1. DIE ENTSTEHUNG DES LEBENS

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1 E M B R Y O L O G I E 1. DIE ENTSTEHUNG DES LEBENS Die Entstehung des Lebens braucht Geschlechtszellen. Das menschliche Leben beginnt mit der Befruchtung. Zygote = befruchtete Eizelle Gameten = Samenzellen und Eizellen Die Gameten müssen für die Vereinigung vorbereitet werden: Der genetische Satz wird vermindert Es kommt zum Austausch des genetischen Materials (Crossing-over - nur bei Autosomen) 1.1 REIFETEILUNG (s. Biologie) Störungen in der Reifeteilung: Non-disjunction (Trisomie, Monosomie nur bedingt lebensfähig, Bsp. Turner-Syndrom), bei Eizellen häufiger Gametogenese = Keimzellreifung (läuft getrennt von der normalen Körperentwicklung ab) Gameten sind Abkömmlinge der Urkeimzellen, diese werden im Rahmen der Entwicklung schon relativ früh abgetrennt. Die Urkeimzellen sind ab der 3. SSW sichtbar. Sie liegen in der Wand des Dottersacks und müssen von der Dottersackwand mit amöboiden Bewegungen in die Gonadenanlagen (Eierstock, bzw. Hoden) wandern. Sie kommen dann in der 5. Woche dort an. Die Gonadenanlagen liegen der hinteren Bauchwand an Oogenese = Reifung der Eizelle Die Urkeimzellen differenzieren sich zu den Oogonien (Voreizellen). Die Urkeimzellen teilen sich mitotisch. Die Eizellen teilen sich in der 1. Reifeteilung und verharren dann in der Ruhephase (Prophase) = Diktyotänstadium. Im 5. Entwicklungsmonat macht die Eizelle starke Teilungen durch: 6 7 Mio. Eizellen. Von diesen sterben die meisten ab, sie werden atretisch. Bei der Geburt sind noch Eizellen vorhanden. Bei der Geschlechtsreife (Menarche, Lj.) noch ca Eizellen, damit muss die Frau dann bis zur Menopause (ca. 50. Lj.) auskommen. 1

2 Am 14./15. Tag des weiblichen Zyklus kommt es zur Ovulation. Dabei springt der Graafsche Follikel aus dem Eierstock in den Eileiter. Erst kurz vor der Ovulation beendet die Eizelle die 1. Reifeteilung, sie kommt dann in die 2. Reifeteilung: Primärfollikel Sekundärfollikel Tertiärfollikel Graafscher Follikel. Die Reifeteilung wird nur beendet, wenn es zu einer Befruchtung durch eine Samenzelle kommt. Die Eizelle ist von einer Corona radiata (Follikelepithelzellen) umgeben. Diese dient der Ernährung. Die Zona pellucida ist eine Art Basalmembran um die Eizelle. Der Zellkern ist haploid mit einer Chromatide. Die restlichen drei werden von der Zelle ausgestoßen, sie liegen dann unter der Zona pellucida. Im Rahmen der Entwicklung ist kein Ausführungsgangsystem vom Eierstock in den Eileiter vorgesehen. Die Eizelle muss daher mit einer Wunde herauskommen. Die Eierstöcke liegen zum Eingang des kleinen Beckens hin und haben einen Durchmesser von ca. 3 5 cm. Der Follikel hat einen Durchmesser bis ca. 1,5 cm Spermatogenese = Reifung der Samenzelle, Achtung: Spermiogenese = Kaulquappenbildung Samenzelle besteht aus: Acrosom: liegt an der Spitze, ist ein Lysosom, es funktioniert als Bombe für das Eindringen in die Eizelle Geißel: 9 x 2 +2 Struktur (stammt vom Zentriol ab), für Beweglichkeit Mitochondrien: sind spiralig um die Geißel herumgewickelt Missgebildete Samenzellen haben keine negativen Folgen, da sie nicht bis zur Eizelle vordringen. Der Mann produziert 100 Mio. Samenzellen pro Tag. Bei der Ejakulation gibt er ca. 800 Mio. ab. 1.2 BEFRUCHTUNG Insemination = künstliches oder natürliches Einbringen von männlichen Keimzellen in den weiblichen Geschlechtstrakt. Impregnation = Eindringen der Samenzelle in die Eizelle Der Eileiter hat verschiedene Abschnitte: in der Ampulla findet die Befruchtung statt. Bei der Befruchtung durchdringt die Samenzelle die Zona pellucida mittels der Acrosomreaktion. Sie legt sich dann tangential an die Eizelle heran. Die Membranen verschmelzen miteinander, die Samenzelle dringt ein. Die Eizelle sondert Rindengranula in den Perivitellinen Raum ab, somit wird die Zona pellucida undurchlässig für weitere Samenzellen. Die Eizelle vollendet ihre 2. Reifeteilung, d.h. eine Chromatide (ein Polkörperchen) wird hinausgeschickt. Die Polkörperchen teilen sich und man findet danach 2 bis 3 Polkörperchen. Jeder der Vorkerne muss eine Synthesephase durchlaufen. Es kommt es zur sog. Kernverschmelzung = Syngamie oder Karyogamie: beide Membranen lösen sich auf und die Zellen verschmelzen miteinander. 2

3 1.2.1 Abweichende Befruchtungsformen: Superfetatio: Bei bestehender Befruchtung einer Eizelle kann eine weitere heranreifen und befruchtet werden (seltenes Ereignis). zweieiiger Zwilling Superfecundatio: In einem Zyklus ovulieren mehrere Eizellen. Zwillinge Patenogenese: Entwicklung eines weiblichen Gameten ohne Mitwirken eines männlichen Gameten weiblich haploider Chromosomensatz (nur im Tierreich) 1.3 EINNISTUNG Die ersten Teilungen der Eizelle nach der Befruchtung werden als Furchungsteilungen bezeichnet. Die Zellen die daraus hervorgehen sind die Blastomere (sind kleiner). Nach ca. 18 Stunden tritt die Eizelle in das 2-Zell-Stadium, nach Stunden in das 4-Zell-Stadium. Dann teilt sie sich weiter in das 8-Zell- Stadium. Jede dieser Zellen ist befähigt ein eigenständiges Wesen entstehen zu lassen, sie haben eine Totipotenz. Eine Eizelle im 8-Zell-Stadim wird auch als Morula oder Maulbeere bezeichnet. Sie hat einen Durchmesser von ca. 150 µm. Im 16-Zell-Stadium ordnen sich die Blastomere in eine innere und eine äußere Zellmasse. Die innere ist der Embryoblast, die äußere der Trophoblast (für die Entwicklung der Plazenta). Die Zelle wird ab hier als Blastozyste bezeichnet. Die befruchtete Eizelle verbleibt 2 3 Tage im Eileiter und erreicht am 4. Tag das Uteruslumen. Während der Wanderung bilden sich Spalten zwischen Embryo- und Trophoblast. Es bildet sich die Blastozystenhöhle (2-3 mm). Die Eizelle wird über den Flimmerschlag weitertransportiert. Am 6. Tag beginnt die Implantation (Einnistung) des Keimlings in die Uterusschleimhaut. Die Blastozyste dringt mit dem Embryoblast in das Endometrium (=Uterusschleimhaut) ein. Sie lagert sich im oberen Drittel der hinteren Uteruswand ein. Dabei sind protolytische Enzyme beteiligt. Die Throphoblasten verlieren in der äußeren Schicht ihre Zellgrenzen, es bildet sich ein Synzytiotrophoblast. Dieser dringt dann in das Endometrium ein. Unter dem Synzytioblast bleibt noch ein Zytotrophoblast erhalten. Das Endometrium befindet sich in der sog. Sekretionsphase (vor der Ovulation: Proliferationsphase). Die Implantation ist am 11. Tag abgeschlossen. Damit es nicht zur Abstoßung der Eizelle kommt muss das Endometrium seine Immunitätslage so verändern, dass es die Eizelle akzeptieren kann. Alles was während der Einnistung abgebaut wird dient dem Embryo als Ernährung. Die oberflächliche Schleimhaut wird durch ein Fibrinkoagel verschlossen. Die Schleimhaut bekommt einen neuen Namen: Decidua graviditatis (= hinfällige Schleimhaut). Während der Einnistung gestaltet sich der Embryoblast um. Es bilden sich 2 Zelllagen. Die untere Zelllage wird als Hypoblast, die obere als Epiblast bezeichnet Fehler in der Einnistung Die Eizelle kann sich an einem falschen Ort einnisten: Primäre abdominelle Schwangerschaft (=Bauchhöhlenschwangerschaft): Einnistung in der Bauchhöhle. Eine Art Plazenta wird gebildet, dabei fließt viel Blut. Platz die Plazenta kann die Mutter verbluten. Eierstockschwangerschaft Eileiterschwangerschaft z.b. Infundibuläre Schwangerschaft, Ampullenschwangerschaft tiefsitzende Implantation: Schwangerschaft zu tief im Uterus. Die Plazenta legt sich vor den Geburtsweg 3

