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B978-3-437-44080-9.00002-7

10.1016/B978-3-437-44080-9.00002-7

978-3-437-44080-9

Ovulation. Die Eizelle wird aus dem graaf-Follikel ausgestoßen und gelangt über den Fimbrientrichter in die Pars ampullaris des Eileiters, wo sie auf kapazitierte Spermien trifft.

[L126]

Akrosomreaktion und Fusion der Keimzellen. KeimzellenFusionDie SpermienSpermienAkrosomreaktionAkrosomreaktionSpermien drängen sich mit sezernierten Enzymen durch die Corona radiata (1) und legen sich mit ihrem Kopf an die Zona pellucida (2). Durch die Akrosomreaktion werden die Proteasen des Akrosoms freigesetzt und durchbohren die Zona pellucida (3), sodass das Spermium zur Oozyte vordringen kann. Durch Fusion der Zellmembranen beider Keimzellen gelangen der Kern, aber auch Teile von Mittelstück und Schwanz des Spermiums in das Zytoplasma der Oozyte (4).

[E347-09]

Bildung der Zygote. ZygoteBildung

a Nachdem ein Spemium in die Eizelle eingedrungen ist, wird durch die Zonareaktion das Eindringen weiterer Spermien verhindert und die 2. Reifeteilung der Oozyte abgeschlossen.

b Schwanz und Mitochondrien des Spermiums degenerieren, der Kern vergrößert sich zum männlichen VorkernVorkernmännlicher. c Männlicher und weiblicher VorkernVorkernweiblicher nähern sich an und fusionieren unter Auflösung ihrer Kernmembranen zur Zygote. d Die Chromosomen beider Vorkerne ordnen sich unmittelbar zur Teilungsspindel an und die Zygote leitet die erste Furchungsteilung ein.

[E347-09]

Furchung, Kompaktion und Blastozyste. FurchungKompaktionBlastozysteAbbildungen menschlicher Embryonen in vitro. a Oozyte kurz vor der Befruchtung. Pfeilspitzen = Zona pellucida. b Zygote mit fusioniertem männlichem und weiblichem Vorkern (= Pfeil). c Erste Furchungsteilung zum 2-Zell-Stadium. d 4-Zell-Stadium. e 8-Zell-Stadium. Die Blastomeren sind noch rundlich. f Morula-Stadium zu Beginn der Kompaktion. Die Zellen legen sich kompakt aneinander und bilden eine epithelartige äußere Zellschicht. g Morula nach der Kompaktion. h Junge BlastozysteBlastozysteZona pellucidaZonapellucida noch innerhalb der Zona pellucida, mit Blastozöl zwischen äußerer Trophoblasthülle und innerem Embryoblasten. i Blastozyste nach Verlassen der Zona pellucida. Pfeilspitzen = Trophoblast, Pfeil = Embryoblast.

[G394]

Blastozyste beim Verlassen der Zona pellucida. Abbildungen menschlicher Embryonen in vitro. a „Hatching“ der Blastozyste aus der Zona pellucida (links). b Blastozyste nach Verlassen der Zona pellucida, die leere Zona pellucida liegt links neben der Blastozyste.

[G210]

Blastozyste und beginnende Implantation.

a Freie Blastozyste. b Die Blastozyste heftet sich mit ihrem embryonalen Pol an die Uterusschleimhaut an, der Trophoblast beginnt, in das mütterliche Gewebe einzudringen.

[L126]

Zweiblättrige Keimscheibe und vollständige Implantation.Keimscheibezweiblättrige a Im Embryoblasten haben sich EpiblastEpiblast, HypoblastHypoblast und AmnioblastAmnioblast getrennt. Zwischen Epiblast und Amnioblast entsteht die AmnionhöhleAmnionhöhle. Im Trophoblasten fließen die an das Endometrium angrenzenden Zellen zu einer vielkernigen Riesenzelle, dem Synzytiotrophoblasten, zusammen. b Das aus dem Hypoblasten hervorgehene Dottersackepithel (syn.: extraembryonales Entoderm) hat die BlastozystenhöhleBlastozystenhöhle vollständig umwachsen, sie wird jetzt als primärer Dottersack bezeichnet. Zwischen ZytotrophoblastZytotrophoblast und primärem Dottersack wächst das extraembryonale MesodermMesodermextraembryonales ein. Der Synzytiotrophoblast arrodiert erste endometriale Gefäße, deren Blut sich in die TrophoblastlakunenTrophoblastlakunen ergießt. c Die Hohlräume im extraembryonalen Mesoderm fließen zunehmend zum extraembryonalen Zölom zusammen. Die Trophoblastlakunen konfluieren zu einem zusammenhängenden Netzwerk, durch das mütterliches Blut fließt. d Das extraembryonale ZölomZölomextraembryonales fließt zu einem zusammenhängenden Hohlraum (Chorionhöhle)Chorionhöhle zusammen, der den Dottersack vom Trophoblasten trennt. Das extraembryonale Mesoderm wird dadurch in ein viszerales und ein parietales Blatt gespalten. Der primäre DottersackDottersackprimärer wird zunehmend eingeschnürt. e Die Chorionhöhle umschließt den ganzen Keim, der nur noch über den Haftstiel Kontakt zum Trophoblasten hat. Der proximale Teil des abgeschnürten primären Dottersacks bildet den sekundären Dottersack, der distale Teil wird zur rudimentären ExozölzysteExozölzysterudimentäre.

[E347-09]

Gastrulation. a Zu Beginn der GastrulationGastrulation bildet sich im Epiblasten der Primitivstreifen. b Durch die Primitivrinne, die sich entlang des Primitivstreifens einsenkt, wandern Zellen des Epiblasten in die Tiefe und breiten sich nach allen Seiten unterhalb des Epiblasten aus. c Die ersten durch die Primitivrinne wandernden Zellen verdrängen den Hypoblasten nach lateral und bilden das epitheliale Entoderm. d Die nachfolgenden Zellen bleiben mesenchymal und bilden zwischen dem verbleibenden Epiblasten, der jetzt als Ektoderm bezeichnet wird, und dem Entoderm das mittlere Keimblatt (Mesoderm).

[L126]

Einwanderung der Mesodermabschnitte durch den Primitivstreifen. Je weiter kranial die MesodermvorläuferzellenMesodermVorläuferzellen durch den Primitivstreifen bzw. den Primitivknoten wandern, desto weiter medial liegen die von ihnen gebildeten Mesodermabschnitte.

[L126]

Bildung der Neuralplatte. Unter dem Einfluss des durch den Primitivknoten einwandernden Kopffortsatzes bzw. Chordamesoderms bildet sich im Ektoderm die verdickte Neuralplatte aus Neuroektoderm. Im Bereich des Gehirns ist die Neuralplatte breit, im Bereich des Rückenmarks schmal.

[L126]

Neurulation. a, b NeurulationDie Neuralplatte wölbt sich auf beiden Seiten der Mittellinie in Form von Neuralwülsten nach dorsal auf und bildet die Neuralrinne. c Zu Beginn der 3. Woche verschmelzen die Neuralwülste reißverschlussartig und bilden das Neuralrohr. d Über den Neuroporus anterior und den Neuroporus posteriorNeuroporusposteriorNeuroporusanterior bleibt das Neuralrohr noch einige Zeit mit der Amnionhöhle verbunden.

[L126]

Neurulation.Neurulation a Die Neuralplatte ist zunächst eine flache Scheibe. b, c Sie richtet sich dann entlang einer Scharnierzone in Kontakt zur Chorda dorsalis zunehmend zu Neuralwülsten auf. d, e Durch Wachstum des Oberflächenektoderms werden die Neuralwülste entlang einer dorsolateralen Scharnierzone nach medial gedrückt (d) und fusionieren schließlich in der Mittellinie zum geschlossenen Neuralrohr (e). f Dabei trennt sich das Neuroektoderm vom Oberflächenektoderm und die Neuralleistenzellen wandern aus dem neuroektodermalen Epithel aus.

[L126]

Migrationsrouten der Neuralleistenzellen im Rumpf. Die NeuralleistenzellenNeuralleistenzellenMigration wandern zum Zeitpunkt des Neuralrohrschlusses aus den Neuralwülsten zu ihren Zielgebieten. Hauptwege sind das subektodermale Mesenchym dorsal der Somiten (Melanozytenvorläufer), durch die kraniale Hälfte des Sklerotoms (Spinalganglienvorläufer) und zwischen Somiten und Neuralrohr nach ventral (Vorläufer der chromaffinen Zellen des Nebennierenmarks und der Darmganglien).

[L126]

Entwicklung des axialen Mesoderms. Mesodermaxialesa Längsschnitt durch einen Embryo Mitte der 3. Woche. Die durch den Primitivknoten einwandernden Mesodermzellen wandern in der Mittellinie nach kranial und bilden den Chordafortsatz und anschließend das prächordale Mesoderm und die Chorda dorsalis. b Der Chordafortsatz verdrängt vorübergehend in der Mittellinie das Entoderm. c Später löst sich der Chordafortsatz wieder aus dem Entoderm, kommt zwischen Entoderm und Neuralrohr zu liegen und bildet die Chorda dorsalis.

[L126]

Somitogenese. SomitogeneseRasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Somitogenese am Vogelembryo. Das bei der Gastrulation durch den kranialen Primitivstreifen einwandernde paraxiale Mesoderm bildet auf beiden Seiten des Neuralrohrs einen Mesenchymstreifen (Segmentplatte), der am kranialen Ende fortlaufend durch die Einziehung von Segmentgrenzen Somiten produziert. Im Laufe der Entwicklung verlängert sich die Segmentplatte durch Fortsetzung der Gastrulation in der Schwanzknospe, sodass der Embryo während der Somitogenese ständig in kaudaler Richtung weiterwächst.

[G394]

Somitenreifung. a SomitenReifungTransversalschnitt durch einen Embryo auf Höhe eines neu gebildeten Somiten. Der Somit ist eine epitheliale Hohlkugel, dessen Somitozöl Mesenchym enthält. b Nach einigen Stunden wird die ventrale Hälfte des Somiten mesenchymal und bildet das Sklerotom. Die dorsale Hälfte bildet ein epitheliales Blatt, das Dermomyotom. c Aus dem DermomyotomDermomyotome wandern Zellen nach ventral und bilden ein 3. Kompartiment, das MyotomMyotome, das embryonale Muskelzellen enthält.

[L126]

Somitendifferenzierung. a SomitenDifferenzierungTransversalschnitt durch einen reifen Somiten. Das sklerotomale Mesenchym (gelb) umwächst die Chorda dorsalis und das Neuralrohr als Anlage von Wirbelkörper und Wirbelbogen und bildet einen Ausläufer nach lateral als Anlage der Rippen. Nach dorsolateral wird das Sklerotom durch die myotomale Anlage der Rückenmuskulatur begrenzt. Das epitheliale Dermomyotom hat sich einerseits zu Myotomzellen, andererseits zu dermalen Bindegewebsvorläuferzellen entwickelt. Nur an den dermomyotomalen Lippen bleibt das dermomyotomale Epithel erhalten und liefert weiter Anlagematerial beider Zelllinien. b Schräg horizontaler Schnitt durch a. Im kranialen Abschnitt bilden Neuralleistenzellen Spinalganglien. Zwischen kranialer und kaudaler Somitenhälfte liegen die Zellen des Arthrotoms, aus denen die Wirbelgelenke hervorgehen. Sie markieren die zukünftige Grenze zwischen 2 Wirbeln. Ein Bewegungssegment besteht in diesem Stadium aus 2 aneinandergrenzenden Wirbelanlagen, der dazwischen liegenden Gelenkanlage und den myotomalen Muskelfasern eines Somiten.

[L126]

Myotombildung.

a Die zuerst gebildeten Myotomzellen entstammen der dorsomedialen Lippe des Dermomyotoms und bilden die epaxialen Myotomfasern, aus denen später die autochthone Rückenmuskulatur hervorgeht. b Anschließend bildet die ventrolaterale Lippe des Dermomyotoms hypaxiale Myotomfasern, aus denen die ventrolaterale Rumpfwandmuskulatur hervorgeht. Zusätzlich steuern die kraniale und kaudale Kante des Dermomyotoms sowie später auch das zentrale Dermomyotom Myotomfasern bei. c Auf Höhe der Extremitätenanlage wird kein hypaxiales Myotom gebildet. Die hypaxialen Dermomyotomzellen wandern als Muskelvorläuferzellen in die Extremitätenanlage aus. d Nach Auflösung des zentralen Dermomyotoms wandern die Zellen sowohl in die Myotome als auch in das subektodermale Mesenchym ein, wo sie Dermis und Subcutis bilden.

[G210]

Entwicklung des intermediären Mesoderms. Embryo zur Darstellung des intermediären Mesoderms durchsichtig gezeichnet. a Das intermediäre Mesoderm liegt lateral der Somiten und besteht am Tag 23 aus pro- und mesonephrogenem Mesenchym. b Der weit kranial gelegene Pronephros degeneriert, nachdem er die Bildung des wolff-Gangs induziert hat. Der Mesonephros beginnt, Urnierenkörperchen zu bilden. c Vor der Einmündung des wolff-Gangs in die Kloake wächst die Ureterknospe in das metanephrogene Mesenchym und bildet mit ihm zusammen die endgültige Niere (Metanephros).

