Kardiovaskulär utveckling Flashcards
Hur ser tidslinjen av hjärtats utveckling ut?
Alla celler i hjärtat förutom ett fåtal har sitt ursprung i mesodermet. Om man tittar på en tidslinje, så ser man att redan vecka 2 utvecklas progenitorceller till hjärtat. Detta är primitiva celler som uppstår i hjärtat och som sedan utvecklas till t.ex. kardiomyocyter och celler i retledningssystemet.
Celler börjar redan att slå i övergången mellan vecka 3 och vecka 4. Det finns två hjärtrör som smälter samman, denna process går vi inte in på i detalj men man kan säga att det finns flera anlag som fuserar, varpå ett primitivt hjärtrör bildas. Vi har ett venöst inflöde och ett arteriellt utflöde.
“Endocardial cushions” består av endotelceller som transformerats till mesenkymala celler och utvecklas också i mitten av vecka 4 [enligt boken]. Det etableras även vid denna tidpunkt hål mellan skiljeväggen i förmaken, detta kan identifieras i den tidiga anläggningsperioden i fostret. Så småningom etableras fler saker, t.ex. sinusnoden som styr hjärtats pulsationer kan identifieras i slutet av den embryonala perioden.
Amnionhålan ligger dorsalt medan gulesäcken ligger ventralt och breder ut sig över hela väggen. Mesodermet tecknas som rött i dessa bilder, ektoderm markeras blått och endoderm gult.
Hur bildas det primära och sekundära hjärtfältet?
Två rör kommer att fusera och bilda ett hjärtrör. Man talar även om olika hjärtfält. Det finns ett primärt hjärtfält (första hjärtfält). Det är celler som etableras i olika ordning, det primära hjärtfältet består av celler som bildades tidigt. I början av evolutionen kanske hjärtat bara bestod av en kammare. Sedan adderades celler till detta under evolutionens gång och då har man skapat ett begrepp för detta, det sekundära hjärtfältet (second heart field). Höger kammare kommer från second heart field, förmaken likaså. Med andra ord kommer det primära hjärtfältet i huvudsak bara ge upphov till vänster kammare.
Man kan anatomiskt skilja hjärtfälten från varandra - de har olika egenskaper och har olika embryonalt ursprung. Under utvecklingen måste fälten interagera för att ge upphov till hjärtat. Cellerna som bildar respektive hjärtfält regleras. De flesta hjärtmissbildningar kan bero på defekter i hjärtfälten.
I början har det primitiva hjärtat ett gemensamt lumen, innan skiljeväggar bildats.
Var är kardiogent mesoderm beläget från dorsal, lateral och transversal genomskärning?
Hur sker induktion och reglering av hjärtats morfogenes?
Vilka substanser och transkriptionsfaktorer är viktiga?
Även här är det morfogener som ger upphov till att skapa en form, morfogenes är ju att skapa form. Här finns substanser som BMP och FGF. Förutom morfogener som är substanser som secerneras och har parakrin effekt (eller autokrin effekt) finns andra viktiga ämnen. Det som styr processen är transkriptionsfaktorer som triggar exempelvis syntes av morfogener. Några exempel på dessa transkriptionsfaktorer är Foxc, Pitx2 m.m. Vissa av dessa faktorer har betydelse vid missbildningar vilket medför att mutationer i dessa transkriptionsfaktorer kan ge en ökad risk för hjärtmissbildning. Dessa mutationer uppstår oftast sporadiskt, men finns även i familjer där man tidigare haft hjärtsjukdom.
Ektodermala signaler spelar roll för hjärtats utveckling tidigt medan endodermala signaler spelar roll för hjärtats utveckling lite senare. Signaler som kommer från andra närliggande groddblad stimulerar alltså hjärtats utveckling. Hjärtats anlag bildar faktorer som hjälper till att bilda andra strukturer, detta förklarar hur man kan ha komplexa missbildningar i flera organsystem.
När under hjärtats utveckling är ektodermala respektive endodermala signaler viktiga?
Ektodermala signaler spelar roll för hjärtats utveckling tidigt medan endodermala signaler spelar roll för hjärtats utveckling lite senare. Signaler som kommer från andra närliggande groddblad stimulerar alltså hjärtats utveckling. Hjärtats anlag bildar faktorer som hjälper till att bilda andra strukturer, detta förklarar hur man kan ha komplexa missbildningar i flera organsystem.
