Klik hier om de Simbryo GI Development animatie te starten (en echt trippy muziek – je begrijpt het wel als het venster eenmaal open is…)

I. Overzicht
A. Vorming van de primitieve darmbuis

• De darmbuis wordt gevormd uit endoderm dat de dooierzak bekleedt en dat omhuld wordt door het zich ontwikkelende coëloom als gevolg van craniale en caudale plooiing.
• Tijdens de plooiing wordt somatisch mesoderm op de lichaamswand aangebracht om het pariëtaal peritoneum te doen ontstaan. Het viscerale (of splanchnische) mesoderm wordt rond de darmbuis gewikkeld om de mesenteriën te vormen die de darmbuis in de lichaamsholte ophangen. Het mesoderm dat onmiddellijk met de endodermale buis is verbonden, draagt ook bij tot het grootste deel van de wand van de darmbuis. De zenuwen en neuronen die in de wand worden aangetroffen, zijn afkomstig van de neurale lijst.
• Samenvatting van de bijdragen van de kiemlagen:
• endoderm: mucosaal epitheel, mucosale klieren, en submucosale klieren van het GI-darmkanaal.
• mesoderm: lamina propria, muscularis mucosae, submucosaal bindweefsel en bloedvaten, muscularis externa, en adventitia/serosa
• neurale lijst: neuronen en zenuwen van de submucosale en myenterische plexen

B. Basisonderverdelingen van de darmbuis

• Cranio-caudale en laterale plooiing doen de opening van de darmbuis naar de dooierzak dichttrekken (als een pursestring) en vormen een zak naar het hoofdeinde van het embryo toe, het “voorste (of craniale) darmportaal” genoemd en een “achterste (of caudale) darmportaal” naar de staart van het embryo toe. Dit zijn respectievelijk de toekomstige voordarm en de achterdarm. De middendarm blijft open naar de dooierzak.

• Door verdere plooiing en groei van het embryo wordt de verbinding van de darm met de dooierzak steeds kleiner en worden de regio’s van de darm (voordarm, middendarm en achterdarm) steeds verder verfijnd:

• De afgeleiden van de darmregio’s zijn als volgt:

FOREGUT	MIDGUT	HINDGUT
Trachea &luchtwegen	Lager duodenum**	Distale 1/3 van transversaal colon
Longen	Jejunum	Descendend colon
Esophagus	Ileum	Sigmoïd dikke darm
Maag	Cecum	Rectum
Liver	Appendix	Bovenste anale kanaal
Gallbladder & galwegen	Ascending colon	Urogenital sinus
Pancreas (dorsaal & ventraal)	Proximale 2/3 van transversaal colon
Bovenste duodenum*
*deel bediend door ant. & post. superieure pancreaticoduodenal arteries	**portion served by ant. & post. inferior pancreaticoduodenal arteries

C. Definitieve onderverdeling van de darm

• In de buikholte is de darm definitief verdeeld in voordarm, middendarm en achterdarm, GEVOLGENS DE ARTERIËLE TOEVOEGING:
• Voordarm-derivaten in de buikholte worden bevoorraad door takken van de arteria celiacus
• Middendarm-derivaten worden bevoorraad door takken van de arteria mesenterica superior
• Achterdarm-derivaten worden bevoorraad door takken van de arteria mesenterica inferior

D. Cranio-caudaal patroon van de darmbuis

• specifieke gebieden van de darmbuis (d.w.z. dat wat long wordt vs. dat wat slokdarm wordt vs. maag, enz.) en belangrijke knooppunten (b.v. ) en belangrijke verbindingen (b.v. de gastro-oesofageale verbinding) worden tot stand gebracht door een craniaal-caudaal patroon van segmentale, combinatorische “codes” van HOX-genexpressie in het endoderm en mesoderm van het vroege embryo.

