消化系统和呼吸系统的发生

第23章 消化系统和呼吸系统的发生,Development of Digestive and Respiratory Systems,概述,人胚第34周，胚盘向腹侧卷折，内胚层被卷入胚体内，形成一条头尾走向的封闭管道，称原始消化管或原肠。其头端起自口咽膜，尾端止于泄殖腔膜，它们分别于第4周和第8周破裂，原始消化管遂与外界相通。从头端至尾端，原始消化管依次分为前肠、中肠和后肠。中肠的腹侧与卵黄管相通（图23-1）。前肠将分化为部分口腔底、舌、咽至十二指肠乳头之间的消化管、肝、胆囊、胆管、胰腺、喉及其以下的呼吸道、肺、胸腺、甲状腺和甲状旁腺等器官。中肠将分化为自十二指肠乳头至横结肠右2/3之间的消化管。后肠将分化为自横结肠左1/3至肛管上段的消化管以及膀胱和尿道的大部。消化管与呼吸道的上皮及腺的实质大多来自原始消化管的内胚层，而结缔组织和肌组织则来自脏壁中胚层。,一、消化系统的发生（一）前肠的演变,1.食管的发生 食管由呼吸憩室至胃之间的一段前肠分化而来。第5周时食管还很短，后来，随着颈的出现和心、肺的下降而迅速增长。食管上皮最初为单层，后来变为复层。上皮周围的间充质分化为食管壁的结缔组织和肌组织。,2. 胃的发生,胃原基出现于第4周，是前肠尾段形成的梭形膨大，恰位于原始横隔的下方，以腹、背系膜与体壁相连。第5周时，其背侧壁生长迅速，形成胃大弯；腹侧壁生长缓慢，形成胃小弯。第78周时，胃大弯头端向上膨出，形成胃底。由于胃背系膜生长迅速以形成突向左侧的网膜囊，致使胃沿头尾轴顺时针方向旋转90，即胃大弯由背侧转至左侧，胃小弯由腹侧转至右侧。胃的头端因肝的增大而被推向左侧，胃的尾端则因十二指肠紧贴于腹后壁而被固定。这样，胃即由原来的垂直方位变成了由左上至右下的斜行方位（图23-2）。,3.十二指肠的发生,十二指肠由前肠尾段和中肠头段共同形成，两段的交界点即肝憩室（hepatic diverticulum）的发生处。伴随着胃的旋转，十二指肠先形成一个突向腹侧的“C”形肠袢，尔后转向右侧（图23-4）。由于十二指肠自身的旋转和胰头的迅速生长，使十二指肠由腹腔正中转到腹腔右侧。后来，由于十二指背系膜的消失，使十二指肠大部固定于腹膜后位。,4.肝和胆囊的发生,第4周初，前肠末端腹侧壁内胚层上皮增生，形成一囊状突起，称肝憩室或肝芽，是肝和胆囊的原基。肝憩室迅速增大，很快长入心脏与卵黄蒂之间的间充质即原始横隔内。肝憩室末端膨大，很快即分为头、尾两支（图23-3）。头支较大，为肝原基。肝憩室尾支较小，又称胆囊憩室，发育为胆囊和胆囊管。肝憩室根部则发育为胆总管。最初，胆总管开口于十二指肠的腹侧壁。以后，因十二指肠右侧壁发育快于左侧壁以及十二指肠的转位，胆总管的开口逐渐移至十二指肠的背内侧（图23-3）。,5. 胰腺的发生（1）,第4周末，前肠尾端内胚层细胞增生，形成两个憩室。先出现的一个位于背侧，位置稍高，与腹侧的肝憩室相对，称背胰芽。晚出现的一个位于腹侧，紧靠肝憩室的尾侧缘，体积略小，称腹胰芽（图23-3）。背、腹胰芽的上皮细胞增生，形成细胞索。这些细胞索反复分支，其末端形成腺泡，与腺泡相连的各级分支形成各级导管。于是，背、腹胰芽分化成了背胰和腹胰，它们各有一条贯穿腺体全长的总导管，分别称背胰管和腹胰管。第5周，当肝憩室基部伸长，形成胆总管时，腹胰管便成了胆总管上的一个分支（图23-3）。,5. 胰腺的发生（2）,由于胃和十二指肠方位的变化和肠壁的不均等生长，腹胰经右侧转向背侧并与背胰融合，形成一个胰腺。腹胰形成胰头的下份和钩突（uncinate process），背胰形成胰头上份、胰体和胰尾。腹胰管与背胰管远侧段沟通，形成主胰导管（main pancreatic duct），与胆总管汇合后，共同开口于十二指肠乳头。背胰管的近侧段大多退化消失，在少数个体形成副胰管，开口于十二指肠副乳头（图23-3）。第3个月时，部分细胞脱离上皮细胞索，形成腺泡间的细胞团。这些细胞团后来分化为胰岛并于第5个月开始行使内分泌功能。,（二）中肠的演变,1. 45周发育第4周时，由于卵黄囊变窄，使中肠变为一条与胚体长轴平行的直管，借背系膜连于背侧体壁。第5周时，由于中肠增长速比胚体快，致使十二指肠以下的一段中肠向腹侧弯曲，形成一矢状位的“U”形肠袢，称中肠袢（midgut loop）或原始肠袢（primary intestinal loop）。