Hur ser den fetala cirkulationen ut och vilka 5 strukturer är viktiga?
- *Placentan** har i uppgift att syresätta fostrets blod. Det syrerika blodet börjar i placenta. I navelsträngen finns 2
- umbilikalartärer** som för blod till placenta och en umbikalven som för blod tillbaka till fostret. Blodet från placentan tömmer sig sedan i *ductus venosus och ductus venosus tömmer sig i vena cava inferior. På så sätt shuntar vi förbi levervävnaden.
Hos fostret har vi ingen syresättning till lungorna, de är vätskefyllda och har en hög resistens. Blodet tar sig därför ogärna till lungorna och syrefattigt blod shuntas istället från lungartärerna genom ductus arteriousus till aorta.
I hjärtat finns även en shunt som förenar de två förmaken, nämligen foramen ovale som är ett hål mellan höger och vänster förmak. När blod passerar in i höger förmak så tar det två vägar: antingen genom höger förmak via ductus arteriosus eller rakt över till vänster förmak via foramen ovale för att sedan gå vidare till vänster kammare och ut i aorta den normala vägen. Blodet som kommer från vena cava inferior kommer att styras direkt genom foramen ovale till vänster förmak. Alltså kommer det mest syrerika blodet från ductus venosus att landa i vänster förmak medan syrefattigt blod som kommer ovanifrån, från extremiteterna, att via vena cava superior att gå andra hållet. Dessa två strömmar ganska oberoende av varandra.
Umbilicalartärerna för blodet tillbaka till navelsträngen. Detta är arteriellt blod som är sämre syresatt än det som kommer tillbaka, alltså det blod som kommer tillbaka till fostret via umbilikalvenen.
Det finns totalt fem viktiga strukturer vi ska kunna, dessa kommer att slutas och tillbakabildas och då får vi den postpartala cirkulationen - cirkulationen som alltså existerar efter födelse och framåt.
Vilken funktion har outflow trast (OFT/truncus arteriosus) och från vad har den sitt ursprung?
Vad bildar denna senare under utvecklingen?
Vad kallas kärlen som utgår härifrån?
Outflow tract (OFT) eller truncus arteriosus är hjärtats utflödesdel som har sitt ursprung från det sekundära hjärtfältet. OFT ska bilda aorta och truncus pulmonalis (dvs denna kommer i senare stadie delas upp). Truncus arteriosus löper upp mot aortic sac och delar upp sig i flera olika embryonala kärl som finns symmetriskt och som sedan utvecklas vidare till andra kärl. Kärlen som utgår från OFT kallas för gälbågsartärsartärer. Gälbågar är ett antal strukturer på halsen i fostret som bildar halsstrukturer och de ser likadana ut hos fiskar exempelvis. I varje gälbåge på halsen finns en artär, det är dessa som OFT grenar ut sig i.
Vi jhar äcven 2 dorsala tortor som löper dorsalt i embryot till vilket respektive kärl tömmer sig. Senare har vi bara en aorta - den andra tillbakabildas.
Hur kommer kärlträdet gå från symmetriskt till asymmetriskt och vilken struktur bildas?
När kärlen tillbakabildas så kommer vi från en symmetri skapa en asymmetri. Här finns förutsättningar för att skapa felaktiga saker, det vill säga ge upphov till missbildningar. Vi har gälbågsartärer från 1 till 6 och då kan vi se att den sjätte mest inferiora gälbågsartären försvinner på höger sida men på vänster sida är den kvar och bildar ductus arteriosus (förbindelsen mellan truncus arteriosus och distala delen av aortabågen).
Vad kallas den skiljeväggen som delar OFT och vad ger detta upphov till?
OFT kommer att dela sig i två genom att skiljeväggar, septa, bildas. Närmare bestämt är det aortopulmonellt septum som bildas. Det ger upphov till den framtida aortan och den framtida lungartären.
Vilken roll spelar neurallisten för hjärtutvecklingen?
Aorta och truncus pulmonalis har en inbördes relation. Aorta kommer från vänster kammare medan truncus pulmonalis kommer från höger kammare. De korsar varandra så att aorta går mot höger och truncus pulmonalis mot vänster. Det är därför man kan höra aortaklaffen på högra sidan av bröstkorgen. Septat är viktigt för att skapa denna tudelning. I och med att septum bildas kommer det innebära att vi har ytterligare en celltyp: celler från neurallisten.
