietală a pleurei. Mularea pleurei viscerale pe generaţia a doua de ramuri bronşice determină apariţia fisurilor şi lobulaţiei pulmonare. În luna a doua de gestaţie, odată cu dezvoltarea rapidă a cordului, membranele pleuro-pericardice iau parte la formarea pericardului fibros. Închiderea comunicării pleuro-peritoneale şi implicit separarea cavităţii 341

Embriologie umană

pleurale de cavitatea peritoneală are loc în săptămânile a 7-a – a 11-a de gestaţie, pe seama membranelor pleuro-peritoneale (dreaptă şi stângă), situate la polul caudal al canalelor pleuro-peritoneale. Membranele pleuro-peritoneale, presate în sens caudal de mugurii pulmonari aflaţi în expansiune şi în sens cranial de către ficat, fuzionează cu septul transvers participând la formarea diafragmei. Diafragma se formează prin fuziunea următoarelor structuri anatomice: -septul transvers, -membranele pleuro-peritoneale, -mezoesofagul dorsal, -material migrat din ultimele miotoame toracale. Situat iniţial în regiunea cervicală, în dreptul somitelor C3, C4, C5, septul transvers formează centrul tendinos al diafragmei, inervaţia fiind asigurată de nervii spinali C3, C4, C5 care alcătuiesc nervul frenic. Peretele dorsal al corpului creşte rapid determinând coborârea diafragmei la nivelul somitei toracale 3 în săptămâna a 6-a de viaţă intrauterină, ajungând în dreptul somitei 1 lombare la finele lunii a 2-a. Membrana pleuro-peritoneală dreaptă fuzionează cu septul transvers mai timpuriu decât cea stângă. II. 4. Dezvoltarea plămȃnului Forma plămânilor se modifică permanent în timpul dezvoltării lor. În săptămâna a 5-a de gestaţie primordiile plămânilor cresc lateral şi caudal în lumenul canalelor pleuro-peritoneale unde formează proeminenţele pulmonare şi hilul se află la vârful plămânilor. Între ramificaţiile fiecărei bronhii principale apar fisurile care separă lobii pulmonari. La sfârşitul săptămânii a 6-a de gestaţie plămânii apar ca nişte saci glandulari la capătul terminal al bronhiilor principale iar în săptămâna a 7-a de gestaţie odată cu apariţia ramurilor bronşice terţiare se definitivează segmentele pulmonare. În luna a 2-a şi a 3-a de gestaţie lobul superior se dezvoltă cranial, se formează vârful pulmonului iar hilul este situat la jumătatea distanţei dintre vârf şi bază. Pedicolul pulmonar , bronhiile şi vasele mari, structuri anatomice practic inextensibile, sunt situate la nivelul hilului în timp ce structurile anatomice extensibile, reprezentate de infundibule, alveole şi capilarele înconjurătoare se menţin în porţiunea periferică, dilatabilă, a plămânilor. Această poziţie permite continua alungire a bronhiilor, multiplicarea alveolelor şi implicit a lobulilor, prin procese proliferative care continuă şi după naştere, până la vârsta de 6 – 7 sau chiar 11 – 12 ani. 342

Embriologie umană

În dezvoltarea plămânilor se deosebesc mai multe stadii care se desfăşoară atât în timpul gestaţiei cât şi după naştere. Pe baza caracterelor histologice şi morfologice specifice, se deosebesc stadiile: -embrionar (săptămânile 4 – 7 i.u.), -pseudoglandular (săptămânaile 7 – 17 i.u.), -canalicular (săptămânile 17 – 26 i.u.), -saccular (săptămânile 24 ‒38 i.u.), -alveolar (din săptămâna a 36-a de gestaţie, până la 11 – 12 ani după naştere). II. 4. 1. Stadiul embrionar În stadiul embrionar mugurii pulmonari sunt înconjuraţi de o populaţie mixtă de celule, unele destinate a se transforma în epiteliul endodermal şi altele pentru a produce reţeaua endotelială, vasculară, care va „îmbrăca” viitorii saci alveolari. La sfârşitul primei luni de gestaţie, proliferarea epiteliului celomic splanhnopleural adiacent cavităţilor pleurale furnizează mezenchimul care învăluie traheea şi mugurii pulmonari. Din mezenchimul care înconjoară mugurii pulmonari se diferenţiază celule musculare netede care se dispun în jurul viitoarelor căi respiratorii şi vaselor sanguine. În acest stadiu se dezvoltă atât traheea cât şi bronhiile principale, lobare şi segmentare.

Corpul vertebral

Pleura Plămânul

Aorta Bronhii

Esofagul Inima

Fotografia nr. 1. Dezvoltarea plămânilor în săptămâna a 7-a (zilele 46 ‒ 48) de gestaţie. Secţiune transversală prin embrion uman cu lungime de 28 mm. Ob. X 30. 343

Embriologie umană

II. 4. 2. Stadiul pseudoglandular În stadiul pseudoglandular plămânii se comportă asemeni unor glande exocrine. Se formează principalele elemente de structură ale plămânilor, se dezvoltă căile respiratorii inferioare până la bronhiolele respiratorii, mezenchimul este abundent, determinând aspectul glandular al plămânilor. La 17 săptămâni, majoritatea elementelor plămânului sunt formate cu excepţia celor implicate în schimbul gazelor. Respiraţia unui făt născut în această perioadă nu este posibilă. La nivelul căilor respiratorii situate distal se diferenţiază epiteliul cuboidal în timp ce căile respiratorii situate proximal sunt tapetate de epiteliu cilindric columnar înalt. Glandele mucoasei bronşice se dezvoltă în submucoasă, începând cu săptămâna a 12-a activitatea secretorie fiind prezentă din săptămâna a 14-a de gestaţie (Bucher, Reed 1961). Celulele musculare netede şi ţesutul conjunctiv (inclusiv ţesutul cartilaginos de la nivelul bronhiilor se diferenţiază din mezenchimul splanhnopleural condensat în jurul epiteliului care tapetează căile respiratorii. II. 4. 3. Stadiul canalicular Acest stadiu se suprapune parţial stadiului pseudoglandular deoarece segmentele craniale ale plămânului se maturează mai repede decât cele caudale, lumenul bronhiilor şi bronhiolelor devine mai larg, ţesutul pulmonar devine foarte bine vascularizat; se dezvoltă bronhiolele respiratorii şi ductele alveolare. Respiraţia devine posibilă la sfârşitul acestei perioade şi fătul născut către sfârşitul acestei perioade (săptămânile 22 ‒ 25) poate supravieţui dacă i se oferă îngrijirea necesară, dar cei mai mulţi nu supravieţuiesc. Pe parcursul acestui stadiu apar trei noi generaţii de bronhii, după care mezenchimul ce înconjoară ramurile arborelui respirator descreşte permiţând expansiunea spaţiilor aeriene distale. Secţiuni longitudinale efectuate prin regiunile distale arată existenţa unei margini „în dinţi de fierăstrău” care indică locul viitorilor acini. Dezvoltarea periferică este însoţită de o creştere a reţelei capilare în jurul spaţiilor distale, cu apariţia unor zone de contact între celulele epiteliului respirator şi reţeaua capilară. La nivelul acestor zone de contact celulele epiteliului respirator scad în înălţime şi se diferenţiază în pneumocite tip I. Celulele care rămân de aspect cuboidal devin pneumocite de ordinul II care reprezintă celulele de origine ale epiteliului alveolar. În acest stadiu are loc o creştere semnificativă a lumenului arborelui bronşic, se dezvoltă patul vascular, ţesutul pulmonar este bine vascularizat, apar bronhiolele respiratorii. Prin dispunerea reţelei capilare în raport cu pneumocitele şi datorită 344

Embriologie umană

reducerii ţesutului interstiţial pulmonar, la sfârşitul acestui stadiu schimburile gazoase devin posibile la nivel pulmonar.

Epiteliul cuboidal

Capilare sanguine

Bronhiola terminală Stadiul canalicular

Capilarele sanguine

Celule plate

Saci terminali (sacule)

Epiteliul cuboidal Bronhiola terminală Stadiul sacular

Epiteliul alveolar, subţire

Capilarele sanguine

Alveolele mature

Bronhiola terminală Stadiul alveolar postnatal

Figura nr. 7. Caracteristici histo-morfologice în ontogeneza pulmonului (după Sadler T.W.). 345

Embriologie umană

II. 4. 4. Stadiul saccular Stadiul sacular durează din săptămâna a 24-a i.u. până înainte de naştere (săptămâna a 38-a i.u.); în această perioadă au loc următoarele evenimente: -se dezvoltă mai mulţi saci terminali, -epiteliul devine foarte fin, -contactul intim între celulele epiteliale şi endoteliale stabileşte bariera sânge-aer care permite un schimb gazos adecvat pentru supravieţuire, -se dezvoltă pneumocitele tip I şi tip II, -pneumocitele tip II secretă surfactantul. La sfârşitul stadiului canalicular şi începutul celui sacular se schiţează acinii pulmonari, la capătul distal al bronhiolelor respiratorii apar sacii terminali (sacule, prealveole, alveole primitive) cu pereţi foarte subţiri (formaţi din celule plate) care vor deveni canale alveolare. Epiteliul alveolar foarte subţire permite capilarelor să proemine în lumenul alveolar. Spre sfârşitul lunii a 6-a de gestaţie mezenchimul devine o pătură subţire printre alveole ai căror pereţi sunt constituiţi din celule alveolare tip I (turtite) care vin în contact cu endoteliul capilarelor sanguine şi dau naştere membranei respiratorii. Diferenţierea celulelor alveolare tip I este urmată de apariţia celulelor alveolare tip II. Aceste celule cu aspect cubic, granulos, secretă o substanţă numită surfactant, care reduce tensiunea superficială şi previne apariţia atelectaziei pulmonare. În maturarea surfactantului intervin mai mulţi factori: -Glucocorticoizii: cortizolul endogen determină producerea de către fibroblastele fetale a factorului fibroblastic pneumocitar ce stimulează producerea de surfactant de către pneumocitele tip II. -Medicamentele β-adrenergice: determină creşterea concentraţiei de AMPc în celule, stimulând producţia de surfactant. -Hormonii tiroidieni: tiroxina stimulează producţia de surfactant, intensificând maturaţia pulmonară. -Factorul de creştere epidermal are un rol important în dezvoltarea epiteliului pulmonar. -Insulina: întârzie maturarea celulelor alveolare tip II. -Testosteron: inhibă producţia de surfactant. La copiii prematuri, plămânii celor de sex masculin sunt mai puţin dezvoltaţi decât ai celor de sex feminin. II. 4. 5. Stadiul alveolar Acest stadiu corespunde formării alveolelor pulmonare în cursul celei de-a 9-a lună de viaţa intrauterină şi organizării definitive a dispozitivelor respiratorii, 346

Embriologie umană

proces care continuă şi după naştere, când se perfecţionează şi devine funcţional. Înainte de naştere alveolele primare, imature, proemină în pereţii sacilor terminali şi ai bronhiolelor respiratorii. După naştere se formează noi alveole primare care păstrează capacitatea de a forma noi alveole care se maturizează prin creştere dimensională. La naştere sunt prezente 1/8 – 1/6 din numărul alveolelor adultului. Procesul de multiplicare alveolară este mai intens imediat post-natal dar continuă până la vârsta de 6 – 7 ani sau chiar 11 – 12 ani. Mişcările respiratorii se iniţiază înainte de naştere, începând cu săptămâna a 12-a de gestaţie, ceea ce explică prezenţa lichidului amniotic în plămâni. La naştere ½ din volumul plămânilor este plin cu lichid pulmonar secretat de către epiteliul alveolar în cantitate de 30ml/kgcorp, similară capacităţii reziduale funcţinale după instalarea respiraţiei. II. 5. Dezvoltarea vascularizaţiei pulmonare Vascularizaţia plămânilor este asigurată pe două căi: una a vaselor mari, cu originea în inimă şi o alta a vaselor pulmonare dezvoltate din mezenchimul mugurelui pulmonar. În săptămâna a 4-a de gestaţie vascularizaţia plămânului este asigurată de ramuri din aorta dorsală, cărora li se adaugă în săptămâna a 5-a ramuri ale arcului aortic 6, care vor rămâne definitive, alcătuind arterele pulmonare. Reţeaua vasculară primeşte sângele din arcul arterial aortic 6 şi drenează fluxul sanguin într-o anastomoză din arcul 4 arterial aortic. II. 5. 1. Vascularizaţia pulmonară nutritivă La vârsta gestaţională de 32 zile mezenchimul se dispune în straturi, în jurul endodermului în curs de dezvoltare. Trei zile mai târziu, în săptămâna a 5-a, mezenchimul angiogenic se dispune în jurul bronhiilor primare şi formează o reţea capilară în jurul fiecărui mugure pulmonar. Reţeaua de capilare perialveolare apare în luna a 6-a gestaţională. Vasele nutritive ale mezenchimului pulmonar sunt arterele bronşice, care iau naştere din ramurile intersegmentare ale aortei şi împreună cu venele bronşice asigură vascularizaţia nutritivă a plămânilor încă din prima lună de gestaţie. Arterele bronşice iau naştere din ramurile intersegmentare ale aortei şi se termină într-un plex capilar în plămânul embrionar; împreună cu venele bronşice asigură vascularizaţia nutritivă a plămânilor încă din prima lună de gestaţie. Cele mai multe artere segmentare dorsale ce vascularizează iniţial plămânul dispar, cu excepţia primei perechi care devin artere bronşice. Reţeaua vasculară sistemică intrapulmonară ia naştere din ramurile segmentare ale aortei dorsale şi se dezvoltă separat faţă de ramurile intrapulmonare 347

Embriologie umană

ale arterelor pulmonare; ulterior între cele două sisteme apar anastomoze care persistă definitiv la nivelul bronhiilor şi subpleural. II. 5. 2. Vascularizaţia pulmonară funcţională Arterele pulmonare se dezvoltă din perechea a 6-a de arcuri aortice. La formarea porţiunii distale a artelor pulmonare participă şi anastomoza existentă între arcul aortic 6 şi arcul aortic 4 (care cresc spre plămâni). Extremitatea distală a arterelor pulmonare se anastomozează cu vasele dezvoltate din mezenchimul mugurilor bronşici. Venele pulmonare apar la începutul săptămânii a 5-a de gestaţie sub forma unui mugure vascular comun situat în peretele posterior al atriului primitiv. Acest mugure se divide de două ori, dând naştere celor patru vene pulmonare care se îndreaptă spre mugurii pulmonari unde se vor ramifica. Pe parcursul săptămânii a 5-a de gestaţie venele pulmonare sunt înglobate în atriul stâng, circulaţia pulmonară (mica circulaţie) devenind funcţională în luna a 2-a de gestaţie. II. 5. 3. Vascularizaţia limfatică Vasele limfatice apar la începutul săptămânii a 6-a, pătrund în plămâni în luna a 2-a de gestaţie şi ajung în ţesutul subpleural în lunile a 3-a şi a 4-a. II. 6. Malformaţii şi anomalii congenitale ale aparatului respirator Malformaţiile rezultate ca urmare a anomaliilor de dezvoltare ale aparatului respirator reprezintă 1,4% din totalul malformaţiilor pe aparate şi sisteme (OMS 2005). II. 6. 1. Malformaţii şi anomalii congenitale ale căilor respiratorii La nivelul laringelui se poate observa lipsa epiglotei, epiglota crăpată, epiglota răsucită congenital. -Agenezia laringelui este consecinţa absenţei procesului de moarte celulară dirijată (apoptoza) care în mod normal are loc în săptămâna a 10-a de gestaţie şi realizează recanalizarea laringelui. Persistenţa dopului epitelial laringian care obstruează lumenul laringian transformă laringele într-un cordon fibros. Defectul este curabil chirurgical când este solitar. -Condromalacia laringelui apare prin lipsa de condrificare a modelelor fibroase ale cartilajelor laringelui. Procesul se poate întinde şi la nivelul traheei şi bronhiilor. Nefiind rigide, aceste organe se colabează în timpul inspiraţiei, provocând accidente asfixice. Se impune intervenţie chirurgicală. 348

Embriologie umană

Malformaţiile congenitale ale traheii constau în atrezia sau lipsa dezvoltării traheii, deformări traheale şi comunicări anormale între trahee şi esofag. -Traheobronhomegalia asociază anomalii ale ţesutului elastic şi muscular al traheii şi bronhiilor, care determină dilatarea traheii şi bronhiilor; se transmite autosomal recesiv. Malformaţiile congenitale ale arborelui bronşic includ: -Atrezie (lipsa de dezvoltare), -Anomalii de formă, -Anomalii de diviziune, -Anomalii de simetrie, -Stenoza (îngustarea) bronşică congenitală intrinsecă poate fi izolată sau asocită cu atelectazie. -Anomalii de formă şi structură: -Bronhomalacia constă în modificarea structurii cartilajului bronşic, cu deformare secundară a bronhiei afectate. -Bronşiectazia congenitală reprezintă dilataţia în exces a bronhiilor ca urmare a anomaliilor de structură ale peretelui bronhiilor de ordinul 3 (segmentare), 4, 5, 6 şi 7. Mai frecvent este unilaterală, la plămânul stâng. -Fisura esofago-traheală se poate datora fie unei fisuri mediane posterioare a cartilajului cricoid, fie unui esofag atretic şi divizat transversal. -Fistula esofago-traheală apare ca urmare a separării incomplete a traheii şi esofagului, are o frecvenţă de 1/2000 de naşteri, poate fi unică sau, mai rar, dublă. În 10% dintre cazuri fistula eso-traheală este izolată dar 90% asociază atrezia

Figura nr. 8. Fistula esotraheală tipul III (după Poirier J.). 349

Embriologie umană

esofagului. Incidenţa fistulei eso-traheale asociate cu atrezie esofagiană variază între 1/3000 ‒ 1/4000 nou-născuţi vii. În clinică se descriu cinci tipuri de fistule eso-traheale, cel mai frecvent fiind tipul trei. II. 6. 2. Malformaţii şi anomalii congenitale ale plămânului -Agenezie pulmonară prin lipsa dezvoltării mugurelui respirator, unilateral sau bilateral. -Aplaziile si hipoplaziile pulmonare . -Hipoplazia pulmonară apare prin dezvoltare insuficientă, globală sau parţială a plămânilor. Foarte rar este primară, de cauză necunoscută; frecvent este determinată de factori care restrâng expansiunea pulmonilor ca în cazul herniei diafragmatice congenitale sau oligohidramnionului. -Variaţii ale numărului de lobi: un lob mijlociu supranumerar la plămânul stâng; prezenţa unui lob superior supranumerar la plămânul drept, situat paramediastinal. -Lobii pulmonari ectopici iau naştere din trahee sau esofag, în afara mugurelui respirator, fără să comunice cu arborele bronşic. -Lobi izolati de arborele traheobronşic, fără comunicare aeriană, fără funcţie respiratorie, numiţi sechestraţii şi dispuşi în special intralobular. -Chisturile pulmonare congenitale, unice sau multiple, apar ca dilataţii ale bronhiilor terminale şi rar ale bronhiilor mai mari. Comunică cu arborele bronşic, au conţinut hidroaeric sau doar aer, aspect radiologic caracteristic „în fagure de miere”. -Emfizemul lobar congenital apare prin distensie alveolară emfizematoasă localizată la un singur lob, mai frecvent la cel superior stâng. -Malformaţia adenomatoidă chistică constă în formaţiuni chistice rezultate din dezvoltarea anormală a bronhiolelor terminale, la nivelul unui lob sau al întregului plămân. Este o malformaţie congenitală gravă, cu risc de malignizare; necesită intervenţie chirurgicală. II. 6. 3. Anomalii ale vaselor pulmonare II. 6. 3. 1. Malformaţii şi anomalii congenitale ale arterelor pulmonare Arterele pulmonare dreaptă şi stângă sunt ramuri ale trunchiului pulmonar. Ele asigură împreună cu venele pulmonare vascularizaţia funcţională a plămânilor. Cele două artere pulmonare derivă ontogenetic din arcurile arteriale aortice 6. Arterele bronşice nutritive sunt ramuri ale aortei toracice. Ele însoţesc

350

Embriologie umană

bronhiile şi se distribuie pereţilor acestora, pereţilor vaselor pulmonare şi stromei pulmonare. Unele anomalii vasculare pot afecta funcţia respiratorie prin compresiune traheală şi uneori esofagiană. Astfel: arcul aortic drept reprezintă persistenţa anormală a arcului aortic 6 şi determină compresiune traheală. Persistenţa acestei artere anterior traheei asociată cu ductus arteriosus posterior esofagului realizează un inel constrictiv în jurul traheei şi esofagului denumit „inel vascular”. -Anomaliile arterei pulmonare stângi constituie probabil anomalia vasculară cea mai comună cauzatoare de compresie traheală. În această anomalie vasculară congenitală artera pulmonară stângă are originea în porţiunea proximală a arterei pulmonare drepte trecând între trahee şi esofag pentru a se orienta spre plămânul stâng. II. 6. 3. 2. Malformaţii şi anomalii congenitale arterio-venoase pulmonare Fistula arterio-venoasă congenitală pulmonară reprezintă anatomic o conexiune directă între ramurile mici ale arterelor pulmonare şi venelor pulmonare fără interpunerea patului capilar. Anomalia este mai frecventă la nivelul lobilor inferiori (60% cazuri) şi poate fi unilaterală (75% cazuri) şi singulară (65% cazuri) - după Shumaker şi Waldhausen. II. 6. 3. 3. Malformaţii şi anomalii congenitale ale venelor pulmonare Întoarcerea venoasă totală anormală (TAPVR) este o afecţiune congenitală rară reprezentând 1% din totalul purtătorilor de anomalii cardiace congenitale. În timpul embriogenezei mugurii pulmonari nu au nici un fel de conexiune cu inima. Atriul stâng, abia format, creşte posterior în plexul pulmonar splahnic venos. Rezultatul acestei suprapuneri este stabilirea unei conexiuni între atriul stâng şi venele pulmonare. Nealinierea celor două structuri duce la lipsa conexiunii lor şi, drept consecinţă, la drenarea venelor pulmonare în structuri venoase embrionare - care de obicei involuează. Întoarcerea venoasă pulmonară anormală poate fi totală sau parţială. Forma parţială presupune drenajul unor vene pulmonare normal, în timp ce altele anormale sunt drenate spre structuri venoase din torace. Forma totală poate îmbrăca unul din următoarele patru tipuri: 1) Tipul supracardiac constă în drenajul venelor pulmonare superior într-o venă verticală, apoi în vena nenumită, afluent al venei cave superioare. 2) Tipul cardiac - venele pulmonare sunt drenate în sinusul venos coronarian; 3) Tipul infracardiac - venele pulmonare descind via venă descendentă prin diafragmă spre sistemul venos portal şi, de aici şi în vena cavă inferioară; 351

Embriologie umană

4) Tipul mixt - asociază variante diferite. Cel mai frecvent cele două vene pulmonare drepte şi vena pulmonară stângă inferioară sunt drenate în sinusul venos coronarian, iar vena pulmonară dreaptă superioară drenează în vena verticală. II. 6. 3. 4. Malformaţii şi anomalii congenitale ale vaselor limfatice pulmonare Limfangiectazia pulmonară congenitală se caracterizează prin dilatarea accentuată a canalelor limfatice pulmonare. Se asociază frecvent cu alte anomalii îndeosebi anomalii congenitale ale inimii stângi sau anomalii ce produc obstrucţia venoasă pulmonară. Aceste anomalii de însoţire pot constitui cauza persistenţei limfaticelor pulmonare fetale. Afecţiunea este manifestă în perioada neonatală şi poate conduce la insuficienţă respiratorie severă. În funcţie de localizare limfangiectazia pulmonară congenitală poate fi limitată doar la nivelul teritoriului pulmonar sau poate fi secundară obstrucţiei venoase pulmonare sau poate fi doar o componentă a unei boli generalizate. II. 6. 4. Hernia diafragmatică congenitală Apare sporadic sau recurent familial, incidenţa este 1:3000 naşteri. Factorii de risc crescut includ polihidramnion, trisomia 18, trisomia 21; aproximativ 40% din cazuri asociază şi alte anomalii. Hernia diafragmatică congenitală poate să apară ca efect al hipoplaziei pulmonare sau ca urmare a lipsei de dezvoltare a membranei pleuro-peritoneale stângi care în mod normal închide porţiunea postero-laterală a diafragmei. În 90% dintre cazuri este afectată partea stângă a difragmei prin lipsa dezvoltării membranei pleuro-peritoneale stângi. Rezultă persistenţa foramen Bochdalek, prin care stomacul şi ansele intestinale pot hernia în torace, cu compresia pulmonului de partea afectată şi deplasarea inimii spre partea opusă defectului de închidere a diafragmei. Hernia diafragmatică congenitală poate fi diagnosticată antenatal prin examen cu ultrasunete. Examenul clinic efectuat evidenţiază cianoză severă, abdomen scafoid (excavat), reducerea sau absenţa aerului de partea afectată, ocazional zgomote hidro-aerice în torace. Asociază hipertensiune pulmonară. Rata de supravieţuire este de aproximativ 50%. Bibliografie: 1. Adamson J.Y.R. Development of Lung Structure. The Lung. Scientific Foundations Second EditionLippincott-Raven Publishers, Philadelphia, 1997 352

Embriologie umană

2. Andronescu A. Anatomia dezvoltării omului, Ed. Med. Bucureşti, 1986 3. Avery M.E., Surface properties in relation to atelectasis and hyaline membrane disease. Am J Dis Child 97:517 - 523. 1959 4. Balinotti J.E., Tiller C.J., Llapur C.J., Jones M.H., Kimmel R.N., Coates C.E., Katz B.P., Nguyen J.T., Tepper R.S. Growth of the lung parenchyma early in life Am J Respir Crit Care Med. 15;179(2):134-7. 2009 5. Bingle C.D., Gowan S. Molecular cloning of the forkhead transcription factor HNF-3 alpha from a human pulmonary adenocarcinoma cell line. Biochim Biophys Acta 1307 (1): 17–20. 1996 6. Blanco C.E. Maturation of fetal breathing activity. Biol Neonate.;65(34):182-8. 1994 7. Brachet J., Alexandre H., Introduction to Molecular Embryolog, Heidelberg Science Library, 2nd edition, 2014 8. Burri Peter H. Structural Aspects of Postnatal Lung Development – Alveolar Formation and Growth. Biol Neonate;89:313–322. 2006 9. Chircor Lidia, Surdu Loredana Compendiu de Embriologie Editura Ex Ponto, 2012 10. Chircor Lidia, Dina Constantin, Variante anatomice şi malformaţii congenitale Editura Paco Bucureşti, 2007 11. Chircor Lidia, Dina Constantin, Variante anatomice şi malformaţii congenitale Editura Paco Bucureşti, 2007 12. Chiriac M., Zamfir M, Antohe D – Anatomia trunchiului, vol.II, Universitatea de medicină şi farmacie Iaşi, 1991 13. Deirdre OReilly Changes in the newborn at birth Review Date: 27

November 2007. 14. Emoto H., Tagashira S., Mattei M.G., Yamasaki M., Hashimoto G., Katsumata T., Negoro T., Nakatsuka M., Birnbaum D., Coulier F., Itoh N. Structure and expression of human fibroblast growth factor-10. J Biol Chem 272 (37): 23191–4. 1997 15. Geormăneanu M. Patologie indusă prenatal Ed. Medicală Bucureşti 1989 16. Goldin G.V., Wessells N.K. Mammalian lung development: the possible role of cell proliferation in the formation of supernumerary tracheal buds and in branching morphogenesis J Exp Zool. 208(3):337-46. 1979 17. Goss A.M., Tian Y., Tsukiyama T., Cohen E.D., Zhou D., Lu M.M., Yamaguchi T.P., Morrisey E.E. Wnt2/2b and beta-catenin signaling are necessary and sufficient to specify lung progenitors in the foregut Dev Cell. 17(2):290-8. 2009 18. Hirai S., Koshida Y. Biochem Identification of cellular recognition sequence of epimorphin and critical role of cell/epimorphin interaction in lung branching morphogenesis Biophys Res Commun. 19;234(2):522-5. 1997 353

Embriologie umană

19. Hislop A. Airway and blood vessel interaction during lung development. Journal of Anatomy 201(4): 325-334. 2002 20. Hislop A., Reid L. Intrapulmonary arterial development during fetal life – branching pattern and structure. J. Anat.; 113:113:35–48. 1972 21. Johannes C. Schittny, Valentin Djonov, Alan Fine, Peter H. Burri Programmed Cell Death Contributes to Postnatal Lung Development ATS Journals, Volume 18, Issue 6. 1998 22. Kaarteenaho Rl, Lappi-Blanco El, Lehtonen S. Epithelial N-cadherin and nuclear β-catenin are up-regulated during early development of human lung BMC Dev Biol. Nov 16;10:113. 2010 23. Kitaoka H., Burri P.H., Weibel E.R. Development of the human fetal airway tree: analysis of the numerical density of airway endtips. Anat Rec. 244(2):207-13. 1996 24. Kyung Won, PhD. Chung Gross Anatomy. Hagerstown, MD: Lippincott Williams & Wilkins, 2005 25. Larsen WJ. Development of the head, the neck, and the eyes and ears. Human Embryol; 12: 309-51. 1993 26. Larsen J.W. Human Embryology, 3rd Edition Churchill Livingstone, 2001 27. Larsen J.W. Anatomy: Development, Function, Clinical Correlations, Saunders, 2002 28. Mincheva A., Lichter P., Schütz G., Kaestner K.H. Assignment of the human genes for hepatocyte nuclear factor 3-alpha, -beta, and -gamma (HNF3A, HNF3B, HNF3G) to 14q12-q13, 20p11, and 19q13.2-q13.4. Genomics 39 (3): 417–9. 1997 29. Minoo P. Transcriptional regulation of lung development: emergence of specificity Respir. Res.;1:109–115. 2000 30. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology ,7th ed. Saunders, 2002 31. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 9th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2011 32. O'Rahilly R. und Müller F. Human embryology und teratology, WileyLyss, 2001

33. OReilly D., Changes in the newborn at birth, 2007 34. Poirier J., Cohen I., Baudet J. Embryologie Humaine, Maloine S.A.Edit. Paris 1992

35. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J. Leçons d'embryologie humaine, 4ème éd. Paris, Vigot, 2006 36. Rannels S.R., Rannels D.E. The type II pneumocyte as a model of lung cell interaction with the extracellular matrix J Mol Cell Cardiol. 21 Suppl 1:151-9. 1989

354

Embriologie umană

37. Sadler T. W. Langman's Medical Embryology, 9th ed., Lippincott Williams & Wilkins, 2003 38. Sadler Thomas W. Langman's Medical Embryology, 10th ed,. Lippincot Williams & Sadler Willkins, 2006 39. Sadler T. W, Langman Jan. Langman's Medical embryology, 12th edition Phil., edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 40. Sasaki H., Nishizaki Y., Hui C., Nakafuku M., Kondoh H. Regulation of Gli2 and Gli3 activities by an amino-terminal repression domain: implication of Gli2 and Gli3 as primary mediators of Shh signaling Development 126 (17): 3915–24. 1999 41. Sasaki H., Nishizaki Y., Hui C., Nakafuku M., Kondoh H.

Regulation Shan L et al Bombesin-like peptide (blp) receptor gene expression, regulation and function in fetal murine lung. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol., 2003 42. Schmidt Ana-Nadia Embriologie Specială edit Intelcredo 2002 43. Schoenwolf Gary C., Bleyl Steven B., Brauer Philip R. Larsen’s human Embryology, 5th ed. Churchill Livingstone /Elsevier, 2014 44. Shan L et al Bombesin-like peptide (blp) receptor gene expression, regulation and function in fetal murine lung. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2003 45. Sido - Gridorescu Fr. “Embriogie Generală şi specială” Edit. Casa Cărţii de ştiinţă 2006 46. Zeltner T.B., Burri P.H., Respir Physiol. The postnatal development and growth of the human lung. II. Morphology. 67(3):269-82. 1987

355

Embriologie umană

MORFOGENEZA APARATULUI CARDIOVASCULAR Întregul sistem cardiovascular - inimă, vase de sânge, vase limfatice, splină se dezvoltă din mezoderm. Ţesutul mezenchimal constituie principala sursă de celule sanguine pe tot parcursul vieţii intrauterine; funcţia sa hematoformatoare va fi preluată ulterior de diferite organe de origine mezenchimală. În cursul săptămânii a 3-a i.u. se formează atât inima şi reţeaua vasculară intraembrionară cât şi cele două arii circulatorii extraembrionare: vitelină şi ombilicală. Vasculogeneza (formarea vaselor de sânge) se iniţiază la nivelul mezodermului splanhnic extraembrionar în ziua 18 i.u. (Stadiul 8 Carnegie). În mezenchimul splanhnic din peretele sacului vitelin se diferenţiază mase celulare numite hemangioblaste. Diferenţierea celulelor precursoare pluripotente embrionare în celule hemangioblaste este indusă cel puţin într-o oarecare măsură, de factorul de creştere al fibroblastelor (FGF), prin intermediul protein kinazei C de semnalizare (Krah K. 1994). Hemangioblastele parcurg primele etape critice de diferenţiere în cadrul insulelor vasculo-sanguine descrise de Wolff şi Pander. Celulele de la periferia insulelor vasculo-sanguine dau naştere precursorilor celulelor endoteliale , în timp ce celulele din centrul insulelor vasculo-sanguine constituie precursori hematopoietici. Soarta hemangioblastelor este determinată de gene din familia Hox (Boudreau N. 1997, Belotti D. 1998), Ets-1 (Vandenbunder B. 1989), Hex Thomas P.Q.1998, Vezf Xiong J.W. 1999, factorii basic helix-loop-helix (bHLH), membrii familiei GATA, receptorul tirozin kinazic tip 2 al Factorului Endotelial de Creştere Vasculară (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor VEGFR-2 ). Inactivarea experimentală a genei VEGFR-2 la şoareci produce lipsa de dezvoltare a ambelor linii celulare, atât hematopoietică cât şi endotelială, sprijinind importanţa critică a acestui receptor în acest stadiu de dezvoltare Shalaby F.(1995). Din hemangioblaste iau naştere: • 1) Angioblaste ; • 2) Hemocitoblaste (celula stem pentru elementele figurate); • 3) Blastemul cardiogen. 1) Formarea angioblastelor Celululele insulelor vasculo-sanguine situate la periferie fuzionează cu cele învecinate, se diferenţiază în cursul procesului de endotelizare constituind angioblaste, celule endoteliale care alcătuiesc tunica endotelială a următoarelor vase: 356

Embriologie umană

-Reţeaua vasculară extraembrionară de la nivelul mezodermul splanhnic; -Reţeaua intraembrionară alcătuită din: -Vase sanguine - sistemul circulator sanguin arterial şi venos; -Vase limfatice. Angioblastele migrează în diverse organe atrase de factori angiogenetici care stimulează formarea vaselor. 2) Formarea hemocitoblastelor Celulele din centrul insulelor vasculo-sanguine se detaşează, devin rotunde, intră în lumenul vaselor sanguine, dând naştere celulelor suşe precursor al elementelor figurate denumite hemocitoblaste. Prin dispariţia nucleilor, la începutul lunii a 3-a i.u., hemocitoblastele devin eritrocite. La o săptămână după apariţia celulelor seriei roşii apar celulele seriei albe; în luna a 2-a i.u. limfocitele, în luna a 3-a i.u. leucocitele şi apoi mielocitele, granulocitele, monocitele. Din săptămâna a 6-a i.u. funcţia hematoformatoare este preluată de mezenchimul hepatic, urmând ca după luna a 6-a i.u. rolul hematoformator al ficatului să diminueze până la dispariţie. Începând cu luna a 4-a i.u. măduva osoasă produce limfoblaşti iar din luna a 6-a eritroblaşti, funcţie pe care o vor păstra toată viaţa. Ţesutul mezenchimatos splenic, timic, al nodulilor limfatici constituie centri temporari hematoformatori în lunile a 2-a – a 4-a i.u. După naştere, în anumite situaţii (leucemii, etc) ficatul poate relua activitatea hematoformatoare. 3) Formarea blastemului cardiogen Mezenchimul splanhnic intraembrionar situat rostral de extremitatea cefalică şi membrana orofaringiană proliferează alcătuind blastemul cardiogen (placa cardiogenă) alcătuită din mase de celule precursoare pluripotente care se diferenţiază devenind hemangioblaste. Acestea se diferenţiază în angioblaste, care devin celule endoteliale ce se agregă alcătuind două cordoane cardiogene inţial pline, unul drept şi unul stâng. din care ia naştere cordul. I. FACTORI MOLECULARI CARE INTERVIN ÎN MORFOGENEZA APARATULUI CARDIOVASCULAR Arterele şi venele au un precursor comun; angioblastul este precursorul unic al celulelor endoteliale intraembrionare. Factorul Endotelial de Creştere Vasculară VEGF (Vascular Endothelial 357

Embriologie umană

Growth Factor VEGF) promovează dezvoltarea celulelor endoteliale. Celulele musculare netede şi pericitele, prin contrast, se pot forma dintr-o varietate de celule progenitoare. Acestea includ celule mezenchimale, celulele crestelor neurale, şi celule progenitoare din epicardul embrionar . Celulele musculare netede se mai pot forma din: progenitori situaţi în măduva osoasă şi miofibroblastele mezenchimale. Factorul transformator de creştere β1 (Transforming growth factor β1 TGF - β1) este implicat în procesul de diferenţiere a celulelor mezenchimale în celule progenitoare, care exprimă receptorul pentru PDGF-BB. Acesta din urmă stimulează transformarea celulelor progenitoare în celule musculare netede şi pericite şi este responsabil pentru aranjarea acestora perivascular, în jurul vaselor în curs de formare (Carmeliet P. 2000) . Angioblastele pot migra intraembrionar, dar pot circula postnatal, şi pot fi recrutate în creşterea vasculară „in situ” (Asahara T.1999, Kalka C., Masuda H. 2000, Rafii S. 2000). Factorul Endotelial de Creştere Vasculară (VEGF) contribuie la neovascularizaţia postnatală prin mobilizarea celulelor progenitoare endoteliale derivate din măduva osoasă. Diferenţiere angioblastelor poate fi promovată de VEGF, receptorul VEGF-2 (VEGFR-2) și factorul de creştere a fibroblastelor ( bFGF ), în timp ce receptorul VEG -1 ( VEGFR-1) suprimă această diferentiere (Fong G.H., 1999). Factorul Endotelial de Creştere Vasculară VEGF iniţiază asamblarea celulelor endoteliale, PDGF-BB recrutează pericite şi celule musculare neted, în timp ce angiopoietin-1 (Ang1) şi TGF-β1 stabilizează vasul aflat în stadiu incipient de formare. Angiopoietină-2 (Ang2) destabilizează atât vasele obţinute în procesul de angiogeneză, în prezenţa stimulilor angiogenetici, cât şi vasele aflate în regresie datorită absenţei unor factori de supravieţuire endotelială (Carmeliet P. 2000). Vasculogeneza se referă la evenimentele iniţiale de creştere vasculară în care angioblastele, ca precursor al celulelor endoteliale, migrează către locaţii distincte , unde se diferenţiere „in situ” şi se asamblează în cordoane endoteliale solide care alcătuiesc o împletitură de tuburi endoteliale. Creşterea, extinderea, cavitarea şi remodelarea acestor vase primitive într-o reţea vasculară matură are loc în cadrul „angiogenezei”. I. 1. Angiogeneza La nivel molecular angiogeneza cuprinde mai multe etape. Vasodilataţia iniţială a vaselor existente este însoţită de creşterea permeabilităţii şi degradarea matricei înconjurătoare, care permite celulelor endoteliale activate şi aflate în proliferare, să migreze şi să formeze lumenul vaselor. Celulele endoteliale ale acestor noi vase pe cale de formare se diferenţiază şi se maturizează prin remodelarea într-o reţea vasculară complexă. Celulele endoteliale dobândesc pe parcursul acestor etape factori critici de supravieţuire, 358

Embriologie umană

sunt optimizate pentru a funcţiona şi supravieţui într-o varietate de condiţii. Degradarea matricei extracelulare implică o serie de proteinaze, care nu numai că oferă „spaţiu” pentru migrarea celulelor endoteliale, dar, de asemenea, conduc la eliberarea de factori de creştere, inclusiv bFGF , VEGF și insulin-like growth factor-1 (IGF-1), care rămân altfel sechestraţi în matrice. Peste 20 metaloproteinazelor matriceale (MMP) sunt implicate în angiogeneză , tumorigeneză şi proliferarea celulelor (Nelson A.R. 2000). Proteinele din familia metaloproteinazelor matriceale (Matrix metalloproteinase MMP) sunt implicate în descompunerea matricei extracelulare în procesele fiziologice normale cum ar fi dezvoltarea embrionară, reproducerea şi remodelarea tisulară, dar şi în procese patologice, cum ar fi artrită şi metastaze. Matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) cunoscut sub numele de colagenaza interstiţială sau fibroblast colagenază este o enzimă codificată de gena MMP1 (Brinckerhoff C.E. 1987 Pendás AM,, 1996). Gena MMP1 este parte a unui grup de gene MMP localizate pe cromozomul 11q22.3. Metaloproteinazele matriceale MMP nu sporesc uniform angiogeneza, diverşi factori temporali şi spaţiali pot influenţa funcţia lor. De exemplu: -Matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) şi Matrix metalloproteinase-3 (MMP-3) pot inhiba legarea MMP-2 de integrine, inhibând astfel angiogeneza tumorală (Brooks P.C., 1998); Matrix metalloproteinase-7 (MMP-7) MMP şi Matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) pot genera angiostatină din plasminogenul circulant, inhibând astfel proliferarea celulelor endoteliale (Pozzi A.2000) şi implicit reduc vasculogeneza tumorală. Interacţiunile cu alte proteine modifică, de asemenea, rolul metaloproteinazelor matriceale în angiogeneză. I. 1. 1. Proliferarea şi migrarea celulelor endoteliale Pe măsură ce barierele fizice sunt dizolvate sub acţiunea Matrix metalloproteinaselor, celulele endoteliale proliferante sunt libere să migreze la distanţă. În această etapă, interacţiunile între diferitele forme de VEGF, angiopoietine, FGF şi receptorii lor sunt responsabile pentru medierea angiogenezei embrionare, angiogenezei neonatale şi angiogenezei patologice. Factorul Endotelial de Creştere Vasculară VEGF are efecte profunde pe tot parcursul angiogenezei (Ferrara N. 2000) Receptorul său, VEGFR-3, este foarte exprimat în timpul dezvoltării embrionare, şi este necesar pentru remodelarea vasculară şi angiogeneza (Veikkola T. 2000). Mulţi alţi factori suplimentari sunt implicaţi în angiogeneză. Factorii de creştere fibroblastică (Fibroblast Growth Factors FGF) stimulează creşterea celulelor endoteliale şi recruteză celule mezenchimale care 359

