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Ann. O.R.L. Sc. Aff. VIII (0-0), 00-00, 2013

Seconda Università degli Studi di Napoli Dipartimento Multidisciplinare di Specialità Medico-Chirurgiche e Odontoiatriche* Dipartimento di Salute Mentale e Fisica e Medicina Preventiva**

CRESCITA CRANIO – FACCIALE: ATTUALI CONOSCENZE E TEORIE RELATIVE CRANIOFACIAL GROWTH: NEW THEORIES L. D’ANGELO*, G. MINERVINI*, A. MEZZOGIORNO**, S. ROMANO, O. LANGELLA, A. DI NAPOLI, P. GIULIANO, M. GUGLIELMOTTI, M. TROIANO, C. PORZIO, L. LAINO, D. MENDITTI*. Parole chiave: crescita cranio-facciale, embriogenesi, controllo genetico Key words: craniofacial growth, embriogenesis, genetic control

RIASSUNTO La differenziazione dei tessuti facciali si verifica precocemente nel corso del periodo embrionale e origina dai primi due archi branchiali e dai tessuti sottostanti al prosencefalo dal III mese di gravidanza. Il rimodellamento è un fenomeno proprio dell’osso dovuto alla crescita differenziale delle varie parti dello stesso osso e regolato dalla crescita e dalle funzioni dei tessuti molli circostanti le ossa. L’osso, una volta raggiunta una corrispondenza tra forma, dimensione da una parte e funzione dall’altra, segnala questa informazione, mediante feedback, inducendo l’arresto dell’attività osteogenetica. L’ossificazione delle diverse componenti scheletriche del cranio avviene attraverso il meccanismo di ossificazione diretta o membranosa ovvero indiretta o endocondrale: nel secondo tipo la formazione di osso avviene dapprima attraverso un tessuto precursore di tipo cartilagineo. Il meccanismo di crescita è diverso a seconda dei vari distretti del complesso craniofacciale i quali presentano anche tipi di ossificazione diversi tra loro: volta cranica, base cranica, maxilla e mandibola. Varie teorie sono state formulate sui fattori di controllo della crescita ossea; da un lato si ritiene che il controllo genetico sia espresso direttamente a livello dell’osso e perciò il suo centro è il periostio, dall’altro che il controllo sia mediato in larga misura fuori dal sistema scheletrico, così la crescita sia dell’osso che della cartilagine risulta controllata epigeneticamente, come risposta a segnali provenienti da altri tessuti. La teoria del controllo genetico è stata abbandonata dal 1960 quando è stata formulata da Moss la teoria funzionale. Scopo di questo lavoro è analizzare la crescita cranio-facciale alla luce delle variazioni qualitative oltre che quantitative a cui è soggetta e prendere in considerazione i meccanismi di crescita nella loro totalità e complessità.


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SUMMARY The differentiation of facial tissues happens early during the embryonic period and origins from two first branchial arch and from the tissue below the prosencefal from third month of gestation. The remodeling is a phenomenon of ones bone to go back one’s origin to the differential growth of some parts of the same bone and it is controlled by the growth and the function of the soft tissues surrounding the bones. The bone, reached an harmony between form and dimension on one hand and function on the other hand, transmit the information, trough feedback, leading the stop signal of the osteogenetic activity. The ossification of the different skeletal parts of the skull happens trough a type of direct or membranous ossification and a type of indirect or encondral ossification: in the second one bone’s deposition happens at first trough a precursory of cartilagineous tissue. The mechanism of growth is different according to the different districts of craniofacial complex: skull vault and base, superior and inferior jaw. Some theories are been formulated about the control factors of the bones growth; on one hand is considered that genetic control is expressed directly in the bone so its centre is periosteum, on the other hand is considered that the control is directed out of scheletric system; so bone’s and cartilages growth is controlled in epigenetic way as an answer to signals derived from other tissues. The theories about genetic control is deserted since 1960 when it is formulated by Moss the functional theory. The aim of this work is to analyze craniofacial growth in the light of qualitative changes beyond quantitative ones and to consider the growth mechanisms in their totality and complexity.

Introduzione La crescita del complesso cranio-facciale è argomento di grande interesse in quanto interagisce con lo sviluppo dell’apparato dentale. L’ontogenesi dell’essere umano prevede uno sviluppo fisico, mentale, psicologico che si concretizza con aspetti sociali e morali; il primum movens di tale sviluppo si focalizza nella crescita fisica, incredibile sequenza di eventi, in seguito ai quali da una singola cellula si origina un individuo maturo e complesso: la crescita psicofisica è interazione tra eredità e ambiente, è incremento e cambiamento. La differenziazione dei tessuti facciali si verifica precocemente nel corso del periodo embrionale prendendo origine in particolare dai primi due archi branchiali e dai tessuti posti inferiormente al prosencefalo a partire dal III mese di gravidanza(1). Nel periodo embrionale il rapporto dimensionale cranio-facciale può arrivare a 40:1, diminuendo (a quattro mesi) a 5:1 a causa della crescita differenziale più rapida a favore della faccia durante questo periodo. In seguito, è il cranio ad esprimere una crescita più veloce fino a raggiungere il rapporto di 8:1 alla nascita; la crescita facciale successiva ridurrà il rapporto in età adulta a circa 2:1(2).