4 1.4 WEITERE ENTWICKLUNG Vom Epiblasten wandern Zellen aus und flachen sich ab. Sie bilden einen Spaltraum im Zytotrophoblast die Amnionhöhle. Sie wird ausgekleidet von Amnionepithel und wird dann später zur Fruchtblase. Am 9. Tag entsteht ein weiterer Spaltraum im unteren Bereich des Zytotrophoblasten: Die ursprüngliche Blastozystenhöhle wird von Zellen des Hypoblasten (= Häuser sche Membran) ausgekleidet und wird zum primaren Dottersack, bzw. zum primären Nabelbläschen. Auch im Synzytiotrophoblast bilden sich Hohlräume, die sog. Trophoblastlakunen für die Ernährung. 9.Tag 1 primärer Dottersack 2 Trophoblastlakune 3 Epiblast 4 Amnionepithel 5 mütterliche Blutkapillare 6 Amnionhöhle 7 Synzytiotrophoblast 8 Hypoblast 9 Zytotrophoblast 10 Häuser sche Membran 11 Gebärmutterepithel 12 Fibrinkoagel 12. Tag: Zellen wandern vom hinteren Ende des Embryos aus und schieben sich zwischen die Häuser schen Membran und den Zytotrophoblasten hinein. Sie lassen dabei Lücken frei, diese fließen zusammen und eine neue Höhle ist entstanden, das sog. extraembryonale Coelom (=Leibeshöhle). Coelom bedeutet Keimblatt, deshalb wird es auch als extraembryonales Mesoderm bezeichnet. Um den Dottersack ist Bindegewebe, das sog. extraembryonale Splanchnopleuramesenchym. Das Bindegewebe am Zytotrophoblast ist das extraembryonale Somatopleuramesenchym. Eine Stelle, dort wo Splanchnopleuramesenchym und Somatopleuramesenchym ineinander übergehen, bleibt frei von Mesenchym, diese Stelle dient dem Keimling als Aufhängung an der Pleurahöhle und wird als Haftstiel bezeichnet. 12. Tag 1 Trophoblastenlacuna 2 Synzytiotrophoblast 3 Haftstiel 4 extraembryonales Somatopleuramesenchym 5 extraembryonales Coelom 6 extraembryonales Splanchnopluramesenchym 4

5 13. Tag (= 28. Schwangerschaftstag): Das Fibrinkoagel bricht weg. In den Lakunen fließt Blut hinein, es kann zu Blutungen aus diesen Lakunen kommen, somit kann eine Regelblutung vorgetäuscht werden. Der primäre Dottersack wird vom Splanchnomesenchym abgeschnürt und teilt ihn in den sekundären Dottersack und eine kleine Resthöhle, die Exocoel-Zyste. Das extraembryonale Coelom wird zur Chorionhöhle mit dem Chorion(gewebe) = etraemryonales Chorionmesoderm. Die zweiblättrige Keimscheibe wird längsoval zum Keimschild. Der Dottersack wird nie größer als 5 mm. 13. Tag 1 sekundärer Dottersack 2 zweiblättriges Keimblatt 3 Chorionhöhle 4 Exocoel-Zyste 14. Tag: Die Lakunen bilden sich strahlenförmig aus, dadurch wird die Versorgung besser. 3. Embryonalwoche: Die Grundlage für die Embryonalanlagen wird gelegt. Das erste Embryonalorgan ist der Primitivstreifen. Der Primitivstreifen wird gebildet durch die Verdichtung der Epiblastzellen, die von hinten nach vorne gehen. Vorne liegt eine Grube, die Primitivgrube mit Wülsten und einem Primitivknoten. Der Keimling beginnt zu wachsen, der Primitivstreifen wächst jedoch nicht mit, dadurch verkürzt er sich scheinbar. Der Primitivstreifen teilt den Körper in eine linke und rechte Körperhälfte. Er verschwindet in der 4. Woche. Beim Haftstiel liegt das kaudale Ende des Keimlings. Das spätere Kopfende wird als restrales Ende bezeichnet. Gegen Ende der 3. Woche hat sich der Keimstreifen verlängert. Am rostralen Ende bleiben Zellen von Epi- und Hypoblast fest verwachsen = Prächordalplatte. Daraus entwickelt sich später der Mund und Teile des Kopfes. Am kaudalen Ende haben wir ebenfalls eine feste Verwachsung, und zwar die Kloakenmembran, daraus entwickelt sich die Darmöffnung. Entwicklung des intraembryonalen Mesoderm: Zellen des Primitivstreifens wandern in die Tiefe und schieben sich zwischen Epi- und Hypoblast. Die Zellen verändern ihre Form und werden zur typischen Mesenchymzelle (Zelle mit Fortsätzen). Da sich Epiund Hypoblast nicht vertragen, lösen sie sich auf. Intraembryonales Mesoderm kann sich somit dazwischen schieben. Chorda- und Allantoisentwicklung: 5

6 Vom Primitivknoten verlagern sich ebenfalls Zellen in die Tiefe hinein. Diese Zellen verformen sich nicht, sie bleiben kugelförmig. Sie bilden am 17. Tag nach rostral hin ein röhrenförmiges Organ, den Chordafortsatz. Der Chordafortsatz hat oben den Epiblast, unten den Hypoblast und dazwischen intraembryonales Mesoderm. Das intraembryonale Mesoderm steht mit dem extraembryonalen Mesoderm in Verbindung. Innerhalb des Mesoderms kommt es zu Verdichtungen der der Mesenchymzellen, es bildet sich Blastem. Dieses bildet die Grundlage für die Organentwicklung. Der Hypoblast verschwindet, dadurch entsteht eine Verbindung von der Amnionhöhle zum sekundären Dottersack = Canalis neurentericus. Eine Chordaplatte bleibt, diese wölbt sich neuerdings und bildet eine Chordarinne, das Chordarohr, aber diesmal ohne Lumen. Das Chordarohr wird nun als Chorda dorsalis bezeichnet, sie bildet die Grundlage für die Entwicklung des Achsenskeletts. In unserem Nucleus pulposus in den Zwischenwirbelscheiben haben wir noch Reste der Chorda dorsalis. Die Chorda dorsalis ist der Induktor für die Entwicklung des Nervensystems und der Wirbelsäule. Wenn sie fehlt, kann sich somit kein Nervensystem entwickeln. Am kaudalen Ende entwickelt sich in den Hafstiel hinein eine Aussackung die Allantois. Sie wird von Hypoblastenmaterial ausgekleidet. Die Allantois ist der embryonale Harnsack, dieser hat bei uns keine Bedeutung, allerdings können wir ihn bei uns noch sehen, und zwar im histologischen Präparat der Nabelschnur. Aus der Allantois entwickelt sich also die Nabelschnur. Auch das Lig. umbilicale medianum ist ein Überbleibsel der Allantois. Bildung des Gefäßsystems: Die erste Bildung des Gefäßsystems findet extraembryonal in der Wand des Dottersacks statt. Die Mesenchymzellen bilden eine Blutinsel. Die äußeren Zellen der Blutinsel entwickeln sich zu den sog. Angioblasten, die inneren zu den Megaloblasten (Hämohistioblasten, für Sauerstofftransport zuständig). Die Blutinseln konfluieren und bilden das Gefäßsystem. Dasselbe passiert auch im Keimling und zwar vor der Prächordalplatte und im Mesenchym entlang der Chorda. Die Blutinseln des Keimlings und des Dottersacks bekommen Verbindungen zueinander, der Dottersackkreislauf entsteht. Er ist der erste Kreislauf, der sich entwickelt. Im Kreislauf geht das Blut durch die Gefäße zu den dorsalen Aortengefäßen, diese haben Verbindungen zum Dottersack. Die Pumpe des Kreislaufes entsteht aus den Blutzellen vor der Prächordialplatte in der sog. chardiogenen Zone. Es bilden sich dann auch rund um die Allantois Gefäße aus, die Vasa allantoica (Nabengefäße). Die ersten Gefäße werden schon als Herzschläuche bezeichnet, da sie schon pulsieren können. Missbildungen: Ein Tumor kann sich bilden wenn ein Trophoblast eine gesteigerte Proliferation hat, d.h. der Trophoblast wird zu groß und der Embryoblast zu klein. Diese Störung wird als Blasenmole bezeichnet. Sie ist ein gutartiger Tumor und der Keimling stirbt ab. Es gibt auch eine bösartige Variante: das Chorionepitheliom, dieses kann auch gefährlich für die Mutter werden. Übersicht: Es bildet: Thropoblast: Fruchthülle Amnion: Fruchthülle und wasser Keimschild: Embryo Dottersack: Anteile des Entoderm, Dottersackstiel: Anteil der Nabelschnur 6

