การพัฒนาระบบย่อยอาหารของมนุษย์
การพัฒนาระบบย่อยอาหารของมนุษย์ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาตัวอ่อนเกี่ยวข้องกับเยื่อบุผิวของระบบย่อยอาหารและเนื้อเยื่อของอนุพันธ์ ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากเอนโดเดิร์ม เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ และ ส่วนประกอบของ เยื่อบุช่องท้องมีต้นกำเนิดมาจากเมโซเดิร์มบริเวณต่างๆ ของท่อทางเดินอาหารเช่นหลอดอาหาร กระเพาะอาหารลำไส้เล็กส่วนต้น เป็นต้น ถูกกำหนดโดยการไล่ระดับของกรดเรติโนอิกซึ่งทำให้ปัจจัยการถอดรหัสเฉพาะของแต่ละบริเวณถูกแสดงออก การแยกแยะของลำไส้และอนุพันธ์ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันระหว่างเอนโดเดิร์มของลำไส้และเมโซเดิร์มที่อยู่รอบๆยีน Hoxในเมโซเดิร์มถูกกระตุ้นโดยเส้นทางการส่งสัญญาณ Hedgehogที่หลั่งออกมาจากเอนโดเดิร์มของลำไส้และควบคุม การจัดระเบียบ จากศีรษะ ถึงหาง ของลำไส้และอนุพันธ์ ระบบทางเดินอาหารขยายจากเยื่อหุ้ม ช่องปากและคอหอยไปยังเยื่อหุ้ม ช่องทวารหนักและแบ่งออกเป็นลำไส้ส่วน ต้น ลำไส้ ส่วนกลางและลำไส้ส่วนท้าย[ 1 ]
โพรงในร่างกาย
เมื่อสิ้นสุดสัปดาห์ที่สามท่อประสาทซึ่งเป็นรอยพับของชั้นหนึ่งในแผ่นเนื้อเยื่อต้นกำเนิดสาม ชั้น ที่เรียกว่าเอกโทเดิร์มจะปรากฏขึ้น ชั้นนี้จะยกตัวขึ้นและปิดทางด้านหลังในขณะที่ท่อลำไส้จะม้วนตัวขึ้นและปิดทางด้านหน้าเพื่อสร้าง "ท่อซ้อนท่อ" เอกโทเดิร์มซึ่งเป็นอีกชั้นหนึ่งของแผ่นเนื้อเยื่อต้นกำเนิด สามชั้น จะยึดท่อทั้งสองไว้ด้วยกัน และเอกโทเดิร์มแผ่นข้างซึ่งเป็นชั้นกลางของแผ่นเนื้อเยื่อต้นกำเนิด จะแยกออกเป็นชั้นอวัยวะภายในที่เกี่ยวข้องกับลำไส้และชั้นผนังซึ่งรวมกับเอกโทเดิร์มที่อยู่ด้านบน ก่อให้เกิด ผนังลำตัว ด้านข้างช่องว่างระหว่างชั้นอวัยวะภายในและชั้นผนังของเอกโทเดิร์มแผ่นข้างคือโพรงร่างกายดั้งเดิม เมื่อผนังลำตัวด้านข้างพับ มันจะเคลื่อนไปทางด้านหน้าและรวมกันที่เส้นกลาง โพรงร่างกายจะปิดลง ยกเว้นในบริเวณก้านเชื่อมต่อ ที่นี่ ท่อลำไส้ยังคงยึดติดกับถุงไข่แดง ถุงไข่แดงเป็นถุงเยื่อหุ้มที่ติดอยู่กับตัวอ่อน ซึ่งให้สารอาหารและทำหน้าที่เป็นระบบไหลเวียนโลหิตของตัวอ่อนในระยะแรก[ 1 ]
ผนังด้านข้างลำตัวจะพับตัวลง ดึงถุงน้ำคร่ำเข้ามาด้วย ทำให้ถุงน้ำคร่ำล้อมรอบตัวอ่อนและยื่นออกไปคลุมก้านเชื่อมต่อ ซึ่งจะกลายเป็นสายสะดือที่เชื่อมต่อทารกในครรภ์กับรกหากผนังด้านหน้าลำตัวปิดไม่สนิท อาจส่งผลให้เกิดความผิดปกติของผนังด้านหน้าลำตัวได้ เช่น ภาวะหัวใจอยู่นอกช่องอก (ectopia cordis)ซึ่งเป็นความผิดปกติแต่กำเนิดที่หัวใจอยู่ผิดที่นอกช่องอก ความผิดปกติอีกอย่างหนึ่งคือ ภาวะลำไส้ทะลุออกนอกช่องท้อง (gastroschisis)ซึ่งเป็นความผิดปกติแต่กำเนิดของผนังหน้าท้องด้านหน้า ทำให้ส่วนประกอบในช่องท้องยื่นออกมาอย่างอิสระ อีกความเป็นไปได้หนึ่งคือ ภาวะกระเพาะปัสสาวะโผล่ออกนอกร่างกาย (bladder exstrophy ) ซึ่งส่วนหนึ่งของกระเพาะปัสสาวะอยู่นอกร่างกาย ในสภาวะปกติ เนื้อเยื่อมีโซเดอร์มส่วนข้างจะสร้างชั้นเยื่อหุ้มเซรุ่มที่บุอยู่ด้านนอก (ผนัง) ของช่องท้อง ช่องเยื่อหุ้มปอดและ ช่องเยื่อ หุ้มหัวใจชั้นอวัยวะภายในจะก่อตัวเป็นชั้นเยื่อบุช่องท้องที่หุ้มปอด หัวใจ และอวัยวะในช่องท้อง ชั้นเหล่านี้ต่อเนื่องกันที่โคนของแต่ละอวัยวะ เนื่องจากอวัยวะเหล่านั้นอยู่ในโพรงของตนเอง เยื่อบุช่องท้องซึ่งเป็นเยื่อซีรัมที่ก่อตัวเป็นเยื่อบุของช่องท้องก่อตัวขึ้นในชั้นลำไส้ และในบางแห่งเยื่อแขวนลำไส้จะยื่นออกมาจากลำไส้เป็นเยื่อบุช่องท้องสองชั้น เยื่อ แขวนลำไส้เป็นทางเดินสำหรับหลอดเลือด เส้นประสาท และหลอดน้ำเหลืองไปยังอวัยวะต่างๆ ในขั้นต้น ท่อลำไส้จาก ปลาย ด้านท้ายของลำไส้ส่วนต้นไปจนถึงปลายลำไส้ส่วนท้ายจะถูกแขวนจากผนังลำตัวด้านหลังโดยเยื่อแขวนลำไส้ด้านหลังเยื่อแขวนลำไส้ด้านหน้าซึ่งได้มาจากเยื่อกั้นขวางมีอยู่เฉพาะในบริเวณส่วนปลายของหลอดอาหาร กระเพาะอาหาร และส่วนบนของลำไส้เล็กส่วนต้น[ 2 ]
การหมุนและการเกิดไส้เลื่อน

ในกระบวนการเจริญเติบโตที่ทำให้ลำไส้ยาวขึ้น ท่อลำไส้จะเกิดการยื่นออกมาและหมุนตัว การยื่นออกมาของลำไส้ ( ภาษาละตินแปลว่า 'การแตก') เกิดขึ้นประมาณสัปดาห์ที่ 7 ครึ่งในตัวอ่อนมนุษย์และหมายถึงการหดตัวของลำไส้จากช่องว่างรอบสะดือที่อยู่นอกตัวอ่อนเข้าไปในช่องท้อง (ภาพ B3)
ท่อลำไส้หมุน 90° (ทวนเข็มนาฬิกาเมื่อมองจากหางไปหัว) รอบแกนลำตัว (ดูแผง B1) ในทิศทางเดียวกับหัวใจตามทฤษฎีการบิดตามแกน การหมุนนี้เป็นส่วนหนึ่งของการบิดที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับร่างกายทั้งหมดใน สัตว์ มีกระดูกสันหลัง ทุก ชนิด ในระหว่างการบิดนี้ บริเวณหัวด้านหน้าจะหมุน 90° ทวนเข็มนาฬิกา ลำตัวหมุน 90° ตามเข็มนาฬิกา แต่หัวใจและลำไส้จะไม่บิด ดังนั้น ตัวอ่อนจึงพลิกตัวไปด้านข้าง สมองส่วนหน้าจะหมุนไปรอบๆ เมื่อเทียบกับลำตัว ในขณะที่หัวใจและลำไส้ (ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการบิด) จะหมุนทวนเข็มนาฬิกาเมื่อเทียบกับลำตัว[ 4 ] [ 5 ]
การพับเกิดขึ้นในลักษณะทั่วไปดังแสดงในแผนภาพ (แผง B2-3, C) การพับเป็นผลมาจากการยืดตัวของท่อ
กระบังลมและช่องอก