Embriologie umană

produc o multitudine de factori angiogenetici: -Factorul de creştere fibroblastic-1 (FGF-1) stimulează ramificarea şi supravieţuirea arterelor miocardice (Carmeliet P 2000). -Factorul de creştere derivat din trombocite (Platelet Derived Growth Factor PDGF) este angiogen pentru celulele endoteliale din mugurii microvasculari şi recrutează pericitele şi celulele musculare netede în jurul mugurilor microvasculari în curs de formare (Lindahl P., Hellstrom M 1999). -Membrii superfamiliei Factori β de transformare a creşterii (Transforming Growth Factor β TGFβ) precum activin A si factorul de necroză tumorală-α (TNFα) sunt citokine multifuncţionale care au atât activitate de stimulare cât si de inhibare a creşterii endoteliale. TGF-β1 suprimă angiogeneza tumorală. -Mai multe chemokine, inclusiv proteina monocitară chemotactică MCP -1 (monocyte chemotactic protein MCP-1) induc creşterea endotelială. -integrinele a5β3 şi α5β1, PECAM-1, şi perechile de receptor-ligand Efes / Ephrin, ghidează parţial şi semnalizeză celulele endoteliale aflate în plin proces de proliferare înlesnind contactul celulelor endoteliale cu alte celule endoteliale. Integrinele pot localiza metaloproteinazelor matriceale de suprafaţă (surface Matrix metalloproteinas MMPs) la suprafaţa celulelor endoteliale şi a matricei extracelulare. Antagoniştii de integrine ar putea constitui medicamente anti-angiogenice eficiente terapeutic (Varner J.A. 1955). Integritatea joncţiunilor intercelulare este un factor determinant major pentru permeabilitate endoteliului iar joncţiunile intercelulare bazate pe aderenţa cadherin -VE sunt deosebit de importante (Corada M. 1999). Joncţiunea celulelor endoteliale se face prin proteine de decalaj precum cadherina Vasulo Endotelială (Vasculo Endothelial-cadherin VE-cadherin) şi membri ai familiei connexin. Cadherinele (denumite „adeziune dependentă de calciu”) sunt o clasă de proteine transmembranare tip-1. Cadherina Vasulo Endotelială VE-Cadherin (Vascular Endothelialcadherin) este o glicoproteină de adeziune celulară (de la celulă la celulă) dependentă de calciu, cu rol important în adeziunea celulară. Proteina VE-cadherin (Vascular Endothelial-cadherin VE-Cadherin) are un rol important în semnalizarea celulară şi diferenţierea endotelială prin controlul coeziunii şi organizării joncţiunilor intercelulare. (Bello SM, 2012, Haidari M. 2012). Proteina VE-cadherin este indispensabilă dezvoltării normale şi menţinerii integrităţii microvascularizaţei. VE-Cadherin funcţionează ca un cadherin clasic prin difuzarea către celule a capacităţii de a adera în mod homofilic (celulele care conțin un anumit subtip cadherin tind să se grupeze împreună cu excluderea altor tipuri, atât în culturile celulare in vitro cât şi în timpul dezvoltării in vivo). Gena care codifică VE-cadherin se află într-o regiune de pe braţul lung al 360

Embriologie umană

cromozomului 16, regiune care poate fi implicată în evenimente de pierdere a stării de heterozigot în cancerul de sân şi prostată. I. 1. 2. Asamblarea celulelor endoteliale, formarea de cordoane şi apariţia lumenului În timpul dezvoltarii vasculare, celule specializate fuzionează în „cabluri” tridimensionale care apoi se cavitează pentru a oferi o cale de a transporta sângele în tot corpul. Acest proces necesită o coordonare complexă de entităţi moleculare, cum ar fi factorii de creştere şi molecule de semnalizare. Pe măsură ce celulele endoteliale migrează în matricea extracelulară, se grupează alcătuind cordoane celulare care ulterior capătă lumen. Acest proces de tunelizare se realizează prin intercalarea şi subţierea celulelor endoteliale şi are loc concomitent cu fuziunea vaselor existente pentru a crea vase de lungime şi calibru mai mare. Diametrul lumenului este strict reglementat de mai mulţi factori: -VEGF 121 şi VEGF165 şi receptorii lor intensifică formarea lumenului; -VEGF 189 scade diametrul lumenului. -Ang1 în combinaţie cu VEGF, măresc diametrul lumenului. -Integrinele α5β1 şi a5β3 sunt implicate în vacuolizarea şi formarea lumenului (Bayless K.J., 2000). Compuşii ciclici Liganzi RGD pot abroga funcţia acestor integrine, ceea ce constituie o potenţială posibilitate de intervenţie terapeutică. Deficienţe ale factorilor de creştere şi / sau ale moleculelor de semnalizare sunt asociate cu boli umane precum cancer, accident vascular cerebral şi ateroscleroză. I. 1. 3. Supravieţuirea pe termen lung a endoteliului vascular Imediat ce s-au format noile vase de sânge, celulele lor endoteliale devin extrem de rezistente la factorii exogeni, pot supravieţui ani de zile. Micşorarea supravieţurii endoteliale - apoptoza endotelială - se caracterizează prin regresie vasculară intraembrionară (Carmeliet P.1999), proces care este natural şi fiziologic în perioada embrionară la nivelul retinei, membranelor interdigitale, etc sau la nivelul ovarului, unde continuă şi după naştere. Factorii care reglează apoptoza endotelială sunt numeroşi (Stefanec T. 2000, Kockx M.M., 2000) şi variază considerabil în funcţie de vârsta dezvoltării produsului de concepţie, localizarea vasului, funcţia şi tipul vaselor, precum şi acţiunea stimulilor fiziologici şi / sau patologici înconjurători. -Rolul VEGF ca factor de supravieţuire depinde de interacţiunea cu VEGFR-2 , PI3-kinază , β-catenin şi VE-caderină (Gomez R.A. 1998). 361

Embriologie umană

-Ang1 influenţează supravieţuirea endoteliului vascular prin creşterea expresiei genei anti-apoptotice , survivin , prin activarea Akt prin Tie2 semnalizare (Papapetropoulos A. 2000) -hiperoxia reduce nivelurile de VEGF şi determină regresia vaselor retiniene, proces confirmat clinic la copiii prematuri, expuşi la hiperoxie (Alon T.1995, Meeson A.P.1999). Menţinerea integrităţii vasculare în diferite paturi vasculare necesită, de asemenea, forţe de forfecare hemodinamice care asigură cerinţele metabolice adecvate ţesuturilor, reglementează şi reduc turn-over-ul endotelial şi stopează apoptoza endotelială cauzată de Factorul de necroza tumorală - α TNF - α (Dimmeler S. 1996). Mecanismele moleculare care mediază oprirea ciclului celular şi supravieţuirea celulelor endoteliale vasculare includ mai mulți factori implicaţi în reglarea ciclului celular şi apoptozei (Pages G. 2000), 42/p 44 Protein kinaza Activată Mitogen (42/p44 Mitogen Activated Protein kinase p42/p44 MAP), inhibitorii de Ciclo-oxigenază-2 (cyclo-oxygenase-2 (Cox). I. 1. 4. Remodelarea şi ramificarea vaselor Endoteliului vascular se diferenţiază pentru a satisface nevoile locale Odată cu maturizarea reţelei vasculare, celulele endoteliale dobândesc caracteristici extrem de specializate, prin care asigură cerinţele fiziologice locale, specifice ţesuturilor şi organelor în care sunt situate. Remodelarea vaselor produce reţele complexe, funcţionale. Ramificarea vaselor are loc prin mai multe mecanisme: -noi ramuri vasculare pot înmuguri ca răspuns la stimulul angiogenic produs de un grup de celule aflate în mezenchimul înconjurător, noile ramuri vasculare dezvoltându-se înspre celulelele mezenchimale care secretă stimulul; -vasele se pot despica individual în vase fiice prin formarea de poduri celulare transendoteliale; -vasele se pot ramifica prin invaginaţie, ca urmare a inserţiei coloanelor de ţesut interstiţial în lumenul vaselor preexistente (Djonov V 2000). Au fost identificate o serie de semnale angiogenetice care pot afecta una sau mai multe dintre aceste procese de ramificare. -Factorul Endotelial de Creştere Vasculară VEGF contribuie la complexitatea reţelei vasculare prin stimularea divizării vaselor şi înmugurire (Pettersson 2000); -Renina este un „factor de ramificare” pentru arterele renale (Gomez R.A. 1998); -Factorul de creştere fibroblastic-1 (fibroblast growth factor-1 FGF-1) este un „factor de ramificare” pentru arterele miocardice (Fernandez B. 2000). 362

Embriologie umană

I. 1. 5. Arteriogeneza În funcţie de tipul vasului şi localizarea sa, se adaugă noi straturi suplimentare de celule musculare netede, pe măsură ce are loc proliferarea celulară; urmând diferenţierea şi dobîndirea funcţiilor specializate, inclusiv contractilitatea. În acest sens, un număr de receptori sunt exprimaţi ca raspuns la hormoni, neuromodulatori şi alte molecule efectoare care sunt necesare pentru a menţine tonusul şi funcţia adecvate diverselor condiţii fiziologice şi patologice. În funcţie de soarta finală în ceea ce priveşte tipul de vas (artera, vena, capilar) şi patul vascular , celulele endoteliale activate care migrează şi proliferează pentru a forma noi vase, formează legături anastomotice între ele, sunt înconjurate de straturi variabile de celulele periendoteliale - pericite pentru vasele mici şi celulele musculare netede pentru vase mari. În această perioadă dinamică, matricea extracelulară produsă de celulele murale, serveşte la stabilizarea reţelei vasculare. În cele din urmă, modificările funcţionale ale arterelor mari apar în timpul „arteriogenezei„ , concomitent cu formarea unui strat muscular bine dezvoltat. Componentele matricei interstiţiale, cum ar fi elastina şi-fibrillin 2, asigură arterelor vîsco-elasticicitate, în timp ce colagen şi fibrillin 1 conferă rezistenţă structurală. Concentraţia de oxigen reglează creşterea şi remodelarea vaselor. Presiunea oxigenului are un rol critic în reglarea nivelului de VEGF şi implicit a funcţiei de factor angiogenic a VEGF dar şi a următoarelor: -receptori VEGF-R1, VEGF-R2, -neuropilin-1, neuropilin-2, -Ang2, -sinteza de oxid nitric, -TGFβ1, -PDGF-BB, -endotelina-1 şi IL- 8. Formarea de noi vase de sânge, angiogeneza, este un proces strict reglementat, bine coordonat, echilibrat de factori pro- şi anti-angiogenetici. Inductorii angiogenetici extracelulari stimulează migrarea şi proliferarea celulelor endoteliale, în timp ce inhibitorii, factorii de reglementare negativi, contracarează acest efect. Modificări în echilibrul relativ dintre inductori şi inhibitori activează „comutatorul angiogen”, înainte ca moleculele stabilizator să activeze maturizarea vaselor de sange în curs de formare. În condiţii normale, balanţa înclină spre fenotipul anti-angiogenetic. Hipoxia reprezintă principalul stimul al „switch-ului” angiogenetic inducând expresia anumitor gene, inclusiv VEGF. Factorul Endotelial de Creştere Vasculară VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor VEGF) are rol esenţial în angiogeneză. Familia Factorilor 363

Embriologie umană

Endoteliali de Crestere Vasculară VEGF este constituită din VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E. VEGF-A acţionează în principal în fazele iniţiale ale angiogenezei find cel mai puternic stimulator al angiogenezei; induce proliferarea celulelor endoteliale şi inhibă apoptoza. VEGF-A are funcţie angiogenică, cu efect de creştere a permeabilităţii microvasculare, efect mitogen prin inducerea proliferării endoteliului vascular dar şi cu activitate anti-apoptotică. Activitatea VEGF-A este dependentă de interacţiunea cu receptorii specifici (VEGF-R 1, 2, 3) care sunt expresia nu numai a celulelor endoteliale dar si a zonei extravasculare. Receptorii VEGF-R 1, 2, 3 transmit principalele semnale ale angiogenezei. VEGF-R1 are un rol dual: un rol negativ în angioneza embrionară şi un rol pozitiv în angioneza adultului. La adult Factorul Endotelial de Creştere Vasculară VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor VEGF) este produs de celulele tumorale, are rol esenţial în intensificarea angiogenezei. Blocarea Receptorilor Factorilor Endoteliali de Crestere Vasculară 1, 2, 3 ( VEGFR 1, 2, 3) la nivel intracelular poate inhiba angiogeneza; medicamente antitumorale recente folosite cu succes in terapia cancerului de sân, de prostată, colorectal etc. sunt reprezentate de inhibitori ai VEGFR 1, 2, 3. Dezvoltarea vaselor arteriale coronariene începe în săptămânile a 4-a – a 6a i.u. când au loc două procese: -vasculogeneza, prin formarea „de novo” a vaselor sanguine; -angiogeneza, prin „înmugurirea” de noi vase din vasele sanguine preexistente. Factorul Endotelial de Creştere Vasculară VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor VEGF) este sintetizat la nivelul endoteliului capilar bFGF (factorul bazic de creştere a fibroblastilor). Pe măsură ce zona compactă a miocardului se măreşte, creşte distanţa de difuziune a oxigenului din ventriculi şi scade disponibilitatea oxigenului către cardiomiocitele adiacente epicardului. În aceste condiţii de hipoxie relativă, este stimulată producerea de VEGF care facilitează vasculogeneza. Postnatal: -creşte numărul de capilare şi suprafaţa de schimb; -raportul miocite/capilare se modifică de la 6:1 la naştere devenind 1:1 la adult; -creşte numărul şi lungimea arteriolelor mici, creşte grosimea tunicii medii la nivelul arteriolelor mici; -creşte lungimea şi diametrul arterelor mari. I. 1. 6. Dezvoltarea vaselor limfatice În fazele iniţiale ale diferenţierii vaselor, celule endoteliale din unele 364

Embriologie umană

regiuni ale venelor cardinale încep să producă molecule receptor speciale (Prox-1). Pe parcursul dezvoltării se formează noi receptori. Acesta este primul pas în formarera vaselor limfatice. Urmatoarea etapă constă în exprimarea suplimentară a modelelor condiţionate de receptori, care sunt caracteristice pentru fiecare vas de sânge sau vas limfatic şi care sunt păstrate chiar la vârstă adultă. Vasele embrionare limfatice se formează din vasele embrionare sanguine. Dacă un vas embrionare se diferenţiază într-o venă sau într-un vas limfatic depinde iniţial de o genă, gena Prox1 Homebox. Gena Prox1 (Prospero homeobox 1) este o genă-codare de proteine. Boli asociate cu Prox1 includ angiosarcom sân şi emfizem interstiţial. Adnotări GO legate de aceasta genă includ activitate co-represor transcriere şi activitatea de factor de transcriere cu caracter obligatoriu, secvente ADN. Un Paralog important al acestei gene este PROX2 . Proteina codificată de Gena Prox1 este un membru al familiei factorului de transcriere homeobox. Membrii acestei familii conţin un domeniu homeobox care constă dintr-o structură helix-turn-helix al acidului 60-amino, care se leagă de ADN şi ARN. Proteina codificată de Gena Prox1 poate juca un rol esenţial în timpul dezvoltării. Niveluri alterate ale acestei proteine au fost raportate în cazurile de cancer de diferite organe, cum ar fi de colon, creier, sânge, sân, pancreas, ficat şi esofag. II. MORFOGENEZA CORDULUI II. 1. Dezvoltarea timpurie a primordiului cardiac şi a tubului cardiac La vârsta de 18 zile i.u. mezenchimul splanhnic intraembrionar situat iniţial la extremitatea anterioară a discului embrionar proliferează alcătuind blastemul cardiogen (placa cardiogenă) constituită din mase de celule precursoare pluripotente care se diferenţiază devenind hemangioblaste. Acestea se diferenţiază în angioblaste, care devin celule endoteliale ce se agregă alcătuind două cordoane cardiogene inţial pline, unul drept şi unul stâng. În ziua a 19-a i.u. cele două cordoane se cavitează ca urmare a procesului de moarte celulară dirijată (apoptoză), proces normal în această perioadă de dezvoltare. Se obţin astfel două tuburi endoteliale cardiace simetrice, situate de o parte şi de alta a liniei mediane. La vârsta de 19 - 20 de zile i.u. discul embrionar suferă o dublă încurbare atât de-a lungul axului său longitudinal cât şi al celui transversal: -curbare activă, cranio-caudală de-a lungul axului longitudinal, datorată creşterii rapide a extremităţii cefalice; -curbare transversală, pasivă, ca urmare a involuţiei sacului vitelin. Curbarea cranio-caudală poziţionează cele două tuburi cardiace 365

Embriologie umană

ventral faţă de gura primitivă şi intestinul anterior, între membrana oro-faringiană (situată cranial) şi septul transvers (situat caudal). Curbarea transversală determină telescoparea celor două tuburi cardiace. La vârsta de 21 de zile i.u. (embrion 1,5 - 2,5 mm, 3 somite) tubul cardiac drept pătrunde în tubul cardiac stâng prin telescopare, având ca rezultat obţinerea unui tub cardiac unic. Telescoparea se face în sens cranio-caudal. Între învelişul mezenchimatos, miocardic al tubului cardiac şi endoteliul tubului endocardic se află un spaţiu plin cu matrice extracelulară care vor constitui gelatina cardiacă („jeleul cardiac”), din care va lua naştere ţesutul subendocardic (reticulul subendotelial). Cavitate celomică intraembrionară

Splahnopleura

Insule celulare angioformatoare Cavitate pericardică

Blastem cardiogen

Ectoderm

Alantoidă

Notocord

Figura nr. 1. Dezvoltarea blastemului cardiogen la embrionul de 18 zile (după Sadler T.W.).

Din mezodermul ce înconjoară cordoanele cardiogene se diferenţiază o tunică externă mioepitelială (sediul fibrelor musculare cardiace şi al foiţei pericardului visceral). Miocitele diferenţiate din blastemul cardiogen prezintă spontan activitate electrică, (potenţiale de acţiune). Impulsurile simpatice şi parasimpatice modifică ritmul cardiac dar nu iniţiază bătăile inimii.

366

Embriologie umană

Pericardul visceral (epicardul seros) este format din celule mezoteliale dezvoltate independent din mezodermul splanhnic. Tubul cardiac apare astfel format din trei tunici: -tunica internă endotelială, -tunica mijlocie ( celule mezenchimale ce formează „jeleul cardiac”, din care va lua naştere ţesutul subendocardic), -tunica externă mioepitelială (sediul fibrelor musculare cardiace şi al foiţei pericardului visceral). În ziua 21 i.u. tubul cardiac este alcătuit dintr-un tub endotelial şi un tub miocardic între care se interpune gelatina cardiacă. Din mezodermul splanhnic intraembrionar înconjurător se diferenţiază o populaţie de celule mezoteliale care formează epicardul seros (pericardul visceral). Tub neural Aorta dorsală

Notocord Intestin cefalic Mezocard dorsal Cavitate pericardică Reticul subendocardic

Tub cardiac endocardic Mezocard ventral

Sinusul venos

Figura nr. 2. Dezvoltarea tubului cardiac ziua 21 i.u. (după Moore K.).

În masa mezenchimatoasă situată în jurul tubului cardiac apar două dependinţe ale cavităţii celomice, cavităţi de clivare, care se apropie delimitând între ele un perete medio-sagital denumit mezenter ventral, format pe seama mezodermului splanhnic al intestinului primitiv. Prin dezvoltarea tubului cardiac în interiorul acestuia, se delimitează: -un mezocard dorsal care ataşează tubul cardiac de intestinul primitiv;

367

Embriologie umană

-un mezocard ventral care ataşează tubul cardiac de peretele ventral al corpului embrionar. Caudal, ţesutul mezenchimal înconjurător ataşează tubul cadiac de septul transvers (viitor centru tendinos al diafragmei). Mezocardul dorsal fixează tubul cardiac de peretele posterior al cavităţii interne, dar odată cu deplasarea tubului cardiac - consecutiv formării ansei cardiace - mezocardul dorsal se destramă, între bulbul arterial şi atriul primitiv. Se formează sinusul transvers pericardic descris de Theile. Mezocardul ventral se resoarbe determinând apariţia cavităţii pericardice unice iar tubul cardiac rămâne legat de pericard doar la extremităţi, în rest fiind liber în cavitatea pericardică. Cavitatea celomică intraembrionară localizată deasupra regiunii cardiogene se transformă în cavitate pericardică. La vârsta de 20 ½ - 21 de zile apar primele contracţii ale primordiului cardiac; la această vârstă inima este animată de contracţii neregulate şi se află situată între membrana oro-faringiană (cranial) şi septul transvers (caudal). Tubul cardiac este iniţial rectiliniu, prezintă două extemităţi: -extremitate cranială (polul arterial) din care iau naştere două aorte primitive „ventrale” sau „ascendente”; -extremitate caudală (polul venos) spre care se îndreaptă, din puncte simetrice, venele. Înainte de a atinge polul venos, ele se deschid în sinusul venos (drept şi respectiv, stâng). II. 2. Formarea ansei cardiace Tubul cardiac creşte mai rapid în comparaţie cu cavitatea pericardică, mai ales în direcţia cranio-caudală. Aspectul morfologic al tubului cardiac se modifică. II. 2. 1. Apariţia şanţurilor pe suprafaţa tubului cardiac Pe suprafaţa tubului cardiac unic se schiţează două şanţuri: -inferior, şanţul atrio-ventricular; -superior, şanţul bulbo-ventricular, care constituie strâmtoarea Haller. Între extremitatea arterială, cefalică şi extremitatea venoasă, caudală se diferenţiază dilataţiile tubului cardiac, separate la exterior de şanţuri. La vârsta de 22 de zile (embrionul 2,0 0- 3,5 mm; 4 - 12 perechi de somite) aceste şanţuri participă la împărţirea tubului cardiac în segmente (în sens descendent) : 1. bulbul cardiac; 2. ventriculul primitiv; 3. atriul primitiv;

4. sinusul venos. 368

Embriologie umană

Arc arterial aortic

Arc arterial aortic

Bulbul cardiac „bulbus cordis”

Ventriculul primitiv Atriul primitiv Sinusul venos

Figura nr. 3. Tubul cardiac unic la vârsta de 22 de zile i.u. Tubul cardiac este scurt şi relativ drept, alcătuit din bulbul cardiac, ventriculul primitiv, atriul primitiv, sinusul venos (după Sadler T.W.).

Arc arterial aortic

Arc arterial aortic

Pericard

„Bulbus cordis”

Cavitate pericardică

Ventriculul primitiv Atriul primitiv

Sinusul venos

Figura nr. 4. Tubul cardiac unic la vârsta de 23 de zile Tubul cardiac este alcătuit din bulbul cardiac, ventriculul primitiv, atriul primitiv, sinusul venos. Ventriculul primitiv se dezvoltă rapid (după Sadler T.W.).

369

Embriologie umană

Dilataţia dinspre capătul arterial poartă numele de bulbul primitiv al cordului („bulbus cordis primitivus”), după care urmează ventriculul primitiv („ventriculus primitivus”) şi atriul primitiv („atrium primitivus”) în care se deschide sinusul venos („sinus venosus”) care are două coarne („cornua sinus”), unul stȃng şi altul drept. Comunicarea dintre atriul primitiv şi ventricul se numeşte canal atrioventricular („canalis atrioventricularis”). Iniţial atriul primitiv şi coarnele sinusului venos sunt extrapericardice, ele fiind ulterior încorporate în cavitatea pericardică. Bulbul cordului se continuă cranial cu sacul aortic din care pleacă arcurile arteriale aortice care după ce străbat antero-posterior arcurile branchiale se deschid în perechea de aorte dorsale. La finele saptămânii a 7-a cele două aorte dorsale sunt complet fuzionate într-o arteră aortă unică. La extremitatea opusă în fiecare corn al sinusului venos, se deschid cȃte o venă vitelină, venă ombilicală şi vena cardinală comună (canalul Cuvier) formată prin fuziunea venei cardinale anterioare (precardinale) cu vena cardinală posterioară (postcardinală) de aceeaşi parte. Sinus venos

Venă cardinală comună Venă cardinală anterioară Venă cardinală posterioară

Mugure hepatic

Venă vitelină stângă

Duoden

Venă ombilicală stângă

Venă vitelină dreaptă Venă ombilicală stângă Figura nr. 5. Aspectul sinusului venos în ziua 24 ‒ 25 i.u. În cele două coarne ale sinusului venos se deschid trei perechi de vase: venele cardinale care drenează capul, gâtul, pereţii corpului; venele viteline care iniţial drenează sacul vitelin; venele ombilicale, care aduc sânge oxigenat de la placentă (după Sadler T.W.).

Dezvoltarea tubului cardiac continuă cu dezvoltarea sinusului venos şi formarea ansei bulbo-ventriculare.

370

Embriologie umană

În ziua 24 i.u., înainte de definitivarea ansei cardiace, tubul cardiac apare constituit cranio-caudal astfel: -bulbul arterial („bulbus cordis”), -strâmtoarea ventriculo-bulbară; -ventriculul primitiv; -strâmtoarea atrio-ventriculară; -atriul primitiv; -strâmtoarea sinoatrială; -sinusul venos. Perechea de aorte dorsale formate din mezenchimul dorsal al discului embrionar se conectează cu tubii cardiaci.

Sacul aortic Bulbul cordului Strâmtoarea ventriculo-bulbară Ventriculul primitiv Strâmtoarea

atrio-ventriculară

Şantul atrio-ventricular

Atriul primitiv

Sinusul venos Figura nr. 6. Dezvoltarea tubului cardiac ziua 24 i.u.

Cele mai active transformări, în acest stadiu, se remarcă la nivelul polului venos al tubului cardiac şi la nivelul bulbului, având drept consecinţă: -formarea sinusului venos; -dezvoltarea ansei bulbo-ventriculare. II. 2. 2. Formarea sinusului venos şi diferenţierea canalului atrio-ventricular La vârsta de 24 de zile are loc separarea sinusului venos şi diferenţierea canalului atrio-ventricular. Iniţial în atriul primitiv se deschide sinusul venos.

371

Embriologie umană

În ziua 24 - 25 i.u. în fiecare din cele două coarne (drept şi stâng) ale sinusului venos se deschid trei perechi de vase: -venele viteline care iniţial drenează sacul vitelin; -venele ombilicale, care aduc sânge oxigenat de la placentă ; -venele cardinale comune (canalul Cuvier) care drenează capul, gâtul, pereţii corpului. Vena cardinală comună dreaptă se formează din confluarea venei cardinale anterioare drepte cu vena cardinală posterioară dreaptă. Vena cardinală comună stângă se formează din confluarea venei cardinale anterioare stângi cu vena cardinală posterioară stângă. La locul de vărsare al canalelor Cuvier în sinusul venos, lângă fiecare valvă se află un nodul de miocard embrionar, viitor nodul sinoatrial şi nodul atrio-ventricular. Diferenţierea canalului atrio-ventricular are loc la vârsta de aproximativ 26 zile i.u. (embrion 3,0 - 5,0 mm; 21 perechi de somite) odată cu reamplasarea ventriculului primitiv şi a conului arterial. Orificiul atrio-ventricular este situat inţial la limita dintre atriul primitiv şi ventriculul primitiv. Prin alungirea şi îngustarea orificiul atrio-ventricular se diferenţiază o porţiune mai strangulată, orientată iniţial oblic (de sus în jos şi dinapoi înainte) care devine canal atrio-ventricular. La nivelul orificiului atrio-ventricular care între timp s-a orizontalizat şi a devenit canal atrio-ventricular ia naştere septul intermediar. II. 2. 3. Dezvoltarea ansei bulbo-ventriculare În această etapă cordul primordial („cor primordiale”), este scurt şi relativ drept dar pe măsură ce se măreşte se înclină aducând regiunea atrială cranial şi dorsal de regiunea ventriculară; tubul cardiac, la început drept, se încurbează la nivelul şanţului bulbo-ventricular realizând ansa bulbo-ventriculară. Pe parcursul săptămânii a 4-a i.u. tubul cardiac nu se dezvoltă uniform, ci bulbul cordului şi ventriculul prezintă un ritm mai rapid de creştere în lungime faţă de celelalte cavităţi ale sale. Ca urmare, el nu mai rămâne rectiliniu, ci se curbează mai întȃi luȃnd forma literei „U” cu concavitatea anterior şi la dreapta, iar apoi forma literei „S” cordul sigmoid cu atriul situat posterior de ventricul. Ventriculul se dezvoltă mai rapid, se deplasează caudal, la stânga ajungând în raport cu diafragma şi împinge atriul cranio-dorsal şi la stânga, iar bulbul arterial cranioventral şi la dreapta. Astfel atriul primitiv se plasează între bulbul arterial (situat înaintea atriului) şi esofag (aflat înapoia atriului). Datorită acestei torsiuni, sinusul venos este preluat de atriul drept. În săptămânile următoare sistemul venos este remodelat aşa încât tot sângele venos sistemic este adus în partea dreaptă a sinusului venos pe calea venelor cave. 372

Embriologie umană

Când afluxul venos este deviat spre dreapta, cornul stâng al sinusului venos încetează să crească şi este transformat într-un mic sac venos pe peretele inimii, care devine sinusul venos coronar şi o mică venă, vena oblică Marshall a atriului stâng.

Atriul Şantul bulbo-ventricular

Sinusul venos

Ventriculul

Figura nr. 7. Dezvoltarea cordului în ziua 24 i.u. Pe măsură cecreşte, tubul cardiac se înclină; creşterea rapidă şi accentuată a ventriculului determină deplasarea ventriculului în sens ventral şi caudal şi poziţionarea atriului cranial şi dorsal de ventricul (după Sadler T.W.).

În zilele 23-28 i.u. au loc concomitent flexia şi torsiunea tubului cardiac (faza sigmoidă) în cadrul formării ansei cardiace, şi tot acum are loc procesul de septare a cavităţilor primitive ale cordului. Şanţul bulbo-ventricular împarte tubul cardiac în două porţiuni: -ventriculul primitiv, din care se va dezvolta ventriculul stâng; -bulbul arterial („bulbus cordis”) care rămâne plasat cranial şi din care se formează ventriculul drept, ,,conus” şi ,,truncus”, care formează împreună conotrunchiul. Conul arterial („conus cordis”) situat caudal, va fi înglobat în ventriculul primitiv, participând la edificarea ventriculului. Trunchiul arterial („truncus arteriosus”) este împărţit în două segmente: -proximal, din care se vor dezvolta valvulele semilunare pentru aortă şi pentru artera pulmonară; -distal, sacul aortic, care va da naştere trunchiului arterial comun aortopulmonar. Din trunchiul arterial comun se vor forma ulterior aorta ascendentă şi trunchiul arterei pulmonare.

373

Embriologie umană

La vârsta de 24 de zile are loc separarea sinusului venos şi diferenţierea canalului atrio-ventricular.

Arcuri aortice Trunchiul arterial Bulbul cordului Ventriculul Corn sinusal

Atriul

Venă ombilicală

Sinusul venos Venă cardinală comună

Venă vitelină Figura nr. 8. Tubul cardiac la embrion uman 24 zile i.u. (după Sadler T.W.).

Separarea sinusului venos începe cu împărţirea atriului primitiv, printr-un sept transvers, în două compartimente: -superior, din care se vor dezvolta atriile drept şi stâng; -inferior, care corespunde sinusului venos. Un alt fenomen caracteristic acestui stadiu îl constituie trabecularea ventriculelor ai căror pereţi se îngroşă. Între atriul primitiv şi ventriculul primitiv se diferenţiază o porţiune mai strangulată, orientată oblic de sus în jos şi dinapoi înainte, care corespunde canalului atrio-ventricular. II. 3. Formarea perniţelor endocardice Endocardul (derivat din endoteliu) situat la periferia canalului atrioventricular formează la vârsta de aproximativ 28 de zile, la nivelul canalului atrioventricular, patru excrescenţe numite perniţe endocardice atrio-ventriculare: - două dispuse median (una ventral şi una dorsal), - două laterale. 374

Embriologie umană

Perniţa endocardică ventrală se detaşează din tavanul canalului atrioventricular, iar cea dorsală din planşeul acestuia. Datorită acestor perniţe sângele provenit din atrii - în drumul său spre ventriculi - se împarte de-a lungul a două albii, într-un curent de sânge mitral şi unul tricuspidian. Perniţele endocardice superioară şi inferioară, care sunt situate median, fuzionează alcătuind septul intermediar („septus intermedius”) care separă canalul atrio-ventricular în 2 compartimente: drept şi stâng. Septul intermediar ia naştere prin alipirea mugurilor endocardici atrio-ventriculari mediani reprezentaţi de perniţele endocardice superioară şi inferioară. Fiecare perniţă atrio-ventriculară mediană emite, de o parte şi de alta, câte un mic tubercul lateral. Aceste perniţe endocardice vor forma în final valva mitrală (bicuspidă) şi valva tricuspidă. Orificiul atrio-ventricular stâng este străjuit de valva mitrală iar orificiul atrio-ventricular drept de valva tricuspidă. Perniţe endocardice apar şi la nivelul trunchiului aortico-pulmonar unde vor forma valvule semilunare ce aparţin valvei aortei şi valvei trunchiului pulmonar. II. 4. Septarea inimii II. 4. 1. Septarea atriului primitiv La finele săptămânii a 4-a i.u. din partea postero-superioară a tavanului atriului primitiv se dezvoltă o creastă semilunară numită septul prim („septum primum”), cu direcţie de creştere antero-inferioară, spre septul intermediar, împreună cu care delimitează ostium primum. Astfel, pe faţa interioară a atriului comun, corespunzător şantului interatrial, apare creasta în formă de semilună, numită septul prim („septum primum” descris de Born). Septul prim pleacă din partea postero-superioară a atriului comun şi creşte antero-inferior, pentru a se uni cu septul intermediar („perniţa canalului atrio-ventricular”). Comunicarea interatrială care apare astfel între marginea inferioară a septului prim şi marginea superioară a septului intermediar poartă denumirea de „ostium primum”. Pe măsură ce septul prim avansează către septul intermediar, dimensiunile ostiumului primum se reduc. Când septul prim ajunge în contact cu septul intermediar, ostium primum este complet închis (dispare). Concomitent cu închiderea ostiumului primum începe un proces de apoptoză (moarte celulară dirijată) prin care la marginea postero-superioară a septului prim se produce un mic defect parietal care se măreşte transformându-se într-un orificiu numit ostiumul secund („ostium secundum”). În aceeaşi perioadă îşi face apariţia un alt sept sagital, situat la dreapta 375

Embriologie umană

septului prim, numit septul secund („septum secundum”). Acest sept secund „septum secundum” se dezvoltă în sens invers septului prim, pe care treptat îl va acoperi. Între marginile libere ale septului prim şi septului secund se delimitează orificiul interatrial Botallo denumit fereastra ovală (gaura ovală „foramen ovale”) prin care care cele două atrii continuă să comunice. Orificiul Botallo include Ostium secundum (situat între marginile libere ale septului prim şi septului intermediar). Septul prim şi septul secund înaintează unul spre celălalt, se depăşesc prin feţele lor de contact, antrenând o pseudo-obliterare a găurii Botallo, deoarece feţele septale nu se sudează între ele până la naştere. După naştere orificului interatrial Botallo se închide, devenind fosa ovală („fossa ovalis”). După închiderea orificului interatrial Botallo, septul secundum fiind mai gros, delimitează mai evident marginea posterioară a fosei ovale constituind limbul fosei ovale numit „inelul Vieussens”. După închiderea orificiului interatrial Botallo, septum primum fiind mai subţire decât septul secund, formează partea excavată a fosei ovale. Marginea Spaţiul interseptovalvular

Septul prim

Septul secund

Venă pulmonară

Valva dreaptă a sinusului venos Orificiul sinoatrial Valva stângă a sinusului venos

Septul intermediar Figura nr. 9. Edificarea atriului definitiv prin includerea sinusului venos în atriul (după Sadler T.W.).

376

Embriologie umană

liberă a septului primum devine coasa septului (pliul semilunar Parschappe). Definitivarea formării atriului drept se realizează prin includerea sinusului venos în peretele său posterior. Limita dintre atriul primitiv şi sinusul venos este marcată la exterior de şanţul terminal. La interior, vărsarea sinusului venos este prevăzută cu doua valve, unite în partea superioară prin septul fals („septum spurium”) iar în partea inferioară printr-o creastă situată pe peretele posterior al atriului drept. Absorţia porţiunii din dreapta a sinusului venos favorizează deschiderea în peretele posterior al atriului drept a trei orificii: cel al venei cave superioare, al venei cave inferioare şi al sinusului coronar. Sinusul venos care s-a deplasat odată cu atriul prim este absorbit în peretele posterior al atriului drept contribuind la formarea zonei mai netede a atriului drept. În săptămâna a 6-a i.u. la joncţiunea sinusului venos cu atriul în care a fost preluat, apare orificiul sinoatrial. După preluarea sinusului venos de către atriul drept, valvele sinusului venos se unesc la extremitatea lor superioară formând septul fals („septum spurium”). Valvula dreaptă a sinusului venos evoluează astfel: -jumătatea superioară a valvulei drepte a sinusului formează un relief numit creasta terminală („crista terminalis”) situată în atriul drept, între orificiile de deschidere ale venei cave inferioare şi venei cave superioare; creasta terminală marchează în interior limita dintre partea sinusală şi atriul drept propriu-zis, căreia la suprafaţă îi corespunde şantul terminal („sulcus terminalis”) -jumătatea inferioară a valvulei drepte a sinusului participă la formarea: ● valvulei Eustachio situată la orificiul venei cave inferioare; ● valvulei Thebesius situată la orificiul sinusului venos coronar. Valvula stângă a sinusului venos se dezvoltă mai puţin, delimitează împreună cu septul prim un spaţiu denumit interseptovalvular, descris de către Rose; spaţiu care dispare pe măsură ce valva stângă a sinusului venos se apropie şi se sudează cu septul prim. La locul de vărsare al canalelor Cuvier în sinusul venos, lângă fiecare valvă se află câte un nodul de miocard embrionar, viitorul nodul sinoatrial şi respectiv nodul atrio-ventricular. Definitivarea formării atriului stâng se realizează prin integrarea în peretele său posterior a trunchiului venos pulmonar. Absorţia trunchiului comun al venelor pulmonare are loc prin integrarea venei pulmonare în peretele atriului stâng, care dilatându-se, înglobează treptat nu numai trunchiul venei pulmonare ci şi cei patru afluenţi ai săi. În cursul dezvoltării, vena pulmonară va fi încorporată în peretele atriului stȃng, iar cei patru afluenţi ai săi ajung să se deschidă în atriu, formȃnd cele două vene pulmonare drepte şi două vene pulmonare stângi. Atriul se dezvoltă în spaţiul îngust dintre bulbul arterial/anterior şi 377

Embriologie umană

esofag/posterior dezvoltând cele 2 atrii din ai căror pereţi latero-ventrali iau naştere doi diverticului, denumiţi urechiuşele atriilor („auricula dextra”, „auricula sinistra”). Vena cavă superioară

Septul secund

Sinusul venos

Septul prim

Crista terminalis

Foramen ovale Figura nr. 10. Edificarea atriului definitiv prin includerea sinusului venos în atriul drept şi includerea venei pulmonare cu ramurile sale în atriul stâng (după Sadler T.W.).

II. 4. 2. Septarea ventriculului primitiv Septul interventricular se formează în patru etape: -formarea sinus septum (septul sinusal, septul neted) şi septul trabecular în zilele 22-26 i.u. -definitivarea porţiunii formate a septului interventricular în zilele 26 ‒ 28 i.u. -formarea porţiunii atrio-ventriculare a septului membranos în ziua 28 i.u. -închiderea orificiului interventricular în ziua 41 i.u. II. 4. 2. 1. Etapa formării septului neted şi septului trabecular Marginea liberă a sinus septum delimitează limita antero-inferioară a orificiului interventricular („foramen interventricularis”). În zilele 22 - 26 i.u partea inferioară a şanţului bulbo-ventricular începe să proemine în lumenul cardiac la nivelul interfeţei dintre viitoarele camere ventriculare dreaptă şi stângă devenind septul muscular interventricul. Prin formarea septului muscular (septul trabecular) ventriculul primitiv este separat incomplet în două camere ventriculare. Marginea liberă a septului trabecular delimitează limita superioară a orificiului interventricular „foramen interventricularis”. În această perioadă inima are aspect trilocular fiind alcătuită din cele două atrii şi un ventricul incomplet separat.

378

Embriologie umană

Septum primum

Septul secund

Septum primum

Perniţă endocardică Foramen ovale

Debutul săptămânii a 5-a

Săptămâna a 3-a

Sept secundum Septum primum Deschiderea sinusului coronar

Deschiderea venei pulmonare

Septul intermediar Sept ventricular

Debutul săptămânii a 4-a

Săptămâna a 7-a

Vena cavă superioară Vena pulmonară

Ostium I Ostium II Vena cavă inferioară Finele săptămânii a 4-a

Săptămâna a 8-a

Figura nr. 11. Septarea inimii (după Sadler T.W.).

379

Embriologie umană

II. 4. 2. 2. Etapa definitivării porţiunii formate a septului interventricular În ziua 26 i.u. orificiul interventricular are diametrul 300 m. Septului interventricular îi lipseşte peretele posterior din dreptul canalului atrio-ventricular. Un fenomen caracteristic zilei 26 i.u. îl constituie trabecularea ventriculelor incomplet despărţite, ai căror pereţi se îngroşă. II. 4. 2. 3. Etapa formării porţiunii atrio-ventriculare a septului membranos Porţiunea atrio-ventriculară a septului interventricular, care participă la formarea marginii dorsale a orificiului ia naştere din: -tuberculul superior drept al perniţei endocardice de la nivelul canalului atrio-ventricular şi masa combinată laterală; -o creastă musculară din versantul anterio-inferior al septului atrioventricular. La începutul săptămânii a 7-a i.u. orificiul interventricular este delimitat inferior de partea musculară a septului interventricular (septul sagital, „septus inferius”). La finele săptămânii a 7-a i.u. în ziua 41 i.u. comunicarea interventriculară se închide antero-superior pe seama septului bulbului iar postero-superior pe seama porţiunii membranoase a septului intermediar. II. 4. 2. 4. Etapa închiderii orificiului interventricular Închiderea orificiului interventricular are loc pe seama porţiunii tricuspidiene a septului membranos. II. 4. 3 Septarea bulbului arterial Septarea bulbului arterial („bulbus cordis„) are loc odată cu septarea ventriculului primitiv, concomitent cu accentuarea inegalităţii de calibru dintre componentele bulbului cardiac: -conul arterial (conus cordis) situat inferior, -trunchiul arterial (truncus arteriosus) situat superior. Endoteliul care circumscrie conul arterial (conus cordis) migrează spre zona gelatinei cardiace, formează perniţele trunchiului prin a căror fuziune ia naştere septul bulbului. Celulele crestei neurale migrează prin arcurile branhiale III, IV şi VI pătrunzând în perniţele ce vor alcătui septul bulbului arterial („bulbus cordis”). Gena pax3 este responsabilă de migrarea crestelor neurale. Absenţa genei pax3 sau îndepărtarea experimentală a crestei neurale din porţiunea corespunzătoare 380

Embriologie umană

determină malformaţii cardiace severe. Prin dezvoltarea cranio-caudală şi răsucirea helicoidală (180º) a septului bulbului arterial, conul arterial se împarte în: - canal aortic, situat posterior, încorporat în ventriculul stâng, - infundibul pulmonar, situat anterior, încorporat în ventriculul drept. Septul bulbului arterial separă astfel căile de ejecţie ventriculare: - dreaptă/artera pulmonară, - stângă/artera aortă. Se separă astfel fluxul sanguin care iese din ventriculul stâng prin aortă, de fluxul sanguin care părăseşte ventriculul drept prin artera pulmonară. La vârsta de aproximativ 32 de zile are loc dezvoltarea cono-trunchiului. Conul arterial („conus cordis”) este segmentul care provine din porţiunea distală a bulbului şi reprezintă camera de ejecţie pentru ambii ventriculi. La adult, conul reprezintă segmentul care corespunde porţiunii de ejecţie a ventriculului drept. Creste de la nivelul arcurilor branhiale

Creste vagale

Aorta dorsală

Creste neurale

Arcuri aortice

Atriul Ventriculul Trunchiul aortico-pulmonar

Figura nr. 12. Migrarea celulelor din crestele neurale în materialul arcurilor branhiale trei, patru şi şase (după Carlson B.).

Trunchiul arterial („truncus arteriosus”) este trunchiul arterial aortopulmonar, din care, după dezvoltarea septului aorto-pulmonar, iau naştere: aorta ascendentă, trunchiul arterial pulmonar şi valvulele semilunare.

