sviluppo dell apparato digerente

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1 sviluppo dell apparato digerente Il primo abbozzo dell apparato digerente si forma durante la quarta settimana dello sviluppo embrionale come risultato della ripiegatura cefalocaudale e laterale dell embrione Si costituisce un cavità tubulare delimitata dall endoderma della parte più alta del sacco vitellino Il tubo intestinale primitivo viene incorporato all interno dell embrione mentre il sacco vitellino terziario e parte dell allantoide rimangono al di fuori dell embrione

2 Origine dei tessuti del tubo intestinale L endoderma dell intestino primitivo da origine all epitelio e alle ghiandole del tratto digestivo Gli elementi muscolari e connettivali della parete intestinale e la sierosa peritoneale derivano dal mesoderma splancnico (splacnopleura embrionale) L epitelio delle estremità craniale e caudale del tratto digestivo deriva dall ectoderma dello stomodeo e del proctodeo (fossetta anale)

3 parti dell intestino Dopo le prime fasi del suo sviluppo e dopo la formazione dell apparato faringeo, l intestino primitivo è ulteriormente suddivisibile in quattro parti: Intestino faringeo che si estende dalla membrana orofaringea alla sede di origine diverticolo respiratorio (tracheobronchiale) Intestino anteriore che si estende dal diverticolo respiratorio alla gemma epatica Intestino medio che si estende dalla gemma epatica al punto che nello sviluppo successivo diventerà la congiunzione dei due terzi di destra con un terzo di sinistra del colon traverso dell adulto (porta intestinale posteriore) Intestino posteriore che si estende dalla porta intestinale posteriore alla membrana cloacale

4 Mesentere dorsale e ventrale In queste prime fasi dello sviluppo il tubo intestinale lungo la sua intera lunghezza è sospeso alla parete addominale posteriore da un mesentere dorsale Lungo alcuni segmenti della sua lunghezza è attaccato anche alla parete addominale anteriore per mezzo del mesentere ventrale Nel contesto del mesentere si formano vasi (arterie e vene mesenteriche ecc.)

5 intestino anteriore I derivati dell intestino anteriore sono: il sistema respiratorio, l esofago, lo stomaco, il duodeno in vicinanza del tratto biliare, il fegato, il pancreas, il tratto biliare e la cistifellea Esofago Alla quarta settimana dello sviluppo embrionale compare il diverticolo respiratorio o tracheo-bronchiale esso viene gradualmente separato dall intestino anteriore dal setto esofago-tracheale e in questo modo si forma l esofago al di dietro e la trachea al davanti L esofago, all inizio molto breve si allunga rapidamente La proliferazione dell epitelio esofageo quasi oblitera il lume dell esofago che comunque si canalizza di nuovo verso la fine dell ottava settimana

6 Sviluppo dello stomaco e ligamenti peritoneali associati Lo stomaco origina alla quarta settimana dello sviluppo embrionale come una dilatazione fusiforme dell intestino anteriore Lo stomaco è attaccato alla parete addominale dorsale e ventrale dal mesogastrio dorsale e ventrale rispettivamente Il suo confine posteriore cresce più rapidamente di quello ventrale e così da luogo alla cosiddetta grande curvatura, convessa, sulla quale è attaccato il mesogastrio dorsale Il confine anteriore cresce meno di quello posteriore e forma una concavità definita piccola curvatura alla quale è attaccato il mesogastrio ventrale Lo stomaco ruota lungo gli assi longitudinale e anteroposteriore la rotazione lungo l asse longitudinale fa si che il suo lato sinistro venga a guardare anteriormente e il lato destro posteriormente Dopo la rotazione la grande curvatura è rivolta verso sinistra e la piccola curvatura a destra

7 Borsa omentale Durante la rotazione, il mesogastrio dorsale si estende e viene trascinato a sinistra dalla grande curvatura alla quale è fissato In questo modo da luogo alla formazione di un recesso peritoneale denominato borsa omentale che è situato al dietro dello stomaco Il mesogastrio dorsale, seguendo anche la rotazione lungo l asse antero-posteriore, si accresce ulteriormente verso il basso si estende sulla porzione inferiore della borsa omentale di cui forma il pavimento A questo punto il pavimento della borsa omentale formato dal mesogastrio dorsale si estende come una lamina stratificata a doppia parete del peritoneo Questa lamina passa sopra il colon trasverso e discende nella cavità peritoneale dove si dispone al di sopra delle anse intestinali formando il GREMBIALE EPIPLOICO o grande omento

8 Evoluzione dei ligamenti peritoneali Nel contesto della porzione superiore del mesogastrio dorsale si comincia a formare la milza Dopo la formazione della milza questa porzione del mesogastrio dorsale, si scompone in: ligamento lieno-renale: tra milza e zona nella quale si localizzerà il rene definitivo di sinistra Ligamento gastro-lienale (tra milza e stomaco) Il mesogastrio ventrale si attacca da un lato alla porzione inferiore dell esofago, alla piccola curvatura dello stomaco, alla porzione prossimale del duodeno e, dall altro lato, alla parete anteriore della cavità addominale all interno del mesogastrio ventrale cresce Il fegato e in conseguenza di ciò il mesogastrio ventrale stesso viene suddiviso in: piccolo omento o ligamento epatogastro-duodenale : tra fegato e stomaco legamento falciforme : tra la parete addominale e il fegato

