Embryology of the Respiratory System PDF

Embriología: Sistema Respiratorio Jueves 12 de noviembre Lo que estamos visualizando en esta imagen corresponde a un esquema de un embrión de semana 4, vemos lo siguiente, el intestino primitivo) en toda su extensión y en el sector del intestino primitivo anterior o faringe primitiva comienza en el...

Embriología: Sistema Respiratorio Jueves 12 de noviembre Lo que estamos visualizando en esta imagen corresponde a un esquema de un embrión de semana 4, vemos lo siguiente, el intestino primitivo) en toda su extensión y en el sector del intestino primitivo anterior o faringe primitiva comienza en el transcurso del dia 26 a desarrollarse por un proceso de evaginzación de la pared ventral de la faringe primitiva lo que vamos a conocer con el nombre del divertículo respiratorio o yema traqueobronquial que va a ser lo que corresponde a la totalidad del desarrollo del sistema respiratorio inferior, entonces cómo se origina del intestino primitivo su origen es endodérmico. En esta misma semana observamos lo siguiente, vean acá lo que corresponde a los arcos faríngeos en el cual observamos el arco faríngeo 1 con sus dos procesos; el proceso maxilar y el proceso mandibular, el arco faríngeo 2, el arco faríngeo 3 debajo de él, el arco faríngeo 4. Imagen 3: La visión que estamos observando corresponde a una visión dorsal del embrión. Observamos la porcion dorsal del arco faringeo 1 (verde), 2 (amarillo), 3( rosado), 4 (azul), y despues del 4 no está señalizado el arco farinego 6. Entre el arco faríngeo 4 y el arco faríngeo 6 se desarrolla a partir del día 26 un surco que da origen a un a hendidura que recibe el nombre de surco o hendidura laringotraqueal la cual va a corresponder a esta evaginacion que dará origen a la yema traqueobronquial. Acá observamos esta yema traqueobronquial o divertículo respiratorio, que se origina a partir de un surco o hendidura entre el arco faríngeo 4 y el arco faríngeo 6, correspondiente a la pared anterior de la faringe primitiva. Aquí tenemos una visión sinóptica en imagen esquemática de todos los procesos que transcurren en el desarrollo del tracto respiratorio inferior, es decir desde tráquea hasta los alvéolos. Vamos a observar que en el período embrionario se va a desarrollar: tráquea, bronquios primarios, bronquios secundarios y bronquios terciarios o segmentarios, después de eso viene una etapa pseudoglandular en el cual el tracto respiratorio llegará hasta los bronquiolos terminales, se continuará con una etapa canalicular de gran importancia en el cual este desarrollo se va extender hasta los bronquiolos respiratorios, vamos a finalizar a nivel de la semana 40 con el período saccular en que se forman los sacos alveolares, los conductos alveolares y algunos alvéolos. Y finalmente llega el periodo alveolar el cual se extiende post natalmente hasta los 8 o 10 años de edad en que se forman la mayor parte de los alvéolos. Lo mismo que se mencionó en la imagen anterior lo tenemos acá especificado con las semanas. La primera parte el período embrionario que como sabemos se extiende hasta la semana 8 llegaremos a los bronquios segmentarios, después el período pseudoglandular que se va a extender desde la semana 9 hasta la semana 18 en el cual este desarrollo canalicular llegará hasta los bronquiolos terminales, periodo canalicular que se extiende desde la semana 19 hasta la semana 28 en que vamos a encontrar con el desarrollo de los bronquiolos respiratorios; les hice hincapié en que este periodo es de gran importancia porque si bien en esta etapa no hay formación de alvéolos anatómicos, si los bronquiolos respiratorios se comportan como alvéolos funcionales es lo que vamos a denominar alvéolos primigenios. Repito: NO SON ALVÉOLOS ANATÓMICAMENTE DESARROLLADOS PERO SI ESTOS BRONQUIOLOS RESPIRATORIOS YA PERMITEN EL FENÓMENO DE LA HEMATOSIS ES DECIR EL INTERCAMBIO GASEOSO, esto a partir de la semana 24, a partir de esa semana un feto que nazca prematuramente