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L’embriogenesi e lo sviluppo post-natale si incentra sui seguenti cardini(3): -i siti e i centri di crescita; -il tipo di crescita che avviene in ogni localizzazione; -i fattori che determinano o controllano quella crescita. Per motivi di praticità, il complesso cranio-facciale può essere suddiviso in quattro aree che si sviluppano in modo differente(4): 1) la volta cranica, cioè le ossa che coprono la superficie esterna e superiore del cervello; 2) la base cranica, cioè il pavimento osseo che si trova sotto il cervello e che rappresenta anche la linea divisoria tra il cranio e la faccia; 3) il complesso naso-maxillare, costituito da naso, maxilla e dalle piccole ossa associate; 4) la mandibola e articolazione temporo-mandibolare. Istogenesi dei tessuti ossei L’ossificazione delle diverse componenti scheletriche del cranio avviene sostanzialmente attraverso due meccanismi(5): 1) ossificazione diretta-membranosa; 2) ossificazione indiretta-encondrale. L’ossificazione diretta-membranosa è tipica delle componenti del desmocranio ed avviene mediante la secrezione di matrice ossea all’interno del connettivo embrionale, senza formazione di tessuto cartilagineo. Le unità scheletriche, che originano secondo questa modalità, compongono il neurocranio e lo splancnocranio, vale a dire il massiccio facciale. L’ossificazione indiretta-encondrale è invece peculiare delle unità scheletriche del condrocranio: il tessuto osseo si forma da un precursore che deriva dal mesenchima embrionale; la crescita avviene per sostituzione a livello delle sincondrosi e delle suture. Anche alcune unità scheletriche del neurocranio (ossa della base) e dello splancnocranio (orecchio medio e processo stiloideo) hanno un’ossificazione di tipo encondrale. Sintetizzando e riportando le componenti della testa diciamo che il NEUROCRANIO presenta: - ossificazione membranosa in sede occipitale, parietale, frontale; - ossificazione encondrale in sede occipitale (non intraparietale), temporale, (petro-mastoidea), sfenoidale (corpo, piccole ali, radice, grandi ali), etmoidale e nella sede del cornetto inferiore. Lo SPLANCNOCRANIO si organizza strutturalmente con: - ossificazione membranosa in sede nasale, premascellare, mascellare, lacrimale, vomere, zigomatica, palatina, sfenoidale, temporale (squamosa), timpanica;


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- ossificazione encondrale propria di mandibola, ossicini dell’udito, temporale (processi stiloidei), osso ioide, cartilagini laringee.

Meccanismi di crescita cranio-facciale L’intero processo della crescita ossea è la risultante di due meccanismi fondamentali: apposizione e riassorbimento(6). Ogni superficie ossea, interna od esterna, è ricoperta da strutture molli o cartilaginee con attività osteogenetica: il cosiddetto “locus di crescita”. Alcuni di essi, denominati “centri di crescita”, hanno una propria forza intrinseca di crescita e giocano un ruolo particolare nell’accrescimento di alcune ossa: condilo mandibolare, tuberosità mascellare, sincondrosi della base del cranio, suture craniche e processi alveolari. A causa della diversa attività dei “loci di crescita” si ha il processo di rimodellamento. Per rimodellamento si intende la variazione morfologica dovuta alla crescita differenziale delle varie parti dello stesso osso, per cui alcune sedi crescono più velocemente ed in quantità maggiore di altre. Inoltre alcune superfici “esterne”, nonostante subiscano processi di riassorbimento, aumentano. Il processo di rimodellamento nell’età infantile ed evolutiva determina la formazione di una tipologia di osso riccamente vascolarizzata in relazione alla notevole capacità di deposizione. Questo tessuto osseo sarà sostituito, con il passare degli anni, da un osso meno vascolarizzato con crescita meno rapida. Quindi la velocità del rimodellamento è intensa durante l’età infantile ed evolutiva, per poi diminuire molto nell’età adulta. Pertanto: il rimodellamento è determinato dalle attività di crescita e funzionali dei tessuti molli che circondano le ossa determinando la morfologia dell’osso che si adatta alle mutevoli richieste funzionali. I tessuti molli regolano la crescita ossea, mentre l’osso segnala, attraverso un meccanismo di feedback, il momento in cui viene raggiunta una corrispondenza tra forma, dimensione da una parte ed esigenze funzionali dall’altra; questa informazione, mediante feed-back, induce l’arresto dell’attività osteogenetica. L’accrescimento determina due diversi tipi di movimento: - deriva corticale - spostamento o dislocazione Tali movimenti sono di seguito analizzati prendendo in considerazione, più nello specifico, la mandibola.


