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I. Überblick
A. Bildung der primitiven Darmröhre

• Die Darmröhre entsteht aus dem Endoderm, das den Dottersack auskleidet, der durch die kraniale und kaudale Faltung vom sich entwickelnden Coelom umhüllt wird.
• Während der Faltung wird das somatische Mesoderm an der Körperwand angebracht, wodurch das parietale Peritoneum entsteht. Das viszerale (oder splanchnische) Mesoderm wickelt sich um das Darmrohr und bildet die Mesenterien, die das Darmrohr in der Körperhöhle aufhängen. Das Mesoderm, das unmittelbar mit dem endodermalen Schlauch verbunden ist, trägt auch zum größten Teil zur Wand des Darmrohrs bei. Die in der Wand befindlichen Nerven und Neuronen stammen von der Neuralleiste ab.
• Zusammenfassung der Keimschichtbeiträge:
• Endoderm: Schleimhautepithel, Schleimhautdrüsen und submuköse Drüsen des GI-Trakts.
• Mesoderm: Lamina propria, Muscularis mucosae, submuköses Bindegewebe und Blutgefäße, Muscularis externa und Adventitia/Serosa
• Neuralleiste: Neuronen und Nerven der submukösen und myenterischen Plexen

B. Grundlegende Unterteilungen des Darmrohrs

• Cranio-caudale und laterale Faltung bewirken, dass sich die Öffnung des Darmrohrs zum Dottersack hin verschließt (wie ein Geldbeutel) und eine Tasche am Kopfende des Embryos bildet, die „vordere (oder kraniale) Darmpforte“ genannt wird, und eine „hintere (oder kaudale) Darmpforte“ am Schwanz des Embryos. Dabei handelt es sich um den künftigen Vorder- bzw. Hinterdarm. Der Mitteldarm bleibt zum Dottersack hin offen.

• Durch die weitere Faltung und das Wachstum des Embryos wird die Verbindung des Darms mit dem Dottersack immer kleiner und die Darmregionen (Vorderdarm, Mitteldarm und Hinterdarm) werden immer feiner:

• Die Ableitungen der Darmregionen sind wie folgt:

VORDARM	MITTELDARM	HINDARM
Trachea &Atmungstrakt	Unterer Zwölffingerdarm**	Distales 1/3 des Querkolons
Lunge	Jejunum	Deszendierender Dickdarm
Ösophagus	Ileum	Sigmoide Kolon
Magen	Cecum	Rectum
Leber	Appendix	oberer Analkanal
Gallenblase&Gallengänge	Aufsteigender Dickdarm	Sinus Urogenitalis
Pankreas (dorsal & ventral)	Proximale 2/3 des Colon transversum
Oberer Zwölffingerdarm*
*Anteil, der von Ameisen bedient wird. & post. superioren pankreatisch-duodenalen Arterien	**Anteil bedient von ant. & post. inferiore pankreatisch-duodenale Arterien

C. Definitive Unterteilungen des Darmrohrs

• In der Bauchhöhle wird der Darm aufgrund der arteriellen Versorgung definitiv in Vorderdarm, Mitteldarm und Hinterdarm unterteilt:
• Der Vorderdarm wird im Bauchraum von Ästen der Arteria celiacis versorgt
• Der Mitteldarm wird von Ästen der Arteria mesenterica superior versorgt
• Der Hinterdarm wird von Ästen der Arteria mesenterica inferior versorgt

D. Cranio-caudale Musterung des Darmrohrs

• Spezifische Regionen des Darmrohrs (d.h. derjenige, der zur Lunge wird, vs. derjenige, der zur Speiseröhre wird, vs. derjenige, der zum Magen wird, usw.) und wichtige Verbindungsstellen (z.B. gastro-ösophageale Verbindung) werden durch ein kraniales bis kaudales Muster segmentaler, kombinatorischer „Codes“ der HOX-Genexpression im Endoderm und Mesoderm des frühen Embryos festgelegt.