7 Embryonalwoche In diesem Abschnitt müssen sich die Organe bilden, die 3 Keimblätter müssen sich differenzieren und die Gestalt muss sich ausbilden. Differenzierung des Ektoderms: Das Ektoderm besteht aus den Ektodermzellen, die direkt aus den Epiblastzellen entstanden sind. Die Chorda dorsalis induziert die Umwandlung der Ektodermzellen in die Nervenzellen. Das Nervengewebe entsteht. Dieser Prozess wird als Neurolation bezeichnet. Die Ektodermzellen, die oberhalb der Chorda liegen, werden zur Neuralplatte, in der Mitte bildet sich eine Neuralrinne. Links und rechts von der Neuralrinne sind Neuralwülste. Aus den Wülsten bildet sich das Neuralrohr. Es schließt sich als erstes in der Mitte, rostral und kaudal bleiben Öffnungen: Neuropori. Der rostrale Neuroporus schließt sich um den 25. Tag, der kaudale um den 27. Tag, d.h. die rostrale Entwicklung ist der kaudalen immer um 2 Tage voraus. Im Rahmen einer Entwicklungsstörung kann sich der kaudale Porus nicht schließen. Eine Spina pifida entseht. Wenn sich der rostrale nicht schließt, kann sich das Gehirn nicht entwickeln: Anencephalus. Seitlich des Neuralrohrs entstehen aus Zellen des Ektoderms die Neuralleisten. Die Zellen der Neuralleisten werden später zu unseren sensiblen Ganglien (Ansammlungen von Pericarien in der Peripherie), Spinalganglien, vegetativen Ganglien, Paraganglien (Nebennierenmark), sympathischen Ganglien, peripherem Glia (Schwann sche Zellen, Mantelzellen), Pigmentzellen und Teile des Kopfmesenchyms. Zur selben Zeit, zu der sich das Neuralrohr verschließt, kommt es zu Verdickungen des Ektoderms, die Plakoden werden gebildet. Es gibt die Linsenplakode (Augen), Ohrplakode (Ohr), Riechplakode (Nase). Es bilden sich also die Sinnesorgane. weitere Differenzierung des Mesoderms: Das Mesoderm gliedert sich in 3 Anteile: paraxiales Mesoderm (liegt links und rechts der Chorda), intermediäres Mesoderm / Somitenstiel und Seitenplatten-Mesoderm. Paraxiales Mesoderm: Das paraxiale Mesoderm ist für die Somitenentwicklung zuständig. Die Somiten sind die Anlage die wir für die Entwicklung unserer Wirbel brauchen. Zwischen dem 20. und dem 30. Entwicklungstag ist die Anzahl der Somiten für die Altersbestimmung wichtig. In der Entwicklung bilden sich insgesamt Somiten aus: 4 occipitale 8 cervicale 12 thoracale 5 lumbale 5 sacrale 8 10 coccygeale (bilden vorübergehend das Schwänzchen) Die Somiten sind nie alle gleichzeitig vorhanden, wenn die letzten Beginnen sind die ersten schon wieder weg. Innerhalb der Somiten ist eine kleine Höhle, das Myozoel. Das paraxiale Mesoderm, bzw. die Somiten, gliedern sich in 3 Anteile: medialer Somitenanteil: Sklerotom, daraus entwickelt sich die Hartsubstanz unseres Achsenskeletts dorsaler Somitenanteil: Dermatom, das Bindegewebe der Haut entwickelt sich daraus ventraler Somitenanteil: Myotom, bildet die Extremitäten- und Körperwandmuskulatur (wird innerviert von Rr. ventrales) Intermediäres Mesoderm: Das intraembryonale und extraembryonale Mesoderm gehen ohne Grenze ineinander über. Im 3. Embryonalmonat entstehen Lücken, das sog. intraembryonale Coelom. Oberhalb des Coeloms liegt intraembry- 7

8 onale Somatopleura (bildet das Bindegewebe für die Körperwand), unterhalb ist Splanchnopleura (blidet da Bindegewebe für das Verdauungsrohr). Abfaltung des Keimes (Gestaltformung): Durch ein massives Wachstum des Gehirns beginnt der Keimling sich in eine kraniokaudale und eine laterale Richtung zu krümmen. Die Ränder werden abgerundet und eingerollt. Die Amnionhöhle vergrößert sich stark. Kraniokaudale Richtung(Abb. ABCD 2): Das Septum transversum wird später zum Zwerchfell wird innerviert von C4, da ein Muskel immer den Nerv an dem Ort wo er entstanden ist mitnimmt.kranial: Das Herz wird hineingeschoben, das Septum transversum kommt somit unter dem Herzen zu liegen. 8

9 Kaudal: Durch die Einbiegung wird der Haftstiel nach ventral verlagert, ein primitiver Nabelring bildet sich. Durch den Nabelgang geht der Dottergang und die Vv. allantoica. Aus dem Nabelring entsteht die Nabelschnur. Der Dottersack engt sich ein. Zwischen Mitteldarm und Dottersack entsteht eine Verbindung, der Ductus omphalo entericus. Einen kleinen Rest haben wir noch heute: das Mechel sche Divertikel. Laterale Richtung (Abb. ABCD 3): Das intraembryonale Coelom wird abgeschlossen. Die Aorta bildet sich durch Verschmelzen der Gefäße. Der Darm hängt an einem Mesenterium dorsale und ventrale. Nach der Abfaltung ist durch die Einrollung der Präkordalplatte die Mundbucht (Stomadeum) entstanden Sie wird gebildet von der Rachenmembran oder Buccopharyngealmembran. Am Ende der 3. Woche reißt die Buccopharyngealmembran ein und der Mund entsteht und somit von vorne eine offene Verbindung zum Darm. Übersicht Mesodermaler Herkunft sind: Binde- und Stützgewebe, Muskelgewebe Blut, Herz, Blut- und Lymphgefäße Niere mit Uterus Gonaden, ausgenommen die Keimzellen Ductus deferens mit Anhansdrüsen Tube und Uterus Serosa Nebennierenrinde Dentin 9

10 Ektodermer Herkunft sind: Epidermis mit Anhangsgebilen/Drüsenparenchym, Hornbildungen Epithel im vorderen Bereich der Mundhöhle, Zahnschmelz Epithel des Analkanals Zentralnervensystem und alle Differenzierungen der Neuralleiste Adenohypophyse Linse; Sinnesepithelien Entodermaler Herkunft sind: Epitheliale Auskleidung des Atmungs- und Verdauungstraktes einschließlich Parenchym der Anhangdrüsen Epitheliale Komponente von Schilddrüse, Epithelialkörperchen, Tonsillen, Thymus Epitheliale Auskleidung der Harnblase, Urethra, unterem Abschnitt der Vagina, Prostata Die weiteren Entwicklungsvorgänge im 3. Monat sind bestimmt durch: Schnelles Wachstum des Embryos Vergrößerung der Amnionhöhle mit Fruchtwasservermehrung Verschwinden des exteraembryonalem Coelom Bildung der Plazenta (Chorion villosum) und die freien Chorien (Chorion leau) Bildung der Nabelschnur Verschwinden des Uteruslumen Häckel sche Regel: 3. Monat: 9 cm 4. Monat: 16 cm 5. Monat: 25 cm 6. Monat: 30 cm 7. Monat: 35 cm 8. Monat: 40 cm 9. Monat: 45 cm Geburt: 50 cm und 3,5 kg 1.5 PLAZENTATION = Bildung der Plazenta und der Eihäute 12. Tag: s. oben Die Trophoblastlakunen bilden Verbindungen zu den mütterlichen Sinusoiden. Sinusoiden sind blutgefüllte Lakunen in der Dezidua. Es entsteht also eine offene Verbindung zwischen der Mutter und dem Keimling für die Blutversorgung. Die Zotten bestehen aus Zytotrophoblast mit außen Synzytiotrophoblast. Diese Zotten werden als primäre Zotten bezeichnet. 10

11 Primäre Zotten 3 Vakuolen des Synzytiotrophoblasten (Lakunen) 5 durch den ST erodierte mütterliche Gefässe, welche durch Kommunikation mit den Lakunen die mütterlichen Sinusoiden bilden 18. Tag: Die Trophoblastlakunen richten sich strahlenförmig aus. Die Strahlen bilden sekundäre Zotten aus. Diese bestehen innen aus einem mesenchymalen Kern, darauf folgen der Zytotrophoblast und der Synzytiotrophoblast. Sekundäre Zotte 1 Extraembryonales Mesoblast 2 Zytotrophoblast 3 Synzytiotrophoblast Weitere Entwicklung: Am Beginn des 2. Monats sind noch sehr viele Sekundärzotten vorhanden, erst im Lauf des Monats bilden sich die tertiären Zotten: Vom Dottersackkreislauf dringen Blutgefäße über die Vasa allantoica in die Zotte ein. Eine solche Zotte wird als tertiäre Zotte bezeichnet. Die Blutversorgung ist wesentlich besser. Tertiäre Zotten 1 Extraembryonales Mesoblast 2 Zytotrophoblast 3 Synzytiotrophoblast 4 Fetale Kapillaren Die tertiären Zotten bilden dann im 3. Monat die Plazenta. Zum Beginn des 4. Monats reicht die dünne Schicht der tertiären Zotten für die Blutversorgung nicht mehr aus. Der Zytotrophoblast verschwindet gegen Ende des 9. Monats und die Blutgefäße des Keimlings reichen an den Synzytiotrophoblast heran. Dadurch wird die Diffusionsstrecke kleiner und die Versorgung besser. Der Synzytiotrophoblast kleidet alle Räume aus, wo mütterliches und embryonales Blut und Gewebe zusammentreffen. 11

