APG 21 - Embriologia do sistema respiratório

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Embriologia do sistema
respiratório
Objetivos
• Compreender a embriogênese do
sistema respiratório e maturação
pulmonar. 
• Estudar e função e composição do
surfactante. 
Primórdio respiratório
Os órgãos do sistema respiratório (laringe,
traqueia, brônquios e pulmões) começam a se
formar durante a quarta semana do
desenvolvimento.
O intestino anterior primitivo (faringe primitiva)
origina o sulco laringotraquial no assoalho da
sua extremidade caudal. O endoderma de
revestimento do sulco laringotraqueal forma o
epitélio pulmonar e as glândulas da laringe, da
traqueia e dos brônquios.
• O TC, a cartilagem e o músculo dessas
estruturas se desenvolvem a partir do
mesoderma esplâncnico ao redor do
intestino anterior. 
Até o final da quarta semana, o sulco
laringotraqueal se projetou para formar um
divertículo laringotraqueal (broto pulmonar),
que se alonga e é envolvido pelo mesoderma
esplâncnico.
Sua extremidade distal se dilata para formar
um broto respiratório globular, que
representa o broto único do qual a árvore
respiratória se origina.
O divertículo laringotraqueal se separa da
laringe primitiva, mas mantém a conexão pelo
canal laríngeo primitivo.
Até o final da quinta semana, as pregas
traqueoesofágicas longitudinais se
desenvolvem no divertículo, se aproximam uma
da outra e se fundem para formar o septo
traqueoesofágico. Esse septo divide em:
1. Uma parte ventral: tubo laringotraqueal
(o primórdio da laringe, da traqueia, dos
brônquios e dos pulmões). 
2. Uma parte dorsal: primórdio da
orofaringe e do esôfago. 
A abertura do tubo laringotraqueal na faringe se
torna o canal laríngeo primitivo.
22° dia
O intestino anterior produz uma evaginação
ventral denominada divertículo respiratório
ou brotamento pulmonar, a qual é o primórdio
dos pulmões. À medida que o brotamento
pulmonar se desenvolve, ele permanece
envolvido por uma cobertura derivada do
mesoderma da esplancnopleura, a qual
originará a vascularização pulmonar e dos
tecidos conjuntivo, cartilaginoso e muscular da
estrutura dos brônquios.
Entre o 26° e 28° dias
Conforme o brotamento pulmonar se alonga,
ele se bifurca nos brotamentos bronquiais
primários esquerdo e direito, os quais darão
origem aos dois pulmões.
• Eles crescem dentro dos canais
pericardioperitoneais, o primórdio das
cavidades pleurais. 
5° semana
Uma segunda geração de ramificações produz
três brotamentos bronquiais secundários no
lado direito e dois no lado esquerdo. Esses
são os primórdios dos futuros lobos
pulmonares. Os brotamentos pulmonares e
sua bainha de esplancnopleura continuam a
crescer e a se bifurcar, preenchendo
gradualmente as cavidades pleurais.
LARA MELO – ITPAC Palmas
Entre a 5° e 12° semanas
Os brotamentos bronquiais primários sofrem
cerca de 16 etapas de ramificação para gerar
a árvore respiratória dos pulmões.
Entre a 16° e 28° semana
São gerados os bronquíolos terminais, os
quais subsequentemente se dividem em dois
ou mais bronquíolos respiratórios e o
mesênquima circunjacente a essas estruturas
se torna altamente vascularizado.
36° semana
Os bronquíolos terminais se associam a
capilares e passam a ser denominados sacos
terminais ou alvéolos primitivos.
• Trocas gasosas limitadas podem ocorrer,
no entanto, os alvéolos ainda existem
em quantidades muito pequenas e são
tão imaturos que os bebês nascidos
nesse momento podem morrer de
insuficiência respiratória caso não
recebam tratamento adequado. 
• Somente 5% a 20% de todos os sacos
terminais produzidos são formados antes
do nascimento. O processo de formação
dos sacos terminais ocorre até os dois
anos de idade. 
