Развитие пищеварительной системы у эмбриона человека касается эпителия пищеварительной системы и паренхимы его производных, происходящих из энтодермы. Соединительная ткань, мышечные компоненты и компоненты брюшины происходят из мезодермы . Различные области кишечной трубки , такие как пищевод , желудок , двенадцатиперстная кишка и т. д., определяются градиентом ретиноевой кислоты , который вызывает экспрессию факторов транскрипции, уникальных для каждой области. Дифференциация кишечника и его производных зависит от реципрокных взаимодействий между энтодермой кишечника и окружающей его мезодермой. Hox-гены в мезодерме индуцируются сигнальным путем Hedgehog, секретируемым энтодермой кишечника, и регулируют краниокаудальную организацию кишечника и его производных. Система кишечника простирается от ротоглоточной мембраны до клоакальной мембраны и делится на переднюю , среднюю и заднюю кишку . [1]
В конце третьей недели появляется нервная трубка , представляющая собой складку одного из слоев трехслойного зародышевого диска , называемую эктодермой . Этот слой приподнимается и закрывается дорсально , в то время как кишечная трубка сворачивается и закрывается вентрально , образуя «трубку поверх трубки». Мезодерма , которая является еще одним слоем трехламинарного зародышевого диска , удерживает трубки вместе, а мезодерма латеральной пластинки , средний слой зародышевого диска, разделяется, образуя висцеральный слой , связанный с кишкой, и париетальный слой , который вместе с вышележащая эктодерма образует боковую стенку тела. Пространство между висцеральным и париетальным слоями латеральной пластинки мезодермы представляет собой примитивную полость тела. Когда латеральная стенка тела складывается, она перемещается вентрально и срастается по средней линии. Полость тела закрывается, за исключением области соединительной ножки . Здесь кишечная трубка прикрепляется к желточному мешку. Желточный мешок представляет собой мембранный мешок, прикрепленный к эмбриону, который обеспечивает питательные вещества и функционирует как система кровообращения очень раннего эмбриона. [1]
Латеральная стенка тела складывается, втягивая за собой амнион так, что амнион окружает эмбрион и простирается над соединительной ножкой, которая становится пуповиной , соединяющей плод с плацентой . Если вентральная стенка тела не смыкается, могут возникнуть дефекты вентральной стенки тела, такие как эктопия сердца , врожденный порок развития, при котором сердце аномально расположено за пределами грудной клетки. Другой порок — гастрошизис — врожденный дефект передней брюшной стенки, через который свободно выпячивается содержимое брюшной полости. Другой возможностью является экстрофия мочевого пузыря , при которой часть мочевого пузыря находится вне тела. В норме париетальная мезодерма образует париетальный слой серозных оболочек, выстилающих наружную часть (стенки) брюшной , плевральной и перикардиальной полостей . Висцеральный слой образует висцеральный слой серозных оболочек, покрывающих легкие, сердце и органы брюшной полости. Эти слои непрерывны у корня каждого органа, поскольку органы лежат в соответствующих полостях. Брюшина — сывороточная оболочка, образующая выстилку брюшной полости , — формируется в кишках слоями, а местами брыжейки отходят от кишки в виде двойных слоев брюшины . Брыжейки обеспечивают путь для сосудов, нервов и лимфатических сосудов к органам. Первоначально кишечная трубка от каудального конца передней кишки до конца задней кишки подвешена к дорсальной стенке тела с помощью дорсальной брыжейки. Вентральная брыжейка , происходящая из поперечной перегородки , существует только в области терминального отдела пищевода, желудка и верхнего отдела двенадцатиперстной кишки. [2]
В процессе удлинения роста кишечный проток грыжеобразуется и ротируется. Грыжа ( лат . «разрыв») происходит примерно на 7,5 неделе беременности у человеческого эмбриона и означает втягивание кишечника из внеэмбрионального целома пупка в брюшную полость (панель B3).
Кишечный проток поворачивается на 90° (против часовой стрелки, если смотреть от хвоста к голове) вокруг оси мальчика (см. панель B1) в том же направлении, что и сердце . Согласно теории осевого поворота , вращение является частью сложного поворота, в котором задействовано все тело всех позвоночных животных. Во время этого поворота передняя часть головы поворачивается на 90° против часовой стрелки, а тело на 90° по часовой стрелке, но не затрагивает сердце и кишечник. Соответственно, эмбрион переворачивается на бок. Передний мозг поворачивается относительно тела, тогда как сердце и кишечник (не участвующие в повороте) поворачиваются против часовой стрелки по отношению к телу. [4] [5]
Складывание происходит типовым образом, как показано на схеме (панель Б2-3, С). Складывание является результатом удлинения воздуховода.