Hur kommer neutrallistens celler migrera till hjärtat och vilken struktur bildar dessa?
Vilken ytterligare aktivitet har neurallistcellerna?
Längs med neuralröret som löper dorsalt i embryot och som bildar hjärna och ryggmärg kommer celler knoppas av. Dessa avknoppade celler kommer bilda en sträng av nervcellsanlag som utgör neurallisten. Cellerna kommer att vandra till många platser men kommer vanligtvis röra sig förhållandevis korta sträckor. Gällande hjärtat är detta ett undantag där cellerna måste migrera en längre sträcka för att ta sig till hjärtat. Dessa celler är, då de kommer från ektoderm, neuroektodermala.
En del av neurallisten på embryot vandrar alltså framåt mot detta området och kommer att gå till gälbågarnas artärer och till hjärtanlaget och kommer vara med om att bilda det aortopulmonella septat och därmed tudela hjärtat. Dessa celler kommer att rekryteras till vävnaden.
Utvecklingen av gälbågsartärerna är medierad av neurallistceller, men själva kärlväggen består av mesodermala celler. Studier på kycklingembryon visar att neurallistceller differentierar till glattmuskulatur och bindväv i de stora aortabågsartärerna som bildas från gälbågsartärerna. Om migrationen av neurallistceller störs bildas initiala gälbågsartärerna men man observerar en abnormal omformning av artärerna till aortabågsartärer (normal omformning ses i bilden ovan). Detta tyder på att neurallistceller inte bara tillför mesenkym för kärlväggen utan att de även är essentiella för patterningen av aortabågsartärerna. Därmed kan störningar i neurallistcellernas aktivitet leda till allvarliga kärldefekter.
Vilka transkriptionsfaktorer är involverade i hjärtats utveckling och vilken roll har de?
Tbx är en familj av transkriptionsfaktorer och i hjärtat är ett antal av dessa involverade där Tbx1 styr invandringen av neurallistceller till OFT (utflödesdelen) och är därför viktig för anläggning av OFT och kärlen som löper från denna struktur. Tbx1 uttrycks i gälbågsartärer och OFT och kommer leda till FGF8 signalering från dessa celler till neurallistceller, vilket leder till invandring av neurallistceller.
Den dorsala aorta som tillbakabildas kommer att ha en rest i form av a. subclavia.
Hur går bildning och transposition av aortan och truncus pulmonalis till?
Vad sker om denna process går fel?
Truncus arteriosus skall som sagt bilda två kärl: truncus pulmonalis och aorta. Vid detta tillstånd, transposition, har dessa kärl bytt vilken kammare de utgår från och då kommer aorta att transportera blod från högerkammaren och t. pulmonalis transporterar blod till lungkretsloppet från vänster kammare. Som följd av detta kommer blodet inte syresättas som ämnat.
Barnet överlever temporärt eftersom blod kan ta sig igenom ett kvarstående foramen ovale som då överför syrerikt blod från vänster kammare till högersidan som då levererar blod till kroppen i övrigt genom aorta. Foramen ovale kommer slutas som följd av tryckförändringarna i hjärtat i och med födseln. Barnet kommer avlida om man inte kirurgisk korrigerar felet eller om ductus arteriousus kvarstår.
Vad sker om ductus arteriosus kvarstår och ur behandlas detta?
Peristerande ductus arteriosus är mindre allvarligt, men är fortfarande ett onormalt tillstånd. Vid detta tillstånd får man en shunt av blod genom ductus arteriosus som kvarstår. Normalt kommer ductus arteriosus att kontrahera sig då koncentrationen PGE2 sjunker, sedan ska kärlet omvandlas till en bindvävssträng. Man kan alltså hitta en bindvävssträng om man dissekerar en människa.
För att behandla sluter man detta kärl (om det inte
sluts spontant) genom att man går intravasalt dit och sluter kärlet. Man kan också använda farmaka.
Hur kan prostaglandinhämmare påverka fostrets hjärta sent i graviditeten?
Ductus arteriosus kan hållas öppen genom att ge PGE2 som bildas endogent i placenta till dessa patienter. Detta är en av anledningarna till att kvinnor sent i graviditeten inte skall ges prostaglandinhämmare.
Vad är cardiac looping och hur bildar detta skiljeväggarna?
Vilka 2 septa bildas?
Hjärtat kommer växa i längd och vecka och vinda sig, hjärtat genomgår cardiac looping, och då kommer vissa delar av hjärtat kommer närma sig varandra för att börja bilda avgränsningar mellan de olika rummen.
