El desarrollo del sistema digestivo en el embrión humano involucra al epitelio del sistema digestivo y al parénquima de sus derivados, que se originan del endodermo. El tejido conectivo, los componentes musculares y los componentes peritoneales se originan en el mesodermo . Diferentes regiones del tubo intestinal como el esófago , el estómago , el duodeno , etc. están especificadas por un gradiente de ácido retinoico que hace que se expresen factores de transcripción únicos para cada región. La diferenciación del intestino y sus derivados depende de interacciones recíprocas entre el endodermo intestinal y el mesodermo circundante. Los genes Hox en el mesodermo son inducidos por una vía de señalización Hedgehog secretada por el endodermo intestinal y regulan la organización craneocaudal del intestino y sus derivados. El sistema intestinal se extiende desde la membrana orofaríngea hasta la membrana cloacal y se divide en intestino anterior , intestino medio e intestino posterior . [1]
Al final de la tercera semana, aparece el tubo neural , que es un pliegue de una de las capas del disco germinativo trilaminar , llamado ectodermo . Esta capa se eleva y se cierra dorsalmente , mientras que el tubo intestinal se enrolla y se cierra ventralmente para crear un "tubo sobre un tubo". El mesodermo , que es otra capa del disco germinativo trilaminar , mantiene unidos los tubos y el mesodermo de la placa lateral , la capa media del disco germinativo, se divide para formar una capa visceral asociada con el intestino y una capa parietal , que junto con el ectodermo suprayacente, forma la pared corporal lateral . El espacio entre las capas visceral y parietal del mesodermo de la placa lateral es la cavidad corporal primitiva. Cuando la pared corporal lateral se pliega, se mueve ventralmente y se fusiona en la línea media. La cavidad corporal se cierra, excepto en la región del tallo de conexión . Aquí, el tubo intestinal mantiene una unión con el saco vitelino. El saco vitelino es un saco membranoso adherido al embrión, que proporciona nutrientes y funciona como el sistema circulatorio del embrión en sus primeras etapas. [1]
La pared corporal lateral se pliega, tirando del amnios hacia adentro, de modo que el amnios rodea al embrión y se extiende sobre el tallo conector, que se convierte en el cordón umbilical , que conecta al feto con la placenta . Si la pared corporal ventral no se cierra, pueden producirse defectos en la pared corporal ventral, como la ectopia cordis , una malformación congénita en la que el corazón está ubicado anormalmente fuera del tórax. Otro defecto es la gastrosquisis , un defecto congénito en la pared abdominal anterior a través del cual el contenido abdominal sobresale libremente. Otra posibilidad es la extrofia vesical , en la que parte de la vejiga urinaria está presente fuera del cuerpo. En circunstancias normales, el mesodermo parietal formará la capa parietal de membranas serosas que recubren el exterior (paredes) de las cavidades peritoneal , pleural y pericárdica . La capa visceral formará la capa visceral de las membranas serosas que cubren los pulmones, el corazón y los órganos abdominales. Estas capas son continuas en la raíz de cada órgano ya que los órganos se encuentran en sus respectivas cavidades. El peritoneo , una membrana sérica que forma el revestimiento de la cavidad abdominal , se forma en las capas intestinales y en algunos lugares los mesenterios se extienden desde el intestino como capas dobles de peritoneo . Los mesenterios proporcionan una vía para los vasos, nervios y vasos linfáticos hacia los órganos. Inicialmente, el tubo intestinal desde el extremo caudal del intestino anterior hasta el final del intestino posterior está suspendido de la pared corporal dorsal por el mesenterio dorsal. El mesenterio ventral , derivado del septum transversum , existe solo en la región de la parte terminal del esófago, el estómago y la porción superior del duodeno. [2]
En el proceso de crecimiento y alargamiento, el conducto intestinal se hernia y rota. La hernia ( del latín : «ruptura») se produce alrededor de las 7½ semanas en el embrión humano y se refiere a la retracción del intestino desde el celoma umbilical extraembrionario hacia el abdomen (panel B3).