36° semana até o nascimento
Os alvéolos tornam-se maduros. Alvéolos
adicionais continuam a ser produzidos durante
toda a infância.
A pleura visceral se origina do mesoderma
esplâncnico e a pleura parietal do mesoderma
somático.
Desenvolvimento da laringe
O epitélio de revestimento da laringe se
desenvolve a partir do endoderma da
extremidade cranial do tubo laringotraqueal.
As cartilagens da laringe se desenvolvem do
quarto e sexto pares de arcos faríngeos. As
cartilagens da laringe se desenvolvem do
mesênquima que é derivado das células da
crista neural.
1. O mesênquima da extremidade cranial
do tubo laringotraqueal rapidamente se
prolifera, produzindo um par de brotos
aritenoides. 
2. Os brotos crescem em direção à língua,
convertendo a abertura em forma de
fenda, a glote primitiva, em um canal
laríngeo em formato de T, reduzindo a
luz da laringe em desenvolvimento a
uma estreita fenda — O epitélio da
laringe se prolifera rapidamente,
resultando em uma oclusão temporária
da luz da laringe. 
• A recanalização normalmente
ocorre por volta da 10a semana. 
3. Os ventrículos da laringe são formados
durante o processo de recanalização.
Esses recessos são delimitados por
pregas da membrana mucosa que se
tornam as pregas vocais (cordas) e
pregas vestibulares. 
A epiglote se desenvolve da parte caudal da
eminência hipofaríngea, uma proeminência
produzida pela proliferação do mesênquima na
extremidade ventral do terceiro e quarto arcos
faríngeos. A parte rostral dessa eminência
forma o terço posterior ou parte faríngea da
língua.
Devido aos músculos da laringe se
desenvolverem dos mioblastos do quarto e
sexto pares de arcos faríngeos, esses são
inervados pelos ramos laríngeos do nervo vago
(nervo craniano X — vago) que suprem esses
arcos.
A laringe é encontrada em uma posição alta no
pescoço de neonatos (recém-nascidos); esse
posicionamento permite a epiglote entrar em
contato com o palato mole.
• Isso proporciona uma separação quase
completa dos tratos respiratório e
digestório, facilitando a amamentação,
entretanto, significa também que
neonatos respirem pelo nariz quase
obrigatoriamente. 
LARA MELO – ITPAC Palmas
• A descida estrutural da laringe ocorre em
torno dos primeiros 2 anos de vida. 
Desenvolvimento da traqueia
Durante a separação do intestino anterior, o
divertículo laringotraqueal forma a traqueia e
duas evaginações laterais, os brotos
brônquicos primários.
O revestimento endodérmico do tubo
laringotraqueal distal à laringe se diferencia no
epitélio e glândulas da traqueia e no epitélio
pulmonar.
• A cartilagem, o tecido conjuntivo e os
músculos da traqueia são derivados do
mesênquima esplâncnico que envolve o
tubo laringotraqueal. 
Fases de desenvolvimento
do pulmão
Fase pseudoglandular
Começa no início do 5° mês de gestação. Se
caracteriza pela presença de brônquios
terminais, os quais consistem em tubos de
paredes espessas circundados por um
mesênquima denso.
Fase canalicular
Começa no início do 6° mês de gestação.
Caracterizada pelo adelgaçamento das
paredes dos tubos à medida que os lumens
dos brônquios aumentam. O pulmão se torna
altamente vascularizado.
Os bronquíolos terminais formam bronquíolos
respiratórios, que se dividem em ductos
alveolares primitivos.
• No final desse período, a respiração já é
possível. 
Fase sacular — saco terminal
Começa no início do 7° mês de gestação.
Caracterizada pelo desenvolvimento de sacos
terminais (alvéolos primitivos), formado por
células alveolares (pneumócitos) dos tipos I e II
(as primeiras formam a superfície para as
trocas gasosas e as segundas correspondem
aos danos sofridos pelas células do tipo I,
dividindo-se e substituindo-as). As células do
tipo II são a fonte do surfactante pulmonar.
