Klicka här för att starta animationen av Simbryo GI Development (och en riktigt trippande musik – du förstår när fönstret öppnas…)

I. Översikt
A. Bildandet av det primitiva tarmröret

• Tarmröret bildas av endoderm som klär ut gulesäcken som omsluts av den utvecklande coelomen som ett resultat av kranial- och kaudalveckning.
• Under veckningen appliceras somatiskt mesoderm på kroppsväggen för att ge upphov till det parietala peritoneumet. Visceral (eller splanchnisk) mesoderm lindas runt tarmröret för att bilda de mesenterier som hänger upp tarmröret i kroppshålan. Mesodermen i omedelbar anslutning till det endodermala röret bidrar också till större delen av tarmrörets vägg. Nerver och neuroner som finns i väggen härstammar från neural crest.
• Sammanfattning av germskiktets bidrag:
• endoderm: slemhinneepitel, slemhinnekörtlar och submucosala körtlar i mag-tarmkanalen.
• mesoderm: lamina propria, muscularis mucosae, submucosal bindväv och blodkärl, muscularis externa och adventitia/serosa
• Neuralkista: neuronerna och nerverna i de submucosala och myenteriska plexerna

B. Grundläggande indelningar av tarmröret

• Kranio-caudala och laterala veckningar gör att tarmrörets öppning mot gulesäcken dras ihop (som en plånboksring) och bildar en ficka mot embryots huvudända som kallas ”främre (eller kraniala) tarmportalen” och en ”bakre (eller kaudala) tarmportalen” mot embryots stjärtända. Dessa är den framtida för- respektive baktarm. Mellangärdet förblir öppet mot gulesäcken.

• Fortsatt veckning och tillväxt av embryot gör att tarmens kommunikation med gulesäcken fortsätter att bli mindre och tarmens regioner (för-, mellan- och bakgut) förfinas ytterligare:

• Avledningarna av tarmregionerna är följande:

.

FOREGUT	MIDGUT	HINDGUT
Trakea & andningsvägar	Understa tolvfingertarmen**	Distal 1/3 av tvärkolon
Lungor	Jejunum	Descenderande tjocktarm
Säckslang	Ileum	Sigmoid kolon
Mage	Cecum	Rektum
Mage	Cecum	Rektum
Lever	Blindtarm	Övre analkanalen
Gallblåsa & gallgångar	Skjutande tjocktarm	Urogenitala sinus
Pankreas (dorsalt & ventralt)	Proximala 2/3 av tjocktarmen
Övre duodenum*
*andel som betjänas av myr. & post. superior pancreaticoduodenal arteries	**portion som betjänas av ant. & post. inferior pancreaticoduodenal arteries

C. Definitiva indelningar av tarmröret

• I bukhålan är tarmen slutgiltigt indelad i för-, mellan- och stjärtmage BASERAD PÅ ARTERIALFÖRSÖRJNINGEN:
• Foregut-derivat i buken försörjs av grenar av arteria celiaca
• Midgut-derivat försörjs av grenar av arteria mesenterica superior
• Hindgut-derivat försörjs av grenar av arteria mesenterica inferior

D. Cranio-caudal utformning av tarmröret

• specifika områden i tarmröret (dvs. det som kommer att bli lunga jämfört med det som kommer att bli matstrupe jämfört med magsäcken etc.) och viktiga korsningar (t.ex. gastro-esofageal junction) etableras genom ett cranialt till kaudalt mönster av segmentella, kombinatoriska ”koder” av HOX-genuttryck i endodermen och mesodermen hos det tidiga embryot.

E. Radial mönstring av tarmröret

• koncentrisk skiktning av tarmröret åstadkoms till stor del via uttryck av Sonic Hedgehog (SHH) i endodermen, vilket hämmar differentiering av glatt muskulatur och neuronala nervceller nära endodermen. Längre bort från endodermen är SHH-koncentrationen lägre, vilket möjliggör differentiering av glatt muskulatur och neuroner i muscularis externa. Senare i utvecklingen försvinner SHH-uttrycket, vilket möjliggör utveckling av glatt muskulatur i muscularis mucosae och neuroner i submucosal plexus.