El conducto intestinal gira 90° (en sentido contrario a las agujas del reloj si se lo observa desde la cola hasta la cabeza) alrededor del eje del cuerpo (ver panel B1) en la misma dirección que el corazón . Según la teoría de la torsión axial , la rotación es parte de una torsión compleja que involucra a todo el cuerpo en todos los animales vertebrados . Durante esta torsión, la región anterior de la cabeza gira 90° en sentido contrario a las agujas del reloj, el cuerpo 90° en el sentido de las agujas del reloj, pero respetando el corazón y los intestinos. En consecuencia, el embrión gira de lado. El prosencéfalo gira con respecto al cerebro, mientras que el corazón y los intestinos (que no participan en la torsión) giran en sentido contrario a las agujas del reloj con respecto al cuerpo. [4] [5]
El plegado se produce de la manera típica que se muestra en el diagrama (panel B2-3, C). El plegado es resultado de la elongación del conducto.
El diafragma divide la cavidad corporal en cavidad torácica y cavidad abdominal . Se desarrolla a partir de cuatro componentes: el septum transversum (tendón central), las membranas pleuroperitoneales , el mesenterio dorsal del esófago y componentes musculares de los somitas en los niveles cervicales tres a cinco (C3-5) de la pared corporal. Dado que el septum transversum se ubica inicialmente opuesto a los segmentos cervicales tres a cinco, y dado que las células musculares para el diafragma se originan de los somitas en estos segmentos, el nervio frénico , que inerva el diafragma, también surge de estos segmentos de la médula espinal (C3, 4 y 5). La cavidad torácica se divide en la cavidad pericárdica y dos cavidades pleurales para los pulmones por las membranas pleuropericárdicas. [6]
Como resultado del plegamiento cefalocaudal y lateral del embrión, una porción de la cavidad del saco vitelino revestida por el endodermo se incorpora al embrión para formar el intestino primitivo . En las partes cefálica y caudal del embrión, el intestino primitivo forma un tubo, el intestino anterior y el intestino posterior, respectivamente. La parte media, el intestino medio, permanece conectada temporalmente al saco vitelino por medio del conducto vitelino . [6]
El intestino anterior da origen al esófago, la tráquea, los esbozos pulmonares, el estómago y el duodeno proximal a la entrada del conducto biliar. Además, el hígado, el páncreas y el aparato biliar se desarrollan como excrecencias del epitelio endodérmico de la parte superior del duodeno. Dado que la parte superior del intestino anterior está dividida por el tabique traqueoesofágico en el esófago posteriormente y la tráquea y los esbozos pulmonares anteriormente, la desviación del tabique puede dar lugar a aberturas anormales entre la tráquea y el esófago. Los cordones hepáticos epiteliales y el sistema biliar que crecen hacia el septum transversum se diferencian en parénquima. Las células hematopoyéticas (presentes en el hígado en mayor número antes del nacimiento que después), las células de Kupffer y las células del tejido conectivo se originan en el mesodermo. El páncreas se desarrolla a partir de un esbozo ventral y un esbozo dorsal que más tarde se fusionan para formar el páncreas definitivo. A veces, las dos partes rodean el duodeno (páncreas anular), lo que provoca la constricción del intestino. [7]
El intestino medio forma el asa intestinal primaria, desde la cual se origina el duodeno distal hasta la entrada del conducto biliar. El asa continúa hasta la unión de los dos tercios proximales del colon transverso con el tercio distal. En su vértice, el asa primaria permanece temporalmente en conexión abierta con el saco vitelino a través del conducto vitelino . Durante la sexta semana, el asa crece tan rápidamente que sobresale hacia el cordón umbilical ( hernia fisiológica ). En la décima semana, regresa a la cavidad abdominal. Mientras ocurren estos procesos, el asa del intestino medio gira 270° en sentido antihorario. Las anomalías comunes en esta etapa del desarrollo incluyen restos del conducto vitelino, falla del intestino medio para regresar a la cavidad abdominal, malrotación, estenosis y duplicación de partes. [6]