Vänster och höger kammare ställs bredvid varandra. När detta har hänt börjar septa att etableras mellan förmaken och mellan kamrarna. Man ska även få plats med klaffarna.
Följande septa behöver etableras:
● Septum interatriale (mellan förmaken)
● Septum interventriculare (mellan kamrarna)
Skiljeväggarna etableras från väggarna, möts inne i hjärtat och skapar heltäckande väggar. Huvuddelen av septum interventriculare består av myokard och är kontraktil, längst upp finns dock en del som består av bindväv som inte är kontraktil. Det finns alltså en passage som behöver slutas.
Hur utvecklas septum interatriale till att bilda förmaksväggen?
Vilka septa består den av och vilka hål finns här under fosterperioden?
Vad gäller septum interatriale (förmaksskiljeväggen) består den av två septa. Septum primum, som namnet antyder, det första septat i förmaksskiljeväggen. Septum primum kommer växa till sig och kommer minska förbindelsen mellan höger och vänster förmaks till denna upphör. Det finns dock en förbindelse kvar mellan förmaken som kallas ostium primum. Eventuellt sluts ostium primum. Dock kommer det centralt i septum primum uppstå några andra öppningar som bildar ostium secundum.
Det kommer även att växa in ett nytt septum, septum secundum som också kommer växa ner och bli heltäckande, precis som septum primum. Septum secundum kommer växa ihop med septum primum för att bilda den kompletta förmaksskiljeväggen. Dessa kommer bägge ha ett hål. Hålen är fasförskjutna steriskt spatialt i förhållande till varandra. Det innebär under fosterperioden när blod flödar in att blodet trycker mot förmaksskiljeväggen, går in mot foramen ovale och sedan genom ostium secundum och sedan till vänster kammare. Det krävs alltså inte bara foramen ovale för denna shunt.
Hur går slutningen av formane ovale till vid födseln?
Efter födseln kommer tryckförhållanden förändras, lungkretsloppet är fyllt och det intraarteriella trycket i vänster förmak överstiger det i höger förmak och då kommer foramen ovale att slutas genom att dessa septa kommer tryckas mot varandra och på så sätt kommer denna shunt att slutas. Slutningen beror alltså på ett förändrat tryckförhållande mellan vänster och höger förmak.
Ge exempel på en förmaksdefekt.
Om hålen i respektive septa ligger nära varandra så får man en kvarstående öppning, så att blod fortsätter att flöda mellan förmaken. Det finns en varierande grad av förmaksseptumdefekter (ASD - atrial septum defect).
- Öppetstående foramen ovale (ASD)
Är ventrikel- eller förmaksseptumdefekt allvarligaste?
Vad är orsaken till detta?
VSD är allvarligare, eftersom här får vi en större risk att få en utspädning av det arteriella blodet (som ska ut till aorta). Då får man en dålig syresättning, blir cyanotisk och påverkas av detta.
VSD och ASD är separata missbildningar som kan förekomma var för sig.
Vad bildas AV-klaffarna från?
Endocardial cushions (endokardiella kuddar) består av bindväv täckta av endokardie som kommer växa in mot mitten vid avgränsningen mellan förmak och kammare.
Hur går utvecklingen av AV-klaffarna till?
Vilka strukturer bildas och vad består de av?
Endocardial cushions (endokardiella kuddar) består av bindväv täckta av endokardie som kommer växa in mot mitten vid avgränsningen mellan förmak och kammare. Dessutom kommer myokardiet växa ut i form “muscular cords”. Dessa kommer att bilda papillarmuskler och chordae tendinae.
Chordae tendinae kommer följa med klaffens utveckling och sitter fästade mot respektive segels fria kant. Vi har tre segel på höger sida och två på vänster sida. Varför bildas två på ena sidan och tre på andra sidan? Det är svårt att förklara.
Det är alltså en gemensam process - klaffen växer ut samtidigt som chordae tendinae bildas.
Hur går utvecklingen av fickklaffarna till och vad bildas de från?
I aorta och pulmonalis kommer fickklaffarna att bildas. Från vardera av kärlen kommer fickor bildas och utformas till att bilda dessa klaffar. Aortaklaffen har två posteriolaterala klaffar och en anterior klaff vilket kommer etableras under den embryonala utvecklingen. Dessa sitter förankrade i fibrös bindväv.
