Anatomie/Embriologie Curs 2 : Embriogeneza cardiaca

ANATOMIE/EMBRIOLOGIE

CURS 2

Embriogeneza cardiacă

Obiectivele prezentării:

• Prezentarea etapelor morfogenezei cardiace, de la stadiul angiogenic la edificarea cordului tetracameral de tip fetal

• Prezentarea corelaţiei morfofuncţionale şi fiziopatologice între dezvoltarea embriofetală normală şi anomaliile cardiace congenitale

Consideraţii generale:

• Inima este primul organ care apare, dar funcţionează, în timpul vieţii embrio-fetale

• Filogenetic, anatomia cordului îşi păstrează

• Dezvoltaera cordului urmează acelaşi pattern în toată seria vertebratelor

1. Formarea ariei cardiogene

2. Formarea şi localizarea tubului central

3. Formarea ansei cardiace

4. Septarea cordului

5. Atriile şi septarea atrială

6. Canalul atrioventricular şi septaea atrioventriculară

7. Formariea atriilor definitive

8. Septarea ventriculului primitv

9. Dezvoltarea venelor pulmonare

10. Venelor pulmonare

11. Edificarea valvelor cardiace

12. Formarea endocardului

13. Formarea epicardului

14. Formarea miocardului

15. Inervaţia cordului fetal

16. Malformaţii cardiace

1. Formarea ariei cardiogene

Începe în stadiul de 7 somite în S₄, când anterior de placa neurală şi lama precordală, la nivelul extremităţii cefalice se formează din mezenchim primele celule cu proprietăţi angioformatoare care se aglomerează edificând aria cardiogenă.

Celulele cardiogenice au 2 origini:

• majoritar provin din epiblast, care se dezvoltă sub acţiunea unei gene MZOD care stimulează transformarea celulelor epiblastice în celule cardiogenice. Aceste celule apar iniţial la extremitatea cranială a nodulului Hensen, după care odată cu alungirea în sens craniocaudal a liniei primitive se dispun într-o zonă ventrală şi o zonă dorsală, formând cele 2 câmpuri cardiogenice

• Marginile craniale ale celor 2 câmpuri cardiogenice vor forma mugurii miocardici din care se edifică viitoarea curbură externă. Marginile laterale rămân ataşate de intestinul ventral, formând un miocard primitiv în forma literei W ce se deschide în intestin.

• Aria cardiogenică se îngustează şi se alungeste, se flectează pe dreapta; printr-un proces de convergenţă cele două extremităţi se apropie median şi treptat, fuzionează în direcţie cranio-caudală

• Se formează astfel tubul primitiv cardiac unic, stratul său endotelial devenind endocardul cordului definitiv

2. Formarea pericard

• Tubul caardiac primitv este suspendat de pericard prin mezocardul dorsal

• Formarea şi accentuarea flexiunii cranio-caudale a corpului embrionar determină bascularea cu 180 grade în jurul unui ax transversal a primordiului pericardului

• Din tubul cardiac primitv se edifică 5 zone: anterior trunchiul arterial, bulbus cordis, ventricul primitiv, atrium, sinus venosus

3. Formarea ansei cardiace

• Celulele mezenchimale din splanchnopleură se dispun ca o manta în jurul tubului endocardic. Din ele se vor diferenţia celule musculare ale miocardului şi celulele mezoteliale ale epicardului.

• Mezocardul dorsal dispare, iar tubul cardiac rămânne conectat de pericard doar la extremităţi, în rest fiind liber în cavitatea pericardică.

• Tubul cardiac are un capăt arterial, cefalic, şi altul venos, caudal

• Între extremităţi se diferenţiază dilataţiile, separate la exterior prin şanţuri.

• Dilataţia dinspre capătul arterial poartă numele de bulbul primitv al cordului, duă care urmează ventriculul primitv, şi atriul primitv în care se deschide sinusul venos care are două coarne, unul stâng şi altul drept.

• Bulbul cordului se continuă cranial cu sacul aortic sau cu aortele ventrale.

• Sinusul venos prezintă la fiecare extremitate orificii de deschidere a venelor viteline, venele ombilicale şi venei cardinale comune, ceea ce înseamnă că la sfârşitul s5 inima conţine un segment de input, un segment de output, o cameră atrială comună şi un ventricul primitiv comun.

• Din bulbus cordis se dezvoltă cordul primitiv. Spre deosebire de celelalte dilataţii, bulbul are un ritm de creştere mai lent. El nu rămâne rectiliniu, ci treptat îşi modifică forma în funcţie de flectarea embrionului, forma literei U apoi S. Dezvoltarea bulbului cordului se realizează pe seama a 3 populaţii celulare, iniţial extraacardiace ce treptat invadează cordul: proepicardul din care se va edifica epicardul, spina vestibuli din care se va edifica o parte din septul atrial primitiv şi creasta neurală din care se va forma septum secundum Când se formează aceste straturi, cordul începe să bată.

