Embriologia Sviluppo dell'Apparato Tegumentario e Branchiale PDF

Embriologia, 20/12/2023 ORGANOGENESI DELL’APPARATO TEGUMENTARIO A partire dalla 4 settimana di sviluppo embrionale si originano dall’ectoderma l’epidermide e gli annessi cutanei. La seguente sezione mostra la porzione epiteliale, la porzione connettivale e la porzione cheratinizzata dell’epidermide...

Embriologia, 20/12/2023 ORGANOGENESI DELL’APPARATO TEGUMENTARIO A partire dalla 4 settimana di sviluppo embrionale si originano dall’ectoderma l’epidermide e gli annessi cutanei. La seguente sezione mostra la porzione epiteliale, la porzione connettivale e la porzione cheratinizzata dell’epidermide. Una particolarità che si può notare è la presenza delle papille dermiche che si insinuano all’interno dei solchi scavati all’interno dell’epidermide. Nell’immagine è possibile individuare le ghiandole sebacee, con lumen, e ghiandole sudoripare, più pigmentate. Il derma deriva da porzioni diverse del mesoderma: il derma facciale ha origine dalle creste neurali, il tronco dorsale origina dal dermatomo, mentre il derma che riveste tronco e arti origina dal mesoderma somatico. Il dermatomo è una delle porzioni in cui si suddividono i somiti. Ricapitolando: alla 4 settimana è presente un unico strato di cellule, ovvero ectoderma e mesoderma sottostante, quest’ultimo non ancora differenziato. Successivamente si innesca il processo di proliferazione e differenziamento dei cheratinociti dello strato basale. Alla 6 settimana alcune cellule che derivano dalle creste neurali migrano in corrispondenza dell’ectoderma e si differenziano in melanociti. Attorno alla 24 settimana si vanno a formare i diversi strati e i diversi elementi cellulari. Sviluppo degli annessi cutanei Per quanto riguarda i follicoli piliferi, essi derivano da una proliferazione dell’ectoderma con relativa migrazione delle cellule dell’ectoderma in profondità, andando a costituire la papilla dermica. Nel pelo maturo la papilla dermica prende il nome di matrice germinale. A mano a mano che le cellule proliferano si arricchiscono di cheratina salgono in superficie a formare il pelo. Le sopracciglia compaiono al 4 mese e al 7 mese il feto è totalmente ricoperto da peli sottili su tutto il corpo che andranno persi alla nascita. Le ghiandole sebacee e sudoripare si formano grazie ad un processo simile, tramite proliferazione delle cellule più profonde che progressivamente acquisiscono la capacità di secernere. Esse iniziano a svilupparsi più tardivamente, attorno al 5/6 mese. La ghiandola sebacea si genera dal medesimo diverticolo del pelo, in quanto esse sono quasi sempre collegate al pelo stesso. Ruolo di BMP4 L’espressione della BMP4 viene mantenuta a livello dell’ectoderma che evolve in epidermide, a differenza dello sviluppo del tubo neurale, nel quale l’inibizione della produzione di BMP4 ne favorisce la progressione. Il ruolo fondamentale è svolto dalla notocorda con meccanismi di induzione attraverso il rilascio di proteine inibitrice di BMP4 Sviluppo del derma Come già accennato, il tessuto connettivo ha origine dal mesenchima. I fibroblasti che derivano dalle cellule mesenchimali iniziano a produrre la matrice a partire dal 3 mese. I solchi a livello dell’epidermide vengono riempiti dalle creste dermiche. Inoltre, si può notare che tra derma ed epidermide non vi è una perfetta linearità, ma sono presenti delle leggere sporgenze dermiche che vanno a costituire le impronte digitali di ogni individuo. Sviluppo dell’apparato branchiale  Tutti gli organi della regione testa-collo hanno origine dalla porzione più anteriore dell’intestino primitivo, chiamato intestino branchiale, visibile nel feto alla 4 settimana. Esso è delimitato all’apice dalla membrana faringea e alla base dall’abbozzo della trachea. L’intestino branchiale si suddivide in varie tasche branchiali che hanno origine da invaginazioni dell’endoderma dell’intestino primitivo. All’esterno delle tasche branchiali l’ectoderma forma delle invaginazioni esterne chiamate solchi branchiali. Le porzioni fra le tasche e i solchi sono chiamate archi branchiali, vengono numerati dall’ I al VI e si formano in successione a partire dalla 4 settimana. Durante lo sviluppo prenatale si vanno a perdere le pieghe visibili