กระบังลมแบ่งช่องว่างในร่างกายออกเป็นช่องอกและช่องท้อง กระ บังลม พัฒนามาจากส่วนประกอบสี่ส่วน ได้แก่เซปตัมทรานส์เวอร์ซัม (เอ็นกลาง) เยื่อหุ้มปอด และ เยื่อหุ้มช่องท้อง เยื่อแขวนลำไส้ด้านหลังของหลอดอาหาร และส่วนประกอบของกล้ามเนื้อจากโซไมต์ที่ระดับกระดูกสันหลังส่วนคอที่สามถึงห้า (C3–5) ของผนังร่างกาย เนื่องจากเซปตัมทรานส์เวอร์ซัมตั้งอยู่ตรงข้ามกับส่วนกระดูกสันหลังส่วนคอที่สามถึงห้าในตอนแรก และเนื่องจากเซลล์กล้ามเนื้อสำหรับกระบังลมมีต้นกำเนิดมาจากโซไมต์ที่ส่วนเหล่านี้ เส้นประสาทเฟรนิกซึ่งควบคุมกระบังลมจึงมีต้นกำเนิดมาจากส่วนเหล่านี้ของไขสันหลัง (C3, 4 และ 5) ช่องอกถูกแบ่งออกเป็นช่องเยื่อหุ้มหัวใจและช่องเยื่อหุ้มปอดสองช่องสำหรับปอดโดยเยื่อหุ้มปอดและเยื่อหุ้มหัวใจ[ 6 ]
การแบ่งส่วนของท่อลำไส้
เนื่องจากการพับตัวของตัวอ่อนในแนวศีรษะและแนวหาง ส่วนหนึ่งของโพรงถุงไข่แดงที่บุด้วยเอนโดเดิร์มจะถูกรวมเข้ากับตัวอ่อนเพื่อสร้างลำไส้ดั้งเดิมในส่วนหัวและส่วนหางของตัวอ่อน ลำไส้ดั้งเดิมจะก่อตัวเป็นท่อ ซึ่งเรียกว่าลำไส้ส่วนหน้าและลำไส้ส่วนหลัง ตามลำดับ ส่วนกลาง ซึ่งเรียกว่าลำไส้ส่วนกลาง จะยังคงเชื่อมต่อกับถุงไข่แดงชั่วคราวโดยผ่านทางท่อไข่แดง[ 6 ]
ลำไส้ส่วนต้น
ส่วนต้นของทางเดินอาหาร (foregut) พัฒนาไปเป็นหลอดอาหาร หลอดลม ปอด กระเพาะอาหาร และลำไส้เล็กส่วนต้น (duodenum) บริเวณใกล้กับทางเข้าของท่อน้ำดี นอกจากนี้ ตับ ตับอ่อน และระบบทางเดินน้ำดีก็พัฒนามาจากเยื่อบุผิวชั้นในของลำไส้เล็กส่วนต้น (endodermal epithelium) ส่วนบน เนื่องจากส่วนบนของส่วนต้นของทางเดินอาหารถูกแบ่งโดยเยื่อกั้นระหว่างหลอดลมและหลอดอาหาร (tracheoesophageal septum) ออกเป็นหลอดอาหารทางด้านหลัง และหลอดลมและปอดทางด้านหน้า การเบี่ยงเบนของเยื่อกั้นอาจส่งผลให้เกิดช่องเปิดที่ผิดปกติระหว่างหลอดลมและหลอดอาหาร เซลล์เยื่อบุผิวของตับและระบบทางเดินน้ำดีที่เจริญเติบโตออกมาในเยื่อกั้นขวาง (septum transversum) จะแตกต่างไปเป็นเนื้อเยื่อหลัก เซลล์เม็ดเลือด (พบในตับจำนวนมากกว่าก่อนคลอดมากกว่าหลังคลอด) เซลล์คุปเฟอร์และเซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพันมีต้นกำเนิดมาจากชั้นกลางของเนื้อเยื่อ (mesoderm) ตับอ่อนพัฒนามาจากตุ่มด้านหน้าและตุ่มด้านหลังซึ่งต่อมารวมกันเป็นตับอ่อนที่สมบูรณ์ บางครั้งทั้งสองส่วนจะล้อมรอบลำไส้เล็กส่วนต้น ( ตับอ่อนรูปวงแหวน ) ทำให้เกิดการตีบตันของลำไส้[ 7 ]
ลำไส้กลาง
