Sviluppo dell`orecchio esterno

Encyclopédie Médico-Chirurgicale – I – 20-005-A-20
I – 20-005-A-20
Sviluppo dell’orecchio esterno
JB Charrier
M Catala
EN Garabédian
Riassunto. – La formazione del padiglione intorno alla prima fessura ectodermica branchiale è il risultato
della coalescenza di gemme mesenchimali, i follicoli di His, durante il terzo e quarto mese di sviluppo
intrauterino. Anche se la cartografia precisa di ogni follicolo non è mai stata stabilita, si ritiene che ogni
padiglione auricolare sia un marker qualitativo e quantitativo dello sviluppo del primo e del secondo arco
branchiale.
© 2003 Elsevier SAS. Tutti i diritti riservati.
Parole chiave: orecchio esterno, embriologia, padiglione, condotto uditivo esterno, anulus timpanico.
Introduzione
La formazione degli elementi costitutivi dell’orecchio esterno ha
origine dallo sviluppo dell’apparato branchiale che recentemente è
stato motivo di studio [2]. L’embriogenesi dell’orecchio esterno
comprende lo studio della formazione del padiglione e del condotto
uditivo esterno (CUE) cartilagineo e osseo che rappresenta la
struttura di sostegno esterna della membrana timpanica, la quale
rappresenta il confine anatomico tra l’orecchio interno e quello
medio. Il padiglione e il condotto cartilagineo derivano dai due
primi archi branchiali; il loro sviluppo, infatti, è in stretta
correlazione. Il condotto osseo ha origine dall’osso timpanico, un
cilindro osseo incompleto a ossificazione membranosa. I dati ottenuti
con lo studio dell’embriogenesi animale descrittiva e sperimentale
permettono una migliore previsione delle malformazioni umane e
sottolineano la complementarietà dell’approccio embriologico e
clinico.
Gli Autori si occuperanno inizialmente dell’embriologia descrittiva
classica dell’orecchio, poi dei dati recenti riguardanti lo sviluppo
dell’orecchio esterno, ottenuti grazie agli studi di embriologia
sperimentale realizzati nei vertebrati.
Sviluppo dell’orecchio esterno
nell’uomo
Da un punto di vista embriologico, l’orecchio interno e medio
derivano dal primo e secondo arco brachiale, dalla prima fessura
ectodermica e dalla prima sacca endodermica, mentre l’orecchio
Jean-Baptiste Charrier: ORL, assistant hospitalier de recherche AP-HP/CNRS, Institut d’embryologie
cellulaire et moléculaire du CNRS et du Collège de France, 49 bis, avenue de la Belle Gabrielle 94736 Nogentsur-Marne, France.
Martin Catala: Professeur des Universités, praticien hospitalier.
Laboratoire d’histologie et embryologie / UMR CNRS 7000, Faculté de Médecine Pitié-Salpêtrière, Université
Paris 6, 105, Bd de l’Hôpital, 75634 Paris cedex 13, France.
Eréa-Noël Garabédian: Professeur des Universités, praticien hospitalier.
Service d’ORL pédiatrique, Hôpital Armand Trousseau, 26, rue du Docteur-Arnold-Netter, 75012 Paris et
Faculté de Médecine Saint Antoine, Université Paris 6 Paris, France.
interno si forma della vescicola otica. Il primo arco, da cui ha origine
la parte inferiore del viso, si divide in due segmenti, cefalico (arco
mascellare) e caudale (arco mandibolare), sostenuti rispettivamente
dalle cartilagini pterioidee di Meckel e innervate rispettivamente dai
nervi mascellari (V2) e mandibolari (V3). Il secondo arco corrisponde
alla cartilagine di Reichert innervata dal nervo facciale.
Il primo segno dello sviluppo delle orecchie è la comparsa
dell’abbozzo del placode otitico che avviene durante il 21o giorno di
sviluppo embrionale. Questa placca, di forma circolare, si incurva
gradualmente al centro, portando alla formazione di una
depressione, quindi di una sfera, la vescicola, che si stacca
dall’ectoderma nel 28o giorno per formare il labirinto membranoso e
i neuroni sensitivi del nervo VIII. La tuba di Eustachio, le cavità
dell’orecchio medio e le cellule mastoidee si sviluppano a partire
dal recesso tubotimpanico che ha origine dalla prima sacca
endodermica.