• Se define a barreira hematoaérea, que
permite a troca adequada de gases. 
Fase alveolar
Inicia um pouco antes do nascimento, por volta
do início do 9° mês de gestação e prossegue
na vida pós-natal. Caracterizada pela formação
de alvéolos maduros.
• O desenvolvimentoalveolar está, em
grande parte, completo aos 3 anos de
idade, mas novos alvéolos são
acrescentados até aproximadamente 8
anos de idade. 
• Aumentos dos septos alveolares e da
elastina. 
• Formação da membrana respiratória. 
Processo de septação
Ocorre após o nascimento. Cada septo
formado possui tecido muscular liso e
capilares.
O pulmão é formado por tecidos de derivações:
1. Endodérmicas: revestimento da
mucosa dos brônquios, bronquíolos e às
células epiteliais dos alvéolos. 
2. Mesodérmica: juntamente à
esplancnopleura origina componentes do
pulmão, incluindo a musculatura lisa e as
peças cartilaginosas que sustentam os
brônquios e a pleura visceral. 
Colágenos do tipo IV e V, laminia, fibronectina e
tenascina (componentes da matriz extracelular)
desempenham um papel estimulante na
ramificação dos brotamentos bronquiais.
Já os fatores de crescimento são:
1. Ácido retinoico. 
2. Fator de crescimento transformante
beta. 
3. Shh. 
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4. Wnts. 
5. FGFs. 
6. Fator de crescimento epidérmico (EGF). 
7. Fator de crescimento derivado de
plaquetas (PGDF). 
8. Fator de crescimento semelhante à
insulina (IGF). 
9. Fator de crescimento transformante alfa. 
• Os fatores 5 e 6 regulam não apenas o
crescimento e a ramificação iniciais do
pulmão, mas também a formação e a
maturação subsequentes dos sacos
terminais durante o estágio sacular. 
• O fator 7 é necessário para a formação
pós-natal de septos alveolares que
contêm miofribroblastos. 
• Citocinas, glicocorticoides e tiroxina
estimulam a síntese de surfactante antes
do nascimento. 
O desenvolvimento dos pulmões durante os
primeiros meses e após o nascimento é
caracterizado pelo aumento exponencial na
superfície da barreira hematoaérea através da
multiplicação dos alvéolos e capilares.
Portanto, o pulmão de um recém-nascido é
mais denso do que o pulmão de um adulto.
Maturação pulmonar
À medida que o final da gestação se aproxima,
os pulmões sofrem uma rápida e dramática
série de transformações que os preparam para
a respiração aérea. Essas alterações iniciam
durante os 3 últimos meses de gestação,
aceleradas nos dias que precedem o parto (em
termos dentro da normalidade).
• Bebês nascidos antes da 24° semana
(durante a fase canalicular) atualmente
possuem baixa chance de sobrevivência.
• Bebês nascidos a partir da 24° semana
(fase de maturação pulmonar acelerada)
têm alta probabilidade de sobrevivência
com suporte neonatal adequado. No
entanto, podem sofrer de desconforto
respiratório pela deficiência de
surfactante. 
Os movimentos respiratórios fetais (MRFs)
ocorrem antes do nascimento, exercendo força
suficiente para causar a aspiração de algum
líquido amniótico pelos pulmões.
• São essenciais para o desenvolvimento
normal dos pulmões. 
No nascimento o feto já possui a vantagem de
vários meses de exercícios respiratórios. Esses
movimentos aumentam à medida que o parto
se aproxima, condicionando os músculos
respiratórios e estimulando o pulmão a se
desenvolver pela criação de um gradiente de
pressão entre os pulmões e o líquido amniótico.
Esse movimento possui também um efeito na
cinética do ciclo das células pulmonares por
regularem a expressão dos fatores de
crescimento, também é necessário para a
diferenciação morfológica dos pneumócitos do
tipo I e II.
Ao nascimento os pulmões possuem
aproximadamente a metade de seu volume
preenchida com líquido derivado da cavidade
amniótica, pulmões e das glândulas traqueais.