[L126]

Entwicklung des lateralen Mesoderms. a Das laterale MesodermMesodermlaterales oder Seitenplattenmesoderm liegt am Rand der Keimscheibe lateral vom paraxialen und intermediären Mesoderm. b Durch Spaltbildung im lateralen Mesoderm bildet sich die Zölomhöhle. c Der dorsale Anteil des Seitenplattenmesoderms und das darüber liegende Ektoderm (Somatopleura) gehen in die Wand der Amnionhöhle über. Der ventrale Anteil des Seitenplattenmesoderms und das darunter liegende Entoderm (Splanchnopleura) gehen in die Wand des Dottersacks über. d Zwischen Somatopleura und Splanchnopleura liegt die Zölomhöhle.

[L126]

Mesodermentwicklung.MesodermEntwicklung Halbschematischer Querschnitt durch einen Embryo gegen Ende der 4. Woche. Die Somatopleura bildet die ventrolaterale Leibeswand, die Splanchnopleura die Wand des Darmrohrs und des Mesenteriums. Die Extremitätenanlage entsteht als Verdickung der Somatopleura und wird von myogenen Vorläuferzellen aus den Somiten besiedelt, die sich als ventrale und dorsale Vormuskelmasse anordnen.

[L126]

Entwicklung des Entoderms.EntodermEntwicklung Embryo gegen Ende der 4. Woche. Der Dottergang teilt den Darm in Vorderdarm, Mitteldarm und Hinterdarm. Orale und anale Öffnungen des Darmrohrs sind zunächst verschlossen (Bukkopharyngealmembran bzw. Kloakenmembran).KloakenmembranBukkopharyngealmembran

[L126]

Kraniokaudale Krümmung; Längsschnitte. a 18 Tage alter Embryo im Keimscheibenstadium. b 20 Tage alter Embryo während der Neurulation. Herzanlage und Schwanzknospe drehen sich nach ventral ein. c 21 Tage alter Embryo. Durch den Deszensus des Herzens und die Bildung des Hinterdarms wird der Dottersack zunehmend eingeengt. d 30 Tage alter Embryo. Das Darmrohr hat sich geschlossen und bleibt nur über den Dottergang mit dem Dottersack in Verbindung.

[L126]

Laterale Abfaltung; Querschnitte. a 21 Tage alter Embryo. Somatopleura und Amnion wachsen nach ventrolateral vor. b 22 Tage alter Embryo. Der Dottersack wird zunehmend eingeengt. c 30 Tage alter Embryo. Die Splanchnopleura mit dem Entoderm hat sich zum Darmrohr geschlossen. Die Somatopleura mit dem Ektoderm hat sich zur ventralen Rumpfwand geschlossen und das Amnion umhüllt den Embryo vollständig. Zwischen Somatopleura und Splanchnopleura liegt die nunmehr geschlossene Zölomhöhle als embryonale Leibeshöhle.

[L126]

Frühentwicklung der extraembryonalen Gewebe.

a 12 Tage alter Embryo. Der Synzytiotrophoblast zapft Gefäße des mütterlichen Endometriums an, sodass sich das mütterliche Blut in die Trophoblastlakunen ergießt. Im extraembryonalen Mesoderm entsteht durch Spaltbildung die Chorionhöhle. b 13 Tage alter Embryo. Die Chorionhöhle ist durch Konfluenz der Chorionspalten ein zusammenhängender Hohlraum geworden. Der primäre Dottersack wird ringförmig eingeengt. c 14 Tage alter Embryo. Der Rest des primären Dottersacks wird als Exozölzyste abgeschnürt, der sekundäre Dottersack wird von Entodermzellen ausgekleidet.

[E347-09]

Spätere Entwicklung der extraembryonalen Gewebe.

a 3. Woche: Das Amnion bedeckt die dorsale Fläche des Embryos, die Chorionhöhle zwischen Embryo und Trophoblast ist relativ groß. b 4. Woche: Das Amnion umhüllt im Zuge der Abfaltungsbewegungen den gesamten Embryo bis auf die Nabelschnur. c Das Amnion wächst stark, während das Lumen von Chorionhöhle und Dottersack relativ kleiner werden. d Das Amnion hat die Chorionhöhle vollständig verdrängt und bildet jetzt die Fruchtblase. Der Dottersack ist bis auf Rudimente zurückgebildet.

[E347-09]

Extremitätenknospen; rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen. a 26 Tage alter Embryo. Die Armanlage (Pfeil) ist schon gut zu erkennen, die Beinanlage erscheint erst etwas später am 28. Tag. b 29 Tage alter Embryo mit gut ausgeprägter Armknospe (Pfeil). Sie liegt im Seitenplattenmesoderm lateral der segmentalen Somiten. c 32 Tage alter Embryo, Blick auf eine Extremitätenknospe von lateral. Die AER (Pfeil) zieht als ektodermale Verdickung sichelförmig in anteroposteriorer Richtung über die Spitze der Extremitätenknospe. Das Rechteck kennzeichnet die Schnittebene in d. d Längsschnitt durch eine Extremitätenknospe; E = Ektoderm, M = Mesenchym. Im Bereich der apikalen ektodermalen Randleiste (AER) ist das Ektoderm verdickt.

[G394]

Induktionsprozesse bei der Extremitätenentwicklung.

a Nachweis der Expression von Shh in der ZPA (Zone polarisierender Aktivität) durch In-situ-Hybridisierung. [G394] b Vereinfachte Darstellung von Induktionsprozessen in der Extremitätenknospe. FGF8 aus der AER (apikalen ektodermalen Randleiste) induziert die Expression von FGF10 im Extremitätenmesenchym, dieses wiederum hält die Expression von FGF8 aufrecht („positive feedback loop“). Außerdem erhält Shh in der ZPA indirekt die Expression von FGF8 in der AER aufrecht und umgekehrt. Dadurch sind die proximodistale Musterbildung über FGF und die anteroposteriore Musterbildung über Shh aneinandergekoppelt.

[L126]

Hox-Gene legen die Identität des Armskeletts fest. Die Musterbildung des Extremitätenskeletts als Hand, Handwurzel, Unterarm, Oberarm und Schulterblatt wird durch unterschiedliche Kombinationen der Expression von Hox-Genen (hier Hox 9–13) festgelegt.

[G394]

Schlundbögen. Schlundbögena Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Embryos zu Beginn der 5. Woche. Die Ziffern 1–4 und 6 kennzeichnen die einzelnen Schlundbögen, die Linie zeigt die Schnittrichtung in b. b Frontalschnitt durch die Schlundbogenregion, Blick von dorsal. Jeder Schlundbogen hat ein Skelettelement, eine Arterie und einen Hirnnervenast. c Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Schlundbogens nach Frontalschnitt wie in b. Jeder Schlundbogen wird innen von entodermalem, außen von ektodermalem Epithel überkleidet und ist innen mit Mesenchym gefüllt. a und c: [G394]; b:

[L126]

Schlundbogenarterien. Die SchlundbogenarterienSchlundbogenarterien verlaufen entsprechend den Kiemenarterien der Fische von der ventralen Aorta durch die Schlundbögen zur dorsalen Aorta.

[E347-09]

Innervation der Schlundbögen und Herkunft der Neuralleistenzellen. a Die Schlundbögen werden von den Hirnnerven N. trigeminus [V],Nervus(-i)trigeminus [V] N. facialis [VII],Nervus(-i)facialis [VII] N. glossopharyngeus [IX]Nervus(-i)glossopharyngeus [IX] und N. vagus [X]Nervus(-i)vagus [X] versorgt. b Das Schlundbogenmesenchym der jeweiligen Bögen entstammt der Kopfneuralleiste unterschiedlicher Abschnitte des embryonalen Gehirns (Rhombomeren). Die Neuralleistenzellen wandern segmentabhängig in die Schlundbögen ein.

[E347-09]

Skelett der Schlundbögen.SchlundbögenSkelettelemente Die Zellen der Kopfneuralleiste bilden in den Schlundbögen charakteristische Skelettelemente, aus denen in der weiteren Entwicklung jeweils unterschiedliche Knochen und Bänder hervorgehen.

[E347-09]

Muskulatur der Schlundbögen. a Die Skelettmuskulatur der SchlundbögenSchlundbögenMuskulatur geht aus dem paraxialen Mesoderm des Kopfes hervor, und zwar sowohl aus dem unsegmentierten Kopfmesoderm als auch aus den okzipitalen Somiten. b Von dort wandern die myogenen Zellen in das Schlundbogenmesenchym ein und differenzieren sich zu individuellen Muskelgruppen, die ihrer Herkunft gemäß durch Hirnnerven innerviert werden.

[E347-09]

Entwicklung der Schlundfurchen und Schlundtaschen. a Frontalschnitt durch die Schlundbogenregion eines 5 Wochen alten Embryos. Der 2. Schlundbogen wächst nach kaudal aus und überdeckt die Schlundfurchen 3 und 4, sodass aus diesen vorübergehend der Sinus cervicalis entsteht. b Nur die erste Schlundfurche bleibt als Meatus acusticus externus erhalten. Aus der ersten Schlundtasche entsteht der Recessus tubotympanicus als Vorläufer der Paukenhöhle, aus der 2.–4. Schlundtasche entwickeln sich entodermale Halsorgane. c Derivate der Schlundtaschen und ihre Verlagerung nach kaudal.

[E347-09]

Entwicklung der Zunge. Blick auf den Boden des Schlundes im Frontalschnitt. a, b Entwicklung der Zungenanlagen während der 4.–6. Woche. c Adulte Zunge.

[E347-09]

Gesichtsentwicklung. Das GesichtGesichtEntwicklung entsteht aus dem unpaaren Stirnfortsatz und den paarigen Maxillar- und Nasenwülsten durch Verlagerung der Anlagen nach medial, wo sie schließlich fusionieren.

a 3,5 Wochen. b 4 Wochen. c 5 Wochen. d 6 Wochen. e 7 Wochen. f 10 Wochen.

[L126]

Entwicklung von Mund- und Nasenhöhle. Die primäre Mundhöhle wird durch die mediale Fusion der Gaumenplatten des Maxillarwulstes in Mund- und Nasenhöhle geteilt.

a, b 6,5 Wochen. c, d 7,5 Wochen. e, f 10 Wochen.

[L126]

SchlundbögenSchlundbögen.MandibularbogenMeckel-KnorpelHyoidbogenReichert-Knorpel

Tab. 2.1
Schlundbogen Skelettelement Nerv Muskeln Arterie
1 (Mandibularbogen)
  • aus Maxillaknorpel (Quadratum): Incus, Ala major ossis sphenoidalis

  • aus meckel-Knorpel: Malleus, Lig. sphenomandibulare

  • durch desmale Ossifikation: Os maxillare, Os zygomaticum, Os temporale pars squamosa, Mandibula

N. trigeminus [V], N. mandibularis [V/3], N. maxillaris [V/2] aus paraxialem Kopfmesoderm: Kaumuskulatur, M. mylohyoideus, M. digastricus venter anterior, M. tensor veli palatini, M. tensor tympani (A. maxillaris)
2 (Hyoidbogen) aus reichert-Knorpel: Stapes, Proc. styloideus, Lig. stylohyoideum, Cornu minus und oberer Teil des Zungenbeins N. facialis [VII] aus paraxialem Kopfmesoderm: mimische Gesichtsmuskulatur einschließlich M. buccinator und Mm. auriculares, M. digastricus venter posterior, M. stylohyoideus, M. stapedius (A. stapedia)
3 Cornu majus und unterer Teil des Zungenbeins N. glossopharyngeus [IX] aus paraxialem Kopfmesoderm: M. stylopharyngeus Teile der A. carotis communis und A. carotis interna
4 Kehlkopfskelett N. vagus [X], N. laryngeus superior aus okzipitalen Somiten: M. cricothyroideus, M. levator veli palatini, M. constrictor pharyngis
  • linker 4. Aortenbogen: Arcus aortae

  • rechter 4. Aortenbogen: Truncus brachiocephalicus

6 Kehlkopfskelett N. vagus [X], N. laryngeus inferior aus okzipitalen Somiten: innere Kehlkopfmuskeln A. pulmonalis

Allgemeine Embryologie

Martin Scaal

  • 2.1

    Einführung47

  • 2.2

    Befruchtung47

    • 2.2.1

      Translokation und Kapazitation47

    • 2.2.2

      Akrosomreaktion und Fusion der Keimzellen48

    • 2.2.3

      Fusion des genetischen Materials49

  • 2.3

    Präimplantations-entwicklung49

    • 2.3.1

      Furchung und Kompaktion49

    • 2.3.2

      Blastozyste und Implantation50

  • 2.4

    Gastrulation51

    • 2.4.1

      Zweiblättrige Keimscheibe51

    • 2.4.2

      Bildung der Keimblätter51

  • 2.5

    Entwicklung des Ektoderms54

    • 2.5.1

      Induktion des Neuroektoderms54

    • 2.5.2

      Neurulation55

    • 2.5.3

      Neuralleiste55

  • 2.6

    Entwicklung des Mesoderms56

    • 2.6.1

      Axiales Mesoderm56

    • 2.6.2

      Paraxiales Mesoderm57

    • 2.6.3

      Intermediäres Mesoderm59

    • 2.6.4

      Laterales Mesoderm60

  • 2.7

    Entwicklung des Entoderms61

  • 2.8

    Abfaltungsbewegungen des Embryos62

    • 2.8.1

      Kraniokaudale Krümmung63

    • 2.8.2

      Laterale Abfaltung63

  • 2.9

    Extraembryonale Gewebe63

    • 2.9.1

      Trophoblast63

    • 2.9.2

      Chorionhöhle und Dottersack64

    • 2.9.3

      Amnion64

    • 2.9.4

      Allantois65

  • 2.10

    Frühentwicklung der Extremitäten65

    • 2.10.1

      Bildung der Extremitätenknospen65

    • 2.10.2

      Musterbildung in den Extremitätenanlagen66

    • 2.10.3

      Ursprung des Skeletts und der Muskulatur der Extremitäten67

  • 2.11

    Frühentwicklung von Kopf und Hals67

    • 2.11.1

      Schlundbögen67

    • 2.11.2

      Schlundfurchen und Schlundtaschen71

    • 2.11.3

      Entwicklung von Zunge und Schilddrüse71

    • 2.11.4

      Gesichtsentwicklung71

    • 2.11.5

      Entwicklung von Mund- und Nasenhöhle72

Klinischer Fall

Gastroschisis

Vorgeschichte

Eine 24-jährige GastroschisisStudentin stellt mittels Schnelltest ihre Schwangerschaft fest. Gemeinsam mit ihrem Freund geht sie zu Beginn der 9. Schwangerschaftswoche zum Gynäkologen. Der Ultraschallbefund ist unauffällig. Bei einem erneuten Besuch beim Gynäkologen zu Beginn des 5. Schwangerschaftsmonats wird im Ultraschallbefund zwar das normale Wachstum des Fetus, aber ein unregelmäßiges Konvolut an dessen Bauchdecke festgestellt.