L’orecchio esterno si sviluppa intorno alla prima fessura ectodermica
branchiale, confine tra il primo arco (mandibolare) e il secondo arco
(ioide) (fig 1A). Una grossa porzione delle strutture dell’orecchio
esterno deriva dal mesectoderma, sottopopolazione formatasi dalla
cresta neurale che migra a partire dai cuscinetti neurali del
romboencefalo. Questa popolazione cellulare partecipa alla
formazione dello scheletro craniofacciale, in particolare il
contingente membranoso dell’osso timpanico, ma anche le
blastemesi cartilaginee della parte inferiore del viso.
PADIGLIONE
His (1885) fu il primo a realizzare uno studio istologico preciso circa
lo sviluppo embrionale del padiglione umano. I primi segni dello
sviluppo del padiglione sono visibili a partire dal 33o giorno di
sviluppo intrauterino (E33 che corrisponde allo stadio 15 di
Carnegie [10]). I follicoli di His, noduli mesenchimali, si formano sui
margini dorsali della prima fessura ectodermica branchiale, sono per
convenzione numerati da 1 a 6 in senso orario (fig 1B). I follicoli 1, 2
e 3 si formano sul bordo caudale del 1o arco, mentre i follicoli 4, 5 e
6 sul bordo cefalico del 2o arco. Nel 44o giorno (stadio 18 di
Carnegie), i noduli hanno raggiunto le loro massime dimensioni e
poi iniziano un movimento di migrazione e di fusione. Inizialmente
posto in posizione ventrale e paramediana, il padiglione compie
Ogni riferimento a questo articolo deve portare la menzione: Charrier JB, Catala M e Garabédian EN. Sviluppo dell’orecchio esterno. Encycl Méd Chir (Elsevier SAS, Paris, tutti i diritti riservati), Otorinolaringoiatria, 20-005-A-20,
2003, 3 p.
Sviluppo dell’orecchio esterno
I – 20-005-A-20
Otorinolaringoiatria
*
A
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B
1 A. Immagine di profilo di un embrione umano di 5 settimane di sviluppo. A livello
del collo, gli archi brachiali sono visibili. AB1: primo arco branchiale; AB2: secondo
arco branchiale.
B. Vista di tre-quarti di un embrione umano che mostra lo sviluppo dei sei follicoli
da una parte e dall’altra della prima fessura ectobranchiale . 1. Occhio ; 2. follicoli.
successivamente un movimento di ascesa dorsale e craniale
concomitante alla crescita degli archi che lo sostengono.
Il contributo rispettivo di ogni follicolo nel padiglione definitivo
deve essere ancora ben definito. Lo studio dell’evoluzione di una
popolazione cellulare deve basarsi su lavori sperimentali, che
consistono nell’osservare la popolazione in questione e nel seguire
le varie fasi del suo sviluppo. I lavori speculativi che si occupano
dello studio degli embrioni in stadi successivi non possono, in alcun
caso, essere attendibili. Le tecniche classiche di marcatura cellulare e
di studio dell’evoluzione a lungo termine di un tessuto sono state
sviluppate negli anfibi e negli uccelli, solo per citare le specie
vertebrate. In effetti, né gli anfibi né gli uccelli possiedono un
padiglione e ciò rende impossibile lo studio dell’organogenesi di
questa struttura in tali specie. Tutto ciò spiega il fatto che i dati
embriologici umani sono ancora poco attendibili e devono essere
trattati con cautela. Gli Autori ritengono, infatti, che è sufficiente che
i lettori interessati confrontino le cartografie riprodotte nei libri di
embriologia perché prendano coscienza del problema. Ciò non toglie
che il padiglione auricolare sia una struttura che deriva dai due
primi archi branchiali. Anche se non è stata ancora definita la
cartografia precisa di ogni follicolo, si ritiene che ogni padiglione
auricolare sia un segnale qualitativo e quantitativo dello sviluppo
del primo e secondo arco branchiale. Più la malformazione è
precoce, più l’otite microscopica è grave e il padiglione é situato in
posizione ventrale e caudale.
