เอนโดเดิร์มและอวัยวะที่พัฒนามาจากเอนโดเดิร์ม

เอนโดเดิร์มเป็นเนื้อเยื่อชั้นในสุดในบรรดาเนื้อเยื่อคัพภะหลักสามชั้น และเป็นส่วนที่สร้างเยื่อบุผิวของทางเดินอาหารและทางเดินหายใจ รวมถึงต่อมสำคัญที่แตกหน่อออกมาจากเนื้อเยื่อเหล่านี้ ได้แก่ ตับ ตับอ่อน ต่อมไทรอยด์ และต่อมพาราไทรอยด์ หลังจากการเกิดแกสตรูเลชัน เอนโดเดิร์มจะพับตัวเป็นท่อทางเดินอาหารระยะแรก ซึ่งจะแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆ ตามแนวแกนของร่างกาย เพื่อสร้างอวัยวะที่แตกต่างกัน

Definition

เอนโดเดิร์มเป็นเนื้อเยื่อคัพภะชั้นในที่ก่อตัวขึ้นระหว่างการเกิดแกสตรูเลชัน โดยจะพัฒนาไปเป็นเยื่อบุผิวของระบบทางเดินอาหารและทางเดินหายใจ และเนื้อเยื่อพาเรนไคมาของต่อมที่พัฒนามาจากท่อทางเดินอาหาร เช่น ตับ ตับอ่อน ต่อมไทรอยด์ และต่อมพาราไทรอยด์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการก่อตัวของเอนโดเดิร์มที่สมบูรณ์ การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของท่อทางเดินอาหาร การแบ่งส่วนตามภูมิภาคออกเป็นส่วนต้น ส่วนกลาง และส่วนท้ายของทางเดินอาหาร รวมถึงอวัยวะหลักและเยื่อบุผิวที่แต่ละส่วนสร้างขึ้น นี่เป็นข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับชะตากรรมของเนื้อเยื่อคัพภะ และไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• เอนโดเดิร์มที่สมบูรณ์ถูกกำหนดได้อย่างไรระหว่างการเกิดแกสตรูเลชัน?
• เอนโดเดิร์มพับตัวเป็นท่อทางเดินอาหารระยะแรกได้อย่างไร?
• ท่อทางเดินอาหารถูกแบ่งส่วนเป็นส่วนต้น ส่วนกลาง และส่วนท้ายของทางเดินอาหารได้อย่างไร?
• อวัยวะและเยื่อบุผิวใดบ้างที่พัฒนามาจากเอนโดเดิร์ม?

Key concepts

• เอนโดเดิร์มที่สมบูรณ์
• ท่อทางเดินอาหารระยะแรก
• ส่วนต้น ส่วนกลาง และส่วนท้ายของทางเดินอาหาร
• การกำหนดรูปแบบทางเดินอาหารตามแนวหน้า-หลัง
• หน่ออวัยวะจากเอนโดเดิร์ม (ตับ ตับอ่อน ปอด ต่อมไทรอยด์)
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเยื่อบุผิวกับมีเซนไคม์

Key theories

การส่งสัญญาณซ้ำๆ ในการสร้างอวัยวะจากเอนโดเดิร์ม

เส้นทางการส่งสัญญาณที่อนุรักษ์ไว้แบบเดียวกัน (Nodal/TGF-beta, Wnt, BMP, FGF, retinoic acid) ถูกนำมาใช้ซ้ำๆ และในชุดค่าผสมที่เปลี่ยนแปลงไป เพื่อกำหนดเอนโดเดิร์มก่อน จากนั้นกำหนดรูปแบบท่อทางเดินอาหาร และสุดท้ายกระตุ้นให้เกิดหน่ออวัยวะ