381

Embriologie umană

II. 4. 3. 1. Septarea cono-trunchiului Proeminenţele de la nivelul conului se transformă în două creste dispuse sagital. În timpul maturării ansei bulbo-ventriculare şi torsionării sale spre dreapta, partea proximală a conului, urmând o mişcare similară, favorizează răsucirea crestelor care iau forma unei spirale. Prezenţa lor prefigurează două canale: cel drept corespunde cono-trunchiului aortic, iar cel stâng, cono-trunchiului pulmonar. Perniţele de la nivelul trunchiului vor forma valvule semilunare corespunzătoare. II. 4. 3. 2. Septarea sacului aortic Concomitent, sau la scurt timp după formarea crestelor cono-truncale, în partea cea mai de sus a sacului aortic, din peretele posterior al acestuia se dezvoltă o creastă care va da naştere septului aortico-pulmonar. Acesta va împărţi sacul aortic, începând din acest stadiu, în două canale care corespund: aortei ascendente şi trunchiului arterei pulmonare. Aceste canale se continuă caudal cu partea corespunzătoare din cono-trunchi. La vârsta de 33 de zile are loc rotaţia cono-trunchiului; reamplasarea şi coborârea valvulelor semilunare pulmonare şi aortice; resorbţia parţială a conului subpulmonar şi resorbţia totală a conului subaortic. Originea reală a arterei aorte şi arterei pulmonare este opusă originii lor aparente datorită răsucirii de 180° a septului bulbului (septul aorto-pulmonar).

Septul aortico- pulmonar

Aorta Artera pulmonară Figura nr. 13. Creştere şi răsucire de 180° a septului aortopulmonar (după Sadler T.W.).

382

Embriologie umană

Septarea valvelor bulbului arterial se face tot pe seama septului bulbului, care trece prin mijlocul valvelor laterale. Valvulele orificiului arterei pulmonare vor fi: -1 anterioară, -2 posterioare: dreaptă şi stângă. Marginea lor liberă prezintă câte un nodul (Morgagni). Valvulele semilunare ale orificiului aortei vor fi: posterioară, anterolaterală dreaptă şi antero-laterală stângă. -2 anterioare: dreaptă şi stângă, -1 posterioară. Marginea lor liberă prezintă nodulii Arantius. II. 4. 3. 3. Rotaţia cono-trunchiului Îndată ce septul aortico-pulmonar fuzionează cu septul cono-truncal, începe rotaţia porţiunii distale a cono-trunchiului. Arterele mari ale inimii se împletesc una în jurul celeilalte, căpătând aspectul pe care îl au la adult, cu originea aparentă opusă originii reale. II. 5. Coborârea tubului cardiac („Descensus cordis”) În zilele 23 ‒ 28 i.u. concomitent cu formarea ansei cardiace, are loc coborârea tubului cardiac în regiunea cervicală, în dreptul segmentului cervical 8. Concomitent, cordul şi pericardul încep coborârea în regiunea cervicală spre torace şi tot acum are loc procesul de septare a cavităţilor primitive ale cordului. În timpul săptămânii a 6-a i.u, ziua a 39-a i.u. cordul ajunge în dreptul primei vertebre toracale. Coborârea cordului („descensus cordis”) este completă la naştere; la nou-născutul la termen cordul se află în poziţie definitivă, în dreptul vertebrei a 8-a toracale. II. 6. Malformaţiile congenitale ale cordului După datele OMS incidenţa malformaţiilor cardiace congenitale este de 8 la 1000 de nou-născuţi vii; în România incidenţa malformaţiilor cardiace congenitale este de 6 ‒ 8 la 1000 nou-născuţi vii. Malformaţiile cardiace congenitale reprezintă principala cauză de deces la copiii cu malformaţii congenitale; 50% dintre malformaţiile cardiace congenitale sunt dignosticate în prima săptămână de viaţă; 88% sunt dignosticate până la vârsta de 1 an; 98% până la vârsta de 4 ani. Etiologia malformaţiilor cardiace congenitale este multifactorială (Ferencz 383

Embriologie umană

et al. 1989; Pierpoint et al, 2007, Soares et al. 2009) 60 % factori extrinseci, 8 – 20% factori intrinseci, 10 – 32% interacţiune între factorii genetici şi factorii de mediu. Factorii extrinseci recunoscuţi: -boli imunologice ale mamei: colagenozele, poliartrita reumatoida etc; -tratamente hormonale pentru fixarea sarcinii (progesteron), radioterapie; -medicamente: anticonvulsionante (fenitoin, fenobarbital), aspirină, indometacin, valproat; -vârsta mamei/cuplului: frecvenţa malformaţiilor cardiace congenitale creşte la mamele cu vârsta peste 40 ani; - alte boli ale mamei: diabet zaharat, fenilcetonurie, alcoolism. Tabelul nr. 1. Incidenţa celor mai frecvente malformaţii cardiace congenitale în România (conform OMS şi Societatea Româna de pediatrie 2012)

Malformaţia congenitală Defectul Septal Ventricular Tetralogia Fallot Transpoziţia completă a vaselor arteriale mari Defectul Septal Atrial

Incidenţa 20 - 25% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale 9,2 % - 10% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale 5% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale

5 - 10% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale Hipoplazia ventriculului stâng 1,2 – 3% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale 7% – 9% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale diagnosticate în primul an de viaţă Persistenţa canalului atrio5% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale ventricular Atrezia valvei tricuspide 1 – 2,3% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale Maladia Ebstein 0,5 – 1% din malformaţiile cardiace congenitale Hipoplazia inimii stângi 1,22 - 3% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale Trunchiul arterial comun 1% - 2% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale Între 5% - 10% dintre malformaţiile cardiace congenitale sunt consecinţa expunerii la agenţi teratogeni specifici în primele 3 luni de sarcină: -virusul gripal, virusul hepatitei, virusul rubeolei, virusul herpetic, virusul parotiditei epidemice, virusul Coxachie B; 384

Embriologie umană

-diabetul matern, -droguri ca lithium, alcool, acid retinoic. Factorii intrinseci: -4% dintre malformaţiile cardiace congenitale sunt determinate de mutaţii ale unei singure gene, 6% din malformaţiile cardiace congenitale se asociază cu aneuploidii cromozomiale; -asocierea malformaţiilor cardiace congenitale cu sindroame cromozomiale se întȃlneşte la 15% dintre nou-născuţi şi la 35% dintre fetuşi. Nici un tip de malformaţie cardiacă congenitală nu este patognomonică pentru un anumit sindrom genetic. Gravitatea malformaţiilor cardiace congenitale este evidenţiată de mortalitatea ridicată care însoţeşte aceste malformaţii, ele fiind cauza principală de deces în 80% din totalul deceselor de nou-născuţi, a doua cauză de mortalitate perinatală în România. Pe plan mondial malformaţiile cardiace congenitale constituie prima cauză de mortalitate infantilă (Oster et al, 2013). Peste o treime din cazurile cu malformaţii cardiace congenitale prezintă şi alte defecte asociate, fiind încadrate în categoria malformaţiilor congenitale multiple (Pierpoint et al, 2007). Malformaţiile cardiace congenitale pot fi clasificate pe criteriul morfologic, ontogenetic, clinic etc. Clasificarea celor mai frecvente malformaţii cardiovasculare congenitale pe criteriul clinic: Malformaţii cardiace congenitale obstructive (cordul drept) fără şunt: • Stenoza arterei pulmonare • Stenoza valvei tricuspide Malformaţii cardiace congenitale obstructive (cordul stâng) fără şunt: • Stenoza aortică • Insuficienţa aortică • Coarctaţia arterei aorte • Arcul aortic întrerupt • Hipoplazia ventriculului stâng (hipoplazia inimii stângi) Malformaţii cardiace congenitale necianogene, cu şunt stânga-dreapta: • Persistenţa canalului arterial Botallo • Defect septal atrial • Defect septal ventricular • Defect septal atrio-ventricular cunoscut anterior ca „persistenţa canalului atrioventricular comun” Malformaţii cardiace congenitale cianogene, cu şunt dreapta-stânga • Tetralogia Fallot 385

Embriologie umană

• Atrezia valvei pulmonare • Atrezia valvei tricuspide Malformaţii cardiace congenitale cu conexiuni false ale vaselor de sânge • Transpoziţia vaselor arteriale mari • Trunchiul arterial comun II. 6. 1. Clasificarea malformaţiilor cardiace congenitale pe criteriul morfologic şi ontogenetic II. 6. 1. 1 Anomalii de poziţie: II. 6. 1. 1 a. Ectopie cardiacă: cervicală; cervico-toracală; sternală; abdominală; II. 6. 1. 1 b. Dextrocardie. II. 6. 1. 2. Anomalii interne: II. 6. 1. 2. a. Anomalii în septarea canalului atrio-ventricular: • Defect septal atrio-ventricular cunoscut şi ca „persistenţa canalului atrioventricular comun” • Atrezia tricuspidei; • Maladia Ebstein; • Hipoplazia ventriculului stâng (Hipoplazia inimii stângi). II. 6. 1. 2. b. Anomalii în septarea atriului: • Defect septal atrial; • Persistenţa ostiului secund; • Atriul comun. II. 6. 1. 2. c. Anomalii ale septului ventricular • Cord trilocular biatrial • Defect septal ventricular II. 6. 1. 2. d. Anomalii în dezvoltarea bulbului arterial: • Persistenţa trunchiului arterial comun; • Transpoziţia completă a vaselor mari; • Trilogia Fallot; • Tetralogia Fallot. II. 6. 1. 1 Anomalii de poziţie II. 6. 1. 1. a. Ectopie cardiacă: cervicală; cervico-toracică; sternală; abdominală Ectopia cardiacă - datorată unei coborâri incomplete sau exagerate, unui defect de dezvoltare al sternului (cele două bare cartilaginoase longitudinale care constituie modelul cartilaginos al sternului nu fuzionează pentru a alcătui sternebrele pe seama cărora se formează în mod normal corpul sternului) şi pericardului (prin lipsa fuzionii celor două plici pleuro-pericardice în săptămâna a 386

Embriologie umană

4-a de viaţă intrauterină). Cordul este total sau parţial vizibil pe suprafaţa toracelui. Ectopia cervicală în care vârful cordului este îndreptat cranial, iar baza spre torace; uneori vârful cordului poate ajunge între ramurile mandibulei. Frecvent, ectopia cervicală este însoţită de ectopia cervicală a plămânilor şi ectopia toracică a viscerelor abdominale. Ectopia cervico-toracică - în cadrul căreia cordul este situat la nivelul orificiului superior toracic; sternul este dehiscent în porţiunea sa cranială, iar cordul are vârful îndreptat cranial, către aperture toracică superioară. Ectopia sternală - cele două jumătăţi ale toracelui nu au fuzionat, iar cordul este acoperit numai de către tegument. Uneori poate lipsi şi tegumentul, iar cordul este învelit de pericard, care în cazurile extreme poate lipsi şi el lăsând cordul complet descoperit. Ectopia abdominală - cordul se situează în epigastru sau în regiunea lombară datorită unui defect de formare al diafragmului (lipsa fuziunii celor două pliuri pleuro-peritoneale cu mezoesofagul sau hipoplazia membranei pleuroperitoneale permit păstrarea un hiatus larg, prin care cordul poate coborâ în abdomen realizănd ectopia cardiacă abdominală iar viscerele abdominale pot hernia în torace constituind hernia diafragmatică congenitală). II. 6. 1. 1. b. Dextrocardie Dextrocardia - este consecinţa formării ansei bulbo-ventriculare către partea stângă, în loc de dreapta; cordul are apexul orientat spre dreapta. Acestă anomalie este însoţită de inversiunea parţială sau totală a viscerelor toracice şi abdominale („situs inversus”). II. 6. 1. 2. Anomalii interne II. 6. 1. 2. a. Anomalii în septarea canalului atrio-ventricular Persistenţa Canalului comun Atrio-ventricular Persistenţa canalului comun atrio-ventricular denumită şi Defect septal atrio-ventricular este o malformaţie cardiacă congenitală necianogenă, cu şunt stânga-dreapta. Septul interatrial este întrerupt în porţiunea caudală, la nivelul ostium primum iar septul interventricular prezintă discontinuitate la nivelul porţiunii musculare superioare; între defectul interatrial şi cel interventricular există continuitate şi astfel, în zona centrală a inimii există un vast orificiu care permite comunicarea concomitentă interatrială şi interventriculară. În paralel este afectată structura şi funcţionalitatea ambelor valve atrio-ventriculare, mai frecvent valva 387

Embriologie umană

mitrală. Se ajunge ca în locul celor două valve atrio-ventriculare să existe o valvă atrio-ventriculară unică.

Figura nr. 14. Persistenţa Canalului Atrio-Ventricular Cordul de aspect normal AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept

Incidenţă Malformaţie relativ rară reprezintă 5% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale în România, 2 – 6% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale în lume. Manifestări clinice Evidente din primele luni de viaţă: hipotrofie staturoponderală, paloare, polipnee, infecţii pulmonare recidivante. Examenul radiologic Cord mărit de volum (cardiomegalie), artere pulmonare dilatate, vascularizaţie pulmonară accentuată. Tratament chirurgical se poate efectua la vârsta de 2 - 6 ani dar şi la sugar; mortalitate operatorie 2%. Prognostic spontan sumbru. Atrezia valvei tricuspide Este o malformaţie cardiacă congenitală cianogenă, cu şunt dreapta-stânga. Elementul fundamental al malformaţiei constă în agenezia sau imperforaţia orificiului atrio-ventricular drept. Atriul drept apare mărit de volum, cu pereţi îngroşaţi. Ventriculul drept este hipoplazic, nu există comunicare directă între atriul drept şi ventriculul drept. Atrezia valvei tricuspide poate constitui o malformaţie izolată sau se poate asocia cu atrezie sau stenoză a aparatului valvular al arterei pulmonare. 388

Embriologie umană

Figura nr. 15. Atrezia valvei tricuspide Cordul de aspect normal AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Incidenţa variază 1% - 2,3% din malformaţiile cardiace congenitale; a treia ca frecvenţă dintre malformaţiile cardiace congenitale cianogene. Manifestările clinice realizează tabloul unei malformaţiilor cardiace congenitale cianogene, cu şunt dreapta – stânga, cu toleranţă clinică mediocră: cianoză precoce (în primele zile de viaţă), dispnee de efort. Examenul radiologic Silueta cardiacă modificată prin dilatare atrială dreaptă, vascularizaţie pulmonară scăzută. Tratamentul chirurgical paleativ. Evoluţie spontană în absenţa unui tratament chirurgical spre deces în primul an de viaţă în 40%. Atrezia tricuspidei se numără printre cardiopatiile cianogene cu prognostic spontan grav. Maladia Ebstein Malformaţie particulară a valvei tricuspide, care aderă pe o porţiune apreciabilă de peretele ventriculului drept determinând creşterea importantă a cavităţii atriale drepte şi reducerea considerabilă a ventriculului drept. Cavitatea ventriculară dreaptă propriu-zisă are volum redus, porţiunea septală a valvei tricuspide este jos implantată, către apexul ventricolului drept; ai cărui pereţi sunt hipertrofici. Incidenţă Malformaţie cardiacă rară (0,5 – 1% din malformaţiile cardiace congenitale), afectează egal ambele sexe. Manifestări clinice Cianoză moderată, dispnee de efort, cardiomegalie 389

Embriologie umană

Figura nr. 16. Maladia Ebstein Cordul de aspect normal AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

constantă la examen radiologic. Caracteristica acestei malformaţii sunt tulburările de ritm cardiac care determină producerea sincopelor, lipotimiilor, convulsiilor, uneori moarte subită. Tratament La nou-născut şi sugar este exclusiv medical, urmăreşte compensarea insuficienţei cardiace (digitalizare). Înlocuirea valvei tricuspide după vârsta de 10 ani în formele prost tolerate; fără tratament în cazurile în care cardiopatia este bine tolerată. Hipoplazia ventriculului stâng (Hipoplazia inimii stângi) Este o malformaţie cardiacă congenitală rară, obstructivă, fără şunt, în care ventriculul stâng al inimii este sever subdezvoltat. Incidenţă 1,22 - 3% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale, 7% – 9% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale diagnosticate în primul an de viaţă. Hipoplazia ventriculului stâng determină 22% dintre decesele prin malformaţii cardiace congenitale. Hipoplazia ventriculului stâng poate exista atât ca malformaţie izolată cât şi ca malformaţie asociată cu sindrom Di George sau cu aneuploidii cromozomale cum sunt trisomia 21, monosomia 45,X0. Hipoplazia ventriculului stâng este caracterizată prin următoarele elemente: -Ventricul stâng rudimentar, cu (sau fără) atrezia valvei mitrale, -Atrezia valvelor aortice,

390

Embriologie umană

-Hipoplazia aortei ascendente care acţionează ca o arteră coronară comună cu flux sanguin retrograd prin canalul arterial persistent, -Întoarcerea venoasă pulmonară este scurtcircuitată spre atriul drept printrun mic defect septal atrial; În timp apare cardiomegalie prin dilatarea inimii drepte şi trunchiului pulmonar, de asemenea apare hipertensiune venoasă pulmonară.

Figura nr. 17. Hipoplazia ventriculului stâng Cordul normal AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept, CA = canalul arterial Botallo.

Manifestări clinice nou-născutul prezintă din prima zi de viaţă cianoză, datorată perfuziei periferice reduse şi congestiei pulmonare, puls slab, bradicardie, tahipnee, anurie prin hipoperfuzie renală. În caz de hipoplazie a ventriculului stâng, partea dreapta a inimii pompează sânge în corp prin intermediul canalului arterial Botallo. Deoarece în primele unsprezece zile după naştere, în mod normal, are loc închiderea canalului arterial, în cazul hipoplaziei ventriculului stâng fluxul sanguin se reduce dramatic şi în cele din urmă este redus complet, ceea ce duce la o circulație extrem de redusă şi în cele din urmă la şoc. Examenul radiologic Deficitul contractil al ventriculului stâng se manifestă prin stază pulmonară, cu aspect radiologic de vascularizaţie pulmonară foarte accentuată. Tratament chirurgical; aplicat în prima lună conduce la 95 - 100 % deces; evoluţia spontană este în mod constant şi rapid spre exitus; durata de viaţă în general 5 - 6 zile, rareori o săptămână. 391

Embriologie umană

II. 6. 1. 2. b. Anomalii în septarea atriului Defectul Septal Atrial Este o malformaţie cardiacă congenitală necianogenă, cu şunt stângadreapta. La nivelul septului atrial există o comunicare anormală între cele două atrii prin care se realizează un şunt între circulaţia sistemică şi cea pulmonară. Defectul septal atrial permite trecerea sangelui din atriul stâng în atriul drept (şunt stângadreapta); cantitatea de sânge care trece depinde de mărimea defectului septal atrial. Creşterea fluxului de sânge la nivelul plămânilor favorizează apariţia hipertensiunii pulmonare şi a infecţiilor pulmonare. Supraîncărcarea inimii drepte determiă apariţia simptomelor caracteristice clinice (dispnee, tahipnee) şi radiologice (hipervascularizaţie pulmonară). Defect septal atrial de tip „Atriu comun” apare prin lipsa de formare a septului interatrial. Comunicarea poate fi largă permiţând amestecul sângelui venos cu cel arterial, tegumentele şi mucoasele devin cianotice (maladia albastră). Se poate ca septul prim să nu se sudeze cu septul secund, ci doar să se suprapună. Defect septal atrial de tip ostium primum - din cauza lipsei de etanşare a ostium primum în regiunea valvulară. Perniţele endocardice de la nivelul orificiului atrio-ventricular nu fuzionează pentru a forma septul intermediar, iar în lipsa septului intermediar, septul prim nu poate închide orificiul prim, astfel încât canalul atrio-ventricular şi ostium prim persistă. Defectul septal atrial de tip ostium primum este situat în partea de jos a septului atrial şi este aproape întotdeauna însoţit de o anomalie a valvei mitrale şi/sau valvei tricuspide. Defectul septal atrial tip ostium secundum este situat în zona foramen ovale. Defectul septal atrial tip sinus venos care afectează partea superioara a sinusului venos este localizat în partea superioară a septului atrial. Cauza apariţiei defectului septal atrial tip sinus venos este absorţia incompletă a sinusului venos în atriul drept sau dezvoltarea anormală a septului secund. Defectul septal atrial tip sinus venos care afectează partea inferioara a sinusului venos este localizat în apropiere de deschiderea venei cave inferioare. Defect septal în apropierea vărsării sinusului coronar, determină defect septal în apropiere de deschiderea venei cave superioare. Incidenţă Este o malformaţie cardiacă frecventă şi bine tolerată. Reprezintă 5 - 10% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale. Însoţeşte frecvent trisomia 21. Manifestări clinice Asimptomatică sau cianoză la efort. Examenul fizic relevă suflu sistolic în spaţiul II – III intercostal stâng. Persistenţa fluxului crescut în atriul drept poate determina în timp dilatarea ventriculului drept şi a trunchiului arterial pulmonar. 392

Embriologie umană

Figura nr. 18. Defectul Septal Interatrial prin persistenţa ostium primum AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Figura. nr. 19. Defectul Septal Interatrial prin persistenţa foramen ovale AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

393

Embriologie umană

Radiologic Plămânii hipervascularizaţi datorită şunt-ului stânga-dreapta. Tratament chirurgical; Defectul septal atrial de tip ostium primum se închide foarte rar spontan, aproape întotdeauna este necesar tratamentul chirurgical. Intervenţia se face de preferinţă la vârsta de 5 - 12 ani, cu rezultate excelente în timp. Mortalitate postoperatorie este redusă nedepăşind 1 - 2%.

II. 6. 1. 2. c. Anomalii ale septului ventricular Cordul trilocular biatrial - se datorează lipsei complete a septului interventricular. Acest defect este însoţit de anomalii ce privesc modul de diviziune al trunchiului arterial.

Figura nr. 20. Defectul septal ventricular - cordul trilocular (ventriculul unic) AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Ventricul este unic „anatomic” sau „funcţional”, sub forma unui ventricul bine dezvoltat şi a unui ventricul rudimentar. Atriul poate fi: -situs solitus, -situs inversus, -situs ambiguu. Ventriculul bine dezvoltat poate fi cel stâng, caz în care este însoţit de un diverticul ventricular drept situat antero-superior. Mai rar poate fi un ventricul bine dezvoltat drept, însoţit de un ventricul rudimentar stâng situat posterior. 394

Embriologie umană

Comunicarea ventriculo-arterială poate fi concordantă sau discordantă. Arterele mari au originea în acelaşi ventricul, pot fi normale sau stenozate. Defectul septal ventricular Este o malformaţie cardiacă congenitală necianogenă, cu şunt stângadreapta. Defectul septal ventricular este consecinţa lipsei de dezvoltare sau a dezvoltării incomplete a septului ventricular. Defectul septal ventricular permite trecerea sângelui din ventriculul stâng în ventriculul drept (şunt stânga-dreapta). Defectul septal ventricular poate fi localizat perimembranos (65% - 80% din defectele septale ventriculare), muscular (5% - 30% din defectele septale ventriculare), infundibular (5% din defectele septale ventriculare). Incidenţă Este cea mai frecventă malformaţie cardiacă congenitală, reprezintă 20% - 25% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale. Defectul septal ventricular afectează mai frecvent prematurii, incidenţa este 4,5‰ nou-născuţii vii prematuri şi 1,5‰ - 2‰ nou-născuţii la termen; după vârsta de 5 ani incidenţa scade, deoarece în primii ani de viaţă defectul septal ventricular se poate închide spontan.

Figura nr. 21. Defect septal ventricular localizat în porţiunea membranoasă a septului AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Manifestări clinice Defectul septal mic - maladie Roger - Constituie forma cea mai benignă şi cea mai frecventă (40% din cazurile de defect septal ventricular). 395

Embriologie umană

Examenul fizic relevă suflu sistolic în spaţiul IV intercostal stâng cu iradiere „în spiţe de roată” pe întreaga arie cardiacă. Evoluează favorabil, se închide spontan în 50 - 70% din cazuri. Defectul septal cu şunt stânga-dreapta şi hipertensiune arterială pulmonară - reprezintă 50% din cazuri. Din primele zile de viaţă se remarcă semne de supraîncărcare a inimii drepte: dispnee, tahipnee, tuse; în timp apar infecţii bronho-pulmonare recidivante, hipotrofie staturo-ponderală, hepatomegalie. Suflul sistolic prezintă aceleaşi caractere ca în maladia Roger.

Figura nr. 22. Defect septal ventricular situat în porţiunea musculară a septului ventricular AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Examenul radiologic evidenţiază vase pulmonare dilatate, desen pulmonar accentuat. Tratamentul este chirurgical. Intervenţia paleativă pentru reducerea shuntului stânga-dreapta constă în bandarea arterei pulmonare. Deşi simplă, intervenţia este grevată de 15% mortalitate imediată. Intervenţia corectivă de închidere a septului are rezultate excelente, riscul global de mortalitate operatorie este 10%.

II. 6. 1. 2. d. Anomalii în dezvoltarea bulbului arterial Trunchiul arterial comun Persistenţa trunchiului arterial comun este o malformaţie cardiacă 396

Embriologie umană

Figura nr. 23. A. Persistenţa parţială a trunchiului arterial comun AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Figura nr. 23. B. Subtipuri anatomice ale trunchiului arterial comun în conformitate cu sistemele de clasificare Collett și Edwards (I, II, III) şi Van Praaghs (A1, A2, A3, A4). 397

Embriologie umană

congenitală cianogenă gravă. Absenţa totală a septului aortico-pulmonar determină persistenţa trunchiului arterial comun. Cele două ventricule sunt conectate între ele printr-un defect septal ventricular mare, trunchiului arterial comun primeşte sânge din ambele ventricule. Tipul cel mai frecvent de persistenţă a trunchiului arterial comun este cel în care arterele pulmonare dreaptă şi stângă au origine comună în trunchiul arterial (sau sunt foarte apropiate una de cealaltă), sunt situate pe faţa dorsală a trunchiului arterial, distal de arterele coronare şi proximal de prima ramură a arcului aortic (trunchiul brachiocefalic). Incidenţă Persistenţa trunchiului arterial comun este o malformaţie cardiacă congenitală puţin frecventă, reprezintă 1 - 2% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale. Manifestări clinice asociază cianoză prezentă la naştere şi supraîncarcare ventriculară sistemică. Auscultaţia relevă suflu sistolic (murmur de ejecţie) intens parasternal stâng cu maximum de intensitate în spaţiul 3 - 4 intercostal stâng. Se evidenţiază hipertrofie biventriculară, cardiomegalie. Insuficienţa cardiacă poate să apară în primele săptămâni. Tratament Cu preţul unei mortalităţi crescute, peste 50% din cazuri, vârstele mici şi îndeosebi sugarul beneficiază de intervenţia paleativă. După vârsta de 4 ‒ 5 ani se practică intervenţia corectivă. Transpoziţia completă a vaselor arteriale mari Este rezultatul creşterii rectilinii, nespiralate, a septului aortico-pulmonar; aorta este situată anterior de artera pulmonară şi ia naştere din ventriculul anatomic drept iar artera pulmonară din ventriculul anatomic stâng. Incidenţă Este o maladie cardiacă congenitală deosebit de gravă care reprezintă 5% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale; afectează 1/3500 – 1/5000 nou-născuţi vii. Transpoziţia completă a vaselor arteriale mari se observă cu precădere la copiii de sex masculin în primele 2 luni de viaţă, sexul masculin fiind mai afectat; sex ratio variază în literatura de specialitate de la 1,5/1 până la 3,2/1. Manifestări clinice Cianoză precoce în primele 48 ore de viaţă, hipoxie, tahipnee, dispnee. În 50% din cazuri fără modificări semnificative la auscultaţie. Examenul radiologic arată creşterea globală a volumului cardiac, cu aspect de „ou” culcat pe diafragmă; vascularizaţia pulmonară este accentuată. Tratament Evoluţie spontană rapid nefavorabilă. Pentru asigurarea supravieţuirii este necesară crearea artificială a unei comunicări la nivel atrial. Ulterior la vârste cuprinse între câteva luni şi 2 - 3 ani se realizează detranspozarea vaselor mari. Departe de a fi perfectă, chirurgia transpoziţiei vaselor mari a modificat semnificativ evoluţia acestei malformaţii spontan mortală în mai mult de 90% din cazuri. 398

Embriologie umană

Figura nr. 24. Transpoziţia completă a vaselor mari Cordul de aspect normal AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Se pot acorda astăzi 70% şanse de viaţă normală unui nou-născut cu transpoziţie de mari vase fără alte malformaţii asociate, operat la momentul oportun. Tetralogia Fallot Tetralogia Fallot rezultă din dezvoltarea defectuoasă a infundibulului pulmonar şi din deplasarea anterior şi spre stânga a septului infundibular (septul aortico-pulmonar). Malformaţia a fost menţionată în 1672 de Niels Stensen, în 1773 de Edward Sandifort şi în 1888 a fost descrisă de către medicul EttienneLouis Arthur Fallot (1850 – 1911) al cărui nume îl poartă. Tetralogia Fallot prezintă concomitent patru anomalii anatomice ale inimii (deşi doar trei dintre ele sunt întotdeauna prezente): stenoză a arterei pulmonare, defect septal ventricular, dextropoziţia aortei şi hipertrofie ventriculară dreaptă, aceasta din urmă ca o consecinţă a stenozei valvulare a arterei pulmonare. Tetralogia Fallot este o malformaţie cardiacă intens cianogenă (prin defectul septal ventricular sângele oxigenat se combină cu cel neoxigenat). Stenoza arterei pulmonare determină un parcurs preferenţial al fluxului de sânge amestecat din ambele ventricule, care este preluat de artera aortă; trecerea sângelui de la dreapta la stânga constituie un şunt dreapta- stânga, caracteristic tetralogiei Fallot.

399

Embriologie umană

Figura nr. 25. Tetralogia Fallot Cordul de aspect normal AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Incidenţă Tetralogia Fallot este cea mai frecventă dintre malformaţiile cardiace cianogene, reprezintă 9,2% - 10% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale; afectează 400 dintr-un milion de nou-născuţi vii (Veldtman). Manifestări clinice Cianoză de la naştere sau din primele săptămâni de viaţă, se accentuează cu vârsta în raport cu nevoile de oxigen şi accentuarea stenozei pulmonare. Se asociază poziţia genu-pectorală „ghemuit” la sugar şi copilul mic, mai frecvent după efort; rostul acestor poziţii este de a diminua întoarcere venoasă sistemică şi de a creşte rezistenţa arterială sistemică, cu reducerea şuntului dreapta-stânga. La eforturi minime se instalează dispnee asociată de obicei cu polipnee. La auscultaţie se percepe suflul sistolic cu maximum de intensitate în spaţiul trei intercostal stâng. Examenul radiologic evidenţiază hipertransparenţă pulmonară. Tratament chirurgical, paleativ înainte de 2 ani şi corectiv după această vârstă, cu rezultate favorabile pentru rezolvarea obstrucţiei trunchiului pulmonar şi închidrea defectului septal ventricular. Trilogia Fallot - constă în stenoza valvulară a arterei pulmonare, defect septal ventricular, hipertrofie ventriculară dreaptă. Pentalogia Fallot - include persistenţa ferestrei ovale (defect septal atrial) alături de elementele caracteristice tetralogiei Fallot: stenoza arterei pulmonare, dextropoziţia aortei, defectul septal ventricular, hipertrofia ventriculului drept.

400

Embriologie umană

Bibliografie: 1. Alitalo K., Carmeliet P. Molecular mechanisms of lymphangiogenesis in health and disease. Cancer Cell 1(3):219-27. 2002 2. Alon T., Hemo I., Itin A., Pe'er J., Stone J., Keshet E. Vascular endothelial growth factor acts as a survival factor for newly formed retinal vessels and has implications for retinopathy of prematurity. Nat Med 1:1024–1028. 1995 3. Bayless K.J., Salazar R., Davis G.E. RGD-dependent vacuolation and lumen formation observed during endothelial cell morphogenesis in threedimensional fibrin matrices involves the alpha(v)beta(3) and alpha(5)beta(1) integrins. Am J Pathol 156:1673–1683. 2000 4. Belotti D., Clausse N., Flagiello D., et al. Expression and modulation of homeobox genes from cluster B in endothelial cells. Lab Invest 78:1291– 1299. 1998 5. Boudreau N., Andrews C., Srebrow A., Ravanpay A., Cheresh D.A. Induction of the angiogenic phenotype by Hox D3. J Cell Biol 139:257– 264. 1997 6. Brachet J., Alexandre H., Introduction to Molecular Embryology, Heidelberg Science Library, 2nd edition, 2014 7. Brew K., Dinakarpandian D., Nagase H. Tissue inhibitors of metalloproteinases: evolution, structure and function. Biochim Biophys Acta 1477:267–283. 2000 8. Brooks P.C., Silletti S., von Schalscha T.L., Friedlander M., Cheresh D.A. Disruption of angiogenesis by PEX, a non-catalytic metalloproteinase fragment with integrin binding activity. Cell 92:391–400. 1998 9. Boudjemline Y et al. Can we predict 22q11 status of fetuses with tetralogy of Fallot? Prenat Diagn Mar;22(3):231-4. 2002 10. Carlson M. Bruce “Human Embryology and Developmental Biology” 5th edition, Elsevier edit. 2013 11. Carmeliet P. Developmental biology. Controlling the cellular brakes, Nature 401:657–658, (news). 1999 12. Carmeliet P. Fibroblast growth factor-1 stimulates branching and survival of myocardial arteries: a goal for therapeutic angiogenesis? Circ Res 87:176–178, 2000 13. Carmeliet P., Jain R.K. Angiogenesis in cancer and other diseases. Nature 407:249–257. 2000 14. Carmeliet P. One cell, two fates. Nature 408:43–45. 2000 15. Carmeliet P., Jain R.K. Angiogenesis in cancer and other diseases. Nature 407:249–257. 2000

401

Embriologie umană

16. Chantry D. et al. Macrophage-derived chemokine is lokalized to thymic medullary epithelial Cells and is a chemoattractant for CD3+, CD4+, CD8low Thymocytes. Blood Vol 94 No 6 (september 15),1890-1898. 1999 17. Chiriac M., Zamfir M., Antohi Șt. D., Anatomia trunchiului, vol. II, Iași, Litografia UMF Iași, 1991 18. Choi K. Hemangioblast development and regulation. Biochem Cell Biol 76:947–956. 1998 19. Christoffels V.M. et al. Chamber Formation and Morphogenensis in the Developing Mammalian Heart. Dev Biol Jul 15;223(2):266-78. 2000 20. Ciofu Carmen, Ciofu Eugen, Esenţialul în Pediatrie, Ediţia a II-a Editura Medicala Amaltea, Bucureşti, 2002 21. Collett R.W., Edwards J.E. Persistent truncus arteriosus: a classification according to anatomic types. Surg Clin North Am.;29:1245-70.1949 22. Corada M., Mariotti M., Thurston G. et al. Vascular endothelial-cadherin is an important determinant of microvascular integrity in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 96:9815–98120, (in process citation). 1999 23. Darland D.C., D'Amore P.A. Blood vessel maturation: vascular development comes of age. J Clin Invest 103(2):157-8. 1999 24. Darland D.C., D'Amore P.A. Cell-cell interactions in vascular development. Dev Biol;52:107-49. 2001 25. Darland D.C., D'Amore P.A. TGF beta is required for the formation of capillary-like structures in three-dimensional cocultures of 10T1/2 and endothelial cells. Angiogenesis;4(1):11-20. 2001 26. Dimmeler S., Haendeler J., Rippmann V., Nehls M., Zeiher A.M. Shear stress inhibits apoptosis of human endothelial cells. FEBS Lett 399:71–74. 1996 27. Djonov V., Schmid M., Tschanz S.A., Burri P.H. Intussusceptive angiogenesis: its role in embryonic vascular network formation. Circ Res 86:286–292. 2000 28. Elefanty A.G., Robb L., Birner R., Begley C.G.Hematopoietic-specific genes are not induced during in vitro differentiation of scl-null embryonic stem cells. Blood 90:1435–1447. 1997 29. McElhinney D.B., Driscoll D.A., Emanuel B.S., Goldmuntz E. Chromosome 22q11 deletion in patients with truncus arteriosus. Pediatr Cardiol. Nov-Dec;24(6):569-73. 2003 30. Epstein J.A. et al. Migration of cardiac neural crest cells in Splotch embryos. Development 127:1869-1878. 2000 31. Fernandez B., Buehler A., Wolfram S., et al. Transgenic myocardial overexpression of fibroblast growth factor-1 increases coronary artery density and branching. Circ Res 87:207–213, 2000 32. Ferrara N. Vascular endothelial growth factor and the regulation of angiogenesis. Recent Prog Horm Res 55:15–35. 2000 402

Embriologie umană

33. Fong G.H., Zhang L., Bryce D.M., Peng J. Increased hemangioblast commitment, not vascular disorganization, is the primary defect in flt-1 knock-out mice. Development 126:3015–3025. 1999 34. Gomez R.A. Role of angiotensin in renal vascular development. Kidney. Int Suppl 67:S12–S16. 1998 35. Hirschi K.K., d'Amore P.A. Pericytes in the microvasculature. Cardiovasc Res 32:687–698. 1996 36. Khanna D.R. Molecular Embryology, Discovery Publishing House, 2004 37. Kockx M.M., Knaapen M.W. The role of apoptosis in vascular disease. J Pathol 190:267–280. 2000 38. Lindahl P., Bostrom H., Karlsson L., Hellstrom M., Kalen M., Betsholtz C. Role of platelet-derived growth factors in angiogenesis and alveogenesis. Curr Top Pathol 93:27–33. 1999 39. Lyden D., Young A.Z., Zagzag D., et al. Id1 and Id3 are required for neurogenesis, angiogenesis and vascularization of tumour xenografts. Nature 401:670–677. 1999 40. Manner J. Does the subepicardial mesenchyme contribute myocardioblasts to the myocardium of the chick embryo heart? A quail-chick chimera study tracing the fate of the epicardial primordium. Anat Rec 255(2):212-26. 1999 41. Manner J. Cardiac looping in the chick embryo: a morphological review with special reference to terminological and biomechanical aspects of the looping process. Anat Rec. 1;259(3):248-62. 2000 42. Manner J, Perez-Pomares JM, Macias D, Munoz-Chapuli R. The origin, formation and developmental significance of the epicardium: a review. Cells Tissues Organs;169(2):89-103. 2001 43. Moore and Persaud Before We Are Born, 5th ed., 2003 44. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 9th ed., Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2011 45. Nelson A.R., Fingleton B., Rothenberg M.L., Matrisian L.M. Matrix metalloproteinases: biologic activity and clinical implications. J Clin Oncol 18:1135–1149. 2000 46. Oliver G., Detmar M. The rediscovery of the lymphatic system: old and new insights into the development and biological function of the lymphatic vasculature. Genes Dev 1;16(7):773-83. 2002 47. O'Rahilly Ronan, Müller Fabiola Human Embryology and Teratology, 3rd ed., New York: Wiley-Liss, 2001 48. O'Reilly M.S., Holmgren L., Shing Y., et al. Angiostatin: a novel angiogenesis inhibitor that mediates the suppression of metastases by a Lewis lung carcinoma. Cell 79:315–328. 1994 49. O'Reilly M.S., Boehm T., Shing Y., et al. Endostatin: an endogenous inhibitor of angiogenesis and tumor growth. Cell 88:277–285. 1997 403

Embriologie umană

50. Pages G., Milanini J., Richard D.E., et al. Signaling angiogenesis via p42/p44 MAP kinase cascade. Ann NY Acad Sci 902:187–200. 2000 51. Papapetropoulos A., Fulton D., Mahboubi K., et al. Angiopoietin-1 inhibits endothelial cell apoptosis via the Akt/survivin pathway. J Biol Chem 275:9102–9105. 2000 52. Păduraru Dumitru Țăranu Traian et all. Anatomia ficatului în Proceeding de anatomie macroscopică şi disecţie a ficatulului, Edit. UMF Gr. T. Popa Iaşi, 2012 53. Pettersson A., Nagy J.A., Brown L.F., et al. Heterogeneity of the angiogenic response induced in different normal adult tissues by vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor. Lab Invest 80:99– 115. 2000 54. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J. Leçons d'embryologie humaine, 4ème éd., Paris, Vigot, 2006 55. Van Praagh R., Van Praagh S. The anatomy of common aorticopulmonary trunk (truncus arteriosus communis) and its embryologic implications. A study of 57 necropsy cases. Am J Cardiol. Sep;16(3):406-25. 1965 56. Pozzi A., Moberg P.E., Miles L.A., Wagner S., Soloway P., Gardner H.A. Elevated matrix metalloprotease and angiostatin levels in integrin alpha 1 knockout mice cause reduced tumor vascularization. Proc Natl Acad Sci USA 97:2202–2207. 2000 57. Robertson S.M., Kennedy M., Shannon J.M., Keller G. A transitional stage in the commitment of mesoderm to hematopoiesis requiring the transcription factor SCL/tal-1. Development 127:2447–2459. 2000 58. Rones M.S. et al. Serrate and Notch specify cell fates in the heart field by suppressing cardiomyogenesis. Development Sep;127(17):3865-76. 2000 59. Rubin L.L., Staddon J.M. The cell biology of the blood–brain barrier. Annu Rev Neurosci 22:11–28. 1999 60. Sadler T.W., Langman Jan. Langman's Medical embryology, 12th ed., Philadelphia, Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 61. Samánek M, Slavík Z, Zborilová B, Hrobonová V, Vorísková M, Skovránek J: Prevalence, treatment, and outcome of heart disease in liveborn children: a prospective analysis of 91,823 live-born children. Pediatr Cardiol 10:205-11. 1989 62. Schoenwolf G.C., Bleyl S.B., Brauer P.R. Larsen’s human Embryology, 5th ed., Churchill Livingstone/Elsevier, 2014 63. Shalaby F., Rossant J., Yamaguchi T.P., et al. Failure of blood-island formation and vasculogenesis in Flk-1-deficient mice. Nature 376:62–66. 1995 64. Sido - Gridorescu Fr. „Embriogie Generală şi specială”, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 65. Schmidt Ana-Nadia Embriologie Specială, edit. Intelcredo, 2002 404

Embriologie umană

66. Stefanec T. Endothelial apoptosis: could it have a role in the pathogenesis and treatment of disease? Chest 117:841–854. 2000 67. Tavian M. et al. Emergence of intaembryonic hematopoietic precursor in the pre-liver human embryo. Development 126, 793-803. 1999 68. Tavian M. The human embryo, but not its yolk sac, generates lymphomyeloid stem cells: mapping multipotent hematopoietic cell fate in intraembryonic mesoderm. Immunity;15(3):487-95. 2001 69. Thomas P.Q., Brown A., Beddington R.S. Hex: a homeobox gene revealing peri-implantation asymmetry in the mouse embryo and an early transient marker of endothelial cell precursors. Development 125:85–94. 1998 70. Vandenbunder B., Pardanaud L., Jaffredo T., Mirabel M.A., Stehelin D.Complementary patterns of expression of c-ets 1, c-myb and c-myc in the blood-forming system of the chick embryo. Development 107:265–274. 1989 71. Varner J.A., Brooks P.C., Cheresh D.A. The integrin αvβ3: angiogenesis and apoptosis. Cell Adhes Commun 3:367–374. 1995 72. Veikkola T., Karkkainen M., Claesson-Welsh L., Alitalo K. Regulation of angiogenesis via vascular endothelial growth factor receptors. Cancer Res 60:203–212. 2000 73. Veldtman G.R, Connolly H.M, Grogan M., Ammash N.M, Warnes C.A. Outcomes of pregnancy in women with tetralogy of Fallot Journal of the American College of Cardiology 44(1):174-180. 2004 74. Webb S et al. Development of the human pulmonary vein and its incorporation in the morphologically left atrium. Cardiol Young; 11(6):632-42. 2001 75. Wessels A., et al. Atrial development in the human heart: an immunohistochemical study with emphasis on the role of mesenchymal tissues. Anat Rec Jul 1; 259(3):288-300. 2000 76. Williams P.L., Gray H. Anatomy of the Human Body Gray's anatomy 37th ed./edited by Peter L. Williams et al. Edinburgh; New York: Churchill Livingstone, 1989 77. Xavier-Neto J., Shapiro M.D., Houghton L., Rosenthal N. Sequential programs of retinoic acid synthesis in the myocardial and epicardial layers of the developing avian heart. Dev Biol 1;219(1):129-41. 2000 78. Xiong J.W., Leahy A., Lee H.H., Stuhlmann H. Vezf1: a Zn finger transcription factor restricted to endothelial cells and their precursors. Dev Biol 206:123–141. 1999 79. Yamaguchi T.P., Dumont D.J., Conlon R.A., Breitman M.L., Rossant J. flk-1, An flt-related receptor tyrosine kinase is an early marker for endothelial cell precursors. Development 118:489–498. 1993 405

Embriologie umană

III. MORFOGENEZA SISTEMULUI VASCULAR Originea vaselor sanguine se află în ţesutul angioblastic, parte a ţesutului mezenchimal. Primele vase care se diferenţiază sunt cele extraembrionare, în mezodermul splanhnic extraembrionar al veziculei ombilicale. Aceste vase vor alcătui prima circulaţie extraembrionară, circulaţia vitelină numită şi circulaţie omfalo-mezenterică. Ulterior vasculogeneza continuă astfel: -în mezenchimul situat în centrul vilozităţilor coriale iau naştere capilare vilozitare care constituie reţeaua corială. Reţeaua corială se conectează cu cele două artere ombilicale, dreaptă şi stângă. -în mezenchimul ce înconjoară pediculul ventral (viitorul cordon ombilical) şi în mezodermul de pe suprafaţa veziculei alantoide iau naştere capilare alcătuind o reţea care se extinde devenind circulaţia corio-alantoidiană numită şi circulaţie ombilicală sau utero-placentară; -în mezodermul splanhnic intraembrionar, iau naştere vase sanguine care alcătuiesc circulaţia intraembrionară. Reţeaua vasculară extraembrionară se anastomozează cu reţeaua intraembrionară alcătuind un sistem vascular unic. III. 1. Morfogeneza circulaţiei extraembrionare În timpul vieţii intrauterine, embrionul îşi dezvoltă două sisteme circulatorii extraembrionare, în raport cu sursa de nutriţie: -Circulaţia vitelină numită şi circulaţie omfalo-mezenterică; -Circulaţia ombilicală cunoscută şi sub numele de circulaţie uteroplacentară sau corio-alantoidiană. III. 1. 1. Circulaţia vitelină Circulaţia vitelină cunoscută şi sub numele de circulaţie omfalomezenterică există între săptămâna a 4-a şi luna a 3-a i.u. Arterele viteline dreaptă şi stângă sunt ramuri ale aortei dorsale (artere intersegmentare ventrale) care ajung la vezicula vitelină, unde se ramifică în aria vasculară formând o reţea capilară arterială care se continuă cu cea venoasă. Capilarele venoase de pe suprafaţa veziculei viteline drenează sângele în două vene viteline, una dreaptă şi una stângă, care trec de-a lungul canalului vitelin, străbat septul transvers (viitor diafragm) şi ficatul, pentru a se vărsa în coarnele drept şi respectiv stâng ale sinusului venos. În luna a 2-a i.u. circulaţia vitelină este bine dezvoltată, în timp ce circulaţia ombilicală de abia se schiţează, fiind reprezentată de vase subţiri. La 406

Embriologie umană

finele lunii a 2-a i.u. vezicula vitelină involuează si dispare la începutul lunii a 3-a i.u. Concomitent cu involuţia sacului vitelin circulaţia vitelină îşi pierde importanţa funcţională, vasele viteline se reduc; în timp ce vasele circulaţiei ombilicale devin voluminoase şi funcţionale. Datorită atrofierii veziculei viteline, artera vitelină stângă se atrofiază şi dispare iar artera vitelină dreaptă ia parte la formarea arterei mezenterice superioare. Vena cardinală comună

Aorta dorsală Vena cardinală posterioară

Vena cardinală anterioară Arcuri aortice

Vilozităţi coriale

Artera carotidă internă Inima Vena vitelină

Corion Artera vitelină

Artera şi vena ombilicală

Figura nr. 26. Sistemul vascular la embrionul de 4 mm (după Sadler T.W.).