12 Die Zotten verstärken sich an embryonaler Seite, rund um die Frucht, wo sie in die Schleimhaut eindringen (Chorion frontosum) und bilden sich an abembryonaler Seite, dort wo weniger Zotten sind, zurück (Chorion leave). Die Dezidua verändert sich: Am embryonalen Teil entsteht die Decidua basalis, am abembryonalen Teil die Decidua capsularis (legt sich wie eine Kapsel um das Chorion), auf der gegenüberliegenden Uteruswand die Decidua parietalis. Die Decidua capsularis und parietalis verwachsen, das Uteruslumen verschwindet somit. Die Decidua parietalis ist die Grundlage für die Plazenta. Die Plazenta Die Plazenta ist eine Scheibe mit embryonalen Gefäßen. Sie hat einen Durchmesser von cm und ist ca. 3 cm dick. Sie wird 30 min nach der Geburt abgestoßen (Nachgeburt). Beim Menschen gibt es eine Sonderform der Plazenta: die Plazenta hämochorealis. Auf der mütterlichen Seite liegen Zottenbäume. Im intervillösen Raum liegt ein Blutsee, in diesem sind Kotyledone. Kotyledone sind Ansammlungen von Zotten, Zottenlappen. 1 Nabelschnur 2 Amnionbindegewebe 3 Chorionplatte (extraembryonales Mesoderm) 4 intervillöser Raum/Blutsee (mütterliches Blut) 5 Basalplatten 6 Kotyledone 7 Haftzotten Die menschliche Plazenta ist eine Sonderform. Wir finden eine solche Plazenta nur beim Menschenaffen und eine ähnliche beim Meerschweinchen. Blutversorgung: Im Uterus bilden sich Spiralarterien. Sie durchziehen die muskuläre Wand. Die Spiralarterien bilden eine Art Drüse: An der kindlichen Haftzotte spritzt das Blut aus der Spiralarterie und umspült die Zotten. Löcher in der Uteruswand führen das Blut wieder ab. 1 kindliche Haftzotte 2 Zytotrophoblast 3 Synzytiotrophoblast 4 Zytotrophoblastschale 5 Dezidua 6 Muskulatur 7 Spiralgefäß Plazentaschranke: Die Plazentaschranke trennt das mütterliche und das embryonale Blut, da zwischen Mutter und Kind unterschiedliche Blutgruppen möglich sind. Unter der Plazentaschranke liegt Chorion, die Schranke selbst besteht aus Choriongewebe. 12

13 Die Plazentaschranke hat eine endotheliale Auskleidung und Bindegewebe vom Kind (extraembryonales Mesenchym, Chorion). Vor dem 4. Monat wird sie vom Zytotrophoblasten und vom Synzytiotrophoblasten gebildet, danach nur mehr vom Synzytiotrophoblast. Nur die Plazenta hämochorealis kann Antikörper übertragen. Somit hat der Säugling bei der Geburt bereits über Pinozytose Antikörper von der Mutter (Alle anderen Säugetiere benötigen dafür die erste Muttermilch). Funktion: Die Funktion der Plazenta ist der Austausch von Gasen und Stoffwechselprodukten zwischen Mutter und Kind. Sie kann auch Hormone bilden: Progesteron (Gelbkörperhormon) vom Synzytiotrophoblast. Ab dem 4. Monat erhält sich die Schwangerschaft durch den Gelbkörper selbst. Östrogen: Ein Abfall führt mit zur Geburt. Gonadotropin (Der Schwangerschaftstest reagiert auf HCG = humanes Choriongonadotropin) 1.6 AMNION UND NABELSCHNUR Die Amnionhöhle wird immer größer, die Chorionhöhle (=extraembryonales Coelom) wird hingegen immer kleiner. Es kommt zur Abfaltung. Strukturen die durch den Nabelring gehen: Haftstiel mit Allantois Dottergang Verbindung vom extraembryonalen und intraembryonalen Coelom Die freien Eihäute bestehen aus Amnion, Chorion und Dezidua. Zwischen Chorion und Dezidua liegt die fetomaternale Kontaktzone. Der Nabelring wird immer enger. Wenn sich der Darm zu schnell entwickelt kann es zu einem physiologischen Nabelbruch kommen, da das Gedärm sich außerhalb des Embryonalkörpers entwickelt. Das Gedärm zieht sich erst Ende des 3. Monats zurück. Die Nabelschnur hat einen Durchmesser von 1,5 bis 2 cm und ist 50 bis 60 cm lang. In der Amnionhöhle ist die Amnionflüssigkeit, das Fruchtwasser. Es wird zunächst von Amnionepithel gebildet, später vorwiegend von kindlichem Harn (Oligohydramnion = Embryo ohne Niere). Der Harn wird durch Schlucken über den Embryo entsorgt (Polyhydramnion = Die Buccopharyngealmembran ist nicht durchbrochen). Der Uterus wiegt normalerweise 50 g, bei der Geburt wiegt er 1 kg. Der Dehnungsreiz würde Wehen auslösen, diese werden durch das Progesteron unterdrückt. 1.7 SCHWANGERSCHAFT UND GEBURT Im letzten Trimenon (Schwangerschaftsdrittel)bereitet das Prolactin aus der Hypophyse die Brustdrüse zur Lactation vor. Der Uterushals ist bis zur Geburt geschlossen. Beim Blasensprung durchbricht der kindliche Kopf die Amnionhöhle, darauf folgt dann die Austreibung. Die Dauer der Schwangerschaft liegt bei 10 Lunarmonaten / 40 Wochen / 280 Tagen (inkl. der 15 Tage der Einnistung) 13

14 Reifezeichen: Gewicht: g Scheitelfersenlänge: 50 cm Frontooccipitaler Umfang: 35 cm Schulterumfang: cm Die Finger- und Zehennägel sollten die Kuppenhöhe erreichen. Der Hoden sollte im Skrotum sein. Die großen Labien der Vagina sollten die kleinen überdecken. Die Hautfarbe sollte rosig sein. Ist sie krebsrot, ist dies ein Zeichen dafür, dass sich das subkutane Hautgewebe (Fettkörper) noch nicht entwickelt haben. Die Knochenkerne sollten vorhanden sein. 2. ENTWICKLUNGSPHYSIOLOGIE Die Entwicklungsphysiologie beschäftigt sich mit den Ursachen von Entwicklungsvorgängen. Früher beobachtete man die Entwicklungsvorgänge an Froscheiern, über histologische Untersuchungen mit Hilfe von Wachsplatten, in der Fortpflanzungsbiologie/Replikationsbiologie (Transplantationversuche: Wachtel-Huhn-Modell; Zellen wurden mit Farbpunkten markiert und weiterverfolgt ). Heute kann man die Entwicklung mit Hilfe der Computerkonstruktion gut darstellen und verfolgen. In der Fortpflanzungsbiologie/Replikationsbiologie werden einzelne Stoffe, die für die Entwicklung zuständig sind, molekular verfolgt. Einige wichtige Begriffe: Entwicklungspotenz: Totipotenz: Die Blastomere haben eine Totipotenz (s. oben). Nach der Bildung der Morula verlieren sie diese jedoch, sie haben nur mehr eine Omnipotenz und werden dann pluripotent (z.b. kann aus einer Mesenchymzelle Knochen, Blut, Knorpel, usw. entstehen). Prospektive Potenz ist die Möglichkeit, was aus einer Zelle werden kann, z.b. die Mesenchymzelle. Induktion: Induktion ist die Auslösung eines Differenzierungsvorganges, z.b. die Chorda dorsalis ist ein Induktor für das Nervengewebe. Determinationsperiode/sensible Phase: In unserer Entwicklung sind die Zellen nur an einem bestimmten Zeitpunkt bereit sich weiterzuentwickeln, und zwar in der Determinationsperiode bzw. sensiblen Phase. Die Induktorstoffe sind nicht artspezifisch und wirken nur in der sensiblen Phase. Wenn ein Teratogen in der sensiblen Phase wirkt, kann es zu Missbildungen kommen. Entwicklungskontrollgene/Homeoboxgene: Diese Gene steuern die Entwicklungsvorgänge. Beispiele: Hoxgene (Maus), HOX (Mensch), Chox (Huhn) Differenzierung: Die Differenzierung ist die Folge einer Determination (= etw. ist bestimmt worden, was aus ihm wird). 14