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DERIVA CORTICALE Si tratta del movimento di spostamento (o di riposizionamento) di una parte di osso in accrescimento dovuto al rimodellamento; esso, che è la risultante di apposizione e riassorbimento e determina un movimento verso la superficie di apposizione. Il movimento di deriva consta di apposizione a livello del margine posteriore del ramo e riassorbimento a livello del margine anteriore. La crescita in corrispondenza del margine posteriore del ramo mandibolare è stata evidenziata fin dal 1778 da Hunter e confermata dal classico esperimento di Humphry: praticato un foro nel ramo della mandibola di un giovane maiale, furono introdotte due anse metalliche contornanti l’una il margine anteriore e l’altra il margine posteriore del ramo stesso. Dopo un certo tempo si constatò che l’ansa anteriore debordava dal margine anteriore del ramo, mentre l’ansa posteriore provocava un solco nel margine posteriore. SPOSTAMENTO Si tratta del movimento in toto di un segmento osseo soggetto al rimodellamento. Questo movimento determina la formazione di spazio tra le ossa, spazio nel quale avverrà la crescita delle ossa stesse. Si parla di spostamento primario se dovuto alla crescita intrinseca dell’osso, di spostamento secondario se dovuto all’accrescimento di altre ossa. I processi di apposizione e riassorbimento, nel cranio determinano la crescita della struttura ossea in direzione postero-superiore. Contemporaneamente l’intera struttura si sposta in basso e in avanti. Per l’osso mandibolare, in seguito ai processi di apposizione ossea sul margine posteriore del ramo e di riassorbimento sull’anteriore, si ha un allungamento del corpo mentre il ramo mantiene la sua larghezza originaria; contemporaneamente la mandibola viene dislocata anteriormente. Anche il condilo svolge il proprio ruolo di crescita (teoria dell’attività autonoma di crescita del condilo) ovvero cresce secondariamente allo spostamento per mantenere il rapporto con la base cranica (teoria della matrice funzionale). La causa dello spostamento osseo è l’espansione dei compartimenti ossei e dei tessuti molli adiacenti o distanti. L’azione di tale espansione viene trasmessa da osso a osso e si manifesta in aree distanti. Nel caso del complesso naso-mascellare lo spostamento secondario è determinato dalla crescita della fossa cranica media e del lobo temporale ed è diretta in senso antero-inferiore. In seguito allo spostamento della fossa cranica media, la mandibola viene a spostarsi in direzione antero-inferiore. Dato che la crescita della fossa cranica media è localizzata soprattutto anteriormente ai condili, la dislocazione secondaria della mandibola non raggiunge l’entità di quella del mascellare.


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Pertanto: la deriva corticale e lo spostamento sono due processi che non sempre avvengono nella stessa direzione. Il rimodellamento permette il mantenimento dei normali rapporti tra le diverse ossa mentre i processi di crescita tendono ad allontanarle l’una dall’altra. LA CRESCITA DEI DISTRETTI DEL COMPLESSO CRANIO-FACCIALE: descrizione dei singoli compartimenti. La volta cranica è costituita da ossa piatte che si formano direttamente con meccanismo di tipo intra-membranoso, senza precursori cartilaginei. Dal momento in cui inizia l’ossificazione in un certo numero di centri deputati a definire l’abbozzo dell’unità anatomica, il processo di crescita è interamente dovuto all’attività periostale superficiale delle ossa. Il rimodellamento e la crescita avvengono primariamente a livello delle suture scheletriche, aree di contatto rivestite da periostio tra le ossa craniche adiacenti, ma l’attività periostale interviene modificando sia l’interno che l’esterno delle superfici di queste ossa piatte. All’atto del parto le ossa piatte del cranio sono ampiamente separate da tessuto connettivo piuttosto lasso. Questi spazi aperti, denominati come “fontanelle”, permettono una considerevole deformazione del cranio. Questo fenomeno è importante per consentire alla testa, con le sue grandi dimensioni, di passare attraverso il canale del parto. Dopo il parto, l’apposizione di osso in corrispondenza dei margini delle fontanelle elimina piuttosto velocemente questi spazi aperti; tuttavia le ossa rimangono separate per molti anni da sottili suture rivestite da periostio, che vanno incontro a fusione in età adulta. Nonostante le loro piccole dimensioni, l’apposizione di nuovo osso in corrispondenza delle suture costituisce il meccanismo principale per la crescita della volta cranica. Quindi la crescita della volta cranica avviene primariamente a livello suturale, ma contemporaneamente si propone un meccanismo di rimozione e apposizione ossea, rispettivamente sulla superficie interna ed esterna della volta cranica stessa. Questo rimodellamento delle superfici interne ed esterne consente modifiche morfologiche durante la crescita. Contrariamente alla volta cranica, le ossa della base cranica sono formate inizialmente da cartilagine e sono più tardi trasformate in osso da un meccanismo di ossificazione encondrale, che si verifica soprattutto nelle strutture mediane. Procedendo verso le strutture più laterali, diventano più importanti i meccanismi di crescita suturale e di rimodellamento superficiale, mentre la base cranica è prevalentemente una struttura mediana. I centri di ossificazione appaiono precocemente nel “condrocranio” durante la vita embrionale, indicando la localizzazione dell’occipitale, dello sfenoide e dell’etmoide che formano la base cra-