ลำไส้ส่วนกลางก่อตัวเป็นห่วงลำไส้หลัก ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของลำไส้เล็กส่วนต้นไปจนถึงทางเข้าของท่อน้ำดี ห่วงนี้ต่อเนื่องไปจนถึงจุดเชื่อมต่อของลำไส้ใหญ่ส่วนขวางสองในสามส่วนต้นกับลำไส้ใหญ่ส่วนปลายหนึ่งในสามส่วนปลาย ที่ปลายสุด ห่วงหลักยังคงเชื่อมต่อกับถุงไข่แดงชั่วคราวผ่านทางท่อไข่แดงในสัปดาห์ที่หก ห่วงจะเติบโตอย่างรวดเร็วจนยื่นเข้าไปในสายสะดือ ( ไส้เลื่อน ทางสรีรวิทยา ) ในสัปดาห์ที่ 10 มันจะกลับเข้าไปในช่องท้อง ในขณะที่กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้น ห่วงลำไส้ส่วนกลางจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา 270° ความผิดปกติทั่วไปในระยะพัฒนาการนี้ ได้แก่ เศษของท่อไข่แดง ความล้มเหลวของลำไส้ส่วนกลางในการกลับเข้าไปในช่องท้อง การหมุนผิดปกติ การตีบ และการซ้ำซ้อนของส่วนต่างๆ[ 6 ]
ลำไส้ส่วนท้าย
ลำไส้ส่วนท้ายก่อให้เกิดบริเวณตั้งแต่ส่วนปลายหนึ่งในสามของลำไส้ใหญ่ส่วนขวางไปจนถึงส่วนบนของท่อทวารหนัก ส่วนปลายของท่อทวารหนักมีต้นกำเนิดมาจากเนื้อเยื่อชั้นนอก (ectoderm) ลำไส้ส่วนท้ายเข้าสู่บริเวณด้านหลังของช่องทวารร่วม (ซึ่งต่อมาจะกลายเป็นท่อทวารหนัก ) และ ถุงน้ำคร่ำ ( allantois ) เข้าสู่บริเวณด้านหน้า (ซึ่งต่อมาจะกลายเป็นโพรง ทางเดินปัสสาวะและ อวัยวะสืบพันธุ์ ) เยื่อกั้นระหว่างท่อปัสสาวะและอวัยวะสืบพันธุ์แบ่งบริเวณทั้งสองออก และการแตกตัวของเยื่อกั้นช่องทวารร่วมที่ปกคลุมบริเวณนี้จะทำให้เกิดการเชื่อมต่อกับภายนอกสำหรับทวารหนักและโพรงทางเดินปัสสาวะและอวัยวะสืบพันธุ์ ส่วนบนของท่อทวารหนักได้มาจากเนื้อเยื่อชั้นใน (endoderm) ของลำไส้ส่วนท้าย ส่วนล่าง (หนึ่งในสาม) ได้มาจากเนื้อเยื่อชั้นนอกรอบๆลำไส้ตรงส่วนปลาย เนื้อเยื่อชั้นนอกในบริเวณลำไส้ตรงส่วนปลายบนพื้นผิวของช่องทวารร่วมบางส่วนจะเพิ่มจำนวนและเกิดการเว้าเข้าไปเพื่อสร้างหลุมทวารหนัก ต่อมา การเสื่อมสภาพของเยื่อคลออะคาลทำให้เกิดความต่อเนื่องระหว่างส่วนบนและส่วนล่างของท่อทวารหนัก ความผิดปกติในขนาดของบริเวณด้านหลังของคลออะคาลทำให้ทางเข้าของทวารหนักเลื่อนไปทางด้านหน้า ทำให้เกิดทวารหนักเชื่อมกับช่องคลอดและทวารหนักเชื่อมกับท่อปัสสาวะ และภาวะตีบตัน[ 8 ]
การควบคุมระดับโมเลกุล
การกำหนดขอบเขตของท่อทางเดินอาหารออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่รอยพับด้านข้างของร่างกายกำลังนำท่อทั้งสองด้านเข้าหากัน กรดเรติโนอิก (RA) เริ่มต้นจากบริเวณต่างๆ ของท่อทางเดินอาหารตั้งแต่คอหอยไปจนถึงลำไส้ใหญ่ RA นี้ทำให้ปัจจัยการถอดรหัสถูกแสดงออกในบริเวณต่างๆ ของท่อทางเดินอาหาร ดังนั้นSOX2จึงกำหนดหลอดอาหารและกระเพาะอาหารPDX1กำหนดลำไส้เล็กส่วนต้น CDXC กำหนดลำไส้เล็ก และ CDXA กำหนดลำไส้ใหญ่และทวารหนัก[ 9 ]
