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Sviluppo

Lo sviluppo embriologico del sistema cardiovascolare inizia con la migrazione delle cellule progenitrici cardiache nell’epiblasto, appena laterale alla striscia primitiva. Queste cellule progenitrici cardiache alla fine si sviluppano in mioblasti cardiaci. All’interno di questo stesso strato splancnico del mesoderma, le cosiddette “isole del sangue” alla fine subiscono un periodo di vasculogenesi per formare strutture vascolari. La coalescenza delle isole del sangue alla fine forma una regione nota come campo cardiogeno. Il campo cardiogeno è inizialmente a forma di ferro di cavallo e circondato da mioblasti cardiaci con l’apice del campo cardiogeno, che alla fine si sviluppa in ventricoli primitivi insieme ai rispettivi tratti di deflusso. In definitiva, il campo cardiogeno cambia la sua configurazione per rotazione cefalocaudale. In tal modo, forma un tubo cardiaco primitivo continuo con strutture vascolari.

L’aspetto cranico del tubo cardiaco dirige il sangue nell’aorta dorsale, mentre l’aspetto caudale funge da condotto per il ritorno venoso sistemico. La rotazione cefalocaudale non è l’unico cambiamento di configurazione in questa fase di sviluppo. La chiusura del tubo neurale e lo spostamento anteriore della membrana buccofaringea facilitano il movimento del cuore embriologico nel torace. Il tubo cardiaco primitivo è composto da tre strati, che sono analoghi al cuore umano adulto. L’endocardio forma il rivestimento endoteliale del cuore embrionale. Il miocardio forma la massa muscolare del cuore embrionale mentre il pericardio viscerale forma la superficie esterna del tubo cardiaco embrionale.

Di circa il giorno 22-23, il tubo cardiaco si allunga e altera nuovamente la sua configurazione, formando un anello cardiaco. Il ciclo cardiaco si forma quando l’aspetto cranico del tubo cardiaco si piega ventrocaudalmente e verso destra mentre l’aspetto caudale del tubo cardiaco si piega verso l’aspetto dorsocranico e verso sinistra. La formazione del ciclo cardiaco richiede circa cinque giorni e di solito completa entro il giorno 28. Le diverse parti del tubo cardiaco si sviluppano nel seguente schema:

• L’aspetto prossimale del tubo cardiaco forma il bulbus cordis, che si sviluppa nelle parti trabecolate del ventricolo destro.
• Il segmento medio del tubo cardiaco è il conus cordis ed è il precursore per i tratti di deflusso ventricolare.
• La porzione distale del tubo cardiaco è indicata come tronco arterioso. Il tronco arterioso dà origine alla porzione prossimale dell’aorta e dell’arteria polmonare.

Prima della fine della formazione del ciclo cardiaco, il tubo cardiaco è essenzialmente a parete liscia. Tuttavia, verso la fine della formazione del ciclo, le regioni trabecolate iniziano a formarsi e queste regioni trabecolate fungono da ventricoli primitivi. Lo sviluppo alterato (o la totale mancanza di sviluppo) della rete trabecolare ha associazioni con la letalità embrionale.

I setti del cuore si formano tipicamente tra il 27 ° e il 37 ° giorno di sviluppo attraverso la fusione delle masse tissutali. Queste masse tissutali sono note come cuscini endocardici e contribuiscono alla formazione dei setti atriale/ventricolare, dei canali AV e delle valvole e dei canali aortico/polmonare. Entro la fine della 4a settimana di sviluppo, il tetto dell’atrio comune sviluppa una struttura simile a una cresta nota come setto primum, a forma di falce. I due arti inferiori del setto primum migrano verso il cuscino endocardico. Poiché inizialmente il setto primum e i cuscini endocardici non si fondono completamente, rimane un’apertura chiamata ostium primum.

I cuscini endocardici alla fine si fondono con il setto primum. L’apoptosi fisiologica produce perforazioni nel setto primum, che alla fine si fondono per formare una struttura chiamata ostium secundum. L’ostium secundum consente il sangue dall’atrio primitivo destro all’atrio primitivo sinistro. Alla fine, si verifica l’espansione dell’atrio destro, durante il quale si sviluppa una nuova piega nell’atrio destro. Questa piega di tessuto è chiamata setto secundum e non divide mai completamente l’atrio. L’aspetto anteriore del setto secundum si estende inferiormente verso i cuscini endocardici fusi.