中肠袢顶部与卵黄蒂相连并以此为界分为头、尾两支，分别称中肠袢头支(cephalic limb)和尾支(caudal limb)（图23-4A），肠系膜上动脉行于中肠袢背系膜的中轴部位。,2. 68周发育,第6周时，中肠袢生长迅速，加之肝和中肾的增大，腹腔容积相对变小，迫使中肠袢突入脐带中的胚外体腔即脐腔（umbilical coelom）内，形成生理性脐疝（physiological umbilical herniation）（图25-4B）。第68周，中肠袢在脐腔内继续增长，同时以肠系膜上动脉为轴，逆时针方向（由胚胎腹侧观）旋转90，致使中肠袢由矢状位转为水平位，即头支转至右侧，尾支转至左侧（图23-4B）。这时，尾支出现一囊状突起，称盲肠芽（caecal bud），是盲肠和阑尾的原基。,3. 10周后的发育,第10周时，中肠袢开始从脐腔退回腹腔，脐腔随之闭锁。中肠袢在退回腹腔时，头支在前，尾支在后，同时，逆时针方向再旋转180，使头支转至左侧，尾支转至右侧（图23-4C）。头支生长快，形成空肠和回肠的大部。尾支变化较小，盲肠芽以前的部分形成回肠尾段，盲肠芽以后的部分形成横结肠的右2/3。盲肠芽的近段形成盲肠，远段则形成阑尾。退回腹腔初期，空肠和回肠位居腹腔中部；盲肠和阑尾位置较高，位居肝右叶下方；横结肠则位居上腹部，横过十二指肠腹侧（图23-4C）。后来，盲肠和阑尾降至右髂窝，升结肠遂形成（图23-4D）。,（三）后肠的演变,当中肠袢退回到腹腔时，后肠的大部被推向左侧，形成横结肠的左1/3、降结肠和乙状结肠（图23-4D）。后肠的末段膨大，称泄殖腔，其腹侧与尿囊相连，末端以泄殖腔膜封闭。第67周，尿囊与后肠之间的间充质增生，由头侧向尾侧，由两侧向中线生长，形成一突入泄殖腔的镰状隔膜，称尿直肠隔。当尿直肠隔与泄殖腔膜接触后，泄殖腔即被分为腹、背两份。腹侧份称尿生殖窦，主要发育为膀胱和尿道。背侧份称肛直肠管，发育为直肠和肛管上段。泄殖腔膜被分为腹侧的尿生殖膜和背侧的肛膜，尿直肠隔的尾侧端则形成会阴体（图23-5）。肛膜外方为一浅凹，称肛凹或原肛。肛膜第8周破裂，肛凹加深并演变为肛管的下段。肛管上段的上皮来自内胚层，下段的上皮来自外胚层，两者的分界线为齿状线。,（四）消化系统的常见畸形,1.消化管闭锁、狭窄和重复畸形 第6周时，消化管上皮细胞过增生，致使管腔完全闭塞。后来，过增生的细胞发生程序性细胞死亡，使闭塞的管腔内出现许多小腔。至第8周，这些小腔相互融合，才使管腔重新出现（图23-6）。若上述管腔重建过程受阻，致使某一段消化管管腔过细，即称为消化管狭窄（图23-6）；若完全无管腔，则称为消化管闭锁；若管腔内留有一纵行隔膜，将某一段消化管分为并列的两份，则称为消化管重复畸形（图23-6）。尽管上述畸形可发生于消化管任何部分，但闭锁和狭窄多见于食管和十二指肠，而重复畸形则多见于小肠，尤其是回肠。,2.先天性幽门狭窄,先天性幽门狭窄（congenital pyloric stenosis） 是一种最为常见的先天性消化管畸形，是因为胃幽门部环行平滑肌过肥厚并突向管腔所致。患儿主要症状为进食后出现的严重呕吐。,3.先天性脐疝,胎儿出生时，肠管从脐部膨出，称先天性脐疝（congenital umbilical hernia）。是因肠袢未从脐腔退回腹腔或肠袢虽曾退回腹腔，但由于脐腔未闭锁使肠管再次突入其中所致（图23-7A）。,4.卵黄蒂相关畸形,如果卵黄蒂全长均未闭锁，则回肠与脐之间会保留一瘘管，称脐瘘，或卵黄蒂瘘（图23-7B）。出生后，粪便可通过该瘘管从脐溢出。如果卵黄蒂远段已闭锁，但基部保留一段盲囊连于回肠，则称为梅克尔憩室（Meckels diverticulum）或回肠憩室。有些憩室的游离端还保留有纤维索与脐相连（图23-7C）。如果卵黄蒂仅远段没有闭锁，就会残留一个与脐相连的凹陷，称卵黄蒂窦。出生后，窦内常有黏性分泌物并从脐溢出。如果卵黄蒂仅中段没有闭锁，就会残留一个两端分别以纤维索连于脐和回肠的囊泡，称卵黄蒂囊肿或小肠囊瘤（图23-7D）。如果卵黄蒂虽已完全闭锁，但未消失，就会在脐与回肠间残留一纤维索，称卵黄蒂韧带，常会引致肠扭转。,5.先天性巨结肠,先天性巨结肠（congenital megacolon）多见于乙状结肠。