În luna a 3-a i.u. vena vitelină stângă dispare complet în regiunea sinusului venos. Viscerele din partea stângă a abdomenului au drenajul venos către vena vitelină dreaptă prin intermediul unor anastomoze vitelo-viteline stânga-dreapta, care s-au format în interiorul ficatului şi în jurul intestinului anterior. După ce segmentul proximal al venei viteline stângi dispare în totalitate şi vena vitelină stângă pierde continuitatea cu sinusul venos, sângele din întregul sistem vitelin este drenat la inimă prin vena vitelină dreaptă, dilatată. Porţiunea superioară a venei viteline drepte, situată între ficat şi inimă, drenează sângele hepatic în vena cavă inferioară devenind porţiunea terminală a venei cave inferioare numită şi segment hepatic al venei cave inferioare. Porţiunea venelor viteline situată inferior ficatului involuează în lunile a 2407

Embriologie umană

a şi a 3-a i.u. mai puţin un mic segment al venei viteline drepte situat imediat sub ficat, care împreună cu anastomoza vitelo-vitelină mijlocie va forma vena portă şi vena mezenterică superioară. Circulaţia vitelină are următorul circuit: cord, aortă, artera vitelină dreaptă, aria vasculară vitelină, vena vitelină stângă, reţeua hepatică, sinusul venos. Circulaţia intraembrionară în această perioadă are următorul circuit: cord, aortă, reţea capilară, venele pre- şi postcardinale, venele cardinale comune, sinusul venos. III. 1. 2. Circulaţia utero-placentară Arterele ombilicale iau naştere din aortă, ca artere intersegmentare ventrale. La finele săptămânii a 4-a i.u. arterele ombilicale reprezintă ultimele artere segmentare ventrale pereche, nefuzionate; punctul de emergenţă alunecă lent, în direcţie caudală dând impresia că arterele ombilicale sunt ramuri terminale ale aortei dorsale. De la origine, artera ombilicală urcă pe faţa dorsală a peretelui ventral abdominal, intră în cordonul ombilical şi apoi se ramifică în regiunea corionului care va forma placenta fetală. De la nivelul placentei sângele este preluat prin două vene placentare, ce se unesc formând o singură venă ombilicală. Aceasta străbate cordonul ombilical, ajunge la nivelul ombilicului unde se ramifică în două ramuri, dreaptă şi stângă. Ele se varsă în coarnele sinusului venos, împreună cu venele viteline şi venele cardinale comune. Circulaţia utero-placentară devine funcţională în luna a 2-a i.u. şi persistă toată viaţa intrauterină; după naştere este preluată cu mici modificări de către circulaţia definitivă. Segmentul proximal al venei ombilicale stângi şi întreaga venă ombilicală dreaptă dispar iar sângele placentar este transportat la ficat prin vena ombilicală stângă. Odată cu intensificarea circulaţiei placentare, între vena ombilicală stângă şi anastomozele din interiorul ficatului ia naştere un canal unic, oblic ce drenează sângele placentar direct în vena cavă inferioară. Acest canal este denumit ductus venosus sau canalul venos Arantius. În timpul vieţii fetale sângele oxigenat adus de la placentă prin vena ombilicală ocoleşte ficatul prin canalul venos Arantius şi ajunge direct în vena cavă inferioară şi apoi în atriul stâng. Segmentul arterei ombilicale de la origine până la mugurele arterei iliace externe devine arteră iliacă comună, iar de la acest nivel arteră hipogastrică. La naştere, când circulaţia placentară se întrerupe, segmentul arterial cuprins între ombilic şi vezica urinară degenerează formând ligamentul ombilical medial. Restul arterei ombilicale rămâne permeabil şi vascularizează viscerele pelvine. 408

Embriologie umană

Circulaţia utero-placentară (ombilicală) are următorul circuit: cord, aortă, artere ombilicale, capilare placentare, vene placentare, vena ombilicală, sinusul venos. În ceea ce priveşte circulaţia intraembrionară, în timpul coexistenţei circulaţiei ombilicale are următoarele „staţii”: cord, aortă, reţea capilară, venele precardinale (cardinale anterioare) şi postcardinale (cardinale posterioare), venele cardinale comune, sinusul venos. III. 2. Morfogeneza circulaţiei intraembrionare arteriale III. 2. 1. Morfogeneza sistemului arterial Sistemul arterial al unui embrion în luna a doua este caracterizat de apariţia şi evoluţia a două aorte ventrale care în regiunea arcurilor branhiale se încurbează spre cele două aorte dorsale, cu care se unesc prin 6 perechi de arcuri aortice. Cele şase perechi de arcuri se îndreaptă spre regiunea dorsală a embrionului unde se continuă cu cele două trunchiuri aortice: aorta dorsală dreaptă şi stângă, care merg caudal, câte una de fiecare parte a notocordului, iar în săptămâna a 4-a ele fuzionează de la nivelul vertebrei T4 până la nivelul vertebrei L4, pentru a forma o singură aortă mediană, dorsală, definitivă. Aorta definitivă este constituită din aorta ascendentă, arcul aortic şi aorta descendentă (toracică sau abdominală), toate fiind părţi ale unui singur vas în stare matură, dar derivat din multiple surse embrionare. Trunchiul brahiocefalic se formează din porţiunea cranială dreapta a sacului aortic, în timp ce ramura stângă formează acea parte a arcului aortic definitiv care este situată între originea trunchiului brahiocefalic şi artera carotidă comună stângă. Partea restantă din sacul aortic contribuie la formarea arcului ascendent al aortei . III. 2. 1. 1. Arcurile aortice Embrionul uman prezintă iniţial 6 perechi de arcuri arteriale aortice, dintre care perechea a 5-a este inconstantă şi rudimentară. Ca şi arcurile branhiale pe care le deservesc, cele 6 perechi de arcuri arteriale aortice apar şi se dezvoltă în sens cranio-caudal începând cu săptămâna a 4-a i.u. şi dispar în săptămâna a 7-a i.u. Arcul aortic I participă la formarea arterei maxilare interne. Arcul aortic II dă naştere arterei scăriţei (artera stapediană) şi arterei hioidiene. Artera stapediană dă naştere unei ramuri craniale, artera meningee mijlocie, şi unei ramuri caudale ce devine segment al viitoarei artere maxilare. La embrionul de 10 mm, arcurile I şi II dispar. Arcul aortic III formează prin extremitatea sa proximală artera carotidă 409

Embriologie umană

comună, iar prin extremitatea sa distală, la care se adaugă segmentul aortei dorsale, dă naştere arterei carotide interne. Artera carotidă externă ia naştere dintr-un mugure independent al arcului III. Ea va coborâ odată cu cordul. Segmentul arcului III situat sub originea carotidei externe devine artera carotidă comună. După formarea carotidelor interne segmentele aortei dorsale, cuprinse între arcurile aortice III şi IV dispar. Artera carotidă internă Artera carotidă externă Crosa aortei Artera pulmonară Aorta ventrală Aorta dorsală

Canalul arterial Botallo

Figura nr. 27. Derivatele arcurilor aortice.

Arcul aortic IV stâng formează crosa aortei, iar arcul aortic IV drept devine arteră subclavie dreaptă. Segmentul aortic din dreapta cuprinzând arcurile III şi IV, corespunde emergenţei arterei carotide comune din partea dreaptă şi arterei subclavii drepte, se alungeşte şi devine artera brahiocefalică. Caudal de artera intersegmentară 7, aorta dorsală devine aorta toracică. Artera subclavie stângă nu derivă din arcul aortic IV stâng, ci din artera intersegmentară 7 stângă . Arcul aortic V este inconstant şi rudimentar. Arcul aortic VI drept în segmentul proximal devine segment proximal al arterei pulmonare drepte definitive iar segmentul distal dispare. Segmentul proximal al arcului VI stâng devine segment proximal al arterei pulmonare stângi definitive. Ca o adaptare la circulaţia fetală, segmentul distal al arcului VI persistă tot timpul vieţii fetale devenind canal arterial Botallo, care uneşte artera pulmonară de aortă. La data apariţiei sale arcul VI se găseşte lângă laringe. Ramura nervului vag destinată laringelui trece pe sub acest arc şi coboară odată cu arcurile respective, încât nervul laringeu recurent trebuie să se alungească şi el. Arcul VI drept, degenerând în segmentul distal, permite nervului să fie în contact cu arcul IV drept. Astfel se explică raporturile diferite ale acestui nerv: la stânga cu arcul aortic şi ligamentul arterial, la dreapta cu artera subclavie. 410

Embriologie umană

III. 2. 1. 2. Aorta dorsală şi ramurile ei Aorta dorsală în traiectul său dă numeroase ramuri intersegmentare, care sunt de trei categorii: ventrale, dorsale, laterale. III. 2. 1. 2. a. Arterele intersegmentare ventrale Arterele intersegmentare ventrale destinate tubului digestiv şi glandelor anexe vor forma 4 mari trunchiuri: trunchiul celiac, artera mezenterică superioară, artera mezenterică inferioară, arterele ombilicale. Trunchiul celiac se schiţează în special din artera intersegmentară 10, în săptămâna a 5-a, la nivelul segmentului 7 cervical. La finele săptămânii a 7-a i.u. a coborât şi se găseşte în dreptul segmentului 10 toracal în poziţie definitivă. Artera mezenterică superioară provine din arterele intersegmentare 12 - 14 care în săptămânile 6 - 7 i.u. coboară 11 segmente până la sediul definitiv. Artera mezenterică inferioară are originea în special în artera segmentului 20 şi coboară 3 segmente. Ultima pereche de artere ventrale, nefuzionate constituie arterele ombilicale. Din portiunea proximală a arterelor ombilicale se formează artera iliacă comună şi artera iliacă internă. III. 2. 1. 2. b. Arterele intersegmentare dorsale Arterele intersegmentare dorsale vascularizează iniţial tubul neural. Ulterior, pe măsura edificării pereţilor antero-laterali ai corpului, din arterele intersegmentare dorsale apar ramuri care devin artere intercostale şi artere lombare. Trunchiul de origine al fiecărei artere intersegmentare dorsale se împarte în două categorii de ramuri: dorsale şi ventrale. -Ramurile dorsale ale arterelor intersegmentare dorsale vascularizează tubul neural, muşchii jgheaburilor vertebrale şi tegumentul. Ele iau parte la formarea arterelor vertebrale, provenite din anastomoza longitudinală a ramurilor dorsale cervicale 1 - 7. După formarea arterelor vertebrale, arterele intersegmentare cervicale pierd legatură cu aorta devenind ramuri ale arterelor vertebrale. -Ramurile ventrale ale arterelor intersegmentare dorsale existente în regiunea toracică şi lombară formează artera subclavie, arterele intercostale şi lombare. Arterele toracică internă şi epigastrică inferioară se formează prin anastomoza longitudinală precostală a ramurilor ventrale din regiunea toracală. Trunchiurile tireo-cervical şi costo-cervical provin prin anastomoza longitudinală precostală, situată caudal de originea arterei subclavii.

411

Embriologie umană

III. 2. 1. 2. c. Arterele intersegmentare laterale Arterele intersegmentare laterale sunt inconstante ca număr şi se dezvoltă în raport cu ţesutul nefrogen. Odată cu dispariţia mezonefrosului se atrofiază parţial, persistând numai cele caudale care contribuie la formarea arterelor: frenice inferioare, suprarenale, renale, testiculare şi ovariene. III. 2. 1. 3. Morfogeneza arterelor membrelor III. 2. 1. 3. a. Morfogeneza arterelor membrului superior La embrionul de 5 mm artera subclaviculară dă naştere prin înmugurire, arterei axilare care se continuă la nivelul braţului sub numele de artera brahială şi distal la antebraţ cu artera interosoasă. Ulterior din artera brahială iau naştere succesiv: -artera mediană,

-artera ulnară, -artera radială. Artera mediană se alătură nervului median, devine artera principală a antebraţului, substituindu-se arterei interosoase . Artera ulnară se anastomozează caudal cu artera mediană printr-o arcadă din care pornesc arterele digitale. Odată cu desprinderea arterei radiale din artera brahială are loc involuţia arterei mediane care se atrofiază în porţiunea ei distală, arcadele arteriale palmare realizându-se prin anastomoza directă a arterei radiale cu artera ulnară. Sistemul vascular al membrului superior se definitivează la finele lunii a 2a fetale. III. 2. 1. 3. b. Morfogeneza arterelor membrului inferior Trunchiul primitiv al vaselor membrelor inferioare este artera ischiatică ce ia naştere din segmentul arterei ombilicale care va deveni artera hipogastrică. La embrionul de 9 mm artera ischiatică este situată pe faţa dorsală a membrului pelvin. În regiunea genunchiului ia numele de arteră poplitee, iar la nivelul gambei devine arteră interosoasă (fibulară); la nivelul piciorului artera ischiatică formează plexul capilar terminal. Pe faţa anterioară a membrului, printr-o înmugurire a arterei iliace externe, se formează artera femurală. Ea se substituie arterei ischiatice. În 1/3 inferioară a coapsei artera femurală capătă o anastomoză cu artera poplitee, iar porţiunea arterei ischiatice situată cranial de anastomoză, se atrofiază, cu excepţia capătului ei proximal, ce devine artera fesieră inferioară.

412

Embriologie umană

Din artera poplitee îşi au originea arterele tibială anterioară şi posterioară, ce înlocuiesc artera femurală, al cărei capăt distal, situat sub anastomoza cu artera poplitee dispare. Ca vestigiu al ei rămâne artera descendentă a genunchiului. În luna a 3-a fetală sistemul vascular este definitivat prin anastomoza dintre extremitatea distală a arterei tibiale ce va forma arcadele arteriale ale piciorului şi arterele digitale. III. 3. Morfogeneza circulaţiei intraembrionare venoase În perioada embrionară toate venele, cu excepţia venei cave inferioare, sunt perechi şi simetrice: 2 vene viteline, 2 ramuri ombilicale, 2 vene precardinale (cardinale anterioare), 2 vene postcardinale (cardinale posterioare) şi 2 vene cardinale comune. În săptămâna a 5-a i.u. se disting 3 grupuri de vene dintre care venele viteline şi venele ombilicale aparţin circulaţiei extraembrionare iar venele cardinale aparţin circulaţiei intraembrionare.

Vene cardinale anterioare

Vena hepatică

Anastomoza transversală I

Sinusul venos Venă cardinală comună Vena azygos

Vene viteline Venă subcardinală

Venă cardinală posterioară

Venă supracardinală Anastomoza transversală V între venele cardinale posterioare

Anastomozele transversale III şi IV

Embrion uman săptămâna a 6-a i.u. Embrion uman săptămâna a 7-a i.u. Figura nr. 28. Dezvoltarea sistemului venos (după. Sadler T. W.).

413

Embriologie umană

Sistemul circulator venos intraembrionar constă în trei reţele de vase pereche, dispuse longitudinal, paralele, între care se există cinci anastomoze transversale. Cele trei reţele de vase pereche, dispuse longitudinal sunt: -venele cardinale, -venele subcardinale, -venele supracardinale. Venele cardinale anterioare şi posterioare, perechi, se situează pe părţile laterale ale embrionului, de unde drenează sȃngele în venele cardinale comune (canalele Cuvier) dreaptă şi stȃngă, care se deschid în sinusul venos al tubului cardiac. Venele subcardinale apar pe marginea medială a mezonefrosului; extremităţile lor craniale fac anastomoză cu venele cardinale posterioare, cu care mai realizează şi alte trei anastomoze, la nivelul corpului Wolff, ca urmare a evoluţiei glandelor suprarenale, rinichilor şi gonadelor. Venele supracardinale apar pe laturile lanţurilor ganglionilor simpatici.

Anastomoza transversală I

Venele cardinale anterioare

Anastomoza transversală II

Venă cardinală comună

Anastomoza transversală III

Vena hepatică

Venă cardinală posterioară

Anastomoza transversală IV

Anastomoza transversală V

Embrion săptămâna a 7-a i.u. Figura nr. 29. Dezvoltarea sistemului venos (după Sadler T. W.).

414

Embriologie umană

Între aceste trei reţele de vase pereche, dispuse longitudinal, iau naştere cinci anastomoze transversale: -anastomoza transversală I se realizează între venele cardinale anterioare; -anastomoza transversală II face legătura între extremităţile craniale ale venelor supracardinale; -anastomozele transversale III şi IV constituie căi de comunicare între venele subcardinale, la nivelul corpului Wolff; -anastomoza transversală V uneşte extremităţile caudale ale celor două vene cardinale posterioare. Astfel, extremităţile craniale ale venelor subcardinale fac anastomoză cu venele cardinale posterioare, cu care mai realizează şi alte trei anastomoze, la nivelul corpului Wolff, ca urmare a evoluţiei glandelor suprarenale, rinichilor şi gonadelor; extremităţile venelor supracardinale craniale comunică cu venele cardinale posterioare. Trunchiul venos brahiocefalic stâng se formează prin persistenţa primei anastomoze transversale. Venele jugulare interne iau nastere din segmentele venelor cardinale anterioare situate cranial de prima anastomoză transversală, pe când venele jugulare externe provin dintr-o proliferare secundară a venei jugulare interne. Venele subclaviculare iau naştere din plexurile venoase ale membrelor superioare. Canalul Cuvier stâng (vena cardinală comună stângă) persistă doar în segmentul său terminal care dă naştere sinusului venos coronar; segmentul al iniţial canalul Cuvier stâng poate persista sub forma venei oblice a atriului stâng (Marshall). III. 3. 1. Morfogeneza sistemului venos cav superior Canalul Cuvier drept formează vena cava superioară, împreună cu segmentul terminal al venei cardinale anterioare. Vena azygos provine din extremitatea proximală a venei postcardinale drepte şi porţiunea proximală a venei supracardinale drepte. Crosa venei azygos ia naştere din extremitatea cranială a venei cardinale posterioare drepte. Vena hemiazygos provine din unirea porţiunii mijlocii a venei supracardinale stângi cu anastomoza transversală II, situată la nivelul T6 ‒ T7, după care se uneşte cu vena supracardinală dreaptă. Venele intercostale şi lombare provin din venele intersegmentare, care iniţial se vărsau în venele postcardinale. Prin atrofierea acestora, ele se varsă prin anastomozele postsupracardinale în venele azygos şi hemiazygos.

415

Embriologie umană

III. 3. 2. Morfogeneza sistemului venos cav inferior Dezvoltarea sistemului venos cav inferior se face pe seama venelor cardinale posterioare, subcardinale şi supracardinale. Dezvoltarea venelor supracardinale permite dispariţia venelor postcardinale din care persistă numai extremitatea caudală a venei iliace comune şi proximal, numai în dreapta un mic segment care ia parte la formarea venei azygos. La nivelul sistemelor sub- şi supracardinale au loc procese de atrofie parţială. Trunchiurile brahiocefalice Vena intercostală stȃngă Vena oblică Marchall

Vena cavă superioară

Vena hemiazygos

Vena azygos

Vena hepatică Vena suprarenală dreaptă

Segment suprarenal VCI

Vena renală dreaptă

Vena suprarenală stȃngă Vena renala stȃngă

Vena gonadala dreaptă

Vena gonadala stȃngă Venele iliace comune Segmentul infrarenal al VCI

Vena cavă inferioară la nou-născut Figura nr. 29. continuare (după Sadler T. W.).

Vena supracardinală dreaptă dispare în porţiunea ei renală. Porţiunea prerenală formează vena azygos, iar porţiunea postrenală un segment al venei cave inferioare. 416

Embriologie umană

Vena supracardinală stângă se atrofiază în porţiunea postrenală şi renală; segmentul prerenal se anastomozează cu vena azygos devenind vena hemiazygos. Vena subcardinală dreaptă dispare cu excepţia unui segment cuprins între ultima anastomoză cu vena supracardinală dreaptă şi joncţiunea hepatosubcardinală care ia parte la definitivarea venei cave inferioare. Aceste modificări care au loc până în săptămâna a 8-a duc la apariţia venei cave inferioare. Vena cava inferioară este alcătuită din 4 segmente : -hepatic, rezultat din anastomoza venei subcardinale din partea dreaptă cu vena hepatică comună; -suprarenal, format din porţiunea terminală a venei subcardinale din partea dreaptă; -renal, edificat pe seama venei subcardinale din partea dreaptă care primeşte separat, ca afluenţi, venele: suprarenală, renală şi gonadală dreaptă. -infrarenal, ia naştere din anastomoza dintre vena supracardinală dreaptă şi vena subcardinală dreaptă. Vena renală stângă se formează din anastomoza transversală IV care colectează, prin fosta venă subcardinală stângă, vena suprarenală stângă şi vena gonadală (vena testiculară/vena ovariană) stângă. Vena testiculară/ovariană dreaptă provine din vena subcardinală dreaptă şi anastomoza acesteia cu anastomoza supra-subcardinală dreaptă. Aceeaşi origine are şi vena testiculară/ovariană stângă dar deoarece anastomoza transversală a IV-a devine venă renală, vărsarea lor diferă faţă de vena testiculară dreaptă. Vena renală stângă se formează din persistenţa anastomozei a IV-a transversale care colectează, prin fosta venă subcardinală stângă, vena suprarenală stângă şi gonadală stângă. Aceste date explică de ce venele suprarenală dreaptă şi gonadală dreaptă se varsă direct în cavă inferioară, pe când cele de partea stângă drenează în vena renală stângă şi aceasta se deschide în cava inferioară. Venele membrului inferior iau naştere din partea fibulară a sinusului marginal; vena tibială posterioară şi vena safenă mică se unesc cu vena femurală, venă de formaţie secundară, printr-o înmugurire a venei cardinale posterioare. III. 3. 3. Morfogeneza sistemului port hepatic În decursul evoluţiei sale, ficatul primeşte sânge din trei surse succesive: -iniţial din venele viteline, -apoi, din ramurile venei ombilicale, ca urmare a dezvoltării masive a ficatului şi atrofiei veziculei ombilicale, -după naştere, din vasele sistemului port. Venele viteline, trec prin septul transvers, de o parte şi alta a duodenului şi înconjoară mugurele hepatic, căruia îi dau numeroase ramuri. 417

Embriologie umană

În săptămâna a 4-a i.u. tot segmentul intrahepatic al venelor viteline este transformat într-o reţea de sinusoide care formează sinusoidele hepatice. Pe măsură ce lobul hepatic drept devine preponderent, circulaţia sa este mai activă, segmentul suprahepatic al venei viteline drepte este mai solicitat şi devine mai voluminos. La nivelul lobului stâng hepatic are loc fenomenul invers, segmentul suprahepatic al venei viteline stângi se atrofiază şi dispare. Pe măsura ce ficatul evoluează, vena vitelină dreaptă se păstrează parţial în segmentul prehepatic şi în totalitate în segmentul suprahepatic. Tot sângele hepatic este drenat pe calea porţiunii superioare a venei viteline drepte, corespunzătoare segmentului suprahepatic al venei viteline drepte situat între ficat şi inimă, care devine segmentul hepatic al venei cave inferioare. Segmentele periferice ale venelor viteline devin, după naştere, ligamentele ombilicale laterale. Vena portă se dezvoltă începând cu săptămânile 5 ‒ 6 de gestaţie, pe seama venelor viteline şi a anastomozelor vitelo-viteline stânga-dreapta care devin principalele canale ale sistemului portal. În lunile a 2-a şi a 3-a i.u. porţiunea subhepatică a venelor viteline involuează, cu excepţia unui mic segment al venei viteline drepte situat imediat sub ficat. Segmentul venei viteline drepte situat inferior ficatului împreună cu anastomoza vitelo-vitelină mijlocie dau naştere venei porte, care drenează sângele venos de la nivelul tractului gastrointestinal spre capilarele sinusoide hepatice.

Canal Cuvier drept Vena vitelină stângă

Venă vitelină dreaptă

Capilare sinusoide Venă ombilicală stângă

Venă ombilicală dreaptă

Duoden

Figura nr. 30. Dezvoltarea venelor ombilicale şi viteline în lunile a 2-a şi a 3-a i.u. (după Sadler T.W..)

418

Embriologie umană

În acest timp ansa duodenală a fost deplasată spre dreapta şi culcată pe peretele posterior al abdomenului, proces care explică raporturile venei porte cu duodenul. III. 4. Modificările circulaţiei intraembrionare la naştere Înainte de naştere, sângele oxigenat (saturaţie în O2 de aproximativ 80 %) de la nivelul placentei se întoarce la fetus pe calea venei ombilicale. În apropierea ficatului, cea mai mare parte a sângelui scurtcircuitează ficatul trecând prin canalul venos („canalul Arantius”) direct în vena cavă inferioară. O mică parte ajunge la sinusoidele hepatice unde se amestecă cu sângele din circulaţia portală. Din vena cavă inferioară, sângele oxigenat pătrunde în inimă în atriul drept. Aici el este direcţionat de către un versant al cristei dividens spre fereastra ovală, încât cea mai mare parte a fluxului sanguin oxigenat trece direct în atriul stâng şi doar o cantitate mică de sânge oxigenat rămâne în atriul drept. Din atriul stâng, sângele oxigenat trece în ventriculul stâng şi mai departe în aorta ascendentă. Sângele rămas în atriul drept este dirijat de celălat versant al cristei dividens în ventriculul drept, de unde este preluat de trunchiul pulmonar şi prin canalul arterial Botallo ajunge în aorta descendentă. De aici sângele ajunge la placentă prin ultima pereche de artere intersegmentare ventrale care se desprind din aortă, arterele ombilicale dreaptă şi stângă. Venele mari Foramen ovale

Placenta

Corpul fătului

Inima stângă

Inima dreaptă Plămâni

Artera pulmonară

Aorta Canalul arterial Schema nr. 1. Schema circulaţiei fetale.

În timpul curgerii sau al parcursului de la nivelul placentei către organele fetale, sângele din vena ombilicală îşi scade gradientul de O2 prin amestec cu sânge desaturat. Teoretic acest lucru apare în următoarele arii: 419

Embriologie umană Vena cavă superioară

Crosa aortei Plămȃnul stȃng

Foramen ovale

Canalul arterial Botallo Artera pulmonară Aorta

Vena cavă inferioară

Ventriculul stȃng Ductul venos

Vena hepatică

Trunchiul celiac Vena portă

Ficatul Vena ombilicală Sfincterul ductului venos Vena iliacă comună Ombilicul Artera iliacă comună Cordonul ombilical Artere ombilicale

Figura nr. 31. Circulaţia fetală.

I) la nivelul ficatului, prin amestecul cu o cantitate mică de sânge provenit din sistemul portal; II) în vena cavă inferioară, care transportă sânge neoxigenat de la membrele inferioare, pelvis şi rinichi ; III) în atriul drept, prin amestecul cu sângele drenat de vena cavă superioară de la cap şi membrele superioare ; 420

Embriologie umană

IV) în atriul stâng, prin sângele venit de la plămâni ; V) la deschiderea canalului arterial Botallo în aortă, imediat după crosa aortei. Calitatea sângelui din diferitele segmente ale arborelui circulator va rămâne neschimbată până la naştere, dar cantitatea de sânge circulant variază, au loc modificări pregătitoare instalării circulaţiei definitive. Principalele modificări ale circulaţiei la naştere sunt următoarele: -închiderea orificiului oval Botallo; în locul orificiului oval se formează fosa ovală înconjurată de limbul fosei ovale (Inelul Vieussens); -obliterarea lumenului canalului arterial Botallo, cu formarea ligamentului arterial; -stabilirea circulaţiei pulmonare; -dezvoltarea miocardului ventriculului stâng; -închiderea circulaţiei placentare prin întreruperea vaselor ombilicale; vena ombilicală devine ligamentul rotund al ficatului; ductul venos Arantius devine ligament venos; portiunea distală a arterelor ombilicale formează ligamentele ombilicale mediale; portiunea proximală a arterelor ombilicale formează arterele vezicale superioare; -sistemul venos portal devine funcţional. III. 4. 1. Închiderea orificiului oval Botallo Creşterea cantităţii de sânge la nivelul plămânului atrage după sine o creştere a masei sanguine în atriul stâng. Diferenţa de presiune dintre cele două atrii dispare până la egalizare ceea ce permite alipirea septului prim de septul secund în primele luni după naştere. În locul orificiului oval se formează fosa ovală înconjurată de limbul fosei ovale (inelul Vieussens). III. 4. 2. Obliterarea lumenului canalului arterial Botallo, formarea ligamentului arterial Plămânii cresc ca volum ceea ce atrage necesitatea unui aport sporit de sânge şi mărirea calibrului vaselor pulmonare. Ca o consecinţă, o cantitate de sânge din ce în ce mai mică, trece direct în atriul stâng şi prin canalul arterial direct în aortă. Din acest motiv orificiul interatrial Botallo şi lumenul canalului arterial Botallo se îngustează treptat. Stabilirea circulaţiei pulmonare se definitivează după naştere prin închiderea orificiului interatrial Botallo şi obliterarea lumenului canalului arterial Botallo. Închiderea canalului arterial Botallo este favorizată de îngustarea sa premergătoare naşterii şi de modul în care este aşezat peretele separator dintre deschiderea sa şi lumenul aortei. După naştere, contracţia musculaturii canalului arterial şi presiunea crescută din aortă sunt suficiente pentru a împinge acest perete 421

Embriologie umană

în mod pasiv în lumenul canalului arterial. În perioada fetală lumenul canalului arterial este menţinut deschis prin acţiunea prostaglandinelor locale care actionează asupra muşchilor netezi din pereţii canalului, relaxându-i; după naştere închiderea canalului arterial este favorizată de contracţiile musculare din pereţii săi sub acţiunea bradichininei eliberată de plămâni cu ocazia umplerii lor cu aer la primul inspir. Acţiunea bradichininei depinde de concentraţia crescută a oxigenului din sângele aortic, concentraţie rezultată din ventilaţia pulmonară. Canalul arterial Botallo se închide la 5 minute după naştere, dar încetează a fi funcţional la 10 0- 15 ore postnatal. Obliterarea completă a lumenului său prin proliferarea fibroasă a intimei are loc în lunile 1 - 3 postnatale. III. 4. 3. Stabilirea circulaţiei pulmonare Prin obliterarea canalului arterial circulaţia pulmonară este separată definitiv de cea sistemică iar la nivelul cordului inima dreaptă, venoasă, este separată de inima stângă, arterială. III. 4. 4. Dezvoltarea miocardului ventriculului stâng Miocardul ventriculului stâng, care până la naştere este mai subţire decât cel al ventriculului drept, îşi îngroaşă pereţii de 3 ori spre finele lunii întâia postnatale, din cauza presiunii care devine de 3 ori mai mare decât în ventriculul drept. III. 4. 5. Închiderea circulaţiei placentare prin întreruperea vaselor ombilicale La naştere circulaţia placentară încetează prin întreruperea vaselor ombilicale, se stabileşte circulaţia pulmonară şi intră în funcţie sistemul port. După secţiunea cordonului ombilical, lumenul vaselor ombilicale se închide prin actul mecanic al ligaturii cât şi prin procese active de contracţie a tunicii musculare şi de proliferare a endoteliului vascular. Vena ombilicală se transformă fibros devenind ligamentul rotund al ficatului ce se întinde de la ombilic, trece prin marginea liberă a ligamentului falciform, intră în şanţul sagital stâng de pe faţa ventrală a ficatului, până în dreptul şanţului transvers. În ½ dorsală a şanţului sagital stâng prin transformarea fibroasă a canalului venos Arantius se formează ligamentul venos. Obliterarea lui are loc în primele luni după naştere. Arterele ombilicale se transformă fibros de la nivelul ombilicului până în

422

Embriologie umană

dreptul vezicii urinare formând ligamentele ombilicale mediale. La locul de emergenţă din aortă arterele ombilicale rămân permeabile dând naştere: arterei iliace comune, arterei iliace interne (artera hipogastrică) şi unui ram lateral, artera iliacă externă.

Corp

Inima stȃngă

Plămâni

Inima dreaptă

Schema nr. 2. Circulaţia sanguină la nou-născut.

Corp

Inima stȃngă

Plămâni

Inima dreaptă

Schema nr. 3. Circulaţia sanguină după naştere.

III. 4. 6. Intrarea în funcţiune a sistemului port hepatic Ca urmare a creşterii şi dezvoltării intestinului creşte atât calibrul vaselor tributare venei porte cât şi al venei porte. La naştere, când circulaţia prin vena ombilicală este întreruptă prin secţionarea cordului ombilical, sistemul venos portal devine funcţional şi vena portă devine cel mai voluminos afluent al ficatului. Ca resturi ale circulaţiei fetale persistă la adult: ligamentul rotund al ficatului, ligamentul venos, fosa ovală, ligamentul arterial, ligamentele ombilicale mediale, ligamentele ombilicale laterale.

423

Embriologie umană

III. 5. Malformaţii vasculare arterio-venoase congenitale Cele mai frecvent întâlnite mecanisme de producere a malformaţiilor şi anomaliilor vasculare congenitale sunt următoarele: -fuziunea unor vase care în mod normal sunt separate; -persistenţa unor vase care în mod normal ar trebui să dispară; -dispariţia unor vase care în mod normal ar trebui să persiste; -dezvoltarea incompletă a unui vas; -posibilitatea preluării unei căi neobişnuite pentru definitivarea unui vas. III. 5. 1 . Malformaţii şi anomalii congenitale ale arterelor mari III. 5. 1. 1. Persistenţa canalului arterial Botallo (canalul arterial patent) Persistenţa canalului arterial (ductus arteriosus) este o malformaţie cardiacă congenitală necianogenă, cu şunt stânga-dreapta. În condiţii normale canalulul arterial Botallo este funcţional închis prin contracţia peretelui său muscular la scurt timp după naştere; obliterarea canalulului arterial ca urmare a proliferării intimei durează 1 - 3 luni. Incidenţă - Persistenţa canalului arterial Botallo este una dintre cele mai frecvente anomalii ale marilor vase; constituie 5,7% - 9 % din totalul malformaţiilor cardiace congenitale. Poate exista ca malformaţie izolată sau asociată cu alte defecte la nivelul inimii; Persistenţa canalulului arterial este anomalia cea mai frecvent cauzată de infecţia rubeolică a mamei în primele luni de sarcină sau la indivizii care trăiesc la altitudini mari. Persistenţa canalului arterial poate menţine viaţa nou-născutului în cazul obstrucţiei ventriculului stâng sau al scăderii fluxului sanguin pulmonar. Persistenţa canalului arterial determină şunt stânga-dreapta datorat presiunii mai mari a sângelui în sistemul arterial sitemic, comparativ cu presiunea sanguină din artera pulmonară. Imagistică - Canalul arterial larg determină şunt vascular şi dilatarea atriului stâng, ventriculului stâng şi aortei. Existenţa arcului aortic proeminent ajută diagnosticul diferenţial cu defectul septal atrial şi defectul septal ventricular, unde arcul aortic are aspect normal sau puţin proeminent. Simptomele diferă în funcţie de vârstă. La sugarii cu un canalul arterial patent mare se observă tahipnee, dispnee, şi tulburări de creştere, insuficienţă cardiacă. Slăbiciune notabilă, însoţită de transpiraţie abundentă apar atunci când suge, deoarece aceasta reprezintă un efort mare pentru nou-născut. La sugarii prematuri, persistenţa canalului arterial duce la o supraincărcare a circulaţiei pulmonare care se traduce clinic prin tahipnee, dispnee, tulburări de creştere, insuficienţă cardiacă. La copiii mai mari persistenţa canalului arterial este adesea descoperită accidental. 424

Embriologie umană

III. 5. 1. 2. Coarctaţia aortei Este o malformaţie cardiacă obstructivă fără şunt, care constă în stenoza de variate grade a lumenului aortic. În funcţie de localizarea coarctaţiei faţă de canalul arterial se descriu trei tipuri: preductal, juxtaductal, postductal. Cauza primară a îngustării aortice este o anomalie a tunicii medii, urmată de proliferarea intimei. Prin închiderea canalului arterial se produce o încărcare a ventriculului stâng, asociată cu hipoperfuzia jumătăţii inferioare a corpului. Când arcul aortic există, dar cranial de canalul arterial prezintă o strictură puternică ce nu permite trecerea sângelui, malformaţia poartă numele de coarctaţie preductală aortică. În general tipul de coarctaţie preductal este rar şi se asociază cu persistenţa canalului arterial iar coarctaţia de aortă de tip postductal prezintă obliterarea sau lipsa canalului arterial. Tipurile preductal şi juxta ductal duc la deces în primele două zile după naştere. Coarctaţia de aortă preductală poate fi izolată sau poate însoţi sindromul Turner.

Figura nr. 32. Coarctaţia de aortă Cordul de aspect normal AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Incidenţă se întâlneşte în proporţie de 3,2/10 000 de naşteri cu precădere la copii de sex masculin (sex ratio 2/1), reprezintă 7,8% din totalul malformaţiilor cardiace congenitale 425

Embriologie umană

Manifestări clinice Puls radial bine perceput, puls femural şi pedios slab sau absent. Gradient de presiune între membrele superioare şi inferioare de peste 50 mmHg, circulaţie colaterală marcată. Examenul radiologic Cord mărit de volum, ventricul stâng hipertrofiat şi dilatat, congestie pulmonară. Tratament chirurgical. Vârsta optimă pentru intervenţie este 4 – 7 ani. Mortalitate postoperatorie în proporţie de 35 - 60% din cazuri. III. 5. 1. 3. Arcul aortic dublu Se caracterizează prin persistenţa aortei dorsale din partea dreaptă a corpului, pe distanţa cuprinsă între originea arterei intersegmentare a 7-a şi joncţiunea aortei dorsale din partea dreaptă cu aorta dorsală stângă. Inelul vascular astfel format înconjoară traheea şi esofagul, comprimă aceste structuri, determină dificultăţi de respiraţie şi deglutiţie.

Figura nr. 33. Arcul aortic dublu AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Manifestări clinice Precoce, din primele săptămâni de viaţă se observă: stridor, dispnee agravată de flexia capului şi calmată de hiperextensie, alimentaţie dificilă, infecţii bronho-pulmonare recidivante, secundare compresiei bronşice. Tratament chirurgical, cu rezultate postoperatorii favorabile.

426

Embriologie umană

III. 5. 1. 4. Arcul aortic la dreapta Constă în obliterarea completă a arcului aortic IV stâng şi aortei dorsale stângi de la acest nivel, cu înlocuirea acestora de către vasele corespondente din partea dreaptă. Prezenţa anormală a unui arc aortic pe partea dreaptă - ca urmare a persistenţei arcului arterial aortic IV poate determina compresiune traheală.

Figura nr. 34. Arcul aortic la dreapta. Arteră subclavie retroesofagiană, cu posibilitatea comprimării esofagului. AP=artera pulmonară, AS=atriul stâng, AD=atriul drept, VS=ventriculul stâng, VD=ventriculul drept.

