Klik her for at starte Simbryo GI Development animationen (og noget virkelig trippet musik – du vil forstå det, når vinduet åbnes…)

I. Oversigt
A. Dannelse af det primitive tarmrør

• Tarmrøret dannes af endoderm, der beklæder æggeblommesækken, som omsluttes af det udviklende coelom som følge af kranial og caudal foldning.
• Under foldningen påføres somatisk mesoderm på kropsvæggen for at give anledning til det parietale peritoneum. Visceralt (eller splanchnisk) mesoderm vikles om tarmrøret for at danne de mesenterier, der hænger tarmrøret op i kropshulen. Mesodermen i umiddelbar tilknytning til det endodermale rør bidrager også til det meste af tarmrørets væg. Nerver og neuroner, der findes i væggen, stammer fra neural crest.
• Summary of germ layer contributions:
• endoderm: slimhindeepitel, slimhindekirtler og submucosale kirtler i GI-kanalen.
• mesoderm: lamina propria, muscularis mucosae, submucosalt bindevæv og blodkar, muscularis externa og adventitia/serosa
• Neuralkresten: neuroner og nerver i de submucosale og myenteriske plexer

B. Grundlæggende underopdelinger af tarmrøret

• Kranio-caudal og lateral foldning bevirker, at tarmrørets åbning til æggeblommesækken trækker sig sammen (som en pungstreng) og danner en lomme mod embryonets hovedende kaldet “anterior (eller kraniel) tarmportal” og en “posterior (eller caudal) tarmportal” mod embryonets hale. Det er henholdsvis den fremtidige for- og bagtarmen. Midttarmen forbliver åben til æggeblommesækken.

• Den videre foldning og vækst af embryoet bevirker, at tarmens kommunikation med æggeblommesækken fortsat bliver mindre, og at tarmens regioner (for-, mellem- og bagtarmen) bliver yderligere forfinet:

• Tarmregionernes afledninger er som følger:

FOREGUT	MIDGUT	HINDGUT
Trachea & luftveje	Underste duodenum**	Distal 1/3 af tværgående tyktarm
Lunger	Jejunum	Descerende colon
Spiserør
Øsofagus	Ileum	Sigmoid colon
Mavesæk	Cecum	Rectum
Marm	Cecum	Rectum
Lever	Blindtarm	Overste analkanal
Galdeblære &Galdeveje	Galdeveje	Ascending colon	Urogenital sinus
Pancreas (dorsal & ventral)	Proximale 2/3 af colon transversus
Overste duodenum*
*andel, der betjenes af myre. & post. superior pancreaticoduodenal arteries	**portion betjent af ant. & post. inferior pancreaticoduodenal arteries

C. Definitive underopdelinger af tarmrøret

• I bughulen er tarmen endeligt opdelt i for-, mellem- og bagtarmen BASERET PÅ ARTERIALFORSYNINGEN:
• Foregut-derivater i abdomen forsynes af grene af arteria celiaca
• Midgut-derivater forsynes af grene af arteria mesenterica superior
• Bagtarmen-derivater forsynes af grene af arteria mesenterica inferior

D. Kranio-caudal mønstring af tarmrøret

• specifikke områder af tarmrøret (dvs. det, der bliver til lunge vs. det, der bliver til spiserør vs. mave osv.) og vigtige knudepunkter (f.eks. gastro-esophageal junction) etableres ved et kranielt til kaudalt mønster af segmentale, kombinatoriske “koder” af HOX-genekspression i endoderm og mesoderm i det tidlige embryo.

E. Radial mønstring af tarmrøret

• koncentrisk lagdeling af tarmrøret opnås i høj grad via ekspression af Sonic Hedgehog (SHH) i endodermen, som hæmmer differentiering af glatte muskler og neuroner tæt på endodermen. Længere væk fra endodermen er SHH-koncentrationen lavere, hvilket muliggør glat muskel- og neuronaldifferentiering i muscularis externa. Senere i udviklingen forsvinder SHH-ekspressionen, hvilket muliggør udvikling af glat muskulatur i muscularis mucosae og neuroner i det submucosale plexus.