Weitere Diagnostik und Diagnose

Im Feinultraschall wird sichtbar, dass durch eine Öffnung der Bauchdecke rechts des Nabels Darmschlingen austreten und frei in die Amnionhöhle ragen. Die Diagnose lautet Gastroschisis. Gastroschisis tritt mit einer Häufigkeit von ca. 4,5 : 10 000 Geburten auf, die embryologische Ursache für Gastroschisis ist allerdings unklar.

Weiteres Vorgehen

Durch engmaschige regelmäßige Überwachung mittels Feinultraschall werden die Entwicklung der Bauchdecke und der Zustand der ausgetretenen Darmabschnitte beobachtet. Sollte sich die Austrittsöffnung verkleinern (mit Gefahr einer Einklemmung der Darmschlingen) oder die Darmwand durch die Amnionflüssigkeit geschädigt werden, ist ein sofortiger Kaiserschnitt indiziert. Direkt nach der Geburt werden eventuell geschädigte Darmabschnitte chirurgisch entfernt, die Darmschlingen in die Bauchhöhle verlagert und die Bauchdecke verschlossen. Postoperativ wird das Kind dann temporär parenteral ernährt, bis sich der Darm regeneriert hat. Regelmäßige Kontrollen zum Ausschluss eines Ileus (Darmverschluss) folgen. Die Langzeitprognose des Kindes ist sehr gut.

Kompetenzen

Nach Bearbeitung dieses Lehrbuchkapitels sollten Sie in der Lage sein:

  • den Vorgang der Befruchtung zu erläutern

  • die Präimplantationsentwicklung und die Einnistung des Keims in die Uteruswand sowie die Bildung der extraembryonalen Hüllen zu verstehen

  • die Bildung der Keimblätter in der Keimscheibe und deren dreidimensionale Umgestaltung zur Körpergrundgestalt nachzuvollziehen

  • Grundzüge der Frühentwicklung der Extremitäten und der Kopf-/Hals-Region zu beschreiben

  • grundlegende molekulare und zelluläre Mechanismen der Embryonalentwicklung (z. B. Spezifizierung, Differenzierung, Induktion, Zellmigration) an Beispielen zu erklären

Einführung

Das Leben des Menschen beginnt mit der Verschmelzung zweier Keimzellen der Eltern, eines väterlichen Spermiums und einer mütterlichen Eizelle, zu einem genetisch neuen Zellindividuum, der Zygote. Die ZygoteZygote enthält in ihrem Genom die gesamte genetische Information, die ihre folgende Entwicklung zum adulten Menschen autonom steuert. Diese Entwicklung beinhaltet nicht nur die Zellvermehrung (Proliferation), Proliferationsondern auch die Ausbildung unterschiedlicher Zelltypen und ihre Anordnung in anatomische Strukturen. Grundlage für die Differenzierung von Zellen zu spezifischen Zelltypen ist die differenzielle Genexpression. Genexpression, differenzielleObwohl jede Zelle eines Organismus alle Gene des individuellen Genoms enthält, werden in jeder Zelle nur bestimmte Gene selektiv exprimiert und so nur ein bestimmter Satz von Proteinen synthetisiert. Die Festlegung einer embryonalen Zelle auf ein bestimmtes Entwicklungsschicksal nennt man Determination (syn.: Spezifizierung), Determination (Spezifizierung)ihr Umbau zu einem bestimmten Zelltyp ist die Differenzierung.Differenzierung Entscheidend für beide Schritte sind molekulare Signale, die entweder von der Zelle selbst (zellautonom) gebildet werden oder von Zellen der Umgebung stammen (Induktion). InduktiveInduktion Wechselwirkungen zwischen Zellen spielen auch bei den folgenden Entwicklungsschritten eine wichtige Rolle. Gleichartig differenzierte Zellen ordnen sich zu Zellverbänden und Geweben an (Histogenese)Histogenese, die Zellverbände und Gewebe zu bestimmten anatomischen FormenMorphogenese (Morphogenese) und die Formen wiederum gemeinsam mit anderen Gewebeverbänden und Formen zu übergeordneten anatomischen Strukturen mit einer bestimmten Ausrichtung im Raum, die den der menschlichen Anatomie eigenen Mustern entspricht (Musterbildung).
Dies sei vereinfacht am Beispiel der Entwicklung des Oberarmknochens (Humerus) illustriert: Aus einer Zellpopulation im zentralen Mesenchym der Extremitätenanlage (Determination) gehen Knorpelzellen hervor (Differenzierung). Das entstehende hyaline Knorpelgewebe (Histogenese) ordnet sich in Form eines Röhrenknochens mit Epiphysen und Diaphyse an (Morphogenese), der zwischen Schulterblattanlage und Anlage der Unterarmknochen liegt (Musterbildung). So entstehen in der Embryogenese alle Organsysteme des Körpers in einem dem menschlichen Bauplan entsprechenden funktionellen Verbund.
In der anschließenden FetalperiodeFetalperiode kommt es zum koordinierten Wachstum und zur funktionellen Reifung der Organsysteme bis zur Geburt. Auch die postnatale Entwicklung über Kindheit, Pubertät, Erwachsenenalter und Senium gehören zum Entwicklungsprozess des Menschen, der mit der Zygote seinen Anfang nimmt und erst mit dem Tod sein Ende findet.
In diesem Kapitel „Allgemeine Embryologie“ wird die frühe menschliche Entwicklung von der Befruchtung bis zur Ausbildung des Grundbauplans des Körpers (Körpergrundgestalt) beschrieben. Die spezielle Embryologie (Entwicklung der Organsysteme) wird in den jeweiligen Kapiteln abgehandelt.

Merke

Die Embryonalentwicklung wird von Entwicklungsgenen gesteuert, die die Differenzierung der zunächst noch nicht auf ein bestimmtes Entwicklungsschicksal festgelegten embryonalen Zellen zu verschiedenen Zelltypen und die Anordnung der Zellen und Gewebe zu anatomischen Strukturen steuern.

Befruchtung

Translokation und Kapazitation

Die Befruchtung,Befruchtung also die Verschmelzung einer weiblichen und einer männlichen Keimzelle zur Bildung der Zygote, geschieht in der Regel in der Pars ampullaris des Eileiters (Tuba uterina, Ovidukt). Sowohl die Eizelle als auch die Spermien müssen von den Keimdrüsen aus dorthin gelangenKeimzellenTranslokation (Translokation):TranslokationKeimzellen
  • Bei der Ovulation (Abb. 2.1) verlässt die Eizelle (Oozyte), Oozyteeingehüllt in die Zona pellucida Zonapellucidaund in die Corona radiata, Corona radiatadas Ovar und gelangt in den Fimbrientrichter des Eileiters.Fimbrientrichter, Eileiter Dies wird durch wischende Bewegungen der Fimbrien unterstützt, die sich bei der OvulationOvulation dicht an das Ovar anlegen. Der so entstehende Strom der Tubenflüssigkeit, unterstützt durch peristaltische Kontraktionen des Eileiters, transportiert die Eizelle langsam in die Ampulle.

  • Die Spermien,Spermien als zellulärer Bestandteil des Spermas, werden mit der Ejakulation im Scheidengewölbe (Fornix vaginae) deponiert. Durch Zilienschlag ihres Schwanzstücks gelangen die Spermien aktiv durch die unter Östrogeneinfluss passierbare Schleimbarriere der Cervix uteri in das Uteruslumen und von dort, weitgehend passiv, durch Kontraktionen des Uterus in den Eileiter. Dort machen die Spermien unter Einfluss des Tubenepithels einen Reifungsprozess durch, die Kapazitation. KapazitationSpermienSpermienKapazitationDabei werden die Proteinausstattung und die elektrophysiologischen Eigenschaften der Zellmembran am Spermienkopf verändert. Erst jetzt sind die Spermien befruchtungsfähig. In der Nähe der Eizelle verstärken die kapazitierten Spermien ihre Schlagaktivität stark und erreichen die Oozyte, indem sie einem Temperaturgradienten (Thermotaxis, SpermienThermotaxisdie Temperatur in der Ampulle ist etwas höher als im proximalen Ovidukt) und dem Konzentrationsgradienten von der Oozyte sezernierter Moleküle (Chemotaxis, SpermienChemotaxisu. a. vermutlich Progesteron) folgen. Von den über 200 Millionen Spermien, die mit dem Ejakulat in die Vagina gelangen, erreichen nur etwa 200 die Eizelle.

Die Translokation der SpermienSpermienTranslokationTranslokationSpermien kann zwischen 30 min und mehreren Tagen dauern. Es sind nicht notwendigerweise die schnellsten Spermien, die die Eizelle befruchten, weil für die Kapazitation ein ausreichend langer Kontakt der Spermien mit dem Tubenepithel erforderlich ist.

Klinik

Schwangerschaftsverhütung (Kontrazeption) Schwangerschaftsverhütung (Kontrazeption)Kontrazeption (Schwangerschaftsverhütung)kann erreicht werden, indem die Translokation der Spermien behindert (Kondom, Scheidendiaphragma, Intrauterinpessar) oder die Ovulation (hormonale Kontrazeptiva, „Pille“) bzw. die Implantation (Interzeption, „Pille danach“) verhindert wird.

Merke

Die Befruchtung der Eizelle durch die Spermien findet in der Regel in der Pars ampullaris der Tuba uterina statt.

Akrosomreaktion und Fusion der Keimzellen

Die Oozyte ist auf ihrem Weg in den Eileiter von einem lockeren Kranz aus Follikelzellen (Corona radiata) Corona radiataOozyteOozyteCorona radiataund einer dichten Hülle aus Glykoproteinen (Zona pellucida)ZonapellucidaOozyteZona pellucida umhüllt. Beide Schichten müssen von den an der Eizelle angelangten Spermien durchdrungen werden, um zur eigentlichen Oozyte zu gelangen (Abb. 2.2). Rezeptorproteine in der durch die Kapazitation vorbereiteten Zellmembran des Spermienkopfes binden an die Glykoproteine der Zona pellucida (Zonaproteine, ZP).Zonaproteine (ZP) Dadurch wird dieSpermienAkrosomreaktion Akrosomreaktion AkrosomreaktionSpermieneingeleitet, bei der die Vesikelmembran des Akrosoms, eines mit Proteasen gefüllten Bläschens an der Spitze des Spermienkopfes, mit der oberflächlichen Zellmembran des Spermiums fusioniert und so der Inhalt des Akrosoms freigesetzt wird. Durch Proteaseverdau entsteht in der Zona pellucida ein Kanal, durch den das Spermium zur Eizelle vordringen kann. Der Spermienkopf legt sich tangential an die Zellmembran der Oozyte an, und die Zellmembran des Spermienkopfes verschmilzt mit der der Oozyte.
Ausgelöst durch die Fusion, schützt sich die Eizelle vor Mehrfachbefruchtung (Polyspermie)Polyspermie (Mehrfachbefruchtung)Mehrfachbefruchtung (Polyspermie), indem sie Enzyme aus Vesikeln unter ihrer Zellmembran (Kortikalgranula) Kortikalgranuladurch Exozytose in die Zona pellucida entlässt, die die SpermienrezeptorenSpermienRezeptoren der Zonaproteine so modifizieren, dass ein erneutes Andocken eines Spermiums verhindert wirdZonareaktion (Zonareaktion). Die Verschmelzung des Spermiums mit der Oozyte führt außerdem zur Aktivierung der Eizelle, EizelleAktivierungdie mit einem oszillierenden Anstieg der Ca2+-Konzentration im Zytoplasma einhergeht und Voraussetzung für die nachfolgenden Schritte bei der Befruchtung ist.

Klinik

Bei derBefruchtungextrakorporale extrakorporalen Befruchtung (In-vitro-Fertilisation, IVF) In-vitro-Fertilisation (IVF)IVF (In-vitro-Fertilisation)werden die Oozyten transvaginal durch Punktion des zuvor hormonell stimulierten Ovars entnommen und in einer Nährlösung mit Spermien vermischt, die durch Vorinkubation in speziellen Medien kapazitiert worden sind. Nach erfolgter Befruchtung werden bis zu 3 Embryonen im 4–8-Zell-Stadium in den Uterus eingebracht (Embryotransfer). Die Zona pellucida kann zur Erleichterung der Implantation vor dem Embryotransfer mechanisch oder mithilfe eines Lasers entfernt werden. Im Falle ungenügender Spermienbeweglichkeit kann ein einzelnes Spermium in vitro gezielt in eine Eizelle injiziert werdenICSI (intrazytoplasmatische Spermieninjektion)Spermieninjektion, intrazytoplasmatische (ICSI) (intrazytoplasmatische Spermieninjektion, ICSI).

