Vývoj obličeje a poruchy při jeho vývoji (obličej, čelisti, nos, patro) 4.5.2021 Jan Křivánek Článkování těla Článkování těla Článkování těla – je lidské tělo článkované? Stejný způsob článkování jako o primitivních druhů Využívají se stejné signální dráhy Jsme výsledkem „drobných změn“ ve signálních drahách a jejich jemného ladění VÝVOJ OBLIČEJE – NEURÁLNÍ LIŠTA Doc. Petr Vaňhara Neuralcrest https://www.youtube.com/watch?v=1zpV5rzWXMA&ab_channel=GetAnimatedMedical Vývoj od zygoty https://www.youtube.com/watch?v=FhhWG3XzARY&ab_channel=FacultyofDentistry%2CUniversityofToronto Vývoj obličeje https://www.youtube.com/watch?v=iLbqzTlZ6yA&ab_channel=Osmosis • 5 mm embryo appears as Carnegie Stage 13 from ectopic pregnancy. • Week 4-5, 26 - 30 days, 3 - 5 mm, Somite Number 21 - 29 • Ectoderm: Neural tube continues to close, Caudal neuropore closes, forebrain • Mesoderm: continued segmentation of paraxial mesoderm (21 - 29 somite pairs), heart prominence • Head: 1st, 2nd and 3rd pharyngeal arch, forebrain, site of lens placode, site of otic placode, stomodeum • Body: heart, liver, umbilical, early upper limb bulge Zárodek měří cca 8 mm a je ohnut konvexitou dorzálně Hlavový oddíl zárodku je mohutný a směřuje ventrálně Čelní hrbolek se základem předního mozkového váčku (prosencephalon) Temenní hrbolek se středním mozkovým váčkem (mesencephalon) - zde patrno dorzální ohnutí – flexura cephalica Hrbolek týlní se zadním mozkovým váčkem (rhombencephalon) ohnutým téměř do pravého úhlu – flexura occipitalis Na hlavovém oddílu se rýsují základy oka (oční váčky a ploténka čočky) a nosní dutiny v podobě nosních (čichových) jamek Lidský zárodek na konci 1. měsíce vývoje Ventrálně od temenního a týlního hrbolku - žaberní (faryngový) aparát Žaberní oblouky (arches) - zakládá se jich 6 Žaberní vklesliny (clefts) (ektodermové žaberní brázdy) - celkem 4 Žaberní výchlipky (pouches) (entodermové žabermí brázdy) - celkem 5, oddělené od vkleslin obturujícími membránami - membranae obturantes Lidský zárodek na konci 1. měsíce vývoje FARYNGOVÝ APARÁT Doc. Petr Vaňhara 1. Žaberní oblouk (mandibulární) je rozdělen ve: - Výběžek pro horní čelist - processus maxillaris - Výběžek pro dolní čelist - processus mandibularis Z kaudálního okraje 2. oblouku (hyoidní) vyrůstá mezenchymová ploténka zvaná operculum, která se nakonec připojí k hornímu okraji srdečního hrbolu Pod operculem - sinus cervicalis - zaniknou zbývající vklesliny (2. - 4.) (z 1. vklesliny derivuje zevní zvukovod a kožní strana bubínku; v místě napojení 1. a 2. oblouku na týlní hrbolek se založí sluchová ploténka (plakoda), přeměňující se záhy v jamku a nakonec váček (otocysta), ze kterého vyvine blanitý labyrint) FARYNGOVÝ APARÁT Doc. Petr Vaňhara Základy obličeje se začínají rýsovat koncem 4. týdne okolo primitivní ústní jamky - stomodeum Vývoj řídí 2 organizační centra: - Prozencefalické (leží rostrálně od notochordu a ventrálně od prosencefala) - Rhombencefalické (ventrálně od zadního mozkového váčku) Zakládá se 5 výběžků: - nepárový frontonazální výběžek - párové maxilární výběžky - párové mandibulární výběžky Podklad výběžků tvoří ektomezenchym, který do nich vcestoval z dolního mezencefalického a horního rhombencefalického úseku crista neuralis Povrch výběžků kryje ektoderm, jenž vystýlá i stomodeum; výběžky jsou zpočátku od sebe odděleny hlubokými zářezy. Jde o dynamický proces - začíná na přelomu 4. a 5. týdne vývoje a je ukončen zhruba v 8. týdnu. Spočívá v proliferaci ektodermu i ektomezenchymu výběžků a jejich dalším členění, přesunech (migraci) výběžků, v rozdílných růstových rychlostech (změny jejich velikosti) a ukončen splynutím (fúzí) výběžků. Vývoj obličeje VÝVOJ OBLIČEJE Doc. Petr Vaňhara výchozí situace Frontonasální výběžek (processus