E. Radiale Musterung des Darmrohrs

• Die konzentrische Schichtung des Darmrohrs wird weitgehend durch die Expression von Sonic Hedgehog (SHH) im Endoderm erreicht, das die Differenzierung der glatten Muskulatur und der Neuronen in der Nähe des Endoderms hemmt. In größerer Entfernung vom Endoderm ist die SHH-Konzentration geringer, so dass die Differenzierung der glatten Muskulatur und der Neuronen in der Muscularis externa möglich ist. Später in der Entwicklung verschwindet die SHH-Expression und ermöglicht die Entwicklung der glatten Muskulatur in der Muscularis mucosae und der Neuronen des Plexus submucosus.

• Während der Entwicklung des Darmrohrs proliferiert das Endoderm rasch und bedeckt etwa in der fünften Woche vorübergehend das Lumen des Rohrs. Das Wachstum und die Ausdehnung der Mesoderm-Komponenten in der Wand in Verbindung mit der Apoptose eines Teils des Endoderms um die 7. Woche führt zu einer Rekanalisierung der Röhre, so dass das Lumen in der 9. Woche wieder offen ist.Woche das Lumen wieder offen ist.

Dieser Prozess des Verschlusses und der Rekanalisierung findet im gesamten Tubus statt (von der Speiseröhre bis zum Anus), und Fehler in diesem Prozess können an jeder Stelle des Tubus auftreten, was zu einer Stenose (Verengung des Lumens oder sogar zu einem völligen Verschluss) in diesem Bereich führt.

F. Mesenterien der Darmröhre (siehe Abbildung auf der vorigen Seite)

• die Speiseröhre und der Anus sind in der Körperwand verankert und liegen daher retroperitoneal
• der Magen und die Leber hängen in einem Mesenterium, das an der dorsalen UND ventralen Körperwand befestigt ist:
• das dorsale Mesenterium des Magens wird zum großen Omentum
• das ventrale Mesenterium der Leber wird zum Ligamentum falciforme
• das Mesenterium zwischen Magen und Leber wird zum kleinen Omentum
• der Rest des Magen-Darm-Trakts wird von einem dorsalen Mesenterium aufgehängt, das nach dem Organ benannt ist, an dem es befestigt ist (Mesoduodenum, Mesoappendix, Mesokolon, etc.)
• Einige Abschnitte des GI-Trakts bleiben beim Erwachsenen intraperitoneal und werden daher von einem Mesenterium aufgehängt.
• Einige Abschnitte des GI-Trakts werden jedoch während der Entwicklung an die Körperwand angelegt und das dorsale Mesenterium wird in die Körperwand integriert, wodurch das Organ sekundär retroperitoneal wird.

Eine Zusammenfassung dessen, was beim Erwachsenen retroperitoneal, intraperitoneal oder sekundär retroperitoneal ist:

Retroperitoneal	Intraperitoneal	Sekundär retroperitoneal
thorakaler Ösophagus	abdominaler Ösophagus	Pancreas
Rektum	Milz	Zwölffingerdarm
Anus	Magen	aufsteigender Dickdarm
	Leber & Gallenblase	absteigender Dickdarm
	Jungdarm &Leber
	Speicheldrüse & Blinddarm
	Sigmoidkolon

II. Ableitungen des Vorderdarms:
A. Ösophagus

• Die Region des Vorderdarms direkt kaudal des Pharynx entwickelt zwei Längsleisten, die tracheoesophagealen Falten genannt werden, die die Röhre ventral in die Trachea (und nachfolgende Lungenknospen) und dorsal in den Ösophagus teilen.

• Wie beim übrigen Darmrohr wird das Lumen der Speiseröhre um die 5. Entwicklungswoche vorübergehend verschlossen und rekanalisiert sich um die 9.

• Die Speiseröhre ist anfangs kurz und muss in der Länge wachsen, um mit dem allgemeinen Längenwachstum des Embryos „Schritt zu halten“.