Bei der Präimplantationsdiagnostik (PID) Präimplantationsdiagnostik (PID)PID s. Präimplantationsdiagnostikwerden vor dem Embryotransfer einzelne Blastomeren der Embryonen entfernt und molekulargenetisch auf vorliegende Gendefekte untersucht. Durch die Totipotenz der frühen Blastomeren beeinträchtigt diese Entnahme die Entwicklung des Keims in der Regel nicht. Zunehmend werden allerdings für die PID Trophoblastzellen des Blastozystenstadiums verwendet (Blastozystenbiopsie). Nach Selektion gesunder Embryonen werden nur diese in den Uterus eingebracht und die anderen Embryonen verworfen. Deshalb ist die PID ethisch und juristisch umstritten.

Fusion des genetischen Materials

Die ovulierte Oozyte befindet sich zum Zeitpunkt der Befruchtung in der Metaphase der 2. Reifeteilung.ReifeteilungzweiteMetaphaseMetaphaseReifeteilung, zweite Erst durch die Fusion beider Keimzellen wird die 2. Reifeteilung fortgesetzt und kommt zum Abschluss. Dabei wird ein weiteres Polkörperchen abgegeben, und der Zellkern der Oozyte liegt im haploiden Zustand vor. Er wird nun als weiblicher VorkernVorkernweiblicher bezeichnet (Abb. 2.3a). Vom Spermium gelangen außer dem Kern auch Teile des Hals- und Schwanzstücks in die Oozyte, die aber schnell abgebaut werden. Der komprimierte Kern des Spermiums lockert sich nach der Fusion auf und wird zum männlichen Vorkern. VorkernmännlicherBeide Vorkerne replizieren ihre DNA, bilden mit ihren eigenen Zentrosomen ZentrosomAstern (sternförmige Anordnung aus Mikrotubuli) und nähern sich einander an (Abb. 2.3b, c). Bei der Fusion beider Vorkerne kollabieren beide Kernhüllen, die Chromosomen ordnen sich auf einem gemeinsamen Spindelapparat an und verteilen sich rasch auf beide Tochterkerne der Zygote,Zygote ohne dass sich ein eigentlicher Zygotenkern mit einer gemeinsamen Kernhülle ausbildet (Abb. 2.3d, Abb. 2.4). Die Zygote liegt also beim Menschen nur als transientes Teilungsstadium vor. Der Befruchtung der Eizelle folgt unmittelbar das 2-Zell-Stadium des genetisch neuen Embryos (Abb. 2.4c). Das Geschlecht des Keims wird durch das Spermium festgelegt: Trägt das fusionierte Spermium ein Y-Chromosom, sorgt das darauf gelegene Gen SRY („sex-determining region of Y“) SRY (sex-determinating region of the Y-chromosome)für die Ausbildung des männlichen Phänotyps.

Merke

Bei der Befruchtung verschmelzen die Zellmembranen von Oozyte und Spermium, sodass der haploide Zellkern des Spermiums als männlicher Vorkern in die Oozyte gelangt und männlicher und weiblicher Vorkern gemeinsam den Zellkern der Zygote bilden.

Präimplantationsentwicklung

Furchung und Kompaktion

Furchungsteilungen
Nach der BefruchtungFurchungsteilungen finden in der PräimplantationsentwicklungZygoteZygoteFurchungsteilungen noch innerhalb der Zona pellucida mehrere mitotische Teilungen statt, die das Zytoplasma der Oozyte auf mehrere Tochterzellen (Blastomeren) Blastomereverteilen (Furchungsteilungen). Die Furchungsteilungen erfolgen relativ langsam im Abstand von mehreren Stunden, asynchron und mit versetzten Teilungsebenen. Das bedeutet, dass die erste Furchungsteilung der Zygote meridional, die zweite Furchungsteilung aber äquatorial verläuft und dass die Teilungsrhythmen in jeder Tochterzelle individuell sind und somit auch eine ungerade Anzahl von Blastomeren vorliegen kann (Abb. 2.4). Während der ersten beiden Teilungsschritte werden die für Zellhaushalt und Mitose benötigten Proteine von mRNAs der Oozyte, also maternalen Genen, Genematernalesynthetisiert, die durch die Aktivierung der Eizelle zur Translation freigegeben werden. Zwischen dem 4- und 8-Zell-Stadium werden erstmals die zygotischen Gene Genezygotischeaktiviert, und der Embryo übernimmt von nun an die Expression seiner eigenen Gene unabhängig von der Mutter.
Kompaktion
Nach dem 8-Zell-Stadium und der 3. Teilung (Abb. 2.4e) Kompaktionfindet ein weiteres entscheidendes Ereignis statt: Während die Blastomeren bis dahin annähernd runden Kugeln gleichen, die locker aneinandergefügt sind, schließen sich nun die außen gelegenen Zellen eng zu einem epithelartigen Verband zusammen, der die innen gelegenen Zellen von der Außenwelt abschließt, indem sie untereinander Zell-Zell-Kontakte (z. B. über das Zelladhäsionsmolekül E-Cadherin) und Tight Junctions ausbilden (Kompaktion, Abb. 2.4f). Bis dahin waren alle Zellen des jungen Embryos totipotent, Embryonalzellentotipotentesodass jede Zelle das Potenzial hatte, alleine einen vollständigen Embryo zu bilden – was im Fall eineiiger Zwillinge auch immer wieder vorkommt. Mit der Kompaktion im 16-Zell-StadiumMorula-Stadium (Morula-Stadium, Abb. 2.4f, g) findet nun die erste Differenzierung von Zellen statt, da sich die äußeren Zellen in Form, Proteinausstattung und Entwicklungsschicksal von den inneren Zellen unterscheiden. Während sich aus den äußeren Zellen, denTrophoblastzellen Trophoblastzellen, das Chorion der Placenta entwickelt, entsteht der Embryo selbst ausschließlich aus den innen gelegenen Zellen (Embryoblast Embryoblastoder innere Zellmasse). Ab dem 64-Zell-Stadium gibt es zwischen beiden Zellpopulationen keinen Zellaustausch mehr. Bis zu diesem Zeitpunkt findet die gesamte Entwicklung innerhalb der Zona pellucida statt, die währenddessen durch den Eileiter in den Uterus wandert. Die Zona pellucida schützt den Keim dabei vor der vorzeitigen Einnistung in die Schleimhaut des Eileiters, was zu einer für Mutter und Embryo lebensgefährlichen EileiterschwangerschaftEileiterschwangerschaft (Tubargravidität)Tubargravidität führen würde.

Klinik

Bei ektopischen Schwangerschaften Schwangerschaftektopekommt es außerhalb des Uterus zur Implantation. Dies findet zu über 90 % im Eileiter statt (Tubargravidität)Tubargravidität, was zur Ruptur des Eileiters und zu lebensbedrohlichen Blutungen der Mutter führen kann. Ursache dafür sind häufig Verwachsungen der Tubenschleimhaut.

Wenn die Zygote nach der Befruchtung über den Fimbrientrichter zurück in die Bauchhöhle gelangt, kann sich der Keim an verschiedenen Orten ins Peritoneum einnisten. Meist kommt es dabei zu intraabdominalen Blutungen und Abort, in Ausnahmefällen können aber BauchhöhlenschwangerschaftenBauchhöhlenschwangerschaft bis zur Geburtsreife ausgetragen und per Kaiserschnitt entbunden werden.

Blastozyste und Implantation

Kavitation
Nach der KavitationKompaktion geben die Trophoblastzellen durch Ionenpumpen Na+-Ionen in den Innenraum der Morula ab, was einen osmotischen Wassernachstrom nach sich zieht und den Raum zwischen Trophoblasten und EmbryoblastenEmbryoblast zu einem flüssigkeitsgefüllten Hohlraum erweitert (Kavitation).
Hatching
Der Keim Hatchingist mittlerweile im Uteruslumen angekommen, sodass er die beengende Zona pellucida verlassen kann (Abb. 2.4i, Abb. 2.5). Die Trophoblastzellen sezernieren Proteasen, die eine Öffnung in der Zona pellucida schaffen, durch die der Keim frei ins Uteruslumen gelangt, gleichsam wie aus der Eischale schlüpfend (engl. „hatching“, Abb. 2.5a). Erst dann findet nicht nur Zellteilung, sondern auch Wachstum des Keims statt.
Blastozyste und Implantation
Der Embryo hat nun durch BlastozysteImplantationImplantationBlastozystefortschreitende Flüssigkeitseinlagerung die Form eines Bläschens (Blastozyste, Abb. 2.5, Abb. 2.6), an dessen Innenwand exzentrisch der Embryoblast sitzt. Sobald die Blastozyste in Kontakt mit der Uteruswand gerät, meist im Bereich des Fundus uteri, heftet sie sich mit dem embryonalen Pol an die mütterlichen Endometriumzellen und an die diese reichlich bedeckende extrazelluläre Matrix an. Nach erfolgreicher Bindung der Blastozyste produziert der Trophoblast Proteasen, die die extrazelluläre Matrix des Endometriums lokal verdauen und das Einsenken der Blastozyste in die Uteruswand ermöglichenImplantation (Implantation, syn.: Nidation).Nidation (Implantation) Etwa 10 Tage nach der Befruchtung ist der Keim vollständig vom Endometrium umhüllt.

Merke

Der Keim nistet sich als Blastozyste im Uterus ein. Die Trophoblasthülle der Blastozyste bildet Teile der Placenta, der Embryo selbst entwickelt sich nur aus dem Embryoblasten.

Gastrulation

Zweiblättrige Keimscheibe

Während sich der GastrulationTrophoblast der implantierten Blastozyste im Dienste der Ernährung des Keims zu Teilen der Placenta entwickelt, kommt es im Embryoblasten zur EmbryoblastDifferenzierungweiteren Differenzierung von Zellen (Abb. 2.7). Embryoblastzellen, die den Transkriptionsfaktor NanogNanog, EmbryoblastzellenEmbryoblastzellenTranskriptionsfaktoren exprimieren, ordnen sich auf der dem Trophoblasten zugewandten Seite an, jene, die kein Nanog, aber den Transkriptionsfaktor Gata6Gata6EmbryoblastzellenEmbryoblastzellenTranskriptionsfaktoren exprimieren, bilden dagegen eine an die Blastozystenhöhle angrenzende Schicht. Beide Schichten erscheinen in der Aufsicht als rundliche Scheiben. So entsteht die zweiblättrige Keimscheibe,Keimscheibezweiblättrige in der der Embryoblast in 2 epitheloide Blätter gegliedert ist, den EpiblastenEpiblast (Nanog-positiv) und den Hypoblasten Hypoblast(Gata6-positiv). Damit wird gleichzeitig die erste der 3 Körperachsen des EmbryosEmbryoKörperachsenKörperachsenEmbryo festgelegt, denn der Epiblast liegt auf der künftigen Dorsalseite und der Hypoblast auf der Ventralseite. Die Hypoblastzellen proliferieren und umwachsen das Lumen der Blastozystenhöhle, wo sie nun als extraembryonales Entoderm bezeichnet werden und das Epithel des so aus der Blastozystenhöhle hervorgegangenen primären Dottersacks Dottersackprimärerbilden (Abb. 2.7b).

Merke

Ähnlich wie der Trophoblast sind auch die Hypoblastzellen an der Bildung der embryonalen Hüllen beteiligt und tragen nicht zum Embryo selbst bei.

Im Epiblasten sondert sich entlang der Trophoblasthülle eine dünne Zellschicht ab, die sich durch konfluierende Spalten zunehmend von den darunter liegenden Epiblastzellen abhebt. Diese dünne Zellschicht, die auch als AmnioblastAmnioblast bezeichnet wird, ist der Vorläufer des späteren Amnionepithels und umschließt zusammen mit dem verbleibenden Epiblasten einen flüssigkeitsgefüllten Hohlraum, die AmnionhöhleAmnionhöhle (Abb. 2.7a). Als Anlagematerial des Embryos bleibt ausschließlich der verbleibende Epiblast übrig, der deshalb auch als embryonaler Epiblast bezeichnet werden kann. Vor Beginn der Gastrulation besteht der vom Trophoblasten umhüllte Keim also aus der zweiblättrigen Keimscheibe mit Epiblast und Hypoblast, der ventral und dorsal je ein flüssigkeitsgefüllter Hohlraum anliegt (Zweibläschenstadium)EmbryoZweibläschenstadiumZweibläschenstadiumEmbryo: dorsal die vom Amnioblasten ausgekleidete Amnionhöhle, ventral der vom aus dem Hypoblasten hervorgehenden extraembryonalen EntodermEntodermextraembryonales ausgekleidete Dottersack.

Merke

Der Embryo im engeren Sinne entwickelt sich ausschließlich aus dem Epiblasten der zweiblättrigen Keimscheibe.

