1. События раннего эмбриогенеза:
• 3-я неделя: двухслойный зародышевый диск становится трехслойным
• Трехслойный зародышевый диск:
о Эктодерма: часть полости амниона
о Мезодерма: образует полую центральную трубку по средней линии (хордальный отросток):
- Она вытягивается вдоль длинной оси эмбрионального диска
о Эндодерма: часть полости желточного мешка
• 18-й день: хорда и оставшаяся внутриэмбриональная мезодерма стимулируют развитие нервной пластинки:
о Нервная пластинка растет в длину и ширину до 21-го дня, до начала нейруляции
о Нервная пластинка дает начало большей части нервной системы
• 21-й день: полая трубка (хордальный отросток) превращается в сплошной тяж (хорду)
2. Нейруляция:
• Первичная: формирование головного участка спинного мозга до уровня конуса
• Вторичная: формирование каудального участка спинного мозга до уровня конуса
На 18-й день хорда и внутриэмбриональная мезодерма индуцируют развитие нервной пластинки. Нервная пластинка растет в длину и ширину до 21-го дня, до начала первичной нейруляции. Нервная пластинка утолщается, образуя валики, которые впоследствии сливаются.
Закрытие нервной трубки начинается на 4-й неделе гестации с шейно-затылочной области. Полый канал нервной трубки становится центральным спинномозговым каналом спинного мозга и системой желудочков головного мозга. Во время первичной нейруляции нервная трубка отсоединяется от расположенной над ней эктодермы; этот процесс называется отделением. При раннем отделении сохраняется соединение между паренхимой, расположенной около нервной трубки, и нервной бороздкой. Впоследствии мезенхима дифференцируется в жировую ткань (внутридуральная липома), которая может препятствовать закрытию нервной трубки (липомиеломенингоцеле). Если отделения не происходит, возникают различные дефекты, связанные с незаращением нервной трубки.
3. Первичная нейруляция:
• Происходит с 18-го по 28-й день:
о Формирование нервной трубки:
- Валики нервной пластинки поднимаются, за счет чего между ними образуется вдавление (нервная бороздка)
- После этого валики сливаются
- До завершения слияния клетки нейроэктодермы дают начало клеткам нервного гребня
- Позже клетки нервного гребня мигрируют в различные части тела, участвуя в формировании различных тканей:
Автономная нервная система, мозговой слой надпочечников, ткани головы и шеи
о Нервная трубка временно открыта с обоих концов:
- Свободно сообщаются с амниотической жидкостью
- Краниальное (ростральное, переднее) и каудальное (заднее) отверстия нервной трубки называют невропорами
• В это же время сомиты, расположенные с обеих сторон от хорды, дифференцируются с образованием клеток склеротома:
о Предшественники позвоночника
• 22-23-й дни (4-я неделя): закрытие нервной трубки начинается с затылочно-шейной области:
о Проходит в обоих направлениях
о Невральный канал: полость внутри нервной трубки, которая впоследствии дает начало:
- Системе желудочков головного мозга
- Спинномозговому каналу
• 24-й день: завершение закрытия краниального (переднего) невропора:
о Из краниального конца нервной трубки развивается головной мозг
• 26-й день: закрытие каудального (заднего) невропора:
о Из каудального конца нервной трубки формируется спинной мозг
• Закрытие нервной трубки необходимо для нормального развития дуг позвонков
Схематическое изображение закрытия нервной трубки в ее верхней части. С противоположного конца показаны открытые каудальный и краниальный невропоры, через которые на этом этапе содержимое нервной трубки сообщается с амниотической жидкостью. Краниальный невропор закрывается на 24-й день и образует головной мозг; каудальный невропор - на 26-й день.
На схематическом изображении эмбриона в поперечном разрезе видна нервная трубка, располагающаяся дорсальнее хорды. Нервная трубка дает начало спинному мозгу, большая часть хорды дегенерирует, а ее рудименты дают начало межпозвонковым дискам. Клетки нервного гребня перемещаются сквозь туловище и образуют различные ткани, включая ганглии автономной нервной системы, мозговой слой надпочечников, ткани головы и шеи. Сомиты формируются из мезодермы и дают начало многим тканям. Медиальный сомит - склеротом, из которого формируется позвоночник. Вторичная нейруляция начинается с каудального выступа. В ходе нее формируются мозговой конус, конский хвост и конечная нить.