15 2.1 TERATOGENESE Die Teratogenese ist die Missbildungsentstehung, eine von der Norm abweichende Entwicklung. Die Teratologie ist die Lehre von der Entstehung von Missbildungen. 2-3 % aller lebend geborenen Kinder weisen eine Missbildung auf. Die Ursachen von Missbildungen können endogen (erblich bedingt, 10 %) oder diaplazentar (10 %) sein. Bei 80 % kennen wir die Gründe jedoch nicht Arten: Merlingsbildung: Häufigkeit: 1 % aller Geburten sind Zwillinge (davon machen zweieiige 75 %, eineiige 25 % aus), 0,01 % Drillinge und 0,0001 % Vierlinge. Bei zweieiigen Zwillingen ist die Amnionhöhle getrennt. Eineiige Zwillinge entstehen aus einer Zygote, die sich irgendwann trennt: frühe Trennung: völlig getrennte Entwicklung, getrennte Amnionhöhle Trennung im Stadium der Blastozyste: Der Embryoblast hat noch Totipotenz, der Trophoblast hingegen nicht mehr. Es bildet sich eine gemeinsame Amnionhöhle. nicht vollständige Trennung: Siamesische Zwillinge ruhender Zwilling im Steiß, beginnt sich erst später zu entwickeln, beginnt dann irgendwann zu beißen. Nicht-trenn-Stellen bei Siamesischen Zwillingen können sein: Craniophagus/Cephalophagus: Verbindung am Kopf Thoracophagus: Verbindung an der Brust Pygophagus: Verbindung am Steißbein Diencephalus: zwei Köpfe Teratogene: Talidomid (=Contergan): Ein Schlafmittel, führte zu Missbildungen, wird heute noch im Rahmen der Lepratherapie verwendet. Gerade in welcher sensiblen Phase das Talidomid wirkt, kann es zu Missbildungen des Herzens, des Verdauungstraktes oder der Extremitäten kommen. Vitamin-A-Säure: Wird bei der Aknetherapie verwendet. Eine Nebenwirkung ist z.b. dass die Talgausschüttung gehemmt wird. Tetracycline (Antibiotika): Sie bauen sich in den Knochen ein und stören die Knochenentwicklung. Rauchen: Kann zu Kleinwuchs führen. Virusinfektionen: z.b. Röteln, Cytomegalie, Toxoplasmose genetische Ursachen: z.b. Strahlung kann zu Chromosomenbrüchen führen 15

16 3. ORGANENTWICKLUNG In der rechten und linken Körperhälfte haben wir in unserer Entwicklung je einen Pleuroperitonealkanal. Diese entstehen durch eine noch nicht vollständige Entwicklung des intraembryonalen Coeloms und des Zwerchfells, dadurch bleiben in diesem links und rechts Öffnungen. Die Hauptentwicklung passiert zwischen der 5. und der 8. Woche. Bis zur 8. Woche müssen alle Organe entstanden sein. 3.1 ENTWICKLUNG UNSERES KIEMENBOGENAPPARATS Einige unserer Organe entwickeln sich aus 6 Wulstbildungen dem Kiemenbögenapparat (auch Schlunt-, Branchial- oder Visceralbögen genannt). Die Kiemenbögen entstehen aus Mesenchymverdichtungen (aus Neralleistenmaterial und Prächardialleistenmaterial), sie haben außen Ektoderm und innen Entoderm. Zwischen den Wülsten liegen Furchen. Innen haben die Wülste Schlundtaschen, Nerven und Gefäße. Die Schlundtaschen werden mit Epithel ausgekleidet. Im Inneren bilden sich Tonsillen, welche noch epitheliale Reticulumzellen haben. Jeder Kiemenbogen braucht für die Entwicklung mindestens eine Arterie. Kiemenbogen Knorpel wird zu: Nerv 1. Branchialbogen Mandibularbogen 2. Branchialbogen Hyoidbogen 3. Branchialbogen Pharyngobranchialbogen Meckel Hammer + Amboß N. trigeminus 3 Reichert Knorpel chondrale Ossifikation: Steigbügel + Proc. styloideus; Lig. styl.-hyoid., Cornu minus + ½ Corpus Cornu majus + ½ Corpus Kiemenbogen A. wird zu: (Aortenbogen) rückgebildet kl. Teil A. maxillaris N. facialis rückgebildet A. stapedia N. glossopharyngeus 4. Branchialbogen Knorpel ½ Cartilago thyroid. N. vagus 5. Branchialbogen 6. Branchialbogen nicht angelegt nicht angelegt Carotisgabel ½ Cartilago thyroid. N. vagus obliteriert Ringknorpel N. vagus li. Aortenbogen, re. A. subclavia + Tr. brachiocephalicus A. pulmonalis + Ductus arteriosus Mandibularbogen: Der Meckel sche Knorpel hat 2 Abschnitte: einen hinteren Anteil (-> Maxilla) welcher gelenkig über das primäre Kiefergelenk mit dem vorderen Anteil verbunden ist (-> Mandibula). In der desmalen Verknöcherung entstehen der Oberkieferknochen, das Jochbein und das Schläfenbein. Später bildet sich zwischen Unter- und Oberkiefer das sekundäre Kiefergelenk (inkongruente Gelenkflächen mit Diskus). Die Arterie des Mandibularbogens bildet sich zurück, ein kleiner Teil der A. maxillaris bleibt. 16

17 Kiemenfurche wird zu: 1. Kiemenfurche: äußerer Gehörgang + epithelialer Anteil des Trommelfells und 4. Kiemenfurche: verschwinden im Sinus cervicalis; obliterieren Boden des Kiemendarmes: Glandula thyroidea und Zunge (entodermaler Anteil vereinigt mit ektodermalem) Schlundtaschen 1. Schlundtasche wird zu: Tubo-typanaler Raum (im Mittelohr) mit Schleimauskleidung, Trommelfell / Schleimhaut 2. Schlundtasche Fossa tonsillaris + epithelialer Anteil der Tonsilla palatina (Bgw epithelialer Herkunft) 3. Schlundtasche Thymus (epithelialer Anteil) und caudales Epithelkörperchen (für Ca-Haushalt) 4. Schlundtasche craniales Epithelkörperchen (das caudale überholt das craniale) 5. Schlundtasche Ultimobranchialer Körper (in Schilddrüse einbezogen) 3.2 ENTWICKLUNG DES GESICHTES Anfang des 2. Monats beginnt die Bildung des Stomadeums. Die Grenzen des Stomadeums bilden: cranial: der Stirnfortsatz lateral: die paarigen Oberkieferfortsätze caudal: der Unterkieferfortsatz hinten: Buccopharyngealmembran Die Riechplakoden werden mit Mesenchymverdichtungen umschlossen, diese bilden eine laterale und eine mediale Nasenwulst. Die Riechplakoden liegen seitlich und rücken dann zusammen, dadurch kommen die medialen Nasenwülste in der Mitte zusammen und bilden das Filtrum. Die lateralen Nasenwulste sind primär nicht an der Bildung der Öffnung der Mundhöhle beteiligt. Sie bilden die Tränen-Nasen-Furche (Ductus naso-lacrimalis). Dieser kommt dann zwischen Oberkiefer und lateralem Nasenfortsatz zu liegen. Bei der Vereinigung der Nasenwülste kann es zu Missbildungen kommen. Spaltbildungen am Rand der medialen Wand sind eher selten, häufiger sind die lateralen Spaltbildungen, im Volksmund als Hasenscharte bezeichnet. Es gibt die Cheiloschisis (Lippenspalte), die Gnathoschisis (Kieferspalte, auch Wolfsrachen, sehr gefährlich) und die Palatoschisis (Gaumenspalte). Die Lippen und die Wangen entstehen durch Alveolarfortsätze. Das Mesenchym entstammt aus dem 2. Branchialbogen. In der 7. Woche senken sich die Riechgruben in die Tiefe ein und erreichen das Dach der Mundhöhle. Die Nasenöffnung ist primär mit einem Epithelpfropf verschlossen, der sich dann durch Apoptose auflöst. Die Augen liegen primär sehr lateral. Sie wandern dann von lateral nach medial. 17