9 La milza La milza è un organo linfoide compare durante la quinta settimana dello sviluppo embrionale Si sviluppa come centro di proliferazione mesenchimale tra le lamine del mesogastrio dorsale Le cellule mesenchimatiche si differenziano dando origine al parenchima splenico, al tessuto connettivo e alla capsula di superficie La milza funziona come organo emopoietico Nella funzione emopoietica sostituisce il sacco vitellino insieme al fegato diventa l organo emopoietico fino al periodo fetale tardivo

10 Duodeno Il duodeno si sviluppa dalla porzione caudale dell intestino anteriore e dalla porzione craniale dell intestino medio in prossimità della congiunzione tra queste due porzioni dell intestino si trova l origine delle vie biliari il duodeno forma un ansa (ansa duodenale) che diventerà la C duodenale L ansa del duodeno segue la rotazione dello stomaco e si sposta verso destra Così facendo si sposta verso la parete posteriore della cavità addominale nella rotazione perde il suo meso dorsale (legamento peritoneale) Alla fine della rotazione il duodeno rimane applicato alla parete addominale posteriore di conseguenza viene a trovarsi in posizione retro-peritoneale L epitelio duodenale cresce rapidamente e oblitera temporaneamente il lume del tubo intestinale Dopo la successiva ricanalizzazione diventa l epitelio assorbente tipico dell intestino tenue e forma anche le ghiandole duodenali

11 fegato e apparato biliare Il fegato, la cistifellea e il sistema biliare originano come una gemma dell epitelio endodermico all estremità distale dell intestino anteriore al confine con l intestino medio Il diverticolo epatico (gemma epatica) cresce inizialmente all interno del setto transverso e poi anche nel contesto del mesogastrio ventrale Le cellule endodermiche della gemma epatica danno luogo a proliferazione cellulare che diventa un tubicino collegato alla sede di origine Questo tubicino si allunga e diventerà il Coledoco Esso va incontro a successive ramificazioni dicotomiche e le prime di esse diventeranno i dotti biliari principali

12 Dotti biliari principali Una delle prime ramificazioni della gemma si dirige in posizione caudale, si allarga e si dirige verso destra per formare il dotto cistico e la cistifellea Il dotto cistico si mantiene collegato al dotto coledoco Il coledoco si allunga dalla sede di origine della gemma epatica L altra ramificazione iniziale si allunga verso l alto e diventerà il dotto epatico

13 fegato e apparato biliare Il dotto epatico forma ulteriori ramificazioni dicotomiche sempre più fini le ramificazioni più fini formano i dotti biliari Dai dotti biliari derivano ulteriori proliferazioni delle cellule epiteliali che formano le cellule epiteliali del parenchima epatico (Epatociti) L interstizio connettivale, comprese le cellule di Kupffer (macrofagi), deriva dal mesoderma del setto trasverso dove inizialmente cresce la proliferazione della gemma epatica i vasi derivano dalla circolazione vitellina che forma la vena porta; i rami della vena porta si ramificano all interno del parenchima epatico seguendo le ramificazioni della gemma epatica I vasi capillari più fini si ampliano e diventano i sinusoidi epatici Questi capillari si pongono in rapporto con gli epatociti per effettuare gli scambi di sostanze

14 fegato e apparato biliare le ramificazioni della gemma epatica formano l apparato biliare Esso raccoglie il secreto degli epatociti che è rappresentato dalla bile Le ramificazioni dell apparato biliare confluiscono nel dotto epatico Il dotto epatico si unisce al dotto cistico e insieme confluiscono nel coledoco Il coledoco sfocia nella parete del duodeno nella sede dove si era formata inizialmente la gemma epatica (a livello della ampolla di Vater)

15 sviluppo del pancreas Il pancreas origina da due gemme separate dell endoderma duodenale: gemma pancreatica dorsale gemma pancreatica ventrale Le due gemme vanno incontro a proliferazione e ramificazione che permetteranno la formazione dei dotti escretori Le cellule delle zone terminali delle ramificazioni daranno luogo alla formazione degli adenomeri secernenti la gemma ventrale da luogo alla formazione del dotto pancreatico principale (Wirsung) e di alcune parti della ghiandola pancreatica definitiva (il processo uncinato e parte della testa del pancreas) la gemma dorsale forma la parte rimanente della ghiandola pancreatica con il suo dotto accessorio (Santorini)

