Embriologia Craniofacial: Desenvolvimento, Segmentação e Anomalias

Importância da Gastrulação na Formação Corporal

Durante a gastrulação, as células começam a se diferenciar para a formação dos eixos dorsal-ventral, anteroposterior e rostro-caudal.

Segmentação Corporal e da Região Rostral

O corpo dos vertebrados é caracterizado pela repetição de segmentos, no qual cada segmento possui identidade própria, com características específicas que originarão as diferentes regiões do corpo. Essa diferenciação é proveniente da expressão dos genes do complexo Hox, que atuam na regulação da transcrição. O complexo Hox só é expresso até a base do crânio; logo, a região rostral se diferencia do resto do corpo, já que não possui uma segmentação muito clara, uma vez que não é organizada por genes do complexo Hox.

Padronização do Eixo Rostro-Caudal

A padronização ocorre pela ação de moléculas inibidoras de morfógenos (WNT, FGF, BMP) que estão presentes na placa pré-cordal. A inibição permite a diferenciação entre a cabeça e o corpo. Sem essa inibição, existiriam dois corpos em vez de uma cabeça.

Participação de Ectoderma, Mesoderma e Endoderma na Região Rostral

Ectoderma, mesoderma e endoderma formam a estrutura dos arcos faríngeos da seguinte forma: cada arco faríngeo é revestido por ectoderma na superfície externa e endoderma na superfície interna. O "meio/recheio" é mesenquimal, de origem mesodérmica e de células da crista neural.

Papel da Crista Neural na Formação da Região Rostral

Além de formar gânglios neurais, nervos cranianos e ligamentos oculares, as células da crista neural migram para os arcos faríngeos, que vão compor a face e o pescoço.

Influência do Tubo Neural na Região Rostral

O fechamento do tubo neural dá origem a estruturas do sistema nervoso central, como prosencéfalo, mesencéfalo e romboencéfalo.

Formação Óssea do Neurocrânio: Base e Calota Craniana

O neurocrânio é formado pelos ossos da calota craniana e pelos ossos da base do crânio. A calota é formada por uma ossificação mesenquimal a partir das células da crista neural e do mesoderma. Já os ossos da base do crânio utilizam as cartilagens pré-cordal, hipofisária e paracordal, além da interação com os somitos occipitais para uma ossificação endocondral.

Cartilagens na Formação da Base do Neurocrânio

As cartilagens que iniciam a formação da base do neurocrânio são as hipofisárias, pré-cordais e paracordais.

Ossos Derivados do Mesoderma e da Crista Neural

As estruturas que se desenvolveram ao redor e caudalmente à extremidade da notocorda (como o osso occipital) são derivadas do mesoderma. As estruturas que se formaram rostralmente à notocorda (como os ossos esfenoide e etmoide) são derivadas da crista neural. Portanto, o limite crista neural-mesoderma encontra-se na interface esfenoide-occipital, com uma exceção: a cartilagem hipoquiasmática, que proporciona a fixação para os músculos extraoculares, contribui para a formação do osso esfenoide e deriva do mesoderma, mesmo que ela se encontre rostral à notocorda.

Ossificação Intramembranosa vs. Endocondral

Existem dois tipos de ossos na cabeça. Um tipo, o osso endocondral, é formado por um intermediário cartilaginoso que se ossifica através do processo de ossificação endocondral. Os ossos da base do neurocrânio são formados pela ossificação endocondral e são coletivamente denominados condrocrânio.

O outro tipo de osso desenvolve-se por ossificação diretamente do mesênquima através do processo de ossificação intramembranosa. Na vida embrionária, no interior do mesênquima, as células mesenquimais proliferam e iniciam sua diferenciação, dando origem a células osteoprogenitoras (células indiferenciadas, mas comprometidas com a formação do tecido ósseo). Esse tipo de osso é conhecido como osso membranoso ou dermal.

Origem e Evolução da Região Rostral em Vertebrados

Os vertebrados são seres evoluídos, pois originaram um novo tipo de célula: a célula da crista neural, que tem grande influência na formação da região rostral, uma região recente. Assim, houve o surgimento do encéfalo.

Formação da Região Dorsal do Crânio

A região dorsal do crânio é derivada do mesoderma e da crista neural.