A aeração dos pulmões ao nascer ocorre
devido à rápida substituição do líquido intra-
alveolar pelo ar.
Ao nascer, o líquido é retirado dos pulmões
através da:
1. Boca e do nariz. 
2. Capilares, artérias e veias pulmonares. 
3. Vasos linfáticos. 
Principais alterações:
1. O líquido que preenche os alvéolos no
período pré natal é reabsorvido ao
nascimento. 
2. As defesas que protegerão os pulmões
contra patógenos invasores e contra os
efeitos oxidativos da atmosfera são
ativados. 
3. A área de superfície para as trocas
gasosas alveolares aumenta
intensamente. 
4. A produção de surfactante aumenta
(sacos alveolares). 
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5. Transformação dos pulmões de órgãos
secretores para órgãos capazes de
realizar trocas gasosas. 
6. Estabelecimento das circulações
sistêmicas e pulmonar em paralelo. 
• Embora a área de superfície total
para as trocas gasosas no pulmão
dependa do número de alvéolos e
da densidade dos capilares
alveolares, trocas gasosas
eficientes só ocorrerão se a
barreira que separa o ar do
sangue (barreira hematoaérea)
for delgada, ou seja, caso os
alvéolos apresentem paredes
delgadas, sejam adequadamente
insuflados e não estejam
preenchidos com líquido. Esse
adelgaçamento ocorre nas
semanas prévias ao nascimento. 
Surfactante pulmonar
É uma mistura de fosfolipídios e de proteínas
que forma uma película monomolecular na
parede interna dos sacos alveolares e
neutralizam a tensão superficial na interface
ar-alvéolo, o que facilita a expansão dos sacos
terminais por prevenirem a atelectasia
(colapso de sacos durante a expiração).
• Secretada pelos pneumócitos do tipo II,
que aumenta a produção nas últimas
semanas de gestação. 
A produção de surfactante começa entre a 20°
e a 22° semana desde a fecundação, mas ele
está presenta apenas em pequenas
quantidades em bebês prematuros, e o pulmão
é incapaz de realizar uma troca gasosa
adequada, porque a área de superfície alveolar
é insuficiente e a vascularização é pouco
desenvolvida.
Entre a 26° a 28° semana, os sacos alveolares
já estão presentes e há surfactante o suficiente
para perminitr a sobrevivência de bebês
nascidos prematuramente.
Caso um bebê nasça prematuramente, o que
determinará sua sobrevivência será o estágio
de desenvolvimento dos pulmões. A presença
de sacos terminais delgados ou um epitélio
alveolar primitivo não é tão importante para a
sobrevivência e desenvolvimento neurológico
de bebês prematuros, quanto uma adequada
vascularização pulmonar e produção de
surfactante suficiente.
• Corticoesteroides pré-natal induzem a
produção de surfactante. 
Proteínas surfactantes hidrofóbicas
(B e C)
Age por meio da organização de fosfolipideos
do surfactante em estruturas tubulares
denominadas mielina tubular, as quais são
particularmente eficazes em reduzir a tensão
superficial.
A Sp-C intensifica a função dos fosfolipídeos do
surfactante.
Proteínas surfactantes hidrofílicas (A
e D)
A Sp-A e a Sp-D desempenham uma função
importante na defesa inata do pulmão do
hospedeiro contra patógenos virais,
bacterianos e fúngicos.
As ações patogênicas de vírus, bactérias e
fungos podem levar a anormalidades nas
diferentes frações (proteicas e fosfolipídicas)
que compõe o surfactante, e na presença do
processo inflamatório e edema intenso de vias
aéreas inferiores, pode haver redução da sua
produção.
A partir da 34° semana, o surfactante entra no
líquido amniótico e ativa macrófagos, que
migram através do córion uterino e começam a
produzir proteínas do sistema imune, incluindo
a interleucina 1-beta. Isso resulta em um
aumento nas concentrações de
prostaglandinas, que causam contrações
uterinas.
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	36° semana até o nascimento
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	Desenvolvimento da traqueia
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	Proteínas surfactantes hidrofílicas (A eD)