4. Septarea cordului

• Schimbările de poziţie ale cavităţilor cordului se continuă şi în dezvoltarea ulterioară, până cînd se ajunge la forma definitivă. Din regiunea cervicală cordul şi pericardul coboară în mediastinul mijlociu, şi odată cu această coborâre se produce şi septarea cavităţii primitiive. Septurile se edifică Z27-28 concomitent cu creşterea în lungime del a 5mm – 16 17 mm

• Septarea cordului se face sub acţiunea inductorie a crestelor neurale care vor controla topografia primordiilor septale şi regionalizarea ansei cardiace

• Septarea atriului primitiv

5. Septarea atriului primitiv

• Odată cu flectarea laterală camera atrială comună se lărgeşte progresiv şi va fi împărţită de un sept atrial primitv într-un atriu drept şi unul stâng formarea atriilor menţine axa de simetrie stâânga dreapta a cordului şi din cauza asta cordul este orientat oblic în jos la stânga şi uşor recurbat.

• Atriile se dezvoltă aproximativ simetric până când fluxul venos va fi remodelat spre partea dreaptă. Deasupra septului atrial primitiv numit septum atrial prim se va depune un pliu miocardic care va forma septum secundum. În partea centrală a septului prim printr-un proces de resorbţie se formează un orificiu numit foramen secundum. Septum secundum evoluează în sens descendent şi tinde să obtureze foramen secundum, marginea liberă a părţii inferioare a septum secundum va forma cu septul atrio-ventricular un foramen ovale.

• Marginea liberă a septului prim va juca un rol de valvă care împiedică la nivel foramenului ovale trecerea sângelui din atriul stâng în cel drept şi permite doar trecerea din drept în stâng. Astfel în viaţa fetală o parte din sângele din atriul drept trece în atriul stâng şi mai departe trece în circulaţia sistemică, evitând circulaţia pulmonară. Acest lucru este foarte important, deoarece în viaţa fetală plămânul nu funcţionează. La naştere septul prim trebuie să fie închis.

6. Canalul atrio-ventricular şi septarea atrio-ventriculară

• La nivelul canalului atrioventricular, situat transversal, apar prin proliferearea celulelor endocardice două proeminenţe – pernuţe endocardice – tuber endocardiale atrioventriculare.

• Aceste tuberozităţi, una ventrală şi una dorsală vor fuziona şi vor forma septum intermedium. Acest sept va împărţi canalul atrio-ventricular în două orificii atrio-ventriculare, unul drept şi unul stâng.

7. Formarea atriilor

• După naştere foramen ovale se va închide. Atriul drept nu va mai comunica cu atriul stâng. Presiunea în atriul stâng va creşte, va îminge septum prim spre foramen ovale, şi-l va obtura. Marginea liberă a septului secund devine limbul fosei ovale.

• Porţiunea stângă a sinusului venos devine sinos coronar, care colectează sângele cordului.

• Ostiul sinoatrial are o formă ovalară şi este mărginit de două valvule venoase, una dreaptă şi una stângă. Treptata aceste valvule se dezvoltă prin suprapunerea de miocite şi vor forma septum spurium. După incorporarea sinusului venos în atriul drept septum spurium devine creasta terminală (crista terminalis) a atriului drept, care la interiorul cordului marchează limita dintre porţiunea sinusală şi atriul drept propriu zis, iar la exteriorul cordului formează şanţul terminal sau sulcus terminalis.

• Valvula stângă a ostiului sinoatrial involează şi dispare, din valvula dreaptă se vor forma valvula venei cave inferioare numită şi valvula lui eustachio şi valvula sinususului coronar al inimii (thebesius) situtaă pe peretele posterior al atriului drept.

• Atriul drept are valvă pentru vena cavă inferioară.

• În atriul stâng se deschide vena pulmonară care are patru afluenţi venoşi mari. Vena pulmonară primitivă prezintă patru afluenţi venoşi mari care sânt 2 drepţi pentru venele pulmonare drepte superioară şi inferioară şi 2 pe partea stângă, venele pulmonare stâng superioare şi inferioare. Peretele atriului stâng cuprins între orificiile de vărsare ale venelor pulmonare provine din peretele venei pulmonare primitive şi nu din peretele cardiac propriu-zis.

• Concomitent la nivelul atriilor se dezvoltă câte un diverticol care va deveni auricul drept, respectiv stâng.