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nica. Con la progressione dell’ossificazione, bande di cartilagine dette sincondrosi rimangono interposte tra i centri di ossificazione. Questi importanti siti di crescita rappresentano le sincondrosi sfeno-occipitale tra l’occipitale e lo sfenoide, le sincondrosi inter-sfenoidee tra le due parti dello sfenoide stesso e la sincondrosi sfeno-etmoidale tra sfenoide ed etmoide. Ciascuna sincondrosi presenta un’area centrale di iperplasia cellulare da cui si estendono in entrambe le direzioni bande di cartilagine in fase di maturazione, le quali in seguito vengono sostituite da osso. La base cranica può essere immaginata come un singolo osso lungo, provvisto di numerosi piatti epifisari rappresentati dalle sincondrosi. Articolazioni fisse sono presenti anche a livello di tutte le altre ossa craniche e facciali, con l’unica eccezione della mandibola. L’osso mascellare, dopo la nascita, si sviluppa interamente per ossificazione intra-membranosa. La crescita non avviene per sostituzione cartilaginea, ma attraverso due principali meccanismi: 1) per apposizione di osso a livello delle suture che connettono la maxilla alla base cranica e al cranio; 2) per rimodellamento superficiale. Al contrario della volta cranica, nella maxilla i cambiamenti di forma indotti dall’attività periostale superficiale non sono meno importanti di quelli indotti dall’attività suturale. Il modello di crescita della faccia prevede che essa cresca verso l’esterno al di sotto del cranio, il che significa che la maxilla durante la crescita deve portarsi in avanti e in basso, percorrendo una notevole distanza rispetto al cranio e alla base cranica. Le suture posteriori e superiori del mascellare sono disposte in modo ideale per consentire questo tipo di riposizionamento. Durante questo spostamento in basso e in avanti, lo spazio che si viene a creare a livello suturale è riempito da un’attiva proliferazione ossea. Le suture rimangono perciò della medesima ampiezza, mentre i vari processi mascellari si allungano. L’apposizione di osso, infatti, avviene su entrambi i lati della sutura, così che le ossa con cui il mascellare si rapporta diventano a loro volta più ampie. Parte del bordo posteriore del mascellare è rappresentato da una superficie libera a livello della tuberosità. In questa zona si osserva un’apposizione superficiale di osso che crea lo spazio addizionale necessario per accogliere dapprima i molari da latte e successivamente quelli permanenti. È importante notare che, mentre il mascellare cresce in basso e in avanti, la sua superficie frontale subisce un rimodellamento in cui il tessuto osseo viene in gran parte rimosso dalla sua superficie anteriore. L’intera superficie anteriore del mascellare rappresenta un’area di riassorbimento osseo e non di apposizione. Sembrerebbe logico pensare che, se la superficie anteriore del mascellare si sposta in basso e in avanti, in tale zona si dovrebbe avere un’apposizione ossea e non un riassor-


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bimento. In realtà, invece, l’osso è riassorbito dalla superficie anteriore del mascellare anche se questa cresce in avanti. Per capire questo paradosso è necessario spiegare come questi due processi diversi si possono verificare simultaneamente. La crescita complessiva rappresenta il risultato sia di un processo di traslazione del mascellare in basso e in avanti che di un rimodellamento superficiale. L’intero complesso osseo nasomaxillare esegue una traslazione nello spazio in basso e in avanti rispetto al cranio. Per Enlow(7), i cui studi sullo scheletro facciale costituiscono la base delle nostre attuali conoscenze, il mascellare è assimilabile a una piattaforma su ruote che viene tirata in avanti, mentre contemporaneamente la sua superficie, rappresentata dal muro, viene distrutta nella sua parte anteriore e ricostruita posteriormente, con un rimodellamento che si esplica in direzione opposta alla crescita dell’intero complesso. Non è sempre vero che il rimodellamento si oppone alla direzione della traslazione. Ciò dipende dalla localizzazione specifica; in alcune sedi, infatti, traslazione e rimodellamento si esplicano nella stessa direzione con effetto additivo. Questo, avviene, per esempio sulla volta del palato. Quest’area si sposta in basso e in avanti con il resto del mascellare, ma allo stesso tempo si osserva un riassorbimento osseo a livello del pavimento nasale e un’apposizione sul versante orale, creando così un effetto addizionale di spostamento in basso e in avanti del palato. Tuttavia, nelle immediate vicinanze, la parte anteriore del processo alveolare costituisce un’area di riassorbimento, per cui la rimozione di osso a questo livello tende ad annullare parte dello spostamento in avanti del mascellare dovuto alla sua traslazione complessiva. A differenza del mascellare, la crescita della mandibola avviene attraverso un’attività sia encondrale che periostale. La cartilagine copre la superficie del condilo mandibolare a livello dell’articolazione temporo-mandibolare. Sebbene questa cartilagine non sia simile a quella di un piatto epifisario o di una sincondrosi, tuttavia si osservano a questo livello iperplasia, ipertrofia e sostituzione ossea encondrale. Tutte le altre aree della mandibola sono formate e crescono direttamente per apposizione e rimodellamento superficiale. Il modello di crescita della mandibola può essere rappresentato in due modi: a seconda della struttura scheletrica di riferimento, ambedue sono corretti. Se la zona di riferimento è il cranio, il mento si muove in basso e in avanti. D’altra parte, mediante le colorazioni vitali è possibile osservare che i principali siti di crescita della mandibola sono rappresentati dalla superficie posteriore del ramo e dai processi coronoide e condilare. Lungo la parte anteriore della mandibola si rilevano piccoli cambiamenti. Il mento rappresenta un sito di crescita pressochè inattivo. Esso si sposta in avanti e in basso come conseguenza della