Alla 20a settimana di sviluppo, il padiglione ha ormai raggiunto la
sua forma definitiva. Tuttavia, la crescita del padiglione continua
dopo la nascita, soprattutto in senso verticale, fino a un’età compresa
tra i 7 e i 10 anni [3].
Sono molte le anomalie del padiglione auricolare descritte (vedi [1]
per una rassegna). I difetti più gravi dello sviluppo formano il
complesso otodisplasia/anotia. In questo quadro, bisogna notare che
un maggiore danneggiamento dello sviluppo del padiglione
auricolare (fig 2) è sempre accompagnato da un’atresia del condotto
uditivo esterno e, nel 75% dei casi, da un’ipoplasia mandibolare [1].
Questa associazione malformativa non deve sorprendere, in quanto
queste strutture derivano dagli stessi nuclei. D’altra parte, si possono
individuare delle sindromi genetiche, che sarà opportuno analizzare:
sindromi di Treacher-Collins, di Goldenhar, Branchio-Oto-Renale
(sindrome BOR).
2
2
Aplasia maggiore di orecchio destro.
CONDOTTO UDITIVO ESTERNO
È curioso constatare che, nei testi moderni di embriologia, il CUE è
considerato il più delle volte come il residuo della prima fessura
ectodermica branchiale che si è allungata in seguito al contatto con
l’endoderma al momento della crescita della regione cervico-cefalica.
Tuttavia, lo sviluppo del CUE è un processo che differisce dalla
formazione degli archi branchiali (che si formano tra E22 ed E24). In
effetti, i primi segni di sviluppo del CUE sono visibili solo a partire
dallo stadio 17 di Carnegie (E41) [8]. Lo sviluppo del CUE è un
procedimento complesso che può essere diviso in due fasi principali:
la formazione dei meati uditivi primari e quella dei meati uditivi
secondari [7, 8]. Il meato acustico primario si sviluppa nella prima
fessura ectodermica tramite la proliferazione cellulare ectodermica,
che forma una placca epiteliale definita tappo meatale. Dopo 10
settimane di sviluppo, la parte mediale del tappo si allarga
assumendo la forma di disco, in modo tale che nel piano orizzontale
il meato abbia una forma a stivale, con il collo del piede stretto e
una suola che si estende ampiamente per formare la futura
membrana timpanica sulla parete mediale. Allo stesso tempo, la
parte esterna del tappo inizia a riassorbirsi. Dopo 13 settimane, la
parte più profonda del disco è in contatto con l’abbozzo del martello
ed é pronta a contribuire alla formazione della membrana timpanica.
Nel feto di 15 settimane, la parte più profonda del disco si divide,
lasciando una membrana timpanica esterna composta da un sottile
strato di cellule epiteliali ectodermiche immature, mentre la parte
più esterna va assottigliandosi per formare il meato uditivo
secondario o futuro canale osseo. Questa tappa dello sviluppo, anche
denominata ricanalizzazione del meato, potrebbe implicare una
morte cellulare rilevante. Il riassorbimento delle cellule epiteliali
avviene in senso mediolaterale. Il collo del piede dello stivale segna
allora il confine tra meati uditivi primari e secondari. Dopo 16,5
settimane, il condotto uditivo è già ben definito, anche se la sua
apertura è ancora stretta e incurvata. È nel feto di 18 settimane che
il meato ha raggiunto il suo aspetto definitivo. Alcune forme di
colesteatomi congeniti sono associati a una atresia del CUE e
potrebbero derivare da un arresto della canalizzazione del tappo
meatale al momento della formazione del meato uditivo secondario.
Se il processo di ricanalizzazione si interrompe prematuramente, è
allora possibile osservare la coesistenza di una membrana timpanica
e di un condotto osseo normali, con un condotto membranoso
atresico. Questa situazione predispone alla formazione di un
colesteatoma del canale, con assenza di evacuazione delle squame,
mentre la parte mediana del canale osseo continua a desquamarsi.