Bildung der Keimblätter

Vor der Gastrulation liegt der KeimblätterEmbryo als eine flache Scheibe aus morphologisch einheitlichen, epitheloiden Zellen vor, dem embryonalen Epiblasten. Ziel der Gastrulation Gastrulationist nun, aus dem Epiblasten den Grundbauplan des Körpers zu formen, der aus einer Außenhülle (Ektoderm)Ektoderm, einer Auskleidung der inneren Oberfläche, also des Darmrohrs (Entoderm),Entoderm und den dazwischen gelegenen Geweben (Mesoderm)Mesoderm besteht.
Am Rand der Epiblastscheibe entsteht durch apikobasale Erhöhung der hochprismatischen Zellen eine Erhebung, die sich zunehmend streifenartig zur Mitte der Keimscheibe hin verlängert (Primitivstreifen) Primitivstreifenund dort eine knotige Verdickung aufweist (Primitivknoten, hensen-KnotenHensen-Knoten (Primitivknoten)Primitivknoten (Hensen-Knoten), Abb. 2.8). Die Verlängerung des Primitivstreifens geschieht durch interkalierendes Zusammentreten der Zellen entlang der Längsachse des Primitivstreifens (engl. „convergent extension“). Lage und Zellbewegungen des Primitivstreifens werden dabei durch induktive Signale aus dem darunter liegenden Hypoblasten gesteuert. Der Primitivknoten liegt am kranialen Pol des Primitivstreifens. Damit sind schon in diesem frühen Stadium nach der dorsoventralen Körperachse auch alle weiteren Körperachsen,EmbryoKörperachsenKörperachsenEmbryo nämlich die kraniokaudale Längsachse und damit auch die Links-rechts-Achse, endgültig festgelegt. Zu beiden Seiten des Primitivstreifens lösen die Epiblastzellen ihre E-Cadherin-vermittelten Zell-Zell-Kontakte, erweitern die zwischen den Zellen entstehenden Interzellularräume durch Synthese von Hyaluronan und bewegen sich in Richtung Primitivstreifen. Im Primitivstreifen wandern die Zellen durch eine Einsenkung entlang der Mittellinie des Streifens, der Primitivrinne, Primitivrinnein die Tiefe, also nach ventral.
Die als Erstes dort eintreffenden Zellen schieben sich von medial zwischen die Hypoblastzellen und verdrängen sie vollständig nach lateral in die Wand des Dottersacks. Die eingewanderten Zellen bilden nun den ventralen Boden des Embryos und sind die Vorläuferzellen des Entoderms. EntodermVorläuferzellenDie etwas später durch die Primitivrinne wandernden Epiblastzellen breiten sich, getrieben durch abstoßende Signale (z. B. sezernierter FGF, „fibroblast growth factor“) im Primitivstreifen, als lockerer mesenchymaler Zellverband zwischen Epiblast und neu gebildetem Entoderm nach lateral und kranial aus und bilden das Mesoderm.Mesoderm Dabei ist der Ort der Wanderung durch den Primitivstreifen entscheidend für die spätere Lage der Mesodermzellen:
  • Die am weitesten kranial, also durch den Primitivknoten, wandernden Zellen dringen zwischen die Entodermzellen ein und wandern nach kranial, wo sie zunächst den Kopffortsatz und,Kopffortsatz mit fortschreitender Gastrulation, die Chorda dorsalis Chorda dorsalisals embryonale Mittelachse bilden.

  • Die kaudal des Primitivknotens durch den kranialen Abschnitt des Primitivstreifens wandernden Zellen bilden das lateral der Mittelachse gelegeneMesodermparaxiales paraxiale Mesoderm.

  • Die zunehmend weiter kaudal einwandernden Zellen bilden entsprechend das intermediäre Mesoderm MesodermintermediäresMesodermlateralesund schließlich das laterale Mesoderm (Seitenplattenmesoderm, Abb. 2.9).

Die Zellen des Epiblasten, die nicht durch den Primitivstreifen in die Tiefe wandern, sondern nach Abschluss der Gastrulation im ehemaligen Epiblasten verbleiben, bilden nun als dorsales Oberflächenepithel ein weiteres Keimblatt, das Ektoderm. EktodermAls Ergebnis der Gastrulation ist aus dem Epiblasten der zweiblättrigen Keimscheibe der dreikeimblättrige EmbryoEmbryodreikeimblättriger geworden, der zwar noch immer als flache Keimscheibe angelegt ist, der aber mit Ektoderm, Mesoderm und Entoderm schon den prinzipiellen Aufbau des Wirbeltierkörpers zeigt und dessen Körperachsen in allen 3 Raumebenen festgelegt sind.

Klinik

Eineiige (monozygotische) Zwillinge Zwillingeeineiige (monozygotische)entstehen durch Trennung der Zellen eines einzigen Keims während verschiedener Phasen der Entwicklung. Am häufigsten ist die Trennung von Blastomeren während der Furchungsteilungen, seltener die Teilung des Embryoblasten in der Blastozyste. In sehr seltenen Fällen geschieht die Trennung erst während der Gastrulation, wobei 2 Primitivstreifen angelegt werden. Bei unvollständiger Trennung der beiden Primitivstreifen bleiben beide Zwillinge teilweise verwachsenZwillingesiamesische („siamesische Zwillinge“).

Merke

Bei der Gastrulation entstehen aus dem Epiblasten die 3 Keimblätter Ektoderm, Mesoderm und Entoderm, und die Körperlängsachse wird festgelegt.

Entwicklung des Ektoderms

Induktion des Neuroektoderms

Die Zellen NeuroektodermInduktiondes Epiblasten, die bei der Gastrulation nicht durch den Primitivstreifen in die Tiefe wandern, sondern in der Schicht des ehemaligen Epiblasten verbleiben, werden als Ektoderm bezeichnet. Das EktodermEktodermEntwicklung ist zunächst eine flache, leicht ovale epitheliale Scheibe. Mit fortschreitender Gastrulation kommt es im medialen Drittel des Ektoderms zu einer Erhöhung des mehrreihigen Epithels, die sich in kraniokaudaler Richtung von der Prächordalplatte bis zum Primitivknoten erstreckt und in der Sicht von dorsal einen annähernd birnenförmigen Umriss zeigt (Abb. 2.10). Dieser verdickte Ektodermabschnitt (Neuralplatte) Neuralplatteliefert das Anlagematerial des Nervensystems (Neuroektoderm), Neuroektodermwährend das umgebende niedrige ektodermale Epithel das zukünftige Oberflächenektoderm Oberflächenektodermbildet.
Die Bildung der Neuralplatte beruht auf Induktion durch das darunter liegende axiale MesodermMesodermaxiales. Der Primitivknoten und die aus dem Primitivknoten hervorgehenden Mesodermabschnitte, der Kopffortsatz und die Chorda dorsalis, wirken dabei als sog. Organisator. Sie sezernieren Signalmoleküle, die einerseits im darüber liegenden Ektoderm die Bildung der Neuralplatte induzieren (z. B. „fibroblast growth factor 8“, FGF8) und andererseits die Entwicklung der Ektodermzellen zu Oberflächenektoderm hemmen (Antagonisten der „bone morphogenetic proteinsBMP (bone morphogenetic proteins)bone morphogenetic proteins“, BMPs, wie z. B. ChordinChordin). BMP scheint dabei ein Schlüsselmolekül bei der ersten Differenzierung des Ektoderms zu sein: Ist der BMP-Signalweg aktiv, entwickelt sich Oberflächenektoderm; wird er gehemmt (durch das axiale Mesoderm), entsteht Neuroektoderm.
Am Ende der 3. Woche hat die Neuralplatte annähernd den Umriss einer Violine mit einem breiten Abschnitt im Kopfbereich, in dem sich schon die Gliederung in Vorder- und Mittelhirn abzeichnet, und einem schmalen, lang gezogenen Abschnitt im Bereich des zukünftigen Hinterhirns und Rückenmarks (Abb. 2.10).

Merke

Das Neuroektoderm als Anlagematerial des Nervensystems wird im Anschluss an die Gastrulation vom darunter liegenden Chordamesoderm induziert.

Neurulation

Kurz Neurulationnach der Bildung der Neuralplatte beginnen ihre lateralen Ränder sich gemeinsam mit dem lateral anschließenden Oberflächenektoderm nach dorsal aufzuwölben (Neuralwülste), Neuralwülstewährend sich gleichzeitig entlang der Mittellinie der Neuralplatte eine Längsfurche einsenkt (Neuralrinne) (Abb. 2.11).Neuralrinne
Dabei kommt die Neuralplatte im Bereich der Neuralrinne vorübergehend mit der darunter liegenden Chorda dorsalis in Kontakt, wodurch gleichsam ein Scharnier entsteht, um dessen mediansagittale Achse sich die Neuralfalten, ähnlich den zusammengeschobenen Seiten eines Buches, nach dorsal aufrichten (Abb. 2.12).
Triebkraft dafür ist einerseits eine von der Chorda dorsalis Chorda dorsalisinduzierte apikale Konstriktion der Zellen in der Neuralrinne, die dadurch Keilform annehmen, und andererseits das starke Wachstum des lateral der Neuralplatte gelegenen Oberflächenektoderms, das zusammen mit dem darunter liegenden Mesoderm die Neuralwülste nach dorsal und medial schiebt. Am Ende dieses Vorgangs berühren sich die Neuralwülste beider Seiten dorsal in der Mittellinie, zuerst im Bereich des Kopf-Hals-Übergangs und dann reißverschlussartig nach kranial und kaudal fortschreitend (Abb. 2.11c, Abb. 2.12d). Dabei trennen sich die unterschiedlichen Anteile der Neuralwülste: Die jeweils lateralen Anteile beider Neuralwülste verschmelzen am weitesten dorsal und verbinden das Oberflächenektoderm beider Seiten zu einem durchgehenden Epithelmantel, aus dem die Epidermis der EpidermisEntwicklungHaut hervorgeht. Die jeweils medialen Anteile beider Neuralwülste schließen sich unterhalb des Oberflächenektoderms zum NeuralrohrNeuralrohr zusammen, aus dem Gehirn und Rückenmark entstehen (Abb. 2.11c, d, Abb. 2.12e, f). Bei dem nach kranial und kaudal fortschreitenden Neuralrohrschluss bleibt zum Ende der Neurulation jeweils eine zur Amnionhöhle offene Verbindung (Neuroporus anterior bzw. posterior), NeuroporusanteriorNeuroporusposteriordie sich erst später schließt. Der Neuroporus posterior liegt auf Höhe des Sakralmarks, die kaudal davon anschließenden sakralen und kokzygealen Abschnitte des Rückenmarks werden durch einen grundsätzlich anderen Mechanismus gebildet (sekundäre Neurulation). NeurulationsekundäreDabei geht aus dem Mesenchym der Schwanzknospe, die als Derivat des Primitivstreifens in der 4. Woche das Anlagematerial für die Steißregion liefert, ein zunächst solider Strang aus neuralem Gewebe hervor, der durch Lösen der Zellkontakte im Inneren ein Lumen erhält (Kavitation) uKavitationnd bald Anschluss an das kaudale Ende des durch (primäre) Neurulation gebildeten Neuralrohrs findet.

Klinik

Wenn der dorsale Schluss des Neuralrohrs unterbleibt, schließt sich auch das Oberflächenektoderm nicht und die Bildung des Schädeldachs und der Wirbelbögen als Dach des Neuralkanals findet nicht statt. Bei der Anenzephalie Anenzephalieliegt ein Defekt des Neuralrohrschlusses im Bereich des Vorderhirns vor, bei der Rachischisis iRhachischisism Bereich des Rückenmarks. Der Kontakt des offen liegenden Neuroektoderms mit der Amnionflüssigkeit führt in beiden Fällen zu nekrotischer Rückbildung des Gewebes. Neugeborene mit Anenzephalie sind nicht lebensfähig, Rachischisis kann zu schweren neurologischen Defekten im betroffenen Bereich führen.

Merke

Bei der Neurulation faltet sich die Neuralplatte zu 2 Neuralwülsten auf, die sich dorsal in der Mittellinie zum Neuralrohr schließen.

Neuralleiste

Zwischen NeuralleisteOberflächenektoderm und Neuralplatte, also unmittelbar ventral der fusionierenden Neuralwülste, gliedert sich eine 3. Zellpopulation ab, die Neuralleistenzellen (Abb. 2.12f). Die NeuralleistenzellenNeuralleistenzellenMigration verlassen den ektodermalen Epithelverband (Epithel-Mesenchym-Transition, EMT) und wandern als mesenchymale Vorläuferzellen MesenchymVorläuferzellenan verschiedene Stellen des embryonalen Körpers. Aus ihnen gehen so unterschiedliche Derivate wie Neurone des peripheren Nervensystems, chromaffine Zellen des Nebennierenmarks und Melanozyten der Haut (Rumpfneuralleiste) Rumpfneuralleistesowie im Bereich des Kopfes auch Skelett und Bindegewebe hervor (Kopfneuralleiste). KopfneuralleisteDie Neuralleistenzellen werden auf ihrer Wanderung zu den teilweise weit entfernten Zielgebieten von der Beschaffenheit der extrazellulären Matrix und von anziehenden (attraktiven) und abstoßenden (repulsiven) Molekülgradienten gesteuert (Chemotaxis). Bei der Rumpfneuralleiste können 3 Zellströme unterschieden werden (Abb. 2.13):
  • unter dem Oberflächenektoderm nach lateral (MelanozytenvorläuferMelanozytenVorläuferzellen)

  • in die jeweils kraniale Hälfte der Somiten (Vorläufer der Spinalganglienzellen)

  • zwischen Neuralrohr und Somiten nach ventral (Vorläufer der sympathischen Ganglienzellen, der Ganglienzellen der intramuralen Plexus der Eingeweide und des Nebenierenmarks)

Erst nach ihrer Ankunft am Zielort differenzieren sich die Zellen ortsgemäß, ihre Determinierung erfolgt allerdings vermutlich schon während der Migration durch Umgebungssignale (Spezifizierung des Zellschicksals durch Induktion).

