Předvánoční výběr z embryologie Carnegie stádia embryonálního vývoje Jak správně popsat a klasifikovat embryonální vývoj? Carnegie Institute of Science • Carnegieho ocelárny v Pittsburgu • prodej JP Morganovi – US Steel • filantrop • 1902 - Carnegie Institute in Washington  Department of Embryology Andrew Carnegie (1835-1909) Franklin Mall • začátek 20. století • stáří embrya a jeho velikost nejsou vhodné pro vývojovou klasifikaci George Streeter • 1942 „horizonty“ Jan Florian • 1927 první na světě popsal nejmladší, fixačně dobře zachovaný lidský zárodek Carnegie stádia • 23 stádií embryonálního vývoje (do 8. týdne) • stáří embrya na základě vnější a vnitřní morfologie a velikosti • O'Rahilly and Müller (1987) – embryonální nebo Carnegie stádia https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php/Main_Page Carnegie stádia VÝVOJ A VYBRANÉ VÝVOJOVÉ ABNORMALITY COELOMU COELOM • tělní dutina vzniklá rozestupem nesegmentovaného laterálního mezodermu • významná evoluční novinka • mezotel • coelomová tekutina funkce u obratlovců: • mechanická ochrana vnitřních orgánů • pohyb a expanze vnitřních orgánů, lubrikace • imunitní odpověď • difuzní bariéra • bilaminární  trilaminární zárodečný terčík • cefalokaudální a laterální flexe embrya COELOM 1 Primitivní proužek 2 Neurální valy 3 Amnion 25. den 1,5-2,5 mm Carnegie stage 9 1 Žloutkový váček 2 Primitivní proužek 3 Primitivní uzel 4 Zárodečný terčík 19. den 0,4 mm Carnegie stage 7 28. den 2-3,5 mm Carnegie stage 10 1 Amnion 2a Neurální brázda 2b Neurální trubice 2c Kaudální neuropor 2d Rostrální neuropor 3 Neurální valy 4 Somity 5 Žloutkový váčer http://www.embryology.ch/anglais/iperiodembry/carnegie03.html#st710 Dorsálně Ventrálně • 3. týden vývoje • intraembryonální mezoderm • paraxiální  somity • intermediální  nefrotomy, atd. • laterální  IE a EE somatopleura a splanchnopleura  IE a EE coelom COELOM 20. den19. den COELOM • dehiscence kardiogenního a laterálního mezodermu • IE a EE coelom komunikují • po cefalokaudální a laterální flexi embrya je tato komunikace zracena s výjimkou malé oblasti v d. omphaloentericus • zánikem ventrálního mezogastria se vytváří velká společná intraembryonální dutina  perikardová, pleurální a peritoneální dutina Den 22 Den 28 • 5mm 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 ROZDĚLENÍ SPOLEČNÉ TĚLNÍ DUTINY EMBRYA • perikardová dutina • peritoneální dutina • perikardoperitoneální kanály • septum transversum • komunikace peritoneální dutiny s EE coleomem v umbilikální oblasti - ztráta spojení 10. týden  repozice střeva 4.-7. týden ROZDĚLENÍ SPOLEČNÉ TĚLNÍ DUTINY EMBRYA ROZDĚLENÍ SPOLEČNÉ TĚLNÍ DUTINY EMBRYA MEZENTERIA • duplikatura (zdvojená vrstva) viscerálního listu peritonea • připojení orgánů, cévní (t. coeliacus, a. mesenterica sup. et inf.) a nervové zásobení • ventrální mezenterium – dělí peritoneální dutinu, postupně zaniká PLEUROPERITONEÁLNÍ MEMBRÁNY • z pliace pleuroperitoneales (kaudálně) v důsledku expanze plic a pleurálních dutin • v 6. týdnu ventromediální rozšíření a splynutí s dorsálním mezenteriem jícnu a septum transversum PLEUROPERIKARDIÁLNÍ MEMBRÁNY • z pliace pleuropericardiacae (kraniálně) • v 