E. Radiale patroonvorming van de darmbuis

• concentrische gelaagdheid van de darmbuis wordt grotendeels tot stand gebracht door expressie van Sonic Hedgehog (SHH) in het endoderm, waardoor gladde spieren en neuronale differentiatie dicht bij het endoderm worden geremd. Verder weg van het endoderm is de SHH-concentratie lager, waardoor gladde spieren en neuronale differentiatie in de muscularis externa mogelijk worden. Later in de ontwikkeling verdwijnt de SHH-expressie, waardoor de ontwikkeling van gladde spieren in de muscularis mucosae en neuronen van de submucosale plexus mogelijk wordt.

• Tijdens de ontwikkeling van de darmbuis prolifereert het endoderm snel en omstreeks de 5e week omsluit het zelfs tijdelijk het lumen van de buis. Groei en uitbreiding van mesoderm componenten in de wand gekoppeld aan apoptose van een deel van het endoderm rond de 7e week veroorzaakt re-canalisatie van de buis zodanig dat tegen de 9e week het lumen weer open is.

Dit afsluitings- en re-kanaliseringsproces vindt DOOR DE Buis plaats (slokdarm tot anus) en fouten in dit proces kunnen overal in de buis optreden met stenose (vernauwing van het lumen of zelfs regelrechte afsluiting) in die regio tot gevolg.

F. Mesenterium van de darmbuis (zie de figuur op de vorige bladzijde)

• de thoracale slokdarm en anus zijn verankerd in de lichaamswand en zijn derhalve retroperitoneaal
• de maag en lever hangen in een mesenterium dat aan de dorsale EN ventrale lichaamswanden is bevestigd:
• het dorsale mesenterium van de maag wordt het grote omentum
• het ventrale mesenterium van de lever wordt het falciform ligament
• het mesenterium tussen de maag en de lever wordt het kleine omentum
• de rest van het maag-darmkanaal wordt opgehangen door een dorsaal mesenterium, genoemd naar het orgaan waaraan het vastzit (mesoduodenum, mesoappendix, mesocolon, enz.)
• sommige gedeelten van het maagdarmkanaal blijven bij de volwassene intraperitoneaal en worden daarom opgehangen door een mesenterium.
• sommige gedeelten van het maagdarmkanaal worden echter tijdens de ontwikkeling tegen de lichaamswand aangebracht en het dorsale mesenterium wordt opgenomen in de lichaamswand, waardoor het orgaan secundair retroperitoneaal wordt.

Een overzicht van wat retroperitoneaal, intraperitoneaal, of secundair retroperitoneaal is bij de volwassene:

Retroperitoneal	Intraperitoneal	Secondarily retroperitoneal
thoracale slokdarm	abdominale slokdarm	pancreas
rectum	milt	duodenum
anus	maag	opgaande dikke darm
	lever & galblaas	afgaande dikke darm
	jejunum & ileum
	cecum & appendix
	sigmoïd colon

II. Afleidingen van de voordarm:
A. Slokdarm

• In het gebied van de voordarm juist caudaal van de keelholte ontstaan twee longitudinale ribbels, de tracheo-oesofageale plooien genoemd, die de buis ventraal verdelen in de luchtpijp (en de daaropvolgende longknoppen), en dorsaal in de slokdarm.

• Zoals de rest van de darmbuis wordt het lumen van de slokdarm rond de 5e week van de ontwikkeling tijdelijk OCCLUD en wordt het rond de 9e week weer gerecanaliseerd.

• De slokdarm is aanvankelijk kort en moet in lengte toenemen om de totale lengtegroei van het embryo “bij te houden”.