Ocazional, când ligamentul arterial este situat pe partea stângă sau când arcul aortic trece prin spatele esofagului, poate determina disfagie (dificultate în timpul deglutiţiei) . III. 5. 2. Malformaţii şi anomalii congenitale ale arterelor provenite din arcurile aortice Cele mai frecvente sunt anomaliile ramurilor aortice, dintre care: -existenţa a 4 trunchiuri, fiecare arteră având originea separată; -alipirea pe lângă cele 3 trunchiuri normale a încă unui trunchi format din arterele: vertebrală, toracică inferioară, tiroidiană, timică şi coronară. -existenţa unei singure artere care deserveşte capul şi membrele superioare; -existenţa a două trunchiuri brahiocefalice ; -existenţa a trei trunchiuri brahiocefalice în variantele: 427

Embriologie umană

un trunchi comun pentru cele 2 artere carotide comune, dar cu existenţa separată a arterelor subclaviculare; o artera brahiocefalică stângă cu origini separate pentru carotida comună şi subclaviculară dreaptă; o o arteră brahiocefalică, o arteră vertebrală şi o arteră subclaviculară. -lipsa sau atrofia arterei pulmonare este o anomalie a arcului arterial VI, în care arterele bronşice voluminoase deservesc circulaţia pulmonară. o

III. 5. 2. 1. Arcul aortic întrerupt Este o malformaţie congenitală obstructivă fără şunt. Apare ca urmare a obliterării arcului aortic 4 în partea stângă. Se asociază frecvent cu originea anormală a arterei subclavii drepte. Ductul arterial rămâne larg deschis iar aorta descendentă şi arterele subclavii sunt aprovizionate cu sânge cu conţinut scăzut în oxigen. III. 5. 2. 2. Originea anormală a arterei subclavii Artera subclavie dreaptă este formată de către porţiunea distală a aortei dorsale drepte şi artera intersegmentară a 7-a. Arcul aortic IV drept şi partea proximală a aortei dorsale drepte sunt obliterate. Prin scurtarea aortei între arterele carotidă comună stângă şi subclavie stângă, originea arterei subclavii de pe partea dreaptă are o poziţie anormală fiind situată chiar sub originea arterei subclavii stângi. Deoarece pentru a atinge braţul drept, trunchiul arterei subclavii drepte trebuie să traverseze linia mediană în spatele esofagului, originea anormală a arterei subclaviculare drepte poate produce, ocazional, dificultăţi în înghiţire sau respiraţie; în aceste circumstanţe, nervul laringeu recurent nu înconjoară artera subclavie dreaptă, ci traversează direct de la nivelul nervilor vagi spre musculatura laringelui . III. 5. 3. Malformaţii şi anomalii congenitale ale venelor cave III. 5. 3. 1. Vena cavă superioară dublă Ia naştere prin lipsa anastomozei între cele două vene precardinale sau persistenţa venei cave superioare stângi sub forma unui vas subţire. Această anomalie este caracterizată prin persistenţa venei cardinale anterioare stângi şi imposibilitatea formării venei brahiocefalice stângi. Persistenţa venei cardinale anterioare stângi drenează sângele în atriul drept pe calea sinusului coronarian.

428

Embriologie umană

III. 5. 3. 2. Persistenţa venei cave superioare stângi Este cauzată de persistenţa venei cardinale anterioare stângi şi obliterarea venei cardinale comune drepte şi a părţii proximale a venelor cardinale anterioare pe partea dreaptă. În acest caz, sângele din partea dreaptă este redirecţionat spre stânga pe calea venei brahiocefalice. III. 5. 3. 3.Vena cavă inferioară dublă Ia naştere sub confluenţa venei cave cu venele renale, probabil prin lipsa anastomozei între venele primare ale trunchiului venei cave sau persistenţa porţiunii inferioare a venei supracardinale stângi ca o a doua venă cavă inferioară. În această anomalie, vena supracardinală stângă nu este conectată cu vena subcardinală stângă, iar vena iliacă comună stângă poate fi sau nu prezentă; vena gonadală stângă este prezentă. III. 5. 3. 4. Lipsa joncţiunii hepato-subcardinale Lipsa joncţiunii hepato-subcardinale duce la lipsa porţiunii hepatice a venei cave inferioare, sângele fiind adus la cord prin venele azygos, hemiazygos şi vena cavă superioară. În acest caz vena subcardinală dreaptă nu este conectată cu ficatul şi şuntează sângele pe care îl transportă direct în vena supracardinală dreaptă. De obicei, această anomalie este asociată cu malformaţii cardiace . III. 6. Morfogeneza sistemului limfatic Sistemul limfatic este format dintr-o reţea vastă de capilare, vase colectoare şi canale care traversează majoritatea organelor. Vasele limfatice colectează fluidul extravazat din ţesuturi, bogat în proteine şi îl transportă spre circulaţia sanguină. De la nivelul capilarelor limfatice, fluidul este transferat în vasele limfatice colectoare şi apoi în sistemul venos, prin intermediul ductului toracic. Vasele limfatice sunt parte componentă a sistemului imun prin transportul continuu al limfocitelor către organele limfoide (splina, amigdale, timus, plăcile Peyer şi nodulii limfatici) şi către măduva osoasă. În prezent există patru teorii privind dezvoltarea sistemului limfatic. Teoria Sabin - în dezvoltarea fetală precoce, se formează saci limfatici primitivi izolaţi cu originea în celulele endoteliale de la nivelul venelor embrionare. Sistemul limfatic se formează prin diseminare de la nivelul acestor saci limfatici primari, prin înmugurire endotelială către ţesuturile şi organele înconjurătoare unde se vor forma capilarele limfatice locale. 429

Embriologie umană

Teoria Huntington şi McClure - sacii limfatici iniţiali iau naştere în mezenchimul periferic embrionar din celule precursoare (limfangioblaste), independent de vene şi ulterior stabilesc conexiuni venoase centrale. Teoria aceasta consideră că sacii limfatici se dezvoltă centripet prin anexarea altor structuri similare. Teoria Van DenJagt si Kutsuma - un mecanism de combinaţie a celor două posibilităţi de dezvoltare. Teoria Van Der Putte - sistemul limfatic uman ia naştere din şapte primordii perechi şi două primordii neperechi. III. 6. 1. Fazele dezvoltarii limfatice embrionare Vasele limfatice se dezvoltă în paralel cu dezvoltarea vaselor sanguine. Vena cardinală superioară Sac limfatic jugular Vena subclavie dreaptă Sac limfatic axilar

Vena brahiocefalică stângă

Canalul toracic drept

Canalul toracic stâng Sac limfatic lombar Sac limfatic iliac

Figura nr. 35. Prima fază a dezvoltării sistemului limfatic. (după Larsen).

III. 6. 1. a. Prima fază a dezvoltarii sistemului limfatic Are loc la vârsta de 6 – 7 săptămâni i.u. (embrion 8 mm lungime). La scurt timp după începerea dezvoltării arteriale şi venoase, la finelesăptămânii a 5-a i.u. în mezenchimul din regiunea jugulară apar spaţii căptuşite cu endoteliu care în săptămâna a 6-a formează mugurii endoteliali (primordii limfatice) care migrează de la nivelul venelor şi se unesc pentru a forma plexuri. Aceste plexuri se dezvoltă devenind sacii jugulari şi sacii axilari (pereche). 430

Embriologie umană

Perechea de saci limfatici jugulari reprezintă cel mai mare centru limfatic. Ei apar lateral de vena jugulară internă, lângă joncţiunea cu vena subclaviculară. III. 6. 1. b. Faza a 2-a a dezvoltarii sistemului limfatic Se desfăşoară în săptămânile 7,5 – 8 i.u. (embrion 12 – 15 mm lungime). În această perioadă cresc rapid ambele perechi de saci, atât cei axilari cât şi cei jugulari. Imediat după apariţie capătă legătură cu vena jugulară internă printr-un orificiu străjuit de plici valvulare. Ei rămân singurii saci ce păstrează această legatură şi la adult, legatură utilizată de canalul toracic şi de canalul limfatic drept pentru a se vărsa în sistemul venos. Sacii axilari şi jugulari de aceeaşi parte au o singură comunicare cu vena jugulară internă. Tot acum apar perechile de plexuri toracale interne, paratraheale, lombare precum şi plexul limfatic mezenteric (unic).

Vase limfatice superficiale Sac limfatic jugular Sac limfatic subclavicular Vase limfatice profunde

Sac limfatic retroperitoneal Canalul toracic Cisterna chyli

Vase limfatice superficiale Figura nr. 36. Prima fază a dezvoltării sistemului limfatic, ziua 42 i.u. (după Larsen).

Simultan se diferenţiază al 2-lea sac impar, cisterna lui Pecquet (cisterna chyli) care la adult primeşte cele două trunchiuri limfatice lombare şi trunchiul limfatic intestinal. 431

Embriologie umană

III. 6. 1. c. Faza a 3-a a dezvoltării sistemului limfatic Între 8 – 8,5 săptămâni i.u. (15 – 20 mm lungime) există o creştere continuă a sacului limfatic jugulo-axilar, care se extinde cu preponderenţă la nivelul extremităţii cefalice şi dorso-lateral. Vena jugulară dreaptă

Vena jugulară stângă

Canal limfatic primitiv axilar şi jugular drept

Canal limfatic primitiv axilar şi jugular stâng

Vena subclavie dreaptă

Vena subclavie stângă

Vena cavă superioară

Canalul toracic stâng Cisterna chyli

Canalul toracic drept

Nodulii limfatici inghinali

Figura nr. 37. Faza a 3-a a dezvoltării sistemului limfatic (după Larsen).

Alte extinderi se observă în jurul esofagului, nervilor spinali cervicali şi vascularizaţiei axilare. Între sacii limfatici jugulo-axilari şi vena jugulară internă există 2 conexiuni, dintre care: -una se află la confluenţa venei jugulare interne cu cea externă şi ulterior rămane singura comunicare între sistemul limfatic şi cel venos, - cealaltă este situată mai jos, devine tot mai rudimentară pȃnă la vȃrsta de 9 săptămȃni i.u. (25 mm lungime). În această fază apare primordiul canalului toracic definitiv. Cranial, ambele primordii se anastomozează cu sacul limfatic jugulo-axilar stâng, iar la nivel inferior se continuă cu plexurile limfatice lombare.

432

Embriologie umană

III. 6. 1. d. Faza a 4 -a a dezvoltării sistemului limfatic Între 8,5 – 9 săptămâni i.u. (20 – 25 mm lungime) primordiile limfatice cresc în dimensiuni, fuzionează şi încep să trimită muguri către mai multe regiuni periferice. În această fază nu se mai dezvoltă noi primordii limfatice. Comunicarea largă cu confluenţa venei jugulare interne şi externe se dezvoltă şi este străjuită de valve adevărate. Între canalul toracic primar drept şi canalul toracic primar stâng există anastomoza transversală. Din canalul toracic primar drept dispare segmentul situat cranial de această anastomoză iar din canalul toracic primar stâng dispare segmentul situat caudal de această anastomoză. Vena jugulară stângă

Vena jugulară dreaptă Canal limfatic primitiv axilar şi jugulardrept

Canal limfatic primitiv axilar şi jugular stâng

Vena subclavie dreaptă

Vena subclavie stângă

Vena cavă superioară

Canalul toracic definitiv

Cisterna Pecquet (cisterna chyli)

Noduli limfatici

Figura nr. 38. Faza a 5-a a dezvoltării sistemului limfatic. (după Larsen).

Canalul toracic definitiv se formează din partea caudală a canalului toracic primar drept, anastomoza transversală şi segmentul cranial al canalului limfatic primar stâng.

433

Embriologie umană

Canalul limfatic drept definitiv ia naştere din resturile proximale al canalului limfatic drept primitiv. III. 6. 1. e. Faza a 5-a a dezvoltării sistemului limfatic În faza a 5-a, la vârsta de 9 – 10 săptămâni i.u. (25 – 30 mm lungime) toate primordiile limfatice au fuzionat şi s-a format un singur sistem continuu. În acest moment se produce o creştere extensivă a vaselor limfatice, din trunchiurile principale către toate direcţiile. Vasele limfatice pot pătrunde în toate ţesuturile urmȃnd traiectul vaselor sanguine. III. 6. 2. Morfogeneza limfonodulilor Sacii limfatici dispar la sfârşitul lunii a 2-a, fiind înlocuiţi prin grupe de noduli limfatici. Nodulii limfatici primari apar după fărâmiţarea sacilor limfatici, pe locul acestora, în decursul lunii a 3-a fetale; se formează prin sacularea vaselor limfatice ce dau naştere plexurilor limfatice. De-a lungul vaselor aferente ale nodulilor limfatici primari apar nodulii limfatici secundari. Dezvoltarea nodulilor limfatici a fost divizată în trei stadii: 1. invaginarea plexului limfatic şi a ţesutului de legatură; 2. formarea nodulilor limfatici fetali primordiali; 3. formarea nodulilor limfatici definitivi. În primul trimestru de sarcină plexurile limfatice sunt populate cu limfoblaste care proliferează local. În al 2-lea trimestru de sarcină parenchimul este organizat sub forma de corticală şi medulară. Nodulii limfatici primordiali se formează prin invaginări cȃnd densitatea celulară şi conţinutul de limfocite a crescut. Spaţiul limfatic ce înconjoară aceşti noduli dă naştere sinusului subcapsular. În dezvoltarea ulterioară nodulii primordiali se îmbogăţesc cu limfocite, îşi măresc densitatea celulară şi dimensiunile. Ţesutul de legatură ce înconjoară sinusul subcapsular se condensează formȃnd capsula ganglionului limfatic matur. După dezvoltarea acestor elemente, evoluţia ulterioară a nodulului limfatic este strict dependentă de tipul şi intensitatea stimulului antigenic. III. 6. 3. Morfogeneza timusului Timusul este un organ limfoid primar, ce se dezvoltă din epiteliulendodermal al perechii a 3-a de pungi faringiene, cu participarea mezenchimului înconjurator. Fiecare din cele două pungi faringiene care constituie perechea a 3-a de 434

Embriologie umană

pungi faringiene dă naştere unui diverticul ventral şi unui diverticul dorsal care iniţial au aspectul unor mase solide. Ulterior diverticulul dorsal formează glanda paratiroidă inferioară iar diverticulul ventral se alungeşte şi se diferenţiază în epiteliul timic. În săptămâna a 6-a i.u., odată cu coborârea inimii în torace, cele două primordii timice încep să migreze caudal şi spre linia mediană, până ajung în viitorul mediastin, înapoia sternului. Cei doi muguri timici pierd legătura cu punga a 3-a faringiană şi se întâlnesc ventral de sacul aortic, unindu-se prin ţesut conjunctiv. III. 6. 3. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza timusului Numeroşi factori de transcripţie şi căi de semnalizare sunt implicaţi în dezvoltarea timusului. Tbx1 (T-box transcription factor) este un factor de transcripţie prezent în endodermul faringian, necesar dezvoltării pungii a 3-a faringiene. Dezvoltarea ulterioară a acesteia este dependentă de FGF8 (Fibroblast Growth Factor 8), Hoxa3 (homeobox A3), Pax1/9 (paired box protein 1/9), Eya1(eyes absent homolog 1), şi Six1 toţi fiind exprimaţi în endoderm. Hoxa3, Eya1, şi Six1 sunt exprimate şi în mezenchimul arcurilor branhiale, în timp ce ectodermul şanţului branhial 3 exprimă FGF8, Hoxa3, Eya1 şi Six1. Interacţiunile epiteliu-mezenchim sunt cruciale pentru diferenţierea endodermului pungilor faringiene în epiteliul timusului şi al glandelor paratiroide. Cel mai timpuriu marker „timus-specific” care este exprimat în regiunea ventrală a pungii a 3-a, corespunzătoare timusului, este Foxn1 (forkhead family transcription factor), necesar pentru proliferarea şi diferenţierea TEC (Thymic epithelial cells-celule epiteliale timice). Gcm2 (glial cells missing 2) este markerul „paratiroid-specific” necesar pentru apariţia şi diferenţierea paratiroidelor şi este exprimat în regiunea dorsală a pungii 3 (Gunther et al., 2000; Liu et al., 2007). Căile de semnalizare implicate în modelarea timpurie a timusului sunt reprezentate de proteinele Shh (sonic hedgehog), BMP (Bone Morphogenic Protein), Wnt (wingless-int) şi FGF. La nivelul regiunii dorsale a pungii a 3-a este exprimată Shh, în timp ce în regiunea ventrală este exprimată BMP4 care este întâlnită şi în crestele neurale din vecinătate şi în ectodermul celui de al 3-lea şant branhial. BMP4 este necesară în dezvoltarea timpurie a endodermului, după care mezenchimul produce un alt factor de semnalizare FGF10 care influenţeazădezvoltarea ulterioară a endodermului pungii a 3-a. (Hélia Neves) Apariţia şi menţinerea expresiei lui Foxn1 necesită semnalizare BMP4 (Bleul and Boehm, 2005; Soza-Ried et al., 2008). 435

Embriologie umană

Calea Shh reglează negativ evoluţia timusului şi favorizează dezvoltarea paratiroidelor (Moore-Scott and Manley, 2005). Migrarea timusului este o etapă importantă a dezvoltării embrionare. Mecanismele celulare şi moleculare prin care se realizează acest lucru nu sunt bine cunoscute. E-cadherin (cadherin1) este o proteină transmembranară cu rol important în adeziunea celulară, unind celulele în ţesuturi. E-cadherin (cadherin1) este exprimată în celulele TEC în timpul migrării, ceea ce indică faptul că tranziţia epiteliu-mezenchim nu are rol în acest proces (Gordon et al., 2010). Mezenchimul derivat din crestele neurale are rol în procesul migrării timusului. Mecanismele ce controlează migrarea crestelor neurale în timus sunt independente de cele care reglează migrarea timusului, chiar dacă sunt implicate aceleaşi celule. Procesul prin care crestele neurale ajută la migrarea timusului este controlat parţial prin ephrin signaling. Celulele endoteliale ale vaselor ce înconjoară timusul, proliferează şi migrează în interiorul timusului prin stimuli angiogenici precum VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor-factor de creştere vascular endotelial). Acesta este produs de celulele epiteliale ale timusului şi de celulele mezenchimale. Este un factor cu rol mitogen asupra celulelor endoteliale şi un factor de creştere a permeabilităţii, care stimulează angiogeneza ca răspuns la hipoxie. Celulele endoteliale care conţin receptori VEGF prin legarea de VEGF încep să prolifereze şi formează noi lăstari vasculari. Pericitele sunt o sursă importantă de VEGF. PDGF (Platelet-Derived Growth Factor-factor de creştere derivat din trombocite) este un alt factor ce reglează creşterea şi diviziunea celulară, cu un rol important în angiogeneză. Expresia receptorului PDGF este caracteristică celulelor mezenchimale. Receptorii PDGFR-α şi PDGFR-β sunt exprimaţi în populaţiile celulare perivasculare, endoteliale, hematopoietice şi epiteliale ale timusului. III. 6. 3. 2. Morfodiferenţierea timusului La sfârşitul migrării, cei doi lobi timici sunt încă structuri epiteliale. Ei sunt înconjuraţi de un strat subţire de mezenchim care are un rol important în organogeneza timusului. Capsula şi septurile din interiorul organului îşi au originea în mezenchimul derivat din celulele crestelor neurale migrate de pe marginile plicilor neurale. În absenţa crestelor neurale, timusul nu se dezvoltă. În săptămânile a 9-a şi a 10-a i.u. protimocitele (precursorul limfocitelor) care-şi au originea în centrii hematoformatori ai fătului, încep să invadeze epiteliul timic şi îl colonizează uniform. Din celulele epiteliale se formează un reticul epitelial. Protimocitele ocupă spaţiul dintre celulele epiteliale. Mezenchimul înconjurător împreună cu fibrele vagale invadează glanda încât aceasta capătă un aspect lobulat. Diferenţierea medularei şi a corticalei timusului are loc la embrionul de 40 mm. 436

Embriologie umană

Medulara se formează în porţiunea centrală a timusului şi în porţiunea profundă a lobulilor, prin hipertrofierea reticulului, acompaniată de degenerarea sau migrarea timocitelor. Sub influenţa epiteliului, protimocitele proliferează şi se redistribuie în zona corticală respectiv medulară a timusului. Timocitele din corticală, pe măsură ce se maturează, ocupă poziţii mai profunde. 90 - 98% din limfocitele corticale mor şi sunt fagocitate de macrofage. În medulară ajung aproximativ 10% din timocite. La 14 ‒ 15 săptămâni i.u. apar vasele de sânge, iar o săptămână mai târziu se formează agregate de celule epiteliale numite corpusculi Hassal (corpusculi timici). La 17 săptămâni i.u. timusul este complet diferenţiat. Timusul devine funcţional după ce se diferenţiază corticala şi medulara. Sub acţiunea hormonilor timici, protimocitele devin membre ale familiei limfocitelor T. Limfocitele T mature părăsesc timusul, trec în sânge şi ajung în organele limfoide periferice. De la pubertate timusul începe să involueze dar nu dispare complet nici la adult. III. 6. 4. Morfogeneza splinei Splina este un organ limfoid secundar care ca şi celelalte organe limfoide secundare este programat genetic în timpul ontogenezei. Organogeneza splinei începe cu stabilirea specificaţiilor, pozitionarea şi asamblarea tipurilor de celule specifice splinei, într-un primordiu splenic. Morfogeneza şi creşterea dimensiunilor splinei, ca a oricărui organ, are loc printr-o proliferare celulară activă. Arhitectura complexă şi funcţiile splinei rezultă din diferitele tipuri celulare ce intră în alcătuirea ei: celulele mezenchimale ce vor forma „parenchimul de bază”, celulele endoteliale care îl invadează şi celulele hematopoietice care îl colonizează. III. 6. 4. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza splinei Controlul genetic al etapelor dezvoltării splinei ( morfogeneza, creşterea în dimensiuni, influxul de celule hematopoietice şi celule endoteliale) se realizează prin intermediul unei reţele genetice. Relaţiile dintre factorii acestei reţele nu încă sunt bine cunoscute. Iniţierea dezvoltării splinei presupune acţiunea sinergică a proteinelor Pod1 (Capsulina) şi Bapx-1 (Bagpipe homeobox homolog 1) ce actionează prin intermediul factorului de transcripţie Pbx-1 (Pre-B-cell leukemia transcription factor 1). Aceste substanţe acţionează mai departe asupra moleculelor Nkx-2.5 ( Homeobox protein Nkx-2.5 ) şi a oncogenei Hox-11 (Homeobox 11 ) intervenind astfel în dezvoltarea timpurie a splinei. 437

Embriologie umană

Pbx-1

Bapx-1

Pod-1

Nkx-2.5

Hox-11

Primordiul splenic

Schema nr. 4. Căile moleculare de dezvoltare ale splinei (după Carlson B.).

Primii markeri exprimaţi în precursorii celulelor splenice sunt Pbx1 şi Hox 11. Ei sunt implicaţi în formarea splinei; în cazul în care are loc reducerea numărului precursorilor celulelor splenice Pbx1 şi Hox 11, mugurele splenic nu se dezvoltă şi splina va fi absentă. Se descrie asfel o cale genetică şi transcriptională dependentă de Pbx1-Hox11 în ontogeneza splinei. Bapx1 şi Pod1 controlează dezvoltarea splinei pe căi diferite, Pbx1 intervenind în ambele căi, este considerat un co-regulator central al ontogenezei splinei. Iniţial există o populaţie simetrică, bilaterală, de precursori splenici în care splina poate fi identificată sub forma unor condensări de mezenchim situate în mezogastrul dorsal la vârsta de 4 săptămâni i.u. Mezenchimul splenic provine din mezodermul splanchnic şi este o structură tranzitorie. La nivelul său este exprimat factorul Bapx1 care direcţionează Pbx1 în dezvoltarea mezenchimului splenic spre stânga. Bapx1, Nkx2-5, Hox11, Pod1 şi Pbx1 sunt exprimaţi atât în condensarea mezenchimală căt şi mai tarziu, în etapele mai avansate de dezvoltare ale splinei. Celulele stem ale splinei au rol în hematopoieză, atât pe parcursul vieţii intrauterine cât şi după naştere, în anumite boli hematologice. Capacitatea de a produce celule aparţinând mai multor linii celulare se datorează persistenţei la adult a expresiei Hox11, un factor de transcriptie cu rol important în organogeneză şi regenarare. Absenta Hox11 stopează dezvoltarea splinei într-un stadiu timpuriu. Formarea primordiului splenic înainte de invazia celulelor hematopoietice nu necesită activitatea Hox11, în timp ce diferenţierea ulterioară a precursorilor celulelor splenice este dependentă de Hox11. Pod-1 (Capsulina) acţionează într-o subpopulaţie de celule aparţinȃnd mezodermului splanchnic pentru a controla o etapă timpurie în dezvoltarea splinei. În lipsa capsulinei, primordiul splenic nu mai evoluează iar grupul iniţial de celule precursoare este distrus prin apoptoză. 438

Embriologie umană

III. 6. 4. 2. Morfodiferenţierea splinei Splina apare sub forma unei proliferări de celule mezenchimale în foiţa stângă a mezogastrului dorsal, situat între stomac şi pancreas, începând cu săptămâna a 4-a i.u. Celulele necesare funcţiei hematopoietice iau naştere din peretele sacului vitelin şi din vecinătatea aortei dorsale. Funcţia hematopoietică a splinei se desfăşoară pe parcursul celui de-al doilea trimestru de viaţa intrauterină şi dispare odată cu dezvoltarea produsului de concepţie. Procesul are loc simultan în mai multe zone vecine, astfel încât în etapele timpurii există mai multe condensări mezenchimatoase, care fuzionând, formează o splină lobulată în luna a 3-a i.u. La adult aspectul lobulat al splinei dispare, dar este indicat de prezenţa incizurilor de pe marginea anterioară. Se crede că aceste incizuri sunt şanţurile care delimitau lobuli incomplet fuzionaţi. Tubul neural Glanda suprarenală stângă

Aorta Glanda suprarenală dreaptă

Mezogastrul dorsal Splina

Pancreasul

Bursa omentala

Ficatul

Stomacul Ligamentul falciform

Omentul mic

Figura nr. 39. Formarea splinei în mezogastrul dorsal ziua 30 i.u. (după Sadler T.W.).

Spre deosebire tubul digestiv a cărui mucoasă este de natura endodermală, splina ia naştere din mezoderm dar are aceeaşi sursă arterială ca şi tubul digestiv anterior subdiafragmatic şi anume trunchiul celiac. Organogeneza splinei este legată de dezvoltarea întregii cavităţi abdominale. Iniţial, reprezintă o îngroşare a mezogastrului dorsal între pancreas şi stomac.

439

Embriologie umană

Prin creşterea sa în volum, splina ridică foiţa stângă a mezogastrului dorsal care o va acoperi. Prin dezvoltarea splinei în mezogastrul dorsal, acesta este subîmpărţit în două segmente: -ligamentului gastro-splenic, situat între stomac şi splină; -ligamentul pancreatico-splenic, între splină şi pancreas. Tubul neural Pancreasul Aorta Ligamentul splenorenal Glanda suprarenală dreaptă Splina Ligamentul gastrosplenic

Ficatul

Stomacul

Figura nr. 40. Formarea splinei în mezogastrul dorsal ziua 32 i.u. (după Sadler T. W.).

Mugurele hepatic, prezent în mezogastrul ventral creşte considerabil. Astfel, cu dezvoltarea mezogastrului dorsal, cele două elemente condiţionează formarea bursei omentale şi viitoarea poziţie a splinei, care va ajunge în hipocondrul stâng, împinsă fiind de ficat şi stomac. Prin diferenţierea celulelor mezenchimale ale primordiumului splenic se formează capsula, scheletul fibros, reticulul şi parenchimul. Reticulul este bine dezvoltat la 9 săptămâni i.u., cu reticulocite imature şi cu numeroase spaţii închise cu pereţi subţiri. Diferenţierea celulelor sanguine, a macrofagelor, a arterelor, venelor şi capilarelor are loc la vârsta de 11 - 12 săptămâni i.u. III. 6. 4. 3. Malformaţii congenitale ale splinei Considerând drept criterii poziţia anatomică, numărul şi forma, Chevrel grupează anomaliile splenice astfel: -anomalii topografice: situs inversus, splina ectopică cu varianta sa splina mobilă; -anomalii numerice: agenezie splenică, spline accesorii, polisplenia; -anomalii morfologice şi volumetrice. 440

Embriologie umană

Existenţa splinelor supranumerare sau accesorii rezultă prin lipsa de fuziune a insulelor mezenchimatoase splenice. Frecvenţa lor este de 10 - 30%. Ele pot fi întâlnite cel mai frecvent în jurul hilului splinei, la nivelul cozii pancreasului. Mai rar, splinele accesorii pot fi situate în ligamentul gastro-colic, mezocolonul transvers, mezenter şi în vecinătatea polilor splinei. În mod excepţional, ele pot fi descoperite la nivelul scrotului, această anomalie putând fi explicată prin raportul de vecinătate dintre schiţa gonadică şi rădăcina mezogastrului dorsal. Trebuie făcută diferenţa dintre splinele supranumerare şi polisplenie, care se prezintă ca o splină fragmentată în 2 - 9 fragmente. Polisplenia este cel mai frecvent însoţită de situs inversus şi de anomalii cardiovasculare. În fine, asplenia reprezintă absenţa congenitală a splinei şi poate fi asociată sau nu cu alte anomalii congenitale. III. 6. 5. Malformaţii limfatice congenitale Malformaţiile congenitale limfatice au fost descrise pentru prima data de Redenbacher (1928). Malformaţiile limfatice sunt leziuni ce se dezvoltă în viaţa embrionară; se datorează unor opriri în evoluţie, sau dezvoltării aberante a diverselor componente ale sistemului limfatic. III. 6. 5. 1. Teorii asupra originii malformaţiilor limfatice congenitale -Malformaţiile limfatice se formează prin sechestrarea sau blocajul congenital al drenării venoase a sacilor limfatici primitivi, acestora lipsindu-le comunicarea cu venele. Aceasta imposibilitate a drenajului venos, duce la mărirea în volum a canalelor limfatice izolate, ceea ce poate duce la apariţia limfangioamelor, în special a celor centrale cum e higroma chistică. -Malformaţiile limfatice iau naştere din membranele endoteliale ce se dezvoltă din pereţii sacilor limfatici, penetrează ţesuturile înconjurătoare, se canalizează şi produc chisturi. Aceste chisturi îşi păstrează posibilitatea de a forma „ramuri” şi astfel cresc în mod necontrolat şi aberant, pătrunzând în ţesuturile înconjurătoare, distrugând structurile anatomice normale. Acestă teorie explică formarea limfangioamelor cavernose. -Sechestrarea anormală a ţesutului limfatic în fazele iniţiale ale embriogenezei. Acest ţesut nu se poate uni cu canalele limfatice centrale şi consecutiv determină malformaţii limfatice. Această teorie explică apariţia malformaţiilor limfatice periferice, cum ar fi limfangioamele capilare sau cavernoase. În prezent se admite că malformaţiile limfatice sunt rezultatul unor erori în formarea vaselor în timpul vieţii embrionare ca de exemplu: 441

Embriologie umană

-vasele nu proliferează; -vasele dilatate ce formează aceste leziuni se pot lărgi gradual; -vasele sunt compuse din agregarea unor canale limfatice dilatate, formate dintr-un singur strat endotelial, pline cu fluid proteic, grăsimi fetale şi cristale de colesterol, şi care nu au legatură cu sistemul limfatic normal. III. 6. 5. 2. Tipuri principale de malformaţii limfatice congenitale Există trei tipuri principale de malformaţii limfatice congenitale: - higroma chistică, - limfangiomul cavernos, - limfangiomul circumscris. Higroma chistică (limfangiom chistic) este o malformaţie limfatică macrochistică fiind compusă din spaţii largi umplute cu lichid. Higroma chistică devine vizibilă în copilărie sau uneori la naştere; este consecinţa evoluţiei anormale a sacilor limfatici jugulari sau a sacilor situaţi în spaţiile limfatice care nu capătă conexiuni cu vasele limfatice principale. Afectează cel mai frecvent gâtul, axilele; leziuni de dimensiuni mari pot implica bărbia sau faţa şi pot ocazional interfera cu respiraţia sau deglutiţia. Sindroamele genetice asociate cu apariţia higromei chistice cuprind: monosomia XO (sindromul Turner), trisomiile 13, 18, 21. Limfangiomul cavernos este o leziune congenitală alcătuită din spaţii umplute cu limfă ce iau naştere dintr-un rest embrionic al sacului jugular. Nu este un adevărat chist ci mai degrabă un hamartom limfatic ce formează multiple spaţii multiloculare asemănătoare chisturilor. Limfangioamele microchistice apar în mod obişnuit ca şi grupuri de vezicule clare, negre sau roşii localizate în orice zonă a corpului. Limfangiomul circumscris este o malformaţie limfatică microchistică ce se prezintă ca un grup de vezicule mici şi ferme pline cu lichid limfatic. Este o malformaţie puţin întâlnită ce nu se localizează numai la nivelul unei arii tegumentare, de asemenea pătrunde în ţesutul subcutanat şi muşchi. Cel mai frecvent se întâlneşte la nivelul umerilor, gȃtului, axile, membrelor, cavităţii bucale Alte malformaţii şi anomalii congenitale ale vaselor limfatice sunt următoarele: -originea ductului toracic dintr-un plex limfatic; -canalul toracic dublu; -cisterna chyli cu forme şi poziţii variabile sau chiar lipsa ei; -limfedemul congenital prin dilatarea canalelor limfatice; -hipoplazia congenitală a vaselor limfatice.

442

Embriologie umană

Bibliografie 1. Alitalo K., Carmeliet P. Molecular mechanisms of lymphangiogenesis in health and disease. Cancer Cell Apr;1(3):219-27. 2002 2. Asahara T., Takahashi T., Masuda H., et al. VEGF contributes to postnatal neovascularization by mobilizing bone marrow-derived endothelial progenitor cells. EMBO J 18:3964–3972. 1999 3. Bembea M., Covic M., Macovei M., Jurca C. Malformaţiile congenitale izolate, Editor Covic M., Genetica medicala. Iasi: Polirom, 487-492. 2011 4. Benoit K., T. Neil Dear Hox11 Acts Cell Autonomously in Spleen Development and Its Absence Results in Altered Cell Fate of Mesenchymal Spleen Precursors, Developmental Biology,Volume 234, Issue 1, 231– 243, 2001 5. Bleul C.C. and Boehm T. BMP signaling is required for normal thymus development. J. Immunol. 175, 5213-5221. 2005 6. Botto L.D. Mulinare J., Erickson J.D. Occurrence of congenital heart defects in relation to maternal multivitamin use. Am J Epidemiol.;151(9)878-84. 2000 7. Brachet J., Alexandre H., Introduction to Molecular Embryology, Heidelberg Science Library, 2nd edition, 2014 8. Brendolan A., Ferretti E., Salsi V., Moses K., Quaggin S., Blasi F., Cleary M.L., Selleri L. A Pbx1-dependent genetic and transcriptional network regulates spleen ontogeny, Development. Jul;132(13):3113-26. 2005 9. Burn S.F., Boot M.J., de Angelis C., Doohan R., Arques C.G., Torres M., Hill R.E. The dynamics of spleen morphogenesis. Dev Biol. Jun 15;318(2):303-11. 2008 10. Carlson B.M. Human Embryology and Developmental Biology (St. Louis, MO: Mosby, 1994); also, Carlson, ibid., 2n ed., 1999 11. Carmeliet P., Ferreira V., Breier G., et al. Abnormal blood vessel development and lethality in embryos lacking a single vascular endothelial growth factor allele. Nature 380:435–439. 1996 12. Carmeliet P. Mechanisms of angiogenesis and arteriogenesis. Nat Med 6:389–395. 2000 13. Chantry D. et al. Macrophage-derived chemokine is lokalized to thymic medullary epithelial Cells and is a chemoattractant for CD3+, CD4+, CD8low Thymocytes. Blood Vol 94 No 6 pp. 1890-1898. 1999 14. Chevrel J.P. Anatomie Clinique. Le tronc. France, Springer-Verlag, 471476, 1994 15. Ciofu Carmen, Ciofu Eugen Esenţialul în Pediatrie, Ediţia a II-a Editura Medicala Amaltea, Bucureşti, 2002

443

Embriologie umană

16. Foster K., Sheridan J., Veiga-Fernandes H., Roderick K., Pachnis V., Adams R., Blackburn C., Kioussis D. and Mark C. Contribution of Neural Crest-Derived Cells in the Embryonic and Adult Thymus1, The Journal of Immunology, March 1, vol. 180 no. 5 3183-3189. 2008 17. Feinstein J.A. et al. Noninherited risk factors and congenital cardiovascular defects: current knowledge, a scientific statement from the American Heart Association Council on Cardiovascular Disease in the Young. endorsed by the American Academy of Pediatrics.; 115 (23): 29953014. 2007 18. Furnică C., Furnică S. Splina: anatomie şi dezvoltar., Ed. Sedcom Libris, Iaşi, 47- 59 , 2004 19. Gordon J., Patel S.R., Mishina Y. and Manley N.R., Evidence for an early role for BMP4 signaling in thymus and parathyroid morphogenesis. Dev. Biol. 339, 141-154. 2010 20. Gordon J. and Manley N.R., Mechanisms of thymus organogenesis and morphogenesis, Development 138, 3865-3878. 2011 21. Gunther T., Chen Z. F., Kim J., Priemel M., Rueger J. M., Amling M., Moseley J.M., Martin T.J., Anderson D.J. and Karsenty G. Genetic ablation of parathyroid glands reveals another source of parathyroid hormone. Nature 406, 199-203. 2000 22. Harrison M.R., Evans M.I. The Unborn Patient, 3rd ed., 2001 23. Kodama S., Davis M., Faustman D.L. Regenerative medicine: a radical reappraisal of the spleen. Trends Mol Med. Jun;11(6):271-6. 2005 24. Largo R.H., Walli R., Duc G., Fanconi A., Prader A. Helv, Evaluation of perinatal growth. Presentation of combined intra- and extrauterine growth standards for weight,length and head circumference, Paediatr Acta Oct;35(5):419-36. 1980 25. Larsen's, Human Embryology, 4th Edition, Churchill Livingstone Edit. Elseviere, 2008 26. Lindahl P., Hellstrom M., Kalen M., Betsholtz C. Endothelial-perivascular cell signaling in vascular development: lessons from knockout mice. Curr Opin Lipidol 9:407–411. 1998 27. Lu J., Chang P., Richardson J.A., Gan L., Weiler H., Olson E.N. The basic helix-loop-helix transcription factor capsulin controls spleen organogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A. Aug 15;97(17):9525-30. 2000 28. Moore and Persaud, Before We Are Born, 5th ed., 2003 29. Moore-Scott B.A. and Manley N.R. Differential expression of Sonic hedgehog along the anterior-posterior axis regulates patterning of pharyngeal pouch endoderm and pharyngeal endoderm-derived organs. Dev. Biol. 278, 323-335. 2005

444

Embriologie umană

30. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology. 8th ed., Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2008 31. Moore K. L., Mark G. Torchia, T.V.N. Persaud The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 9th edition, Elsevier edit. 2011 32. Neves H., Dupin E., Parreira L., Le Douarin N.M. Modulation of Bmp4 signalling in the epithelial–mesenchymal interactions that take place in early thymus and parathyroid development in avian embryos, Developmental Biology,Volume 361, Issue 2, 15 January, Pages 208–219. 2012 33. Noden D.M. Embryonic origins and assembly of blood vessels. Annu Rev Respir Dis 140:1097–1103. 1989 34. Oliver G., Detmar M. The rediscovery of the lymphatic system: old and new insights into the development and biological function of the lymphatic vasculature. Genes Dev 1;16(7):773-83. 2002 35. O'Rahilly R. und Müller F. Human embryology und teratology, WileyLyss, 2001 36. Oster M.E., Honein M.A. et al. Temporal trends in survival among infants with critical congenital heart defects. Pediatrics. 131(5): 1502-8. 2013 37. Plumbo Carla, Thymus Gland pathology, Edited Corrado Lavini… [et all], Springer Milan, 2008 38. Pierpoint M.E., Basson C.T., Benson D.W. Jr. et al. Genetic basis for congenital heart defects: current knowledge: a scientific statement from the American Heart Association Congenital Cardiac Defects Committee, council on cardiovascular disease in the Young: endorsed by the American Academy of Pediatrics. 115(23): 3015-3038, (2007); 39. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J. Leçons d'embryologie humaine, 4ème éd. Paris, Vigot, 2006 40. Rafii S., Circulating endothelial precursors: mystery, reality, and promise. J Clin Invest 105:17–19. 2000 41. Sadler T. W, Langman J., Langman's Medical embryology, 12th edition Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 42. Sadler T. W., Langman's Medical Embryology, 13th edition, North American Ed., 2014 43. Schmidt Ana-Nadia, Embriologie Specială, edit. Intelcredo, 2002 44. Schoenwolf G.C., Bleyl S.B., Brauer P.R. Larsen’s human Embryology, 4th edition., Churchill Livingstone/Elsevier, 2008 45. Scriver C.R., Beaudet A.L., Sly W.S., Valle D. The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. 8th ed., New York, NY: McGrawHill. 2001

445

Embriologie umană

46. Selleri L., Koss M., Brendolan A. Bolze A., Saggese M., Capellini T., Eboljova K., Boisson B., Prall O., Elliott D., Solloway M., Chang C.P., Hidaka C., Harvey R., Casanova J.L. Congenital Asplenia in Mice and Humans with Mutations in a Pbx/Nkx2-5/p15 Module,Developmental Cell 22(5):913-26. 2012 47. Shalaby F., Ho J., Stanford W.L. et al. A requirement for Flk-1 in primitive and definitive hematopoiesis and vasculogenesis. Cell 89:981–990. 1997 48. Skandalakis J.E., Stephan W. Gray, Ph. D. Embriology for surgeons. The Embryological Basis for the Treatment of Congenital Anomalies, 2nd edition, Williams & Willkins, Baltimore, Maryland, 21.202 USA, 282 295. 1993 49. Sido - Gridorescu Fr. Embriogie Generală şi specială, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 50. Tavian M. et al. Emergence of intaembryonic hematopoietic precursor in the pre-liver human embryo. Development 126, 793-803. 1999 51. Tavian M. The human embryo, but not its yolk sac, generates lymphomyeloid stem cells: mapping multipotent hematopoietic cell fate in intraembryonic mesoderm. Immunity;15(3):487-95. 2001 52. Togănel Rodica, Făgărăşan Amalia, Paşc Sorina, Gozar Liliana, Muntean Iolanda, Şuteu Carmen, Blesneac Cristina, Előd K., Registrul regional al malformaţiilor cardiace congenitale. Romanian Journal of Cardiology ., Vol. 25 Issue 4, p235-241. 2010 53. Vellguth Swantje, Brita von Gaudecker, Hans-Konrad Müller-Hermelink The development of the human spleen. Cell and Tissue Research (Springer Berlin / Heidelberg) 242(3): 579–592. 1985 54. Williams, Peter L., Gray Henry, Anatomy of the Human Body Gray's anatomy. 37th ed. / edited by Peter L. Williams et al. Edinburgh; New York: Churchill Livingstone, 1989

446

Embriologie umană

MORFOGENEZA APARATULUI DIGESTIV I. MORFOGENEZA CAVITĂŢII BUCALE

Cavitatea bucală se dezvoltă din ectodermul extremităţii cefalice, care prin invaginare formează stomodeum - cavitate bucală primitivă - din care derivă cavitatea bucală definitivă şi cavitatea nazală definitivă (vezi dezvoltarea extremităţii cefalice, septarea gurii). Înainte de apariţia palatului dur, epiteliul ectodermal care căptuşeşte gura primitivă dă naştere unui diverticul cunoscut sub numele de punga Luschka. În aceeaşi perioadă, din tavanul gurii primitive se formează punga Rathke din care derivă adenohipofiza (vezi dezvoltarea sistemului endocrin). Spre finele lunii a 3-a de viaţă i.u. punga Luschka este invadată de vase limfatice şi limfocite care se organizează în foliculi limfatici constituind amigdala (tonsila) faringiană. Amigdala palatină împreunã cu amigdala linguală şi faringiană alcătuiesc inelul limfatic (Waldeyer). Iniţial cavitatea bucală este mărgintă de un burelet, separat de palat pe toată întinderea sa prin şanţul gingival. În săptămâna a 6-a i.u. ectodermul care înveleşte bureletul se condensează, proliferează alcătuind lama labială, ce se înfundă în mezodermul subiacent în cursul săptămânii a 10-a i.u. şi apoi degenerează. În locul lamei labiale rămâne şanţul labial, viitorul vestibul bucal, ce separă buzele de gingii. Porţiunea mediană a lamei labiale persistă atât sub superior cât şi inferior forma frenului labial. Obrajii se dezvoltă pe seama mugurilor maxilari şi a mezenchimului arcului II branhial, din care derivă muşchii mimicii. I. 1. Morfogeneza glandelor anexe cavităţii bucale Dezvoltarea glandelor salivare este un exemplu de morfogeneză a ramificării, proces fundamental întâlnit în dezvoltarea mai multor organe precum: plămânul, glanda mamară, pancreasul, rinichiul. Astfel de organe dezvoltă o structură şi o arborizaţie complexă printr-un program de ramificări identice, repetitive, creând noi diviziuni epiteliale. Morfogeneza ramificării este un proces important pentru că generează o suprafaţă epitelială maximă, la un volum minim de ţesut, necesară producerii unei cantităţi suficiente de salivă. 447

Embriologie umană

Glandele salivare pot fi clasificate în două grupe distincte. Glandele salivare mari sunt reprezentate de cele trei glande pereche: parotida, submandibulara şi sublinguala. Glandele salivare mici se găsesc în mucoasa ce căptuşeşte limba, palatul, obrajii si buzele. Chiar dacă apar în momente diferite, cele trei glande salivare mari par să urmeze aceleaşi evenimente morfogenetice. I. 1. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza glandelor salivare Morfogeneza organelor complexe, precum glanda salivară submandibulară, necesită cooperarea şi coordonarea mai multor căi de semnalizare pentru a regla proliferarea celulelor, calitatea lor, apoptoza, şi histodiferenţierea. Dezvoltare ei este reglată prin integrarea funcţională a factorului de creştere specific stadiului respectiv, a citokinelor şi a factorului de transcripţie care mediază aceste evenimente celulare. Două mari familii de factori de creştere sunt implicate în dezvoltarea glandelor salivare: familia Factorilor de Creştere Fibroblastici (Fibroblast Growth Factors-FGFs); familia Factorilor de Creştere Epidermali (Epidermal Growth Factors-EGFs). Factorul Sonic hedgehog (Shh) are un rol esenţial în dezvoltarea craniofacială. Interacţiunile extracelulare între celule, între celule şi matricea extracelulară, cu factorii de creştere şi citokinele activează căile de semnalizare citoplasmatică ce alterază comportamentul celulei. Combinaţia acestor comportamente celulare duce la schimbări la nivelul ţesutului: morfogeneză şi diferenţiere. In vitro, ramificarea glandei submandibulare scade atunci când expresia FGFR2 este redusă. Pentru ramificare sunt necesare mai multe izoforme FGF. FGF7 induce înmugurirea epiteliului, în timp ce FGF10 induce alungirea ductelor. Ambele forme sunt inhibate de FGFR sau ERK1/2. (Extracellular signal-regulated kinases-kinaze reglate de semnale extracelulare). FGFR1b şi FGFR2b sunt prezente în epiteliu, deşi FGFR1b este mai puternic exprimat la periferia mugurilor şi la vârful ductelor. Semnalizarea FGF7 creşte expresia FGFR1b şi FGF1, şi activitatea MMP2, rezultând creşterea proliferării celulare şi expansiunea mugurelui epitelial, în timp ce FGF10, stimulează proliferarea localizată la vârful ductului. Morfogeneza mediată de FGF7 şi FGF10 este inhibată de un inhibitor MMP (Matrix metalloproteinase-metaloproteinaze matriceale) şi un anticorp de neutralizare a FGF1 , sugerând că atât FGF1 şi MMPs sunt mediatori esenţiali ce scad morfogeneza epitelială. Semnalele FGFR2b implică o reţea de reglare a expresiei FGFR1b/FGF1/MMP2 care mediază înmugurirea şi alungirea ductelor în timpul morfogenezei ramificării. Morfogeneza glandelor salivare mici implică, de asemenea, procese coordonate complexe. Este necesară sincronizarea dintre proliferarea celulară, polarizarea şi diferenţierea, care sunt dependente de interacţiunea epitelio448

Embriologie umană

mezenchimală şi de microclimat. Factorii de creştere mediază multe dintre aceste procese biologice şi un rol important îl are Factorul Transformator de Creştere β (Transforming Growth Factor-β; TGF-β). TGF-β1 apare pentru prima dată în stadiul de canalizare, în mezenchimul înconjurator dar este exprimat şi în citoplasma celulelor acinare ale glandei adulte. TGF-β2 a fost detectat în stadiul de mugure al glandei salivare. Expresia sa a fost observată în celulele ductale şi creşte cu diferenţierea glandei. TGF-β3 a fost identificat începȃnd cu stadiul de canalizare, fiind slab exprimat în celulele ductale şi reprezintă singurul factor identificat în celulele mioepiteliale. I. 1. 2. Stadiile dezvoltării glandelor salivare Glandele salivare încep să se dezvolte în săptămânile 6 - 7 de viaţa intrauterină. Stadiile dezvoltarii glandelor salivare: Stadiul de „preînmugurire”- îngroşarea epiteliului oral adiacent limbii. Stadiul de „mugure iniţial”- epiteliul îngroşat creşte în jos, în mezenchimul adiacent, pentru a forma mugurele initial al glandei; prin proliferare epitelială şi creştere, primordiul devine solid, alcătuit dintr-un cordon alungit ce se termină cu un mugure, o masă celulara globulară.