• Når tarmrøret udvikles, prolifererer endodermen hurtigt og OCCLUDER faktisk midlertidigt tarmrørets lumen omkring den 5. uge. Vækst og udvidelse af mesodermkomponenter i væggen kombineret med apoptose af en del af endodermen omkring den 7. uge forårsager re-kanalisering af røret, således at lumenet igen er åbent i den 9. uge.

Denne okklusions- og rekanaliseringsproces sker HELE røret (fra spiserør til anus), og fejl i denne proces kan opstå hvor som helst langs røret, hvilket resulterer i stenose (indsnævring af lumenet eller endog direkte okklusion) i det pågældende område.

F. Tarmslangenes mesenterier (se figuren på forrige side)

• det thorakale esophagus og anus er forankret i kropsvæggen og er derfor retroperitoneale
• magen og leveren er ophængt i et mesenterium, der er fastgjort til de dorsale OG ventrale kropsvægge:
• Magens dorsale mesenterium bliver til det store omentum
• Leverens ventrale mesenterium bliver til det falciforme ligament
• Mennesenteriet mellem maven og leveren bliver til det lille omentum
• Resten af GI-kanalen er ophængt i et dorsalt mesenterium, der er navngivet efter det organ, som det er knyttet til (mesoduodenum, mesoappendix, mesocolon osv.)
• nogle dele af GI-kanalen forbliver intraperitoneale hos den voksne og er derfor ophængt af et mesenterium.
• nogle dele af GI-kanalen lægges imidlertid mod kropsvæggen i løbet af udviklingen, og det dorsale mesenterium bliver inkorporeret i kropsvæggen, hvilket gør organet sekundært retroperitonealt.

En oversigt over, hvad der er retroperitonealt, intraperitonealt eller sekundært retroperitonealt hos den voksne:

Retroperitonealt	Intraperitonealt	Sekundært retroperitonealt
thoracal øsofagus	abdominal øsofagus	pancreas
rektum	mørbrad	duodenum
anus	mave	opstigende colon
	liver & galdeblære	nedadgående tyktarm
	jejunum & ileum
		cecum & blindtarm
	tyktarm

II. Afledninger fra forkroppen:
A. Spiserøret

• Regionen af forgården lige kaudatalt for svælget udvikler to langsgående kamme kaldet tracheoesophagealfolderne, der deler røret ventralt i trachea (og efterfølgende lungeknopper) og dorsalt i spiserøret.

• Som med resten af tarmslangen bliver spiserørets lumen midlertidigt OCCLUDERET omkring den 5. udviklingsuge og rekanaliseres omkring den 9. uge.

• Øsofagus er i begyndelsen kort og skal vokse i længde for at “følge med” den samlede vækst i embryonets længde.

Kliniske overvejelser

• Esofageal atresi
• opstår, når tracheoesofageale kamme afviger for langt dorsalt, hvilket medfører, at den øvre øsofagus ender som et lukket rør.
• er normalt ledsaget af en tracheoesophageal fistel, hvor tarmindholdet kan blive aspireret ind i lungerne efter fødslen og forårsage betændelse (pneumonitis) eller endog infektion (lungebetændelse).
• typisk forbundet med polyhydramnios prænatalt (fosteret kan ikke sluge fostervand, og det ophobes i fosterhulen). Postnatalt regurgiterer barnet straks efter fødslen, og hvis der er en tracheoøsofageal fistel, vil der være en overbelastning i lungerne.
• Esophageal stenose
• opstår, når esophagus ikke kan rekanaliseres
• og er typisk også forbundet med polyhydramnios prænatalt. Postnatalt regurgiterer barnet straks efter fødslen. Der er dog normalt IKKE en trakeo-osofageal fistel, så lungerne vil normalt IKKE være overbelastede.
• Anlæg hiatushernie
• opstår, når øsofagus ikke vokser tilstrækkeligt i længden. Som følge heraf er spiserøret for kort og trækker derfor den kardiale mave ind i hiatus esophagealis i diafragmaet. Den deraf følgende kompromitterede struktur af hiatusen kan gøre det muligt for andet tarmindhold (normalt tyndtarmsløjfer) at brække sig op i brysthulen.

B. Maven

• fremtræder først som en fusformet dilatation af forguttens endoderm, der undergår en 90° rotation, således at venstre side bevæger sig ventralt og højre side bevæger sig dorsalt (vagusnerverne følger denne rotation, hvorved venstre vagus bliver anterior og højre vagus bliver posterior).