El intestino posterior da origen a la región que va desde el tercio distal del colon transverso hasta la parte superior del canal anal. La parte distal del canal anal se origina a partir del ectodermo. El intestino posterior ingresa a la región posterior de la cloaca (futuro canal anorrectal ), y el alantoides ingresa a la región anterior (futuro seno urogenital ). El tabique urorectal divide las dos regiones y la ruptura de la membrana cloacal que cubre esta área proporciona comunicación con el exterior para el ano y el seno urogenital. La parte superior del canal anal se deriva del endodermo del intestino posterior. La parte inferior (un tercio) se deriva del ectodermo alrededor del proctodeo . El ectodermo, en la región del proctodeo en la superficie de parte de la cloaca, prolifera y se invagina para crear la fosa anal. Posteriormente, la degeneración de la membrana cloacal establece la continuidad entre las partes superior e inferior del canal anal. Las anomalías en el tamaño de la región posterior de la cloaca desplazan la entrada del ano hacia delante, lo que provoca fístulas y atresias rectovaginales y rectouretrales . [8]
La especificación regional del tubo intestinal en diferentes componentes ocurre durante el tiempo en que los pliegues corporales laterales unen los dos lados del tubo. Las diferentes regiones del tubo intestinal son iniciadas por el ácido retinoico (AR) desde la faringe hasta el colon. Este AR hace que los factores de transcripción se expresen en diferentes regiones del tubo intestinal. Por lo tanto, SOX2 especifica el esófago y el estómago; PDX1 especifica el duodeno; CDXC especifica el intestino delgado; CDXA especifica el intestino grueso y el recto. [9]
La diferenciación del intestino y sus derivados depende de interacciones recíprocas entre el endodermo intestinal (epitelio) y el mesodermo que lo rodea (una interacción epitelial-mesenquimal). Los genes Hox en el mesodermo son inducidos por SHH secretados por el endodermo intestinal y regulan la organización craneocaudal del intestino y sus derivados. Una vez que el mesodermo es especificado por este código, este ordena al endodermo que forme los componentes de las regiones del intestino medio y posterior, como el intestino delgado, el ciego, el colon y la cloaca. [1]
Porciones del tubo digestivo y sus derivados están suspendidas de la pared dorsal y ventral del cuerpo por mesenterios , capas dobles de peritoneo que encierran un órgano y lo conectan a la pared corporal. Dichos órganos se denominan intraperitoneales, mientras que los órganos que se encuentran contra la pared corporal posterior y están cubiertos por peritoneo solo en su superficie anterior se consideran retroperitoneales. Por lo tanto, los mesenterios son capas dobles de peritoneo que pasan de un órgano a otro o de un órgano a la pared corporal como un ligamento peritoneal. Los mesenterios proporcionan vías para los vasos, nervios y estructuras linfáticas hacia y desde las vísceras abdominales. [6]
Inicialmente, el intestino anterior, el intestino medio y el intestino posterior están en contacto extenso con el mesénquima de la pared abdominal posterior. Hacia la quinta semana, el puente de tejido conectivo se ha estrechado y la parte caudal del intestino anterior, el intestino medio y una parte importante del intestino posterior están suspendidos de la pared abdominal por el mesenterio dorsal, que se extiende desde el extremo inferior del esófago hasta la región cloacal del intestino posterior. En la región del estómago, forma el mesogastrio dorsal u omento mayor. En la región del duodeno, forma el mesoduodeno dorsal; y en la región del colon, forma el mesocolon dorsal. El mesenterio dorsal, de las asas yeyunal e ileal , forma el mesenterio propiamente dicho. [6]
El mesenterio ventral, ubicado en la región de la parte terminal del esófago, el estómago y la parte superior del duodeno, se deriva del septum transversum. El crecimiento del hígado en el mesénquima del septum transversum divide el mesenterio ventral en el epiplón menor, que se extiende desde la porción inferior del esófago, el estómago y la porción superior del duodeno hasta el hígado y el ligamento falciforme, que se extiende desde el hígado hasta la pared ventral del cuerpo. [6]