消化器系の発達

ヒト胎児の消化器系の発生は、内胚葉に由来する消化器系上皮とその派生物の実質に関係している。結合組織、筋肉成分、および腹膜成分は中胚葉に由来する。食道、胃、十二指腸などの腸管のさまざまな領域は、各領域に固有の転写因子の発現を引き起こすレチノイン酸勾配によって指定される。腸とその派生物の分化は、腸内胚葉とその周囲の中胚葉との相互相互作用に依存する。中胚葉のHox遺伝子は、腸内胚葉から分泌されるヘッジホッグシグナル伝達経路によって誘導され、腸とその派生物の頭尾方向の組織化を制御する。腸系は、口腔咽頭膜から総排泄腔膜まで広がり、前腸、中腸、および後腸に分かれている。^[1]

3 週目の終わりには、外胚葉と呼ばれる三層胚葉の層の 1 つが折り畳まれた神経管が出現します。この層は背側に持ち上がって閉じ、腸管は腹側に巻き上がって閉じ、 「管の上の管」を形成します。三層胚葉の別の層である中胚葉は管をまとめ、胚葉の中間層である側板中胚葉は分裂して腸に関連する内臓層と壁層を形成し、壁層は上にある外胚葉とともに側方体壁を形成します。側板中胚葉の内臓層と壁層の間の空間が原始的な体腔です。側方体壁が折り畳まれると、腹側に移動し、正中線で癒合します。体腔は、接続茎の領域を除いて閉じます。ここで、腸管は卵黄嚢への付着を維持します。卵黄嚢は胚に付着した膜状の嚢で、栄養を供給し、非常に初期の胚の循環器系として機能します。^[1]

体側壁が折り畳まれて羊膜も引き込まれ、羊膜は胎児を取り囲んで結合茎を越えて伸び、これが臍帯となり、胎児と胎盤を結びます。腹側体壁が閉じない場合は、心臓が異常に胸郭の外側に位置する先天異常である心臓偏位などの腹側体壁の欠陥が生じることがあります。別の欠陥は腹壁破裂で、これは前腹壁の先天異常で、腹腔の内容物が自由に突出します。別の可能性は膀胱外反で、これは膀胱の一部が体外に存在する状態です。正常な状況では、壁側中胚葉は腹膜腔、胸膜腔、および心膜腔の外側（壁）を覆う漿膜の壁側層を形成します。内臓層は、肺、心臓、および腹部臓器を覆う漿膜の内臓層を形成します。これらの層は、臓器がそれぞれの空洞内にあるため、各臓器の根元で連続しています。腹腔の内層を形成する漿膜である腹膜は、腸層に形成され、場所によっては腸間膜が腸から腹膜の二重層として伸びています。腸間膜は、血管、神経、およびリンパ管が臓器に通る経路を提供します。最初は、前腸の尾端から後腸の端までの腸管が、背側腸間膜によって背側体壁から吊り下げられています。横隔膜から派生した腹側腸間膜は、食道の末端、胃、および十二指腸の上部の領域にのみ存在します。^[2]

成長の過程で、腸管はヘルニアを起こし、回転します。ヘルニア（ラテン語で「破裂」を意味する）は、ヒトの胎児では約 7 週半で発生し、腸が胎児外の臍 体腔から腹部に引き込まれることを指します（パネル B3）。

腸管は体軸（パネルB1参照）の周りを心臓と同じ方向に90°（尾から頭に向かって見たときに反時計回り）回転する。軸ねじれ理論によれば、回転はすべての脊椎動物の体全体に及ぶ複雑なねじれの一部である。このねじれの間、前頭部は反時計回りに90°回転し、体は時計回りに90°回転するが、心臓と腸は回転しない。したがって、胎児は横向きになる。前脳は体に対して回転し、心臓と腸（ねじれには関与しない）は体に対して反時計回りに回転する。^{[4] [5]}

折り畳みは、図（パネル B2-3、C）に示すように、典型的な方法で発生します。折り畳みは、ダクトの伸長の結果です。

横隔膜は体腔を胸腔と腹腔に分割する。横隔膜は、横隔膜（中心腱）、胸膜腹膜、食道背側腸間膜、および体壁の頸部レベル3～5（C3～5）の体節の筋肉成分の4つの要素から構成される。横隔膜はもともと頸部レベル3～5の体節の反対側に位置し、横隔膜の筋肉細胞はこれらの体節の体節に由来するため、横隔膜を支配する横隔膜神経もこれらの脊髄分節（C3、4、および5）から発生する。胸腔は、胸膜心膜膜によって心膜腔と肺のための2つの胸膜腔に分割される。^[6]

胚の頭尾方向および側方折り畳みの結果、内胚葉で覆われた卵黄嚢腔の一部が胚に組み込まれ、原始腸が形成される。胚の頭尾方向の部分では、原始腸はそれぞれ前腸と後腸という管を形成する。中間部分である中腸は、卵黄管によって卵黄嚢と一時的に接続されたままである。^[6]