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crescita che si esplica a livello condilare e del versante posteriore del ramo. Il corpo della mandibola si allunga con un meccanismo di apposizione ossea periostale nella sua parte posteriore, mentre il ramo diventa più alto con un meccanismo di sostituzione ossea encondrale a livello condilare e di rimodellamento superficiale. Concettualmente possiamo immaginare che la mandibola si sposta in basso e in avanti mentre cresce la sua dimensione in alto e indietro. La traslazione della mandibola in avanti si accompagna allo spostamento dei tessuti molli che l’avvolgono. Uno dei migliori esempi di rimodellamento dovuto a fenomeni di riassorbimento è offerto dalla crescita, in direzione posteriore, del ramo della mandibola. La mandibola cresce in gran parte per apposizione di osso sulla superficie posteriore del ramo. Allo stesso tempo grandi quantità di osso sono rimosse dalla superficie anteriore del ramo. In definitiva, il corpo mandibolare cresce in lunghezza in rapporto diretto alla crescita del ramo che cresce in direzione opposta al mento; ciò avviene per rimozione di osso dalla superficie anteriore del ramo e deposizione di osso sulla sua superficie posteriore. Quindi la crescita della mandibola risulta complessivamente soggetta a: - fattori intrinseci (unità basale) - rimodellamento dovuto alle inserzioni muscolari (unità angolare, coronoidea) - rimodellamento che accompagna i processi eruttivi (unità alveolare). Solo una piccola percentuale della crescita mandibolare è dovuta a fattori intrinseci, il resto è sotto controllo della componente muscolare ed alveolare. Anche la cartilagine condilare, ritenuta in passato un centro autonomo di crescita, rappresenta in realtà un’importante zona di adattamento alle forze articolari. Quindi non è la crescita del condilo che allontana la mandibola dalla fossa glenoidea ma avviene il contrario. Un argomento di discussione è, infatti, se il condilo rappresenta la forza principale che determina lo spostamento in basso e in avanti della mandibola. Questo concetto, ritenuto valido per molti anni, è contraddetto dai sostenitori della teoria della matrice funzionale che osservano come la mandibola abbia un’adeguata funzione e una posizione normale anche in assenza dei condili. Secondo questa teoria sono i tessuti molli a determinare lo spostamento antero-posteriore della mandibola mentre al condilo spetta il compito di mantenere il contatto con la base del cranio. Si è giunti a questa considerazione in quanto esperimenti di trapianto del condilo mandibolare non ne hanno dimostrato una capacità autonoma di crescita. Anche l’asportazione del condilo non è determinante per il normale sviluppo della mandibola, infatti in caso di frattura traumatica del condilo in età precoce, si assiste alla sua rigenerazione senza alcuna conseguenza sulla crescita nell’80% dei casi; solo nel 20% dei casi si hanno deficit dello sviluppo mandibolare e questo è dovuto allo sviluppo di tessuto cicatriziale post-traumatico con limitazione funzionale.


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Un trauma su un lato della mandibola può fratturare il processo condilare del lato opposto. La trazione del muscolo pterigoideo laterale distrae il frammento condilare (cartilagine compresa) che in seguito andrà incontro a riassorbimento. È la limitazione della funzione articolare che influenza negativamente lo sviluppo e non l’integrità condilare. La riprova di quanto riportato è rappresentato dagli esiti di anchilosi dell’articolazione temporo-mandibolare che comportano sicuramente un grave danno allo sviluppo della mandibola (per blocco funzionale). Quindi la cartilagine condilare è diversa dalle altre cartilagini del cranio le quali mostrano una capacità intrinseca di crescita dopo trapianto: la cartilagine epifisaria trapiantata cresce sia nella nuova sede che in vitro; la cartilagine della sincondrosi della base cranica sembra abbia un potenziale intrinseco se trapiantata al momento giusto; la cartilagine del setto nasale cresce, se trapiantata, quasi come la cartilagine epifisaria. Del resto la cartilagine condilare è una cartilagine secondaria mentre le altre sono cartilagini primarie derivate direttamente dalle cartilagine embrionali primitive. Una caratteristica peculiare della cartilagine condilare è la rapidità di risposta agli stimoli e la capacità di rispondere a stimoli ormonali. Quindi la ricerca del vero meccanismo di crescita porta a dimenticare che più meccanismi possono coesistere e quindi è preferibile parlare di meccanismi più importanti di altri. Probabilmente lo spostamento mandibolare è opera sia della cartilagine condilare che dell’attività muscolare e i due sono interscambiabili nel caso in cui uno venisse a mancare. TEORIE SULLA CRESCITA CRANIO - FACCIALE Varie teorie sono state formulate sui fattori di controllo della crescita ossea: da un lato si vuole che il controllo genetico sia espresso direttamente a livello dell’osso e perciò il suo centro è il periostio, dall’altro che il controllo è a livello cartilagineo, mentre l’osso viene passivamente spostato; questo controllo genetico indiretto è detto epigenetico; infine che il controllo sia mediato in larga misura fuori dal sistema scheletrico e che la crescita sia dell’osso che della cartilagine sia controllata epigeneticamente, come risposta a segnali proveniente da altri tessuti. Attualmente, si ritiene più probabile una sintesi della seconda e della terza teoria, mentre la prima, che era quella predominante fino al 1960, è stata largamente abbandonata dagli Autori in letteratura scientifica. Per meglio comprendere le diverse teorie sul meccanismo di controllo della crescita è necessario distinguere tra centri e siti di crescita. Un sito di crescita è soltanto una sede ove avviene la crescita, mentre un centro di crescita è una sede (controllata geneticamente) in cui la crescita avviene indipendentemente. Tutti i centri sono anche siti ma non è vero il contrario. La teoria secondo cui il tessuto che forma osso presenta un proprio stimolo intrinseco viene dall’osser-