esternamente, perché a partire dalla 6 settimana il secondo arco prolifera maggiormente fino ad espandersi e ricoprire i vari solchi posteriori. Rimarrà solamente il primo solco che andrà a costituire il condotto uditivo esterno e la porzione del timpano. Gli archi sono costituiti internamente da uno scheletro di connettivo embrionale (mesenchima), costituito in parte da cellule delle creste neurali e in parte da somiti. Dal mesenchima derivano - Cartilagini (e successivamente ossa) - Muscoli - Vasi Ciascun arco è innervato da nervi cranici: Dal I arco costituisce l’abbozzo della mandibola, la cartilagine di Meckel. Essa viene quasi del tutto riassorbita, eccetto alcune porzioni che ossificheranno diventando martello ed incudine dell’orecchio medio. Dal II arco branchiale ha origine una cartilagine che successivamente ossificherà nella staffa e una porzione dell’osso iode. Dal III arco si formerà un’altra porzione dell’osso ioide. Dal IV e dal sesto arco si formeranno le cartilagini delle laringe. (Ogni arco origina anche i relativi muscoli, ma la prof non si sofferma) Successivamente, nell’evoluzione del primo arco, il condotto uditivo esterno si mette in contatto con il condotto uditivo interno grazie ad un’invaginazione della prima casta che dà origine alla tromba di Eustachio e alla cavità timpanica. In corrispondenza delle altre tasche si vengono a costituire ulteriori strutture della regione del collo, quali: le tonsille palatine nella seconda tasca timo e paratiroidi nella terza e quarta tasca alcune cellule della tiroide in corrispondenza della sesta tasca Nella regione mediana, l’area mesobranchiale, si va a costituire lingua e palato grazie alla proliferazione e migrazione delle cellule delle creste neurali e la successiva convergenza degli archi. Inizialmente gli abbozzi cellulari dell’endoderma sono separati, poi progressivamente vanno a fondersi fra loro, formando la lingua in posizione anteriore e nella porzione posteriore l’epiglottide. La parte muscolare invece deriva dalla porzione miotomo dei somiti anteriori e occipitali. Da notare la complessa innervazione della lingua derivante da questi aspetti embriologici. Anomalie di sviluppo del complesso branchiale Sindrome di George La sindrome di George insorge a causa di difetti del terzo, quarto, quinto arco. Essa comporta uno scarso sviluppo del timo (ipoplasia) con conseguenti disturbi di tipo immunologico, scarso sviluppo di paratiroidi e anomalie facciali come la micrognazia (riduzione della mandibola) La seguente sindrome è di tipo genetico, con incidenza di 1/50.000 nati e di esito clinico molto variabile. SVILUPPO DELLA FACCIA In stretta relazione con lo sviluppo dell’apparato branchiale vi è lo sviluppo della faccia. Dalla seguente ecografia del 7 mese si nota una morfologia della faccia completa. Lo sviluppo facciale, infatti avviene tra la fine della 4 e 8 settimana (la morfogenesi massima si ha alla 10 settimana). Come accennato in precedenza, il derma della regione testa-collo deriva dalle creste neurali. L’invaginazione anteriore dell’ectoderma, lo stomodeo o bocca primitiva, è chiusa e separata dall’endoderma dalla membrana mucofaringea, che si romperà alla fine della 4 settimana. Attorno allo stomodeo sono visibili i processi facciali, dovuti alla proliferazione delle cellule delle creste neurali sottostanti all’ectoderma. Questi processi sono 5: 1 processo frontale 2 processi laterali superiori (processi mascellari) 2 processi laterali inferiori (processi mandibolari) Nell’evoluzione successiva a livello del processo frontale compaiono degli altri ispessimenti bilaterali chiamati processi nasali. Essi andranno progressivamente a delimitare le narici.  