Figura nr. 1. Stadiul de „mugure iniţial” al glandelor salivare.

Stadiul „pseudoglandular”- primordiul se ramifică de mai multe ori la capetele distale, rezultând o reţea de ramuri epiteliale şi muguri epiteliali terminali. Stadiul „canalicular”- cordoanele capătă lumen formându-se astfel ductele; acest lucru se realizează prin apoptoza celulelor epiteliale proces mediat de caspaza 8.

Figura nr. 2. Stadiul „pseudoglandular” al glandelor salivare. 449

Embriologie umană

Figura nr. 3. Stadiul „canalicular” al glandelor salivare.

Figura nr. 4. Stadiul „mugure terminal” al glandelor salivare.

Stadiul de „mugure terminal”- mugurii epiteliali terminali capătă lumen, formându-se acinii şi sistemul ductal intralobular. Apoptoza în acest caz este mediată de p53, o proteină cu rol de supresor tumoral. Proliferarea celulară este întâlnită în toate stadiile, chiar şi după formarea lumenului, în timp ce apoptoza începe în stadiul canalicular. Iniţierea ramificării şi progresia din stadiul de „mugure iniţial” spre stadiul „pseudoglandular” sunt dependente de căile de semnalizare FGF8/FGFR2-IIIc şi FGF10/FGFR2-IIIb . Ramificările ulterioare şi trecerea din stadiul „pseudoglandular” în stadiul „canalicular” necesită căile de semnalizare Shh/Ptc şi Eda/Edar. Căile de semnalizare TGF-α/EGF/EGFR, BMP7 şi Pax6 reglează rata ramificărilor şi histodiferenţierea şi au un rol important în trecerea de la stadiul „canalicular” către ultimul stadiu. 450

Embriologie umană

I. 1. 3 Glandele salivare mari Primordiul glandei parotide este primul care se dezvoltă, la începutul săptămȃnii a 6-a. Primordiul apare din ectodermul oral situat în vecinătatea unghiurilor stomodeumului. Odată cu alungirea mandibulei se alungeşte şi ductul parotidian iar glanda rămane aproape de originea sa. În săptămȃna a 10-a cordoanele se canalizează şi devin ducte. Capetele rotunde ale cordoanelor se diferenţiază în acini. Secreţia începe în săptămana a 18-a. Capsula şi ţesutul conjunctiv se dezvoltă din mezenchimul înconjurător. Glanda parotidă Septul nazal

Limba Glanda sublinguală Glanda submandibulară Figura nr. 5. Originea glandelor parotidă, sublinguală şi sublinguală. Secţiune frontală la nivelul feţei.

Glandele submandibulare apar la sfârşitul săptămânii a 6-a, sub forma unor mici muguri endodermali, situati în podeaua stomodeumului. Aceşti muguri cresc spre posterior, lateral de limbă. Ulterior se ramifică şi se diferenţiază. Acinii se formează din săptămâna a 12-a iar activitatea secretorie începe în săptămâna a 16-a. Creşterea glandelor submandibulare continuă şi după naştere, cu formarea acinilor mucoşi. Lateral de limbă apare un şant care curând se închide rezultȃnd astfel ductul submandibular. Glanda sublinguală apare în săptămâna a 8-a. Se dezvoltă din mai mulţi muguri epiteliali endodermali, în şanţul paralingual. Aceşti muguri se ramifică şi se canalizează pentru a forma 10 - 12 ducte ce se deschid independent în podeaua gurii. Ţesutul conjunctiv şi vasele de sânge derivă din mezenchim atât pentru glandele sublinguale cât şi pentru cele submandibulare. I. 1. 4 Glandele salivare mici Ectodermul ce căptuşeste porţiunea superioară a tractului aerodigestiv dă naştere unor unităţi tubulo-acinoase, din care se formează în săptămâna a 12-a, glandele salivare mici. Parenchimul are origine ectodermală în timp ce stroma se dezvoltă din mezenchim. 451

Embriologie umană

I. 2. Morfogeneza Dinţilor

I. 2. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza dinţilor Dezvoltarea dinţilor este iniţiată de interacţiunea dintre celule epiteliului cavităţii bucale primitive şi mezechimul subiacent colonizat de celule migrate din crestele neurale. Această interacţiune celulară este mediată de către moleculele de suprafaţă ale celulei implicate, alături de molecule ale matricei extracelulare şi molecule solubile.

Procesul de organogeneză este controlat de expresia genelor HOX în celulele mezenchimului. Semnalele necesare pentru dezvoltarea dinţilor includ: proteinele WNT, proteinele BMP (Bone Morphogenetic Protein) şi factorii de creştere a fibroblastelor FGF, factorul secretat SHH şi factorii de transcripţie cum sunt MSX1, MSX2 care acţionează în cadrul unor căi complexe de control şi determină diferenţierea celulelor şi formarea structurii specifice fiecărui dinte. Semnalele pentru morfogeneza epiteliului şi apariţia condensărilor mezenchimale sunt controlate de proteinele WNT. Formarea lamei dentare din care iau naştere mugurii dentari are loc pe seama epiteliului gurii primitive. În procesul de organogeneză individuală a fiecărui dinte, celulele epiteliale controlează diferenţierea în stadiul de mugure dentar, ulterior controlul este transferat mazenchimului. Reglarea procesului de organogeneză la nivelul dinţilor are loc prin mecanisme moleculare comune, întâlnite şi la alte organe, prin mai mulţi factori de creştere cu receptorii lor, în mod particular familiile factorilor de creştere şi factorilor de transcriere: Factorul beta de Transformare a Creşterii - (Transforming Growth Factor- beta / TGF β), Factorul de de Creştere a Fibroblaştilor (Fibroblast Growth Factor/ FGF ), factorul secretat sonic hedgehog SHH şi factori de transcripţie cum sunt MSX1, MSX2, care acţionează în cadrul unor căi complexe de control şi determină diferenţierea celulară, formarea structurilor specifice fiecărui dinte. În mugurele dentar incipient, proteinele implicate în morfogeneza ţesutului osos denumite proteinele morfogenetice osoase BMP-1 (bone morphogenetic protein BMP-1) şi BMP2 (bone morphogenetic protein BMP-2) reglementează exprimarea genelor Msx-1 şi Msx-2. Acestea pot specifica structurarea precoce a organelor, constituirea precoce a unui model specific al organului (dintele) prin reglarea moleculelor de la suprafaţa celulelor şi matricei extracelulare, cum ar fi - sindecan 1 şi tenascina. Studii recente sugerează că dezvoltarea fiecărui dinte este controlată de un grup compact de celule care alcătuiesc un nod dentar situat într-o arie circumscrisă a epiteliului ce acoperă vârful mugurelui dentar. Nodul dentar se dezvoltă şi îşi măreşte dimensiunea în stadiul de clopot dentar iar celulele sale produc Factorul 4 de Creştere a Fibroblaştilor FGF4, proteine sonic hedgehog SHH, proteinele morfogenetice osoase BMP2 şi BMP4. Factorul 4 de Creştere a Fibroblaştilor 452

Embriologie umană

FGF4 reglează dezvoltarea cuspidelor pe faţa ocluzală a coroanei dentare şi participă la dezvoltarea rădăcinii dentare, în zona apicală a crestei ectodermale. La sfârşitul stadiul de clopot dentar celulele nodului dentar dispar prin procesul de apoptoză (moarte celulară dirijată). Proteina morfogenetică osoasă BMP4 controlează momentul producerii apoptozei în nodul dentar.

I. 2. 2. Morfodiferenţierea dinţilor Originea embrionară a dinţilor este dublă: -emailul provine din epiteliul gurii primitive, de origine ectodermală; -dentina, pulpa şi cementul au origine mezenchimală, iau naştere din mezodermul subiacent. Deşi dentiţia apare în două generaţii - temporară şi permanentă - modul de formare şi dezvoltare este identic. Prima schiţă în formarea dinţilor apare ca lamă dentară, în săptămâna a 7-a de gestaţie, prin condensarea stratului bazal al epiteliului ce tapetează cavitatea orală, între schiţa buzei şi a gingiei. Odată cu formarea lamei dentare, în mezenchimul situat sub stratul epitelial din care s-a format lama dentară, are loc apariţia unui plex nervos, urmată la scurt timp de ramificarea neuronilor şi constituirea unor ramuri neuronale individuale, pentru fiecare mugure dentar. În stadiul de mugure dentar axonii terminali înconjoară condensarea mezodermală a mugurelui dentar iar în stadiul de cupă axonii pătrund şi cresc în interiorul foliculului dentar. Deoarece dinţii sunt bogat inervaţi, ciclul de dezvoltare necesită o plasticitate neuronală locală. Lamina Dentală Epiteliu oral

Mezenchim

Folicul dentar Figura nr. 6. Apariţia şi dezvoltarea mugurilor dentari, săptămâna a 8-a de gestaţie.

Lama dentară ia forma literei C, se dezvoltă iniţial de-a lungul gingiilor superioară şi inferioară, apoi perpendicular pe gingia primitivă. Înfundarea lamei dentare în gingie este însoţită de iniţierea apoptozei la nivelul epiteliului bucal. Ca urmare a procesului de apoptoză are loc apariţia şanţului dentar. 453

Embriologie umană

Mugure dentar permanent

Epiteliul dentar extern Epiteliul dentar intern

Papilă dentară

Figura nr. 7. Stadiul de cupă dentară, săptămâna a 8-a de gestaţie. Lama dentară dă naştere, de fiecare parte, unui număr de 10 proeminenţe ovoidale denumite muguri dentari, ce constituie primordiile componentei ectodermale a dinţilor. Aceste primordii se cavitează şi iau aspect de cupă,

Limba

Mugurele dentar

Epiteliul bucal Organul de smalţ Pulpa dentară

Mandibula

Cartilajul Meckel

Muşchii

Fotografia nr. 1. Stadiul de cupă dentară, săptămâna a 8-a de gestaţie ObX10. 454

Embriologie umană

Mugure dentar

Epiteliul bucal Organul de smalţ Pulpa dentară

Mandibula

Fotografia nr. 2. Stadiul de cupă dentară, săptămâna a 8-a de gestaţie ObX20.

devenind organele emailului, care produc emailul dentar şi servesc ca module pentru viitorii dinţi. La nivelul fiecărei cupe găsim un strat extern, epiteliul dentar extern, ce acoperă cupa şi un strat intern, epiteliul dentar intern. Deasupra epiteliului dentar extern persistă o zonă de ţesut rarefiat numită reticulul stelat.

Reticul stelat Ameloblaste Odontoblaste

Figura nr. 8. Stadiul de clopot dentar, săptămâna a 10-a de gestaţie. În luna a 3-a de gestaţie fiecare organ de email cuprinde în cavitatea sa mase de mezenchim. Suprafaţa epitelială a cupelor se invaginează şi formează un strat intern. Mezenchimul din interiorul cupei dentare va forma papila dentară, din care iau naştere dentina şi pulpa dentară. În stadiul de mugure dentar, terminaţiile axonilor din plexul nervos situat sub lama dentară înconjoară mezenchimul subiacent mugurelui dentar; în stadiul de cupă dentară primordiul axonilor rămâne în mezenchimul inclavat în interiorul cupei dentare şi creşte înăuntrul foliculului dentar. 455

Embriologie umană Smalţ Reticul stelat Ameloblaste

Dentină

Pulpă dentară Pulpă dentară

Figura nr. 9. Stadiul de clopot dentar, săptămâna a 11-a de gestaţie. După constituirea mugurilor dentiţiei primitive, la vârsta de 10 săptămâni, pediculul de fixare al organului de email la lama dentară şi însăşi lama dentară, dispar, mai puţin o prelungire longitudinală care devine lama terţiară. Organele de email permanente se formează la capătul liber al lamei dentare terţiare, de partea linguală, situându-se perpendicular pe mugurii dentiţiei primitive. Organul de email este constituit dintr-un perete extern convex (stratul extern de email) şi un perete intern concav (stratul intern de email). Între cele două straturi se află pulpa emailului (reticulul de celule stelate). În zona viitoarei coroane dentare, celulele stratului intern iau o poziţie columnară, se diferenţiază în ameloblaste care secretă smalţul şi acoperă dentina. Pe măsură ce stratul de smalţ se îngroaşă, împinge ameloblastele spre reticulul stelat. Prelungirile ameloblastelor către papila dentară se vor calcifica ulterior şi vor alcătui „fibrele” descrise de Tomes. Prin retragerea ameloblastelor în afară cele două straturi de email se unesc. Depunerea de email începe de la vârful coroanei spre coletul dintelui (la molari fiecare cuspid are propria sa cupă de email). Organul de email al dintelui definitiv se formează între a 5-a lună de gestaţie şi prima lună după naştere; din organul de email se formează şi teaca epitelială a rădăcinii, care induce formarea rădăcinii dintelui. Ceea ce persistă din organul de email la suprafaţa dintelui alcătuieşte cuticula dentară (membrana Nash). După ce are loc erupţia dintelui, această membrană dispare treptat. I. 2. 2. a. Papila dentară Mezenchimul încastrat în cupă formează papila dentară. Cupa dentară îşi măreşte dimensiunile luând aspectul unui clopot. Mezenchimul celular al papilei de sub epiteliul dentar se diferenţiază în odontoblaste ce produc dentina. La sfârşitul lunii a 4-a de gestaţie celulele superficiale ale papilei dentare se aşează într-un strat asemănător unui epiteliu columnar. 456

Embriologie umană

Smalţ Dentină Cementoblast Cement

Figura nr. 10. Stadiul de clopot dentar, dezvoltarea papilei dentare.

Aceste celule conjunctive speciale denumite odontoblaste trimit spre stratul de email prelungiri care descriu o matrice fibrilară care se calcifică şi se transformă în dentină. Stratul de odontoblaste persistă toată viaţa, producând predentina care apoi se transformă în dentină. Stratul de dentină se îngroaşă ca şi cel de email de la apexul coroanei, progresiv către rădăcină. Pe măsura îngroşării stratului de dentină odontoblastele se retrag spre centrul camerei pulpare. Celulele papilei dentare rămase în interiorul cupei dentare formează pulpa dentară, cu vase vase sanguine, limfatice, fibre nervoase. În primele 2 – 11 luni de viaţă după naştere coroana dinţilor de lapte nu este complet formată, iar rădăcina abia începe să se dezvolte. Smalţ

Ligamentul periodontal

Dentină Cementoblast Osul subdental

Cement

Figura nr. 11. Dintele definitiv după erupţie.

I. 2. 2. b. Sacul dentar Ţesutul mezenchimal care înconjoară mugurele dentar, continuându-se cu mezenchimul papilei dentare constituie sacul dentar. 457

Embriologie umană

În regiunea viitoarei rădăcini sacul dentar are funcţii importante: -declanşează erupţia şi diferenţierea stratului intern de cementoblaste care vor încrusta rădăcina cu cement; -stimulează osificarea osului alveolar; -dă naştere membranei periodontale cu fixarea dintelui în alveolă prin împletirea fibrelor sale cu cementul şi respectiv osul alveolar (periost specializat). Rădăcina dintelui ia naştere în mezenchimul subiacent epiteliului dentar; epiteliul dentar dezvoltându-se penetrează mezenchimul şi formează epiteliul rădăcinii dintelui. Prin adăugarea de noi straturi de dentină, pulpa se îngustează formând canale ce conţin vasele şi nervii dintelui. Celulele mezenchimale situate la periferia dintelui şi în contact direct cu dentina rădăcinii dintelui, se diferenţiază în cementoblaste. Aceste celule produc o substanţă osoasă specială numită cement. La exteriorul stratului de cement, mezenchimul formează ligamentul peridontal care fixează dintele de gingie şi are funcţia de a amortiza şocurile. Creşterea rădăcinii alături de alţi factori determină împingerea coroanei afară din soclul său alveolar osos, din învelişul dentar şi învelişul gingival (procesul de erupţie dentară). Ulterior rădăcina suferă o resorbţie parţială; slăbirea ţesutului de legătură combinată cu presiunea exercitată de dinţii permanenţi determină căderea dinţilor de lapte; astfel dentiţia deciduală este înlocuită de dentiţia definitivă. I. 2. 2. c. Erupţia dinţilor În cursul dezvoltării dintele suferă mai întâi o mişcare de înfundare a epiteliului care va forma organul de email, după care suferă o mişcare în sens invers care începe odată cu formarea rădăcinii, care prin apoziţie osoasă se înalţă şi impinge coroana spre creasta alveolară. Concomitent se produce şi o înălţare continuă a alveolei dentare prin formare de os alveolar. Tabelul nr. 1. Evoluţia dentiţiei deciduale Dinte Iniţierea calcificării Erupţia decidual coroanei Incisiv Central Luna a 4-a i.u. 6–8 Inferior luni Incisiv Central Luna a 4-a i.u. 7–9 Superior luni Incisiv Lateral Luna a 4-a – a 5-a 7 – 10 Inferior i.u. luni Incisiv Lateral Luna a 4-a – a 5-a 8 – 10 Superior i.u. luni Canini Luna a 5-a i.u. 1,5 ani Molar I Luna a 5-a i.u. 2 ani Molar II Luna a 6-a i.u. 2 ani 458

Calcificarea rădăcinii 6 luni

Atriţie

7 luni

7 ani

la 9 luni

8 ani

la 9 luni

8 ani

3 ani, 9 luni 2 ani, 6 luni 3 ani

12 ani 10 ani 11 ani

7 ani

Embriologie umană

Procesul de erupţie a dentiţiei deciduale are loc între lunile a 6-a – a 24după naştere. Mugurii dinţilor permanenţi se formează în cursul lunii a treia de gestaţie. Ei rămân în stare dormantă până la vârsta de aproximativ 6 ani când erup, înlocuind dentiţia de lapte. Pe măsură ce aceştia ascensionează, rădăcina dinţilor de lapte este resorbită prin activitatea osteoclastelor. Erupţia dentiţiei primare este redată în tabelul de mai sus. Mugurii dinţilor incisivi, canini, premolari şi molari I definitivi apar începând cu luna a 4-a de gestaţie, iar pentru molarii II şi III după naştere. Erupţia dinţilor definitivi începe la vârsta de 7 ani, după resorbţia septului osos separator dintre dinţii de lapte şi cei definitivi. Erupţia dinţilor definitivi este redată în tabelul de mai jos. Tabelul nr.2. Creşterea şi erupţia dinţilor definitivi Dinte Începerea Terminarea Erupţia definitiv calcificării calcificării coroanei coroanei Incisiv Central Incisiv Lateral

Canin Premolar I Premolar II Molar I Molar II Molar III

Terminarea calcificării rădăcinii

3 – 4 luni

4 – 5 ani

6 – 8 ani

9 – 10 ani

3 – 12 luni 4 – 5 luni 1 ½ – 2 ani 2 – 2 ½ ani La naştere 2 ½ – 3 ani 7 – 10 ani

4 – 5 ani 6 – 7 ani 5 – 6 ani 6 – 7 ani 2 ½ – 3 ani 7 – 8 ani 12 – 16 ani

7 – 9 ani 11 - 13 ani 12 – 13ani 11 – 13ani 6 – 7 ani 12 – 14ani 18 ani

10 – 11 ani 12 – 15 ani 12 – 13 ani 12 – 14 ani 9 – 10 ani 14 – 16 ani 18 – 25 ani

I. 3. Anomalii şi malformaţii congenitale ale dinţilor Dezvoltarea normală a dinţilor poate fi modificătă sub acţiunea unor factori ereditari sau de mediu. Cele mai frecvente anomalii dentare sunt ereditare, fără a exclude efectele agenţilor teratogeni exogeni ca: rubeola, sifilisul şi radiaţiile ionizante. -Dentinogeneza imperfectă (odontogeneza imperfectă) constituie cea mai frecventă anomalie ereditară care afectează structura dentară; se transmite ereditar autozomal dominant. este o malformaţie congenitală în cadrul căreia dinţii au culoare maron-cenuşie cu o tentă opalescentă a smalţului care uneori poate lăsa dentina descoperită; este consecinţa insuficientei diferenţieri a odontoblaştilor. Se întâlneşte frecvent în asociaţie cu osteogeneza imperfectă. Administrarea tetraciclinei în perioada de formare şi creştere a dinţilor sau în timpul primelor luni de gestaţie poate determina anomalii dentare ale dentiţiei definitive şi/sau deciduale, cu depunerea tetraciclinei în dentină, la nivelul liniei de creştere (Owen). 459

Embriologie umană

-Amelogeneza imperfectă hipocalcefiantă ereditară este o maladie ereditară care constă în elaborarea unei cantităţi reduse de smalţ, localizată la un dinte sau generalizată. În cadrul acestei anomalii se descriu două forme: amelogeneza imperfectă ce interesează dezvoltarea matricei şi amelogeneza imperfectă ce interesează stadiul de maturare şi formare a smalţului. Sindromul Whitaker are de asemenea caracter ereditar şi prezintă distrofia smalţului dentar, erupţie întârziată, alterări dentare, asociate în mod constant cu hipoparatiroidie, insuficienţă suprarenală şi moniliază cutanată.

Fotografia nr. 3. Amelogeneza imperfectă generalizată cu carii secundare.

-Displazia cleido-craniană ereditară (disostoza cleido-cranio-digitală Jansen) se caracterizează prin absenţa incisivilor laterali superiori permanenţi, discranie, agenezie claviculară şi uneori anomalii scheletice; se transmite autozomal dominant. -Disostoza acro-facială (sindromul Weyers-Thier) reprezintă un ansamblu plurimalformativ caracterizat prin anomalii dentare de formă şi număr, anomalii ale masivului facial incluzând hemiatrofia feţei şi microstomie, anomalii în dezvoltarea globilor oculari şi anomalii ale coloanei vertebrale . -Displazia ectodermală hipohidrotică este o maladie ereditară care se transmite autosomal dominant. În cadrul acestui sindrom se constată anomalii ale unor structuri care derivă din ectoderm: absenţa parţială sau totală a lamei dentare şi implicit a mugurilor dentari, anodonţia completă sau incompletă, aspectul modificat al fanerelor (păr şi unghii), deshidratarea epidermei cu apariţia precoce a ridurilor încă din timpul copilăriei.

460

Embriologie umană

Fotografia nr. 4. Fotografia nr. 5. Displazie ectodermală de tip anhidrotic. Anodonţie. Caninii persistă cel mai frecvent. Apariţie precoce a ridurilor.

-Dislpazia condroectodermală (sindromul Ellis van Creveld) asociază nanismul datorat condrodistrofiei şi anomalii ale membrelor cu absenţa dinţilor în porţiunea inferioară a mandibulei şi multiple malformaţii şi anomalii dentare de formă şi mărime. Crestele alveolare aproape inexistente constituie o caracteristicã majoră a acestui sindrom. Dinţii sunt hipoplazici, cu anomalii de poziţie şi erupţie întârziată sau lipsesc (anodonţie). -Anomaliile de formă şi volum se datorează dezvoltării inegale a mugurilor dentari. Se pot întâlni: dinţi mici (microdentism), dinţi mari (macrodentism), coroană dublă, rădăcini multiple, rădăcini fuzionate, dinţi torsionaţi (în „şurub” în caz de sifilis congenital).

Fotografia nr. 6. Dinţii Hutchinson în sifilisul congenital tardiv. Aspect de şurubelniţă în incizura marginii libere la incisivul mijlociu superior drept. Microdonţia incisivului lateral superior stâng. Lipsa dintelui corespunzător în partea dreaptă.

Modificările de direcţie şi cele de sediu se pot datora unei hipoplazii alveolare, care obligă dintele să-şi modifice poziţia: anteversie, posteroversie, lateroversie.

461

Embriologie umană

-Anomaliile numerice ale dinţilor pot fi în plus (hiperdonţie), sau în minus (hipodonţie), până la lipsa tuturor dinţilor (anodonţie) în varianta parţială sau totală. Hiperdonţia este consecinţa formării unor muguri dentari supranumerari; pot exista 6 incisivi, 4 molari I, etc. Lipsa congenitală a unui dinte interesează mai frecvent molarul III, incisivii, premolarii; cauza fiind agenezia sau aplazia, totală sau parţială, a lamei dentare şi uneori fuzionarea a doi muguri dentari învecinaţi.

Fotografia nr. 7. Malformaţii congenitale ale dentiţiei: poziţii vicioase, microdonţia incisivului lateral şi caninului, lipsa molarilor.

Fotografia nr. 8. Malformaţii congenitale ale dentiţiei definitive: anodonţie şi hipodonţie.

-Heterotopia constă în erupţia dinţilor în altă zonă decât cea a crestei alveolare, cea mai frecventă fiind la nivelul palatului osos. -Transpoziţia constã în inversiunea sediului unor dinţi, mai frecvent caninul în locul premolarului I. -Anomaliile de erupţie caracterizează mai frecvent dentiţia definitivă. Constau în întârzieri de erupţie, întâlnite în caz de rahitism sau hipotiroidism şi în erupţie precoce, uneori înainte de naştere, întâlnită în hipertiroidism. 462

Embriologie umană Coroana molarilor „de lapte” 1 şi 2

Coroana molarului de 6 ani

Rădăcina molarului de 6 ani

Coroana premolarului 2 definitiv Fotografia nr. 9. Aspect radiologic normal al mandibulei la un copil în vârstă de 5 ani şi 2 luni. Se observă coroanele molarilor de lapte. Dedesubtul rădăcinilor ramificate se află premolarii definitivi, cu un început de mineralizare a coroanei, sub forma unei umbre îngroşate de calciu. Coroana molarului de 6 ani şi o porţiune din rădăcina sa sunt mineralizate.

II. MORFOGENEZA TUBULUI DIGESTIV Tubul digestiv se dezvoltă din endodermul tavanului sacului vitelin, cu excepţia: -cavităţii bucale şi faringelui (parţial) care se dezvoltă din epiblastul care căptuşeste stomodeum-ul (gura primitivă); -1/3 inferioară a canalului anal, epiteliul şi glandele canalului anal care se dezvoltă din epiblastul care căptuşeşte proctodeum-ul. Endodermul embrionar definitiv al tavanului sacului vitelin este încorporat în interiorul embrionului, se adânceşte şi devine şanţ intestinal. La sfârşitul săptămânii a 4-a şi începutul săptămânii a 5-a de dezvoltare embrionul suferă o curbare transversală pasivă, ca urmare a involuţiei sacului vitelin şi dezvoltării rapide a somitelor. Concomitent, plicile laterale ale corpului cresc ventral şi medial, contribuind la transformarea şanţului intestinal în tub intestinal şi constituirea pereţilor corpului. Iniţial tubul intestinal este dispus longitudinal, între membranele didermice oro-faringiană şi cloacală iar cele două membrane (buco-faringiană şi cloacală) sunt situate în plan fronal. Prin încurbarea embrionului în sens cranio-caudal, atât membrana buco-faringiană cât şi cea cloacală sunt împinse ventral.

463

Embriologie umană

Intestinul anterior

Membrana oro-faringiană

Intestinul mijlociu

Alantoida

Intestinul posterior

Membrana cloacală

Figura nr. 10. Formarea intestinului primitiv la embrionul de 4 săptămâni i.u.( după Sadler)

Dezvoltarea rapidă a veziculelor cerebrale (situate în jumătatea cranială a tubului neural) în săptămâna a 4-a determină curbarea activă a embrionului în sens cranio-caudal, care antrenează încurbarea tubului digestiv şi încorporarea sa în interiorul embrionului. În această etapă tubul intestinal este alcătuit din trei segmente: - intestinul anterior (Proenteron), - intestinul mijlociu (Mesenteron), - ntestinul posterior (Metenteron). Endodermul intestinului anterior formează tunica mucoasă a faringelui, laringelui, traheei, arborelui bronşic, esofagului, stomacului, primei părţi a duodenului, mugurelui hepato-cistic şi mugurilor pancreatici. Endodermul intestinul mijlociu formează tunica mucoasă a restului duodenului, jejunului, ileonului, cecumului, apendicelui vermiform, colonului ascendent, 2/3 drepte ale colonului transvers. Endodermul intestinului posterior formează tunica mucoasă a 1/3 stângi a colonului transvers, colonului descendent, colonului sigmoid şi rectului. Mucoasa tubului digestiv se formează din endoderm iar submucoasa, musculara şi seroasa tubului digestiv provin din mezodermul splanhnic înconjurător. Lumenul tubului intestinal este căptuşit de endodermul definitiv, care formează: - învelişul epitelial al tubului intestinal, - epiteliul porţiunii posterioare a cavităţii bucale şi faringelui, -epiteliul lingual, -învelişul epitelial al amigdalelor, 464

Embriologie umană

-învelişul epitelial al urechii medii, antrumului mastoidian şi tubei auditive, -parenchimul glandei tiroide, glandelor paratiroide şi timusului, -parenchimul ficatului şi pancreasului, -epiteliul laringelui, al arborelui traheo-bronşic şi epiteliul alveolar, -epiteliul vezicii urinare, -epiteliul porţiunii inferioare a vaginei (la femeie), -epiteliul uretrei prostatice, diafragmatice şi parţial al uretrei spongioase. Din punct de vedere ontogenetic tubul intestinal primitiv poate fi împărţit în: intestin anterior, intestin mijlociu, intestin posterior. II. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza tubului digestiv Tractul gastrointestinal este alcătuit din ţesuturi specializate ale căror celule se reînnoiesc în mod constant şi ori de câte ori este nevoie, inclusiv în caz de injurii sau boli. Celulele stem gastrointestinale sunt situate în interiorul nişelor, localizate la baza criptelor sau glandelor mucoasei intestinale. Producerea şi menţinerea celulelor stem gastrointestinale are loc pe seama celulelor mezenchimale subiacente, care reglează funcţia celulelor stem prin secreţie paracrină de cytokine şi factori de creştere. Celulele stem gastrointestinale produc toate liniile celulare adulte specifice mucoasei gastrointestinale, constituind astfel un important element reglator al funcţiei gastrointestinale. Numeroase studii din literatura de specialitate demonstrează că, în condiţii normale de viată, glandele gastrice şi criptele intestinale sunt structuri monoclonale produse de un singur tip de celulă stem pluripotentă cu capacitate de transdiferenţiere. Calea de semnalizare Wnt participă la selecţia celulelor stem intestinale.

În procesul de formare a criptelor Lieberkűhn există: o alterarare fizică a relației dintre epiteliul endodermal care căptuşeşte tubul intestinal și mezenchimulcare înveleşte epiteliul intestinal; un proces de selectare a unei celule stem care va popula cripta Lieberkűhn. Schimbarea conformației fizice modifică relația dintre celulele care secretă Wnt la nivelul mezenchimului. Celulele epiteliului intestinal în contact cu cantitate mare de proteină de semnalizare Wnt intră în apoptoză (moarte celulară dirijată) şi prin implozie dispar (se formează o nişă). Celulele epiteliului intestinal în contact cu o cantitate scăzută de proteină de semnalizare Wnt încep procesul de diferenţiere. Celulele epiteliului intestinal în contact cu cantitatea optimă de proteină de semnalizare Wnt sunt sunt selecţionate şi se ancorează în nişă ca celule stem.

465

Embriologie umană Regiune intervilozitară în curs de dezvoltare

Criptă matură .nivel redus Wnt (diferenţiere)

Morfogeneza intestinului

nivel moderat de Wnt (menţinerea celulelor stem) nivel ridicat de Wnt (apoptoză)

Figura nr. 11 - 12. Selecţia celulelor stem intestinale (după Fukuda K, van den Brink G)

Proliferarea celulară, diferenţierea şi evoluţia celulelor în mucoasa gastrointestinală sunt reglate pe căi moleculare; există căi genetice şi factori genetici care controlează dezvoltarea şi diferenţierea specifică a celulelor epiteliului intestinal. Specificarea segmentelor tubului digestiv este iniţiată de gene care codifică factori de transcripţie şi care sunt exprimate în diferite regiuni ale intestinului primitiv; gena SOX2 induce formarea esofagului şi stomacului, gena PDX1 induce formarea duodenului, gena CDXC induce formarea intestinului gros şi a rectului. Tiparul iniţial este stabilizat prin interacţiuni reciproce între endodermul care căptuşeşte tubul intestinal şi mezodermul ce înveleşte tubul intestinal. Interacţiunea epitelio-mezenchimală este iniţiată de expresia genei sonic hedgehog (SHH) la nivelul întregului tub intestinal. SHH (”sonic hedgehog” eng. ”ariciul sonic”) este o proteină care la om este codificată de gena SHH. Atât gena cât și proteina se găsesc la mamifere; pot fi, notate alternativ ca "Shh". SHH Ariciul sonic (”sonic hedgehog” eng. ”ariciul sonic”) este una dintre cele trei proteine care constituie familia căii de semnalizare numită Arici (hedgehog), celelalte fiind arici deşert (DHH „desert hedgehog”) și arici Indian (IHH ”Indian hedgehog”). SHH este cel mai bine studiat ligandul al căii de semnalizare SHH. Acesta joacă un rol cheie în reglementarea organogenezei vertebratelor, cum ar fi în creșterea degetelor la extremitatea membrelor și organizarea creierului. SHH este exemplul cel mai bun de morfogen ca fiind o moleculă care difuzează pentru a forma un gradient de concentrație şi are efecte diferite asupra celulelor embrionare aflate în dezvoltare, în funcție de concentrația sa (Wolpert L).

466

Embriologie umană

SHH rămâne importantă la adult deoarece controlează diviziunea celulară a celulelor stem adulte și este implicat în dezvoltarea unor forme de cancer. Genele Hox induse de proteinele sonic hedgehog (Shh) deţin un rol important în regionalizarea tubului digestiv. Proteina morfogenetică Shh amplifică expresia în celulele mezodermului a unor gene (exemplu genele HOX) care determină tipul de structură ce se va forma – stomac, duoden,intestin subţire, colon, cloacă. Proteinele Hox iniţiază activarea în cascadă a unor gene care induc diferenţierea endodermului intestinal în structuri regionale specifice. Transmiterea semnalelor între cele două ţesuturi reprezintă o interacţiune epitelio-mezenchimală.

