Формування шлунково-кишкового тракту у плода ембріологія, морфогенез

Життєздатність новонародженого визначається благополучним переходом від періоду внутрішньоутробного розвитку до неонатальному періоду життя. Основний визначальний фактор в даному процесі - функціональна зрілість шлунково-кишкового тракту (ШКТ), здатна забезпечити адекватне харчування. Після народження дитини його шлунково-кишкового тракту адаптований до всмоктуванню грудного молока і містяться в ньому компонентів, забезпечує виведення з організму чужорідних антигенів, патогенних мікроорганізмів, а також деяких ксенобіотиків, колонізацію кишкової мікрофлорою і разом з нирками підтримує необхідний водний баланс.

У доношених новонароджених дані механізми повністю сформовані і забезпечують нормальний ріст і розвиток дитини.

більшість адаптивних механізмів до моменту народження добре функціонують, однак остаточне становлення деяких (наприклад, зв`язування і виведення білірубіну і метаболізм лікарських засобів в печінці) завершується лише на початку неонатального періоду. Після народження взаємодія спочатку стерильного ШКТ з колонизирующими його мікроорганізмами є основним етапом постнатального розвитку травної системи.

Порівняно пізно після пологів формується структура і встановлюється функція стравохідногосфінктера, секреторна функція шлунка - продукція кислоти і шлункова перистальтика, а також ендокринні фактори, всмоктування в кишечнику глюкози, вітаміну В12 і солей жовчних кислот, утворення та накопичення жовчних кислот, секреторна реакція у відповідь на дії бактеріальних токсинів. Екзокринної функції підшлункової залози встановлюється орієнтовно через 6 місяців після народження. Ендокринна функція, що виражається в продукції інсуліну, - протягом порівняно тривалого тимчасового інтервалу.

детально морфогенез шлунково-кишкового тракту людини описаний в фундаментальних посібниках, а розвиток шлунково-кишкового тракту детально обговорюється в декількох оглядах. У цьому розділі представлено докладний опис морфогенезу з акцентом на сучасних уявленнях про молекулярні механізми розвитку шлунково-кишкового тракту. Основні етапи структурного і функціонального розвитку шлунково-кишкового тракту узагальнені в таблиці.

У процесі поділу клітин із заплідненої яйцеклітини формується бластоциста. Власне ембріон розвивається з внутрішньої клітинної маси (компактного скупчення клітин на одній зі стінок бластоцисти). Згодом відбувається поділ внутрішньої клітинної маси на два шари - епібласт і гіпобласт, що утворюють двошаровий зародковий диск, з якого розвивається ембріон. На початку 3-го тижня вагітності формується первинна смужка, що представляє собою серединне поглиблення на поверхні епібласта поблизу каудального відділу зародкового диска. В процесі гаструляції клітини, розташовані вздовж первинної смужки, відокремлюються і мігрують вглиб - в простір між двома зародковими листками.

Процес гаструляції призводить до утворення клітин ентодерми, з яких в подальшому відбувається формування внутрішнього вистилання всього шлунково-кишкового тракту. Частина клітин, мігруючи з області первинної смужки, відтісняють нижній зародковий листок (гіпобласт) і формують ентодерму. Саме в процесі гаструляції встановлюється двостороння симетрія ембріона, а також утворюються вентральна / дорсальная (передня / задня) і краніокаудальном осі ембріона. Освіта трьох зародкових листків супроводжується формуванням скупчень однотипних клітин, з яких згодом, після каскаду індукційних взаємодій, відбувається розвиток органів ембріона.

В даний час вивчені молекулярні механізми більшості перерахованих процесів.

Формування кишкової трубки відбувається в результаті двох процесів - зростання ембріона і відділення зародкової частини від внезародишевой. Тканинні листки, що сформувалися протягом 3-го тижня вагітності, продовжують диференціюватися, в результаті утворюються зачатки більшості систем органів. Формування тулубових складок, які поділяють зародкову і внезародишевую частини, і поворот ембріона - вельми складні процеси, які обумовлені різною швидкістю росту різних ділянок ембріона.