Klinische beschouwingen

• Esofageale atresie
• komt voor wanneer de tracheo-oesofageale kammen te ver dorsaal afwijken waardoor de bovenste slokdarm als een gesloten buis eindigt.
• gaat meestal gepaard met een tracheoesofageale fistel, waarbij de darminhoud na de geboorte in de longen kan worden gezogen met ontsteking (pneumonitis) of zelfs infectie (pneumonie) tot gevolg.
• gaat meestal gepaard met polyhydramnios prenataal (de foetus kan het vruchtwater niet inslikken en het hoopt zich op in de vruchtholte). Postnataal regurgiteert het kind ONMIDDELLIJK bij het voeden en, als er een tracheo-oesofageale fistel aanwezig is, is er stuwing in de longen.
• Esofageale stenose
• komt voor wanneer de slokdarm er niet in slaagt te recanaliseren
• ook typisch geassocieerd met polyhydramnios prenataal. Postnataal regurgiteert het kind ONMIDDELLIJK bij het voeden. Er is echter meestal GEEN tracheoesofageale fistel, zodat de longen meestal NIET verstopt zijn.
• Congenitale hiatale hernia
• komt voor wanneer de slokdarm niet voldoende in lengte groeit. Als gevolg daarvan is de slokdarm te kort en trekt daardoor de hartmaag in de slokdarmhiatus in het middenrif. Door de daaruit voortvloeiende gecompromitteerde structuur van het hiatus kan andere darminhoud (meestal lussen van dunne darm) in de borstholte herniëren.

B. Maag

• verschijnt eerst als een spoelvormige uitzetting van het voormaag-endoderm die een rotatie van 90° ondergaat zodat de linkerkant ventraal en de rechterkant dorsaal beweegt (de vaguszenuwen volgen deze rotatie waardoor de linker vagus anterior wordt en de rechter vagus posterior).
• verschillende groei aan de linker- en rechterkant zorgt voor respectievelijk de grotere en de kleinere kromming; cranio-caudale rotatie kantelt de pylorus naar boven
• dorsale EN ventrale mesenteriën van de maag worden behouden om de grote en kleine omenta te worden, respectievelijk
• proliferatie van mesoderm-afgeleide gladde spier in het caudale uiteinde van de maag vormt de pylorische sluitspier (afhankelijk van een verscheidenheid van genetische factoren)

Clinische beschouwingen

• Hypertrofische pylorische stenose
• komt voor als gevolg van overproliferatie (hypertrofie) van de gladde spier van de pylorische sluitspier
• komt vrij vaak voor (0.5% tot 0,1% van de zuigelingen), meer bij mannen dan bij vrouwen; komt ook vaak in families voor
• gaat klinisch gepaard met krachtig of “projectiel”, niet-bilijk braken kort na de voeding (meestal ~1 uur) omdat de hypertrofische sfincter het legen van de maag in het duodenum verhindert. Het braaksel is meestal niet-kotserig omdat de blokkade zich OMHOOG van de duodenale papil bevindt, waar de gal aan de darmbuis wordt toegevoegd. De hypertrofische sluitspier kan soms worden gepalpeerd als een kleine knoop aan de rechter costale rand in de epigastrische regio -soms kunnen contracties van de sluitspier zelfs onder de huid worden gezien of gevoeld.

C. Lever

• ontstaat uit ventrale voordarm endoderm grenzend aan het septum transversum (het mesoderm van het septum transversum en het ontwikkelende hart zenden signalen uit die dit gebied van endoderm aanzetten tot het worden van lever).
• het parenchym van de lever (strengen van hepatocyten en vertakte tubuli van galwegen) intercalpeert binnen het weefsel van het septum transversum en de plexus van vitelliene vaten, die verantwoordelijk zijn voor de algemene architectuur waargenomen bij de volwassene (platen van hepatocyten, die van het endoderm zijn afgeleid, omgeven door vasculaire sinusoïden, die van het mesoderm zijn afgeleid).