tiene teóricamente las posibilidades de sobrevivir. Después viene un período sacular que se extiende desde la semana 29 hasta la semana 40 que es el momento en que el embarazo termina; en este período sacular se forman los ductos alveolares, sacos alveolares y algunos alvéolos y finalmente el periodo alveolar que se extiende post natalmente hasta los 8 a 10 años de edad en que se siguen formando los sacos alveolares y la mayor cantidad de alvéolos. Periodo embrionario: (1) se presencia el divertículo respiratorio o yema traqueobronquial, la cual es una invaginación de la pared ventral de la faríngea primitiva. (2) También tenemos el intestino primitivo cefálico (faringe primitiva), que comienza a desarrollarse a partir del día 26, se ve también el divertículo respiratorio (evaginación). (3) Aquí se ve el cómo a lo largo del periodo embrionario se desarrolla tráquea, bronquios de primer orden derecho e izquierdo (4) y después los secundarios o lobulares junto a los segmentarios o de tercer orden. Todo el proceso previo se desarrolla en la etapa embrionaria. En esta otra imagen se aprecia la faringe primitiva de la cual surge una evaginación del endodermo para formar la yema traqueobronquial. Lo mismo se divisa en un corte transversal. En el transcurso de la semana 4, es decir del día 26 al 28, se produce el desarrollo del divertículo y a medida que comienza a crecer se establece la formación de un (a) tabique denominado tabique traqueoesofágico que separa totalmente lo que va ser el futuro esófago de lo que será tráquea y esto explica la intima relación que habrá entre ambas estructuras en un adulto. Acá observamos finalizando la semana 4 (z) día 28, la separación entre el conducto aerífero-tráquea y el conducto digestivo-esófago por medio del tabique traqueoesofágico que se establece finalizando la semana 4. Puede suceder que la separación que ocurre entre los días 26 y 28 no sea completa, para explicar lo anterior debemos identificar la situación normal en donde la tráquea está por ventral y el esófago por dorsal, todo totalmente separado por el tabique traqueoesofágico, pues bien puede haber una malformación en la cual se establezca una separación incompleta entre el componente digestivo y el respiratorio, lo más frecuente de estas comunicaciones traqueoesofágicas es lo siguiente en que hay una atresia proximal o atresia del cabo proximal esofágico y una fístula traqueoesofágica del cabo distal (90%). Puede presentarse también una fístula única traqueoesofágica sin el componente atrésico (4%) y por último se da la situación inversa a la más frecuente que consiste en la atresia del cabo distal y la atresia traqueoesofágica proximal (4%). Este tipo de malformaciones de comunicación traqueoesofágica son perfectamente operables y tienen un porcentaje de sobrevida mayor al 95%. En lo referente a desarrollo de tráquea tenemos lo siguiente, sabemos que comienza su desarrollo a nivel de la semana 4 (día 26) en la cual observamos su origen endodérmico (En), a partir de la faringe primitiva, rodeando a este tejido está el mesénquima esplácnico (ME). Alrededor de la semana 10 se forma el lumen traqueal (sector en blanco), el mesénquima esplácnico a comenzado a contrificarse para formar el cartílago traqueal (Ct) en tanto que el endodermo está dando origen al epitelio interno de tráquea (Ep) y a los elementos glandulares que van a ser visibles en el transcurso de la semana 11. En esta semana el epitelio traqueal ya está desarrollado, las glándulas traqueales (G) de origen endodérmico, el cartílago del mesénquima esplácnico ( C) empieza a adquirir un volumen considerable y empieza a desarrollarse en este tejido conjuntivo (TjC) también originado por el mesodermo esplácnico, se ha comenzado a formar las fibras musculares (Msc), recuerden que hay fibras lisas del m.traqueoesofágico que son originadas en el mesodermo esplácnico, es decir a nivel de la semana 11 tenemos los elementos de tráquea en pleno desarrollo: el lumen