8. Vývoj trávicí soustavy 2. část MAREK HAMPL 5. 4. 2023 BI6140 EMBRYOLOGIE 1 Dotaz: hranice mezi dentinem a sklovinou BI6140 EMBRYOLOGIE 2 o Dentinoenamel junction nebo Dentin-Enamel junction (DEJ) nebo Amelo-Dentinal junction (ADJ) o česky: Dentino-Sklovinná hranice Before We are Born. 10. Edice. Moore and Persaud. o bazální membrána mezi nezralými ameloblasty a odontoblasty o rozpad bazální membrány o dozrávání ameloblastů a počátek tvorby skloviny o kontakt mezi sklovinou a dentinem – rozpadající se bazální membrána mineralizuje o vznik Dentino-Sklovinné hranice Vývoj struktur z primitivního střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 3 o vývoj jícnu a žaludku o Vývoj tenkého střeva o Vývoj tlustého střeva o Vývoj anorektální oblasti o Vývoj žláz trávicího systému o Vývojové vady trávicího systému Vznik a vývoj primitivního střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 4 o slepě zakončená trubice primitivního střeva spojuje kraniální a kaudální část vyvíjejícího se živočicha o na obou stranách spojení endodermu střeva s ektodermem, vznik dvou membrán: o Primitivní střevo rozděleno na tři části: o přední střevo – hrtan, jícen, žaludek, kraniální část duodena o střední střevo – od jaterního pupene po oblast příčné části tlustého střeva o zadní střevo – od příčné části tlustého střeva po kloakovou membránu přední střevo střední střevo zadní střevo o kraniálně – spojení s primitivní ústní dutinou (stomodeum) – orofaryngeální membrána o kaudálně – spojení s primitivním řitním otvorem (proktodeum) - kloaková membrána Vývoj střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 5 o vývoj z kaudální části předního střeva, středního a zadního střeva o prodlužování středního střeva – vznik smyčky středního střeva ventrálně (na „dně“ zbytek trubice spojující střevo se žloutkovým váčkem) o sestupná část smyčky – distální část (dvanáctník), jejunum (lačník) a ileum (kyčelník) o vzestupná část smyčky – distální část ilea, slepé střevo, vzestupná část kolonu, část příčného kolonu upraveno McGeady et al. Veterinary Embryology. 2009 ventrálně vitelo-intestinální duktus dorzální závěs duodenum žaludek jejunum ileum slepé střevo příčný kolon vzestupný kolon sestupný kolon o prodlužování smyčky – přechodně opouští břišní dutinu a vystupuje do extraembryonální dutiny – fyziologická pupečníková kýla o počátek dorzo-ventrální rotace kraniálně kaudálně příčný kolon vzestupný kolon slepé střevo ileum jejunum sestupný kolon žaludek jejunum vzestupný kolon slepé střevo ileum dvanáctník Vývoj střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 6 o dorzo-ventrální rotace – přesun struktur o 180O o struktury sestupné části smyčky → kaudálně o struktury vzestupné části smyčky → kraniálně upraveno McGeady et al. Veterinary Embryology. 2009 o prodlužování sestupné části – tvorba zatočených smyček – základ tenkého střeva o vzestupná část, základ tlustého a slepého střeva, roste pomaleji o další růst – v extraembryonální dutině není dostatek prostoru – návrat sestupné a vzestupné části dovnitř příčný kolon žaludek jejunum ileum slepé střevo vzestupný kolon sestupný kolon duodenum Vývoj střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 7 o návrat základu střeva způsobuje další rotaci upraveno McGeady et al. Veterinary Embryology. 