Proteina morfogenetică Shh este secretată de endodermul intestinului şi induce expresia localizată a genelor HOX în mezodermul înconjurător. De exemplu proteina morfogenetică Shh induce expresia genelor HOX în mezodermul ce înveleşte segmentul caudal al intestinului mijlociu şi intestinulposterior. După ce mezodermul este specificat în acest mod, induce la nivelul endodermului subiacent formarea diferitelor componente ale intestinului mijlociu şi posterior: duoden (mai puţin prima parte), jejun, ileon, cec, apendice vermiform, colon, cloacă. În ultimii ani s-au identificat un mare număr de gene, liganzii şi receptorii lor, care se exprimă la nivelul tractului gastrointestinal prin celule epiteliale şi mezenchimale, fiind implicate în mecanismele de reglare moleculară a proliferării şi diferenţierii celulelor epiteliale ale mucoasei gastrointestinale. O cale de semnalizare intercelulară care acţionează în multiple stadii de dezvoltare ale organelor este reprezentată de Wnt. Calea Wnt controlează soarta celulelor în timpul dezvoltării embrionare. Proteinele Wnt reglează proliferarea şi diferenţierea celulară; de asemenea persistă ca un factor cheie de reglare a auto-reînnoirii celulare la adult. Dereglarea căii de semnalizare Wnt afectează evoluţia celulelor, adeziunea şi migrarea celulară. Apariţia de mutaţii care dereglează cascada evenimentelor ce alcătuiesc calea Wnt determină malignizarea (Gregorieff A., Clevers H.). Proteinele Wnt (Wnts) sunt esenţiale pentru o arie largă de procese ale dezvoltării şi procese fiziologice. Ele semnalizează de-a lungul membranei plasmatice prin interacţiune cu receptori din familia Frizzled (Fz) şi cu membrii ai familiei LRP (low-density-lipoprotein related protein) (Cadigan M., Yan I. Liu). Activarea receptorilor Fz-LRP promovează stabilitatea şi localizarea nucleară a β-cateninei prin diminuarea capacităţii complexului multiproteinic - care conţine axină, adenomatosis poliposis coli (APC) şi glicogen sintetaz-kinaza 3 (GSK) - de a degrada şi bloca importul nuclear al β-cateninei. Semnalele transmise prin calea Wnt pot regla desfăşurarea mai multor etape 467

Embriologie umană

ale organogenezei, inclusiv proliferarea, diferenţierea şi specificitatea celulelor. Dezvoltarea organelor, inclusiv cele derivate din intestinul anterior (esofag, plămâni, stomac, pancreas, etc) avansează de-a lungul unor stadii distincte, fiecare stadiu de dezvoltare fiind coordonat de o serie de căi de semnalizare intercelulare. Iniţial, primordiul organului se creează în interiorul materialului embrionar. Apoi are loc proliferarea celulelor precursoare, diversificarea lor în diferite tipuri celulare specifice (ţesut epitelial: esofagian, intestinal, pancreatic sau pulmonar), diferenţierea şi păstrarea celulelor stem specifice organului în nişe distincte. La adult, aceste celulele stem formează noi precursori care în mod normal se diferenţiază în acelaşi ţesut epitelial (esofagian, intestinal, pancreatic sau pulmonar) urmând aceleaşi căi. Proteinele Wnt reglează proliferarea şi diferenţierea celulară. Calea de semnalizare Wnt implică proteine care participă direct atât la transcrierea genelor cât şi la adeziunea celulară (Mizoshita T., Inada K., Tsukamoto T.). În genomul uman s-au evidenţiat 19 gene Wnt cu diverse funcţii. Proteina semnalizatoare Wnt activează fosfoproteina citoplasmatică „despletită” care se cuplează cu receptorii Frizzled „spiralaţi” (Fz) la suprafaţa celulei, determinând inhibarea GSK3 β, fapt ce are ca rezultat acumularea de βcatenină în citosol. Apoi β-catenina este translocată la nucleu şi interacţionează cu membri ai familiei Tcf/LEF (T cell factor/Lymphocyte Enhancer Factor; factor celular T/ factor limfocitar de creştere) aparţinând proteinelor de cuplare ADN, convertindu-i din represori ai transcrierii în activatori şi activând astfel cascada genelor ţintă care cresc proliferarea celulară. Când semnalul Wnt este înlăturat, APC (adenomatosis poliposis coli) extrage β-catenina din nucleu şi se restabileşte funcţia Tcf de represor al transcrierii. Calea Wnt/β-catenin deţine un rol cheie în transformarea malignă; 85% din tumorile colorectale prezintă mutaţii ale APC. Aceste mutaţii ale APC fac complexul GSK3 β/Axin/ APC incapabil de a destabiliza β-catenina, determinând acumularea complexelor de β-catenin/Tcf/LEF, creşterea consecutivă a transcrierii genelor ţintă şi a proliferării celulare, ceea ce poate duce la formarea tumorilor maligne. Studii experimentale efectuate pe embrioni au permis identificarea multiplelor roluri ale componentelor căii de semnalizare Wnt în organogeneză. La nivelul intestinului subţire, proliferarea rapidă a epiteliului intervilozitar care dă naştere criptelor este posibilă doar în prezenţa Tcf4. Blocarea moleculelor semnalizatoare ale căii Wnt inhibă atât formarea cât şi proliferarea celulelor epiteliale şi secretorii ale mucoasei gastrointestinale (M. Cadigan). 468

Embriologie umană

Moleculele semnalizatoare ale căii Wnt constituie un factor de creştere cu rol crucial pentru multe tipuri de celule stem. Activitatea căii Wnt necesită un control riguros, pentru a asigura procesul normal de organogeneză. Dereglarea căii de semnalizare Wnt afectează evoluţia celulelor, adeziunea şi migrarea celulară, având ca rezultat inducţia şi progresia mai multor forme de cancer. Specificarea diferitelor segmente ale tubului digestiv are loc în săptămâna a 4-a, odată cu transformarea şanţului intestinal în tub intestinal. Factorii de transcripţe Tcf-1, Tcf-2, Tcf-3 şi Tcf-4 aparţin familiei proteinelor de legare ADN Tcf/LEF. Factorul Tcf-4 este intens exprimat atât în perioada embrionară de formare a intestinului cât şi în epiteliul intestinului subţire şi al colonului dar şi în carcinoamele colonului. Factorul de transcriere Tcf-4 are un rol esenţial în stabilirea populaţiei celulelor stem în interiorul nişei de la nivelul criptelor intestinale şi se crede că este activat de către un semnal Wnt din celulele mezenchimului subiacent, care formează nişa celulelor stem. Genele homebox Cdx-1 şi Cdx-2 cu proteinele Cdx-1 şi Cdx-2 de asemenea deţin un rol important în reglarea transcrierii celulelor stem ale epiteliului intestinal. Gene specifice regiunii intestinale, ca Cdx-1, Cdx-2 şi Tcf-4 definitivează aspectul morfologic al regiunilor specializate ale epiteliului intestinal şi reglează proliferarea şi diferenţierea celulelor stem. Familia factorului β de transformare a creşterii TGF-β (Transforming Growth Factor-β) este recunoscută ca inhibitor al proliferării celulelor epiteliului gastrointestinal. În circumstanţe normale, TGF-β formează un complex multimeric cu receptorii serină-treonină TGF-β tipul I (denumit şi TβRI) şi receptorii serinătreonină TGF-β tipul II (denumit şi TβRII) producând fosforilarea proteinelor citoplasmatice Smad2 şi Smad3 şi formarea unui complex heteromeric cu Smad4. Acest complex se translocă apoi la nivelul nucleului unde interacţionează cu activatori ai transcrierii şi coactivatori pentru a genera transcrierea genei ţintă TGFβ (Fiocchi C). Scindarea căii de semnalizare TGF-β/Smad provoacă reglarea în sens ascendent a proliferării celulare şi poate genera tumori. Smad2 şi Smad4 sunt inactivate în mod frecvent în cazul cancerului uman, ceea ce confirmă funcţia lor de gene supresoare ale tumorilor (Miyazono K., Mizoshita T.). Reglarea evoluţiei celulelor stem şi modelarea criptelor gastrointestinale şi a vilozităţilor intestinale sunt procese care au loc la nivel molecular. Calea de semnalizare Notch reglează evoluţia celulelor epiteliale gastrice şi intestinale precum şi diferenţierea a patru tipuri de celule epiteliale specializate ale tractului gastrointestinal. Creşterea nivelului proteinei Notch reglează în sens descendent transcripţia genei mathe1. 469

Embriologie umană

Genele sonic hedgehog (SHH) codifică o proteină semnalizatoare implicată în morfogeneză, care deţine un rol important în dezvoltarea tubului intestinal şi în formarea glandelor gastrice (Fukuda K., van den Brink G.). Genele sonic hedgehog favorizează diferenţierea celulelor glandelor gastrice dar diminuă atât proliferarea precursorilor celulari cât şi proliferarea celulelor glandulare. Exprimarea genelor HOX în celulele mezodermului este indusă de proteina sonic hedgehog (SHH), care este secretată de endodermul intestinal şi reglează organizarea cranio-caudală a intestinului şi a structurilor care iau naştere din acesta. Genele HOX induse de genele sonic hedgehog SHH deţin un rol important în regionalizarea tubului digestiv; de asemenea inducţia reciprocă a endodermului de către mezodermul subiacent are un rol important în regionalizarea tubului digestiv. Factorii de creştere epidermală EGF (Epidermal Growth Factor), IGF-I şi IGF-II sunt peptide care nu se găsesc în formulele comerciale ale laptelui artificial dar sunt prezente în laptele secretat de glandele mamare la om şi la majoritatea mamiferelor. Aceşti factori de creştere deţin un rol important în dezvoltarea şi maturizarea funcţională a tubului digestiv. Moleculele cunoscute ca factor beta transformator de creştere - TGF-β (Transforming Growth Factor-β) în general opresc multiplicarea celulelor dar în anumite condiţii promovează procesul de creştere celulară (Moses H.). TGF-β utilizează multiple căi de semnalizare prin care transmite instrucţiuni la nucleul celulei. Factorul de creştere epidermală EFG (Epidermal Growth Factor) a fost evidenţiat în laptele secretat de glandele mamare, la diverse mamifere, inclusiv la specia umană. Factorul de creştere epidermală modulează funcţia de transport la nivelul membranei microvililor în perioada de dezvoltare postnatală a intestinului, prin stimularea procesului de creştere celulară la nivelul mucoasei intestinale şi inducerea proceselor specifice de transport transmembranar (Madsen O., Gall D.G.). Factorii de creştere insulin - like IGF (Insuline-like Growth Factor) sunt peptide cu un intens efect mitotic asupra celulelor epiteliului intestinal, a căror activitate este modulată de şase proteine specifice de legare IGFBPs – Intestinal Growth Factor Binding Proteins). Acestea inhibă sau potenţează răspunsul proliferativ la IGFs (Insuline-like Growth Factor) în funcţie de tipul celulei şi caracteristicile mediului intern. Primul factor de creştere insulin-like izolat a fost IGF-II. Concentraţia acestui factor la nivelul duodenului în timpul vieţii fetale este de 5 ori mai mare decât în perioada copilăriei. Tubul digestiv constituie unul din cele mai frecvente sedii ale carcinogenezei la adult, datorită continuei sale auto-reînnoiri şi ca urmare a marelui număr de diviziuni mitotice care au loc zilnic în acest ţesut. 470

Embriologie umană

II. 2. Morfogeneza intestinului anterior La embrionul uman în vârstă de 24 zile i.u. se observă apariţia epiteliului mucoasei tubului digestiv pe seama endodermului tavanului sacului vitelin. Extremităţile tubului digestiv se termină în „fund de sac” fiind închise de membrana buco-faringiană la extremitatea cefalică şi membrana cloacală la extremitatea caudală. Iniţial tubul intestinal este dispus longitudinal, între membranele didermice (ecto-endodermală) oro-faringiană şi cloacală. La sfârşitul săptămânii a 4-a şi începutul săptămânii a 5-a de dezvoltare embrionul suferă o curbare transversală pasivă, ca urmare a involuţiei sacului vitelin şi dezvoltării rapide a somitelor, endodermul embrionar definitiv al tavanului sacului vitelin este încorporat în interiorul embrionului, se adânceşte şi devine şanţ intestinal. Concomitent, plicile laterale ale corpului (cresc ventral şi medial, contribuind la transformarea şanţului intestinal în tub intestinal, curbarea transversală a embrionului şi constituirea pereţilor corpului. Involuţia sacului vitelin determină curbarea embrionului în sens transversal, cu deplasarea membranei buco-faringiene în poziţie ventrală în profunzimea gurii primitive, pe care o separă de intestinul anterior. La sfârşitul săptămânii a 4-a i.u. are loc resorbţia membranei buco-faringiene încât gura primitivă comunică cu segmentul cefalic al intestinul anterior. Din intestinul anterior (cefalic) se formează: -faringele cu pungile faringiene, -mugurele respirator (traheo-bronşic) din care se dezvoltă căile respiratorii inferioare şi plămânul, - esofagul, - stomacul, - prima parte a duodenului cu mugurele hepato-cistic şi mugurii pancreatici ventral şi dorsal. Vascularizaţia arterială a tubului intestinal anterior situat subdiafragmatic este asigurată de ramurile trunchiul celiac. II. 3. Morfogeneza intestinului mijlociu Intestinul mijlociu se deschide iniţial în sacul vitelin pe seama căruia s-a format. În săptămâna a 5-a i.u. intestinul creşte accentuat în lungime şi se curbează imediat după pilor alcătuind ansa duodenală primară. Prin alungirea intestinului caudal de ansa duodenală primară se formează o ansă mare denumită ansa ombilicală. 471

Embriologie umană

Vârful ansei ombilicale, situat în dreptul ombilicului, prezintă inserţia canalului vitelin. Ansa ombilicală prezintă un vârf (canalul vitelin) şi două segmente: -din segmentul previtelin (descendent) se formează restul duodenului, jejunul, ileonul, -din segmentul postvitelin (ascendent) iau naştere cecul, apendicele vermiform, colonul ascendent şi 2/3 dreapte a colonului transvers.

Fotografia nr. 10. Embrion uman. Vârsta dezvoltării 7 ½ săptămâni i.u. Herniera fiziologică a anselor intestinale.

Ansa ombilicală se dezvoltă în cinci etape: -alungire, -herniere în celomul cordonului ombilical (săptămâna 7 i.u.), -reintegrare (săptămâna 10 i.u.), -rotaţie 270° ante-orar, -coalescenţă. În axul ansei ombilicale se observă artera vitelină dreaptă (artera omfalomezenterică dreaptă) din care se formează artera mezenerică superioară, care asigură vascularizaţia segmentelor ce se dezvoltă din ansa ombilicală (intestinul mijlociu). În luna a 3-a i.u. - ca urmare a involuţiei sacului vitelin, intestinul mijlociu prezintă doar o comunicare îngustă cu canalul vitelin

472

Embriologie umană

II. 4. Morfogeneza intestinului posterior Intestinul posterior continuă intestinul mijlociu. Din intestinul posterior iau naştere: 1/3 stângă a colonului transvers, unghiul splenic, colonul descendent, colonul sigmoid, rectul şi porţiunea superioară a canalului anal. Colonul descendent se ataşează peretelui abdominal posterior prin fascia de coalescenţă Toldt II, devenind extraperitoneal, cu excepţia segmentului cuprins între marginea medială a muşchiului psoas şi vertebra sacrată 3, zonă corespunzătoare mezoului colonului sigmoid/mezosigmoid, încât colonul este situat intraperitoneal; şi prin mezoul său are o oarecare mobilitate. Vascularizaţia intestinului posterior este asigurată de ramurile arterei mezenterice inferioare. Rectul derivă din cloacă, pe care septul uro-rectal o împarte în sinus urogenital (anterior) şi rect (posterior). În jurul membranei anale mezodermul înconjurător se dezvoltă, alcătuind un relief numit proctodeum, în profunzimea căruia se situează membrana anală. Ultima parte a canalului anal se formează din proctodeum. În săptămâna a 7-a i.u. septul uro-rectal Tourneaux împarte cloaca şi membrana cloacală într-o zonă ventrală care va forma sinusul uro-genital şi una dorsală, corespunzătoare canalului ano-rectal; În săptămâna a 8-a septul Tourneaux ia contact cu membrana cloacală pe care o împarte într-o porţiune anterioară ce devine membrana uro-genitală şi o porţiune posterioară ce devine membrana anală. Porţiunea inferioară a canalului anal (dezvoltată din proctodeum, tapetată cu epiteliu pavimentos pluristratificat) se continuă cu porţiunea superioară a canalului anal (derivată din ultima parte a intestinului posterior, căptuşită cu epiteliu tip digestiv). Prin resorbţia membranei anale limita dintre cele două porţiuni rămâne marcată de „linea pectinata”. II. 5. Morfogeneza peritoneului Dezvoltarea peritoneului are loc odată cu dezvoltarea tubului digestiv subdiafragmatic. Peritoneul reprezintă o membrană seroasă continuă care căptuşeşte pereţii cavităţii abdominale şi se răsfrânge pentru a înveli total sau parţial viscerele abdomino-pelvine din cavitatea abdominală. Peritoneul prezintă două foiţe: -o foiţă parietală ce căptuşeşte pereţii cavităţii abdominale, -o foiţă viscerală ce înveleşte viscerele cavităţii abdominale. 473

Embriologie umană

Unele viscere sunt acoperite total de foiţa viscerală fiind organe intraperitoneale (ovarul), altele se află între peritoneu şi pereţii abdomenului constituind organe retroperitoneale (rinichii). Peritoneul în dezvoltarea sa realizează plici peritoneale care leagă între ele viscerele sau solidarizează viscerele de peretele abdominal: -mezouri, care leagă un segment al tubului digestiv de peretele abdominal (mezogastru, mezoduoden, mezoul colonului transvers, mezosigmoid), -epiploane, leagă două viscere, cuprind între foiţele lor vase şi nervi (epiplonul gastro-hepatic sau micul epiploon, epiplonul gastro-splenic, etc.), -ligamente, leagă un organ de peretele abdominal (ligamentul rotund, ligamentul falciform al ficatului, etc.). Prin deplasarea mezourilor în timpul dezvoltării embrionare apar pungi seroase numite burse (bursa omentală). Alte formaţiuni ale peritoneului sunt reprezentate de fasciile de coalescenţă, rezultate din alipirea a două foiţe peritoneale: una fiind foiţa unui mezou primitiv iar cealaltă fiind foiţa parietală a peritoneului (fascia de coalescenţă Treitz, Toldt I, etc.) Iniţial tubul digestiv primitiv se află situat în plan medio-sagital. Datorită reflectării foiţei splanhnopleurale de pe tubul digestiv pe pereţii trunchiului, tubul intestinal prezintă un mezenter primitiv ventral şi un mezenter dorsal. -Mezenterul primitiv ventral este amplasat în regiunea intestinului anterior şi a rectului care ataşează aceste segmente ale tubului digestiv de peretele ventral al trunchiului. Mezenterul primitiv ventral se găseşte doar la nivelul intestinului anterior şi în regiunea cloacală; ia numele segmentului digestiv căruia îi corespunde. -Mezenterul dorsal este situat pe toată lungimea tubului intestinal, pe care îl ataşează de peretele posterior al trunchiului; ca şi mezenterul dorsal ia numele segmentului digestiv căruia îi corespunde. II. 5. 1. Mezenterul primitiv ventral a. Mezogastrul ventral, prin care stomacul este ataşat de peretele ventral; b. Mezoduodenul ventral, prin care duodenul este ataşat de peretele ventral; corespunde ansei duodenale pe care o ataşează de peretele ventral abdominal; c. În dreptul esofagului şi stomacului mezenterul ventral este foarte lat cuprinzând între foiţele sale o masă mezenchimală denumită septul transvers (din care se va forma cea mai mare parte a diafragmei).

474

Embriologie umană

Între cele două foiţe ale mezogastrului ventral se dezvoltă ficatul, care împarte mezogastrul ventral în trei segmente: -un segment ventral, care cobstituie ligamentul falciform al ficatului (falx /latină = coasă), care solidarizează ficatul de peretele ventral abdominal; -un segment mijlociu care înveleşte ficatul; -un segment dorsal, epiplonul eso-gastro-duodeno-hepatic (omentul mic, denumit şi micul epiploon) situat între esofagul abdominal, stomac, prima porţiune a duodenului şi ficat. Astfel, prin dezvoltarea ficatului în ale mezogastrul ventral, se delimitează ligamentul falciform şi omentul mic. Rotaţia stomacului 900 în sesnsul acelor de ceasornic determină apariţia bursei omentale, situată înapoia stomacului. Ficatul

Diafragmul

Ligamentul falciform

Esofagul

Omentul mic

Colecistul

Stomacul

Cecul Duodenul Canalul vitelin

Colonul descendent

Alantoida Membrana cloacală

Rectul

Anse jejuno- ileale

Figura nr. 13. Embrion uman săptămânile 7- 10 de viaţă intrauterină. Secţiune mediosagitală. Mezogastrul ventral şi mezogastrul dorsal. (după Sadler T.W.).

Apariţia splinei în mezogastrul dorsal delimitează ligamentele gastrosplenic şi reno-lienal.

475

Embriologie umană

II. 5. 2. Mezenterul dorsal Mezenterul dorsal ataşează unele segmente ale tubului digestiv de peretele posterior abdominal: -a. mezogastrul dorsal (la nivelul stomacului), -b. mezoduodenul (la nivelul duodenului), -c. mezenterul primitiv (corespunzător ansei intestinale), -d. mezoul colonului terminal (1/3 stângă colon transvers, colon descendent, colon sigmoid). II. 5. 2. 1. Dezvoltarea mezogastrului dorsal Stomacul suferă o dublă rotaţie: - 90° în sens orar în jurul axului longitudinal, încât va avea o faţă posterioară (dreaptă) şi una anterioară (stângă), -o rotaţie în jurul axului antero-posterior (basculare), prin care marea curbură se orientează la stânga şi inferior iar curbura mică la dreapta şi superior. Datorită rotaţiei stomacului 90° în sens orar se formează bursa omentală (cavitatea mică peritoneală) ce se întinde înapoia stomacului spre stânga până la splină. Datorită apariţiei splinei între foiţele mezogastrului dorsal, mezogastrul dorsal formează ligamentul gastrosplenic şi ligamentul splenorenal.

În partea dreaptă, bursa omentală comunică cu marea cavitate peritoneală prin hiatusul Winslow. Hiatusul Winslow este delimitat astfel: anterior, marginea dreaptă a micului epiploon cu pediculul hepatic numită pars condensa a micului epiploon; posterior, vena cavă inferioară; superior, lobul Spiegel al ficatului; inferior, prima parte a duodenului. Bursa omentală prezintă următoarele portiuni: -o porţiune principală situată înapoia stomacului, -o prelungire dreaptă sau vestibul, înapoia micului epiploon, delimitată superior de faţa inferioară a ficatului şi inferior de curbura mică a stomacului, -o prelungire stângă, ce se întinde până la splină şi este cuprinsă între epiplonul gastro-splenic (anterior) şi epiplonul pancreatico-splenic (posterior), -o prelungire superioară până la diafragm, -o prelungire inferioară prezentă numai la făt, între cele două foiţe ale marelui epiploon; datorită coalescenţei celor două lame această prelungire dispare iar prin coalescenţa foiţelor se formează marele epiploon. II. 5. 2. 2. Dezvoltarea Mezoduodenului Mezoduodenul dorsal suferă o rotaţie de la stânga la dreapta; foiţa stângă a peritoneului visceral ce înveleşte duodenul devine anterioară iar foiţa dreaptă 476

Embriologie umană

devine posterioară şi se alipeşte peritoneului parietal formând fascia de coalescenţă retro-duodeno-pancreatică Treitz. Foiţa anterioară situată deasupra colonului transvers şi cele două foiţe ale mezocolonului transvers se alipesc marelui epiploon formând fascia preduodenopancreatică supramezocolică Fredet. Foiţa situată sub colonul transvers şi cele două foiţe ale mezocolonului transvers se alipesc de porţiunea superioară a mezoului colonului ascendent formând fascia preduodeno-pancreatică submezocolică Fredet. II. 5. 2. 3. Dezvoltarea mezenterului primitiv Mezoul dorsal al intestinului subţire, denumit mezenter, capătă rădăcina terţiară la finele lunii a 5-a i.u., după fixarea colonului ascendent şi a cecului. II. 5. 2. 4. Dezvoltarea mezoului colonului Mezocolonul corespunzător colonului ascendent se alipeşte peritoneului parietal şi formează fascia de coalescenţă Toldt I (mezocolică dreaptă). Colonul transvers rămâne mobil prin mezocolonul transvers. Mezocolonul corespunzător colonului descendent se alipeşte peritoneului parietal şi formează fascia de coalescenţã Toldt II (mezocolică stângă). Colonul sigmoid rămâne mobil prin mezocolonul sigmoid. II. 6. Malformaţii congenitale ale tubului digestiv II. 6. 1. Malformaţii congenitale ale intestinului anterior Diverticul esofagian - poate avea diverse mărimi; se însoţeşte de halenă fetidă şi infecţii recurente (prin stagnarea resturilor alimentare şi a microbilor în diverticul). Stenozele esofagiene - se prezintă ca variante de atrezie esofagiană sau prezenţa de ţesut de tip respirator, cartilaginos, etc. în treimea distală a peretelui esofagian. Fistula traheo-esofagiană - reprezintă comunicarea anormală între lumenul traheei şi al esofagului; incidenţa variază între 1/3000 - 1/4000 nou-născuţi vii. Duplicaţii esofagiene - reprezintă 10 – 15% din totalul duplicaţiilor intestinale; sunt rezultatul recanalizării defectuoase a tubului digestiv cefalic, prin deficit de apoptoză. Hernia hiatală - constă în prezenţa a cel puţin 15% din stomac în torace; se poate datora unui esofag scurt sau hernierii stomacului prin hiatusul diafragmatic esofagian, în condiţiile unui hiatus de dimensiuni anormal de mari. Inversiunea stomacului - situarea stomacului în etajul supramezocolic stâng, în cazul inversiunii generale a viscerelor (situs inversus). 477

Embriologie umană

Stomacul ectopic - situat în torace, cu cardia plasată în mediastinul posterior se asociază cu un esofag scurt. Stomacul ectopic toracic se deosebeşte net de hernia gastrică sau peritoneală a stomacului prin hiatusul esofagian diafragmatic, care se întâlneşte adult, prin existenţa unui esofag cudat, de lungime normală. Stomacul bilocular - se formează ca urmare a dezvoltării inegale a tunicii musculare circulare la nivelul stomacului. Stenoza hipertrofică congenitală de pilor - este datorată dezvoltării în exces a tunicii musculare la nivelul sfincterului piloric. Se manifestă în medie la 3 – 5 luni după naştere, prin vărsături postprandiale „în jet”, care depăşesc cantitativ ultimul prânz (stenoza din regiunea pilorică împiedică evacuarea ritmică, normală, a stomacului). II. 6. 2. Malformaţii congenitale ale intestinului mijlociu Atrezia intestinală - constă în lipsa tunelizării tubului intestinal, prin deficienţa procesului de apoptoză; se însoţeşte de vărsături şi ocluzie intestinală.

Figura nr. 14. Atrezie intestinală (după Poirier J.).

Figura nr. 15. Atrezie intestinală (după Poirier J.).

Atrezia duodenală - prin obliterarea completă a segmentelor descendent şi orizontal, caudal de orificiul de vărsare al canalului coledoc. Se manifestă prin vărsături, imediat după naştere, înainte ca nou-născutul să ingere lichide. Se asociază frecvent cu alte malformaţii congenitale. 478

Embriologie umană

Stenoza duodenală - mai frecvent întâlnită în segmentele orizontal şi ascendent ale duodenului, ia naştere prin recanalizarea incompletă a tubului digestiv. Segmentul situat cranial de zona stenozată se dilată; malformaţia se însoţeşte de vărsături bilioase. Malrotaţia intestinului - este determinată de limitarea rotaţiei ansei ansei ombilicale la 180° sau chiar 90° având drept consecinţă: -fixarea anormală a cecului la dreapta duodenului, prin fibrele Ledd, care comprimă duodenul determinând ocluzie intestinală; -fixarea intestinului mijlociu printr-un singur punct de coalescenţă cu peretele abdominal posterior şi existenţa unui mezenter comun care permite volvulus intestinal şi ocluzie intestinală secundară. II. 6. 3. Malformaţii congenitale ale intestinului posterior Megacolonul aganglionar congenital, maladia Hirschprung - se caracterizează prin existenţa unui segment al colonului lipsit de plexul nervos mienteric şi de mişcări peristaltice; segmentul supraiacent apare dilatat (megadolicocolon) prin acumularea conţinutului intestinal care nu poate fi deplasat în absenţa undelor peristaltice. Absenţa plexului mienteric este consecinţa absenţei sau întârzierii migrării celulelor crestei neurale. Agenezia anală - constă în absenţa anusului, datorată lipsei de formare a fosetei anale, din care - în condiţii normale - se dezvoltă treimea distală a canalului anal.

A. B. Figura nr. 16. A. Aspect normal al canalului ano-rectal. B. Imperforaţie anală.

Atrezia rectală - constă în lipsa rectului, prezintă un segment rectal atretic interpus între ampula rectală şi canalul anal.

479

Embriologie umană

Imperforaţia anală - este consecinţa persistenţei membranei anale, care acoperă total sau parţial orificiul anal. Imperforaţia anală poate fi însoţită de anomalii în septarea cloacăi, care conduc la: fistulă recto-uterină (la femei), fistulă recto-vezicală (la bărbat), fistulă recto-perineală. III. MORFOGENEZA GLANDELOR ANEXE TUBULUI DIGESTIV III. 1. Morfogeneza ficatului şi vezicii biliare III. 1. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza ficatului Studii recente au aratat că toate celulele endodermului intestinului anterior au capacitatea de a exprima gene hepatice specifice şi de a se diferenţia constituind ţesut hepatic. Expresia acestor gene este blocată de către factori inhibitori produşi de ţesuturile învecinate precum notocordul, mezodermul septului transvers, ectodermul. Hepatocitele embrionare provin din celule endodermale care în absenţa inducţiei de către celulele mezodermale ale septului transvers se transformă în celule hepatice. Această transformare a celulelor endodermului intestinal în celule hepatice se face sub influenţa a doi factori inductori: -factorul de creştere al fibroblaştilor FGF2 (fibroblast growth factor FGF2) secretat de către mezodermul cardiac; -proteinele morfogenetice osoase (bone morphogenic proteine BMP) secretate de celulele mezodermale ale septului transvers. Mezodermul cardiac induce la nivelul endodermului intestinal, în regiunea viitorului mugure hepatic, expresia genelor hepatice specifice, prin inhibarea factorului inhibitor al acestor gene. Stimularea dezvoltării hepatice are loc prin secreţia proteinelor morfogenetice osoase MBP care cresc competenţa viitorului endoderm hepatic de a răspunde la acţiunea factorul de creştere al fibroblaştilor FGF2. III. 1. 2. Morfodiferenţierea ficatului şi vezicii biliare Ficatul, organ glandular cu dublă funcţie, de secreţie internă şi secreţie externă este cel mai voluminos dintre viscere; în luna a 3-a i.u. ficatul fetal atinge dezvoltarea maximă, reprezintă 10% din volumul corpului; după naştere, la copil reprezintă 1/20 din greutatea corporală iar la adult 1/50, cântăresc între 1450 şi 1750 grame la omul viu, greutatea specifică medie 1056g. Volumul ficatului este de circa 1490 cm3 – 1760 cm3. Ficatul este vizibil în stadiul 10 Carnegie ( în jurul zilei 28 i.u.) sub forma 480

Embriologie umană

unei îngroşări epiteliale endodermice (creasta hepato-cistică) care se formează pe faţa exterioară a peretelui ventral al intestinului anterior, sub mugurele cardiac. Dezvoltarea ficatului nu corespunde unei simple înmuguriri a celulelor hepatice în septul transvers. Există interacţiuni între mezoderm şi celulele epiteliului endodermic însoţite de proliferarea ţesutului mezenchimatos şi a cordoanelor celulare hepatice care penetrează la rȃndul lor în mezenchim. Această zonă corespunde confluenţei marilor vase sangvine care în drumul lor spre cordul embrionar străbat ficatul. Apare astfel o reţea anastomotică sangvină, reţea cu care mugurele hepatic intră în contact intim. Partea cranială a mugurelui hepatic contribuie la formarea ficatului propriu-zis. Partea mijlocie a mugurelui hepatic formează vezica biliară şi canalul cistic. Partea caudală a mugurelui hepatic participă la formarea pancreasului. În săptămâna a 3-a i.u. din podeaua primei părţi a duodenului apare mugurele hepato-cistic care ulterior se divide în forma literei Y, cu următoarele ramuri: -un ram superior care devine mugurele hepatic ce creşte cranial şi pătrunde în septul transvers, -un ram caudal, viitor colecist, -ramura comună, viitor canal coledoc. Esofag

Mugure pancreatic dorsal Mugurele hepatic

Canalul hepatic

Stomac

Colecist Mugure pancreatic ventral

Canal cistic

Pancreas

Figura nr. 17. Dezvoltarea ficatului şi a pancreasului.

În stadiul 11 Carnegie (ziua 28) din porţiunea hepatică caudală se dezvoltă diverticulul biliar care penetrează septul transvers. În stadiul 13 Carnegie (ziua 32 ) mugurele hepatic proliferează formând cordoane epiteliale iniţial pline, care devin lobi hepatici; celulele hepatice 481

Embriologie umană

embrionare din mugurele hepatic formeaza travee şi cordoane care se anastomozează alcătuind o reţea cu ochiuri largi ce pătrund în patul vascular din interiorul septului transvers format între cele două vene viteline şi vena ombilicală. Venele viteline în drumul lor spre sinusul venos sunt înglobate în lobii hepatici pe care îi fărâmiţează în lobuli şi dau naştere sinusoidelor hepatice. Capilarele sinusoide aduc mezenchim din care se dezvoltă celulele Kupffer şi sistemul reticulohistiocitar. Lobulii sunt centraţi de câte o venă centrolobulară, ce reprezintă originea venei hepatice şi sunt înconjuraţi de ramuri terminale ale venei Porte. Capilarele sinusoide stabilesc legătura între sângele de aport portal (V. Portă) şi sângele de drenaj hepatic (V. Hepatică). Vascularizaţia bogată asigură creşterea accelerată a ficatului. Mecanismul formator de noi lobuli constă în bifurcarea venei centrolobulare astfel că lobulii în diviziune posedă două vene centrolobulare; la naştere ficatul conţine cca 500 000 lobuli. Ficatul apare initial sub forma unui organ spongios, iar imaginea sa structurală este cea a unui organ reticular format din cordoane de celule hepatice limitate de vase sangvine neregulate. Mezenchimul diferenţiat formează împreună cu vasele sanguine şi canalele biliare structura tipică a spaţiilor porte Kiernan. La începutul ontogenezei cei doi lobi hepatici sunt aproape egali, dar după luna a II a i.u. datorită unor factori circulatori intrinseci lobul drept devine mai mare şi ficatul capătă aspect asimetric. Modele histologice complexe asociază parechimul şi sinusoidele cu formarea de lame hepatice plecând de la travee de hepatocite şi formarea de sinusoide plecând de la capilare dilatate. Lamele hepatice au o grosime de 5 - 7 celule. Această arhitectură poate persista mulţi ani după naştere. Toate căile biliare intrahepatice sunt formate plecȃnd de la lame hepatice. Ele formează o reţea de canalicule biliare între hepatocite, care confluează în final în canalul hepatic comun, la exteriorul ficatului. Acesta din urmă se va uni cu canalul cistic pentru a forma canalul coledoc. În luna a 2-a de viaţă intrauterină schiţele vezicii biliare şi ale canalului cistic sunt clar delimitate de rudimentul hepatic. Canaliculele biliare intrahepatice apar în săptămȃna a 8-a i.u. În luna a 3-a i.u. ficatul fetal atinge dezvoltarea maximă, reprezintă 10% din volumul corpului. Bila primară se secretă la vârsta de 12 săptămâni i.u. iar pigmenţii biliari începând cu săptămânile 13 - 16 i.u., bila definitivă fiind elaborată din luna a 5-a i.u. În luna a 3-a i.u. apar tunicile veziculei biliare iar în luna a 4-a i.u. glandele şi plica spirală. 482

Embriologie umană

La extremitatea caudală a canalului coledoc se diferenţiază sfincterul ampulei hepato-pancreatice (Oddi) la vârsta de 7 săptămâni i.u. Lobulul hepatic este considerat unitatea histologică clasică a ficatului. Lobulul hepatic este constituit din hepatocite, sinusoide şi o venă centrolobulară. Imaginea unei secţiuni a lobului hepatic arată ramuri ale venei porte şi arterei hepatice care distribuie sânge în sinusoidele hepatice şi bila care parcurge canaliculii biliari constituiţi între două hepatocite adiacente pentru a întâlni canalele biliare din spaţiul port. Lobulul hepatic clasic este înconjurat de o placă limitantă. Sângele curge de la periferie şi traversează sinusoidele spre vena centrolobulară. Bila curge în direcţie opusă. În traveele hepatice se distinge un pol vascular (limitat de sinusoide) şi un pol biliar (între două hepatocite). La frontiera dintre sinus şi hepatocite există în mod cert un număr de celule specializate. Etanşeitatea canaliculilor biliari dintre două hepatocite este asigurată graţie unor joncţiuni seriate. Structura şi funcţiile hepatocitelor diferă în funcţie de localizarea lor în lobulul hepatic. Ficatul devine funcţional foarte timpuriu, având un rol important în manifestările metabolice embrionare. La nivelul ficatului se realizează sinteza proteinelor: protrombina, fibrinogen, serualbumine şi globuline serice. Ficatul are un rol important în hematopoieza. În lunile 2 - 7 i.u. ficatul, prin intermediul materialului mezenchimal pe care-l conţine, devine centru eritroformator; proprietatea hematoformatoare se poate relua şi după naştere. Vascularizaţia ficatului este diferită faţă de cea a altor organe, provine din două surse: -pe de o parte artera hepatică, ram din trunchiul celiac, care aduce la ficat sânge oxigenat; -pe de altă parte sânge venos de la organele abdominale, bogat în substanţe nutritive, prin sistemul port. 25% din sângele ce perfuzează ficatul este arterial şi 75% venos . Sângele părăseşte ficatul prin venele suprahepatice care se deschid în vena cavă superioară. La om fluxul sangvin hepatic este de 1,5 l/min. Trunchiul arterial vitelin trece prin grosimea lamei splanhnice spre vezicula ombilicală, unde se ramifică în aria vasculară formând o reţea de capilare situate profund. Artera vitelină stângă se atrofiază şi dispare. După atrofierea veziculei ombilicale artera vitelină dreaptă ia parte la formarea arterei mezenterice superioare. Din reţeaua venoasă superficială a ariei vasculare viteline, care este o continuare a reţelei profunde arteriale, iau naştere venele viteline care străbat septul transvers şi ficatul, pentru a se vărsa în sinusul venos. 483

Embriologie umană

Vena vitelină stângă dispare în segmentul suprahepatic şi prehepatic, persistă doar un mic segment ce ia parte la formarea venei porte. Pe măsură ce ficatul evoluează, vena vitelină dreaptă se păstrează parţial în segmentul prehepatic şi în totalitate în segmentul suprahepatic. Sângele hepatic este drenat numai prin segmentul suprahepatic al venei viteline drepte, vena hepatică comună - ce va deveni segmentul hepatic al venei cave inferioare. Segmentele periferice ale venelor viteline după naştere vor forma ligamentele ombilicale laterale. Segmentul arterei ombilicale de la origine şi până la mugurele arterei iliace externe devine arteră iliacă comună, iar de la acest nivel arteră hipogastrică. La naştere, când circulaţia placentară se întrerupe, segmentul arterelor ombilicale (dreaptă şi stângă) cuprins între ombilic şi vezica urinară degenerează formând ligament ombilical medial (drept şi stâng). III. 1. 3. Malformaţii congenitale ale ficatului, vezicii biliare şi căilor biliare Deşi relativ rare, anomaliile şi malformaţiile congenitale ale ficatului şi căilor biliare pot determina patologii severe, uneori incompatibile cu viaţa. III. 1. 3. 1. Malformaţii congenitale ale ficatului III. 1. 3. 1. a. Anomaliile numerice Agenezia ficatului - malformaţie congenitală gravă, incompatibilă cu viaţa. Atrofia unui lob hepatic (deficit de dezvoltare), ficatul multilobat. Appendix fibrosa hepatis - constituie o variantă anatomică. O extensie a lobului stâng hepatic acoperă splina şi se inseră pe peretele posterior şi diafragm. Poate include canalul cistic şi lobi hepatici. III. 1. 3. 1. b. Anomaliile hepatice de sediu Ficatul ectopic - întregul organ, unul sau mai mulţi lobi hepatici pot fi situaţi în torace, ca urmare a lipsei de dezvoltare a diafragmei. Ficatul situat sub rebordul costal stâng - se observă în cazurile de transpoziţie viscerală totală; se asociază cu poziţia anormală a splinei, care este situată sub rebordul costal drept. III. 1. 3. 1. c. Malformaţii hepatice congenitale cu transmitere ereditară Ficatul polichistic congenital - se transmite autozomal recesiv, este asociat 484

Embriologie umană

frecvent cu hioplazia renală sau cu rinichiul polichistic congenital.

III. 1. 3. 2. Variante anatomice şi malformaţii congenitale ale vezicii biliare III. 1. 3. 2. a. Anomaliile numerice - sunt foarte rar întâlnite; se asociază frecvent cu alte anomalii. Atrezia căilor biliare - malformaţie congenitală gravă, ce se manifestă imediat după naştere, prin apariţia unui icter progresiv. Agenezia veziculei biliare - incidenţa este de 0,003% , se defineşte prin absenţa veziculei biliare care poate fi totală sau poate persista ca rudiment situat pe flancul drept al căii biliare principale; uneori vezicula biliară este înlocuită de un cordon fibros. Ca malformaţie congenitală izolată, nu se manifestă clinic, căile biliare devenind un adevărat rezervor pentru secreţia biliară. Agenezia veziculei biliare asociată cu atrezia căilor biliare constituie o malformaţie congenitală gravă, care determină decesul în primele 12 – 18 luni după naştere. Duplicaţia veziculei biliare - este foarte rară, incidenţa fiind 0,002%; definitorie este prezenţa a două canale cistice care drenează, fiecare, una dintre cele două vezicule biliare, în canalul coledoc. Triplicaţia veziculei biliare - anomalia se datorează unei imperfecte cavitaţii a mugurelui vezicular. Veziculele prezintă dezvoltare inegală şi o structură imperfectă a tunicii musculare fiind deci stazice şi litogenice.