前腸からは食道、気管、肺芽、胃、および胆管入口付近の十二指腸が生じる。さらに、十二指腸上部の内胚葉上皮の増殖として肝臓、膵臓、および胆管系が生じる。前腸上部は気管食道中隔によって後方の食道と前方の気管と肺芽に分割されているため、中隔の偏位により気管と食道の間に異常な開口部が生じる可能性がある。横隔膜に伸びる上皮肝索および胆管系は実質に分化する。造血細胞（出生前の方が出生後よりも肝臓に多く存在する）、クッファー細胞、および結合組織細胞は中胚葉に由来する。膵臓は腹側芽と背側芽から発達し、後に融合して最終的な膵臓を形成します。時には、2つの部分が十二指腸を取り囲み（輪状膵臓）、腸の狭窄を引き起こします。^[7]

中腸は一次腸ループを形成し、そこから遠位十二指腸が胆管の入口に伸びる。ループは横行結腸の近位3分の2と遠位3分の1の接合部まで続く。その頂点では、一次ループは卵黄管を介して卵黄嚢と一時的に開いた接続を維持する。6週目にはループが急速に成長し、臍帯に突出する（生理的ヘルニア）。10週目には腹腔内に戻る。これらのプロセスが起こっている間、中腸ループは反時計回りに270°回転する。この発達段階での一般的な異常には、卵黄管の残存、中腸が腹腔内に戻らない、回転異常、狭窄、および部分の重複がある。^[6]

後腸は、横行結腸の遠位 3 分の 1 から肛門管の上部までの領域を生じます。肛門管の遠位部分は外胚葉に由来します。後腸は総排出腔の後部 (将来の肛門直腸管) に入り、尿膜は前部 (将来の尿生殖洞) に入ります。尿直腸隔壁が 2 つの領域を分割し、この領域を覆う総排出腔膜を破壊することで、肛門と尿生殖洞が外部と連絡します。肛門管の上部は、後腸の内胚葉に由来します。下部 (3 分の 1) は、直腸周囲の外胚葉に由来します。外胚葉は、総排出腔の一部表面の直腸領域で増殖して陥入し、肛門小窩を形成します。その後、総排泄腔膜の変性により肛門管の上部と下部が連続するようになります。総排泄腔後部の大きさの異常により肛門の入り口が前方に移動し、直腸膣瘻や直腸尿道瘻、閉鎖症を引き起こします。^[8]

腸管の異なる構成要素への領域的特異化は、側方体襞が腸管の両側を結合させている間に起こる。腸管の異なる領域は、咽頭から結腸までのレチノイン酸（RA）によって開始される。このRAは、腸管の異なる領域で転写因子の発現を引き起こす。したがって、SOX2は食道と胃を指定し、PDX1は十二指腸を指定し、CDXCは小腸を指定し、CDXAは大腸と直腸を指定する。^[9]

腸とその派生物の分化は、腸の内胚葉（上皮）とその周囲の中胚葉（上皮間葉相互作用）の相互相互作用に依存します。中胚葉のHox遺伝子は、腸の内胚葉から分泌されるSHHによって誘導され、腸とその派生物の頭尾方向の組織化を制御します。このコードによって中胚葉が指定されると、中胚葉は小腸、盲腸、結腸、総排泄腔などの中腸および後腸領域の構成要素を形成するように指示されます。^[1]

腸管とその派生組織の一部は、腸間膜によって背側および腹側の体壁から吊り下げられています。腸間膜は、臓器を囲み体壁に接続する二重の腹膜層です。このような臓器は腹膜内臓器と呼ばれ、一方、後体壁に接し前面のみが腹膜で覆われている臓器は後腹膜臓器と呼ばれます。つまり、腸間膜は、腹膜靭帯として臓器から臓器へ、または臓器から体壁へ渡る二重の腹膜層です。腸間膜は、腹部の内臓との間の血管、神経、リンパ組織の経路を提供します。^[6]

当初、前腸、中腸、後腸は後腹壁の間葉組織と広範囲に接触している。5週目までに、結合組織橋は狭くなり、前腸の尾部、中腸、後腸の大部分は、食道の下端から後腸の総排泄腔領域まで伸びる背側腸間膜によって腹壁から吊り下げられる。胃の領域では、背側中胃または大網を形成する。十二指腸の領域では、背側十二指腸間膜を形成し、結腸の領域では、背側結腸間膜を形成する。小腸と回腸のループからなる背側腸間膜は、腸間膜そのものを形成する。^[6]

腹側腸間膜は、食道の末端部、胃、十二指腸の上部の領域に位置し、横隔膜から派生しています。肝臓が横隔膜の間葉に成長することで、腹側腸間膜は、食道の下部、胃、十二指腸の上部から肝臓まで伸びる小網と、肝臓から腹側体壁まで伸びる鎌状靭帯に分割されます。^[6]

• 発生学