Klinische Überlegungen

• Ösophagusatresie
• Es kommt vor, wenn die tracheo-ösophagealen Kämme zu weit nach dorsal abweichen, so dass die obere Speiseröhre als geschlossener Schlauch endet.
• geht in der Regel mit einer tracheoösophagealen Fistel einher, bei der nach der Geburt Darminhalt in die Lunge aspiriert werden kann, was zu einer Entzündung (Pneumonitis) oder sogar zu einer Infektion (Lungenentzündung) führt.
• ist typischerweise mit einem pränatalen Polyhydramnion verbunden (der Fötus kann kein Fruchtwasser schlucken und es sammelt sich in der Fruchthöhle an). Postnatal regurgitiert das Kind SOFORT bei der Nahrungsaufnahme, und wenn eine tracheoösophageale Fistel vorhanden ist, kommt es zu einer Stauung in der Lunge.
• Ösophagusstenose
• tritt auf, wenn sich die Speiseröhre nicht rekanalisiert
• , was ebenfalls typischerweise mit Polyhydramnion vor der Geburt einhergeht. Postnatal regurgitiert das Kind SOFORT bei der Nahrungsaufnahme. Allerdings liegt in der Regel KEINE tracheoösophageale Fistel vor, so dass die Lunge in der Regel NICHT verstopft ist.
• Kongenitale Hiatushernie
• Diese tritt auf, wenn die Speiseröhre nicht ausreichend in die Länge wächst. Infolgedessen ist die Speiseröhre zu kurz und zieht daher den Herzmagen in den Hiatus esophageus im Zwerchfell. Die dadurch beeinträchtigte Struktur des Hiatus kann dazu führen, dass andere Darminhalte (meist Dünndarmschlingen) in die Brusthöhle hernieren.

B. Der Magen

• erscheint zunächst als fusiforme Erweiterung des Vorderdarmendoderms, das eine 90°-Drehung erfährt, so dass die linke Seite nach ventral und die rechte Seite nach dorsal wandert (die Vagusnerven folgen dieser Drehung, wodurch der linke Vagus anterior und der rechte Vagus posterior wird).

• Das unterschiedliche Wachstum auf der linken und rechten Seite führt zu den größeren bzw. kleineren Krümmungen; Durch die kranio-kaudale Rotation wird der Pylorus nach oben gekippt

• dorsale UND ventrale Mesenterien des Magens bleiben erhalten und werden zur großen und kleinen Omenta, bzw.

• Vermehrung von Mesodermabgeleitete glatte Muskulatur im kaudalen Ende des Magens bildet den Pylorussphinkter (abhängig von einer Vielzahl genetischer Faktoren)

Klinische Überlegungen

• Hypertrophe Pylorusstenose
• entsteht durch Überwucherung (Hypertrophie) der glatten Muskulatur des Pylorussphinkters
• eher häufig (0.5 % bis 0,1 % der Säuglinge), eher bei Männern als bei Frauen; neigt auch zur familiären Häufung
• ist klinisch mit heftigem oder „projektilartigem“, nicht-biliösem Erbrechen kurz nach der Nahrungsaufnahme (gewöhnlich ~1 Stunde) verbunden, da der hypertrophische Schließmuskel die Magenentleerung in den Zwölffingerdarm verhindert. Das Erbrechen ist in der Regel nicht flüssig, weil die Blockade VOR der Duodenalpapille liegt, wo die Galle in die Darmröhre gelangt. Der hypertrophierte Sphinkter kann manchmal als kleiner Knoten am rechten Rippenrand in der epigastrischen Region ertastet werden – manchmal können Kontraktionen des Sphinkters sogar unter der Haut gesehen oder gefühlt werden.

C. Leber

• entsteht aus dem ventralen Endoderm des Vorderdarms, das an das Septum transversum angrenzt (das Mesoderm des Septum transversum und das sich entwickelnde Herz senden Signale aus, die diese Region des Endoderms dazu veranlassen, zur Leber zu werden).

• das Parenchym der Leber (Stränge von Hepatozyten und verzweigte Röhren von Gallengängen) interkaliert innerhalb des Gewebes des Septum transversum und des Plexus von Dottergefäßen, was die beim Erwachsenen beobachtete Gesamtarchitektur erklärt (Platten von Hepatozyten, die vom Endoderm stammen, umgeben von Gefäßsinusoiden, die vom Mesoderm stammen).

D. Pankreas

• Die endodermale Auskleidung des Vorderdarms bildet ZWEI Auswüchse kaudal der sich bildenden Leber: die ventrale Pankreasknospe und die dorsale Pankreasknospe.