В результаті цих процесів плоский зародковий диск перетвориться в тривимірну структуру і головний, бічні і хвостовій краю зародкового диска розташовуються певним чином щодо серединної вентральної лінії. Надалі шари ентодерми, мезодерми і ектодерми з протилежних сторін з`єднуються один з одним, в результаті утворюється кишкова трубка.

процес формування тулубових складок спочатку призводить до закриття кишкової трубки в області головного і хвостового кінців ембріона. У передньому і задньому відділах розвивається кишкової трубки утворюються передні і задні кишкові ворота. Спочатку кишка складається з сліпо закінчуються краніальної і каудальної трубок, передній кишки і задньої кишки, які згодом будуть розділені середньою кишкою. Середня кишка залишається пов`язаної з жовтковим мішком. У міру з`єднання бічних тулубових складок ембріона вздовж серединної вентральної лінії середня кишка стрімко перетворюється в трубку.

Шийка жовтковиммішка має зворотний розвиток, перетворюючись в жовтковий канал. Іноді частини даного каналу не піддаються зворотному розвитку і утворюється дивертикул Меккеля.

нижче діафрагми формуються три пари великих кровоносних судин, які повинні забезпечити кровопостачання розвивається черевного відділу кишкової трубки. Зони кровопостачання даних артеріальних стовбурів становлять анатомічну основу поділу черевного відділу шлунково-кишкового тракту на передню, середню і задню кишку. Перша артерія - чревата артерія, або черевний стовбур. В результаті розвитку зазначеного судини формуються артеріальні гілки, кровоснабжающие передню кишку на протязі від черевного відділу стравоходу до низхідного сегмента дванадцятипалої кишки, а також печінку, жовчний міхур і підшлункову залозу.

розвиток печінки, жовчного міхура і підшлункової залози також відбувається з передньої кишки. За рахунок верхньої брижової артерії здійснюється кровопостачання розвивається середньої кишки - від спадного відділу дванадцятипалої кишки до поперечної ободової кишки. Нижня брижова артерія бере участь в кровопостачанні задньої кишки - кінцевого відділу поперечної ободової кишки, низхідної, сигмовидної і прямої кишки. Окремо формується нижній відділ аноректального каналу кров`ю за рахунок гілок клубовихартерій.

На початку 4-го тижня гестації каудальний відділ передньої кишки, розташований безпосередньо за діафрагмою, злегка розширюється і починає формуватися шлунок. В області зазначеного веретеноподібного розширення звернена до заду стінка передній кишки зростає швидше, ніж передня стінка, внаслідок чого протягом 5-го тижня відбувається утворення великої кривизни шлунка. Дно шлунка формується за рахунок триваючого характерного випинання верхнього відділу великої кривизни шлунка. Протягом 7-й і 8-й тижнів гестації відбувається поворот формується шлунка навколо поздовжньої осі ембріона на 90 °.

В результаті утворюються своєрідна ліва сторона вентральнійповерхні і права сторона дорсальній поверхні шлунка. Передня поверхня шлунка у дорослих інервується лівим, а задня - правим блукаючим нервом. Згодом додатковий поворот шлунка уздовж передньозадній осі призводить до того, що велика кривизна шлунка злегка зміщується в каудальному напрямку, а мала кривизна звернена в сторону голови ембріона.

близько 3-го тижня гестації кишка являє собою відносно пряму трубку, розділену на три частини: передню кишку, з якої згодом розвиваються глотка, стравохід, шлунок і початкові відділи дванадцятипалої кишки-середню кишку, що сполучається з передньої поверхні з жовтковим мішком, згодом дає початок решти дванадцятипалої, тонкої і початковим відділам товстої кишки-задню кишку надалі перетворюється на дистальні відділи товстої і пряму кишку. Зачатки печінки і підшлункової залози формуються на кордоні передньої і середньої кишки.