2009 o dochází k dalšímu prodloužení kliček základu tenkého a tlustého střeva o přesun struktur: o původně sestupná část vlevo o původně vzestupná část vpravo o základ sestupného kolonu vlevo Střevní „kličkování“ BI6140 EMBRYOLOGIE 8 o Mísa se špagetami? o Jaký mechanizmus je zodpovědný za tvorbu střevních kliček? o specifická molekula pro pojivovou tkáň - hyaluronan o modifikace aminokyselinovými řetězci – pouze jedna strana střeva o akumulace modifikovaného hyaluronanu na jedné straně o rozšiřování jedné strany o levostranné ohýbání/naklánění o vznik střevní rotace WT embryo Embyro mut Kurpios et al. 2018. Nature Vývoj střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 9 o endoderm – výstelka střeva o mezoderm – cévy, svalovina, pojivová tkáň o diferenciace buněk endodermu → vliv růstu, zesílení a diferenciace mezodermu do hladkých svalů o vznik specifické střevní mukózy – krypty a klky klky krypta enterocyt mikroklk Teach me Physiology Vývoj tenkého střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 10 o vznik prvních klků ve dvanáctníků – proliferace a infiltrace mezenchymových buněk do vrstevnatého epitelu, tvorba klků z duodena směrem k ileu o transformace pseudostratifikovaného epitelu do jednovrstevného cylindrického o vznik meziklkové zóny – intenzivně proliferující buňky o intenzivní proliferace způsobuje částečné nebo úplné zneprůchodnění lumen střeva – rekanalizace probíhá tvorbou vakuol a jejich následnou fúzí o epitel klků – diferenciace do enterocytů, pohárkových buněk a enteroendokrinních buněk klk enterocyt pohárková b. enteroendokr. b. Zhang et al. 2019. MDPI Animals Kwon et al. 2020. Front Cell Dev Biol Vznik a vývoj kartáčového lemu: mikroklky BI6140 EMBRYOLOGIE 11 o apikální povrch enterocytů – tvorba řasinek v mebráně, tzv. mikroklků o zvětšení povrchu střeva o role aktinových filament – tvorba a organizace na apikálním povrchu o morfogeneze o počátek embryonálně o formování, růst a organizace pokračuje perinatálně (období narození) o další tvarové změny postnatálně Reicher and Uni, 2021. Poultry Science Kwon et al. 2020. Front Cell Dev Biol Vznik krypt BI6140 EMBRYOLOGIE 12 o meziklková zóna – počátek invaginace tzv. apikální konstrikcí o buňky proliferují a nadále invaginují do podkladového mezenchymu o vznik střevních krypt – zásobník progenitorových buněk o Tři typy buněk: o kmenové buňky – zdroj nezralých progenitorů o přechodně se dělicí buňky o Panethovy buňky Zhang et al. 2019. MDPI Animals Sumigray et al. 2018. Dev Biol mezenchym mezenchym invaginace enterocyt pohárková b. enteroendokr. b. přechodně dělicí Panethova kmenová klk krypta Vývoj tlustého střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 13 o klky a krypty vznikají ve stejnou dobu (na rozdíl od tenkého střeva) z endodermu, migrace mezenchymových buněk do vznikajících klků o v průběhu vývoje apikální část klků zesiluje o oplošťování a transformace klků do šířky – klky typické pro tenké střevo mizí o Enterocyty o Enteroendokrinní buňky o Pohárkové buňky o prostory mezi bázemi klků se vyvíjejí v permanentní krypty o Kmenové buňky o Panethovy buňky Kostorous et al. 2020. Int J Mol Med klk krypta o vývoj ze středního a koncového střeva Vývojové vady střeva BI6140 EMBRYOLOGIE 14 o Střevní atrézie o Nedostatečný růst nebo nedostatečná rekanalizace o často v oblasti duodena o způsobuje zvracení, neprůchodnost střev o řešeno chirurgicky