การแยกแยะลำไส้และอนุพันธ์ของลำไส้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างเอนโดเดิร์มของลำไส้ (เยื่อบุผิว) และเมโซเดิร์มที่อยู่รอบๆ (ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเยื่อบุผิวและเมเซนไคม์) ยีน Hox ในเมโซเดิร์มถูกกระตุ้นโดย SHH ที่หลั่งโดยเอนโดเดิร์มของลำไส้และควบคุมการจัดระเบียบจากหัวถึงหางของลำไส้และอนุพันธ์ของลำไส้ เมื่อเมโซเดิร์มถูกกำหนดโดยรหัสนี้แล้ว มันจะสั่งให้เอนโดเดิร์มสร้างส่วนประกอบของบริเวณลำไส้ส่วนกลางและส่วนท้าย เช่น ลำไส้เล็ก ไส้ติ่ง ลำไส้ใหญ่ และช่องทวาร[ 1 ]
เยื่อแขวนลำไส้
ส่วนต่างๆ ของลำไส้และอนุพันธ์ของลำไส้ถูกแขวนไว้กับผนังด้านหลังและด้านหน้าของร่างกายโดยเยื่อแขวนลำไส้ซึ่งเป็นเยื่อบุช่องท้องสองชั้นที่ห่อหุ้มอวัยวะและเชื่อมต่อกับผนังร่างกาย อวัยวะดังกล่าวเรียกว่าอวัยวะในช่องท้อง ในขณะที่อวัยวะที่อยู่ติดกับผนังด้านหลังของร่างกายและมีเยื่อบุช่องท้องคลุมเฉพาะด้านหน้าเท่านั้นเรียกว่าอวัยวะนอกช่องท้อง ดังนั้น เยื่อแขวนลำไส้จึงเป็นเยื่อบุช่องท้องสองชั้นที่ผ่านจากอวัยวะหนึ่งไปยังอีกอวัยวะหนึ่ง หรือจากอวัยวะไปยังผนังร่างกายในรูปของเอ็นยึดเยื่อบุช่องท้อง เยื่อแขวนลำไส้เป็นทางเดินสำหรับหลอดเลือด เส้นประสาท และโครงสร้างน้ำเหลืองไปยังและจากอวัยวะภายในช่องท้อง[ 6 ]
ในระยะแรก ลำไส้ส่วนต้น ลำไส้ส่วนกลาง และลำไส้ส่วนท้ายจะสัมผัสกับเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของผนังช่องท้องด้านหลังอย่างกว้างขวาง เมื่อถึงสัปดาห์ที่ห้า สะพานเนื้อเยื่อเกี่ยวพันจะแคบลง และส่วนท้ายของลำไส้ส่วนต้น ลำไส้ส่วนกลาง และส่วนใหญ่ของลำไส้ส่วนท้ายจะถูกแขวนจากผนังช่องท้องโดยเยื่อแขวนลำไส้ส่วนหลัง ซึ่งทอดยาวจากปลายล่างของหลอดอาหารไปยังบริเวณคลออะคัลของลำไส้ส่วนท้าย ในบริเวณกระเพาะอาหาร เยื่อแขวนลำไส้ส่วนหลังนี้จะก่อตัวเป็นเยื่อแขวนกระเพาะอาหารส่วนหลังหรือเยื่อแขวนลำไส้ใหญ่ ในบริเวณลำไส้เล็กส่วนต้น เยื่อแขวนลำไส้ส่วนหลังนี้จะก่อตัวเป็นเยื่อแขวนลำไส้เล็กส่วนต้นส่วนหลัง และในบริเวณลำไส้ใหญ่ เยื่อแขวนลำไส้ส่วนหลังนี้จะก่อตัวเป็นเยื่อแขวนลำไส้ใหญ่ส่วนหลัง เยื่อแขวนลำไส้ส่วนหลังของห่วงลำไส้เล็กส่วนเจจูนัมและ ลำไส้เล็ก ส่วนไอเลียมจะก่อตัวเป็นเยื่อแขวนลำไส้ที่แท้จริง[ 6 ]
เยื่อแขวนลำไส้ส่วนท้อง ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณส่วนปลายของหลอดอาหาร กระเพาะอาหาร และส่วนบนของลำไส้เล็กส่วนต้น เกิดจากเยื่อกั้นขวาง การเจริญเติบโตของตับเข้าไปในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของเยื่อกั้นขวางทำให้เยื่อแขวนลำไส้ส่วนท้องถูกแบ่งออกเป็นเยื่อแขวนลำไส้เล็ก ซึ่งทอดยาวจากส่วนล่างของหลอดอาหาร กระเพาะอาหาร และส่วนบนของลำไส้เล็กส่วนต้นไปยังตับ และเอ็นรูปเคียว ซึ่งทอดยาวจากตับไปยังผนังช่องท้องส่วนท้อง[ 6 ]