traqueal, epitelio, criptas glandulares, fibras musculares y cartílago traqueal. Se visualiza en la imagen un feto de la semana 5, vamos viendo como este divertículo a continuado su desarrollo, a su vez observamos la tráquea y los elementos bronquiales comienzan a desarrollarse. Ahora la pregunta es la siguiente: ¿En qué espacio se desarrolla este divertículo traqueo bronquial (yema respiratoria)? El espacio en el que se desarrolla el divertículo traqueobronquial es a nivel del celoma intraembrionario, específicamente, a nivel de los conductos/canales pericardioperitoneales. Tenemos el celoma intraembrionario (estructura tubular con forma de U, la flecha blanca de la imagen). Recordando, este celoma se ubica entre la somatopleura y esplacnopleura del mesodermo lateral, y dará origen en su porción más caudal a la cavidad peritoneal, en su porción media, lo que es el conducto pericardio-peritoneal, dará origen a la cavidad pleural y el segmento más rostral, ubicado en relación al corazón tubular primitivo, dará origen a la cavidad pericardiaca. En esta imagen se señala con rojo el segmento que da origen a la cavidad peritoneal. Acá se destacan en rojo los canales pericardioperitoneales, que darán origen a la cavidad pleural. Recordar que, los canales pericardioperitoneales derecho e izquierdo, se separan de la cavidad pericardiaca por medio de las membranas pleuropericardiacas, y de la cavidad peritoneal se separa por membranas pleuroperitoneales. En esta cavidad pleural, se desarrollará toda la futura estructura del sistema respiratorio. Y en la última se destaca el segmento más rostral, que será la futura cavidad pericardiaca. (Imagen de semana 6) En este esquema se observa la cavidad pericardiaca con los conductos endocárdicos que se van fusionando. También se ven las membranas pleuropericardiacas que van a cerrar a los canales pericardioperitoneales, los que van a dar origen a la cavidad pleural. Se observa el esófago y la tráquea, y lateral a ella se ven los futuros pulmones. Entonces, en los canales pericardioperitoneales se van a desarrollar los elementos bronquiales y los futuros pulmones. Lo mismo acá, en la imagen superior se ve el tubo neural, la notocorda, la aorta y el componente esófago-traqueal. Se ven los canales pericardioperitoneales y, bajo estos, la cavidad cardíaca con el corazón tubular. la La imagen inferior es una vista frontal, donde se ve tráquea y el comienzo de su bifurcación en los bronquios primarios, hasta llegar a los bronquios de tercer orden en la semana 8. El mesénquima que rodea directamente a la evaginación, corresponde al mesénquima esplácnico, el cual da origen a los cartílagos, al tejido conjuntivo, a los elementos musculares y vasculares. Lateral a esto, se encuentran los conductos pericardioperitoneales, uno izquierdo y otro derecho. Limitando externamente a los conductos pericardioperitoneales, se encuentra el mesénquima somático. La cavidad pleural presenta la pleural visceral y la pleural somática (parietal). La pleural visceral deriva del mesénquima esplácnico y la pleura parietal deriva del mesodermo somático, por esta razón tienen diferente función, inervación, etc. En los canales pericardioperitoneales se va desarrollando todo el componente pulmonar. La membrana pleuroperitoneal se va a unir con el septum transverso para formar el diafragma primigenio. Finalizando la semana 8 se visualizan las ramificaciones hasta los bronquios segmentarios, la presencia de la pleura visceral (mesénquima esplácnico) y la pleura parietal (mesodermo somático) En resumen, desde su origen (semana 4) hasta el fin de la etapa embrionaria (día 56 aprox) , se observa el desarrollo hasta los bronquios de tercer orden, además de la visualización de los 3 lóbulos del pulmón derecho y los dos lóbulos del pulmón izquierdo. SEGUNDA ETAPA: PSEUDOGLANDULAR, SEMANA 9 HASTA SEMANA 18 Esta etapa recibe este nombre ya que el aspecto que presenta es semejante a una glándula. Se ve una estructura de índole maciza con