• När tarmröret utvecklas förökar sig endodermen snabbt och OCCLUDER faktiskt tillfälligt rörets lumen runt den femte veckan. Tillväxt och expansion av mesodermkomponenter i väggen i kombination med apoptos av en del av endodermen omkring den 7:e veckan orsakar återkanalisering av tuben så att lumen vid den 9:e veckan är öppen igen.

Denna process för ocklusion och återkanalisering sker genom hela röret (från matstrupen till anus) och fel i denna process kan inträffa var som helst längs röret, vilket leder till stenos (förträngning av lumen eller till och med regelrätt ocklusion) i det området.

F. Mesenterier i tarmröret (se figuren på föregående sida)

• Den thorakala matstrupen och anus är förankrade i kroppsväggen och är därför retroperitoneala
• Magsäcken och levern är upphängda i ett mesenterium som är fäst vid de dorsala OCH ventrala kroppsväggarna:
• Magens dorsala mesenterium blir större omentum
• Leverns ventrala mesenterium blir falciform ligament
• Magens mesenterium mellan magsäcken och levern blir mindre omentum
• Resten av mag- och tarmkanalen hänger upp i ett dorsalt mesenterium, Den har sitt namn efter det organ som den är knuten till (mesoduodenum, mesoappendix, mesocolon etc.).)
• Vissa delar av GI-kanalen förblir intraperitoneala hos den vuxne och är därför upphängda av ett mesenterium.
• Vissa delar av GI-kanalen trycks dock mot kroppsväggen under utvecklingen och det dorsala mesenteriet införlivas i kroppsväggen, vilket gör att organet blir sekundärt retroperitonealt.

En sammanfattning av vad som är retroperitonealt, intraperitonealt eller sekundärt retroperitonealt hos vuxna:

.

Retroperitonealt	Intraperitonealt	Sekundärt retroperitonealt
thorakal esofagus	abdominal esofagus	pancreas
rectum	mjölk	duodenum
anus	mage	uppstigande tjocktarm
	lever & gallblåsa	nedåtgående tjocktarm
	jejunum & ileum
	cecum & blindtarmen
	sigmoidkolon

II. Derivat från förloppet:
A. Esofagus

• I regionen av förloppet precis kaudalt om svalget utvecklas två längsgående kammar som kallas trakeoesofagealveck och som delar röret ventralt i luftstrupen (och efterföljande lungknoppar), och dorsalt i matstrupen.

• Som för resten av tarmröret blir matstrupens lumen tillfälligt OCCLUDERAD runt den femte utvecklingsveckan och återkanaliseras runt den nionde veckan.

• Ösofagus är initialt kort och måste växa i längd för att ”hänga med” i den totala längdtillväxten hos embryot.

Kliniska överväganden

• Ösofagusatresi
• uppstår när de trakeo-osofageala åsarna avviker för långt dorsalt, vilket gör att den övre matstrupen slutar som ett stängt rör.
• åtföljs vanligen av en trakeoesofageal fistel, varvid tarminnehåll kan aspireras in i lungorna efter födseln och orsaka inflammation (pneumonit) eller till och med infektion (lunginflammation).
• typiskt förknippad med polyhydramnios före födseln (fostret kan inte svälja fostervatten och det ansamlas i fosterhålan). Postnatalt kommer barnet att regurgitera omedelbart vid matning och om det finns en trakeoesofageal fistel kommer det att finnas en trängsel i lungorna.
• Esofagusstenos
• uppstår när esofagus misslyckas med att rekanalisera
• också typiskt förknippad med polyhydramnios prenatalt. Postnatalt kommer barnet att regurgitera omedelbart vid matning. Det finns dock vanligtvis INTE någon trakeoesofageal fistel, så lungorna kommer vanligtvis INTE att vara överbelastade.
• Kongenitalt hiatalt bråck
• uppstår när esofagus inte växer tillräckligt i längd. Som en följd av detta är matstrupen för kort och drar därför in den kardiella magsäcken i den esofageala hiatusen i diafragman. Den komprometterade strukturen i hiatusen som blir följden kan göra det möjligt för annat tarminnehåll (vanligtvis slingor av tunntarmen) att bråka upp i brösthålan.

B. Magsäcken

• framträder först som en fusformig dilatation av förspjälkningens endoderm som genomgår en 90° rotation så att den vänstra sidan rör sig ventralt och den högra sidan rör sig dorsalt (vagusnerverna följer denna rotation, vilket är anledningen till att den vänstra vagus blir främre och den högra vagus blir bakre).