• In jeder Knospe entwickelt sich das Endoderm zu verzweigten Röhren, die mit sekretorischen Azini (dem exokrinen Pankreas) verbunden sind. Das endokrine Pankreas (Langerhans-Inseln) entsteht aus Stammzellen an den Verzweigungspunkten der Ausführungsgänge, die sich dann zu diskreten Inseln von vaskularisiertem endokrinem Gewebe innerhalb des Parenchyms des exokrinen Drüsengewebes entwickeln.

• Durch die primäre Drehung des Darmrohrs (die später besprochen wird) verschmelzen die ventralen und dorsalen Knospen zu einem Organ, das im Erwachsenenalter normalerweise ein EINZIGES ist:
• Der Processus uncinatus des Pankreaskopfes stammt von der ventralen Pankreasknospe ab
• Der restliche Teil des Kopfes, des Körpers und des Schwanzes der Bauchspeicheldrüse stammt von der dorsalen Pankreasknospe ab

Fehler bei der Verschmelzung können zu einer ringförmigen Bauchspeicheldrüse führen, die den Zwölffingerdarm umschließt, Dies kann zu einer Obstruktion führen, deren Symptome denen einer Pylorusstenose ähneln, mit dem Unterschied, dass das Erbrochene gallig sein kann und KEIN tastbarer Knoten in der epigastrischen Region vorhanden ist.

E. Proximales oder oberes Duodenum

• entsteht aus dem kaudalsten Teil des Vorderdarms und wird von den vorderen und hinteren Ästen der Arteria pancreaticoduodenalis superior versorgt, die ein Ast der Arteria celiacis ist.
• Mit der Rotation der Darmröhre werden Duodenum und Pankreas gegen die Körperwand gedrückt und werden sekundär retroperitoneal.

III. Abkömmlinge des Mitteldarms
A. Das distale oder untere Duodenum

• entsteht aus dem kranialsten Teil des Mitteldarms und wird von den anterioren und posterioren Ästen der Arteria pancreaticoduodenalis inferior versorgt, die ein Ast der Arteria mesenterica superior ist.
• Wie der übrige Zwölffingerdarm wird er sekundär retroperitoneal
• Wie der übrige GI-Trakt wird das Lumen während der Entwicklung vorübergehend verödet und kanalisiert sich dann wieder.

Wenn es nicht gelingt, das Duodenum zu rekanalisieren, kann es zu einer Stenose (Verengung) oder Atresie (vollständiger Verschluss) kommen, deren Symptome etwa eine Stunde nach der Nahrungsaufnahme in Form von galligem Erbrechen auftreten.

B. Jejunum, Ileum, Zökum, Appendix, Colon ascendens und die proximalen 2/3 des Colon transversum

• dehnen sich rasch über das Fassungsvermögen der embronalen Bauchhöhle hinaus aus und bilden so eine U-förmige Schlaufe, die in den Nabel herniert und parallel zur Achse des Embryos ausgerichtet ist, so dass es eine obere, oder kraniale, Schlaufe und eine untere, oder kaudale, Schlaufe gibt.

• Die obere Schlaufe enthält das spätere Jejunum und den oberen Teil des Ileums.

• Die untere oder kaudale Schleife enthält das untere Ileum, das Zökum, den Blinddarm, den aufsteigenden Dickdarm und die proximalen 2/23 des Querkolons. Der Blinddarm ist als Divertikel zu sehen, das zunächst nach unten oder zum Schwanz hin gerichtet ist.

• Der Mittelpunkt der Schleife (das zukünftige Ileum) ist mit einem verlängerten Überbleibsel des Dottersacks verbunden, dem sogenannten Ductus vitellinus, der normalerweise verödet wird.

Wird der Ductus vitellinus nicht verödet, kann es zu Divertikeln (Ausstülpungen der Darmröhre) kommen, die Meckel-Divertikel, Vitellinuszysten oder Vitellinusfisteln (eine Verbindung des Dünndarms mit der Haut) genannt werden. Diese sind oft an einem Ende mit dem Nabel und am anderen Ende mit dem Ileum verbunden.

• Das Darmrohr erfährt eine PRIMÄRE Drehung von 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn (wenn man den Embryo betrachtet), so dass sich die untere Schleife (mit dem Blinddarm) auf der linken Seite des Embryos befindet.