• forskellig vækst på venstre og højre side etablerer henholdsvis den store og den lille krumning; kranio-caudal rotation tipper pylorus superior

• dorsale OG ventrale mesenterier af mavesækken bevares og bliver til den større og mindre omenta, henholdsvis

• proliferation af mesoderm-afledt glat muskel i den caudale ende af maven danner pylorisk lukkemusklen (afhængig af en række genetiske faktorer)

Kliniske overvejelser

• Hypertrofisk pylorisk stenose
• forekommer på grund af overproliferation (hypertrofi) af den glatte muskel i pylorisk lukkemusklen
• hypertrofisk stenose
• hyppere almindeligt (0.5 % til 0,1 % af spædbørn), mere hos mænd end hos kvinder; har også tendens til at løbe i familier
• er klinisk forbundet med kraftig eller “projektil”, ikke-billig opkastning kort efter fodring (normalt ~1 time), fordi den hypertrofiske sphincter forhindrer gastrisk tømning i duodenum. Opkastningen er normalt ikke-spillende, fordi blokaden er opstrøms for den duodenale papil, hvor galde tilføres tarmslangen. Den hypertrofiske sphincter kan undertiden palperes som en lille knude ved højre costalrand i den epigastriske region – nogle gange kan sammentrækninger af sphincteren endda ses eller mærkes under huden.

C. Lever

• opstår ud af det ventrale forboende endoderm, der støder op til septum transversum (mesodermen i septum transversum og hjertet under udvikling sender signaler, der får dette område af endodermen til at blive til lever).

• leverens parenkym (snore af hepatocytter og forgrenede rør af galdegange) indlejrer sig i vævet fra septum transversum og plexus af vitellinekar, hvilket forklarer den overordnede arkitektur, der observeres hos den voksne (plader af hepatocytter, som er afledt af endoderm, omgivet af vaskulære sinusoider, som er afledt af mesoderm).

D. Bugspytkirtel

• Den endodermiske forguttsforing danner TO udvækster caudalt i forhold til den dannende lever: den ventrale bugspytkirtelknude og den dorsale bugspytkirtelknude.

• i hver knop udvikler endodermen sig til forgrenede rør, der er knyttet til sekretoriske acini (den exocinre pancreas). Den endokrine bugspytkirtel (Langerhans-øer) opstår fra stamceller ved kanalforgreningerne, som derefter udvikler sig til diskrete øer af vaskulariseret endokrint væv inden for parenkymet af det exokrine kirtelvæv.

• Primær rotation af tarmrøret (omtalt senere), får de ventrale og dorsale knopper til at smelte sammen til det, der normalt er et ENKELT organ hos den voksne:
• den uncinate proces af bugspytkirtelhovedet stammer fra den ventrale bugspytkirtelknop
• den resterende del af bugspytkirtelhovedet, -kroppen og -halen stammer fra den dorsale bugspytkirtelknop

Fejl i fusionsprocessen kan resultere i en ringformet bugspytkirtel, der vikler sig omkring duodenum, hvilket kan forårsage obstruktion – hvis symptomer vil svare til pylorusstenose, bortset fra at opkastningen kan være galdeagtig, og at der IKKE vil være en palpabel knude i epigastrisk region.

E. Proximal eller øvre duodenum

• udgår fra den caudalmeste del af fortarmen og betjenes af forreste og bageste grene af arteria pancreaticoduodenalis superior, som er en gren af arteria celiacalis.
• Med rotation af tarmrøret presses duodenum og pancreas op mod kropsvæggen og bliver sekundært retroperitoneale.

III. Afledninger af mellemtarmen
A. Distal eller nederste duodenum

• udgår fra den kranialeste del af midgut og betjenes af forreste og bageste grene af den inferior pancreaticoduodenale arterie, som er en gren af den superior mesenteriearterie.
• som med resten af duodenum bliver sekundært retroperitoneal
• som med resten af hele GI-kanalen oblitereres lumenet forbigående under udviklingen og rekanaliseres derefter.

Som følge af manglende rekanalisering af duodenum kan der opstå stenose (forsnævring) eller atresi (fuldstændig blokering), hvis symptomer vil være galdeagtig projektilopkastning en time eller deromkring efter fødeindtagelse.