因神经嵴细胞未能迁移至受损段肠壁内，使肠壁内副交感神经节细胞缺如所致。由于受损段结肠处于不能蠕动的麻痹状态，致使近段结肠内粪便淤积，久之造成肠壁极扩张而成为巨结肠。,6.肛门闭锁和直肠闭锁,肛管与外界不通称肛门闭锁（imperforate anus），因肛膜未破或肛凹未形成所致。尿直肠隔向背侧的偏移可导致直肠闭锁并常伴有各种直肠瘘，如直肠膀胱瘘（rectocystic fistula）、直肠尿道瘘(rectourethral fistula)、直肠阴道瘘(rectovaginal fistula) 及直肠会阴瘘(rectoperineal fistula)（图23-8）。,7.中肠袢旋转异常,中肠袢从脐腔退回腹腔时，应逆时针方向旋转180。如果该旋转过程出现异常，就会形成各种各样的消化管异位。例如，中肠袢从脐腔退回腹腔时根本不发生旋转，结果中肠袢头支位居腹腔右侧，而尾支位居腹腔左侧（图23-9A）。这种畸形称中肠不转位或根据结肠的位置称为左位结肠。若中肠袢退回腹腔时不是逆时针方向，而是顺时针方向旋转180，结果中肠和后肠的空间关系虽正常，但十二指肠和横结肠的关系却出现差错，即十二指肠位居横结肠的腹侧（图23-9B）。这种畸形称中肠反向转位。,8.胆管闭锁,肝内和肝外胆管在发生过程中也有一个管腔暂时闭塞，尔后再重新管腔化的过程。如果其管腔重建过程受阻，就可能出现肝内或肝外胆管闭锁（intra- or extra-hepatic biliary atresia），从而导致先天性新生儿阻塞性黄疸。,9. 环状胰,腹胰芽有时分为左、右两个叶。如果两个叶分别沿左、右不同的方向绕到十二指肠背侧，与背胰融合，就会形成一个环绕十二指肠的胰腺，称环状胰（annular pancreas）（图23-10）。环状胰大多无症状，但有时会压迫十二指肠和胆总管，甚至造成十二指肠梗阻。,二、呼吸系统的发生 （一）喉、气管和肺的发生(1),第4周初，原始咽底壁正中，鳃下隆起（hypobranchial eminence）的尾侧，由前肠向腹侧形成一个囊状突起，称呼吸憩室（respiratory diverticulum）（图23-1,图23-11），是喉、气管、支气管和肺的原基。呼吸憩室位于食管的腹侧，两者间的间充质隔称气管食管隔（tracheoesophageal septum），由左、右气管食管嵴（tracheoesophageal ridge）融合而成。,（一）喉、气管和肺的发生(2),呼吸憩室开口于咽的部分发育为喉，其余部分发育为气管。第4周末，呼吸憩室末端膨大并分为左、右两支，称肺芽（lung bud）（图23-11），是支气管和肺的原基。至第5周，左、右肺芽分别分为两支和3支，将分别形成左、右肺的肺叶支气管。至第2个月末，肺叶支气管分支形成肺段支气管，左肺89支，右肺10支（图23-12）。第6个月末，支气管分支已达17级，出现终末性细支气管、呼吸性细支气管和少量肺泡。至第7个月，肺泡数量增多。肺泡上皮除I型细胞外，还出现了可分泌表面活性物质（surfactant）的II型细胞。,（二）呼吸系统的常见畸形,1.喉气管狭窄或闭锁和消化管发生过程类似，喉和气管在发生过程中也有一个管腔暂时闭塞，尔后再重新管腔化的过程。如果其管腔重建过程受阻，就可能出现喉、气管的狭窄（stenosis）或闭锁（atresia）。,1.气管食管瘘,在呼吸憩室发育过程中，如果气管食管隔发育不良，致使气管与食管分隔不完全，两者间有瘘管相连，称气管食管瘘（tracheoesophageal fistula）。气管食管瘘常伴有食管闭锁（esophageal atresia），其原因尚不清楚（图23-13）。,2.透明膜病,由于肺泡II型细胞分化不良，不能产生足够的表面活性物质，致使肺泡表面张力增大。胎儿出生后，因肺泡不能随呼吸运动扩张而出现呼吸困难，故称新生儿呼吸窘迫综合征（respiratory distress syndrome of newborn）。显微镜检查显示肺泡萎缩、间质水肿，肺泡上皮表面覆盖一层透明状血浆蛋白膜，故又称透明膜病（hyaline membrane disease）。该病多见于早产儿，尤其是孕28周前的早产儿。,Thank you,图23-1 原始消化管的形成和早期分化,图23-2 胃的形成和旋转,图23-3 肝、胆囊和胰腺的发生,图23-4