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vazione che tutti i modelli di crescita cranio facciale sono significativamente costanti. Tale costanza è stata interpretata come conseguenza del fatto che i siti di crescita sono in gran parte anche centri. In particolare, le suture tra le ossa membranose del cranio e i mascellari sono state considerate centri di crescita, insieme alle zone di ossificazione encondrale della base cranica e del condilo mandibolare. La crescita, in questa prospettiva, rappresenta il risultato dell’espressione genetica di tutti i centri di crescita. La traslazione del mascellare, quindi, rappresenterebbe il risultato della pressione determinata dalla crescita a livello suturale, che tenderebbe a spostare le ossa stesse. Se questa teoria fosse corretta, la crescita suturale avverrebbe in gran parte indipendentemente dall’influenza ambientale e pertanto a livello suturale sarebbe possibile intervenire molto poco sull’espressione della crescita. Nel periodo di massima diffusione di questa teoria, gli ortodontisti hanno fatto pochi tentativi per modificare la crescita facciale, poichè convinti dell’inefficacia di questo approccio. Sembra chiaro ora che le suture, e più in generale i tessuti periostali, non rappresentano i determinanti principali della crescita cranio-facciale. La crescita è fortemente influenzata da fattori genetici, ma anche dalle condizioni ambientali, cioè dallo stato nutrizionale, dal grado di attività fisica, dalle malattie o dalla buona salute e da un gran numero di altri fattori simili. Ipotesi genetica Gli studi di Brodie portarono, negli anni ’40 (studi sull’albero genealogico della famiglia Asburgo affetta da prognatismo), all’ipotesi sull’esistenza di uno stretto controllo genetico della morfologia facciale. Si ipotizzò che cartilagini e suture fossero sotto il controllo genetico. Secondo questa teoria la crescita del cranio è predeterminata e non soggetta ad influenze esterne e quindi si riteneva relativamente semplice definire previsioni di crescita. Ipotesi della cartilagine del setto nasale Scott, nel 1953, affermava che fosse unicamente il controllo genetico a regolare lo sviluppo delle cartilagini del cranio durante la vita fetale e che tale controllo continuasse anche dopo la nascita(9). Questa teoria si basa sull’importanza delle strutture cartilaginee del cranio nell’epoca embrio-fetale e sostiene che esse siano sotto controllo genetico e che continuino, dopo la nascita, a dirigere la crescita facciale. Particolare importanza è data alla cartilagine del setto nasale che nel suo accrescimento determina anche la crescita del mascellare


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superiore. Latham, nel 1974, suppose che la cartilagine del setto nasale regolasse in maniera diretta lo sviluppo della regione maxillo-facciale, regolando l’accrescimento delle suture mascellari le quali ipotizzò essere inizialmente delle articolazioni mobili che in seguito si sarebbero adattate alle forze esercitate da altri luoghi di crescita, sviluppando, per tale motivo, attività osteogenetica maggiore. Ipotesi della dominanza suturale Sicher nel 1965 ipotizzava che la maggior parte dell’accrescimento fosse dovuto alle suture(8). Secondo questo Autore, il processo fondamentale nella crescita suturale è la proliferazione del tessuto connettivo interposto tra le ossa; se esso prolifera, si crea lo spazio per l’accrescimento delle due superfici ossee che si fronteggiano. Anche se prevale la “dominanza suturale”, Sicher ritiene ugualmente importanti le suture, la cartilagine, il periostio e tutti sarebbero sotto stretto controllo genetico. Ipotesi funzionale Risale al 1960 la teoria di crescita di Moss con la formulazione dell’ipotesi della matrice funzionale(10,11). La teoria di crescita della matrice funzionale nasce poichè ammettendo che nè l’osso nè la cartilagine siano determinanti per la crescita dello scheletro cranio-facciale, sembrerebbe che il controllo debba essere attribuito ai tessuti molli adiacenti. Moss sostiene che nè la cartilagine condilare, nè quella del setto nasale rappresentano fattori determinanti per la crescita dei mascellari ed ha teorizzato che la crescita facciale avvenga in risposta a necessità funzionali e che risulti mediata dai tessuti molli che circondano i mascellari. In quest’ottica sono i tessuti molli a crescere mentre sia l’osso che la cartilagine reagiscono. L’ipotesi della matrice funzionale, dunque, afferma che l’origine, la crescita ed il mantenimento di tutti i tessuti ed organi scheletrici sono sempre fenomeni necessariamente secondari e compensati da altri avvenimenti precedenti che si verificano in tessuti non scheletrici, organi o spazi funzionali, definiti matrici funzionali, ad essi specificamente correlati. Quindi il controllo genetico è al di fuori della componente ossea e la formazione scheletrica serve da supporto e protezione alla matrice funzionale. Moss suddivise il cranio in una serie di componenti funzionali distinte, costituite ciascuna da una matrice funzionale associata ad una unità scheletrica di supporto.