7. týdnu srůst s mezenchymem ventrálně od jícnu  mediastinum (c.t) VÝVOJ BRÁNICE Pleuroperitoneální řasy  dolní úseky pleuroperitoneálních kanálů  Pleuroperitoneální membrány  septum transversum a mesenterium jícnu  Mezenchym tělní stěny + myoblasty cervikálních somitů ① ② ③ ④ SEPTUM TRANSVERSUM A VÝVOJ HRUDNÍ DUTINY • mezodermální ploténka oddělující hrudní a břišní dutinu v úrovni stvolu žloutkového váčku  centrum tendineum • neúplná separace  perikardoperitoneální kanály  pleuroperikardové a pleuroperitoneální řasy s v. cardinalis communis a n. phrenicus (3., 4., 5. spinálního segment) • sestup septum transversum v důsledku růstu dorsální části zárodku (páteř)  úroveň hrudních somitů  úroveň 1. lumbálního obratle (3. měsíc) COELOMOVÝ EPITEL a buňky z něj odvozené • CEDC - velmi aktivní a plastická buněčná populace tvořící primitivní splanchnopleuru a somatopleuru • nezbytný pro viscerální morfogenezi CEDC Epikard Slezina Urogenitální systém Kůra nadledvin Mezotel Játra Pankreas G2-GATA4 Játra Tělní stěna Aorta Nadledvina Plica genitalis Jícen Plica mesonephridica CEDC SE PODÍLEJÍ NA MORFOGENEZI ORGÁNŮ E13.5 = human Day 44 E16.5 (human day 58) newborn Epikardové CEDC a vývoj srdce • Epikardium = mezotel srdce • Zdrojem epitelových (epikardových) buněk je mimosrdeční coelomový epitel • Epikardové buňky (EPDC) - vlastní epikard - srdeční fibroblasty - hladké svalové buňky koronárních cév - endotel Perikardová dutina Fibrózní perikard Pariteální perikard Viscerální perikard = epikard Myokard Endokard ABNORMALITY VÝVOJE TĚLNÍ STĚNY - defekt samotné tělní stěny - abnormální uložení a funkce orgánů 19. den 20. den ABNORMALITY VÝVOJE TĚLNÍ STĚNY • ROZŠTĚP HRUDNÍ KOSTI - nesrůstají mezodermální valy (  sternální lišty) v mediální čáře - supraumbilikálně - ectopia cordis - Cantrellova pentalogie - rozštěp sterna, ectopia cordis, omfalokéla, brániční hernie, vady CVS - polyhydramnion - kraniofaciální defekty, urogenitální malformace, abnormality končetin... ABNORMALITY VÝVOJE TĚLNÍ STĚNY • OMFALOKÉLA - selhání repozice fyziologické umbilikální hernie v 10. týdnu (1:4000) - střeva, játra, žaludek, slezina, močový měchýř - na povrchu amniový ektoderm - časté další vady (CVS, defekty neurální trubice) - chromozomální aberace ABNORMALITY VÝVOJE TĚLNÍ STĚNY • GASTROSCHISIS (laparoschisis) - 1:10000 - výhřez orgánů do amniové dutiny  volvulus - laterálně od pupku - chybí krytí amniovým ektodermem  macerace amniovou tekutinou - -fetoprotein  ABNORMALITY VÝVOJE TĚLNÍ STĚNY • EXTROFIE MOČOVÉHO MĚCHÝŘE A KLOAKY - 1:10 000-50 000 - neuzavření tělní stěny v pánevní oblasti - různý rozsah poškození (močový měchýř, konečník, epispadie, pánev...) - pravděpodobně vývojové poruchy mezodermu v obalsti kloakové membrány ABNORMALITY VÝVOJE BRÁNICE • VROZENÁ BRÁNIČNÍ KÝLA - 1:2000 - pleuroperitoneální membrány neuzavřou pleuroperitoneální kanál(y) - komunikace pleurální a peritoneální dutiny - herniace střevních kliček, jater, sleziny, žaludku do pleurální dutiny - hypoplasie plic  respirační tíseň  vysoká mortalita ABNORMALITY VÝVOJE BRÁNICE • AKCESORNÍ BRÁNICE - velmi vzácně - hypoplazie plic • BRÁNIČNÍ EVENTRACE - defekt