• Differentiell tillväxt på vänster och höger sida etablerar den större respektive mindre krökningen; Kranio-caudal rotation tippar pylorus superior

• magsäckens dorsala OCH ventrala mesenterier bibehålls för att bli större och mindre omenta, respektive

• proliferation av mesoderm-avledd glatt muskulatur i den kaudala änden av magsäcken bildar den pyloriska sfinktern (beroende av en mängd olika genetiska faktorer)

Kliniska överväganden

• Hypertrofisk pylorisk stenos
• uppstår på grund av överproliferation (hypertrofi) av den glatta muskulaturen i den pyloriska sfinktern
• Ännu mer vanligt (0.5 % till 0,1 % av spädbarn), mer hos män än hos kvinnor; tenderar också att förekomma i familjer
• är kliniskt förknippad med kraftiga eller ”projektila”, icke-biliga kräkningar kort efter matning (vanligen ~1 timme) eftersom den hypertrofiska sfinktern förhindrar gastrisk tömning i tolvfingertarmen. Uppkastningen är vanligen icke-biliös eftersom blockeringen är UPSTREAM av den duodenala papillen där gallan tillförs tarmslangen. Den hypertrofiska sfinktern kan ibland palperas som en liten knut vid den högra costala marginalen i epigastrisk region – ibland kan kontraktioner av sfinktern till och med ses eller kännas under huden.

C. Lever

• uppstår ur den ventrala förloppsendodermen i anslutning till septum transversum (mesodermen i septum transversum och hjärtat under utveckling sänder ut signaler som får denna region av endoderm att bli lever).

• Leverns parenkym (strängar av hepatocyter och förgrenade rör av gallgångar) interkalerar inom vävnaden i septum transversum och plexus av vitellina kärl, vilket förklarar den övergripande arkitektur som observeras hos den vuxna människan (plattor av hepatocyter, som härstammar från endodermet, omgivna av vaskulära sinusoider, som härstammar från mesodermet).

D. Pankreas

• Det endodermala fodret i förloppet bildar TVÅ utväxter kaudalt om den bildande levern: den ventrala bukspottkörtelknoppen och den dorsala bukspottkörtelknoppen.

• I varje knopp utvecklas endodermen till förgrenade tubuli som är knutna till sekretoriska acini (den exocinre bukspottkörteln). Den endokrina bukspottkörteln (Langerhansöarna) uppstår från stamceller vid kanalernas förgreningspunkter som sedan utvecklas till diskreta öar av vaskulariserad endokrin vävnad inom parenkymet av den exokrina körtelvävnaden.

• Primär rotation av tarmröret (diskuteras senare), gör att de ventrala och dorsala knopparna smälter samman till vad som vanligtvis är ett ENKELT organ hos den vuxne:
• Den uncinata processen i bukspottkörtelhuvudet härstammar från den ventrala bukspottkörtelknoppen
• Den återstående delen av bukspottkörtelhuvudet, bukspottkörtelkroppen och bukspottkörtelns svans härstammar från den dorsala bukspottkörtelknoppen

Fel vid sammansmältningen kan resultera i en ringformig bukspottkörtel som lindar sig kring duodenum, vilket kan orsaka obstruktion – vars symtom skulle likna pylorusstenos förutom att kräkningen kan vara gallig och att det INTE skulle finnas en palpabel knut i epigastrisk region.

E. Proximal eller övre duodenum

• kommer från den kaudalaste delen av förloppet och försörjs av främre och bakre grenar av den övre pankreasoduodenala artären, som är en gren av arteria celiacus.
• Med rotation av tarmröret trycks duodenum och bukspottkörteln upp mot kroppsväggen och blir sekundärt retroperitoneala.

III. Derivat av mellangärdet
A. Distala eller nedre duodenum

• kommer från den kranialaste delen av mellangärdet och försörjs av främre och bakre grenar av arteria pancreaticoduodenal inferior, som är en gren av arteria mesenteria superior.
• Som resten av duodenum blir den sekundärt retroperitoneal
• Som resten av hela mag-tarmkanalen är lumenet oblitererat övergående under utvecklingen för att sedan återkanaliseras.