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Le matrici funzionali possono essere: - matrici periostali, unità microscheletriche rappresentate dalle strutture muscolari, la cui attività influenza i processi di apposizione e riassorbimento e quindi di rimodellamento a livello delle unità scheletriche adiacenti (es. muscolo temporale, processo coronoideo); - matrici capsulari, unità macroscheletriche rappresentate dalla capsula orofacciale e da quella neuro-cranica, la cui attività provoca una modifica spaziale nella posizione delle ossa e quindi una loro traslazione. Infatti l’aumento volumetrico degli spazi e delle masse che si trovano comprese nelle matrici capsulari, agisce provocando un’espansione secondaria della capsula avvolgente. Ognuna contiene tessuti, strutture specifiche e spazi che devono rimanere aperti; in seguito all’espansione delle matrici capsulari, tutte le ossa devono accrescersi per mantenere gli spazi fisiologici. In altre parole i tessuti scheletrici si accrescono solo secondariamente a quelli non scheletrici. Ciascuna componente di una matrice funzionale svolge una funzione vitale (respirazione, vista, udito, equilibrio, fonetica, masticazione, digestione etc.), mentre le formazioni scheletriche la sostengono e la proteggono. Moss considera i fattori genetici come importanti per la formazione ossea primaria, ma sostiene che la crescita scheletrica sia dipendente dallo stato funzionale dei tessuti molli, cioè dalle matrici funzionali. La crescita risulta essere, quindi, un processo multifattoriale in cui i fattori genetici, neurologici e ormonali coesistono sotto l’influenza della funzione, cosicché quando essa è alterata si altera anche la crescita. Un esempio di crescita sotto la guida della matrice funzionale è quello della scatola cranica. Essa cresce sotto la spinta dell’encefalo che, nel periodo prenatale, raggiunge uno sviluppo maggiore di qualsiasi altro organo. Alla luce di questa teoria, può essere ora spiegata la sproporzione esistente tra crescita del neurocranio e dello splancnocranio. Il neonato ha già un encefalo abbastanza sviluppato per poter svolgere la sua attività vitale, ovvero la conduzione delle funzioni periferiche da parte del sistema nervoso, mentre la porzione viscerale del cranio non utilizzata dal feto per parlare, respirare, mangiare deve ancora svilupparsi. Nel caso della cavità nasale la funzione delle vie aeree è tale da provocare riassorbimento, così il diametro delle vie aeree superiori aumenta progressivamente con la crescita, garantendo una normale capacità respiratoria. Per quanto riguarda, invece, la fossa cranica, al suo interno ci sarà riassorbimento dovuto all’espansione degli emisferi cerebrali, mentre all’esterno avremo apposizione. Infine, l’aumento in altezza del mascellare è dovuto alla crescita suturale a livello delle ossa frontale e zigomatico e alla crescita, per apposizione, dei pro-