frontonasalis) Párové výběžky pro horní čelist (processus maxillares) Párové výběžky pro dolní čelist (processus mandibulares) Vývoj obličeje VÝVOJ OBLIČEJE processus maxillares processus mandibularis nasální plakoda stomodeum 2. faryngový oblouk processus frontonasalis stomodeum Doc. Petr Vaňhara VÝVOJ OBLIČEJE Doc. Petr Vaňhara VÝVOJ OBLIČEJE 4th week Doc. Petr Vaňhara • Čichové jamky jsou ohraničeny valy – mediální a laterální nosní valy • Zbytek čelního valu vytvoří area triangularis (základ pro hřbet a hrot nosu) • Mediální nosní valy spolu srostou a vsouvají se mezi maxilární výběžky jako intermaxilární segment (dávají vznik střední části horního rtu, části horní čelisti v oblasti řezáků a části patra – primární patro) VÝVOJ OBLIČEJE Doc. Petr Vaňhara Frontonazální výběžek (vyvine čelo, nos - kořen, hřbet, špička a křídla a střední část horního rtu - philtrum) Po vytvoření jamek se okolní ektomezenchym rozdělí ve 2 podkovovité valy : Processus nasalis medialis Processus nasalis lateralis Trojúhelníkovitá oblast mezi mediálními nosními výběžky se nazývá area triangularis Pravý a levý processus nasalis medialis splynou ve střední rovině v nepárový intermaxilární segment Z horního úseku segmentu se vyvine hřbet a špička nosu (dorsum et apex nasi) Dolní úsek segmentu (tzv. area infranasalis) proliferuje směrem k ústnímu otvoru a vsune se mezi mediální konce obou processus maxillares a dá původ střední části horního rtu (philtrum) Jednotný horní ret vznikne až po srůstu intermaxilárního segmentu s processus maxillares Z area triangularis, která se během fúze mediálních nosních výběžků přemístí nad intermaxilání segment, pochází radix nasi Laterální nosní výběžek se nachází nad maxilárním výběžkem a je původně oddělen žlábkem: nasomaxilární žlábek (okulonazální rýha) Intermaxilární segment VÝVOJ OBLIČEJE Maxilární výběžky srostou 1. s intermaxilárním segmentem (vytvoření horní čelisti a rtu) 2. s laterálními nosními valy (zbytek horní čelisti a křídla nosu) Laterální nosní valy jsou od maxilárních zpočátku odděleny rýhou – sulcus nasolacrimalis, která se uzavře a vytvoří slzný kanálek Doc. Petr Vaňhara 7. týden VÝVOJ OBLIČEJE Doc. Petr Vaňhara Shrnutí časového průběhu srůstů obličejových výběžků Mezi 5. - 7. týdnem Počátkem 5. týdne srostly mediální konce mandibulárních výběžků - dolní ret a brada Na začátku 6. týdne - srůst mediálních konců maxilárních výběžků s oběma okraji intermaxilárního segmentu – jednotný horní ret V polovině 7. týdne na každé straně sroste processus nasalis lateralis s horní hranou maxilárního výběžku – zanikne nazomaxilární rýha Na rozhraní 7 - 8. týdne srostou ještě zadní úseky výběžků pro horní a pro dolní čelist na téže straně – zúžení rima oris Doc. Petr Vaňhara Vývoj obličeje - shrnutí VÝVOJ OBLIČEJE Shh a FGF Doc. Petr Vaňhara VÝVOJ OBLIČEJE - SHH Doc. Petr Vaňhara Normální Cyclopamine (teratogen) anti-SHH Ab VÝVOJ OBLIČEJE Doc. Petr Vaňhara Když obličejové výběžky fúzují, základ mozku, zejména telencefalon rychle roste a společně s ním i neurokranium Původně laterálně směřující oči se přetáčejí dopředu Na konci 2. měsíce vykazuje obličej zárodku již charakteristické lidské rysy Pokud vývoj některého z výběžků neproběhne správně: výběžek se nezaložil, je menší nebo větší, během migrace se zpozdil, výběžky nesrostly – vznikají rozštěpy Incidence cca 1,7 : 1 000 porodů Rozštěpové vady obličeje Přehled rozštěpů obličeje Rozštěpy horního rtu, nosu Mediální rozštěp dolního rtu a brady Šikmý rozštěp obličeje Příčný rozštěp obličeje Boční (laterální) - perzistence labiální rýhy /nesrostl mediální konec proc. maxillaris s labiální částí intermaxilárního segmentu (proc. nasalis medialis) cheiloschisis unilateralis / cheiloschisis bilateralis Rozštěpy horního