Om duodenum inte återkanaliseras kan det resultera i stenos (förträngning) eller atresi (fullständig blockering), vars symtom skulle vara gallig projektilkräkningar en timme eller så efter matning.

B. Jejunum, ileum, cecum, appendix, ascending colon och proximala 2/3 av transverse colon

• förlängs snabbt bortom kapaciteten i bukhålan och bildar därför en U-formad slinga som går in i naveln och är orienterad parallellt med embryots axel så att det finns en övre, eller kranial, slinga och en nedre, eller kaudal, slinga.

• Den övre slingan innehåller det som kommer att bli jejunum och övre delen av ileum.

• Den nedre eller kaudala slingan innehåller vad som kommer att vara nedre ileum, cecum, appendix, stigande kolon och proximala 2/23 av colon transversus. Blindtarmen kan ses som ett divertikel som till en början pekar nedåt eller mot svansen.

• Mittpunkten av slingan (som är framtida ileum) är fäst vid en långsträckt rest av gulesäcken som kallas vitellinkanalen och som normalt blir utplånad.

Om vitellinskanalen inte utplånas kan det leda till divertiklar (utplockning av tarmslangen) som kallas Meckels divertiklar,vitellincystor eller vitellinfistlar (en förbindelse mellan tunntarmen och huden). Dessa kommer ofta att vara fästade i ena änden vid naveln och i andra änden vid ileum.

• tarmslangen genomgår en PRIMÄR rotation på 90 grader moturs (om man tittar på embryot) så att den nedre slingan (som har blindtarmen) befinner sig på embryots vänstra sida.

• I takt med att embryot växer expanderar bukhålan och drar därmed in tarmslangen tillbaka in i buken, varvid tarmslangen roterar ytterligare 180 grader så att blindtarmen hamnar i övre högra kvadranten.

• Den växande tjocktarmen trycker ner blindtarmen till dess slutliga placering i nedre högra kvadranten.

Om man inte lyckas dra tillbaka allt tarminnehåll i bukhålan eller helt stänga den ventrala kroppsväggen vid naveln kan det leda till en oomphalocoele, där tarminnehållet bråkar ut ur kroppsväggen.

Defekter och variationer i rotationen kan orsaka en mängd olika avvikande anatomiska positioner av viscera som ofta är asymtomatiska, men viktiga att uppskatta när man försöker diagnostisera och/eller behandla gastrointestinala problem (t.ex. onormal positionering av blindtarmen på grund av malrotation bör beaktas när man försöker diagnostisera blindtarmsinflammation). Malrotation kan också orsaka vridning eller volvulus av tarmslangen vilket resulterar i stenos och/eller ischemi.

III. Derivat av bakre tarmen

• innefattar den distala 1/3 av tvärkolon, nedåtgående kolon, sigmoidkolon, rektum och övre analkanalen.
• bakre tarmens ändpunkt slutar i en endodermklädd påse som kallas kloak, som är gemensam med den framväxande nedre urogenitalkanalen.
• Bildningen av ett urorektala septum delar upp kloaken ventralt i urogenitala sinus och dorsalt i rectoanalkanalen:
• urogenitala sinus bidrar till de nedre urogenitala kanalerna:
• blåsan (utom trigonen), urinröret och slidan hos kvinnan
• blåsan (utom trigonen), prostatakörteln samt prostata- och membranurethra hos mannen
• rektoanalkanalen: bildar rektum och övre analkanalen
• urorektala septum: utvecklas till perinealkroppen
• Den del av kloaken där endodermen i bakre delen av tarmen är upp mot hudens ektoderm bryts ner för att möjliggöra bildandet av anus.

Om kloakmembranet inte bryts ner kan det resultera i ett imperforat anus.

Om det inte skapas tillräckligt med mesoderm under gastrulation kan det resultera i analatresi där det inte sker en tillräcklig utveckling av väggen (nämligen den glatta muskulaturen och bindväven) i den rektoanaliska kanalen
Svårigheter vid delningen av kloakanalen (som vanligtvis åtföljs av analatresi) kan leda till en mängd olika avvikande anslutningar av rektalkanalen till delar av urogenitala trakten.

• Innervation av bakre tarmen uppnås via migrationen av vagala och sakrala neuralkamceller in i väggen i bakre tarmen följt av deras differentiering till neuroner i de submukosala och myenteriska plexuserna (detsamma gäller för mellangärdet och förtgärdet med undantag för att de endast tar emot vagala neuralkammarceller).