III. 1. 3. 2 b. Anomalii de mărime Vezicula rudimentară - este o veziculă biliară în miniatură dar cu aspect perfect normal în ceea ce priveşte structura peretelui diferenţiindu-se astfel de vezicula scleroatrofică. Nu depăşeşte în dimensiuni 1,5 – 2 cm lungime. Vezicula gigantă - trebuie deosebită de macroveziculele gigante secundare unor obstacole subaiacente, anomalia citată se caracterizează prin prezenţă unui aparat diverticular de dimensiuni foarte mari, fundul ei ajungȃnd uneori până la nivelul pelvisului. III. 1. 3. 2. c. Anomalii de formă Vezicula biliară segmentată - este determinată de o cavitaţie incompletă a organului; se caracterizează prin existenţa unui singur canal cistic şi a unei irigaţii arteriale unice, criteriu care o deosebeşte de vezicula biliară dublă şi de cea triplă. Vezicula septată - septul sau septurile sunt reprezentate de îngroşări ale peretului realizate pe seama tunicii mijlocii. Diverticulul biliar - prezintă toate cele trei tunici la nivelul pungii 485

Embriologie umană

diverticulare; este o anomalie foarte rară, incidenţa 0,002%. diverticulul poate fi sesil sau pediculat, situat inferior sau superior. Vezicula biliară răsucită - este caracterizată prin aspectul spiralat sau dublu volvulat organo-axial. III. 1. 3. 2. d. Anomalii de poziţie Localizarea anormală a vezicii biliare poate fi consecinţa unui dissinergism între dezvoltarea mugurelui hepatic şi a canalului biliar. Ectopiile adevărate sunt citate foarte rar şi apar atunci când mugurele biliar se dezvoltă total independent de cel hepatic. Ectopia vezicii biliare - diversele localizării ectopice prezintă importanţă mai mult teoretică, fiind extrem de rară. Localizarea este de obicei: lombară, iliacă, retroperitoneal pararenal drept. Vezicula intrahepatică - este cea mai frecventă anomalie de poziţie ale veziculei biliare; o situaţie parţială o constituie vezicula parţial intrahepatică. Poziţia aceasta se asociază frecvent cu anomalii ale canalelor hepatice. Vezicula biliară situată „la stânga” - nu trebuie confundată cu situaţia de „situs inversus”. Canalul cistic poate fi scurt şi deschis pe faţa stângă a etajului supramezocolic, sau poate înconjura canalul coledoc pentru a se deschide pe marginea sa dreaptă (variantă de canal cistic „spiralat”). Vezicula biliară în poziţie „transversală” - această anomalie determină vărsarea separată a canalelor hepatice stâng şi drept ( nu se mai unesc). Vezicula biliară în „interpoziţie pediculară” este o anomalie extrem de rară - 0,001%. Poate fi situată la dreapta, la stânga sau central, în funcţie de raporturile cu artera hepatică proprie şi canalul coledoc. Vezicula biliară în poziţie „posterioară” - se referă la porţiunea din spatele şanţului sagital anterior drept. III. 1. 3. 2. e. Variante de traiect şi deversare ale canalului coledoc Ectopia căii biliare principale - este o anomalie rar întâlnită definită prin traiect şi deversare cu totul anormale ale canalului coledoc. Ectopia rezultă din dezvoltarea neconcordantă a fracţiunii biliare a mugurelui hepato-biliar încă din primele stadii de dezvoltare. Bifurcarea porţiunii terminale a canalului coledoc - imediat supraduodenal; se varsă independent în duoden. Deversarea înaltă (coledocul scurt) - se deschide la nivelul genunchiului superior. Deversarea joasă - deversarea se face la nivelul genunchiului inferior dar şi la nivelul duodenului 3; se caracterizează prin păstrarea aparatului sfincterian. 486

Embriologie umană

III. 2. Morfogeneza Pancreasului III. 2. 1. Factori moleculari care intervin în morfogeneza pancreasului Formarea mugurelui pancreatic dorsal este indusă de proteina Factorul 2 de creştere a fibroblaştilor (Fibroblast Growth Factor 2 / FGF2) şi proteina numită activină, membră a familiei Factorului β de transformare a fibroblaştilor (transforming growth factor β TGF – β) sintetizate de celulele mezodermului axial (notocordul) şi de către celulele endoteliului aortei dorsale. Factorul 2 de creştere a fibroblaştilor FGF2 şi Factorului β de transformare a fibroblaştilor TGF-β inhibă expresia proteinei morfogenetice sonic hedgehog (SHH) la nivelul porţiunii caudale a intestinului anterior, în zona din care va lua naştere mugurele pancreatic dorsal. Formarea mugurelui pancreatic ventral este indusă de mezodermul splanhnic. PDX1 (pancreatic şi duodenal homeobox 1), cunoscut şi ca factor promotor al insulinei 1, este un factor de transcripţie necesar pentru dezvoltarea şi maturarea celulelor pancreatice β. Gena IPF1 (la om), PDX1 (la rozătoare) este gena care codifică factorul promotor insulină 1 (Stoffel 1995). Expresia genelor homeotice pereche PAX4 şi PAX6 specifică dezvoltarea componentei endocrine a pancreasului, încât celulele în care sunt exprimate ambele gene se transformă în celule β care vor secreta insulină, celule δ care vor secreta somatostatină, celule γ care vor secreta polipeptid pancreatic. Celulele în care se exprimă numai gena PAX6 devin celule α care vor secreta glucagon (Liew 2008, Johnson 2006). III. 2. 2. Morfodiferenţierea pancreasului Pancreasul îşi are originea în toate cele trei foiţe embrionare: -endoderm (dă naştere parenchimului pancreatic), -ectoderm, (dă naştere parenchimului pancreatic), -mezoderm (dă naştere stromei). În săptămâna a 4-a i.u., la embrionul de 3 - 4mm, se dezvoltă cei doi muguri pancreatici. Mugurii pancreatici dorsal şi ventral iau naştere din endodermul intestinului anterior (endodermul ce căptuşeşte podeaua primei părţi a viitorului duoden). Iniţial, la începutul săptămânii a 4-a există doi muguri pancreatici ventrali, dintre care unul dispare repede, încȃt la formarea pancreasului participă: -un mugure pancreatic ventral, care ia naştere din endodermul duodenului I, împreună cu mugurele hepato-cistic şi apoi pătrunde în mezoduodenul ventral; -un mugure pancreatic dorsal, care ia naştere din endodermul duodenului I 487

Embriologie umană

şi proemină între foiţele mezoduodenului dorsal. Deoarece mugurii pancreatici sunt legati de duoden, căile biliare şi ficat, pancreasul suferă modificări evolutive, atât datorită dezvoltării sale, cât şi dezvoltării organelor amintite. Mugurele pancreatic dorsal creşte mai rapid şi mai mult, în timp ce mugurele ventral rămane mai mic. Modificările pe care le suferă pancreasul în săptămâna a 6-a i.u. sunt urmarea următoarelor procese ce au loc concomitent: -creşterea duodenului în lungime, -formarea curburii duodenale, -rotaţia stomacului 90° în sens orar în jurul axului vertical, urmată de bascularea stomacului, -rotaţia duodenului II, III, IV ca parte a ansei ombilicale, 270° în sens anteorar în jurul unui ax vertical, -deplasarea ficatului spre dreapta şi a splinei spre stânga. În săptămâna a 6-a i.u. mugurele ventral trece înapoia duodenului. Din mugurele ventral se formează partea inferioară a capului pancreasului, procesul uncinat şi canalul Wirsung. Din mugurele dorsal ia naştere partea superioară a capului pancreasului, corpul şi coada pancreasului precum şi canalul Santorini; uneori cele două canale se pot deschide separat. În săptămâna a 7-a i.u. cei doi muguri pancreatici fuzionează realizând un organ unic. Cele două canale individuale ale pancreasului ventral şi dorsal se unesc, încât anatomia definitivă a canalelor pancreatice diferă de cea iniţială; canalul pancreatic format pe seama canalului Wirsung preia canalul Santorini. În săptamana a 8 - a i.u. ampula hepato-pancreatică proemină în duoden şi formează papila mare duodenală. Structural, acinii pancreasului exocrin apar în luna a 3-a i.u. ca derivate colaterale ale canalelor primitive. Acinii rămȃn conectaţi cu canalele pancreatice mai largi prin mici canale secretorii. Mugurii pancreatici sunt iniţial plini, apoi se tunelizează formând acini. Pancreasul primitiv este format din celule epiteliale relativ nediferenţiate, asemănător morfologic cu celule ductale până în săptămâna a 9-a i.u. Ţesutul mezenchimal al mezoduodenului în care creşte pancreasul dă naştere unei capsule conjunctive subţiri din care pornesc septuri ce vor împărţi glanda în lobi şi lobuli. Există diferenţe între pancreasul embrionar şi adult, în ceea ce priveşte: -morfologia, -continutul enzimatic, -capacitatea secretorie. Timpuriu dezvoltate, celulele pancreasului conţin un reticul endoplasmatic rugos, 488

Embriologie umană

slab reprezentat şi nu există granule de zimogen. În evoluţie, apar granule care cresc treptat în dimensiuni şi tind să ocupe majoritatea citoplasmei celulei, inclusive regiunile latero-bazale. În săptămâna a 12-a i.u. la microscopul electronic pot fi identificate granulele de zimogen, precum şi reticulul endoplasmatic rugos încă redus şi aparatul Golgi. În săptămâna a 20-a i.u. a sunt vizibile granulele mari de zimogen ca şi la adult. Fiecare enzimă are un moment propriu de apariţie şi vor creşte în concentraţie pe etape diferite. Tripsina este secretată în luna a 5-a i.u. Diferenţierea pancreasului continuă şi după naştere interesând atât volumul granulelor de zimogen cât şi cantitatea de reticul endoplasmatic rugos. Pancreasul endocrin suferă fenomene evolutive paralele cu componenta exocrină, iar hormonii insulari preced apariţia granulelor secretorii în celulă. La finele lunii a 3-a i.u. o serie de acini se separă de restul pancreasului constituind insule Langerhans; insule distincte dar în etape diferite de dezvoltare, sunt observate între săptămânile 12 - 16 i.u. Celulele insulinosecretante (beta) cresc continuu numeric cu vârsta, pe cȃnd cele secretante de glucagon (alfa) cresc numeric în timpul vietii fetale şi descresc la copil şi adult. Majoritatea celulelor insulare se dezvoltă în coada pancreasului şi pancreasul dorsal. Insulele derivate din pancreasul ventral sunt mai bogate în celule polipeptid secretante, în timp ce insulele provenite din mugurele pancreatic dorsal sunt mai bogate în celule secretante de glucagon. Pancreasul endocrin este constituit din cca 1 000 000 de acini care secretă insulina începând cu lunile 4 - 5 i.u. III. 2. 3. Malformaţii congenitale ale pancreasului Pancreasul aberant - constă în insule de ţesut pancreatic situate mai frecvent în diverticulul Meckel, uneori în pereţii stomacului, la nivelul intestinului sau în raport cu splina. Pancreasul accesor - are aspectul unei mase de ţesut pancreatic care se dezvoltă în peretele duodenului. Pancreasul inelar - se formează ca urmare a unui deficit de rotaţie a mugurelui pancreatic ventral, care nu se deplasează, rămâne situat anterior de duoden şi fuzionează cu mugurele pancreatic dorsal. Comprimarea duodenului de către pancreasul inelar poate determina apariţia stenozei duodenale sau obstrucţia completă a duodenului, în primele zile după naştere. Copiii de sex masculin prezintă mai frecvent pancreas inelar. 489

Embriologie umană

Noduli şi vezicule pancreatice accesorii - iau naştere prin migrarea anormală, concomitentă, a unuia dintre cei doi muguri pancreatici împreună cu mugurele hepatic alcătuind împreună un nodul sau o veziculă pancreatică situate în apropierea veziculei biliare. Bibliografie: 1. Aly Fatima, „Salivary glands Embryology”, PathologyOutlines.com, Inc. 2010 2. Andronescu A. Anatomia dezvoltării omului, Ed. Med. Bucureşti, 1987 3. Anghelescu V. Embriologie normală şi patologică, Ed. Academiei, Bucureşti,1983 4. Chircor Lidia, Dina Constantin, Variante anatomice şi malformaţii congenitale Editura Paco Bucureşti, 2007 5. Chircor Lidia, Surdu Loredana, Compendiu de Embriologie, Editura Ex Ponto, 2012 6. Chiriac M., Zamfir M., Antohe D. Anatomia trunchiului, vol.II, Universitatea de medicină şi farmacie Iaşi, 1991 7. D'Amour K.A., Bang A.G., Eliazer S., Kelly O.G., Agulnick A.D., Smart N.G., Moorman M.A., Kroon E., Carpenter M.K., Baetge E.E. Production of pancreatic hormone-expressing endocrine cells from human embryonic stem cells. Nat. Biotechnol. 24 (11): 1392–401. 2006 8. Fair J.H., Cairns B.A., Lapaglia M., Wang J., Meyer A.A., Kim H., Hatada S., Smithies O., Pevny L., Induction of hepatic differentiation in embryonic stem cells by co-culture with embryonic cardiac mesoderm. Surgery;134(2):189-96. 2003 9. Fajans S.S., Bell G.I., Polonsky K.S. Molecular mechanisms and clinical pathophysiology of maturity-onset diabetes of the young. N. Engl. J. Med. 345 (13): 971–80. 2001 10. Geormăneanu Mircea, Patologie indusă prenatal, Edit. Medicală, Bucureşti, 1989 11. Green R. The human embryo Research debates Oxford Univ. Press, 2001 12. Harrison M.R., Evans M.I. The Unborn Patient, 3rd ed., 2001 13. Holsinger C.F., Bui D.T. Salivary Gland Disorders, Springer-Verlag Berlin Heidelberg/ 978-3-540-47070-0, pp 1-16. 2007 14. Jaskoll T., Melnick M. Branching Morphogenesis, Jamie A. Davies/ Embryonic Salivary Gland Branching Morphogenesis/Publisher Springer US/ pag. 160-175. 2005 15. Johnson J.D., Ahmed N.T., Luciani D.S., Han Z., Tran H., Fujita J., Misler S., Edlund H., Polonsky K.S. Increased islet apoptosis in Pdx1+/- mice. J. Clin. Invest. 111 (8): 1147–60. 2003 490

Embriologie umană

16. Johnson J.D., Bernal-Mizrachi E., Alejandro E.U., Han Z., Kalynyak T.B., Li H., Beith J.L., Gross J., Warnock G.L., Townsend R.R., Permutt M.A., Polonsky K.S. Insulin protects islets from apoptosis via Pdx1 and specific changes in the human islet proteome. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103 (51): 19575–80. 2006 17. Krishnarao Appasani, Raghu K. Appasani, Stem Cells & Regenerative Medicine: From Molecular Embryology to Tissue Engineering, Humana Press, 2010 18. Larsen J. W., Human Embryology, 3rd Edition, Churchill Livingstone, 2001 19. Larsen J. W., Anatomy: Development, Function, Clinical Correlations, Saunders, 2002 20. Larsen M., Yamada K.M., Musselmann K. Systems analysis of salivary gland development and disease, Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2(6):670-82. 2010 21. Liew C.G., Shah N.N., Briston S.J., Shepherd R.M., Khoo C.P., Dunne M.J., Moore H.D., Cosgrove K.E., Andrews P.W. PAX4 enhances beta-cell differentiation of human embryonic stem cells. PlOS one 3 (3): e1783. 2008 22. Lourenço S.V., Uyekita S.H., Lima D.M.C., Soares F.A. Developing human minor salivary glands: morphological parallel relation between the expression of TGF-beta isoforms and cytoskeletal markers of glandular maturation. Virchows Archiv, Volume 452, Issue 4, pp 427-434. 2008 23. Moore Keith L., T.V.N. Persaud, The Developing Human- Clinically Orientated Embryology, 6th Edition, Suanders Elsevier, 2003 24. Moore and Persaud, Before We Are Born, 5th ed. 2003 25. Moore K.L., Persaud T.V. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 9th ed., Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2011 26. Müller F., O'Rahilly R., The Prechordal Plate, the Rostral End of the Notochord and Nearby Median Features in Staged Human Embryos, Cells Tissues Organs; 173 (1): 1-20. 2003 27. O'Rahilly Ronan, Müller Fabiola, Human Embryology and Teratology, 3rd ed., New York: Wiley-Liss. 2001 28. Patel V.N., Rebustini I.T., Hoffman M.P. Salivary gland branching morphogenesis, Differentiation. 74(7):349-64. 2006 29. Păduraru D.Ţ.T.et all. Anatomia ficatului în Proceeding de anatomie macroscopică şi disecţie a ficatului, Edit UMF Gr T Popa Iaşi, 2012 30. Poirier J., Cohen I., Baudet J. Embryologie Humaine, Maloine S.A.Edit. Paris, 1992 31. Poirier J., Catala M., Poirier I., Baudet J., Leçons d'embryologie humaine, 4ème éd., Paris, Vigot, 2006

491

Embriologie umană

32. Rogers D.S., Paidas C.N., Morreale R.F., Hutchins G.M., Septation of the anorectal and genitourinary tracts in the human embryo: crucial role of the catenoidal shape of the urorectal sulcus. Teratology; 66(4):144-52. 2002 33. Rossi J.M., Dunn N.R., Hogan B.L., Zaret K.S., Distinct mesodermal signals, including BMPs from the septum transversum mesenchyme, are required in combination for hepatogenesis from the endoderm., Genes Dev. 15(15): 2001 34. Sadler T.W., Langman J. Langman's Medical embryolog, 7th ed., Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 1995 35. Sadler Thomas W., Langman J. Langman's Medical embryology, 12th ed., Philadelphia, edit. Wolters Kluwer Lippincott Williams & Wilkins, 2013 36. Schoenwolf Gary C., Bleyl Steven B., Brauer Philip R. Larsen’s human Embryology, 5th ed., Churchill Livingstone/Elsevier, 2014 37. Sido - Gridorescu Fr. Embriogie Generală şi specială, Edit. Casa Cărţii de ştiinţă, 2006 38. Schmidt Ana-Nadia Embriologie Specială edit. Intelcredo, 2002 39. Stanger B.Z., Tanaka A.J., Melton D.A. Organ size is limited by the number of embryonic progenitor cells in the pancreas but not the liver. Nature 445 (7130): 886–91. 2007 40. Stein R. The islet beta cell-enriched MafA activator is a key regulator of insulin gene transcription. J. Biol. Chem. 280 (12): 11887–94. 2005 41. Steinberg Z., Myers C., Heim V.M., Lathrop C.A., Rebustini I.T., Stewart J.S., Larsen M., Hoffman M.P. FGFR2b signaling regulates ex vivo submandibular gland epithelial cell proliferation and branching morphogenesis, Development. 132(6):1223-34. 2005 42. Stoffel M., Stein R., Wright C.V., Espinosa R., Le Beau M.M., Bell G.I. Localization of human homeodomain transcription factor insulin promoter factor 1 (IPF1) to chromosome band 13q12.1. Genomics 28 (1): 125–6. 1995 43. Zaret K.S. Hepatocyte differentiation: from the endoderm and beyond. Curr Opin Genet Dev. 11(5):568-74. 2001 44. Zhao L., Guo M., Matsuoka T.A., Hagman D.K., Parazzoli S.D., Poitout V, Stein R. The islet beta cell-enriched MafA activator is a key regulator of insulin gene transcription. J Biol Chem. 280(12):11887-94. 2005

492

Embriologie umană

MORFOGENEZA APARATULUI URINAR Aparatul urinar are legături strânse anatomo-funcţionale cu aparatul genital atât în timpul dezvoltării embrio-fetale cât şi în morfologia definitivă. Cunoaşterea fazelor dezvoltării ontogenetice face posibilă interpretarea justă a malformaţiilor care pot surveni în cursul evoluţiei (de cele mai multe ori acestea reprezentând oprirea într-un anumit stadiu al ontogenezei). În cursul primelor trei săptămâni de dezvoltare mezoblastul intraembrionar se diferenţiază în trei părţi: 1. mezoblastul paraaxial - constituie somitele; 2. mezoblastul lateral - se despică în somato şi splanhnopleură; 3. mezoblastul intermediar - pune în legătură cele 2 structuri de mai sus. În regiunea cervicală mezoblastul intermediar este segmentat în metamere, în regiunea toracală îşi pierde progresiv metamerizarea, iar în partea caudală constituie o masă de ţesut nesegmentat. Totalitatea maselor intermediare formează cordonul nefrogen. În regiunile cervicală şi toracală superioară metamerele mezoblastice formează nefrotomul. Acest material nefrogen rupe legăturile cu somitele, migrează si constituie corpul WOLFF (creasta uro-genitală), la nivelul căruia se vor dezvolta şi gonadele. În regiunea sacrată nefrotoamele formează blastemul metanefrogen. I. FACTORI MOLECULARI CARE INTERVIN ÎN MORFOGENEZA RINICHIULUI Dezvoltarea rinichilor este reglată prin interacţiuni reciproce epiteliomezenchimatoase. Epiteliul mugurelui ureteral şi mezenchimul blastemului metanefrogen sunt derivate de mezoderm. Există mai multe căi de semnalizare care funcţionează în diferite etape ale dezvoltării rinichilor. Printre acestea se numără BMP, FGF, Wnt, sonic hedgehog, GDNF, HGF. Un rol important îl joacă şi factorii de transcripţie Pax2, Lim1 şi Wt1. Moleculele semnalizatoare sunt prezente la suprafaţa celulei. Unele sunt exprimate în epiteliu, altele în mezenchim. Etapele timpurii ale dezvoltării sistemului urinar depind de acţiunea acidului retinoic, care stabileşte limita de expresie a genelor Hox4-11 ce determină limitele cranio-caudale ale sistenului urinar timpuriu. Răspunsul molecular al mezodermului intermediar constă în exprimarea factorilor de transcripţie Pax2 şi 8 care induc Lim1. Acesta este necesar pentru agregarea celulelor mezenchimale ale mezodermului intermediar în canalul pronefrotic. Proteina Wt1(Wilms tumor 1), exprimată în mezenchim, determină blastemul metanefrogen să răspundă la acţiunea inductoare a mugurelui ureteral.

493

Embriologie umană

Wt1 reglează producţia factorilor GDNF (factorul neutrofic derivat din celulele gliale) şi UGF (factorul de creştere a hepatocitelor), care la rândul lor stimulează creşterea şi ramificarea mugurelui ureteral. Mugurele ureteral exprimă un receptor RET pentru GDNF şi un receptor MET pentru HGF. Mugurele ureteral răspunde la acţiunea inductoare a blastemului metanefrogen, secretând BMP7 şi FGF2 care, la rândul lor, stimulează proliferarea blastemului metanefrogen, blochează apoptoza şi menţin producţia de Wt1. Mugurele ureteral RET MET

GDNF

HGF FGF2

BMP7

Blastemul metanefrogen Schema. nr. 1. Schema căilor de semnalizare între mugurele ureteral şi blastemul metanefrogen ( după Khaled).

Mezenchimul suferă o tranziţie mezenchim-epiteliu ca răspuns la acţiunea factorilor de transcripţie Pax2 şi Wnt4 şi începe formarea precursorilor epiteliali ai tubilor renali. Mezenchimul conţine iniţial proteine precum fibronectină, colagen de tip I şi III, care vor fi înlocuite cu proteine de tip epitelial (laminina, syndencan1, colagen tip IV). Mutaţii ale factorilor de transcripţie, ale moleculelor de semnalizare pot duce la inhibarea creşterii mugurelui ureteral şi agenezie renală. II. DEZVOLTAREA APARATULUI URINAR Clasic se consideră că sistemul excretor renal se formează din trei organe care se succed în timp şi spaţiu pe parcursul dezvoltării embrionare: pronefros, mezonefros şi metanefros. II. 1. Dezvoltarea rinichiului şi căilor urinare II. 1. 1. Pronefros (rinichi primordial, rinichi cefalic) Apare la embrionul cu 11 somite, cuprinde 2 - 3 segmente şi reprezintă forma cea mai timpurie a aparatului urinar. 494

Embriologie umană

În formele tipice dezvoltarea rinichiului pronefros are loc astfel: - în masa nefrotomului apare un spaţiu numit nefrocel care comunică cu celomul intern; - din peretele dorsal al nefrocelului apare prin evaginare un diverticul denumit canalicul pronefrotic care prezintă un orificiu de comunicare cu nefrocelul (nefrostomă). Caracteristic pentru rinichiul pronefros este faptul că în dreptul unei somite iau naştere un singur nefrocel şi un singur canalicul pronefrotic. Ulterior canaliculul pronefrotic creşte comunicând cu canalul Wolff sau ureterul primitiv al cărui capăt distal se deschide în cloacă. Concomitent către nefrocel se îndreaptă un vas arterial pornit din aortă care formează un ghem de capilare care se înfundă în peretele nefrocelului formând glomerulul intern. Un alt vas arterial provenit din aortă formează un ghem capilar care se înfundă în peretele medial al celomului (glomerul extern). Glomerulii externi sunt tranzitorii. La om pronefrosul este un organ rudimentar structurat şi nefuncţional, însă existenţa sa este importantă deoarece distrugerea sau secţionarea canalului colector primar pronefrotic este urmată de apariţia unui mezonefros rudimentar şi de o lipsă totală de dezvoltare a metanefrosului. De asemenea, partea epitelială are rol în formarea structurilor de filtrare; grefa de ţesut pronefrotic ducând la apariţia de glomeruli, tubi contorţi şi canal colector. Are deci un rol inductor. II. 1. 2. Mezonefros (corpul Wolff, rinichi intermediar) La om acest al doilea organ urinar îşi începe dezvoltarea la sfârşitul săptămânii a 4-a a perioadei embrionare, atingând dezvoltarea maximă la mijlocul lunii a 2-a i.u. La femeie această structură dispare în totalitate încă din perioada fetală. La bărbat contribuie la formarea căilor genitale. Mezodermul intermediar din regiunea toracală şi lombară dă naştere unor vezicule mezonefrotice care devin tubuli mezonefrotici situaţi de o parte şi de cealaltă a coloanei vertebrale, care nu comunică cu celomul. Tubulii mezonefrotici în totalitatea lor alcătuiesc corpul Wolff, structură pasageră la om, care la peşti şi amfibieni persistă ca rinichi definitiv. Tubulii se succed temporal, cranio-caudal. Extremitatea medială a fiecărui tubul mezonefric ia formă de cupă, devenind capsula Bowman. Extremitatea laterală a fiecărui tubul mezonefrotic se deschide în canalul mezonefrotic Wolff. La vezicula mezonefrotică ajunge un vas arterial - pornit din aortă - care formează un glomerul capilar. Pereţii veziculei mezonefrotice se mulează în jurul glomerulului formând capsula Bowmann care împreună cu glomerulul constituie corpusculul mezonefrotic asemănător unui corpuscul Malpighian din rinichiul definitiv.

495

Embriologie umană

Reţeaua capilară este colectată de venele cardinale posterioare şi venele subcardinale. Canalul mezonefrotic Wolff se deschide în cloacă, în zona de implantare luând naştere mugurele ureteral, care se dezvoltă în sens cranial. În săptămânile 5 - 6 la nivelul corpului Wolff (mezonefros) ia naştere o structură fuziformă denumită creasta uro-genitală care se proiectează în cavitatea celomică la nivelul mezenterului dorsal, fiind întinsă de la septum transversum (anterior) la al 5-lea segment lombar (posterior); aici se vor dezvolta glandele reproducătoare. La data dezvoltării maxime mezonefrosul se prezintă ca un organ voluminos, ovoid, aşezat pe peretele abdominal posterior de fiecare parte a liniei mediane. Este legat de perete printr-un mezou scurt (mezoul corpului Wolff), iar de diafragm se prinde prin ligamentul diafragmatic. Capătul caudal este fixat de fundul cavităţii peritoneale prin ligamentul inghinal. La bărbat, corpul Wolff contribuie la formarea căilor genitale. Deşi mezonefrosul funcţionează ce organ excretor tranzitoriu, ductul său mezonefrotic este foarte important: A) are rol inductiv în dezvoltarea metanefrosului (rinichiul definitiv) B) are rol inductiv în dezvoltarea canalelor paramezonefrotice Müller C) la bărbat se diferenţiază în sistemul ductelor sexuale; la femeie involuează, persistă ca relicve epooforul şi parooforul. Mugurele ureteral ia naştere în săptămâna a 5-a i.u. din canalul mezonefrotic Wolff, în zona de implantare a acestuia în cloacă, la nivelul segmentului sacrat 1, la joncţiunea canalului Wolff cu cloaca, pe faţa dorsală a unghiului pe care îl face canalul mezonefrotic înainte de a intra în cloacă. Mugurele ureteral creşte rapid prin capătul liber dilatat, care reprezintă viitorul pelvis renal. Căile urinare (ureter, pelvis, calice mari, calice mici, inclusiv tubii colectori) se formează prin bifurcaţii successive ale mugurelui ureteral dezvoltat din mezodermul canalul mezonefrotic Wolff, în zona de implantare a acestuia în cloacă. Pelvisul renal se formează din extremitatea bombată a mugurelui ureteral care se ramifică dicotomic de 4 ori în cursul săptămânilor 4 – 6 i.u.: -Prima ramificare = 2 ramuri -A 2-a ramificare = 4 ramuri -A 3-a ramificare = 8 ramuri -A 4-a ramificare = 16 ramuri Prin coalescenţa parţială a celor 16 ramuri se formează 2 - 4 calice majore. În săptămâna a 7-a se formează calicele mici. Ele se deschid în calicele mari. Generaţia a 2-a de ramuri ale mugurelui ureteral formează calicele mici şi papila renală. 496

Embriologie umană

Calicele mici urcă spre papila renală pe care o îmbracă formând fundurile de sac caliceale (fornix). Ramificarea dicotomică continuă până în săptămâna 32 i.u. când se ajunge la a 15-a generaţie de ramuri. Calibrul tubulilor se reduce progresiv, în final la periferia blastemului metanefrogen se formează 1 – 3 milioane tubi colectori. Dezvoltarea tubilor colectori renali începe în timpul săptămânii a 4-a i.u.; prin procese complexe se formează tubi de ordin II, III şi chiar XXX. Tubii de ordin II şi cei următori vor deveni tubi colectori definitivi ai rinichiului adult. Ramificaţiile celor 20 de tubi colectori ai fiecărei papile renale formează tubii colectori renali, care alcătuiesc piramidele renale din medulară, apoi pătrund în cortexul renal formînd pars radiata. Joncţiunea dintre tubii colectori dezvoltaţi din mezonefros şi nefroni, dezvoltaţi din metanefros, are loc în luna a 3-a i.u. rinichiul devenind astfel funcţional. Mugurele ureteral ia contact cu blastemul metanefrogen. Prin bifurcarea mugurelui ureteral se separă de o parte şi de cealaltă a fiecărei noi ramuri câte o masă de ţesut metanefrotic. Pronefrosul

Canal mezonefrotic Wolff

Mezonefrosul

Mugurele ureteral Cloaca

Blastemul metanefrogen

Figura nr. 1. Dezvoltarea rinichiului: pronefros, mezonefros şi metanefros.

II. 1. 3. Metanefros (rinichiul definitiv) Metanefrosul iniţial compact sub forma unui blastem metanefrogen este segmentat prin bifurcarea succesivă a mugurelui ureteral. 497

Embriologie umană

Blastemul metanefrogen înconjoară fiecare tub nou-format; se condensează pentru a forma mase celulare peritubulare. Sub inducţia semnalelor provenite de la ansa ureterală, celulele mezenchimale se transformă în vezicule care se alungesc, iau forma de „S” devenind tubular, cu 3 porţiuni: -porţiunea distală devine ramul ascendent al ansei Henle şi tubul contort distal, -porţiunea mijlocie devine tubul contort proximal şi ramul descendent al ansei Henle, -porţiunea proximală devine capsula glomerulară. Capsulele de ţesut metanefrogen obţinute prin diviziunea mugurelui ureteral proliferează concomitent cu fiecare nouă diviziune a arborelui ureteral. Imediat după formare, capsulele metanefrogene se transformă în vezicule metanefrogene, se alungesc (se formează ansa Henle) şi se încurbează (se formează tubul contort proximal şi tubul contort distal) devenind nefroni. Epiteliul veziculelor metanefrogene secretă factori angiogenetici. Extremitatea proximală a nefronului se invaginează pentru a forma capsula Bowmann a glomerulului, astfel, celule endoteliale sunt aduse în capsula glomerulară şi pe măsură ce iau contact cu vasele aferente se apropie de epiteliul veziculei metanefrogene iar la locul de contact se turtesc alcătuind structura bilaminară a capsulei Bowman (corpusculul renal). Concomitent cu formarea corpusculului renal, extremitatea distală a veziculei metanefrogene se deschide într-un tub colector, stabilindu-se astfel o comunicare între elementele secretoare ale nefronului (format din blastemul metanefrogen) şi elementele excretorii (formate pe seama mezonefrosului) cu tubul colector (mezonefrogen) învecinat. Rinichiul metanefros devine funcţional, poate filtra plasma de la glomerul. Prin tubul contort proximal, filtratul glomerular (urina primară) trece în ansa Henle, apoi în tubul contort distal de unde ajunge în tubul colector. În tubulii colectori se formează urina secundară (prin resorbţie şi secreţie) care este eliminată în pelvis şi apoi prin ureter ajunge în vezica urinară, de unde urina fetală este excretată în cavitatea amniotică. Formarea de noi nefroni se opreşte la un făt de 2100 - 2500 de grame, dar la prematurii sub 2500 nefrogeneza continuă postpartum. La termen fiecare rinichi conţine între 850000 – 1000000 nefroni. Iniţial metanefrosul este situat în pelvis în dreptul primelor două vertebre sacrate, cu marginea convexă dorsal, iar hilul situat ventral, în contact cu peretele ventral al abdomenului. În săptămâna a 8-a i.u. metanefrosul începe procesul de ascensiune şi rotaţie. Ascensiunea are loc în două etape: -ascensiunea rapidă în S8, datorită creşterii în lungime a peretelui 498

Embriologie umană

abdominal şi desfăşurării coloanei vertebrale, -ascensiunea lentă până la vârsta de 11 ani. Pe parcursul acestei ascensiuni rinichii întâlnesc un obstacol (artera mezenterică inferioară, ultim ram median al arterei aorte, pe care dacă nu o depăşesc (rinichiul în potcoavă) nu pot ajunge în poziţia normală, în regiune L1 – L2 devenind rinichi ectopici. Tabelul nr. 1. Dezvoltarea aparatului urinar în funcţie de vârsta gestaţională SĂPTĂMÂNI DEZVOLTAREA APARATULUI URINAR ÎN FUNCŢIE DE I.U. VÂRSTA GESTAŢIONALĂ Pronefros 4–6 Mezonefros/duct mezonefrotic Muguri ureterali, extrofia ductelor mezonefrotice şi ureterelor în peretele vezicii Calice mari şi mici 6–7 Începe ascensiunea rinichilor Rinichii devin funcţionali 8 – 11 Arhitectura rinichiului este finalizată între săptămânile 12 – 20 a 5-a i.u. – a 15-a i.u. 32 Sistemul canalelor colectoare este complet

Concomitent cu ascensiunea are loc rotaţia rinichilor 90°, astfel încât marginea convexă ajunge lateral, iar hilul medial; acest proces se termină în lunile a 4-a – a 5-a i.u. În decursul lunii a 3-a i.u. rinichiul devine funcţional dar nu intervine decât atunci când funcţia excretorie a placentei este deficitară. La naştere rinichii au aspect multilobular. Mărirea de volum a nefronilor şi a parenchimului renal în timpul copilăriei determină aspectul neted al rinichilor la adult. Sistemul vascular al rinichiului definitiv diferă de cel al etapelor anterioare, nu numai ca sursă dar şi ca aspect. În momentul apariţiei sale rinichiul este vascularizat de vase arteriale tranzitorii, ramuri ale arterei iliace comune şi aortei; pe măsură ce ascensionează spre poziţia definitivă este vascularizat de ramuri ale arterelor mezonefrotice (arterele intersegmentare dispuse între segmentele T11 - L4). Arterele renale definitive se formează din regiunea lombară a aortei. Vasele arteriale tranzitorii în mod normal dispar. Artera segmentului L2 va rămâne definitivă, iar uneori pot persista şi alte artere (1 – 2 artere polare). Există numeroase variante de artere şi vene renale care reflectă modificările vasculare datorate migrării rinichilor. Rinichii au o arteră renală unică şi o venă renală unică în proporţie de 39% din cazuri. În perioada metanefrosului rinichii au o vascularizaţie dublă: arterială din aortă şi venoasă sub formă de sistem port renal. Venele advehente, ce aduc sîngele, urmează calea arborelui ureteral, iar cele revehente, calea ramificaţiei arteriale omonime. 499

Embriologie umană

II. 2. Dezvoltarea regiunii cloacale Cloaca reprezintă un receptacul comun în care se deschid canalele urogenitale şi intestinul posterior la mamiferele inferioare. Până în săptămâna 7 şi embrionul uman posedă această structură dar de la această dată, ea va fi divizată într-o porţiune anterioară (vezica urinară) şi o porţiune posterioară (rectul), între cele două formându-se perineul. Cloaca are origine dublă: endodermală (sinusul uro-genital şi rectul) şi ectodermală (segmentul cloacal superficial). În cloacă se deschid: canalul alantoidian, ureterele şi canalele mezonefrotice Wolff.

Alantoida Membrana cloacală Cloaca

Canal mezonefrotic

Septul uro- rectal

Blastemul metanefrogen

Uracul

Rinichiul

Sinusul uro- genital

Ureterul

Membrana uro-genitală

Canalul mezonefrotic

Membrana anală

Rectul Figura nr. 2. Septarea cloacăi.

La extremitatea cranială a cloacăi se află o masă mezodermală care proliferează caudal ca sept uro-rectal Tourneaux şi ia contact cu membrana cloacală (care închide ventral cloaca) în săptămâna a 7-a i.u. Astfel cloaca se septează în: 500

Embriologie umană

1. sinus uro-genital - închis caudal de membrana uro-genitală care se resoarbe rapid; 2. canal ano-rectal - închis caudal de membrana anală care se resoarbe în săptămâna a 9-a i.u. Sinusul uro-genital se continuă superior cu alantoida din care s-a format iar inferior este închis de membrana uro-genitală. În luna a 2-a i.u. sinusul uro-genital are trei porţiuni: a) o porţiune superioară (vezico-uretrală) dilatată - viitoare vezică urinară în care se deschid canalele mezonefrotice Wolff; b) o zonă intermediară (pelvină) îngustă care va deveni uretra pelvină; c) o porţiune inferioară (falică) dilatată. Cu excepţia primei regiuni, a cărei evoluţie nu depinde de sexul fetal, celelalte două se dezvoltă diferit. În grosimea septului uro-rectal se dezvoltă muşchii perineului. Muşchiul sfincter cloacal este de tip striat, apare în plicile care mărginesc orificiul cloacal. Dezvoltarea corpului perineal împarte muşchiul sfincter cloacal într-o porţiune anală şi una uro-genitală La femeie sfincterul uro-genital persistă ca sfincter vaginal. În timpul lunii a 2-a i.u. alantoida se continuă în cordonul ombilical cu canalul alantoidian. Postpartum canalul alantoidian cuprins între ombilic şi vezica urinară se transformă fibros şi devine urac (urachus) care acoperit fiind de peritoneu constituie ligamentul ombilical median. Porţiunea superioară, vezicală, a sinusului uro-genital formează vezica urinară cu excepţia trigonului vezical, care ia naştere prin înglobarea canalelor Wolff în pertele vezicii urinare. La bărbat poziţia ureterului faţă de canalul mezonefrotic Wolff se modifică în timpul dezvoltării. -Iniţial - la sfârşitul săptămânii a 4-a i.u. - ureterul apare ca un mugure al canalului Wolff. -În săptămânile a 5-a şi a 6-a i.u. porţiunea caudală a canalului Wolff este înglobată progresiv în peretele vezicii urinare; -În săptămâna a 7-a i.u. ureterul se deschide în peretele vezicii urinare printr-un orificiu propriu iar canalul mezonefrotic Wolff este situat inferior faţă de nivelul uretrei pelvine. Trigonul vezical se formează din mezodermul canalelor mezonefrotice Wolff, în zona dintre: -orificiile ureterale dispuse lateral şi superior, -orificiul uretrei pelvine, situat inferior. În concluzie, trigonul vezical se formează din mezodermul canalului mezonefrotic Wolff iar restul vezicii urinare ia naştere din endodermul sinusului uro-genital. 501

Embriologie umană

Mucoasa care căptuşeşte vezica urinară este de natură endodermală (din sinusul uro-genital) iar musculatura netedă a peretelui vezical se formează din mezodermul splanhnic înconjurător în săptămâna a 12-a i.u. Sinusul uro-genital se continuă superior cu alantoida iar inferior este închis de membrana uro-genitală. Porţiunea sinusului situată caudal de vezică şi care se întinde până în dreptul tuberculului Műller formează uretra. La femeie porţiunea sinusului situată caudal de vezică şi care se întinde până în dreptul tuberculului Műller va forma uretra, în timp ce porţiunile pelvină şi falică vor forma vestibulul vaginal în care se deschid separat tractul vaginal şi cel urinar. La naştere vezica urinară este situată în întregime în regiunea abdominală, orificiul intern al uretrei se află la nivelul simfizei pubiene iar vârful vezicii urinare este situat înapoia ombilicului. Odată cu dezvoltarea pelvisului, în jurul vârstei de 6 ani vezica urinară ajunge în pelvisul mic iar după pubertate este situată în pelvisul mare. II. 3. Malformaţii congenitale ale aparatului urinar II. 3. 1. Malformaţii congenitale renale II. 3. 1. 1. Malformaţii congenitale renale numerice Agenezia renală - presupune absenţa congenitală a unuia sau a ambilor rinichi. Lipsa ambilor rinichi este letală generând moartea în primele ore postpartum. Agenezia bilaterală asociază frecvent o cantitate insuficientă de lichid amniotic (oligohidramnion) care permite peretelui uterin să exercite o compresie sporită asupra fătului interferând creşterea şi dezvoltarea sa şi conducând la sindrom Potter (anomalii faciale şi ale membrelor, piele uscată, ridată). La sexul feminin agenezia renală este foarte rară cu un sex ratio de 1:7, dar aproximativ 75% dintre copii cu agenezie renală sunt de sex masculin. Agenezia renală se asociază întotdeauna cu lipsa de dezvoltare a mugurelui ureteral ceea ce validează ipoteza conform căreia agenezia renală unilaterală este datorată opririi dezvoltării canalului Wolff în porţiunea sa terminală - care dă naştere mugurelui ureteral - sau prin degenerescenţa precoce a mugurelui însuşi. Agenezia renală se asociază frecvent cu alte malformaţii congenitale iar la sexul feminin canalele Müller sunt în mod egal afectate rezultând o atrezie uterinovaginală. II. 3. 1. 2. Anomalii renale de mărime Hipoplazia renală - presupune existenţa unui rinichi mic, hipofuncţional, 502

Embriologie umană

compensator celălalt fiind hipertrofiat. Aceste malformaţii generează stenoză de arteră renală, reflux vezico-ureteral, pielonefrită cronică şi asociază hipertensiune arterială. Hipoplazia bilaterală se manifestă prin tulburări de creştere şi insuficienţă renală cronică. II. 3. 1. 3. Anomalii renale de formă Rinichiul polichistic - afectează ambii rinichi prin defectul de joncţiune existent între aparatul excretor şi secretor al organului embrionar. Se descriu două forme: rinichiul polichistic al adultului, cu transmitere autosomal dominantă, maladie genetică existentă la adult; rinichiul polichistic cu transmitere autosomal recesivă, maladie genetică prezentă la nou-născut (mortală, transmisă autosomal recesiv) şi forma juvenilă.

Fotografia nr. 1. Rinichi polichistic congenital.

Chisturile apar prin defecte ale dezvoltării tubilor uriniferi şi colectori şi prin anomalii în mecanismul lor de unire. Tubii „orbi” conectaţi la glomerulii funcţionali devin chisturi. Rinichii păstrează şi după naştere aspectul lobat şi suprafaţa netedă. Se manifestă prin: durere, formaţiuni tumorale lombare, piurie, insuficienţă renală, hipertensiune arterială, etc. Uneori se pot asocia chisturi la nivelul ficatului, pancreasului, splinei. Rinichiul în potcoavă - este întotdeauna un rinichi ectopic. Fuziunea rinichilor - parenchimul renal nu mai este distribuit în două organe distincte ci constituie o masă unică. 503

Embriologie umană

II. 3. 1. 4. Anomalii de ascensiune şi/sau rotaţie renală Ectopia renală - este caracterizată prin poziţia anormală congenitală a rinichiului, al cărui pediculul vascular este dependent de vasele mari din apropiere, iar lungimea ureterului este corespunzătoare acestei poziţii. Ectopia poate fi: simplă, directă (toracică, lombară inferioară, ileo-pelvină) şi încrucişată fără fuziune (ureterul se deschide normal în vezică dar rinichiul este situat pe partea opusă). II. 3. 2. Malformaţii congenitale ureterale II. 3. 2. 1. Malformaţii congenitale ureterale de număr Pot fi de tip duplicaţie ureterală sau atrezie ureterală (forma bilaterală este incompatibilă cu viaţa) Duplicaţia ureterală - poate fi parţială sau totală. În mod normal mugurele ureteral se bifurcă după ce ia contact cu blastemul metanefrogen. Bifurcarea prematură a mugurelui ureteral determină apariţia ureterului bifid, în „Y”. Extremitatea inferioară nedivizată a ureterului se deschide normal, în vezica urinară. Una din cele două ramuri poate fi obstruată, fără lumen. Cele două ramuri prezintă contracţii individualizate, asincrone, care favorizează: refluarea urinei între cele două uretere, acumularea şi stagnarea ei, infecţii urinare recurente. Ureterul dublu (complet duplicat) - rezultă din creşterea a doi muguri ureterali care pătrund independent în blastemul metanefrogen, fiecare fiind bine conturat, cu câte o extremitate superioară şi una inferioară care se poate deschide în vezica urinară sau nu. Dacă unul dintre uretere drenează polul superior al rinichiului iar celălat ureter drenează polul renal inferior, cele două uretere se încrucişează unul cu celălalt. Deschiderile extrasfincteriene ale ureterului dublu determină incontinenţă urinară. La sexul masculin ureterul cu deschidere ectopică poate drena urina în: uretra prostatică, canalul ejaculator, canalul deferent sau vezicula seminală iar la femei se poate deschide în uretră, vestibulul vaginal sau uter. II. 3. 3. Malformaţii congenitale prin defecte de septare ale regiunii cloacale Extrofia vezicii urinare - se caracterizează prin absenţa peretelui abdominal anterior subombilical, precum şi a peretelui vezical inferior; sunt interesate uretra, ureterele, organele genitale şi oasele bazinului. La femeie uretra 504

Embriologie umană

lipseşte sau are aspectul unei bandelete foarte scurte. Aparatul urinar superior este de obicei normal.

Fotografia nr. 2. Extrofia vezicii urinare (aspect tipic): absenţa peretelui vezical, lipsa fuziunii pliurilor uretrale şi a pielii la nivelul glandului (epispadias penopubic).

Extrofia vezicii urinare este consecinţa anomaliilor de septare a cloacăi; 1 din 5000 de copii prezintă septul uro-rectal incomplet dezvoltat (Schmidt). În funcţie de mărimea şi localizarea defectului pot surveni malformaţii ale structurilor anatomice dezvoltate pe seama cloacăi, cu afectarea conexiunii acestora cu ureterele şi căile genitale. Anomalii de uracă - persistenţa canalului alantoidian fistule (oarbe interne ce comunică cu vezica sau oarbe externe când comunică cu ombilicul sau chiar complete - când urina se exteriorizează la nivel ombilical) sau chisturi. Malformaţiile congenitale perineale - afectează 1 – 4 copii din 4000 – 5000 naşteri de feţi vii (Schmidt). În funcţie de mărimea şi localizarea defectului de dezvoltare al regiunii cloacale pot surveni diverse malformaţii ale structurilor anatomice dezvoltate pe seama cloacăi, cu afectarea conexiunii acestora cu ureterele şi căile genitale. Fistula recto-vaginală sau recto-vestibulară - este situată median în 10% 505

Embriologie umană

dintre cazuri (forma translevatorie) iar 17% sunt fistule proximale. Fistula rectovaginală poate avea localizare înaltă sau joasă la nivelul vaginei. Uretra şi vagina, totuşi, se deschid normal la exterior. Majoritatea pacienţilor (59%) prezintă anomalii congenitale combinate: în 42,5% cazuri în asociere cu malformaţii congenitale uro-genitale, în 26% - cu malformaţii ale sistemului osteo-articular, în 18,5% cazuri - cu malformatii ale sistemului cardiovascular, în 13% cazuri - cu defecte de dezvoltare ale sistemului respirator. La 18% dintre pacienţii cu fistule recto-vaginale, recto-vestibulare sau recto-vezicale se observă semne de hermafroditism iar la 3,4%-vicii paragenitale. Fistule recto-vezicale - sunt mai grave decât cele recto-uretrale; se asociază frecvent cu alte malformaţii congenitale. La copiii de sex feminin interferă cu fuziunea normală a extremităţilor inferioare ale canalelor Muller, ceea ce determină formarea a două hemivagine şi două hemiutere separate, ale căror cavităţi comunică direct cu lumenul vezicii urinare. La copiii de sex masculin, fistula recto-vezicală se deschide direct în