rtu - cheiloschisis superior Opoždění vývoje intermaxilárního segmentu Při nesplynutí processus nasales mediales Vzácný výskyt s rozštěpem apex nasi Variabilní rozsah Izolovaně nebo v kombinaci s rozštěpy skeletních součastí obličeje Kritické období: 27. - 35. den vývoje 20% - genetický podklad, 60-70 % - zevní faktory, zbytek = kombinace obou/ Mohrův syndrom (spojen s konduktivní hluchotou, částečnou reduplikací palců nohou a rozštěpem jazyka) Střední rozštěp rtu - "zaječí pysk" (labium leporinum) cheiloschisis mediana Boční rozštěpy rtu kombinovány s bočním rozštěpem horní čelisti a rozštěpy primárního a sekundárního patra Šikmý rozštěp obličeje (coloboma faciale, fissura orbitofacialis) Processus maxillaris nesrostl s processus nasalis medialis (intermaxilárním segmentem) a processus nasalis lateralis Zachována okulonazální rýha (žlábek) Jedno- nebo oboustranný Vzácný výskyt Příčný rozštěp obličeje fissura transversa faciei, macrostomia Laterální úsek proc. maxillaris nesrostl s laterálním úsekem proc. mandibularis Ústní koutek dosahuje k zevnímu zvukovodu (tzv. žabí ústa) Velmi vzácný výskyt Mediální rozštěp dolního rtu a brady cheiloschisis et gnathoschisis inferior Nesplynutí processus mandibulares vždy spojen s rozštěpem dolní čelisti a jazyka Vzácný Léčba: komplexní přístup - rozštěpové týmy plastický chirurg, stomatolog - ortodontista, foniatr (antropolog, příp. psycholog) Doporučení pediatra: 1) vyšetření na plast. chirurgii nejpozději do 2. měsíců po porodu - 2) u prostého rozštěpu rtu - cheiloplastiky - 2-5. měsíc 3) rozštěpy rtu kombinované s bočním rozštěpem čelisti a primárního patra - řešit mezi 2. až 4. rokem 4) mezi 12. -18. měsícem - foniatrické vyšetření + event. logoped 5) ortodontická péče - náhrada chybějících zubů Z primitivní ústní jamky - stomodeum Stomodeum spojuje primitivní ústní otvor s tělním povrchem Dno jamky (oro-)faryngová membrána * Vývoj ústní a nosní dutiny membrana oropharyngea Po proděravění orofaryngové membrány komunikace s faryngem Strop stomodea - mezenchym a ektoderm čelního výběžku Nosní plakody  Nosní jamky  Nosní kanálky - rostou dozadu a dolů až se přiblíží ke stropu stomodea lens Dutina nosní propojení nosních kanálků se stomodeem Odděluje je dvouvrstevná epitelová přepážka - ektoderm nosního kanálku a ektoderm stomodea oronazální (bukonazální) membrána Když membrána perforuje (konec 5. t.), nosní kanálky se otevřou do stomodea otvorem - primitivní choana společná dutina ústní a nosní (oronazální dutina) cca 7 dnů V polovině 6. týdne se oronazální dutina počne dělit pomocí horizontální přepážky v definitivní: nosní dutinu a ústní dutinu Začíná v 6. týdnu, končí cca v 10. týdnu 3 základy: a) mediální patrová ploténka - vyrůstá ze zadní strany intermaxilárního segmentu (splynulých processus nasales mediales) - pol. 6. týdne; má klínovitý tvar a derivuje malý úsek patra před papila incisiva, zvané primární patro Vývoj patra (palatogeneze) b) laterální patrové ploténky (patrové výběžky) – vyrůstají z mediální strany processus maxillares - konec 6. týdne - původ tzv. sekundárního patra Patrové ploténky zpočátku rostou kaudálně (po stranách základu jazyka), koncem 7. týdne se zvedají do horizontální polohy „horizontalizace patrových plotének“ (kaudální sestup jazyka způsobený vertikálním růstem výběžků pro dolní čelist), mediální konce plotének rostou proti sobě - poč. 8. týdne se setkají a pak srostou Vývoj patra (palatogeneze) Místo srůstu je patrné na orální straně patra jako raphe palati Vývoj patra (palatogeneze) Ve stejném čase srostou přední hrany laterálních patrových plotének s nepárovou mediální ploténkou - jednotné patro V linii srůstu všech tří částí se otevírá Foramen incisivum Mezenchym primárního patra a patra sekundárního (až na krátký oddíl dorsální) pak osifikuje (intramembranózně) a patro se rozliší na: Patro tvrdé - palatum durum Patro měkké - palatum molle a čípek (uvula) Vývoj patra (palatogeneze) Hard palate Primary palate Soft palate Secondary palate VÝVOJ OBLIČEJE - PATRO • primární patro (intermaxilární segment) • sekundární patro (laterální patrové ploténky) Doc. Petr Vaňhara Horizontalizace a srůst patrových ploténekVÝVOJ OBLIČEJE - PATRO Doc. Petr Vaňhara Jedno- a oboustranné Izolované nebo kombinovány s rozštěpem horního rtu a horní čelisti Četnost výskytu všech rozštěpových vad patra: 1 : 2500 živě narozených dětí 1/5 genetický podklad (dědičnost - autosomálně dominantní) rozštěpy primárního patra (C, D) rozštěpy sekundárního patra (E) rozštěpy primárního a sekundárního patra (F) Rozštěpy patra Leží před foramen incisivum Pokud primární patro nesrostlo s patrovými ploténkami (jedno- a příp. oboustranný) Rozštěpy primárního patra (C,D) Rozštěpy primárního a sekundárního patra (E) Rozštěp před i za foramen incisivum Patrové ploténky jsou odděleny od primárního patra a nejsou srostlé v mediánní rovině Nosní přepážka končí volně Cheilognathopalatoschisis – unilateralis / bilateralis boční rozštěp rtu + rozštěp horní čelisti + rozštěp primárního a sekundárního patra Příčina: chromosomové aberace – trisomie 13 (Pataův sy.); trisomie 18 (Edwardsův sy.) philtrum, intermaxilární segment a primární patro izolovány a ční volně dopředu leží za foramen incisivum, nejsou kombinovány s rozštěpem čelisti nebo horního rtu palatoschisis (uranoschisis, rictus lupinum) vznik: patrové ploténky nedorostly do střední roviny a nesplynuly navzájem rozsah - od čípku až po papila incisiva Samostatné (izolované) rozštěpy patra se častěji vyskytují u děvčátek než chlapců (3:2) Pierre-Robinův syndrom: rozštěp patra, hypoplazie dolní čelisti, glossoptóza a pseudomakroglosie - recesivně dědičná vada s vazbou na X chromosom Rozštěpy sekundárního patra Staphyloschisis (uvula bifida) – rozštěp uvuly Kritická období ve vývoji patra: 37. - 53. den vývoje (rozštěp buď před, anebo před i za foramen incisivum) 53. - 57/58. den vývoje (rozštěp za foramen incisivum) - zpomalený růst dolní čelisti (mandibulárních výběžků) Predikce rozštěpů patra Zdraví rodiče s dítětem s rozštěpem patra Pravděpodobnost rozštěpu u druhého dítěte asi 2% Pravděpodobnost rozštěpu u třetího dítěte asi 7 % Má-li jeden rodič rozštěp a narodí se první dítě s rozštěpem Pravděpodobnost rozštěpu u druhého dítěte asi 15% 6. týden - předsíň dutiny ústní se vyvine z tzv. vestibulární (labiogingivální) lištu Zakládá se na volném okraji výběžků ohraničujících primitivní ústní otvor Jedná se o proliferaci ektodermu do ektomezenchymu daného výběžku Apoptotickým zánikem centrálních buněk lišty vznikne štěrbina, která volný okraj výběžků ohraničujících ústní otvor rozdělí na přední oddíl základ příštího rtu a tváře a oddíl dorzální gingivální val Předsíň ústní dutiny odpovídá štěrbině, jež zůstala po rozpadu centrálních buněk vestibulární lišty Vývoj předsíně dutiny ústní Maxilla Párová kost, desmogenní osifikací přímo z vaziva Vzniká ze 2 základů: Přední úsek obou horních čelistí s řezáky se vyvíjí společně jako os intermaxillare z ektomezechymu intermaxilárního segmentu (2 osifikační jádra - 7. týden) Postranní části kostí (tělo) - z ektomezenchymu processus maxillares (výběžky pro horní čelist - v 6. týdnu v každé jedno osifikační jádro) Osifikace začíná v 6. (- 8.) týdnu Srůst základů v řezákovém švu (sutura incisiva) - zanikne po narození zbytky řezákového švu - cca u 50% dospělých Maxilla novorozence je nízká, neboť ještě nemá processus alveolaris (rozvíjí se až v souvislosti s prořezáváním dočasných zubů) a zadní část maxily se dotváří až s prořezáváním