Klinik

Die angeborene Darmerkrankung Megacolon congenitum (Morbus hirschsprung) Megacolon congenitum (Morbus Hirschsprung)MorbusHirschsprung (Megacolon congenitum)Hirschsprung-Krankheit (Megacolon congenitum)beruht auf einem Defekt des Migrationsverhaltens der Neuralleistenzellen, die die intramuralen Ganglien des enteralen Nervensystems des Dickdarms bilden. Diese Neuralleistenzellen folgen chemotaktisch dem molekularen Lockstoff GDNF („glial cell-derived neurotrophic factor“),GDNF (glial cell-derived neurotrophic factor) den sie durch ihren Membranrezeptor RET erkennen. Bei Defekten entweder der Expression des GDNF-Liganden oder des RET-Rezeptors unterbleibt die Innervation der betroffenen Darmabschnitte. Durch die infolgedessen mangelnde Peristaltik staut sich der Darminhalt oral des erkrankten Darmabschnitts, der deshalb chirurgisch entfernt werden muss.

Merke

Neuralleistenzellen entstammen den ektodermalen Neuralwülsten und wandern beim Neuralrohrschluss als mesenchymale Vorläuferzellen in sehr verschiedene Zielgebiete des Körpers, wo sie sich zu unterschiedlichen Zelltypen differenzieren.

Entwicklung des Mesoderms

Axiales Mesoderm

Die Epiblastzellen, MesodermEntwicklungMesodermaxialesdie während der Gastrulation durch den Primitivknoten, also den kranialsten Abschnitt des Primitivstreifens, in das mittlere Keimblatt eindringen, verbleiben in der Mittellinie des Keims und wandern als axiales Mesoderm über den Primitivknoten hinaus nach kranial. Dabei dringen sie vorübergehend in das neu gebildete Entoderm der Mittellinie ein und verdrängen es nach lateral. In diesem Stadium wird das axiale Mesoderm als Chordafortsatz (syn.: Chordaplatte, Kopffortsatz) bezeichnet. Chordafortsatz (Chordaplatte, Kopffortsatz)Der Chordafortsatz löst sich anschließend als solider Strang aus dem Entoderm nach dorsal ab, sodass sich die Entodermzellen wieder in der Mittellinie zusammenschließen und das pharyngeale Entoderm des zukünftigen (prospektiven) Vorderdarms bilden (Abb. 2.14). Aus dem Chordafortsatz ist dadurch die stabförmige Chorda dorsalis Chorda dorsalisaus epitheloiden Mesodermzellen geworden.
Nur der kranialste Teil des axialen Mesoderms bleibt als Teil des Mesodermprächordalesprächordalen Mesoderms (Kopfmesoderm) Kopfmesodermmesenchymal und bildet in der weiteren Entwicklung die äußeren Augenmuskeln. Im weiteren Verlauf der Gastrulation verlagert sich der Primitivknoten zunehmend nach kaudal, während er nach kranial fortdauernd Mesodermzellen abgibt. Die Chorda dorsalis verlängert sich dabei gleichsam im „Fahrwasser“ des Primitivknotens nach kaudal (Abb. 2.8, Abb. 2.9). Gleichzeitig verkürzt sich der Primitivstreifen allmählich, während die Keimscheibe insgesamt wächst, sich verlängert und im kranialen Abschnitt bereits die Strukturen des Kopfes entstehen. Schließlich bleibt am kaudalen Ende des Embryos nur noch die Schwanzknospe als Rudiment des Primitivstreifens erhalten, in der die Gastrulation in modifizierter Form weiter stattfindet, bis die Mesodermbildung des Keims gegen Ende der 4. Woche abgeschlossen ist.

Merke

Die Chorda dorsalis bildet ein embryonales AchsenorganChorda dorsalisAchsenorgan. Sie entsteht aus Mesodermzellen des Primitivknotens und spielt als Signalzentrum bei der Entwicklung des Nervensystems und der Somiten eine wichtige Rolle. Im Zuge der Bildung der Wirbelsäule gehen die Zellen der Chorda vermutlich in die Nuclei pulposi der Disci intervertebrales ein.

Paraxiales Mesoderm

Somitogenese
Die Mesodermzellen, MesodermparaxialesSomitogenesedie bei den Gastrulationsbewegungen beidseits unmittelbar lateral der Mittellinie zu liegen kommen, bilden das paraxiale Mesoderm.Mesodermparaxiales Sie entstehen aus Zellen, die kaudal des Primitivknotens durch den kranialen Primitivstreifen einwandern. Vermutlich gelangen aber auch Zellen des kaudalen Anteils des Primitivknotens in das paraxiale Mesoderm. Das paraxiale Mesoderm wird zunächst als bilateral der Chorda dorsalis anliegender solider Mesenchymstreifen angelegt, der als präsomitischesMesodermpräsomitisches Mesoderm (syn.: Segmentplatte)Segmentplatte bezeichnet wird. Die Zellen am kranialen Ende der Segmentplatte machen eine Mesenchym-Epithel-Transition (MET) durch und ordnen sich zu Epithelkugeln (Somiten) Somitenan, die ein zentrales, mit einigen mesenchymalen Zellen gefülltes Lumen (Somitozöl) Somitozölumschließen. Dieser Vorgang setzt sich im Zuge der nach kaudal fortschreitenden Gastrulation rhythmisch alle 4–5 Stunden fort, sodass die Segmentplatte in dem Maße, wie sie sich nach kaudal verlängert, in kraniokaudaler Richtung durch die Somitenbildung (Somitogenese) fortlaufend segmentiert wird (Abb. 2.15).
Die Somitogenese beider Körperhälften verläuft dabei streng synchron und wird durch die oszillierende Expression von Genen, z. B. des Notch-Signalwegs, zeitlich reguliert (engl.: „segmentation clock“). Die Somitogenese beginnt am 20. Entwicklungstag auf Höhe der Ohrplakode und kommt nach Anlage der Steißbeinsegmente in der 5. Woche zum Erliegen. Damit wird die Grundlage für den segmentalen Bauplan des Rumpfes gelegt: Es entwickeln sich 5 okzipitale, 7 zervikale, 12 thorakale, 5 lumbale, 5 sakrale und 8–10 kokzygeale Somitenpaare, wobei die zuletzt gebildeten kokzygealen Somiten z. T. wieder degenerieren. Die Segmentidentität der Somiten, SegmentidentitätSomitenSomitenSegmentidentitätalso ihre regionalspezifischen Eigenschaften, z. B. als zervikale Segmente, wird ihnen durch eine in jedem Segment unterschiedliche Expression verschiedener Hox-Gene, Hox-Genedie für Transkriptionsfaktoren mit Homeobox-DNA-Bindungsdomäne codieren, verliehen (segmentspezifischer „Hox-Code“).
Das kranial der Ohrplakode gelegene paraxiale MesodermKopfmesodermparaxiales (paraxiales Kopfmesoderm) erfährt keine Segmentierung und liefert zusammen mit dem prächordalen Mesoderm das Anlagematerial für Teile der Muskulatur und des Bindegewebes des Kopfes.

Merke

Somiten sind segmentale Portionen des paraxialen Mesoderms, aus denen die Skelettmuskulatur des Körpers und das Achsenskelett hervorgehen.

Somitenreifung: Sklerotom
Bereits wenige StundenSomitenReifung nach ihrer Bildung löst sich die ventrale Hälfte der epithelialen Somiten zu einem lockeren mesenchymalen Zellverband auf (Epithel-Mesenchym-Transition, EMT, Abb. 2.16).Epithel-Mesenchym-Transition (EMT) Ursache dafür ist das in der Chorda dorsalis und der Bodenplatte des Neuralrohrs gebildete Signalprotein „sonic hedgehog“ (Shh),sonic hedgehog (Shh) das durch Diffusion zu den ventralen Somiten gelangt und dort die EMT induziert. Diese Mesenchymzellen bilden das Anlagematerial des Rumpfskeletts und werden daher als Sklerotom (gr.: „skleros“, hart) Sklerotomebezeichnet. Entsprechend wandern die amöboid beweglichen Sklerotomzellen (Abb. 2.17).
  • nach ventromedial um die Chorda dorsalis zur Bildung der Wirbelkörper,

  • nach dorsomedial um das Neuralrohr zur Bildung der Wirbelbögen und

  • in die laterale Leibeswand zur Bildung der Rippen.

Auch die Dura mater des Wirbelkanals entstammt dem Sklerotom. Innerhalb eines Segments weisen die kraniale und die kaudale Hälfte des Sklerotoms unterschiedliche Eigenschaften auf. Aufgrund der Expression des abstoßend wirkenden Signalmoleküls Ephrin in der kaudalen Sklerotomhälfte wandern Neuralleistenzellen und Motoneurone aus dem Rückenmark nur in die kraniale Hälfte des jeweiligen Sklerotoms, um SpinalnervenEntwicklungdie Spinalnerven zu bilden. Die segmentale Organisation des peripheren Nervensystems entsteht daher sekundär infolge der Segmentierung des paraxialen Mesoderms.
Somitenreifung: Dermomyotom und Myotom
Die Epithelzellen der dorsalen SomitenhälfteSomitenReifung, die außerhalb der Wirkung von Shh stehen, bilden unter dem Einfluss von Signalen aus dem Oberflächenektoderm (v. a. sezernierte Glykoproteine der Wnt-Familie, sprich: „Wint“) und der Deckplatte des Neuralrohrs ein annähernd rechteckiges Blatt aus hochprismatischen Epithelzellen, das Dermomyotom. DermomyotomeIn dieser Bezeichnung kommt zum Ausdruck, dass die Zellen des Dermomyotoms das Anlagematerial von dermalem Bindegewebe und Skelettmuskulatur bilden. In mehreren Schritten wandern dermomyotomale Zellen nach erfolgter EMT nach ventral zwischen Dermomyotom und Sklerotom und bilden dort ein drittes Somitenkompartiment, das Myotom. MyotomeDas Myotom besteht aus primordialen, einkernigen Muskelfasern, die sich in kraniokaudaler Richtung von Segmentgrenze zu Segmentgrenze erstrecken und die Anlage der segmental organisierten Rumpfmuskulatur RumpfmuskulaturEntwicklungbilden (Abb. 2.17, Abb. 2.18). Die Spezifizierung der dermomyotomalen Vorläuferzellen zu Skelettmuskulatur wird wiederum durch Wnt-Signale induziert, die in der Deckplatte des Neuralrohrs und dem Oberflächenektoderm gebildet werden. Die Wnt-Signale induzieren in den Dermomyotomzellen die Expression von muskelspezifischen Regulatorgenen wie dem Transkriptionsfaktor MyoD,MyoD die ihr Entwicklungsschicksal als Muskelzellen determinieren und die muskelspezifische Differenzierung der Zellen einleiten. Aus dem medialen (epaxialen) Abschnitt des Myotoms Myotomeep-/hypaxialeentwickelt sich die autochthone Rückenmuskulatur, aus dem lateralen (hypaxialen) Abschnitt entwickeln sich die Interkostalmuskulatur und die Muskulatur der Bauchwand. Die segmentale Anordnung der Myotomfasern bleibt in den tiefen Schichten der Rückenmuskulatur und in der Interkostalmuskulatur erhalten, bei den segmentübergreifenden Systemen der Rumpfmuskulatur zeigt sie sich nur noch in der Innervation. Im Bereich der Extremitätenanlagen Extremitätenanlagenwird kein hypaxiales Myotom gebildet, sondern die Zellen des lateralen (hypaxialen) Dermomyotoms wandern als Vorläufer der Extremitätenmuskulatur in die ExtremitätenknospenExtremitätenknospen ein (Abb. 2.21).
Dermomyotomale Zellen, die keine Muskulatur bilden, wandern nach dorsal unter das Oberflächenektoderm und bilden Dermis DermisEntwicklungund Subcutis des Rückens (Abb. 2.17, Abb. 2.18). Diese Zellen werden nach ihrem Entwicklungsschicksal häufig als Dermatom Dermatome (Hautwurzelfelder)bezeichnet, lassen sich aber innerhalb des Dermomyotoms morphologisch nicht abgrenzen. Nur die Dermis des Rückens entstammt den Somiten, die Dermis der ventralen Rumpfwand und der Extremitäten entstammt dem Seitenplattenmesoderm und die des Kopfes geht aus der Kopfneuralleiste hervor.

Merke

Ursprung der Skelettmuskulatur: SkelettmuskulaturUrsprungDie autochthone Rückenmuskulatur entsteht aus den epaxialen Myotomen, die Brust- und Bauchwandmuskulatur aus den hypaxialen Myotomen und die Extremitätenmuskulatur aus Muskelvorläuferzellen, die aus den lateralen Dermomyotomen in die Extremitätenanlagen einwandern. Die Skelettmuskulatur im Bereich der Schlundbögen entstammt den lateralen Dermomyotomen der okzipitalen Somiten und dem unsegmentierten paraxialen Kopfmesoderm.