D. Pancreas

• de endodermale bekleding van de voordarm vormt TWEE uitgroeisels caudaal van de vormende lever: de ventrale pancreasknop en de dorsale pancreasknop.
• in elke knop ontwikkelt het endoderm zich tot vertakte buisjes die vastzitten aan secretorische acini (de exocriene pancreas). De endocriene pancreas (eilandjes van Langerhans) ontstaat uit stamcellen op de vertakkingspunten van de ducten die zich vervolgens ontwikkelen tot discrete eilanden van gevasculariseerd endocrien weefsel binnen het parenchym van het exocriene klierweefsel.
• Primaire rotatie van de darmbuis (later besproken), doet de ventrale en dorsale knoppen samensmelten tot wat bij de volwassene gewoonlijk EEN ENKEL orgaan is:
• het processus uncinate van de kop van de pancreas is afgeleid van de ventrale pancreasknop
• het resterende deel van de kop, het lichaam en de staart van de pancreas is afgeleid van de dorsale pancreasknop

Fouten in het fusieproces kunnen resulteren in een ringvormige pancreas die rond de twaalfvingerige darm ligt, wat obstructie kan veroorzaken – de symptomen hiervan zouden vergelijkbaar zijn met pylorische stenose behalve dat het braaksel bilieus kan zijn en er GEEN palpabele knoop in de epigastrische regio zou zijn.

E. Proximaal of hoger duodenum

• ontspringt uit het meest caudale deel van de voordarm en wordt bediend door anterieure en posterieure takken van de superieure pancreaticoduodenale slagader, die een tak is van de arteria coeliacus.
• met de rotatie van de darmbuis worden het duodenum en de pancreas tegen de lichaamswand opgeduwd en worden ze secundair retroperitoneaal.

III. Afleidingen van de midgut
A. Distale of lagere twaalfvingerige darm

• komt voort uit het meest craniale deel van de middendarm en wordt bediend door anterior en posterior takken van de inferieure pancreaticoduodenale slagader, die een tak is van de superieure mesenterium slagader.
• zoals bij de rest van het duodenum, wordt het secundair retroperitoneaal
• zoals bij de rest van het hele maagdarmkanaal, wordt het lumen tijdens de ontwikkeling tijdelijk uitgewist en wordt het daarna opnieuw gekanaliseerd.

Als het duodenum niet gerekanaliseerd wordt, kan dit leiden tot stenose (vernauwing) of atresie (volledige blokkering), met als symptomen galbraken een uur of wat na de voeding.

B. Jejunum, ileum, cecum, appendix, opgaand colon, en proximale 2/3 van het transversale colon

• lengt snel uit boven de capaciteit van de embronic buikholte en vormt zo een U-vormige lus die in de navel hernieert en evenwijdig aan de as van het embryo georiënteerd is zodat er een bovenste, of craniale, lus is en een onderste, of caudale, lus.
• de bovenste lus bevat wat het jejunum en het bovenste deel van de kronkeldarm zal worden.
• de onderste, of caudale lus, bevat wat het onderste ileum, de blindedarm, de blindedarm, het colon ascendens en de proximale 2/23 van het colon transversal zal zijn. De blindedarm kan worden gezien als een divertikel dat aanvankelijk naar beneden of naar de staart is gericht.
• het middelpunt van de lus (dat het toekomstige ileum is) is verbonden met een langgerekt overblijfsel van de dooierzak, het vitellinekanaal genaamd, dat normaal uitgewist wordt.

Indien het vitellinekanaal niet wordt uitgewist, kan dit leiden tot diverticula (uitstulpingen van de darmbuis), de zogenaamde diverticula van Meckel, vitelline cysten of vitelline fistels (een verbinding van de dunne darm met de huid). Deze zullen vaak aan het ene uiteinde aan de navel en aan het andere uiteinde aan de kronkeldarm vastzitten.

• de darmbuis ondergaat een PRIMAIRE draaiing van 90 graden tegen de klok in (als u naar het embryo zou kijken), zodat de onderste lus (waarin de blindedarm zit) zich aan de linkerkant van het embryo bevindt.
• als het embryo groeit, zet de buikholte uit waardoor de darmbuis terug in de buikholte wordt getrokken, gedurende welke tijd de darmbuis nog eens 180 graden verder draait zodat de appendix in het kwadrant rechtsboven terechtkomt.
• groei van de dikke darm duwt de appendix naar beneden tot zijn uiteindelijke plaats in het kwadrant rechtsonder.