4. Отделение:
• Заключительный этап первичной нейруляции
• Нервная трубка отделяется от расположенной над ней эктодермы
• Преждевременное отделение:
о Может сохраняться соединение между расположенной около нервной трубки паренхимой и нервной бороздкой → мезенхима дифференцируется в жировую ткань
о Препятствует полному закрытию нервной трубки
о Может приводить к развитию аномалий липоматозного характера:
- Интрадуральная липома
- Липомиеломенингоцеле - подкожное жировое новообразование, соприкасающееся с невральной плакодой/ липомой через расщепление (дизрафию) сзади:
Липомиеломенингоцеле обнаруживается в 20-56% случаев дизрафии спинного мозга
- Может быть причиной синдрома ФСМ:
При липоматозах нарушается нормальное развитие спинного мозга по мере удлинения позвоночника
• Отсутствие отделения:
о Отделение не происходит
о Образуется эктодермально-нейроэктодермальный тракт → препятствие перемещению мезенхимы
о Приводит к очаговой или распространенной спинальной дизрафии и дефектам, связанным с незаращением нервной трубки:
- Миеломенингоцеле: дефект, связанный с незаращением нервной трубки. Грыжевой мешок содержит менингоцеле и элементы нервной трубки
- Миелоцистоцеле: расширенный спинномозговой канал (внутренняя киста) выпадает через расщепление костной ткани в расширенное субарахноидальное пространство (наружная киста)
- Дорсальный дермальный синус: синус, выстланный железистым эпителием, разделенный по средней линии или сбоку от нее
• В конце первичной нейруляции из головного конца эмбриона на уровне конуса образуется спинной мозг
На схематическом изображении в аксиальной плоскости показаны нормальные ядра окостенения развивающихся позвонков. Первичные островки окостенения тела и дуги позвонка (бежевый цвет) формируются внутри хрящевой (синий цвет) оси позвоночника. На схематическом изображении во фронтальной плоскости островки окостенения и хрящевые ядра таза соответствуют физиологической норме. Окостенение крестца и копчика происходит в последнюю очередь.
При УЗИ поясничного отдела позвоночника плода на 22-й неделе гестации во фронтальной плоскости виден центр окостенения (ядро) внутри тела позвонка. Остальное тело позвонка состоит из хрящевой ткани.
При ТАУЗИ плода на 19,5-й неделе гестации в сагиттальной плоскости (вверху) видно, что окостенение не нарушено, и можно оценить расположение поясничного отдела позвоночника. Окостенение копчика и таза отсутствует, что, вероятно, может свидетельствовать о патологии. К 22-й неделе гестации (внизу) отмечается более выраженное окостенение. Окостенение должно полностью завершиться к 25-й неделе гестации.
5. Вторичная нейруляция:
• Формирование каудальной части спинного мозга до уровня конуса
• 28-48-й день: в ходе вторичной нейруляции, или канализации, образуется каудальный конец нервной трубки:
о Ниже или дистальнее невропора находятся недифференцированные клетки, образующие первичную полоску или каудальное скопление клеток:
- После закрытия каудального невропора нервная ткань формирует спинной мозг
о Краниальный конец нервной трубки переходит в каудальное возвышение
о Каудальное скопление клеток образует вакуоли, сливающиеся и формирующие дистальный отдел нервной трубки:
- 48-й день: в области будущего конуса образуется временный терминальный желудочек
- Впоследствии эти клетки образуют мозговой конус, конский хвост и конечную нить
• Конечный отдел спинного мозга проходит обратную дифференциацию:
о Происходит в течение периода беременности, а затем в раннем постнатальном периоде
• Вторичная нейруляция проходит в менее четко определенные сроки. В ходе нее могут возникать различные пороки развития:
о ФСМ:
- Наиболее частое поражение каудального скопления клеток диспластической природы
- Низко расположенный спинной мозг с утолщенной конечной нитью
о Синдром каудальной регрессии:
- Тип 1: укороченный конечный отдел позвоночного столба с высоким положением конуса. Тяжелые сопутствующие пороки
- Тип 2: низко расположенный ФСМ с более легкими сопутствующими пороками
- Сопутствующие нарушения: гипоплазия почек, легких, аноректальные пороки развития
- Сопутствующие пороки развития спинного мозга: открытая дизрафия, сегментация и нарушение слияния, расщепления спинного мозга
о Терминальное миелоцистоцеле:
- Спинной мозг заканчивается покрытым кожей жидкостно-миелиновым миелоцистоцеле
- Высока вероятность аноректальных пороков развития и аномалий внутренних органов
о Переднее крестцовое менингоцеле:
- Крупное менингоцеле, выпадающее через расширенное крестцовое отверстие и формирующее кистозное новообразование, располагающееся перед крестцом
о Крестцово-копчиковая тератома:
- Первичная полоска регрессирует не полностью, оставляя каудальный рудимент
- Возникает в ходе фазы покоя остаточных тотипотентных клеток (гензеновский узелок) → три слоя клеток с различным соотношением зрелых и незрелых элементов
• Смещение (дислокация) спинного мозга кверху:
о На 12-й неделе гестации спинной мозг занимает всю длину развивающегося позвоночного столба
о Удлинение позвоночного столба и твердой мозговой оболочки непропорционально удлинению спинного мозга:
- Мозговой конус расположен выше позвонка. Конечная нить удлиняется
о Корешки нервов отходят на уровне, соответствующем их отверстиям
о Затем они растут по мере того, как поднимается спинной мозг:
- Образуется конский хвост (оболочка корешков нервов, лежащих ниже конуса)
• После 18-й недели гестации конус должен находиться на уровне L3-L4 или выше:
о Этот процесс продолжается и в постнатальном периоде:
- К возрасту 2 мес. конус занимает то же положение, что и у взрослого:
Окончательное расположение - в промежутке между L1 и L2
- Положение конуса ниже L2 к концу 1-го месяца жизни новорожденного является признаком патологии:
Необходимо исключить ФСМ
3D УЗИ идеально подходит для исследования позвоночника во всех трех плоскостях всего из одной точки. 30-реконструкция костных структур позволяет получить объемное изображение скелета.