Om neural crest-cellerna inte migrerar och/eller differentieras till neuroner i en del av tarmen kommer det att resultera i ett aganglionärt segment (saknar submukosala och myenteriska ganglier). Huvudfunktionen för dessa ganglier är att möjliggöra lokal avslappning i tarmrörets vägg, så att det aganglionära segmentet är toniskt kontraherat, vilket leder till obstruktion. Av olika skäl är de distala delarna av tjocktarmen mest mottagliga för detta problem, vilket leder till ett tillstånd som kallas Hirschsprungs sjukdom eller medfött megakolon. De drabbade personerna uppvisar ofta en mycket utspänd buk på grund av förekomsten av ett aganglionärt segment av tjocktarmen (vanligen i colon sigmoideum) som orsakar en blockering och sedan en uppsamling av avföring (och en massiv utvidgning) i det nedåtgående kolonet.

Praktikfrågor

1. Vilket av följande ämnen härstammar INTE åtminstone delvis från mellangärdet?

1. lunga
2. duodenum
3. jejunum
4. ileum
5. transversa tjocktarmen

ANSVAR

3. Under tarmens utveckling:

1. pankreas förblir retroperitoneal under hela sin utveckling.
2. levern härstammar från mellangärdet.
3. baktarmen försörjs av celiacusartären.
4. den glatta muskeln i matstrupens vägg härstammar från splanchnisk mesoderm.
5. ALLA ovanstående

ANSWER

5. Meckels divertiklar, vitellina cystor eller vitellina fistlar förekommer oftast i samband med:

1. blåsan
2. duodenum
3. jejunum
4. ileum
5. ALLA ovanstående

ANSWER

6. Under utvecklingen av tarmen:

1. Pankreas är ursprungligen intraperitoneal men blir i andra hand retroperitoneal
2. Levern uppstår som ventrala och dorsala endodermala knoppar som sedan smälter samman till ett enda organ

.

3. Förmagsäcken försörjs av den övre mesenteriska artären
4. Hela lumen i mag-tarmkanalen förblir öppet under hela utvecklingen
5. ALLA ovanstående

ANSVAR

7. Det stora omentumet härstammar från:

1. dorsala mesenteriet i kolon
2. dorsala mesenteriet i tunntarmen
3. ventrala mesenteriet i levern
4. dorsala mesenteriet i magsäcken
5. ventrala mesenteriet i magsäcken

ANSVAR

Frågorna 8 och 9 gäller följande fall:
Ett en vecka gammalt manligt spädbarn tas in av föräldrarna som rapporterar om galliga projektilkräkningar cirka 2 timmar efter varje matning. Barnet har inte gått upp mycket i vikt sedan födseln och föräldrarna kommenterar att barnets blöjor inte är särskilt smutsiga eller när de byts. Vid fysisk undersökning är barnet slö och uppvisar tecken på uttorkning. Hjärt- och andningsfrekvensen är något förhöjd, men i övrigt verkar hjärta och lungor normala. Vid fysisk undersökning är buken okej

8. Vilket av följande tillstånd förklarar bäst spädbarnets tecken och symtom?

1. trakeoesofageal fistel
2. pylorisk stenos
3. volvulus i ileum
4. jejunalatresi
5. Hischsprungs sjukdom

ANSVAR

9. Den mest sannolika orsaken till spädbarnets tillstånd är:

1. hyperproliferation av mesodermal vävnad associerad med tarmröret
2. underlåtenhet att producera tillräckligt med mesodermal vävnad under gastrulation
3. underlåtenhet för tarmröret att re-kanaliseras under utvecklingen
4. bristfällig migration och/eller differentiering av neuralkamceller
5. malrotation av tarmröret

ANSWER

För punkterna 10 – 12 nedan, Välj det alternativ med en bokstav från följande lista som är närmast förknippat med varje numrerad punkt nedan. Alternativen i listan kan användas en gång, flera gånger eller inte alls.
a. leverens ventrala mesenteri
b. leverens dorsala mesenteri / magsäckens ventrala mesenteri
c. magsäckens dorsala mesenterium
e. vitellinkanalen
f. allantois

10. urachalcyste ANSWER

11. falciform ligament ANSWER

12. lesser omentum ANSWER

12.