Als de darminhoud niet volledig in de buikholte wordt teruggetrokken of als de ventrale wand van het lichaam niet volledig wordt afgesloten bij de navel, kan dit leiden tot een oomphalocoele, waarbij de darminhoud uit de wand van het lichaam hernijdt.

Defecten en variaties in rotatie kunnen een verscheidenheid van afwijkende anatomische posities van de ingewanden veroorzaken, die vaak asymptomatisch zijn, maar belangrijk om te waarderen bij het stellen van een diagnose en/of het behandelen van maag-darm problemen (b.v. abnormale positionering van de appendix als gevolg van malrotatie moet worden overwogen bij het stellen van een diagnose van appendicitis). Malrotatie kan ook leiden tot verdraaiing of volvulus van de darmbuis met stenose en/of ischemie tot gevolg.

III. Afleidingen van de achtermaag

• omvatten het distale 1/3 van het transversale colon, het dalende colon, het sigmoïdale colon, het rectum en het bovenste anale kanaal.
• Het uiteinde van de achtermaag eindigt in een met endoderm beklede buidel, de cloaca genaamd, die gemeenschappelijk is met het zich ontwikkelende lagere urogenitale kanaal.
• de vorming van een urorectaal septum verdeelt de cloaca ventraal in de urogenitale sinus en dorsaal in het rectoanale kanaal:
• de urogenitale sinus draagt bij tot het onderste urogenitale kanaal:
• blaas (behalve trigone), urethra, en vagina bij de vrouw
• blaas (behalve trigone), prostaatklier, en prostaat- en membraneuze urethra bij de man
• rectoanaal kanaal: Vormt het rectum en het bovenste anale kanaal
• urorectaal septum: Ontwikkelt zich tot het perineale lichaam
• Het gedeelte van de cloaca waar het endoderm van de achterdarm tegen het ectoderm van de huid aanligt, breekt af om de vorming van de anus mogelijk te maken.

Als het cloaca-membraan niet afbreekt, kan dat resulteren in een imperforate anus.

Niet voldoende mesoderm aanmaken tijdens de gastrulatie kan leiden tot anale atresie, waarbij de wand (namelijk de gladde spieren en het bindweefsel) van het rectoanale kanaal zich onvoldoende ontwikkelt
Mislukkingen in de deling van de cloaca (gewoonlijk gepaard gaand met anale atresie) kunnen leiden tot een verscheidenheid van afwijkende verbindingen van het rectale kanaal met delen van de urogenitale tractus.

• Nervatie van de achter darm wordt bereikt via de migratie van vagale en sacrale neurale crest cellen in de wand van de achter darm gevolgd door hun differentiatie in neuronen van de submucosale en myenterische plexussen (hetzelfde geldt voor de midden darm en voor darm, behalve dat zij alleen vagale neurale crest ontvangen).

Als de cellen van de neurale lijst niet migreren en/of differentiëren tot neuronen in een deel van de darm, ontstaat een aganglionisch segment (ontbrekende submucosale en myenterische ganglia). De belangrijkste functie van deze ganglia is lokale ontspanning in de wand van de darmbuis mogelijk te maken, zodat het aganglionische segment tonisch wordt samengetrokken, wat tot obstructie leidt. Om verschillende redenen zijn de distale delen van de dikke darm het meest gevoelig voor dit probleem, wat leidt tot een aandoening die bekend staat als de ziekte van Hirschsprung of congenitaal megacolon. De getroffen personen presenteren zich vaak met een zeer opgezwollen buik als gevolg van de aanwezigheid van een aganglionisch segment van het colon (meestal in het sigmoïd colon) dat een blokkade en vervolgens een back-up van ontlasting (en massale vergroting) in het dalende colon veroorzaakt.