Entwicklung des Bewegungssegments
Die Derivate eines einzelnen Somiten bilden ein sog. BewegungssegmentBewegungssegment, d. h. die angrenzenden Hälften zweier benachbarter Wirbel und die dazwischen liegenden Gelenke, Muskeln und Bänder (Abb. 2.17b). Die Wirbelgelenke und Zwischenwirbelscheiben entstehen dabei aus den in der Mitte des Somiten gelegenen Somitozölzellen (Arthrotom), Arthrotomsodass die Grenze zwischen 2 Wirbeln mitten durch den Somiten verläuft. Ein einzelner Wirbelkörper besteht daher umgekehrt aus der kranialen und kaudalen Sklerotomhälfte zweier benachbarter Somiten. Die makroskopisch sichtbare Segmentierung der Wirbelsäule ist also gegenüber der primären Segmentierung des EmbryosEmbryoSegmentierung durch die Somiten um ein halbes Segment versetzt (Resegmentierung).EmbryoResegmentierung

Klinik

Fehler bei der Regulation der Hox-Gen-Expression im paraxialen Mesoderm können zu Verschiebungen der Segmentidentität einzelner Wirbel führen (homöotische Transformationen). homöotische TransformationenTransformationenhomöotischeBeispiele dafür sind Halsrippen, Halsrippenbei denen topografisch zervikale Wirbel thorakale Identität besitzen, oder die AtlasassimilationAtlasassimilation, bei der der topografisch oberste Halswirbel okzipitale Identität hat und Teil des Hinterhaupts wird. Von besonderer klinischer Bedeutung ist die Sakralisation des V. Lendenwirbels. Sie führt zur Verlängerung des Geburtskanals (Assimilationskanalbecken, „langes Becken“) und kann die Geburt durch Kaiserschnitt indizieren.

Merke

Ein Wirbel entsteht aus den Sklerotomen jeweils zweier benachbarter Somitenhälften.

Intermediäres Mesoderm

Das paraxiale Mesoderm ist mit dem lateralen Mesoderm durch einen schmalen Streifen mesenchymaler Zellen verbunden, der als Mesodermintermediäresintermediäres Mesoderm bezeichnet wird und das Anlagematerial der embryonalen Nieren enthält (Abb. 2.16, Abb. 2.19). Auf Höhe der okzipitalen Somiten scheint das intermediäre Mesoderm zu fehlen. Im Bereich der zervikalen Segmente gliedert sich zu Beginn der 4. Woche aus dem Mesenchym ein zunächst solider Strang nach dorsolateral ab, der bald zu einem epithelialen Rohr kanalisiert (Vornierengang). VornierengangEr verlängert sich im Zuge des nach kaudal fortschreitenden Wachstums des Embryos etwa gleichauf mit der Segmentierungsfront des paraxialen Mesoderms nach kaudal. Dieses Wachstum wird durch die Proliferation eines Blastems an der kaudalen Spitze des Gangs gewährleistet. Das intermediäre Mesoderm gliedert sich dadurch
  • in den epithelialen UrnierengangVor- und Urnierengang (Ductus mesonephricus, wolff-Gang), Ductusmesonephricus (Wolff-Gang)Wolff-Gang (Ductus mesonephricus)der nach kaudal bis zur Kloake reicht, und

  • das ventromedial angrenzende Mesenchym, das entsprechend den Entwicklungsstadien der Niere (Vor- und Urniere bzw. Pro- und Mesonephros) als pronephrogenes bzw. mesonephrogenes Mesenchymmesonephrogenes MesenchymMesenchymmesonephrogenes bezeichnet wird.

Während der Pronephros funktionslos bleibt und degeneriert, bilden wolff-Gang und mesonephrogenes Mesenchym durch wechselseitige Induktion die funktionierende Urniere des Embryos. Im weiteren Verlauf der Entwicklung zweigt aus dem kaudalen Anteil des wolff-Gangs die Ureterknospe ab, der kraniale Teil des wolff-Gangs wird beim Mann zum Samenleiter (Ductus deferens, Abb. 2.19).

Merke

Aus dem intermediären Mesoderm entstehen die Niere und die Harn- und Samenwege.

Laterales Mesoderm

Zölom
Lateral des intermediären Mesoderms Mesodermlateraleserstreckt sich über die ganze Länge des Rumpfes ein breiter, unsegmentierter Gewebestreifen (laterales Mesoderm), der im frühen Embryo nach lateral in das extraembryonale Mesoderm übergeht und daher den lateralen Rand der Keimscheibe darstellt. Das laterale Mesoderm (syn.: Seitenplattenmesoderm)Seitenplattenmesoderm ist in 2 übereinanderliegende epitheliale Platten gegliedert, die durch einen spaltförmigen Hohlraum (Zölom) Zölomgetrennt werden:
  • Die dorsale Platte wird als somatisches (syn.: parietales) Seitenplattenmesoderm bezeichnet (Abb. 2.16). Gemeinsam mit dem darüber liegenden Oberflächenektoderm bildet sie die äußere Wand des Zöloms (Somatopleura).Somatopleura

  • Die ventral des Zöloms gelegene Platte wird viszerales Seitenplattenmesoderm genannt und bildet gemeinsam mit dem darunter liegenden Entoderm die innere Wand der Zölomhöhle (Splanchnopleura, Abb. 2.20).Splanchnopleura

Die Zölomhöhle öffnet sich im Keimscheibenstadium nach lateral in das extraembryonale Zölomextraembryonales Zölom (syn.: Chorionhöhle).Zölomextraembryonales ChorionhöhleErst nach dem ventralen Verschluss des Embryos als Ergebnis der lateralen Abfaltung (Kap. 2.8.2) fusioniert das laterale Mesoderm ventromedial mit Ausnahme der Nabelschnur zur ventralen Rumpfwand und das Zölom schließt sich zur embryonalen Leibeshöhle.LeibeshöhlenEntwicklung
Die direkt an die Zölomhöhle angrenzende mesodermale Zellschicht von Somatopleura und Splanchnopleura bleibt epithelial und kleidet als parietale und viszerale Serosa Serosadie Leibeshöhle aus. Die tiefer gelegenen Zellen beider Mesodermblätter mesenchymalisieren (EMT) und bilden das zwischen Serosa und Ektoderm gelegene somatische Mesenchym MesenchymsomatischesMesenchymviszeralesund das zwischen Serosa und Entoderm gelegene viszerale Mesenchym (Abb. 2.21).

Merke

Das intraembryonale Zölomintraembryonales ZölomZölomintraembryonales ist die primäre Leibeshöhle und trennt das Seitenplattenmesoderm in ein parietales und ein viszerales Blatt. Aus dem Zölom gehen die Körperhöhlen (Peritonealhöhle, Pleurahöhle, Perikardhöhle) hervor.

Somatopleura
Aus dem Mesenchym der SomatopleuraSomatopleura geht in der weiteren Entwicklung das Bindegewebe der ventrolateralen Rumpfwand und der Extremitäten hervor einschließlich Dermis und Subcutis der Haut. Brust- und Bauchwandmuskulatur und die Rippen entstammen allerdings den Somiten: In die mesenchymale Matrix der thorakalen Somatopleura Somatopleuradringen in segmentaler Anordnung Ströme wandernder Zellen des lateralen Sklerotoms ein und bilden die Rippen. Die Rippen sind daher entwicklungsgeschichtlich als Fortsätze der Wirbelsäule anzusehen. Am Rumpf geht als einziges Skelettelement das Sternum SternumEntwicklungaus dem Mesenchym der Somatopleura hervor. Es entsteht durch chondrale Ossifikation aus 2 bilateralen Anlagen (Sternalleisten), Sternalleistendie beim ventralen Verschluss des Embryos fusionieren.
Zwischen den segmentalen Rippenanlagen schieben sich die thorakalen hypaxialen Myotome durch fortlaufende Rekrutierung von Muskelvoräuferzellen aus den hypaxialen Dermomyotomen nach ventrolateral vor und bilden die Interkostalmuskulatur. Im Bereich des Abdomens, wo keine Rippen gebildet werden, wachsen die hypaxialen Myotome unter Verlust ihrer morphologisch erkennbaren Segmentierung in die Somatopleura ein und bilden die Bauchwandmuskulatur. Aponeurosen und Bindegewebe der Brust- und Bauchwandmuskeln entstammen wiederum dem Seitenplattenmesoderm.
Die ExtremitätenanlagenExtremitätenanlagen entstehen als lokale Aufwölbung der Somatopleura infolge starker Proliferation des somatischen Mesenchyms (Abb. 2.21, Kap. 2.10). Dabei entstehen das Bindegewebe und das Skelett der Extremitäten aus dem somatischen Seitenplattenmesenchym. Die Skelettmuskulatur der Extremitäten geht wiederum aus den Somiten hervor. Im Gegensatz zur Rumpfmuskulatur entsteht sie aber nicht aus den Myotomen, sondern geht aus sehr beweglichenmyogene Vorläuferzellen myogenen Vorläuferzellen hervor, die sich aus den hypaxialen Dermomyotomen der Somiten auf Höhe der Extremitätenanlagen lösen und in die mesenchymale Matrix der Extremitätenknospen einwandern, wo sie sich zu Muskelfasern differenzieren (Abb. 2.21).

Merke

Aus der Somatopleura gehen die ventrolaterale Körperwand und die Extremitäten hervor, mit Ausnahme der Muskulatur, die aus den Somiten stammt.

Splanchnopleura
Die SplanchnopleuraSplanchnopleura umhüllt nach dem ventralen Verschluss der Rumpfwand das entodermale Darmrohr und seine Anhangsgebilde (Abb. 2.21). Sie bildet die viszerale SerosaSerosaviszerale und das darunter liegende subperitoneale, subpleurale und subperikardiale Bindegewebe sowie das Bindegewebe und die glatte Muskulatur MuskulaturglatteEntwicklungdes Gastrointestinaltrakts und der Lungen. Im kranialsten Abschnitt des lateralen Mesoderms entsteht in der Splanchnopleura das Anlagematerial des Myokards (kardiogene Platte), kardiogene Plattedas nach Fusion der paarigen Herzanlage vom kranialsten Abschnitt des Zöloms als Perikardhöhle umschlossen wird.

Merke

Aus der Splanchnopleura gehen die mesodermale Wand des Gastrointestinaltrakts und das Herz hervor.

Entwicklung des Entoderms

Das EntodermEntodermEntodermEntwicklung liegt zunächst als flache, epitheliale Schicht der ventralen Oberfläche der dreikeimblättrigen Keimscheibe auf. Der Embryo bildet dabei gleichsam mit „offenem Bauch“ das Dach des Dottersacks. DottersackIm Rahmen der Ausbildung der definitiven Körperform durch die Abfaltungsbewegungen des Embryos (Kap. 2.8) wird das Entoderm nach ventromedial eingedreht und schließt sich zum ventral geschlossenenDarmrohr Darmrohr (Abb. 2.21). Die Verbindung zum Dottersack bleibt nur am Nabel in Form des Ductusomphaloentericus (vitellinus)Ductusvitellinus [omphaloentericus]Dottergangs (Ductus omphaloentericus, Ductus vitellinus) Dottergangerhalten. Der Darmabschnitt im Bereich des Dottergangs wird als Mitteldarm bezeichnet, die oral davon gelegenen Abschnitte als Vorderdarm Vorderdarmund die aboral davon gelegenen Abschnitte als Hinterdarm (Abb. 2.22).Hinterdarm Das embryonale Darmrohr bleibt an seinem kranialen und kaudalen Ende zunächst verschlossen:
  • Die Bukkopharyngealmembran Bukkopharyngealmembrangeht aus der mesodermfreien Prächordalplatte hervor und verschließt den entodermalen Vorderdarm gegenüber der ektodermal ausgekleideten Mundbucht (Stomatodeum).

  • Die Kloakenmembran vKloakenmembranerschließt den Hinterdarm gegenüber der ektodermal ausgekleideten Analbucht (Proktodeum).

Nach der Reposition des entwicklungsbedingten Nabelbruchs gegen Ende des 3. Monats obliteriert der DottergangDottergangObliteration, kann aber in ca. 3 % der Fälle als meckel-Divertikel Meckel-Divertikelim adulten Ileum persistieren.
Aus dem entodermalen Epithel des Darmrohrs entwickeln sich durch induktive Wechselwirkung mit dem umgebenden Mesenchym der Splanchnopleura (und der Neuralleiste im Schlunddarm) die Wand des Gastrointestinaltrakts und die Darmanhangsorgane einschließlich der Lungen.

Merke

Aus dem embryonalen Entoderm entwickelt sich die epitheliale Auskleidung des Darmrohrs und seiner Anhangsorgane. Glatte Muskulatur und Bindegewebe des Gastrointestinaltrakts entstammen hingegen der Splanchnopleura.

Abfaltungsbewegungen des Embryos

Bis zum Beginn der 4. Woche ist der EmbryoEmbryoAbfaltung eine flache Keimscheibe, Keimscheibedie sich von einer anfangs rundlichen zu einer längsovalen Platte gestreckt hat. Entlang des Primitivstreifens haben sich im Rahmen der Gastrulation die Keimblätter Ektoderm, Mesoderm und Entoderm gebildet. Dorsal über dem Embryo liegt die Amnionhöhle, Amnionhöhlederen Boden vom Oberflächenektoderm gebildet wird. Ventral unter dem Embryo liegt der sekundäre Dottersack,Dottersacksekundärer dessen Dach vom Entoderm gebildet wird. Die Keimblätter und das Zölom gehen nach lateral nahtlos in die extraembryonalen Gewebeextraembryonales Gewebe über: das embryonale Ektoderm in das Amnionepithel, das somatische laterale Mesoderm in das extraembryonale Mesoderm der Chorionhöhle, das viszerale laterale Mesoderm in das extraembryonale Mesoderm des Dottersacks und das Entoderm in das Dottersackepithel. Das embryonale Zölom steht lateral in offener Verbindung mit der Chorionhöhle. ChorionhöhleDie dreidimensionale Form des Embryos, bei der die Körperwand die Leibeshöhle und das Darmrohr umschließt, entsteht erst im Verlauf der 4. Woche durch Abfaltungsbewegungen der Keimscheibe in der sagittalen und der transversalen Ebene. Der EmbryoEmbryoKörpergrundgestalt erhält so seinen wirbeltiertypischen Bauplan (Körpergrundgestalt). Die extraembryonalen Anteile des Keims bilden anschließend die fetalen Anteile der Placenta, und der Embryo steht nur noch über die Nabelschnur mit diesen in Verbindung.