8. Septarea ventriculului primitiv

• Septarea ventriculului primitiv se realizează prin formarea septului interventricular începând cu s4 pe planşeul ventriculului primitv. Acest sept interventricular creşte în sens ascendent spre tuberculii endocardici care prin fuziune vor forma septul intermediar. În acest moment ventriculul primitiv nu este septat complet. Între marginea liber a septului muscular şi perniţele endocardiace se formează orificiul interventricular.

• Acest orificiu se închide odată cu formarea părţii membranoase a septului interventricular, care rezultă din fuziunea septului spuriium cu septum intermediar. Din partea proximală a bulbului cordului se formează conus arteriosus sau infundibilul. Pe planul stâng al acestuia se formează vestibulul aortic. La extremitatea distală a bulbului cordului se va forma septul spiral aortico-pulmonar din care se vor edifica porţiunea proximală a aortei şi trunchiul pulmonar.

9. Formarea ţesutului nodal

• Ţesutul nodal este numit şi ţesut excito conductor şi el asigură automatismul cardiac.

• Se formează prin diferenţierea celulelor cardiace. Este situat sub endocard şi începe să bată ritmic începând cu s4.

• Nodulul sinusal: se formează pe măsura incorporării sinusului venos în atriul drept şi se va localiza la nivelul peretelui superior al atriului drept.

• Nodulul atrio ventricular şi fascicolul his: au 2 surse embrionare, provin fie din celulele aflate la nivelul peretelui stâng al sinusului venos fie din celulele canalului atrio-ventricular. Ţesutul nodal se fixează în baza septului inter-atrial.

10. Formarea sistemului valvular

• După individualizarea ostiilor atrioventriculare, prin formarea septului intermediar, din mezenchim se vor diferenţia valvele tricuspidă şi mitrală sau bicuspidă, legate prin cordaje tendinoase de muşchii papilari.

• La nivelul ostiilor arteriale prin septarea trunchiului arterial de către septul aorticopulmonar, se formează valvulele semilunare pulmonare, una anterioară şi două posterioare (medială şi laterală) şi valvulele semilunare aortice, două anterioare şi una posterioară.

• La nivelul ostiilor arteriale, prin septarea trunchiului arterial de septul aortico-pulmonar se formează valvele semilunare pulmonare

• Sistemul valvular se formează din celulele endocardice.

• Valvele atrio-ventriculare: se formează prin proliferarea ţesutului mezenchimal în jurul canalului atrio-ventricular. Dezvoltarea miocardului determină apariţia unor diverticuli şi trabecule pe faţa cardiacă. Trabecule se numes trabecule cărnoase. Unele din aceste trabecul vor forma muşchii papilari. Valvele atrio-ventriculare rămân ataşate de pereţii ventricolelor prin cordaje conjunctive tendinoase de care se ataşează muşchii papilari.

• Valvele semilunare: cele 3 proeminenţe tuberculare de la nivelul extremităţii ventriculare ale crestelor bulbare evoluează spre formarea valvelor semilunare aortice şi pulmonare. Sub influenţa inductorie a crestelor neurale.

• Valva aortică: se află în continuitatea inelului mitral şi se dispune între mitrală şi tricuspidiană.

• Valva pulmonară: se orientează superior şi anterior şi rămâne în contiguitate cu valva aortică.

• Dispoziţia inelelor fibroase ale celor 4 valve cardiace formează scheletul fibros al cordului. Comisura valvelor aortică şi pulmonar se reflectă în originea comună, ceea ce le determină coliniaritatea. Originea arterei aorte va fin întotdeauna din sinusul ... adiacent.

• Simetria valvulară se datorează axei de simetrie a cordului, adică structurile de pe partea dreaptă cresc în sens caudal în detrimentul structurilor de pe partea stângă, ceea determină sinusul venos să dreneze pe partea dreaptă a cordului.

11. Epicardul şi dezvoltarea vaselor coronare

    1. Epicardul se dezvoltă dintr-o populaţie celulară extracardiacă numită prepericard, cu originea în mezodermul splanhnic, caudal de inserţia sinusului venos

    2. Celulele externe epicardice suferă un proces de teransformare mezenchimală, formând vascularizaţia coronară, progenitorii sangvini şi fibroblastele.

12. Dezvoltarea endocardului

Endocardul se dezvoltă din celulele endoteliale ale tubilor bilaterali în procesul de vasculogeneză.

Endocardul va forma prin transformare stratul mezenchimal al canalului atrioventricular, etapă esenţială în edificarea sistemului valvular.

Mezenchimul formează valvele semilunare.