Il setto secundum forma una configurazione a forma di mezzaluna che si sovrappone in modo incompleto all’ostium secundum. L’apertura rimanente è il forame ovale, che è una delle due strutture fetali responsabili della direzione del flusso sanguigno dai polmoni in via di sviluppo (l’altra struttura è il dotto arterioso). Dopo la sovrapposizione del setto secundum sull’ostium secundum, il setto primum scompare gradualmente, il suo residuo forma la valvola del forame ovale. Dopo la nascita, l’aumento della tensione di ossigeno prelevato dal primo respiro del neonato consente un aumento del sangue nei polmoni. L’aumento del flusso sanguigno che entra nei polmoni aumenta la pressione interatriale sinistra, consentendo al sangue di chiudere la valvola del forame ovale contro il setto secundum.

Nel cuore adulto, quattro vene polmonari si alimentano nell’atrio sinistro. Nell’embrione, inizialmente c’è una singola vena polmonare accanto alla sinistra posteriore del setto primum. Con il co-sviluppo delle gemme polmonari, la vena polmonare e i suoi rami diventano parte dell’atrio sinistro. Questa posizione è la porzione a parete liscia dell’atrio sinistro (in contrasto con l’appendice atriale sinistra trabecolata). L’atrio destro dell’adulto si divide anche in un’appendice atriale destra trabecolata e un sinus venarum a parete liscia (proveniente dal corno destro del sinus venosus).

Entro la fine della 4a settimana di gestazione, il canale atrioventricolare sviluppa due cuscini atrioventricolari lungo i bordi superiore e inferiore e due cuscini laterali. I cuscini endocardici superiori e inferiori alla fine proiettano nel lume e alla fine si fondono, sebbene i cuscini laterali non partecipino a questo processo. Il risultato è la divisione del canale atrioventricolare in due orifizi distinti (il canale atrioventricolare sinistro e il canale atrioventricolare destro). Il tessuto mesenchimale circonda i bordi periferici di ciascun canale atrioventricolare. Questo tessuto mesenchimale alla fine si assottiglia per formare valvole atrioventricolari. Le valvole stesse si collegano ai muscoli papillari spessi tramite le cordae tendinae. La rete trabecolare è uno sviluppo morfologico essenziale.

Durante la 5a settimana di sviluppo, i gonfiori appaiono nel tronco. Il gonfiore del tronco superiore destro migra verso sinistra, mentre il gonfiore del tronco inferiore sinistro si sposta verso destra. I gonfiori del tronco alla fine ruotano l’uno intorno all’altro per fondersi, formando il setto aorticopolmonare. La formazione del setto divide il tronco in due canali: il canale aortico e il canale polmonare. Quando i gonfiori del tronco cominciano a formarsi, anche le pareti del conus cordis iniziano a sviluppare strutture chiamate gonfiori del conus. I gonfiori del cono crescono l’uno verso l’altro per fondersi alla fine per formare i tratti di deflusso primitivi. Il setto divide il conus cordis in due porzioni: una porzione anterolaterale e una posteromediale con la porzione anterolaterale che diventa il tratto di deflusso del ventricolo destro e la porzione posteromediale che diventa il tratto di deflusso del ventricolo sinistro. Lo sviluppo delle valvole semilunari inizia vicino al completamento del partizionamento del tronco, iniziando con le valvole semilunari primordiali situate sui gonfiori troncali. Queste valvole semilunari primordiali iniziano come tubercoli sui gonfiori principali del tronco e alla fine si assottigliano fino a diventare le valvole semilunari.

La formazione del setto dei ventricoli ha un approccio leggermente diverso dal punto di vista dello sviluppo, in contrasto con gli atri. Le pareti del ventricolo iniziano ad espandersi di circa la 4a settimana, con graduale apposizione e fusione delle pareti ventricolari mediali, formando un setto interventricolare muscolare. La parte membranosa del setto interventricolare si forma dalla completa chiusura del forame interventricolare, che si chiude dalla crescita del tessuto dai cuscini endocardici. Il pacemaker del tubo cardiaco primitivo si trova nella porzione caudale. Più tardi nello sviluppo, il seno venoso (una posizione nel cuore embriologico dei mammiferi tra le due venae) assume il ruolo del pacemaker del cuore embrionale. La sua incorporazione nell’atrio destro serve come origine del nodo seno-atriale.

Gli studi hanno determinato che il nodo seno-atriale, il nodo atrioventricolare e i rami del fascio prossimale provengono da lignaggi separati all’inizio dello sviluppo embrionale nei soggetti di topo. Sebbene numerosi fattori genetici incidano sullo sviluppo strutturale del cuore, diversi fattori svolgono un ruolo nello sviluppo del sistema di conduzione stesso. In particolare, i fattori Shox2 sono stati ipotizzati per portare a fenotipi cardiaci anormali, in particolare aritmia bradicardica congenita.