Otorinolaringoiatria
Sviluppo dell’orecchio esterno
Anche se il CUE cartilagineo resta in continuità con la cartilagine
del padiglione formando una struttura unica, non è ancora noto
precisamente se la cartilagine del meato ha origine dai follicoli o se
si sviluppa dal mesenchima del solco ectobranchiale. Inoltre, il
primo follicolo, che potenzialmente forma il trago, sembra
svilupparsi indipendentemente dalle strutture adiacenti e fondersi
in parte con gli abbozzi cartilaginei circostanti. Ciò potrebbe spiegare
la presenza dell’incisione di Santorini che separa il trago dal resto
del padiglione.
Contributi dell’embriologia
sperimentale
Gli Autori hanno precedentemente fatto riferimento al principio di
ricanalizzazione del CUE. Alcuni autori giapponesi si sono
interessati allo sviluppo del condotto uditivo nel topo. Lo studio ha
dimostrato che l’apoptosi o morte cellulare programmata interviene
nella formazione della placca epiteliale, ma paradossalmente, è
presente solo in casi rarissimi della ricanalizzazione del meato
uditivo. Solo la differenziazione delle cellule ectodermiche in cellule
cheratinizzate sarebbe implicata nel meccanismo di
ricanalizzazione [9].
Nel topo, è possibile annientare selettivamente un gene con una
tecnica di ricombinazione omologa in cellule ES (cellule staminali
embrionali). Si può allora generare un ceppo di topi che non
presenta una determinata proteina e studiare le conseguenze di tale
mancanza. Questa tecnica è nota con il nome di invalidazione
genetica per ricombinazione omologa, o meglio conosciuta con il
termine di knock-out. Diversi ceppi di ratto generati in questo modo
presentano uno scarso sviluppo del padiglione auricolare (vedi [4]
per una rassegna).
Per quanto riguarda lo sviluppo del CUE, gli studi sperimentali
hanno dimostrato una totale correlazione fra la formazione del
meato acustico esterno e quella dell’anello timpanico, che sostiene
I – 20-005-A-20
la membrana timpanica. Il ceppo murino il cui gene Hoxa2 è stato
invalidato presenta una duplicazione parziale degli elementi
proveniente dal primo arco branchiale e una scomparsa degli
elementi generati dal secondo arco branchiale. In tali condizioni, è
stata notata una duplicazione dell’anello timpanico e del CUE [5]. In
caso di invalidazione genetica del gene Prx1 o del gene Goosecoid, è
stata individuata un’agenesia del CUE [6]. Nel complesso, l’analisi di
mutanti murins che interessa lo sviluppo del CUE dimostra che
l’assenza dell’anello timpanico in caso di mancata formazione del
CUE è costante. L’anello timpanico è una struttura ossea che si
sviluppa a scapito delle cellule provenienti dalla cresta neurale e
che porta secondariamente alla formazione dell’osso timpanico
secondo una modalità di ossificazione membranosa. Nel caso del
topo Hoxa2-/- , oltre alla duplicazione del condotto esiste anche una
duplicazione dell’anello timpanico. Questi risultati hanno portato a
elaborare il postulato secondo il quale la formazione dell’anello
timpanico e del condotto sarebbero legate e le cellule che formano
l’anello timpanico indurrebbero alla formazione del CUE [5]. Inoltre,
l’analisi dei topi nei quali il CUE non si forma mostra che il manico
del martello è ipoplasico, il che suggerisce che il CUE induca la
formazione di questa regione del martello [6]. Esiste dunque una
successione di eventi che spiegano la formazione degli elementi
dell’orecchio esterno e medio: l’anulus timpanico porta alla
formazione del CUE, che a sua volta induce la formazione del
manico del martello. È importante conoscere una tale sequenza di
eventi, al fine di decifrare le malformazioni umane e di determinare
ciò che rappresenta un evento primario di una conseguenza
secondaria.
Da un punto di vista embriologico, l’inizio dello sviluppo
dell’orecchio esterno è inscindibile da quello dello sviluppo
dell’orecchio medio, ma anche di tutte le strutture vicine. Questa
integrazione da parte del medico è indispensabile per una buona
gestione delle malformazioni dell’apparato uditivo e ogni
malformazione dell’orecchio esterno (aplasia grave) deve
sistematicamente far ricercare delle anomalie degli ossicini.
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