18 Für die Entwicklung des definitiven Gesichtes sind folgende Faktoren bestimmend: 1. Entwicklung des Gehirns, damit die Entwicklung der Stirn 2. Stellungsänderung der Augen 3. Stellungsänderung der Ohren 3.3 ENTWICKLUNG DER ZÄHNE Die Bildung der Zähne: Das Ektoderm liefert das Zahnschmelz), das Mesenchym (aus der Neuralleiste) wird zum Zahnbein (Dentin). Aus der Lamina dentalis beginnen sich Zahnknospen in Richtung Mundhöhle einzusenken. Eine Zahnleiste bildet sich. Jede Zahnknospe ist ektodermaler Herkunft. Sie umgibt in ihrem Inneren ein verdichtetes Mesenchym neurektodermaler Herkunft, das die Zahnpulpa bildet. Die Ränder der Knospe wachsen stärker als der mittlere Teil, wodurch aus der Zahnknospe die Zahnglocke entsteht, sie wird als Schmelzorgan bezeichnet. Seitlich aus dem Stiel des Schmelzorgans entsteht eine Ersatzzahnleiste für die Dentes permanentes. Das Schmelzorgan gestaltet sich um und differenziert sich zu innerem und äußerem Schmelzepithel. Das Innere Schmelzepithel differenziert sich weiter zu den Ameloblasten (schmelzproduzierende Zellen). Im Innern entsteht das Schmelzretikulum. In der Papille entwickelt sich das Zahnbein (Odontoblasten) und die Pulpa (Sie hat einen sehr hohen Anteil an Nerven). Das Mesenchym um die ganze Zahnknospe herum verdichtet sich und bildet das Zahnsäckchen. Daraus entstehen der Zahnhalteapparat und der Zement der Zahnwurzel. 1 Lamina dentalis 2 Zahnknospe 3 Zahnleiste 4 Schmelzorgan 5 Papille 6 Ersatzzahnleiste 7 Zahnsäckchen 8 äußeres Schmelzepithel 9 inneres Schmelzepithel 10 Mesenchym 3.4 ENTWICKLUNG DER EINGEWEIDE Der Embryo hat sich entfaltet, das entodermale Darmrohr hat sich gebildet und hat nun 3 Abschnitte: Vorderdarm, Mitteldarm und Enddarm Entwicklung im Bereich des Vorderdarms Ösophagus: Der Ösophagus zieht vom Abgang des Lungendivertikels bis zur spindelförmigen Erweiterung (diese wird zum Magen). Er wird erst mit dem Decensus des Herzens länger und hat eine Sonderform der Muskulatur: Er hat eine Skelettmuskulatur (stammt aus den Somiten). Der restliche Darm hat glatte Muskulatur (kommt aus dem umliegenden Mesenchym). 18

19 Magen: In der 5. Entwicklungswoche ist der Magen eine spindelförmige Erweiterung. Durch unterschiedlich schnelles Wachstum (hinterer Anteil wächst schneller), kommt es zu einer Drehung des Magens um 90 im Uhrzeigersinn. Dadurch kommt die ursprünglich linke Magenseite nach ventral (wird vom linken N. vagus innerviert) und die rechte nach dorsal (wird vom rechten N. vagus innerviert). Neben der Drehung kommt es auch zu einer Kippbewegung. Die Curvatura major und minor entstehen. Das Duodenum macht eine C-Schleife, darin kommt das Caput pancreaticus zu liegen. Durch schnelles Wachstum des Caput wird der Magen noch ein weiteres Stück nach oben gedrückt. Der Magen hängt an einem dorsalen und ventralen Meso. Das dorsale wird ausgezogen und die Bursa omentalis wird gebildet Entwicklung im Bereich des Vorder- und Mitteldarms Duodenum: Das Duodenum bildet sich aus Vorder- und Mitteldarm. Die Grenze liegt etwas distal, dort wo die Leberknospe herausragt. Das Duodenum kommt an die hintere Bauchwand zu liegen, mit welcher es verwächst. Es wird also sekundär retroperitoneal, ein kleiner Abschnitt liegt tertiär retroperitoneal. Zur Schlingbildung des Duodenums kommt es durch das Wachstum des Pankreas. Leber: Die Leber entsteht aus einer Knospe aus dem Duodenum. Sie entwickelt sich teilweise in das ventrale Meso und in das Septum transversum hinein. Sie wächst mit dem Zwerchfell zusammen (Area nuchae). In der 3. Woche beginnt die Ausbuchtung. Das Mesohepaticum dorsale bildet die Verbindung zum Magen hin, es wird zum Lig. hepatogastricum und geht durch bis zum Duodenum, wo es als Lig. hepatoduodenale bezeichnet wird. Dort verläuft der Ductus choledochus. Das Mesohepaticum ventrale zieht zur vorderen Bauchwand hin. Es wird zum Lig. teres hepatis. Es liegt rechts vom Nabel und führt die V. umbilicalis. Pankreas: Das Pankreas entsteht aus zwei Anteilen: aus den ventralen und dorsalen Pankreasknospen. Die ventrale Anlage dreht sich rund um das Duodenum. In der Mehrheit der Fälle vereinen sich die ventrale und die dorsale Anlage. Die ventrale Anlage bildet das Caput und ihr Ausführungsgang wird zum Hauptausführungsgang, zur Papilla duodeni major. (Abweichung: Der dorsale Anteil behält seinen Ausführungsgang: Papilla duodeni minor.) Im Rahmen einer Fehlsteuerung bei der Wanderung kann das Pankreas einen Ring um das Duodenum bilden (Pankreas anullare), dies kann zu einer Passagebehinderung führen Entwicklung des Mitteldarms Der Mitteldarm hat eine offene Verbindung zum Dottersack. Durch ein rasches Wachstum des Mitteldarms, könnte der Darm im Embryonalkörper nicht mehr Platz haben, er bildet dann eine sog. Nabelschleife außerhalb des Embryos. Die A. mesenterica superior ist aus den Dottersackarterien (aus der Aorta) entstanden. Alle Gefäße, welche unpaar nach vorne gehen, sind aus den Dottersackarterien entstanden. Die A. mesenterica superior bildet die Achse für die Drehung der Schleife des Darmes. Er macht eine Drehung um 270 gegen den Uhrzeigersinn. 19

20 Der craniale Schenkel der Nabelschnur macht einen Teil des Duodenums, Jejunums und Illeums aus. Der caudale Schenkel macht den Rest des Ileums, das Caecum mit Apendix vermiformis, Colon ascendens und 2/3 des Colon transversum aus. Bei der Drehung wandern das Caecum und das Colon in den rechten Oberbauch. Durch das Wachstum des Colon ascendens verlagert sich das Caecum in den Unterbauch. Einen Caecumhochstand haben wir bei einem Caecum, welches sich nicht in den Unterbauch verlagert. Das Colon transversum geht mit seinem Meso oben quer über die Anlagen des Pankreas zum Duodenum = Omentum majus. Das Pankreas wird tertiär retroperitoneal Entwicklung des Enddarms Das linke Drittel des Colon transversum, das Colon descendens, das Sigmoid, das Rectum und der obere Anteil des Analkanals entstehen aus der Kloakenmenbran. Der untere Anteil des Analkanals entsteht aus dem Proktodeum, also ektodermal. Eine Kloake ist eine gemeinsame Öffnung für den Harn, den Stuhl und die Geschlechtsorgane. Kloaken haben beispielweise die Hühner. Auch unser Darm bildet eine Kloake, welche dann durch das Seputm urorectale in zwei Anteile unterteilt wird: hinten: Rectum/Analmembran vorne: Sinus urogentitalis/urogenitalmembran (Harnöffnung, Geschlechtsöffnung) Der Punkt, an dem das Septum urorectale auf die Kloakenmembran trifft, wird zum Damm (pimitives Peritoneum). Am Ende der 7. Woche reißt die Analmembran, der Embryo kann in das Fruchtwasser urinieren. Wenn sich der Darm um 270 im Uhrzeigersinn dreht, sprechen wir von einem Sinus inversus. Induktorstoffe regeln die richtige Drehung des Darmes Entwicklung der Trachea und der Lunge Trachea: Vom Vorderdarm geht ein entodermales Divertikel, das sog. Lungendivertikel, ab. Das Divertikel hat primär eine breite Öffnung zwischen Trachea und Ösophagus, diese Öffnung wird später durch das Septum oesophago-tracheale eingeengt. Nur mehr im Bereich des Larynx bleibt eine Öffnung. Lunge: Das Divertikel sprosst in die Leibeshöhle hinein, zwei Anteile gehen ab und wachsen in die Pleuroperitonealhöhlen hinein. Das linke Divertikel teilt sich in 2, das rechte in 3 Lappen auf. Die Entwicklung der Lunge ist erst im 8. Lebensjahr abgeschlossen. Die Stadien der Lungenentwicklung: 1. Pseudoglanduläres Stadium: Die Lunge sieht anfangs wie eine Drüse aus. ( Woche) 2. Kanalikuläres Stadium: Die Bronchien und die Kanälchen entstehen. ( Woche) 3. Terminales Stadium: Die Bronchien haben ab hier noch 8 Teilungsschritte. (24. Woche - Geburt) 4. Alveoläres Stadium: späte Fetalphase bis zum 8. Lebensjahr. Der Fetus atmet Fruchtwasser ein und aus um sich auf später einzuüben. Beim 1. Atemzug wird das Fruchtwasser, welches sich in den Lungen befindet, resorbiert und die Lunge kann sich entfalten. Die Lunge muss das Surfactant (spezielles Phospholipid) bilden. Dieses nimmt die 20