Швидке зростання середньої кишки призводить до її подовження і повороту. До 5 тижнів гестації кишка витягується і починає утворювати петлю, яка випинається разом з пупковим канатиком. Незабаром після цього вентральний зачаток підшлункової залози повертається і зливається з спинним зачатком. В 7 тижнів утворилася тонка кишка починає свій поворот навколо осі, утвореної верхньої брижової артерією. Поворот здійснюється проти годинникової стрілки (якщо поглянути на ембріон з боку передньої поверхні) приблизно на 90 °. Починаючи з 9 тижнів подальший ріст кишкової трубки призводить до Грижовоговипинання в області пупкового кільця.

Середня кишка продовжує свій поворот і подовження, внаслідок чого знову занурюється в черевну порожнину. Приблизно до 10 тижнів гестації кут повороту кишки досягає 180 °. Приблизно до 11 тижнів процес повороту триває ще на 90 °, досягаючи в цілому величини 270 °, після чого і відбувається занурення кишки в черевну порожнину. Даний феномен обумовлений не тільки процесами зростання кишки, а й регресією первинної нирки і уповільненням темпів зростання печінки. Механізм процесу зворотного занурення тонкої кишки в черевну порожнину остаточно не вивчений, проте він відбувається досить швидко. Першою занурюється худа кишка і займає ліву половину черевної порожнини.

клубова кишка при зануренні розташовується в правій половині черевної порожнини. В останню чергу відбувається занурення початкових відділів товстої кишки. Сліпа кишка фіксується поблизу гребеня клубової кістки, а висхідна і поперечна ободова кишки розташовуються в черевній порожнині косо - в напрямку селезінкової кута. Подальший розвиток товстої кишки призводить до її подовження і утворення печінкового кута і власне поперечної ободової кишки. Впорядкування органів в черевній порожнині завершується після фіксації висхідної ободової кишки в області правого бокового кишені. Цей феномен являє собою основу для формування складної іннервації і кровопостачання органів шлунково-кишкового тракту у дорослих. Основні етапи цього процесу завершуються до 12 тижнів гестації.

клоака служить основою для формування прямої кишки і сечостатевого синуса. На ранніх стадіях ембріогенезу відбувається випинання кінцевого відділу задньої кишки, що приводить до утворення клоаки. У період між 4-й і 6-м тижнями гестації за рахунок розвитку уроректальной перегородки клоака поділяється на задній відділ (пряму кишку) і передній відділ (первинний сечостатевої синус). Відповідно, верхній і нижній відділи аноректального каналу мають різне ембріональний походження. Первинна мембрана клоаки за рахунок уроректальной перегородки поділяється на передню (сечостатеву мембрану) і задню (заднепроходном мембрану). Заднепроходная мембрана розділяє відділи аноректального каналу, що формуються з ентодерми і ектодерми.

початкове становище заднепроходной мембрани, яка розкривається протягом 8-го тижня гестації, відповідає у дорослих лінії гребінця. Кінцеві відділи задньої кишки дають початок верхнім 2/3 аноректального каналу, в той час як інвагінація ектодерми або проктодеум складають основу для нижньої третини даного каналу. Деякі структурні аномалії, наприклад неперфоровані задній прохід, виникають внаслідок порушень описаного процесу. Гребешковая лінія також є кордон басейнів кровопостачання верхнього і нижнього сегментів аноректального каналу. Верхні (по відношенню до лінії гребінця) відділи аноректального каналу кровоснабжаются за рахунок гілок нижньої брижової артерії, а венозний дренаж здійснюється за рахунок вен задньої кишки.

сегмент, розташований нижче лінії гребінця, кров`ю за рахунок гілок внутрішніх клубових артерій і вен. Іннервація аноректального каналу також відображає різне ембріональний походження його верхнього та нижнього відділів: верхній відділ інервується нижніх брижових ганглієм і тазовими чревного нервів, нижній відділ - гілками нижнього ректального нерва.