o Narušená střevní rotace s volvulem o často doprovázeno chyběním mezenteria o způsobeno chybným uložením střev při návratu do břišní dutiny a chybnou rotací o zauzlování střevního závěsu a blokace střeva o nutný chirurgický zákrok Vývoj rekta a análního kanálu BI6140 EMBRYOLOGIE 15 o koncová část trávicí soustavy o část tvořená z endodermu zadního střeva o část tvořená z ektodermu tzv. proktodeum (primitivní řitní otvor) o spojení endodermu a ektodermu – kloaková membrána, prolomení a zprůchodnění trávicí soustavy zadní střevo proktodeum anální kanál rektum o anální svěrače se vyvíjejí z mezodermu kloaková membrána Anorektální vývojové vady BI6140 EMBRYOLOGIE 16 o chybně vyvinutý řitní otvor o nedostatečně vyvinuté slepě ukončené rektum o vznik otvoru (fistula) do jiných vyvíjejících se struktur (močová trubice, močový měchýř, penis, pochva) o vyvinutí řitního otvoru na jiném místě o zúžení análního kanálu o neuskutečnění perforace kloakové membrány UCSF. Dep Surgery Vývoj jater BI6140 EMBRYOLOGIE 17 o rozhraní předního a středního střeva o odstup žloutkového váčku ze střeva o v oblasti transverzálního septa (základ pro vývoj bránice) o interakce mezi endodermem primitivního střeva a mezenchymem ze splanchnického mezodermu o ventrální strana kaudální oblasti předního střeva – vznik jaterního divertikula → společný základ pro játra a žlučník o základ jater – pars hepatica (větší část uložená kraniálně) o základ žlučníku – pars cystica (menší kaudální invaginace) upraveno McGeady et al. Veterinary Embryology. 2009 dorzální mezogastrium (splanchnický mezoderm) dorzálně ventrálně základ žlučníku základ jater Vývoj jater BI6140 EMBRYOLOGIE 18 o endodermový základ jater prorůstá kranio-ventrálně do ventrálního mezogastria (splanch. mezoderm) a dosahuje až do transverzálního septa o proliferace epitelových buněk (endoderm) – diferenciace v hepatoblasty (jaterní buňky) – další prorůstání do mezenchymu transverzálního septa o tvorba jaterních sinusoid (kapiláry) z mezodermu o část původního divertikula mezi rozdvojením základu jater a žlučníku a primitivním střevem – hlavní žlučovod o hepatoblasty vytvářejí jaterní trámce o z mezenchymu septa vzniká obal (kapsula) upraveno McGeady et al. Veterinary Embryology. 2009 základ žaludku transverzální septum jaterní trámce ventrální mezogastrium základ žaludku jaterní trámce bránice základ obalu hlavní žlučovod Vývoj jater BI6140 EMBRYOLOGIE 19 o výstelka pupene tvořena endodermovými buňkami - hepatoblasty o změna z cylindrických buněk na pseudovrstevnatý epitel o Epitelo-mezenchymová tranzice (EMT) – hepatoblasty opouštějí jaterní pupen, migrují a osidlují mezenchym transverzálního septa o endotelové buňky se zamíchávají mezi migrující hepatoblasty – tvorba jaterních sinusoid (výměna látek mezi cévním systémem a jaterními buňkami) o shlukování endotelových buněk – základ pro tvorbu cév Lemaigre, 2009. Rev Basic Clinic Gastroenter transverzální septum endotelové buňky hepatoblasty bazální membrána jaterní divertikulum pseudostratifikovaný epitel endotelové buňky EMT Vývojové vady jater BI6140 EMBRYOLOGIE 20 o Ageneze jater o kompletní absence jater o neslučitelné se životem o Absence nebo hypoplazie jaterních laloků o nevyvinutí jednoho nebo více částí jater o nedostatečně vyvinutá část jater o často spojeno s pohyblivým žlučníkem o Ageneze hlavního