Definição de Craniossinostose

Craniossinostose: anomalia decorrente da fusão prematura das suturas cranianas. O crânio se desenvolve a partir da interposição óssea ao longo das linhas de sutura.

Mecanismo de Sinalização na Craniossinostose

O crescimento do osso é controlado pelo equilíbrio do nível de sinalização de FGF. Uma dose baixa de FGF aumenta a proliferação de osteoblastos, enquanto uma dose alta promove a diferenciação óssea. Assim, o aumento de FGF provoca o fechamento prematuro das suturas, caracterizando a craniossinostose.

Papel do Gene Shh no Estabelecimento da Linha Média

O gene Shh é um importante agente no estabelecimento da linha média da região rostral, dividindo a região anterior em duas metades: direita e esquerda. Diferenças na sua concentração podem induzir mutações, como hipotelorismo e hipertelorismo. Isso ocorre porque o gene Shh, em altas concentrações, provoca uma grande separação dos olhos e das narinas (hipertelorismo), uma vez que ele determina a linha média nesta região. Já em baixas concentrações, ele provoca a aproximação dos olhos, das narinas, etc. E se essa concentração for extremamente baixa, pode provocar ciclopia.

Definição de Holoprosencefalia

A holoprosencefalia (HPE) é uma malformação cerebral complexa resultante da clivagem incompleta do prosencéfalo. Na HPE, o lobo frontal do cérebro do embrião não se divide para formar os hemisférios cerebrais bilaterais (as metades esquerda e direita do cérebro), causando defeitos no desenvolvimento da face, na estrutura e no funcionamento.

Correlação entre Sinalização Shh e Holoprosencefalia

Quanto menor a concentração de Shh, mais próximas as estruturas estarão da linha média, o que pode aumentar as chances de holoprosencefalia devido à não divisão dos dois hemisférios, e vice-versa.

Evolução e Desenvolvimento da Face (Viscerocrânio)

O viscerocrânio é a região do crânio que inclui a face e os arcos faríngeos. Os arcos se desenvolveram evolutivamente dos arcos branquiais dos peixes agnatos (sem mandíbula). Nos vertebrados com mandíbula, o primeiro arco forma a mandíbula. Os demais arcos, nos peixes, formam as brânquias e, nos humanos, muitas estruturas da face e pescoço. No caso dos peixes, os arcos tornam-se perfurados para formar as fendas branquiais.

Definição de Arco Faríngeo, Sulco Faríngeo e Bolsa Faríngea

Os arcos faríngeos podem ser definidos como uma série de estruturas-chave para o desenvolvimento da cabeça e pescoço. Contribuem para a aparência externa do embrião e servem para sustentar as paredes laterais da faringe primitiva, entre a vesícula óptica e o seio cervical. Os sulcos faríngeos são depressões que separam os arcos, e as bolsas faríngeas são expansões que correspondem a projeções da faringe primitiva e se dispõem internamente entre os arcos faríngeos.

Identidade Segmentar, Crista Neural e Arcos Faríngeos

O rombencéfalo é subdividido em rombômeros, que estão associados à expressão de combinações específicas dos genes Hox (cada rombômero apresenta um código de reguladores de transcrição). Esses genes são responsáveis por fornecer a identidade dos segmentos do encéfalo posterior e, também, por determinar a identidade dos arcos faríngeos, já que a crista neural expressa os genes Hox dos rombômeros dos quais ela surge.

Contribuição Tecidual nos Arcos Faríngeos

As células da crista neural, em associação com o mesoderma, constituem o núcleo mesenquimal dos arcos. Já o ectoderma e o endoderma contribuem, respectivamente, com o revestimento externo e interno. A musculatura dos arcos é derivada do mesoderma paraxial.

Formação do Pescoço e Órgãos Associados

O pescoço e os órgãos ali localizados são formados pelos arcos faríngeos. O segundo arco faríngeo, por exemplo, dará origem à faringe e à laringe.

Anomalias: Fendas Cervicais e na Base da Orelha

O segundo arco faríngeo se desenvolve e cobre o terceiro e quarto arcos, formando o seio cervical. Com isso, há o desaparecimento do segundo, terceiro e quarto arcos, conferindo um contorno liso ao pescoço. No entanto, quando os seios e os sulcos não se fecham, promovem o surgimento de fendas na região do pescoço e na base da orelha.