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cessi alveolari: le gemme e gli elementi dentali veri e propri costituirebbero la matrice funzionale di crescita per l’osso alveolare. L’apposizione ed il riassorbimento osseo si verificano contemporaneamente ma su lati opposti della stessa superficie ossea ed in conseguenza di un precisa stimolazione funzionale. Ipotesi dei servo - sistemi Petrovic, nel 1967, elaborando la sua teoria dei servo-sistemi, ammise, invece, che la crescita del complesso cranio-facciale dipendesse dall’influenza reciproca di una serie di meccanismi di feed-back: il controllo delle cartilagini primarie sarebbe stato paragonabile ad un comando cibernetico, le cartilagini secondarie, invece, si sarebbero accresciute per effetto diretto di proliferazione cellulare, ma anche per altri tipi di effetti indiretti, non strettamente genetici. In particolare, questo Autore non ha trovato prove che la lunghezza della mandibola sia determinata geneticamente, piuttosto ha visto che la direzione e la quantità della “variabile crescita condilare” è in funzione dell’allungamento del mascellare. Ipotesi dei fattori epigenetici di Van Limborgh Van Limborgh, nel 1972, Introdusse il concetto di “controllo epigenetico” della crescita cranio-facciale. I fattori genetici agirebbero primariamente determinando certe caratteristiche (es. i denti si collocano nei mascellari); successivamente intervengono meccanismi di feedback locali con azione induttiva per cui i denti e le formazioni muscolari darebbero informazioni all’osso e questo risponderebbe. Quindi i geni che controllano la muscolatura hanno un effetto modificante su ciò che viene poi determinato dai meccanismi osteogenetici. Studiando lo sviluppo facciale in embrioni di pollo, l’Autore aveva evidenziato come il mesenchima mesodermico non poteva assicurare una normale crescita senza l’intervento di influenze induttive fornite dalle cellule della cresta neurale che lo invadono. Dunque l’informazione genomica è necessaria per permettere l’attività sintetica delle cellule capaci di differenziazione osteoblastica e osteoclastica, mentre l’informazione epigenetica è necessaria alla regolazione dei processi di crescita e di sviluppo; avviene quindi una costante integrazione tra fattori genetici ed epigenetici. A livello dei siti di crescita cranio-facciale l’attività osteogenica codificata dal genoma è controllata e stimolata da meccanismi induttivi esercitati dalle strutture adiacenti. Se la fisionomia facciale fosse controllata da fattori genetici sarebbe possibile prevedere le caratteristiche fisionomiche di un soggetto partendo dai dati cefalometrici dei genitori. Studi in proposito hanno visto che solo il 15% delle dimensioni della prole può essere previsto. In conclusione


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è improbabile che si verifichi la trasmissione mendeliana di qualche componente dello scheletro facciale, è invece più probabile una trasmissione poligenica che limita di molto le previsioni. Anche se intervenisse una trasmissione mendeliana nelle dimensioni delle ossa facciali, i fattori ambientali sono in grado di intervenire a tal punto da non permettere il riconoscimento della quota dovuta alla trasmissione genetica. Nell’ambito delle teorie sulla crescita cranio-facciale è importante tenere in considerazione le distinte modificazioni regionali che, secondo Enlow, esistono ed avvengono simultaneamente tra parti e controparti strutturali: il bilanciamento di tali parti fa sì che la crescita sia armonica; un loro squilibrio conduce ad una disarmonia. L’Autore ha definito tale fenomeno come crescita bilanciata. Tuttavia, egli ha ammesso che, nella realtà, non si verifica mai una crescita perfettamente bilanciata in tutte le parti: durante i processi di sviluppo sono, per così dire, “fisiologici” gli squilibri che avvengono e che si ripercuotono sullo sviluppo della corrispondente struttura. Questo processo può essere considerato “normale” e può essere ritenuto una componente integrata nel processo di sviluppo e maturazione. Per tale motivo, il massiccio facciale del bambino, durante la crescita, subisce alterazioni nelle proporzioni e nel profilo. Dopo la nascita e durante la fase di eruzione degli incisivi decidui si ha una crescita intensa in direzione sagittale e trasversale, sia nell’arcata mascellare sia in quella mandibolare a livello del segmento anteriore. Durante la fase funzionale della dentizione decidua (3 anni) non si registrano variazioni di rilievo dei diametri trasversali e sagittali. Nella fase di passaggio da dentizione decidua a quella mista iniziale, con la permuta degli incisivi permanenti si registra a livello del segmento anteriore una crescita trasversale in entrambe le arcate, mentre lo sviluppo sagittale avviene solo in quella mascellare. Inoltre la misura, le collocazioni e le modalità delle modificazioni di crescita sono altamente variabili e individualizzate e, secondo Enlow, il processo di compensazione gioca un ruolo importante. Quest’ultimo è una caratteristica dello sviluppo; esso causa un certo squilibrio in alcune zone, per compensare gli effetti di sproporzioni verificatesi in altre regioni, in modo tale da poter mantenere un equilibrio funzionale. Ciascuna area cranio-facciale è messa in relazione con controparti strutturali e geometriche del cranio e della faccia(12). Ad esempio, l’arcata mascellare è la controparte dell’arcata mandibolare. Se ogni parte e la sua particolare controparte si ampliano nella stessa misura, dunque, ne risulterà una crescita equilibrata reciproca. Questo concetto rappresenta la chiave di quello che determina la presenza o la mancanza di equilibrio in ogni regione. Gli squilibri sarebbero, infatti, prodotti da differenze nelle rispettive quantità o direzioni di crescita fra parti e controparti strutturali. Possiamo concludere,


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alla luce di quanto esposto, che lo sviluppo e la crescita del complesso craniofacciale non rappresentano un semplice meccanismo di tipo quantitativo; basta confrontare un teschio di un neonato e uno di un adulto per rendersi conto di quante variazioni “qualitative” oltre che “quantitative” siano avvenute. Inoltre la ricerca del vero meccanismo di crescita porta spesso a dimenticare che più meccanismi possono al contempo coesistere; dunque è preferibile parlare di meccanismi più importanti di altri senza ricorrere a logiche di esclusione.

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