Desenvolvimento dos Membros

Formação dos Membros

• Dia 24: aparecimento do broto do membro superior
• Dia 26: aparecimento do broto do membro inferior
• Semana 5: segmento da cauda presente entre os membros inferiores → desaparece gradualmente
• Brotos dos membros:
  • Localização: face ventrolateral do corpo
  • Surgem da mesoderme da placa lateral estimulados pelo fator de crescimento de fibroblastos 10 (FGF10)
  • Cobertos por ectoderme
  • Possuem um núcleo de mesênquima condensado mais denso
  • Nas pontas: crista ectodérmica apical (AER, pela sigla em inglês)
  • Posição:
    • Broto do membro superior: oposto ao segmento cervical caudal
    • Broto do membro inferior: oposto aos segmentos lombar e sacral
• AER:
  • Parte da ectoderme subjacente ao broto do membro
  • Produz FGF8 para manter o alongamento dos membros
• AER exerce influência no tecido circundante para o manter indiferenciado:
  • À medida que a AER migra, mais tecido proximal se diferencia em cartilagem e músculo.
  • Os membros formam-se proximal e distalmente em segmentos:
    • Estilópode: úmero e fémur
    • Zeugópode: rádio/cúbito e tíbia/fíbula
    • Autópode: ossos carpais, metacarpos, dígitos/tarsais, dígitos/metatarsos
• As placas das mãos e pés formam-se à medida que os membros superiores e inferiores se alongam:
  • Inicialmente aparecem como pás fundidas por volta da 6ª semana
  • Raios digitais: aparecem como tecido alado entre os dedos que começa a sofrer apoptose
  • Dia 52–56: Aparecem os dedos das mãos e dos pés.

Mnemónica:

Para recordar rapidamente o que acontece durante a 4ª semana, lembrar: 4 semanas → 4 membros, 4 câmaras cardíacas

Rotação dos Membros

• À medida que o embrião muda de um disco plano para uma estrutura tridimensional, os membros giram.
• Membro superior:
  • Semana 4: Os brotos dos membros emergem do plano coronal.
  • Semana 6: Os brotos dos membros movem-se em direção ao plano sagital.
  • Semanas 6–8: rotação lateral de 90 graus:
    • Compartimentos flexores deslocados anteriormente
    • Cotovelos localizados posteriormente
    • Alocação adequada da inervação do dermátomo
• Membro inferior:
  • Semana 4: Os brotos dos membros emergem do plano coronal.
  • Semana 6: Os brotos dos membros movem-se em direção ao plano sagital.
  • Semanas 6–8: rotação medial de 90 graus:
    • Compartimentos flexores localizados posteriormente
    • Compartimentos extensores localizados anteriormente

Formação da Musculatura

Descrição Geral

O músculo tem origem no miótomo: células ventrolaterais originárias de sómitos, localizados em ambos os lados do tubo neural, que migram para formar os músculos. À medida que os miótomos migram, formam:

• Epímero (epiaxial):
  • Aglomerado muscular em desenvolvimento a partir do miótomo
  • Desloca-se para as costas → futuros músculos intrínsecos das costas
• Hipómero (hipoaxial):
  • Viaja para o tronco → parede torácica anterior → parede abdominal → membros
  • Estende-se ventrolateralmente
  • Forma a parede do corpo e os músculos dos membros
  • Após a migração para os brotos dos membros, separam-se novamente:
    • Massa posterior (dorsal) → músculos extensores
    • Massa anterior (ventral) → músculos flexores

Membros superiores

• Os sómitos dão origem à musculatura dos níveis de C4-C8, T1-T2.
• A condensação posterior dá origem aos músculos extensores e supinadores.
• A condensação anterior dá origem aos músculos flexores e pronadores.

Membros inferiores

• Sómitos que dão origem à musculatura dos níveis L1-L5, S1-S2
• Condensação posterior: dá origem aos músculos flexores e abdutores
• Condensação anterior: dá origem a músculos extensores e adutores

Inervação nervosa

• Os sómitos dão origem à musculatura dos níveis L1-L5, S1-S2.
• A condensação posterior dá origem aos músculos extensores e abdutores.
• A condensação anterior dá origem aos músculos flexores e adutores.
• Membros superiores: C4-T2
• Membros inferiores: L4-S3
• Os nervos são alongados a partir da medula espinhal à medida que os membros superiores e inferiores se desenvolvem: dão origem aos plexos braquial e lombossacral.

Desenvolvimento da Vasculatura

• Os vasos sanguíneos invadem a musculatura em desenvolvimento por volta dos 35-36 dias de gestação.
• Membro superior: artéria segmentar → artéria axilar
• Membro inferior: artéria segmentar → artéria femoral
• Inicialmente, as artérias deslocam-se para os brotos dos membros → aumentam, mas permanecem profundas → formam-se os capilares
• A drenagem venosa é mais superficial.
• Não existem artérias superficiais no centro dos membros