Mechanisms

การส่งสัญญาณ Nodal/TGF-beta ในระดับสูงระหว่างการเกิดแกสตรูเลชันจะกำหนดให้เอนโดเดิร์มที่สมบูรณ์พัฒนามาจากอีพิบลาสต์ เซลล์เหล่านี้จะเคลื่อนที่ผ่านร่องพริมิติฟและแทนที่ไฮโปบลาสต์เพื่อสร้างแผ่นเอนโดเดิร์มที่ต่อเนื่องกัน เมื่อเอ็มบริโอพับตัว แผ่นนี้จะถูกนำเข้าสู่ท่อทางเดินอาหารระยะแรก ท่อนี้จะถูกแบ่งส่วนตามแนวแกนหน้า-หลังออกเป็นส่วนต้น ส่วนกลาง และส่วนท้ายของทางเดินอาหาร โดยการส่งสัญญาณแบบไล่ระดับและซ้ำๆ (รวมถึง Wnt, FGF, BMP และกรดเรติโนอิก) ซึ่งจะสร้างขอบเขตการก่อตัวของอวัยวะ จากนั้นปฏิสัมพันธ์ระหว่างเยื่อบุผิวกับมีเซนไคม์เฉพาะที่ จะกระตุ้นให้เกิดหน่อและส่วนยื่นจากเอนโดเดิร์มของลำไส้ ซึ่งจะเติบโตไปเป็นตับ ตับอ่อน ปอด ต่อมไทรอยด์ ต่อมพาราไทรอยด์ ต่อมไทมัส และเยื่อบุของกระเพาะปัสสาวะและท่อปัสสาวะ เอนโดเดิร์มมีส่วนร่วมในการสร้างส่วนประกอบของเยื่อบุผิวและต่อมของอวัยวะเหล่านี้ ในขณะที่มีเซนเดิร์มของอวัยวะภายในที่อยู่รอบๆ จะให้กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน

Clinical relevance

ต้นกำเนิดของเอนโดเดิร์มในเยื่อบุผิวของลำไส้และทางเดินหายใจ รวมถึงต่อมที่เกี่ยวข้อง เป็นพื้นฐานการพัฒนาของความผิดปกติของส่วนต้นของทางเดินอาหาร (เช่น tracheoesophageal fistula) และเนื้อเยื่อต่อมที่อยู่ผิดที่หรือเคลื่อนลงมาไม่สมบูรณ์ (เช่น thyroglossal duct remnants) ข้อมูลนี้อธิบายถึงต้นกำเนิดของการพัฒนาเพื่อการอ้างอิง และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

ข้อมูลในที่นี้อ้างอิงจากการทดลองและชีววิทยาระดับโมเลกุลของการพัฒนาในแบบจำลองสัตว์มีกระดูกสันหลัง และตำรามาตรฐานด้านคัพภวิทยาของมนุษย์ ซึ่งสังเคราะห์จากบทความทบทวนเกี่ยวกับการพัฒนาของเอนโดเดิร์มและการก่อตัวของอวัยวะ มากกว่าแนวทางทางคลินิก

History

คัพภวิทยาแบบดั้งเดิมระบุว่าเนื้อเยื่อคัพภะชั้นในเป็นแหล่งกำเนิดของเยื่อบุลำไส้และต่อมต่างๆ และการทำแผนที่ชะตากรรมได้ชี้แจงว่าเซลล์ที่มาจากร่องพริมิติฟสร้างเอนโดเดิร์มที่สมบูรณ์และแทนที่ไฮโปบลาสต์ได้อย่างไร การศึกษาทางโมเลกุลและพันธุกรรมในภายหลังได้กำหนดเส้นทางการส่งสัญญาณที่จำเพาะเจาะจงเอนโดเดิร์มและกำหนดรูปแบบท่อทางเดินอาหารให้เป็นบริเวณที่สร้างอวัยวะ ดังที่ Zorn และ Wells ได้สังเคราะห์ไว้

Key figures

• Aaron Zorn
• James Wells
• Patrick Tam
• Lilianna Solnica-Krezel

Seminal works

• zorn-wells-2009
• tam-behringer-1997
• solnica-krezel-2012

Frequently asked questions

เนื้อเยื่อใดบ้างที่มาจากเอนโดเดิร์ม?

เยื่อบุผิวของระบบทางเดินอาหารและทางเดินหายใจ และต่อมที่แตกหน่อออกมาจากท่อทางเดินอาหาร รวมถึงตับ ตับอ่อน ต่อมไทรอยด์ ต่อมพาราไทรอยด์ และต่อมไทมัส รวมถึงเยื่อบุของกระเพาะปัสสาวะและท่อปัสสาวะ

ท่อทางเดินอาหารระยะแรกคืออะไร?

เป็นท่อที่เกิดขึ้นเมื่อแผ่นเอนโดเดิร์มพับตัวอยู่ภายในเอ็มบริโอ โดยแบ่งออกเป็นส่วนต้น ส่วนกลาง และส่วนท้ายของทางเดินอาหาร ซึ่งแต่ละส่วนจะพัฒนาไปเป็นอวัยวะและบริเวณเฉพาะของระบบย่อยอาหารและระบบทางเดินหายใจ