žlučovodu o vyprazdňování přímo do žlučníku o ze žlučníku vyprazdňování přes žlučníkový vývod do dvanáctníku o velmi vzácné Vývoj žlučníku BI6140 EMBRYOLOGIE 21 o ventrální strana kaudální oblasti předního střeva – vznik jaterního divertikula → společný základ pro játra a žlučník o embryonální atrofie žlučníku – koně, krysy, velryby o žlučníkový základ se zvětšuje a prodlužuje se, ze stopky vzniká žlučníkový vývod o žlučníkový vývod nejdříve dutá trubice – proliferací vzniká plný útvar – rekanalizace vznikem vakuol v epitelových buňkách Cardinale et al. 2012. Nat Rev Gastroenterol Hepatol jaterní část žlučník žaludek žlučníkový vývod žlučník hlavní žlučovod žlučník stopka (žlučníkový vývod) Vývojové vady žlučníku BI6140 EMBRYOLOGIE 22 o Ageneze žlučníku o kompletní absence žlučníku o nedochází k růstu žlučníku ze žlučníkové části jaterní invaginace (pars cystica) o Hypoplázie žlučníku o nedostatečný vývoj žlučníku o vznik pouze malého žlučníkového základu o Rozštěp žlučníku o dochází k rozdělení základu žlučníku v průběhu vývoje na dva základy (divertikulum) Vývoj slinivky břišní BI6140 EMBRYOLOGIE 23 Gorelick et al. 2003. Gastrointestinal Teaching Project o dva základy z endodermu předního střeva: o dorzální – vývoj dříve o ventrální – vývoj později z jaterního divertikula o rotace žaludku a střeva – přesun ventrálního základu, kontakt s dorzálním základem o vývod ventrálního základu – napojení hlavního vývodu slinivky na hlavní žlučovod, dohromady vývod tvoří větší dvanáctníkovou papilu (VDP) o vývod dorzálního základu – přídavný vývod slinivky, vytváří menší dvanáctníkovou papilu (MDP) vytvoření základů žaludek dorzální základ ventrální základ rotace hlavní žlučovod fúze vývod dorzálního základu vývod ventrálního základu MDP VDP o fúze základů – vznik jedné struktury Vývoj slinivky břišní BI6140 EMBRYOLOGIE 24 O´Dowd and Stocker, 2013. Front Physiol o invaginace epitelového (endoderm) pupene do okolního mezenchymu (mezoderm splanchnopleury) o proliferace epitelových buněk, větvení v mezenchymu o počátek rozrůzňování buněk o buňky vývodů – tvoří vývodné kanálky o acinární buňky – exokrinní část pankreatu o buňky ostrůvků – endokrinní část pankreatu o acinární buňky – tvorba sekrečních váčků spojených s vývody vedoucí do dvanáctníku, exokrinní buňky o buňky ostrůvků – epitelo-mezenchymová tranzice, migrace do mezenchymu, diferenciace do endokrinních buněk, rozvoj cév vznik epitelového pupene větvení diferenciace acinární prekurzory prekurzory buněk ostrůvků zrání vznikající ostrůvky sekreční váčky vývody Vývojové vady slinivky břišní BI6140 EMBRYOLOGIE 25 o Pancreas divisum o nedochází k fúzi dorzálního vývodu pankreatu se žlučovodem o větší část (dorzální) odvádí pankreatické šťávy pouze přes menší vývod o menší část (ventrální) odvádí do hlavního žlučovodu o nedostatečný odvod – způsobuje záněty pankreatu o 4 – 14 % populace o Anulární pankreas o nejčastější vrozená anomálie pankreatu o defekt v rotaci ventrální části pankreatu o vzniká prstenec pankreatické tkáně obepínající duodenum o u většiny pacientů způsobuje částečnou nebo úplnou neprůchodnost duodena Poznatky z dnešní přednášky oVývojové procesy v průběhu vzniku střeva oVývoj tenkého střeva oVývoj tlustého střeva oVývoj anorektální oblasti oVývoj jater oVývoj žlučníku oVývoj slinivky břišní oVývojové vady BI6140 EMBRYOLOGIE 26