Gli archi branchiali sono strutture embrionali metamerizzate che compaiono nella regione cefalica dell'embrione. Sono formati dai tre foglietti embrionali (ectoderma, mesoderma ed endoderma). Il mesoderma di questi archi ha una doppia origine: mesoderma cefalico non segmentato e cellule provenienti dalla cresta neurale romboencefalica. Inoltre, ogni arco branchiale contiene un'arteria che costituisce un arco aortico. Ogni foglietto dà origine a derivati specifici. Tuttavia, esistono numerose interazioni cellulari che danno conto della complessità della formazione di questa regione. I dati dell'embriogenesi animale permettono di comprendere meglio queste interazioni in termini molecolari e dovrebbero favorire la comprensione dei fenotipi malformativi umani. Diversi processi malformativi possono interessare gli archi branchiali nell'uomo conducendo alla formazione di cisti o di fistole localizzate a livello laterale del collo più che a livello mediano. Alcune di queste sindromi, come la sindrome branchio-oto-renale, hanno un determinismo genetico che ha permesso di evidenziare un gene implicato nella morfogenesi cervicale umana.

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