21 Oberflächenspannung der Lunge und somit kann sie sich entfalten. Die Lungenbläschen können nicht kollabieren. Die LS-Ratio (Lecithin/Sphingomyelin) sagt aus, ob eine Lunge reif ist oder nicht. Missbildungen: Agenisie = Nichtanlegen der Lunge Hypoblasie = eine zu kleine Lunge falsche Teilung: überzählige, zu wenige Lappen Oesophago-tracheale Fistel: Das Septum oesophago-tracheale kann sich nicht richtig entwickeln. ektope Lungenlappen: durch zusätzlichen Auswüchsen von Lungendivertikeln 3.5 ENTWICKLUNG DER EXTREMITÄTEN Schultergürtel und obere Extremität Am Ende der 4. Entwicklungswoche bildet sich eine Falte, eine paddelartige Anlage, aus der Seitenwand. Sie besteht aus Somatopleura mit einer Verdichtung aus Ektoderm. Die Falte hat einen proximalen und einen distalen Anteil. Aus den proximalen entwickelt sich der Schultergürtel, aus dem distalen die freie obere Extremität. Schultergürtel: Der proximale Anteil hat eine ventrale und eine dorsale Anlage. Aus der ventralen entwickelt sich der Proc. coracoideus, aus der dorsalen die Scapula. freie Extremität: Am distalen Anteil kommt es zu Einschnürungen für das Ellebogen- und das Handgelenk. Die Haut ist ektodermaler Herkunft, die Muskeln und Knochen sind aus dem Mesoderm entstanden. Die Muskulatur kommt vom Myotom (ventral gelegen, wird von den Rr. ventrales C5 - Th1 der Spinalnerven versorgt). Durch Apoptosen der Zellen in den Zwischenräumen im Paddel entstehen die Finger. Clavicula: Die Clavicula ist der erste Knochen in unserem Körper der verknöchert wird. Sie wird also desmal verknöchert. Missbildungen: Polydaktylie = zu viele Finger Spaltbildung bis zum Campus Adaktylie = Fehlen der Finger Acheyrie = Fehlen der Hand Amelie = Fehlen der ganzen Extremität Meromelie = Fehlen von Extremitätenteilen; z.b. Phokomelie = Hand wächst direkt aus der Schulter heraus Schwimmhautbildung: entsteht wenn eine Apoptose zu wenig weit hinein geht. 21

22 3.5.2 Beckengürtel und untere Extremität Die untere Extremität entwickelt sich in einer 1-2-tägigen Verzögerung zur oberen. Der Entwicklungsvorgang ist derselbe. Die proximale Anlage ist für den Beckengürtel, die distale für die freie untere Extremität. Sie wird von den Plexus L2 - S3 versorgt. Missbildungen: s. obere Extremität Sympodie = Sirenenbildung: beide Extremitäten sind als eine ausgebildet Klumpfuss (Das männliche Geschlecht ist davon eher betroffen.) Übersicht über die Missbildungen: Rumpf: Spina bifida, Assimilationen, Halsrippe, Fissura sterni congenita (= Loch im Sternum) Extremitäten: Amelie, Phokomelie, (zus. Dysmelien), Syndactylie (= Zusammenwachsen der Finger), Schwimmhautbiludung, Sympodie (Sirenenbildung) 3.6 ENTWICKLUNG DES UROGENITALSYSTEMS Das Urogenitalsystem umfasst zwei Organsysteme, die funktionell zusammenhängen. Beide entstehen aus intermediärem Mesoderm (Somitenstiel) Entwicklung der Niere Als erstes entwickelt sich aus dem intermediären Mesoderm der Pronephros (=Vorniere). Er hat keine richtige Funktion, ist segmental gegliedert und liegt im Bereich des Halses. Die Vorniere wird gleich wieder zurückgebildet. Dann wird eine Urniere gebildet. Sie ist ein astförmig gekrümmtes Röhrchen mit einem Glomerulus (=Gefäßknäuel) und ist ebenfalls segmental gegliedert. Die Urniere bildet einen Urnierengang, den Wolff schen Gang. Seitlich der Urnierenleiste bildet sich eine Einfaltung des Coelomepithels und bildet einen weiteren Gang: den Müller schen Gang. Dieser ist für die weibliche Geschlechtsentwicklung wichtig. 1 Neuralrohr 2 Chorda dorsalis 3 Aorta dorsalis 4 dorsales Mesenterium 5 Darmrohr 6 Ektoderm 7 Somit 8 Vena cardinalis inferior 9 Wolff scher Gang 10 Müller scher Gang 11 Urnierenleiste und Genitalleiste 12 Urnierenkanälchen 22

23 Aus der Urniere bildet sich der Metanephros (=Nachniere). Er ist unsegmentiert und liegt im Caudalbereich. Der Metanephros bildet sich aus dem metanephrogenem Blastem, Material vom intermediären Mesoderm. Der Wolff sche Gang mündet in die Kloake. Kurz vor der Mündung sprosst die sog. Uretherknospe heraus und wächst dann nach oben herauf. Die Uretherknospe umgibt sich mit einer Kappe vom metanephrogenen Blastem. Sie beginnt sich dann dichotom zu teilen. Aus der Knospe entwickeln sich der Urether, das Nierenbecken, die Nierenkelche und das Sammelrohr. Aus dem metanephrogenem Blastem entwickeln sich das Corpusculum, der proximale und distale Tubulus und das Überleitungsstück. Von der Aorta wandern Gefäße ein und bilden die Glomerula. Die Niere muss im Rahmen ihrer Entwicklung einen Ascensus machen. Die Gefäße kommen segmental aus der Aorta heraus. Die Gefäße werden im Gegensatz zu den Nerven vom Organ nicht mitgenommen. Missbildungen: Zystenbildungen in der Niere Die embryonale Lappung der Niere bleibt erhalten. (nichts aufregendes) Hufeisenniere: Das linke und rechte metanephrogene Blastem liegen zu weit aneinander und können somit verschmelzen. Durch die Verschmelzung können die Nieren nicht mehr nach oben wandern. Die Hufeisenniere hat nur bei der Geburt eine Bedeutung, da das Kind nicht mehr vorbei kann. eine einseitig kleine Niere (die Gründe dafür sind nicht bekannt) Entwicklung der Harnblase: Der Sinus urogenitalis gliedert sich in einen oberen und größten Abschnitt, woraus sich die Harnblase entwickelt, in einen Beckenanteil und in den definitiven Sinus urogenitalis. Der definitive Sinus urogenitalis hat beim Mann eine Pars prostatica, woraus sich die Prostata entwickelt und eine Pars phallica, welche zum Urether im Penis wird. Bei der Frau hat er ein kleines Stück für die Harnröhre und eines für das Vestibulum (=Eingang der Geschlechtsorgane). Der obere Teil des Sinus urogenitalis vergrößert sich und der Wolff sche Gang lagert sich ein. Die Harnblase weitet sich so sehr aus, sodass der Urether in sie münden kann. Dabei bezieht sich ein mesodermaler Anteil (Urether) in einen ektodermalen Anteil (Harnblase) ein. Dieser Zustand wird als Trigonum vesicae bezeichnet Entwicklung des Genitalsystems: Bereits bei der Befruchtung ist das Geschlecht festgelegt. Die Urkeimzellen liegen in der Wand der Allantois. Sie wandern über das dorsale Mesenterium in die Genitalleiste hinein. Während der Wanderung kann man rein morphologisch das Geschlecht noch nicht bestimmen, daher wird das Wanderstadium auch als inmorphologisches Stadium bezeichnet. Bei der Wanderung nehmen die Urkeimzellen Coelomepithel in die Tiefe mit. Aus den Coelomepithelzellen entwickeln sich die Sertolizellen (Stützzellen): daraus werden die Follikelzellen bei der Frau und die Ammenzellen beim Mann. Durch die Wanderung werden Keimstränge ausgebildet. Mann: Oben in der Genitalleiste hat sich eine Kapsel gebildet, die Hodenstänge (Keimstränge) lösen sich in ein Netzwerk, das Rete testis, auf. Im 4. Monat nehmen sie eine Hufeisenform an. Die Hodenstränge bestehen zunächst aus Keim- und Sertolizellen und werden erst in der Pubertät zu Kanälchen. 23