Диафрагма разделяет полость тела на грудную и брюшную полости . Он развивается из четырех компонентов: поперечной перегородки (центральное сухожилие), плевроперитонеальных оболочек, дорсальной брыжейки пищевода и мышечных компонентов из сомитов на шейном уровне от третьего до пятого (С3–5) стенки тела. Поскольку поперечная перегородка расположена первоначально напротив трех-пяти шейных сегментов и поскольку мышечные клетки для диафрагмы происходят из сомитов в этих сегментах, диафрагмальный нерв , иннервирующий диафрагму, возникает также из этих сегментов спинного мозга (С3, 4 и 5). Грудная полость разделена плевроперикардиальными оболочками на полость перикарда и две плевральные полости для легких. [6]
В результате цефалокаудального и латерального складывания эмбриона часть полости желточного мешка, выстланной энтодермой, включается в эмбрион, образуя примитивную кишку . В головной и каудальной частях зародыша примитивная кишка образует трубку — переднюю и заднюю кишку соответственно. Средняя часть, средняя кишка, остается временно связанной с желточным мешком посредством желточного протока . [6]
Передняя кишка дает начало пищеводу, трахеи, легочным зачаткам, желудку и двенадцатиперстной кишке проксимальнее входа в желчный проток. Кроме того, печень, поджелудочная железа и желчевыводящий аппарат развиваются как выросты энтодермального эпителия верхней части двенадцатиперстной кишки. Поскольку верхняя часть передней кишки разделена трахеопищеводной перегородкой на пищевод сзади и на трахею и легочные зачатки спереди, отклонение перегородки может привести к образованию аномальных отверстий между трахеей и пищеводом. Эпителиальные тяжи печени и желчевыводящая система, врастающие в поперечную перегородку, дифференцируются в паренхиму. Гематопоэтические клетки (присутствующие в печени в большем количестве до рождения, чем после), клетки Купфера и клетки соединительной ткани происходят из мезодермы. Поджелудочная железа развивается из вентральной и дорсальной зачатков, которые позже сливаются, образуя окончательную поджелудочную железу. Иногда две части окружают двенадцатиперстную кишку (кольцевую поджелудочную железу), вызывая сужение кишечника. [7]
Средняя кишка образует первичную кишечную петлю, от которой берет начало дистальный отдел двенадцатиперстной кишки до входа в желчный проток. Петля продолжается до места соединения проксимальных двух третей поперечной ободочной кишки с дистальной третью. На вершине первичная петля временно остается в открытом соединении с желточным мешком через желточный проток . На шестой неделе петля растет настолько быстро, что выступает в пуповину (физиологическая грыжа ). На 10-й неделе он возвращается в брюшную полость. Пока происходят эти процессы, петля средней кишки поворачивается на 270° против часовой стрелки. Общие аномалии на этой стадии развития включают остатки желточного протока, неспособность средней кишки вернуться в брюшную полость, мальротацию, стеноз и удвоение частей. [6]
Задняя кишка дает начало области от дистальной трети поперечной ободочной кишки до верхней части анального канала. Дистальная часть анального канала берет начало из эктодермы. Задняя кишка входит в задний отдел клоаки (будущий аноректальный канал ), а аллантоис — в передний отдел (будущий мочеполовой синус ). Уроректальная перегородка разделяет две области, и разрушение клоакальной мембраны, покрывающей эту область, обеспечивает сообщение с внешней средой ануса и мочеполового синуса. Верхняя часть анального канала происходит из эндодермы задней кишки. Нижняя часть (одна треть) происходит из эктодермы вокруг проктодеума . Эктодерма в области проктодеума на поверхности части клоаки разрастается и инвагинирует , образуя анальную ямку. В дальнейшем дегенерация клоакальной мембраны устанавливает непрерывность между верхней и нижней частями анального канала. Аномалии размеров задней области клоаки смещают вход заднего прохода кпереди, вызывая образование ректовагинальных и ректоуретральных свищей и атрезий . [8]
Региональная детализация кишечной трубки на различные компоненты происходит в то время, когда латеральные складки тела соединяют две стороны трубки вместе. Различные участки кишечной трубки инициируются ретиноевой кислотой (РА) от глотки до толстой кишки. Этот RA вызывает экспрессию транскрипционных факторов в различных участках кишечной трубки. Таким образом, SOX2 специфицирует пищевод и желудок; PDX1 указывает на двенадцатиперстную кишку; CDXC указывает на тонкий кишечник; CDXA указывает на толстую кишку и прямую кишку. [9]
Дифференциация кишечника и его производных зависит от реципрокных взаимодействий между энтодермой кишечника (эпителием) и окружающей его мезодермой (эпителиально-мезенхимальное взаимодействие). Hox-гены в мезодерме индуцируются SHH, секретируемым энтодермой кишечника, и регулируют краниокаудальную организацию кишечника и его производных. Как только мезодерма определяется этим кодом, она инструктирует энтодерму формировать компоненты областей средней и задней кишки, такие как тонкая кишка, слепая кишка, толстая кишка и клоака. [1]
Части кишечной трубки и ее производных подвешены к дорсальной и вентральной стенке тела с помощью брыжейки , двойных слоев брюшины, которые окружают орган и соединяют его со стенкой тела. Такие органы называются внутрибрюшинными, а органы, прилегающие к задней стенке тела и покрытые брюшиной только на передней поверхности, — забрюшинными. Итак, брыжейки представляют собой двойные листки брюшины, переходящие от одного органа к другому или от органа к стенке тела в виде брюшинной связки. Брыжейки обеспечивают пути прохождения сосудов, нервов и лимфатических структур к внутренним органам брюшной полости и обратно. [6]
Первоначально передняя, средняя и задняя кишки находятся в обширном контакте с мезенхимой задней брюшной стенки. К пятой неделе соединительнотканный мостик сужается, и каудальная часть передней, средней и большая часть задней кишки подвешиваются к брюшной стенке за счет дорсальной брыжейки, отходящей от нижнего конца пищевода. в клоакальную область задней кишки. В области желудка он образует дорсальный мезогастрий или большой сальник. В области двенадцатиперстной кишки она образует дорсальную мезодуоденум; а в области толстой кишки он образует дорсальную мезоколон. Дорсальная брыжейка из тощей и подвздошной петель образует собственно брыжейку. [6]
Вентральная брыжейка, расположенная в области терминального отдела пищевода, желудка и верхней части двенадцатиперстной кишки, происходит от поперечной перегородки. Врастание печени в мезенхиму поперечной перегородки делит вентральную брыжейку на меньший сальник, простирающийся от нижней части пищевода, желудка и верхней части двенадцатиперстной кишки до печени и серповидной связки, идущей от печень к вентральной стенке тела. [6]