vývoje svalové komponenty - podobný důsledek jako jiné posterolaterální defekty (hernie) • PARASTERNÁLNÍ KÝLA - sternokostální oblast (foramen singulare Morgagni) - porucha vývoje svalových vláken - výhřez střeva do perikardové dutiny nebo naopak - časté další abnormality (omfalokéla, atd.) • VROZENÁ HIÁTOVÁ HERNIE - v důsledku zkráceného jícnu ABNORMALITY VÝVOJE BRÁNICE • Sadler: Langman’s Medical Embryology, 10. vydání • Ústav histologie & embryologie LF MU, www.med.muni.cz/histology • Čech S., Horký D., Sedláčková M.: Přehled embryologie člověka, Brno, LF MU, 2011 • Moore&Persaud: Zrození člověka (Developing human), překlad R. Jelínek, 2002 Další čtení Žaberní aparát Žaberní aparát Žaberní aparát 1 a. maxillaris 2 a. stapedia a a. hyoidea 3 a. carotis communis, a. carotis externa 4 pravý dává vznik proximální části a. subclavia dextra (distální část pochází z dorsální aorty a ze 7. intersegmentální arterie); z levého vzniká arcus aortae 5 - 6 vpravo z proximální části vzniká a. pulmonalis dextra, distální část zaniká; vlevo z proximální části vzniká a. pulmonalis sinistra, z distální části ductus arteriosus. Deriváty aortálních oblouků Embryonální krevní oběh • symetrický • anastomózy • přestavby • první cévní systém vzniká mimo embryo – žloutkový oběh (13-15. den) • základ endoteliální srdeční trubice, dorsální aorta, umbilikální a vitellinní cévy intraembryonálně (15-17. den) • angiogeneze z angioblastů ve splanchnických a somatických mezodermových tkáních • velké cévy vznikají fůzí drobnějších cév a kapilár • srdeční kontrakce – 4. týden • Carnegie stage 11 • 4. týden (gestační 6.) • den 23 - 26 days • 2.5 - 4.5 mm • počet somitů 13 – 20 Carnegie stage 13 • 4.-5 týden (gestační 6.-7) • den 28 - 32 • 4 - 6 mm • počet somitů 30 • srdeční trubice  truncus arteriosus  aortální oblouky (žaberní)  dvě dorsální aorty  splývají v jednu aortu dorsalis  kapiláry  párové kardinální vény (do kterých ústí pre- a postkardinální vény)  ductus Cuvieri  sinus venosus • vitelinní oběh: dorsální aorty  aa. omphalomesentericae  splývají v jednu a. omphalomesenterica  vv. omphalomesentericae + vv. umbilicales   párový truncus vitelloumbilicalis  sinus venosus • umbilikální oběh: dorsální aorty  aa. umbilicales  chorion  vv. umbilicales + vv. omphalomesentericae  párový truncus vitelloumbilicalis  sinus venosus Embryonální krevní oběh Fetální krevní oběh Embryonální krevní oběh Vývoj srdce • kardiogenní oblast splanchnického mesodermu (prechordového) • růstem a flexí embrya  ventrálně • srdeční trubice spojuje splanchnické (intraembryonální) cévy a cévy odvozené z extraembryonálního mezodermu • Týden 2-3. párové tenkostěnné endoteliální trubice • Týden 3. fůze trubic, vznik truncus arteriosus outflow, začátek kontrakcí • Týden 4. prodlužování srdeční trubice, zakřivení do tvaru „S“ • Týden 5. začátek atriální a ventrikulární septace, atriální septum zůstává otevřené až do porodu (foramen ovale) • Týden 37-38. po porodu změny tlaku uzavírají foramen ovale (zůstáva fossa ovalis) Den 10 Den 25 Děkuji za pozornost Petr Vaňhara, PhD Ústav histologie a embryologie LF MU pvanhara@med.muni.cz http://www.med.muni.cz/histology