In sequenza i processi mandibolari vanni a fondersi medialmente per generale il mento e il labbro inferiore. I processi nasali e i processi mascellari si fondono medialmente e inferiormente. In questo modo viene delimitata completamente la bocca, le labbra, il palato primitivo, il naso e la mascella. Lateralmente i processi mascellari e nasali si fondono a costituire la base iniziale delle guance, chiamate anche massicci laterali della faccia. Parallelamente a queste modifiche si ha lo spostamento degli occhi anteriormente e lo spostamento delle orecchie in alto. Formazione del palato L’intero palato dell’individuo è costituito da: palato primitivo (parte anteriore), che ha origine dalla fusione mediale dei processi mascellari con i processi nasali palato secondario (parte posteriore) che ha origine da strutture dei processi mascellari, composti a loro volta da lamine laterali chiamate processi palatini fusi medialmente tra loro e uniti al palato primitivo attorno alla 10 settimana. Una porzione di palato primitivo e secondario successivamente si ossificano fino a formare il palato duro anteriore, mentre nella porzione posteriore non ossificata si trovano il palato mobile e l’ugola. Attraverso la chiusura dei processi palatini con il palato primitivo si delimitano le due cavita: boccali e nasali. Condizioni patologiche Difetti di fusione dei seguenti processi possono portare a schisi monolaterale del labbro o schisi bilaterale del labbro. Spesso queste condizioni possono essere concomitanti ad una schisi del palato. Il cosiddetto labbro leporino deriva dalla malocclusione dei processi mascellari con i processi nasali. Con palatoschisi invece si indica il difetto di fusione mediale dei processi palatini. Le palatoschisi totali derivano da una mancata fusione di tutti i processi (schisi labiale + schisi del palato). Le ragioni di queste malformazioni derivano da una carente proliferazione delle cellule delle creste neurali tra la 4 e l’8 settimana. Le cause sono multiple e non si conoscono completamente, possono essere indotte, per esempio, da farmaci o carenza di acido folico. Con il termine sindromi si indica la concomitanza di più difetti di fusione. È possibile intervenire chirurgicamente e agire in modo interdisciplinare per superare le conseguenti problematiche estetiche, dell’alimentazione e del linguaggio. ORGANOGENESI DELL’APPARATO UROGENITALE Come già accennato, lo sviluppo del sesso maschile avviene esclusivamente in presenza del cromosoma Y. Inizialmente l’apparato maschile e femminile si sviluppa in modo indistinguibile. I diversi componenti dell'apparato genitale comprendono quattro porzioni distinte, che fino alla 4 settimana si sviluppano in sedi diverse: le cellule germinali (delle quali abbiamo già parlato) le gonadi le vie genitali i genitali esterni. Stadio indifferente dello sviluppo Tra la 4 e l’8 settimana l’apparato genitale è bipotenziale, si parla infatti di stadio indifferente dello sviluppo. Le vie genitali hanno origine dal mesoderma intermedio, insieme all’apparato escretore. Alla IV settimana questo apparato, che poi evolverà in maniera differenziata per le diverse porzioni, comprende: pronefro (prima parte più alta a livello addominale) mesonefro (porzione intermedia) metanefro (porzione terminale che è ancora sotto forma di abbozzo) Il pronefro è una struttura transitoria che si sviluppa e degenera entro la 4 settimana. Il mesonefro ha come periodo di massimo sviluppo la 4 e la 6 settimana, successivamente degenererà a sua volta. Esso è costituito da una serie di tubuli che convogliano in un tubo unico: il dotto di Wolff. Questo dotto si apre nella porzione terminale dell’intestino posteriore e forma la cloaca. La parte superiore, invece, in parte degenera e ciò che rimane va a costituire le porzioni delle vie genitali che prendono contatto con le gonadi. Si possono osservare questi due ammassi cellulari del mesoderma intermedio (mesonefro) al termine del ripiegamento dell’embrione. Ventralmente si vanno a formare degli ispessimenti, le cosiddette creste genitali. Gli abbozzi delle gonadi derivano dalla splancnopleura, in posizione ventrale al mesoderma intermedio, nella regione del mesonefro. Nelle creste genitali alla 4 settimana si distinguono due porzioni: La porzione epiteliale chiamata cortex La porzione mediale in profondità chiamata medulla Lateralmente al dotto di Wolff (sempre nello stadio indifferente) si viene inoltre a costituire un ulteriore dotto, il dotto di Müller, che avrà un ulteriore ruolo nello sviluppo delle vie genitali femminili. Le cellule germinali migrano dal sacco vitellino alle creste, ma originano dall’epiblasto attorno alla 2 settimana. Esse migrano a partire dalla quarta settimana e vanno a colonizzare progressivamente le creste genitali. L’interzione delle creste genitali con le cellule germinali è