13. Dezvoltarea miocardului

Cardiomicitele adulte se consideră celule postmitotice. Rămân relativ constante ca număr pe tot parcursul vieţii. Cardiomiocitele se formează din celulele stem miocardice care suferă un proces de diferenţiere sub acţiunea factorilor de creştere, factorilor epigenici şi a unor factori de transcripţie. Activitatea cardiomiocitelor e influenţată de procesele de angiogeneză modulate de factori angiogenetici care explică capacităţile regenerative ale cardiomiocitelor. Într-o zonă de infarct la limita cu zona de miocard normală se formează o serie de cardiomiocite de tip nou, similare cu cele din viaţa intrauterină care regenerează miocardul sub acţiunea unui marker de regenerare miocardică. Regenerarea atigne un peak în 3 zile.

Celulele stem miocardice

• Celule sca1-pozitive – nu exprimă gene cardiace structurale sau nkx2.5, deci sunt o populaţie stem potenţială (Oh, 2004)

• Celule C-kit pozitive – prezintă receptori pentru celule stem şi Mdr1(Anversa, 2002)

• CELULE Isl – 1 pozitive (laugwity, 2005)

• Celule stem extracardice adulte – celule cardiace feminine transplantate la pacienţi de sex masculin

• Celule stem cardiomiogenice – izolate din măduva osoasă, generează cardiomicite diferenţiate, arteriole coronare, capilare (kajstura, 2005)

• Celule stem hematopoetice – proliferează la 9 zile

Sunt izolate în măduva osoasă, timp de o săptămână proliferează, apoi se diferenţiază.

14. Inervaţia cordului fetal.

Este dublă aferentă şi eferentă:

1. Senzitiviă, aferentă, e realizată de neuronii aferenţi din ganglionii senzitivi spinali.

2. Enervaţia motorie, eferentă e componentă a sistemului nervos autonom.

Automatismul cardiac e controlată de centrii vasculari din bulbul rahidian.

Parasimpatici – colinergici, simpatici - adrengergici

15. Anomaliile congenitale ale inimii:

Se produc între Z₂₀-Z₅₀. Se pot produce:

• Anomalii cromozomiale, se datorează modificării structurii cromozomilor la un anumit nivel (trisomia 21 Down, trisomia 18)

• Defecte de vascularizaţie (prezenţa unei arteri coronare în plus, absenţa uneia, modalitate aleatorie de bifurcare)

• Defecte de poziţionare

• Anomalii ale sistemului excitoconductor.

• Anomilaii septare ale inimii: DSA

• Persistenţa ostium primum

• Inima triloculară

• Închiderea prematură a canalului lui botallo

• Persistenţa canalului lui botallo

• Defectul de sept atrial asociat cu stenoza mitrală

• Defecte ale peretului interventricular (DSV în S6)

• Boala ebstein este un sindrom care apare mai rar, având ca semn principal dezvoltarea anormală a valvulei tricuspide, care este atrezică şi mai jos implantată.

• Tetralogia Fallot, se produce prin diviziunea inegală a bulbului arterial

  • Stenoza arterei pulmonare

  • Încălecarea aortei

  • Defect de sept interventricular (DSV)

  • Hipertriofia ventriculului drept

• Trilogia lui fallot

  • Stenoză pulmonară

  • Hipertrofie ventriculară dr

  • Comunicare interatrială.

• Coborârea nespiralată a septului arterial poate determina transpoziţia orificiilor arteriale (de obicei se asociază cu comunicări interventriculare)

• Anomaliile valvulelor semilunare

  • Congenitale, de tip stenotic

  • Dobândite, stenoza se asociază cu insuficienţă = boală aortică sau mitrală

• Persistenţa canalului arterial

• Coarctaţia de aortă, strâmtorarea lumenului aortei printr-o proliferară intimală

• Hipoplazia aortei, foarte rar

• Absenţa cârjei aortei

• Arcul aortic dublu

• Absenţa venelor cave (incompatibilă cu viaţa)

• Dublarea venei cave

Asocierea malformaţiilor duce la sindroame:

• Sindrom noonan: facies atipic, retard psihosomatic, defecte cognitive

• Sindrom down

• Anomalii atrioventriculare

• Atrezie tricuspidiană

• Sindromul Ebstein

Dilataţia embrionară	Structura adultă
Trunchiul arterial	Aorta şi trunchiul pulmonar
Bulbus cordis	Conul arterial şi vestibulul aortic
Ventriculul primitv	Porţiunile trabeculate al ventriculelor drept şi stâng
Atriu primitiv	Porţiunile trabeculate ale atriului drept şi stâng
Sinus venos	Sinus venarum, sinus coronar şi vena oblică a atriului stâng