Vad innebär pulmonalisatresi och hur påverkas barnet?
Vilken sekundär effekt fås av missbildningen?
Pulmonalisatresi innebär att vävnad inte bildas på korrekt vis embryonalt. Om det är en totalatretisk klaff är klaffen helt försluten medan en partiellt atretisk klaff kallas för en stenotisk klaff.
Pulmonalisatresi är en allvarlig missbildning där blodet inte kan föras till t. pulmonalis. Blodet shuntas då över foramen ovale. Syresättningen förlitar sig på att ductus arteriosus kommer vara öppetstående och tillåter backflöde till lungartären från aorta så att en viss syresättning kan ske. Man får ett gravt cyanotiskt barn.
Sekundärt till denna atresi/stenos får vi en högerkammarhypertrofi. Detta beror på att högerhjärtat pumpar mot ett stort motstånd. Högerkammarhypertrofin är alltså sekundär till själva missbildningen.
Vad innebär Fallots tetrad och vilka 4 komponenter innefattar missbildningen?
Vilka konsekvenser fås av detta?
Fallots tetrad är en annan missbildning med stenos som komponent. Fallots tetrad har fyra komponenter:
- Pulmonalisstenos
- Högerkammarhypertrofi
- Dextroposition (högerförskjutning) av aorta
- VSD
Blodet kommer inte kunna gå igenom truncus pulmonalis och går därför hellre från höger kammare direkt till aortan (som är tillgänglig för högerkammaren på grund av dextroposition). Detta ger en grav cyanotisk situation där barnet är hypoxiskt. Detta är ett exempel på en kombinationsmissbildning.
Vad innebär Coarctatio aortae och hur påverkas barnet?
Vilka effekter fås av denna missbildning?
Coarctatio aortae är en vanlig missbildning som innebär en medfödd kärlmissbildning. Det kommer vara en sorts försnävning av aorta som innebär ett tryckfall distalt om förträngningen. Barnen som föds beter sig relativt opåverkade, men en av undersökningarna som görs på nyfödda direkt är att palpera för att undersöka om barnet har likvärdiga pulsationer i övre och nedre extremiteter. Patienter med coarctatio aortae har ett lågt pulstryck i nedre extremiteter och högre pulstryck i övre extremiteter på grund av denna försnävning.
Vad innebär dextrokardi/sitius inversus och vilka effekter fås?
Det kan förekomma en spegelvändning av hjärtat, att det ligger spegelvänt till höger, en så kallad dextrokardi. Det kommer ibland förekomma i samband med situs inversus. Kollar man på diafragmakupolen kan man se att denna står högre på vänster sida än på höger sida när det vanligtvis är tvärtom. Om vi även har ventrikeln på höger sida istället för vänster så är detta situs inversus.
På vilka 2 sätt kan blodkärl bildas?
Blodkärl bildas på två sätt:
● Initial anläggning från odifferentierade mesenkym: vasogenes
● Kärlbildning utifrån ett primitivt kärlsystem: angiogenes
Hur skiljer sig angiogenes och vasogenes?
Angiogenes kan även förekomma senare i livet i samband med tumörer som kan utsöndra faktorer för att åstadkomma detta. Dessa processer kommer regleras på olika vis.
Vad gäller vasogenes kommer de mesenkymala celler att få en signal att bilda kärlvägg så småningom. I gulesäckens vägg bildas de första blodkärlen. De endodermala cellerna i gulesäckens vägg ger signaler i form av Shh.
Angiogenes utgår från befintliga kärl, nya kärl växer ut från ett tidigare kärl genom sprouting, i kontrast till vasogenes.
Vad innebär AV-shuntar missbildning och hur uppvisar sig detta?
Vad sker vid cerebral AVM och hur behandlas det?
AV-shuntar är patologiska förbindelser mellan den arteriella och venösa sidan av kärl som shuntar blod förbi. Det leder till utvecklingen av ett stort kärlnystan som kan ta skrymmande plats och ge trycksymptom på den omgivande vävnaden eller ger upphov till en tumörliknande process.
Cerebral AVM kan utvecklas under en lång tid. Den beror på en missbildning vid födseln och kan ge upphov till cerebrala symptom eller trycksymptom på hjärnan. Dessa kan behandlas kirurgisk (vilket är komplicerat) eller genom att man går in med en kateter och ockluderar de kärl som löper till missbildningen så att den krymper - detta ingrepp kallas embolisering.