• während der Embryo wächst, dehnt sich die Bauchhöhle aus und zieht die Darmröhre zurück in den Bauch, wobei sich die Darmröhre um weitere 180 Grad dreht, so dass der Blinddarm im oberen rechten Quadranten landet.

• Das Wachstum des Dickdarms drückt den Blinddarm nach unten an seinen endgültigen Platz im unteren rechten Quadranten.

Wenn es nicht gelingt, den gesamten Darminhalt zurück in die Bauchhöhle zu ziehen oder die ventrale Körperwand am Nabel vollständig zu verschließen, kann es zu einem Oomphalocoele kommen, bei dem der Darminhalt aus der Körperwand herniert.

Defekte und Variationen in der Rotation können eine Vielzahl von anatomischen Fehlstellungen der Eingeweide verursachen, die oft symptomlos sind, aber bei der Diagnose und/oder Behandlung von Magen-Darm-Problemen wichtig sind (z. B. sollte eine abnorme Position des Blinddarms aufgrund einer Malrotation bei der Diagnose einer Appendizitis berücksichtigt werden). Eine Malrotation kann auch eine Verdrehung oder einen Volvulus des Darmrohrs verursachen, was zu einer Stenose und/oder Ischämie führt.

III. Ableger des Hinterdarms

• umfassen das distale 1/3 des Colon transversum, des Colon descendens, des Colon sigmoideum, des Rektums und des oberen Analkanals.
• Das terminale Ende des Hinterdarms endet in einem mit Endoderm ausgekleideten Beutel, der Kloake genannt wird und mit dem sich entwickelnden unteren Urogenitaltrakt gemeinsam ist.
• Die Bildung eines Urorektalseptums teilt die Kloake ventral in den Sinus urogenitalis und dorsal in den Rektoanalkanal:
• Der Sinus urogenitalis trägt zum unteren Urogenitaltrakt bei:
• Blase (außer Trigon), Harnröhre und Vagina bei der Frau
• Blase (außer Trigon), Prostata und prostatische und häutige Harnröhre beim Mann
• Rektoanalkanal: Bildet das Rektum und den oberen Analkanal
• Urektalseptum: Entwickelt sich zum Dammkörper
• Der Teil der Kloake, in dem das Endoderm des Hinterdarms auf das Ektoderm der Haut trifft, bricht ab, um die Bildung des Anus zu ermöglichen.

Wenn die Kloakenmembran nicht aufbricht, kann dies zu einem imperforierten Anus führen.

Wenn während der Gastrulation nicht genügend Mesoderm gebildet wird, kann dies zu einer Analatresie führen, bei der sich die Wand (d. h. die glatte Muskulatur und das Bindegewebe) des Rektoanalkanals nur unzureichend entwickelt
Misserfolge bei der Teilung der Kloake (die in der Regel mit einer Analatresie einhergehen) können zu einer Vielzahl von abweichenden Verbindungen des Rektoanalkanals mit Teilen des Urogenitaltrakts führen.

• Die Innervation des Hinterdarms erfolgt über die Einwanderung von vagalen und sakralen Neuralleistenzellen in die Wand des Hinterdarms, gefolgt von ihrer Differenzierung in Neuronen des Plexus submucosus und des Plexus myentericus (dasselbe gilt für den Mitteldarm und den Vorderdarm, nur dass sie nur vagale Neuralleisten erhalten).

Wenn die Zellen der Neuralleiste in einem Teil des Darms nicht einwandern und/oder sich nicht zu Neuronen differenzieren, entsteht ein aganglionäres Segment (ohne submuköse und myenterische Ganglien). Die Hauptfunktion dieser Ganglien besteht darin, eine lokale Entspannung der Darmwand zu ermöglichen, so dass das aganglionäre Segment tonisch kontrahiert wird, was zu einer Obstruktion führt. Aus verschiedenen Gründen sind die distalen Abschnitte des Dickdarms am anfälligsten für dieses Problem, was zu einem Zustand führt, der als Morbus Hirschsprung oder angeborenes Megakolon bekannt ist. Die betroffenen Personen haben oft einen stark aufgeblähten Bauch, da ein aganglionäres Dickdarmsegment (gewöhnlich im Sigma) eine Verstopfung und einen Rückstau von Fäkalien (und eine massive Vergrößerung) im absteigenden Dickdarm verursacht.