Desenvolvimento dos Ossos e Articulações dos Membros

Ossos dos membros

• Os brotos dos membros condensam-se → Começam a formar-se modelos de cartilagem hialina
• Ossificação endocondral: mesênquima → cartilagem → osso:
  • Mesênquima: tecido conjuntivo laxo e indiferenciado
  • Cartilagem: mais resistente, avascular; depende da difusão
• Colar ósseo:
  • Camada de periósteo que envolve a diáfise
  • Formado por osteoblastos
• Centro de ossificação primário:
  • Forma a diáfise – eixo do osso que contém a cavidade da medula óssea
  • Artéria invade o centro da cartilagem → transporta as células osteoprogenitoras
  • A formação óssea prossegue de interna para externamente
• Centro de ossificação secundário:
  • Forma a epífise
  • Nas extremidades ósseas
  • Separado do centro de ossificação primário por metáfise
• Fosfatase alcalina:
  • Produzida pelos condrócitos
  • Responsável pela deposição mineral nos ossos
• Os centros de ossificação primários e secundários aproximam-se → A placa de crescimento epifisária tenta proliferar e afastá-los.
• As placas epifisárias permanecem abertas até o início dos 20 anos → o osso não pode alongar-se mais e o crescimento é interrompido
• Cavidade medular:
  • Formada pela ação dos osteoclastos
  • Núcleo da diáfise
  • Principal local de hematopoiese

Articulações

• O mesênquima entre os ossos permanece como tecido conjuntivo denso irregular.
• À medida que os ossos crescem os espaços sinoviais formam-se através do complexo processo de apoptose.
• Ligamentos intracapsulares (ligamento cruzado anterior (LCA) e ligamento cruzado posterior (LCP)):
  • Restos de tecido conjuntivo
  • Densos e regulares

Padrões Genéticos e Moleculares dos Membros

O posicionamento, orientação e crescimento dos membros no embrião em desenvolvimento são determinados geneticamente pela expressão de sinais químicos temporários específicos.

Eixo craniocaudal

O posicionamento dos membros ao longo do eixo craniocaudal é determinado pelos genes homeobox (HOX, pela sigla em inglês).

• Este segmento de genes (60 aminoácidos de comprimento) codifica proteínas de ligação ao DNA, que regulam a expressão génica.
• Os genes contendo HOX regulam múltiplos aspetos do crescimento e diferenciação celular.
• Esses genes são organizados sequencialmente de cranial para caudal e determinam o padrão geral e a forma do embrião em desenvolvimento.
• Por exemplo:
  • HOXB8 expresso na borda cranial do membro anterior
  • Mutações nesse gene alteram a posição desses membros.
  • O posicionamento do membro anterior é determinado pelo fator de transcrição T-box transcription factor 5 (TBX5, pela sigla em inglês); o posicionamento dos membros posteriores é determinado pelo fator TBX4.

Eixo proximodistal

• A padrão proximodistal é regulado pela manutenção da AER distalmente à medida que o embrião se desenvolve.
• Radical fringe é um fator de sinalização expresso na ½ dorsal da ectoderme do membro:
  • Induz a expressão SER2 na fronteira entre as células que expressam a radical fringe e aquelas que não expressam
  • A AER está localizada nessa fronteira.
• Assim que a AER está desenvolvida:
  • Expressa várias classes de FGF
  • Mantém a área indiferenciada de células mesênquimais de alta replicação imediatamente proximal à AER
  • À medida que as células se duplicam, o membro cresce distalmente.
  • Quanto mais longe as células mesenquimais estão da AER, menos FGF pode influenciar as células mesenquimais, os quais podem então diferenciar-se graças à influência de outras moléculas sinalizadoras:
    • Ácido retinóico: sintetizado pelo mesênquima do flanco, estimula a diferenciação do tecido em estilópodo
    • Sonic hedgehog (SHH, pela sigla em inglês): a expressão deste gene leva à diferenciação do zeugópode e autópode

Eixo ântero-posterior

• Regulado pela zona de atividade polarizadora (ZPA, pela sigla em inglês)
• Aglomerado de células mesenquimais na porção posterior do membro, próximo à AER
• Secreta o fator de sinalização SHH
• A expressão de SHH determina a correta orientação ântero-posterior dos membros; e.g., a expressão incorreta de SHH na porção anterior da mão pode levar à duplicação de dígitos.

Eixo dorsoventral

• A ectoderme ventral expressa o fator de transcrição EN1.
• O EN1 bloqueia a secreção de WNT7a:
  • O WNT7a está, portanto, localizado na ectoderme dorsal.
  • Induz a expressão de LMX1 → fator de transcrição que especifica a orientação “dorsal”

Relevância Clínica

• Acondroplasia: mutação no gene FGFR3 e da proteína correspondente que tem efeito negativo na ossificação endocondral. A mutação causa hiperatividade da via de sinalização do recetor, o que resulta em anomalias do crescimento e da proliferação de condrócitos. Os indivíduos afetados tendem a ter os ossos dos membros encurtados e os ossos faciais não alongam.
• Sirenomelia: também denominada de síndrome da sereia. A sirenomelia é uma deformidade congénita, rara, em que as pernas estão fundidas. O distúrbio é caracterizado principalmente pela fusão das pernas com rotação do perónio. A sirenomelia também pode incluir ausência da parte inferior da coluna e anomalias da pelve e dos órgãos renais. A sirenomelia tem um mau prognóstico, sendo que a maioria dos lactentes não sobrevivem ao 1º ano de vida.
• Sindactilia: A sindactilia cutânea é uma fusão da pele entre os dedos. Ocorre devido à falência da apoptose, que é responsável pela separação dos dedos. A sindactilia óssea consiste em fusões dos ossos dos dedos.
• Amelia: ausência de 1 ou ambos os membros, que ocorre devido à interrupção do desenvolvimento durante a 4ª semana.
• Meromelia: condição em que uma parte do membro está em falta. A meromelia ocorre devido a um distúrbio no desenvolvimento durante a 5ª semana de gestação. Alguns exemplos incluem hemimelia (ausência de perónio) e focomelia (mãos e pés ligados diretamente ao corpo).