algunos conductos y elementos vasculares que comienzan a desarrollarse. En estas semanas es imposible que el feto sobreviva debido al epitelio de naturaleza columnar que tienen los bronquiolos terminales y al escaso desarrollo de los elementos vasculares en los mismos. Comienza la formación del sistema arterial pulmonar Se forma el sistema de conductos, la estructura del pulmón es similar a una glándula Se continua el desarrollo de los bronquiolos, hasta el bronquiolo terminal Finaliza con la división a nivel de bronquiolo terminal TERCERA ETAPA: CANALICULAR, SEMANA 19 HASTA SEMANA 28 Se forman los bronquiolos respiratorios Etapa clave, ya que, en la semana 24 se dan las condiciones mínimas para que un feto que nazca esa semana, tenga teóricamente las posibilidades de sobrevivir. Para que esto sea viable, se deben presentar una serie de estructuras que permitan la respiración. o Si bien están presentes los bronquiolos respiratorios (con epitelio cuboideo), estos no son alvéolos (estos se forman en la última etapa del embarazo). A pesar de eso, es posible la hematosis en estos bronquiolos. o El elemento vascular, para que se produzca la hematosis, ya está lo mínimamente desarrollado para que se produzca el intercambio gaseoso o Ya está presente la cantidad mínima de surfactante (disminuye la tensión superficial de los alvéolos y su colapso). Es producido a partir de la semana 20 por los neumocitos tipo II. En la semana 24, estos surfactantes (lípidos y proteínas) disminuyen la tensión superficial de los bronquiolos, y con esto evita su colapso. Es evidente que una recién nacido con 24 semanas de gestación, tiene bajas posibilidades de sobrevivencia y requiere de mucho apoyo tecnológico, ya que si bien no tiene alveolos anatómicamente definidos, los bronquiolos respiratorios que presenta, se comportan funcionalmente como alvéolos: Alvéolos primigenios. Los bronquiolos respiratorios respiratorios se comportan funcionalmente como si lo fueran, esto se denomina alveolos primigenios; que anatómicamente no lo son pero funcionalmente se comportan como si lo fueran, esto pasa en la ETAPA CANALICULAR específicamente en la semana 24. En el bronquiolo terminal, mientras más proximal son las estructuras bronquiales sus epitelios cambian; de un epitelio columnar seudoestratificado pasamos a epitelio cúbico (este se continua en los bronquiolos respiratorios, los alveolos tienen epitelio plano) En la letra C hay epitelio cúbico y comienzan a desarrollarse los denominados sacos terminales los que darán origen a los sacos alveolares. Y relacionándose con estos bronquiolos respiratorios vemos el desarrollo de estos capilares, se necesitan muy próximos para el intercambio de gases, en la semana 24 existen las cantidades mínimas para que este recién nacido prematuro pueda existir una respiración pulmonar pero con un gran apoyo tecnológico. ETAPA DE SACULACIÓN: semana 29-40 ya se tiene la formación de los ductos, conductos alveolares, sacos alveolares, y los primeros alvéolos anatomicamente desarrollados. en esta etapa ya se forman alvéolos, estos se caracterizan por tener paredes en la cual estan constituidas por: - Neumocitos tipo 1 (células planas a través de las cual se produce el fenómeno hematosis) - Neumocito tipo 2 (células que secretan surfactante) macrofagos anexos - Capilares La cantidad de alvéolos que se forman en esta etapa es aproximadamente ⅙ del total lo que son alrededor de 50.000.000 la cantidad total es 300.000.000. La etapa alveolar se extiende desde el nacimiento hasta los 8-10 años de edad donde se adquiere esta cantidad total de alvéolos. Observamos un pulmón de un ratón en etapa sacular donde visualizamos elementos vasculares, elementos bronquiales. y la formación de los ductos y sacos alveolares. Vemos un pulmón en etapa sacular, aqui vemos los bronquiolos respiratorios y comienzan a formarse los alvéolos. Se ven los neumocitos tipo 1 (mas alargados en cada curva) los que componen esta pared alveolar y a través