stálých stoliček Vývoj horní a dolní čelisti Mandibula Vzniká dílem dezmogenně, dílem chondrogenně Dezmogenního původu je corpus a ramus mandibulae (vyjma kondylu a processus coronoideus) - z mezenchymu uloženého anterolaterálně od cartilago Meckeli, osifikace zahajuje v 6. týdnu (2 centra) Chondrogenní původ má condylus mandibulae (chrupavka - 12. t, kost - 20.t.) - a processus coronoideus (chrupavka - 20. t, kost – 32.t.) Mandibula novorozenců je nízká a vývoj pokračuje i postnatálně, kdy se zmenšuje úhel mezi ramus a corpus mandibulae (ze 140-150° na 120° v dospělosti) Vývoj horní a dolní čelisti Rozštěpy horní a dolní čelisti Horní čelist: rozštěpy leží mezi bočním řezákem a špičákem jedno- nebo oboustranné samostatně se nevyskytují, vždy společně s rozštěpem horního rtu (cheilognathoschisis unilateralis, cheilognathoschisis bilateralis) nebo i patra (cheilognathopalatoschisis) Dolní čelist: velmi vzácné (když nesrostou výběžky pro dolní čelist) Vyvíjí se z dolního úseku frontálního výběžku, párový základ – nazální plakody - jamky, každá ohraničená mediálním a laterálním nosním výběžkem Mediální výběžky migrují mediálně a splynou v tzv. intermaxilární segment Vývoj nosu a nosních dutin Dolní úsek intermaxilárního segmentu – philtrum Špička a hřbet nosu - střední a horní úsek intermaxilárního segmentu Nosní křídla (okraj nosních dírek) z laterálních nosních výběžků Nos je zpočátku plochý – proliferuje ventrálně, čímž dojde k jejich vyzvednutí nad úroveň ostatních výběžků Vývoj nosu a nosních dutin Septum nasi (9. týden) - sagitální ploténka vyrůstající z intermaxilárního segmentu, která směřuje k patrovému švu, s nímž posléze sroste. Ventrokraniální a dorzokaudální oddíl septa dezmogenně osifikuje - dává původ lamina mediana ossis ethmoidis a vomeru, ze zbytku vznikne chrupavčitá část septa. V době vývoje septa se na laterálních stěnách nosní dutiny zakládají konchy - dolní, střední a horní Vývoj nosu a nosních dutin Po 13. týdnu se ektoderm stropu diferencuje v čichový epitel a část buněk se transformuje v neurony, z jejichž axonů se konstituují fila olfactoria Mezi 13. - 15. týdnem dochází k uzavření nosních dírek epitelovými zátkami K jejich otevření (rekanalizaci) dochází v 6. měsíci Paranazální dutiny (sinus paranasales) se vytvářejí jako poslední (až koncem fetálního období) – jde o výchlipky definitivní stěny nosní dutiny: - sinus maxilaris - přítomen již při narození, malý - sinus ethmoidalis - okolo 2. roku - sinus frontalis a sphenoidalis - 4. až 6. rokem epitel nosní dutiny a epitel sinů je ektodermového původu Vývoj nosu a nosních dutin Vady se vzácným výskytem Samostatně nebo v kombinaci anomáliemi horního rtu a čelisti popř. celého obličeje Aplazie (ageneze) nosu - nezaložily se čichové plakody Hypoplazie nosu - malý nos s jednou dutinou založena pouze jedna čichová plakoda Kombinace s mikrognatií, mikrostomií Nasoschisis (nares bifides) - střední rozštěp nosu - pokud nesplynou processus nasales mediales Rozsah rozštěpu variabilní - od mělkého žlábku na apexu až po zdvojení nosní přepážky Vývojové vady nosu Atresia introitus nasi (vestibuli nasi) - vestibulum nasi uzavřeno vazivovou blankou tvaru nálevky (perzistence epitelových zátek, které obturují nozdry fétu) Atresia choanarum - obturace jedné z choan (nejčastěji pravé) kostěnou ploténkou nebo vazivovou blánou předpokládá se perzistence oronazální (bukonazální) membrány častější výskyt u děvčátek 1: 10 000, autosomálně dominantní dědičnost Ostatní vady: nasus duplex (rhinodynie), proboscis (nos ve tvaru chobotu) - vyskytuje se u ethmocefalie, u níž základy očí splynuly v jedno (synoftalmie, kyklopie) http://www.sci-news.com/othersciences/anthropology/newborn-babies-skills-pick-out-individual-words-06863.html