Praktijkvragen

1. Welk van de volgende is NIET ten minste gedeeltelijk afgeleid van de middendarm?

1. long
2. duodenum
3. jejunum
4. ileum
5. transvers colon

ANSWER

3. Tijdens de ontwikkeling van de darm:

1. de pancreas blijft tijdens zijn ontwikkeling retroperitoneaal.
2. de lever is afgeleid van de middendarm.
3. de achterdarm wordt bevoorraad door de arteria coeliacus.
4. de gladde spier in de wand van de slokdarm is afgeleid van het splanchnische mesoderm.
5. ALLES van het bovenstaande

ANSWER

5. Meckel’s diverticula, vitelline cysten, of vitelline fistels worden het meest gevonden in associatie met:

1. het blaas
2. het duodenum
3. het jejunum
4. het ileum
5. ALLE bovenstaande

ANSWER

6. Tijdens de ontwikkeling van de darm:

1. de pancreas is aanvankelijk intraperitoneaal, maar wordt secundair retroperitoneaal
2. de lever ontstaat als ventrale en dorsale endodermale knoppen die vervolgens samensmelten tot één orgaan
3. de voordarm wordt bevoorraad door de superieure mesenteriale slagader
4. het volledige lumen van het maagdarmkanaal blijft open gedurende de ontwikkeling
5. ALLES

ANSWER

7. Het grote omentum is afgeleid van het:

1. dorsaal mesenterium van het colon
2. dorsaal mesenterium van de dunne darm
3. ventraal mesenterium van de lever
4. dorsaal mesenterium van de maag

ANSWER

De vragen 8 en 9 hebben betrekking op het volgende geval:
Een één week oude mannelijke zuigeling wordt binnengebracht door zijn ouders die melding maken van galachtig projectiel braken ongeveer 2 uur na elke voeding. Het kind is sinds de geboorte niet veel aangekomen en de ouders merken op dat de luiers van het kind niet bijzonder vuil zijn of wanneer ze worden verschoond. Bij lichamelijk onderzoek is het kind lethargisch en vertoont het tekenen van uitdroging. De hart- en ademhalingsfrequentie zijn enigszins verhoogd, maar verder lijken het hart en de longen normaal. Bij lichamelijk onderzoek is het abdomen onopvallend

8. Welke van de volgende condities verklaart het best de tekenen en symptomen van het kind?

1. tracheoesofageale fistel
2. pylorische stenose
3. volvulus van het ileum
4. jejunale atresie
5. Ziekte van Hischsprung

ANSWER

9. De meest waarschijnlijke oorzaak van de aandoening van de zuigeling is:

1. hyperproliferatie van mesodermaal weefsel geassocieerd met de darmbuis
2. het niet produceren van voldoende mesodermaal weefsel tijdens de gastrulatie
3. het niet herkanaliseren van de darmbuis tijdens de ontwikkeling
4. het niet produceren van voldoende mesodermaal weefsel tijdens de gastrulatie
5. het niet herkanaliseren van de darmbuis tijdens de ontwikkeling

.kanaliseren tijdens de ontwikkeling

6. onvoldoende migratie en/of differentiatie van neurale kamcellen
7. malrotatie van de darmbuis

ANSWER

Voor de punten 10 – 12 hieronder, kies de optie uit de volgende lijst die het meest overeenkomt met elk van de onderstaande genummerde items. Opties in de lijst mogen één keer, meer dan één keer, of helemaal niet worden gebruikt.
a. ventraal mesenterium van de lever
b. dorsaal mesenterium van de lever / ventraal mesenterium van de maag
c. dorsaal mesenterium van de maag
e. vitellien duct
f. allantois

10. urachale cyste ANTWER

11. falciform ligament ANTWER

12. lager omentum ANTWER