B. Jejunum, ileum, cecum, appendix, ascenderende colon og de proximale 2/3 af colon transversus

• forlænger sig hurtigt ud over kapaciteten i den embroniske bughule og danner således en U-formet løkke, der brækker sig ind i navlen og er orienteret parallelt med embryonets akse, således at der er en øvre, eller kraniel, løkke og en nedre, eller kaudal, løkke.

• den øverste løkke indeholder det, der bliver jejunum og den øverste del af ileum.

• den nederste eller caudale løkke indeholder det, der vil være det nederste ileum, cecum, appendix, det opstigende colon og de proximale 2/23 af colon transversus. Blindtarmen kan ses som et divertikel, der i begyndelsen peger nedad eller mod halen.

• midtpunktet af løkken (som er fremtidigt ileum) er knyttet til en aflang rest af æggeblommesækken kaldet vitellinegangen, der normalt bliver udslettet.

Hvis det ikke lykkes at udslette vitellindukten kan det resultere i divertikler (udposninger af tarmslangen) kaldet Meckels divertikler,vitellincyster eller vitellinfistler (en forbindelse af tyndtarmen til huden). Disse vil ofte være knyttet i den ene ende til navlen og i den anden ende til ileum.

• tarmslangen gennemgår en PRIMÆR rotation på 90 grader mod uret (hvis man kiggede på embryoet), således at den nederste løkke (som har blindtarmen) er på embryoets venstre side.

• når embryoet vokser, udvider bughulen sig og trækker dermed tarmslangen tilbage ind i maven, hvorefter tarmslangen roterer yderligere 180 grader, således at blindtarmen ender i den øverste højre kvadrant.

• Vækst af tyktarmen skubber blindtarmen ned til sin endelige placering i den nederste højre kvadrant.

Som det ikke lykkes at trække alt tarmindholdet tilbage i bughulen eller at lukke den ventrale kropsvæg helt af ved navlen, kan det resultere i en oomphalocoele, hvor tarmindholdet hernierer ud af kropsvæggen.

Fejl og variationer i rotation kan forårsage en række forskellige afvigende anatomiske positioner af viscera, som ofte er asymptomatiske, men vigtige at værdsætte, når man forsøger at diagnosticere og/eller behandle gastrointestinale problemer (f.eks. bør unormal positionering af blindtarmen på grund af malrotation tages i betragtning, når man forsøger at diagnosticere blindtarmsbetændelse). Malrotation kan også forårsage vridning eller volvulus af tarmslangen, hvilket resulterer i stenose og/eller iskæmi.

III. Afledninger af bagtarmen

• indbefatter den distale 1/3 af det tværgående colon, det nedadgående colon, colon sigmoideum, rectum og den øvre analkanal.
• den terminale ende af bagtarmen ender i en endodermforet pose kaldet cloaca, som er fælles med den underliggende urogenitale kanal, der er under udvikling.
• Dannelsen af et urorektal septum opdeler cloaca ventralt i urogenital sinus og dorsalt i den rektoanal kanal:
• urogenital sinus bidrager til den nedre urogenitale kanal:
• blære (undtagen trigone), urinrør og vagina hos kvinden
• blære (undtagen trigone), prostata og prostata- og membranurethra hos manden
• rectoanal kanal: danner rektum og øvre analkanal
• urorectal septum: udvikler sig til perinealkroppen
• Den del af kloakken, hvor bagtarmens endoderm er oppe mod hudens ektoderm, bryder ned for at muliggøre dannelsen af anus.

Hvis kloakmembranen ikke bryder ned, kan det resultere i en imperforeret anus.

Som følge af manglende dannelse af nok mesoderm under gastrulation kan der opstå analatresi, hvor der er utilstrækkelig udvikling af væggen (nemlig den glatte muskulatur og bindevævet) i den rekto-anale kanal
Svigt i delingen af cloaca (normalt ledsaget af analatresi) kan føre til en række afvigende forbindelser af den rektale kanal til dele af urogenitaltrakt.

• innervation af bagtarmen opnås via migration af vagale og sakrale neurale crestceller ind i væggen af bagtarmen efterfulgt af deres differentiering til neuroner i de submucosale og myenteriske plexus (det samme gælder for midgut og forgut, bortset fra at de kun modtager vagale neurale crestceller).