fondamentale per l’interazione successiva della gametogenesi (ovogenesi e spermatogenesi) e la formazione delle gonadi. Le cellule germinali se arrivano a livello del testicolo, si bloccano in mitosi, perché la spermatogenesi nel maschio ha inizio solamente durante la pubertà. Le cellule germinali femminili entrano nella fase della prima divisione meiotica e l’ovogenesi verrà completata anch’essa in pubertà. Dall’interazione delle cellule germinali e le creste genitali ne deriva una proliferazione di cortex e medulla fino a formare attorno alle cellule germinali primordiali dei cordoni sessuali primitivi che li vanno ad avvolgere. Un’altra struttura che si crea in questa fase è una serie di tubi che si anastomizzano fra loro nella porzione profonda della medulla che vanno a costituire la rete blastema. Differenziamento in senso maschile Queste strutture successivamente si differenziano in senso maschile attorno alla 6 settimana. Tutto ha inizio con un’ulteriore proliferazione dei cordoni che contengono le cellule germinali e dei cordoni sessuali primitivi che si allungano e si espandono con gli spermatogoni e le cellule del sertoli per costituire i cordoni seminiferi. L’altro evento fondamentale è la degenerazione del dotto di Müller. Nell’ambito del tessuto tra i cordoni seminiferi iniziano a formarsi le cellule interstiziali del Leydig, deputate alla produzione di testosterone, sebbene la loro attività massiva inizierà durante la pubertà. A partire dalla rete del blastema si formano dei tubuli che si mettono in comunicazione con i tubuli che convogliano a livello dei dotti di Wolff, andando a formare una rete continua di tubuli mediana, chiamata rete testis. Esternamente si va a costituire un rivestimento connettivale chiamato tunica albuginea. Ricapitolando, nel maschio le vie genitali derivano dal mesonefro e dal dotto di Wolff. I tubuli del mesonefro che comunicavano con il dotto di Wolff si specializzano ulteriormente nei dotti efferenti del testicolo che si aprono a livello della porzione iniziale del dotto, l’epididimo. Da quest’ultimo parte il dotto deferente che si apre nel dotto eiaculatore. Dall’epididimo hanno origine anche le vescichette seminali. Il dotto deferente si colloca da una porzione della cloaca chiamata seno urogenitale. Da questa regione della cloaca al secondo mese nasce il setto separatorio, setto urorettale, che si congiunge alla membrana cloacale e separa la cloaca in una porzione anteriore (seno urogenitale) e una porzione posteriore (retto). A questo punto la membrana cloacale viene suddivisa in due membrane: membrana urogenitale e membrana anale. Nell’ambito del seno urogenitale, attraverso accrescimenti variabili, si vanno a creare la prostata, l’uretra e le ghiandole vulvouretrali. Inoltre è importante sottolineare che il testicolo inizialmente si forma a livello addominale e solo progressivamente si colloca definitivamente nello scroto. La migrazione inizia all’incirca al 3 mese ed è fondamentale ai fini della fertilità maschile. Differenziamento in senso femminile In assenza del cromosoma Y, la zona connettivale a livello della porzione centrale della cresta genitale smette di crescere, la rete blastema degenera e i cordoni sessuali primitivi si frammentano per costituire i follicoli, con le cellule germinali circondate dalle cellule della granulosa. Parallelamente si ha la degenerazione dei dotti di Wolff, mentre viene mantenuto il dotto di Müller. I dotti di Müller vanno a costituire le vie genitali femminili: - Tube - Ovidotti (porzione superiore) - Utero (porzione inferiore) I dotti di Müller convogliano medialmente a formare utero e cervice uterina. Nella porzione superiore si formano anche gli ovidotti. Il dotto di Müller convoglia nel seno urogenitale che prolassa e si espande per poi cavitarsi e formare la vagina, organo in comunicazione con la cervice uterina e di conseguenza l’utero. Per quanto riguarda i genitali esterni, essi si formano tramite ispessimenti attorno alla membrana cloacale. Anteriormente si forma il tubercolo genitale e una serie di pieghe: il rigonfiamento genitale e le pieghe urogenitali. L’evoluzione dei genitali esterni si completa attorno alla 14-15 settimana (età gestazionale in cui è possibile determinare il sesso del feto).