de la cual se produce el fenómeno hematósico y anexos e íntimamente unidos a ellos los capilares para dicho intercambio (en rojo). Aquí vemos un pulmón de un recién nacido donde se observa ya la formación de alveolos y su relación íntima con los capilares. los neumocitos tipo 1 (epitelio plano) y unas células de mayor tamaño (neumocitos 2)los que van a formar el surfactante, pero las células predominantes son los neumocitos tipo 1 en el epitelio plano. lo amarillo serian algunos macrofagos. P1: neumocitos tipo 1 (células planas). P2: neumocitos tipo 2 (células de mayor tamaño que también forman de las paredes alveolares. También originaran surfactantes). parte C: capilares (íntimamente asociados a los neumocitos tipo 1). M: macrófago. Aquí estamos observando los alveolos, el desarrollo en un ratón recién nacido. Estamos en una etapa alveolar, en la cual, los alvéolos van aumentando, en el caso de nuestra especie, hasta alrededor de los 8 a 10 años, en donde se alcanza el número de 300 millones. Un resumen, desde la etapa canalicular, en la cual, observamos un epitelio cuboideo. En una fase sacular, en la cual, comienza a desarrollarse un epitelio plano característico de los alvéolos. Los bronquiolos respiratorios tienen un epitelio cuboideo, los alveolos un epitelio plano y anexo a ellos, los capilares, y en un pulmón de un recién nacido, la mayor presencia de alveolos y también de los capilares como ya mencionamos anteriormente. Recuerden que las paredes alveolares, neumocitos tipo 1 y 2, más los elementos capilares anexos y también macrófagos. ¿Qué sucede cuando hay un parto prematuro a la semana 24? En realidad, un recién nacido inmaduro en la cual, el proceso de respiración es crítica para su sobrevida, en términos porcentuales, un recién nacido de 24 semanas de gestación, sobre el 80% de ellos va a presentar el síndrome de dificultad respiratoria del recién nacido, o también conocido como el síndrome de la membrana hialina por el aspecto histológico que presentan los pulmones, y sobre todo por las imágenes radiográficas. Un recién nacido de 24 semanas tiene teóricamente posibilidades de sobrevivir, ahora bien, evidentemente, debido al gran grado de inmadurez pulmonar que presenta, el 80% o superior va a tener el síndrome de la membrana hialina, que se caracteriza por una gran dificultad respiratoria, cianosis de piel y mucosa, retracción de la jaula torácica y todas aquellas características que se manifiestan esta complicación y/o dificultad para mantener su respiración. Ahora, este distress respiratorio va disminuyendo significativamente a medida que nos vamos aproximando a la semana 40, de hecho, un recién nacido de 36 semanas tiene alrededor de un 5% de posibilidades de presentar distress respiratorio. Acá estamos viendo una imagen histológica de este distress o síndrome de la membrana hialina, en el cual, se caracteriza fundamentalmente por una fibrosis intersticial. Eso caracteriza entonces al pulmón de un recién nacido muy prematuramente, siendo lo más llamativo la presencia de estas fibras colágenas que dificultan evidentemente la respiración. Ahora, en una imagen, y de aquí viene el nombre de síndrome de la membrana hialina, cuando se observa una imagen de tórax anteroposterior, la describen como la semejanza a un vidrio esmerilado (hialino significa vidrio), entonces, la imagen que da es una imagen que los que la bautizaron la encontraron muy semejante a un vidrio esmerilado. Síndrome de la membrana hialina o síndrome del distress respiratorio. El tratamiento se trabaja con muchos tratamientos, hay una multitud de tratamientos como glucocorticoides, etc. Que, si es muy prematuro, apunta al apoyo en cámaras de respiración, pero como mencionamos anteriormente, es posible salir adelante aun siendo muy prematuro, y también, muchos tratamientos dependen del peso que tenga, ya que, son elementos que se consideran para ver qué tipos de tratamientos es el más adecuado para un prematuro que presente este síndrome.