Vývoj mesenchymového základu
Vývoj základů končetin je 5ti týdenní proces trvající od konce 4.týdne do 8.týdne fetálního vývoje. Vývoj dolních končetin je oproti horním opožděn v průměru o 1-2 dny (zpočátku dokonce o 4 dny), ale směrem ke konci procesu se jejich vývoj zhruba synchronizuje.
Horní i dolní končetiny se vyvíjí z takzvaných končetinových pupenů. Ty jsou tvořeny mesenchymem somatopleurya v případě horní končetiny se začínají objevovat již ve 24. dnu jako malé bulky na laterální straně těla v dolní cervikální oblasti. Do konce 4. týdne tyto „boule“ dorostou do formy vlastních výrazných pupenů připomínajících „ploutvičky“ a zároveň se konečně objeví i pupeny dolních končetin v dolní lumbální oblasti.
Každý končetinový pupen se skládá z mesenchymového jádra z mesodermu, pokrytého kubickým epitelem ektodermu. Ten se podél distální hrany pupenu ztlušťuje a vytvoří tzv. apikální ektodermovou lištu (AER). Tato struktura nejen, že tvoří ventro-dorsální hranici končetiny, ale je i nesmírně důležitá pro další vývoj končetin, jelikož řídí jejich růst v proximo-distální ose a rovněž indukuje proliferaci okolních nediferencovaných mesenchymových buněk, které tak tvoří takzvanou růstovou zónu.
Od vytvoření AER rostou končetiny především v proximo-distální ose. Těsně před koncem 5. týdne se na horní končetině již dá rozlišit oploštělá koncová část (autopodium), oddělená prvním zaškrcením od dlouhé proximální části (axopodium). Později druhé zaškrcení rozdělí axopodium na proximální stylopodium a distální zeugopodium. Dolní končetina tou dobou stále spíše roste do délky a odlišit lze jen zaoblenější proximální část od poněkud užší, trochu kuželovité distální části, jejíž distální konec bude tvořit nohu (autopodium). Rozdělení na podia dosáhne dolní končetina zaškrcováním až v polovině 6. týdne.
Vydělení prstů
V té době se již na horní končetině rozlišila centrální karpální oblast obklopená tenčím obloukem (tzv. prstová ploténka), který se záhy začne radiálně ztlušťovat a dá tak základ o den později již viditelným paprskům prstů. Proces apoptózy neboli programované buněčné smrti v tzv. nekrotických zónách mezi prominujícími paprsky následně postupně vydělí prsty z prstové ploténky tím, že odstraní intervenující tkáň mezi prsty. Prsty tak vznikají na obou končetinách stejným, dvojím mechanismem – radiálním (paprsčitým) ztlušťováním mesenchymu a apoptózou v oblasti mezi paprsky.
Flexe a rotace končetin
V sedmém a osmém týdnu dochází k flexi obou párů končetin. Zauzlování umožnilo ohnutí horních končetin především v oblasti lokte a mírně pokrčené jsou i v zápěstí. Dolní končetiny se ještě prodloužily a největší flexi vykazují v koleni.
Do této doby končetiny rostly laterálně, přičemž palce horní i dolní končetiny mířily kraniálně a flexorová strana čelila ventrálně. Obě končetiny posléze rotují. Horní končetiny rotují laterálně o zhruba 90° kolem svých podélných os. Flexorová strana se tudíž dostane ventrálně, extenzorová strana dorzálně a loketní kloub pracuje směrem ventrálně. Dolní končetiny rotují o necelých 90° kolem svých dlouhých os mediálně. Tímto se čéška dostane anteriorně, flexorová strana směřuje dorzálně a extenzorová strana je ventrálně. Kolenní kloub pracuje dorzálním směrem.
Původ tkání pro vývoj končetin
Mesoderm laterální ploténky, který tvoří hlavní masu končetinového pupenu, dává posléze za vznik chrupavčitým modelům kostí i kostem samotným, vazům, šlachám a kůži končetin. Ostatní tkáně a buňky musí však do končetiny buď vrůst, nebo migrovat. Svalovina a endothel migrují ze somitů. Melanocyty a Schwannovy buňky migrují z neurální lišty. Nervová vlákna a cévy do končetin vrůstají z axiálních struktur embrya.
Diferenciace kostí
Zatímco končetiny nabývají svého finálního tvaru, mesenchym tvořící jejich základ se růstem končetiny do délky začíná od 5. týdne vymaňovat z vlivu AER, což umožní mesenchymu se v proximo-distálním směru zahušťovat a jeho buňky se diferencují v chondrocyty. Trvá pouhý týden, než jsou vytvořeny chrupavčité „předlohy“ kostí z hyalinní chrupavky. V místech budoucích kloubů zůstává původní mesenchym jako tzv. interzona neboli primitivní disk. Buňky interzóny se rovněž nějakou dobu množí a zahušťují, ovšem záhy zažínají apopticky odumírat a v kombinaci s mezibuněčnými prostory vytvoří kloubní dutinu. Buňky okolo budoucí kloubní dutiny zůstávají však zachovány, zahušťují se do formy pláště a tím dávají základ kloubnímu pouzdru. Po zmnožení a zahuštění mesenchymu a jeho diferenciaci v chrupavčitý základ kostí následuje na konci embryonálního období osifikace.
Svalovina končetin
Svaly končetin mají svůj původ v somitech (prvosegmentech). Myogenní buňky migrují do základů končetin z hypaxiálních částí myotomů a nejprve si zachovávají segmentované uspořádání podle jejich původních originálních somitů. Posléze se rozdělí na dva oddíly - flexorový a extenzorový, podle jejich budoucí funkce. Tyto dvě masy se dále dělí a navzájem spojují a tak svaly ve své finální podobě mají původ z více než jednoho somitu.
Inervace končetinového pupenu
Svaly končetin (hypaxiální svaly) jsou inervovány ventrálními větvemi míšních nervů z oblasti C5-Th1 pro horní končetinu a oblasti L4-S3 pro končetinu dolní. Axony motorických neuronů předních rohů míšních tudíž musí prorůst z míchy až do končetinového pupenu. Jejich trasa je přitom určena překvapivě jednoduše hlavně kondenzací mesenchymu, Rostoucí axony se totiž vyhýbají oblastem, kde je mesenchym příliš zhuštěn, nebo je vysoká koncentrace glykosaminoglykanů. Až v dalším průběhu, již na volné končetině, je cesta růstu axonů determinována chemickými látkami, z nichž některé se syntetizují přímo v cílovém svalu.
Jakmile axony neuronů dorazí k basi končetinového pupenu, navzájem se různě specificky pospojují a propletou a vytvoří plexus brachialis pro horní a plexus lumbalis pro dolní končetinu. Axony vystupující z plexů prorůstají dále ve směru cílového svalu, přičemž platí, že ventrální větve plexů míří spíše na ventrální strany končetin a dorsální axony na dorsální plochy končetin. Rami cutanei těchto nervů vytvoří na kůži pomyslné dermatomy, jejichž pruhy kopírují dlouhou osu končetin. Po rotaci končetin však dermatomy nabudou jejich definitivní, poněkud spirálovité podoby.