Som neural crest-cellerne ikke kan migrere og/eller differentiere sig til neuroner i en del af tarmen, vil det resultere i et aganglionært segment (manglende submucosale og myenteriske ganglier). Hovedfunktionen af disse ganglier er at tillade lokal afslapning i tarmrørets væg, så det aganglionære segment er tonisk kontraheret, hvilket fører til obstruktion. Af forskellige årsager er de distale dele af tyktarmen mest modtagelige for dette problem, hvilket fører til en tilstand kendt som Hirschsprungs sygdom eller medfødt megakolon. De berørte personer har ofte en meget udspilet mave på grund af tilstedeværelsen af et aganglionært segment af colon (normalt i colon sigmoideum), der forårsager en blokering og derefter ophobning af afføring (og massiv udvidelse) i colon descendens.

Praktikspørgsmål

1. Hvilken af følgende stammer IKKE i det mindste delvist fra mellemtarmen?

1. lunge
2. duodenum
3. jejunum
4. ileum
5. transverse colon

ANSVAR

3. Under udviklingen af tarmen:

1. pancreas forbliver retroperitoneal under hele sin udvikling.
2. leveren stammer fra mellemtarmen.
3. bagtarmen forsynes af arteria celiacalis.
4. den glatte muskel i spiserørets væg stammer fra splanchnisk mesoderm.
5. ALLE ovenstående

ANSWER

5. Meckels divertikler, vitellincyster eller vitellinfistler findes hyppigst i forbindelse med:

1. blæren
2. duodenum
3. jejunum
4. ileum
5. ALLE ovenstående

ANSWER

6. Under udviklingen af tarmen:

1. pancreas er oprindeligt intraperitoneal, men bliver sekundært retroperitoneal
2. leberen opstår som ventrale og dorsale endodermiske knopper, der derefter smelter sammen til et enkelt organ
3. forspiserøret forsynes af den overlegne mesenteriale arterie
4. hele lumenet i GI-kanalen forbliver åbent under hele udviklingen
5. ALLE ovenstående

ANSVAR

7. Det store omentum stammer fra:

1. dorsalt mesenterium af colon
2. dorsalt mesenterium af tyndtarmen
3. ventral mesenterium af leveren
4. dorsalt mesenterium af maven
5. ventral mesenterium af maven

ANSVAR

Spørgsmål 8 og 9 henviser til følgende tilfælde:
Et en uge gammelt mandligt spædbarn bringes ind af sine forældre, som rapporterer om galdeagtig projektilopkastning ca. 2 timer efter hver fodring. Barnet har ikke taget meget på siden fødslen, og forældrene kommenterer, at barnets bleer ikke er særligt beskidte, eller når de skiftes. Ved fysisk undersøgelse er barnet sløvt og udviser tegn på dehydrering. Hjerte- og vejrtrækningsfrekvens er noget forhøjet, men ellers virker hjerte og lunger normale. Ved fysisk undersøgelse er maven ubemærket

8. Hvilken af følgende tilstande forklarer bedst barnets tegn og symptomer?

1. tracheoesophageal fistel
2. pylorusstenose
3. volvulus i ileum
4. jejunalatresi
5. Hischsprung-sygdom

ANSVAR

9. Den mest sandsynlige årsag til spædbarnets tilstand er:

1. hyperproliferation af mesodermisk væv i forbindelse med tarmrøret
2. manglende produktion af nok mesodermisk væv under gastrulation
3. tarmrørets manglende re-kanalisere sig under udviklingen
4. utilstrækkelig migration og/eller differentiering af neural crest-celler
5. malrotation af tarmrøret

ANSWER

Til punkt 10 – 12 nedenfor, Vælg den mulighed med ét bogstav på den følgende liste, der er nærmest forbundet med hvert nummereret punkt nedenfor. Valgmulighederne på listen kan anvendes én gang, flere gange eller slet ikke.
a. leverens ventrale mesenteri
b. leverens dorsale mesenteri / mavens ventrale mesenteri
c. dorsalt mesenterium i maven
e. vitellinductus vitellinum
f. allantois

10. urachalcyste ANSWER

11. falciform ligament ANSWER

12. lesser omentum ANSWER

12. lesser omentum ANSWER