печінковий дивертикул спочатку з`являється у вигляді невеликої нирки каудального відділу передньої кишки. У процесі ембріогенезу специфікація печінки, жовчних проток і підшлункової залози відбувається по впорядкованої схемою. Печінка, жовчний міхур, підшлункова залоза і система проток розвиваються з ентодермальних дивертикулів, відгалужується від дванадцятипалої кишки в період з 4-го по 6-й тиждень гестації.

приблизно на 30-й день ембріонального розвитку підшлункова залоза представлена двома закладками - дорсальній (задньої) і вентральної (передній), що відбуваються з ентодерми з протилежних сторін дванадцятипалої кишки. Дорсальная закладка зростає швидше. При цьому вентральна закладка зростає в напрямку від дванадцятипалої кишки уздовж розвивається загальної жовчної протоки. Внаслідок того що зростання дванадцятипалої кишки в різних відділах неоднаковий, відбувається обертання кишки, в результаті якого передня закладка підшлункової залози переміщається назад і прилягає до задньої закладці в області дорсальної брижі дванадцятипалої кишки.

Об`єднання двох закладок відбувається на терміні гестації близько 7 тижнів. Головка і крючковідний відросток дефінітивної підшлункової залози розвиваються з передньої закладки, в той час як решта тіла і хвіст беруть початок із задньої закладки. Згодом виносять протоки обох закладок зливаються разом і утворюють вірсунгов протока. Втім, проксимальний відділ протоки задньої підшлункової залози зазвичай зберігається в вигляді додаткового санторініева протоки. Такі структурні аномалії, як кільцеподібна підшлункова залоза, виникають внаслідок порушень процесу формування підшлункової залози.

Превертебральние симпатичні ганглії розвиваються біля місць відходження основних гілок низхідній аорти. Постгангліонарні симпатичні аксони гангліїв ростуть в периферичному напрямку вздовж артеріальних стовбурів і іннервують ті ж тканини, які кровоснабжаются даними судинами. Постгангліонарні волокна чревного ганглія іннервують відділи шлунково-кишкового тракту, що розвиваються з дис-тального сегмента передньої кишки - від черевного відділу стравоходу до рівня гирла жовчної протоки в дванадцятипалій кишці. Волокна верхнього брижових ганглія беруть участь в іннервації похідних середньої кишки (що залишився сегмента дванадцятипалої кишки), тонкої кишки, клубової кишки, відділів товстої кишки (висхідної ободової кишки) і проксимальних 2/3 поперечної ободової кишки. За рахунок нижнього брижових ганглія иннервируются відділи, що розвиваються із задньої кишки: дистальна третина поперечної ободової кишки, низхідна ободова кишка, сигмовидна кишка і верхні 2/3 аноректального каналу.

блукаючий нерв і тазові чреваті нерви забезпечують прегангліонарних парасимпатическую іннервацію для гангліїв, розташованих безпосередньо в стінках внутрішніх органів. На відміну від симпатичних, парасимпатичні ганглії закладаються в безпосередній близькості від іннервіруємих органів і характеризуються наявністю тільки коротких постгангліонарних волокон. Центральні нейрони парасимпатичної нервової системи розташовані в головному або спинному мозку.

Прегангліонарних парасимпатические нервові закінчення, асоційовані з X парою черепно-мозкових нервів, формують блукаючий нерв, який бере участь в іннервації органів черевної порожнини: в ній нервові закінчення парасимпатических гангліїв переключаються на органи-мішені, включаючи печінку і відділи шлунково-кишкового тракту проксимальніше товстої кишки. Прегангліонарних парасимпатические нервові закінчення, які беруть свій початок в спинному мозку, формують тазові чреваті нерви, які взаємодіють з гангліями, розташованими в стінках низхідній ободової, сигмоподібної і прямої кишки. Клітини нервового гребеня, які з 7-го тижня гестації мігрують в країни, що розвиваються відділи шлунково-кишкового тракту, утворюють основну частину ентеральної нервової системи. Генетично обумовлені порушення даного процесу призводять до розвитку хвороби Гіршпрунга.