На схематическом изображении в сагиттальной плоскости визуализируются нормально сформированный поясничный отдел позвоночника, мозговой конус, конский хвост и спинномозговой канал. При соответствующем этому изображению УЗИ позвоночника плода в сагиттальной плоскости видны гипоэхогенный спинной мозг и гиперэхогенный спинномозговой канал. Поясничный отдел спинного мозга незначительно расширен по сравнению с грудным. В норме спинной мозг с течением времени поднимается, и после 18-й недели гестации он должен находиться на уровне позвонков L3-L4, а у двухмесячного младенца - на уровне L1-L2.
При МРТ плода (слева) и новорожденного (справа) на Т2-ВИ в сагиттальной плоскости видна нервная ось. Участки окостенения тел позвонков характеризуются сигналом низкой интенсивности, межпозвонковые диски - высокой интенсивности. Спинной мозг окружен зоной ЦСЖ, дающей сигнал высокой интенсивности. МРТ прекрасно подходит для диагностики спинальной дизрафии или пороков развития спинного мозга, наличие которых было заподозрено при проведении УЗИ.
б) Развитие тела позвонка:
1. Хрящевая стадия:
• 4-я неделя: хорда индуцирует формирование окружающей ее парааксиальной мезодермы из первичной полоски:
о Образуются парные сомиты: миотом и склеротом
о Из миотомов развиваются длинные мышцы спины и покрывающая их кожа
о Склеротомы подразделяют на медиальные и латеральные структуры:
- Образуют тело позвонка, межпозвонковый диск, мягкие мозговые оболочки, связки (медиально) и задние структуры (латерально) позвоночника
- Перемещаются из сомитов и прилежащих нервной трубки и хорды
- Вентральная часть склеротома окружает хорду и образует рудимент тела позвонка
- Дорсальная часть склеротома окружает нервную трубку, образует предшественники дуг позвонков и превращается в остистый отросток
- Происходит дегенерация и инволюция хорды, окруженной телом позвонка
- Рудимент хорды, расположенный между позвонками, формирует студенистое ядро межпозвонкового диска
о Если хордальная индукция не происходит, деление нервной пластинки может быть неполным → нейроэнтеральная киста или диастематомиелия
• 6-я неделя: стадия хрящеобразования в ходе развития позвонка начинается с появлением ядер хрящеобразования:
о Ядра хрящеобразования появляются в мезенхиме каждого позвонка
о К завершению эмбрионального развития два ядра в теле позвонка, состоящем из мезенхимы, сливаются:
- Образуется хрящевое ядро
о В то же самое время ядра окостенения дуг позвонков сливаются друг с другом и с ядром в теле позвонка
о По мере перехода ядер хрящеобразования на дуги позвонков образуются остистые и поперечные отростки
2. Стадии окостенения:
• Окостенение позвонков начинается во время эмбрионального развития и завершается к 25 годам жизни
• Ядро тела позвонка образуется при слиянии первичных вентрального и дорсального ядер окостенения
• К завершению эмбрионального развития в каждом позвонке имеются три первичные центра окостенения, включающие:
о Ядро
о 1/2 каждой дуги позвонка
• 8-я неделя: окостенение становится заметным:
о Окостенение начинается в нижней части грудного и верхней части поясничного отделов
о Окостенение распространяется в каудальном и краниальном направлениях
• 13-я неделя: в позвонках C1-L3 находятся по три ядра окостенения
• К рождению ребенка каждый его позвонок состоит из трех костных частей, соединенных между собой хрящевой тканью
3. Пороки развития и сегментации позвонков:
• Патологические позвонки могут либо замещать нормально сформированные, либо быть добавочными
• Нарушение развития позвонков (частичное или полное):
о Морфология зависит от степени и расположения аномалии при формировании позвонка:
- Односторонний дефект хрящевого центра и нарушение окостенения → врожденное недоразвитие половины позвонка
• Нарушение сегментации позвонков:
о Блокирование смежных позвонков и слияние их задних частей
• Наиболее тяжелые дефекты сегментации и слияния → повышение частоты сопутствующих пороков развития:
о Пороки осевой части нервной системы: ФСМ, искривление позвоночника (кифоз, сколиоз), дизрафия
о Пороки развития внутренних органов
в) Нарушение закрытия нервной трубки. Клинические проявления:
• Незакрытие нервной трубки на любом участке препятствует развитию нервной системы и индукции расположенных выше дуг позвонков
• Время возникновения данного явления таково, что порок оказывает влияние на формирование других систем органов:
о Необходимо исследовать плод на наличие сопутствующих пороков развития внутренних органов и аноректальных пороков развития
• Необходимо исследовать плод на наличие сопутствующих нарушений иннервации:
о Возможно патологическое положение нижних конечностей
Видео эмбриогенез, филогенез, онтогенез скелета (позвоночника) и его аномалии