24 Die Ductuli efferens entstehen aus den Urnierenkanälchen. Der Ductus epydidymis (Nebenhodengang) ist ca. 5 cm lang. Er ist ein Anteil des Wollf schen Ganges. Auch die Glandulae vesiculosae (Samenbläschen) entsehen aus dem Wollf schen Gang. Die Leydig schen Zwischenzellen produzieren Testosteron. Die Prostata knospt sich aus dem Sinus urogenitalis heraus. Frau: Die Keimstränge lösen sich nicht in ein Netz auf. Die Zellen im Mark der Genitalleiste gehen zu Grunde, jene in der Rinde bleiben erhalten. Sie bilden nicht wie beim Mann Stränge sondern Eiballen. Die Urnierenkanälchen bilden sich zurück, somit können die Eizellen nicht über einen Ausführungsgang hinauswandern, sondern nur über eine Wunde. Da die Frau keinen Ausführungsgang hat, braucht es den Müller schen Gang. Dieser hat ein freies Ostium zur Bauchhöhle und mit einem zweiten mündet er in den Sinus urogenitalis. Bei der Einmündung wölbt sich die Wand hervor und es bildet sich ein sog. Müller scher Hügel, welcher zum Hymen (Jungfernhäutchen) wird. Der Müller sche Gang hat mehrere Verläufe: einen vertikalen, aus ihm entwickelt sich der Fimbrientrichter, und einen horizontalen, welcher zur Tuba uterina wird. Der rechte und linke Müller sche Gang treffen sich in der Mittellinie und bilden den Uterovaginalkanal. Welcher dann weiter nach caudal verläuft. Der größte Teil der Vagina ist somit aus dem Müller schen Kanal entstanden. Der Wolff sche Gang wird weitgehend zurückgebildet. Am Ovar hängt der Müller sche Gang an einem Meso, dem Mesosalpinx. Äußeres Genital Ende der 3. SSW bildet sich rund um die Kloakenmembran Mesenchym. Seitlich werden die Kloakenfalten aufgeworfen, sie unterteilen sich in Analfalten und in Urogenitalfalten. Dort wo sich beide Urogenitalfalten vereinigen entsteht der Genitalhöcker. Die mesenchymalen Verdickungen lateral der Falten werden zu den Genitalwülsten. Mann: Es kommt zu einem raschen Längenwachstum der Urogenitalfalten, dadurch bildet sich zwischen beiden ein Spalt, der Urogenitalspalt. Dieser verschließt sich auf der Unterseite und bildet die Urethra. Aus den Genitalhöckern wird die Glans penis (Eichel). Die Öffnung an dieser wird zuerst mit einem Pfropf verschlossen, welcher sich dann auflöst. Hinter der Glans penis findet sich die Fossa navicularis, eine Erweiterung des Samenkanals. Sie wird ausgekleidet von ektodermalem Material (Plattenepithel). Missbildungen: Hypospalie: Die Urogenitalfalten wachsen nicht richtig, sodass die Urethra auf der Unterseite des Penis mündet. Das Ejakulat kann nicht an den typischen Zielort gebracht werden. Epispalie: Die Harnröhre mündet an der Oberseite des Penis. Doppelter/gespaltener Penis: Wenn sich die Genitalfalten und somit auch die Genitalhöcker nicht vereinigen. Frau: Die Genitalfalten bilden die Labbia minora, dazwischen liegt der Sinus urogenitalis, welcher das Vestibulum bildet. Das Vestibulum bleibt offen. Aus den Genitalhockern entwickelt sich die Klitoris. Wenn sich die Müller schen Stränge nicht vereinigen kann es zu einem geteilten Uterus kommen. Dies würde ein Hindernis bei der Befruchtung darstellen. 24

25 Descensus Mann - Descensus des Testis: Der Hoden ist nach unten mit dem Keimdrüsenband befestigt. Dieses zieht vom Hoden durch den Leistenkanal bis in die Genitalwülste und wird als Gubernaculum testis bezeichnet. Dadurch, dass der Körper wächst und das Gubernaculum nicht, kommt es zu einer scheinbaren Verkürzung und die Hoden werden bis zum Eingang des Leistenkanals gezogen. Aufgrund von hormonellen Einflüssen kurz vor der Geburt verkürzt sich dann der untere Teil des Gubernaculums wirklich und zieht den Hoden durch den Leistenkanal in das Skrotum. Dies ist ein aktiver Vorgang. Beim Descensus nimmt der Hoden den Proc. vaginalis testis (Teil des Peritoneums) mit. Dieser verödet und verschließt sich dann. Bleibt er offen kann es zu angeborenen Leistenhernien kommen. Frau: Auch bei der Frau gibt es einen kurzen Descensus. Das Lig. teres uteri ist der Rest des Keimdrüsenbandes. Es ist für den Lymphabfluss zuständig und mündet in die Schamlippen hinein. 25

26 3.7 BLUTBILDUNG Die erste Periode der Blutbildung wird als megaloblastische Periode bezeichnet. Megaloblasten sind sehr große kernhaltige Zellen. Diese Periode beginnt in der 2. Woche, erreicht in der 6. Woche 100 % und entet mit dem 3. Entwicklungsmonat. Die zweite Periode ist die hepatolienale Periode. Sie findet zu 80 % in der Leber und zu 20 % in der Milz statt. Die Megaloblasten verschwinden und die typischen Erythrozyten beginnen sich zu bilden. Im 4. Monat entstehen die ersten Granulo- und Lymphozyten. Diese Periode beginnt in der Leber in der 5. Woche, erreicht am Ende des 3. Monats 100 % und endet im 10. Monat. In der Milz beginnt sie kurz vor dem 3. Monat, hat dann ihr Maximum von 20 % und sinkt im Monat wider ab. Die dritte Periode ist die medulläre Periode. In dieser Phase werden die Blutzellen im Knochenmark gebildet. Im Knochenmark entstehen alle Blutzellen, die Lymphozyten jedoch nur in geringem Umfang, da die Lymphknoten deren Bildung übernehmen. Die Periode beginnt im 4. Monat, erreicht bei der Geburt 100% und hält bis zum Lebensende an Lymphozyten Sie werden in den Lymphknoten, im Knochenmark und in der Mesenterialwurzel gebildet. Jene, die in den Thymus einwandern werden als T-Lymphozyten bezeichnet. Der Thymus ist also für die Prägung unserer T-Lymphozyten während der Pubertät zuständig. Danach wird aus ihm ein Fettkörper. 3.8 ENTWICKLUNG DES KREISLAUFSYSTEMS Im Dottersack entwickeln sich aus den Mesenchymzellen die Blutinseln. Jene Zellen, die außen liegen, werden zu den Angioblasten, die inneren zu den Megaloblasten. Aus den Angioblasten werden die Epithelzellen der Gefäßwände, aus den Megaloblasten die Blutzellen. Die Epithelzellen bilden der Definition nach Epithelgewebe, jedoch mit mesenchymaler Herkunft. Auch im Embryo haben wir eine Blutbildung, diese beginnt jedoch erst später. Im Embryo bilden sich die Blutinseln in der sog. cardiogenen Zone. Seitlich am Keimschild entstehen Blutgefäße, diese fließen zusammen und bilden Verbindungsgefäße, die Vasa vitellinae/omphalomesentericae, zum Dottersack. Damit ist der erste Blutkreislauf entstanden: der Dottersackkreislauf. Er hat keine große Bedeutung, deshalb entwickeln sich dann auch die Allantoisgefäße. 26

27 Aus der Herzschleife kommt die Aussstrombahn: der Truncus arteriosus. Dieser geht über in die ventralen Aorten. Über die Kiemenbogenarterien fließt das Blut dann weiter zu den dorsalen Aorten. Ein solches Bild wird es in Wirklichkeit nie geben, da nie alle Kiemenbogenarterien zur selben Zeit ausgebildet sind. Von den dorsalen Aorten gehen 4 ventrale Dottersackgefäße weg. Die dorsalen Aorten vereinigen sich dann, die 4 Dottersackgefäße nicht. Diese bilden die unpaaren Baucharterien: A. mesenterica superior und inferior und den Truncus coeliacus, ein Dottersackgefäß obliteriert. Weiters gehen von den dorsalen Aorten caudal 2 Arterien weg: die Nabelarterien. Diese transportieren sauerstoffarmes Blut. Der Rückfluss geschieht über die Dottersackvenen, diese werden in den Leberkreislauf eingebaut. Die Nabelvenen sind primär paarig angelegt. Eine der beiden obliteriert. Die übrig gebliebene Nabelvene fließt in die Einstrombahn des Herzens, in den Sinus venosus. Im Embryonalkörper muss das Blut über Venen gesammelt und zum Herzen zurück gebracht werden. Dies geschieht über die Vv. cardinales. Die V. postcardinalis versorgt die untere Körperhälfte, die V. präcardinalis die obere Körperhälfte. Die Vv. cardinales treten wiederum in den Sinus venosus hinein. In der Leber ist der Strömungswiederstand groß, sie wird nicht stark durchblutet, da sie noch nicht benötigt wird. Sie wird durch den Ductus venosus/aranzeae umgangen. In dieser Abbildung ist das Herz herausgeschnitten. Die Aorta abdominalis ist die dorsale Aorta. Der größte Teil des Blutes geht über den Ductus venosus zum Sinus venosus. Die Lunge braucht nur wenig Durchblutung, deshalb wird auch hier das Blut umgeleitet. 27

28 3.9 ENTWICKLUNG DES HERZENS In der cardigenen Zone bilden sich zwei Blutinseln und verschmelzen dann zu einer. Diese bildet die Grundlage für den Herzschlauch. Durch die Einfaltung kommen der linke und der rechte Herzschlauch zusammen und bilden den Endokardschlauch. Am 21. Tag beginnt das Herz zu schlagen. Dadurch, dass der Embryonalkörper immer mehr wächst, braucht es eine erhöhte Herzfunktion, das Herz muss wachsen. Jedoch bildet das Septum transversum ein Hindernis für das Wachstum, somit bildet sich eine Herzschlaufe. Für die Bildung der Herzschlaufe wird folgendes benötigt: ein Truncus arteriosus, ein Atrium, ein Ventikel und ein Sinus venosus. Die Herzschlaufe hat die Form eines liegenden S. Der rechte aufsteigende Teil bildet das Atrium, der absteigende das Ventrikel und der linke aufsteigende den Bulbus cordis. 28