Praxisfragen

1. Welches der folgenden Organe stammt NICHT zumindest teilweise aus dem Mitteldarm?

1. Lunge
2. Duodenum
3. Jejunum
4. Dileum
5. Querdarm

ANSWER

3. Während der Entwicklung des Darms:

1. das Pankreas bleibt während seiner gesamten Entwicklung retroperitoneal.
2. die Leber leitet sich vom Mitteldarm ab.
3. der Hinterdarm wird von der Arteria celiacis versorgt.
4. die glatte Muskulatur in der Wand der Speiseröhre leitet sich vom splanchnischen Mesoderm ab.
5. ALLE oben genannten Punkte

ANSWER

5. Meckel’sche Divertikel, Glaskörperzysten oder Glaskörperfisteln finden sich am häufigsten in Verbindung mit:

1. der Blase
2. dem Duodenum
3. dem Jejunum
4. dem Ileum
5. ALLEN oben genannten

ANSWER

6. Während der Entwicklung des Darms:

1. ist die Bauchspeicheldrüse zunächst intraperitoneal, wird aber in zweiter Linie retroperitoneal
2. die Leber entsteht als ventrale und dorsale endodermale Knospen, die dann zu einem einzigen Organ verschmelzen
3. der Vorderdarm wird von der Arteria mesenterica superior versorgt
4. das gesamte Lumen des Verdauungstraktes bleibt während der gesamten Entwicklung offen
5. ALLE oben genannten

ANSWER

7. Das Omentum major stammt aus dem:

1. dorsalem Mesenterium des Dickdarms
2. dorsalem Mesenterium des Dünndarms
3. ventralem Mesenterium der Leber
4. dorsalem Mesenterium des Magens
5. ventralem Mesenterium des Magens

ANSWER

Die Fragen 8 und 9 beziehen sich auf den folgenden Fall:
Ein einwöchiger männlicher Säugling wird von seinen Eltern gebracht, die über galliges, projektilartiges Erbrechen etwa 2 Stunden nach jeder Mahlzeit berichten. Das Kind hat seit der Geburt nicht viel an Gewicht zugenommen, und die Eltern bemerken, dass die Windeln des Kindes nicht besonders verschmutzt sind oder wenn sie gewechselt werden. Bei der körperlichen Untersuchung ist das Kind lethargisch und zeigt Anzeichen von Dehydrierung. Die Herz- und Atemfrequenz ist leicht erhöht, aber ansonsten erscheinen Herz und Lunge normal. Bei der körperlichen Untersuchung ist das Abdomen unauffällig

8. Welcher der folgenden Zustände erklärt die Anzeichen und Symptome des Säuglings am besten?

1. Tracheoösophageale Fistel
2. Pylorusstenose
3. Ileumvolvulus
4. Jejunalatresie
5. Hischsprung-Krankheit

ANSWER

9. Die wahrscheinlichste Ursache für den Zustand des Säuglings ist:

1. Hyperproliferation von mesodermalem Gewebe, das mit dem Darmrohr assoziiert ist
2. Fehlende Bildung von ausreichend mesodermalem Gewebe während der Gastrulation
3. Fehlende Rekanalisierung des Darmrohrs während der Entwicklung
4. .Kanalisierung des Darmrohrs während der Entwicklung
5. unzureichende Migration und/oder Differenzierung von Zellen der Neuralleiste
6. Malrotation des Darmrohrs

ANSWER

Für die Punkte 10 – 12 unten, wählen Sie aus der folgenden Liste diejenige Option aus, die am ehesten mit jedem der nachstehenden nummerierten Punkte in Verbindung steht. Die Optionen in der Liste können einmal, mehr als einmal oder gar nicht verwendet werden.
a. ventrales Mesenterium der Leber
b. dorsales Mesenterium der Leber / ventrales Mesenterium des Magens
c. dorsales Mesenterium des Magens
e. Ductus vitellinus
f. Allantois

10. Urachuszyste ANSWER

11. Ligamentum falciformis ANSWER

12. Omentum lesser ANSWER