16 Fusione delle due gemme pancreatiche Quando il duodeno ruota verso destra le due gemme seguono la rotazione dell ansa duodenale la gemma ventrale si fonde con quella dorsale il dotto pancreatico principale (Wirsung) sfocia nella parete duodenale nel punto in cui era originata la gemma pancreatica ventrale in vicinanza del coledoco (ampolla di Vater) Il dotto accessorio sfocia nel duodeno separatamente rispetto al dotto principale

17 Intestino medio I derivati dell intestino medio sono, la maggior parte del duodeno, il piccolo intestino, il ceco, l appendice vermiforme, il colon ascendente e i due terzi di destra del colon transverso Il dotto vitellino comunicazione dell intestino medio con il sacco vitellino è inizialmente ampia, viene gradualmente ridotta ad un sottile peduncolo l intestino medio e il suo mesentere vanno incontro ad un rapido allungamento Da ciò risulta la formazione dell ansa dell intestino medio

18 Evoluzione dell ansa dell intestino medio L ansa protrude all interno della regione ombelicale (ernia ombelicale fisiologica) Il ramo cefalico dell ansa darà origine a parte del duodeno, intestino tenue (digiuno e parte dell ileo) il ramo caudale dell ansa da origine agli altri derivati dell intestino medio (ileo, ceco, appendice, colon ascendente e 2/3 del colon trasverso) La formazione dell ernia fisiologica e la successiva rotazione complessiva sono possibili perché il mesentere dorsale dell ansa dell intestino medio si estende notevolmente

19 Rotazione dell ansa dell intestino medio L ansa intestinale ruota complessivamente di 270 in senso antiorario intorno al suo asse All interno del mesentere dorsale si trova il sistema vascolare che darà origine all arteria mesenterica superiore L arteria mesenterica rappresenta l asse di rotazione dell ansa dell intestino medio L ulteriore estensione del mesentere dorsale consente la formazione di numerose anse intestinali Le anse intestinali si mantengono collegate alla parete posteriore della cavità peritoneale per mezzo del mesentere stesso

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21 ulteriore evoluzione dell ansa dell intestino medio Durante la decima settimana dello sviluppo embrionale l ansa rientra nella cavità addominale A seguito della rotazione il diverticolo cecale (il primordio del ceco e dell appendice vermiforme) viene a localizzarsi nel quadrante superiore destro dell addome a seguito dell allungamento del tratto intestinale (colon ascendente), l appendice e il ceco discendono nella fossa iliaca di destra Appena il colon ascendente assume la sua posizione definitiva, il suo mesentere si retrae contro la parete posteriore dell addome di conseguenza il colon ascendente viene permanentemente ancorato in una posizione retroperitoneale Il mesentere degli altri derivati dell ansa dell intestino medio (intestino tenue, colon trasverso), rimane e ciò conferisce loro maggiore mobilità Durante lo sviluppo il canale intestinale va incontro ad uno stato transitorio solido seguito da ricanalizzazione

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23 Intestino posteriore Esso da origine al terzo distale del colon traverso, al colon discendente, al colon sigmoideo, al retto e alla parte superiore del canale anale La porzione terminale dell intestino posteriore confluisce nella cloaca che è chiusa dalla membrana cloacale La crescita del setto urorettale (o sprone perineale) divide la cloaca nel seno urogenitale primitivo posto anteriormente e canale anorettale situato posteriormente

24 Suddivisione della cloaca Alla fine della sesta settimana il setto urorettale arriva alla membrana cloacale dividendola così nella membrana urogenitale e nella membrana anale attorno alla membrana anale si forma un rigonfiamento dovuto a proliferazione mesenchimale al di sotto dell ectoderma Ciò determina la costituzione del proctodeo (fossetta anale) Alla nona settimana la membrana anale si rompe e si forma il canale anale che nella parte superiore è di origine endodermica e nel terzo inferiore è di origine ectodermica

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26 fattori molecolari dello sviluppo del fegato e del pancreas il fegato si origina laddove viene a farsi sentire l azione di FGF che è prodotto dal mesoderma dell area cardiogena infatti FGF blocca gli inibitori prodotti dall endoderma e dalla notocorda i quali impediscono all endoderma stesso di esprimere il destino epatico l azione di FGF si esplica poi favorendo la differenziazione degli epatociti che avviene mediante l espressione di altri fattori tra i quali HNF3 e 4 (fattori di trascrizione nucleare degli epatociti) la formazione delle gemme pancreatiche avviene nelle regioni endodermiche nelle quali FGF e activina reprimono SHH ne consegue l induzione dell espressione di PDX; PAX4 e PAX6 insieme fanno differenziare cellule beta (insulina) PAX6 da solo fa differenziare cellule alfa (glucagone)

27 fattori molecolari dello sviluppo del tubo digerente il destino delle varie parti del tubo digerente è determinato dalla interazione di diversi fattori molecolari all inizio SHH e i geni HOX vengono espressi in maniera differenziata nei vari segmenti a seguito di ciò ogni segmento esprime fattori regionali specifici: esofago e stomaco SOX2 duodeno PDX1 intestino tenue CDXC intestino crasso e retto CSX4