Merke

Die dreidimensionale Form des Embryos entsteht im Laufe der 4. Woche durch kraniokaudale und laterale Abfaltungsbewegungen.

Kraniokaudale Krümmung

In der sagittalen Ebene bildet sich am kranialen Ende des EmbryosEmbryoKrümmung, kraniokaudale die Kopffalte und am kaudalen Ende die Schwanzfalte:
  • Die Kopffalte Kopffalteentsteht durch das starke Wachstum der Gehirnanlage im kranialen Neuralrohr, die sich nach kranial und ventral vorwölbt. Die zunächst noch vor dem Kopfende des Embryos gelegene Herzanlage wird dabei von den nach kranial drängenden Kopfstrukturen überwachsen und damit relativ zu Kopf und Hals nach ventral und kaudal verlagert (Deszensus des Herzens). HerzDeszensusDeszensusHerzDer Dottersack verengt sich dabei von kranial her so, dass der Dottergang (Ductus omphaloentericus) kaudal vom Herz zu liegen kommt (Abb. 2.23).

  • Am kaudalen Ende des Embryos hebt sich die Schwanzknospe Schwanzknospevom Amnion ab und krümmt sich gemeinsam mit dem Hinterdarm nach ventral. Die Allantois Allantoiskommt dabei im Bereich der späteren Nabelschnur kaudal des Dottergangs zu liegen. Der durch die Schwanzfalte entstehende, kaudal der Kloake blind endende Darmabschnitt (Schwanzdarm)Schwanzdarm obliteriert anschließend.

Laterale Abfaltung

Infolge des starken WachstumsEmbryoAbfaltunglaterale im Verlauf der 4. Woche wölbt sich die Keimscheibe kappenförmig über den sich gleichzeitig zum Dottergang verengenden Dottersack (Abb. 2.24). Dadurch kommt es neben der kraniokaudalen Krümmung zur lateralen Abfaltung, bei der sich SomatopleuraSomatopleura und Splanchnopleura (Kap. 2.6.4)Splanchnopleura nach ventromedial krümmen, während das paraxiale Mesoderm und die Achsensorgane (Chorda dorsalis und Neuralrohr) ihre dorsale Lage beibehalten. Somatopleura und Splanchnopleura fusionieren schließlich reißverschlussartig in der ventralen Mittellinie, nur im Bereich des Nabels bleibt der Embryo ventral offen zum Dottersack. Auf der Außenseite umwölbt das am Ektoderm befestigte Amnion Amniongemeinsam mit der Somatopleura den Embryo und legt sich als epithelialer Überzug auf die so gebildete Nabelschnur. Der Embryo wird damit auf allen Seiten von der Amnionhöhle umhüllt und das Ektoderm von der Amnionflüssigkeit umspült.
Auf der Ventralseite krümmt sich das Entoderm zusammen mit der Splanchnopleura nach ventromedial ein und schließt sich in der ventralen Mittellinie zum Darmrohr.Darmrohr Infolgedessen verbinden sich auch die linke und rechte embryonale Zölomhöhle zur gemeinsamen Leibeshöhle, Leibeshöhlenund die bis dahin existierende Verbindung des embryonalen Zöloms mit der Chorionhöhle wird geschlossen.

Klinik

Wenn im Rahmen der lateralen Abfaltung der ventromediale Verschluss der Leibeswand unvollständig bleibt, bleibt das Zölom zur Amnionhöhle hin offen und es können im Abdomen Darmschlingen (Gastroschisis) Gastroschisisoder im Thorax das Herz (Ectopia cordis) frei in die Amnionhöhle vortreten.

Extraembryonale Gewebe

Nur ein Teil der Zellen des frühen Keims wird extraembryonales GewebeBestandteil des eigentlichen Embryos (Kap. 2.3.1). Andere Zellen entwickeln sich zu extraembryonalen Strukturen, die im Dienste der Versorgung des Embryos mit Nährstoffen und Sauerstoff und der Schaffung einer förderlichen intrauterinen Umgebung stehen. Die extraembryonalen Gewebe gehen schließlich größtenteils in die Placenta Placentaein und werden bei der Geburt in Form der Nachgeburt abgestoßen.

Trophoblast

Schon in der ersten Woche trennen sich in der Blastozyste Embryoblast und TrophoblastTrophoblast (Kap. 2.3.1). Der Trophoblast dringt bei der Implantation vollständig in das Endometrium des Uterus ein und stellt den Kontakt zum mütterlichen Gewebe her. An der Grenze zum Endometrium verschmelzen die Trophoblastzellen zu einer einzigen vielkernigen Riesenzelle (Synzytium), Synzytium, Trophoblastzellendie den Keim wie ein Mantel umgibt. Beim weiteren Wachstum verschmelzen ständig Zellen des stark proliferierenden zellulären Trophoblastanteils (Zytotrophoblast) Zytotrophoblastmit dem außen liegenden Synzytiotrophoblasten, Synzytiotrophoblast(en)der dadurch wächst und weiter in die Uteruswand vordringt. Innerhalb des Synzytiotrophoblasten bilden sich membranumhüllte, extrazytoplasmatische Vakuolen (Trophoblastlakunen), Trophoblastlakunendie zunehmend fusionieren und ein intrazelluläres, flüssigkeitsgefülltes Kanalsystem bilden. Bei Kontakt des Synzytiotrophoblasten mit mütterlichen Blutgefäßen löst sich deren Gefäßwand auf, und mütterliches Blut fließt in die Trophoblastlakunen. Der Synzytiotrophoblast wird so gegen Ende der 2. Woche zwischen arteriellem und venösem Schenkel der endometrialen Gefäße geschaltet, und der beginnende uteroplazentare Kreislauf uteroplazentarer KreislaufKreislaufuteroplazentarerermöglicht die Versorgung des wachsenden Keims durch das mütterliche Blut.

Chorionhöhle und Dottersack

Mitte der 2. Woche zeigt derChorionhöhleDottersackprimärer Keim trotz der Differenzierungsvorgänge in Embryoblast und Trophoblast noch die grundsätzliche Form der Blastozyste. Das Blastozöl Blastozölwird aber fortan als primärer Dottersack bezeichnet. Dieser wird innen von den bei der Gastrulation (Kap. 2.4) nach lateral verdrängten Hypoblastzellen (primäres Dottersackepithel, syn.: heuser-Membran) ausgekleidet. Zwischen Dottersackepithel (Heuser-Membran)Heuser-Membran (Dottersackepithel, primäres)Zytotrophoblast und primärem Dottersackepithel wandern in lockerem Verbund Zellen des Mesodermextraembryonalesextraembryonalen Mesoderms ein. Während Trophoblast und extraembryonales Mesoderm stark wachsen, bleibt der primäre Dottersack im Wachstum zurück und löst sich vom Zytotrophoblasten ab. Dabei entstehen im wachsenden extraembryonalen Mesoderm Lakunen, die zunehmend konfluieren und schließlich einen großen, zusammenhängenden Hohlraum zwischen dem primären Dottersack und dem Trophoblasten bildenChorionhöhle (Chorionhöhle, syn.: extraembryonales ZölomZölomextraembryonales, Abb. 2.25). Das extraembryonale Mesoderm kleidet die Chorionhöhle sowohl außen an der Grenze zum Zytotrophoblasten (parietales extraembryonales Mesoderm) als auch innen an der Grenze zum Dottersack (viszerales extraembryonales Mesoderm) aus. Im primären Dottersack kommt es indessen zu einer ringförmigen Einschnürung und zur Abtrennung des distalen Teils des Dottersacks, der seine Verbindung zum Embryo verliert (Exozölzyste) Exozölzysteund schließlich zugrunde geht (Abb. 2.25). Der proximale Teil des Dottersacks wird von einer nachrückenden Population von Hypoblastzellen ausgekleidet und bildet nun den sekundären (syn.: definitiven) Dottersack. DottersacksekundärerDie Wand des sekundären Dottersacks besteht also aus einer inneren, vom Hypoblasten gebildeten epithelialen Schicht (extraembryonalesEntodermextraembryonales Entoderm) und einer äußeren Schicht aus viszeralem extraembryonalem Mesoderm, die den Dottersack von der Chorionhöhle abgrenzt. Aus dem viszeralen extraembryonalen Mesoderm des Dottersacks entstehen später Blutzellen (Hämatopoiese) und Urkeimzellen. Die äußere Wand des Keims, die aus parietalem extraembryonalem Mesoderm und dem Trophoblasten besteht, wird als Chorion Chorionbezeichnet. Aus dem Chorion geht später der Großteil der fetalen Placenta hervor.Placentafetale

Merke

Obwohl der Embryo der Säugetiere und des Menschen keinen Dotter hat, wird wie bei den Embryonen eierlegender Wirbeltiere ein Dottersack gebildet. Der Dottersack ist stammesgeschichtlich konserviert, weil aus der Wand des Dottersacks die Urkeimzellen und Blutzellen hervorgehen und er daher auch für Säugerembryonen unverzichtbar ist.

Amnion

Das Amnionepithel Amnionentsteht Anfang der 2. Woche als Abspaltung des dorsalen Epiblasten und umschließt die zunächst dorsal der Keimscheibe liegende Amnionhöhle. AmnionhöhleEs geht am Rande in das Oberflächenektoderm der Keimscheibe über und wird daher auch als extraembryonales EktodermEktodermextraembryonales bezeichnet. Im Zug der embryonalen Abfaltungsbewegungen in der 3. Woche (Kap. 2.8) umhüllt die Amnionhöhle bläschenartig den gesamten Embryo bis auf den Haftstiel. Gemeinsam mit dem Dottersack wird das Amnionepithel zur Chorionhöhle hin von viszeralem extraembryonalem Mesoderm Mesodermextraembryonalesüberzogen. Im Verlauf des 2. Monats wachsen der Embryo und das umhüllende Amnion stärker als die beide umschließende Chorionhöhle, sodass am Ende des 3. Monats das Lumen der Chorionhöhle vollständig vom Amnion verdrängt wird und das Amnion zusammen mit dem Chorion die Wand der Fruchtblase bildet Fruchtblase(Abb. 2.26).
Stammesgeschichtlich ist das Amnion als eine Anpassung an das Leben an Land zu verstehen: Es ermöglicht die Embryonalentwicklung im Ei auch in trockener Umgebung, indem es in Form der flüssigkeitsgefüllten Amnionhöhle gleichsam ein „Aquarium“ um den Embryo hüllt und ihn so vor Austrocknung schützt. Bei der sekundär in das feuchte Milieu des Uterus verlagerten Entwicklung der Säugetiere und des Menschen tritt diese Funktion wieder in den Hintergrund. Aufgrund ihrer Entwicklung in der Amnionhöhle werden Reptilien, Vögel und Säugetiere als Amnioten Amniotenzusammengefasst.

Klinik

Die Amnionflüssigkeit (Fruchtwasser) wird vom Amnionepithel gebildet, vom Fetus getrunken, teils vom fetalen Darm resorbiert und über die Placenta ins mütterliche Blut abgegeben, teils über die fetale Niere und den Harn wieder in die Fruchtblase ausgeschieden. Ist diese Balance gestört, kann zu wenigOligohydramnion (Oligohydramnion, Gefahr von Kompressionsfehlbildungen) oder zu vielPolyhydramnion (Polyhydramnion, Gefahr eines Blasensprungs) Fruchtwasser vorliegen. Zur Therapie kann eine Amnioninfusion oder Amnionpunktion dienen.

Bei Verdacht auf eine genetische Anomalie des Fetus kann im Rahmen der Pränataldiagnostik die Amnionhöhle durch Bauchdecke, Uteruswand, Chorion und Amnion punktiert werden. In der Amnionflüssigkeit (Fruchtwasser) flottierende kindliche Zellen können so unter geringer Gefahr für den Fetus entnommen und genetisch untersucht werden (Amniozentese).Amniozentese

Merke

Das Amnion umhüllt den Fetus vollständig und bildet in der Fetalzeit zusammen mit dem Chorion die Fruchtblase und den fetalen Anteil der Placenta.

Allantois

Aus der ventralen Wand des Hinterdarms stülpt sich ein entodermales Divertikel, die Allantois, Allantoisin das extraembryonale Mesoderm des Haftstiels aus. Dort scheint sie eine Rolle bei der Entwicklung der Nabelgefäße zu spielen. Die bei anderen Amnioten wichtige Funktion der Allantois zur Speicherung von Stickstoffmetaboliten (embryonale Harnblase) ist beim Säugetier und Menschen aufgrund der exkretorischen Placentafunktion irrelevant. Die Allantois verengt sich im weiteren Verlauf der Entwicklung zu einem Gang (Urachus), Urachusder postnatal zum Lig. umbilicale medianum obliteriert. Ligamentum(-a)umbilicalemedianumAm Übergang der Allantois in die entodermale Kloake entsteht die Harnblase.

Frühentwicklung der Extremitäten

Bildung der Extremitätenknospen

In der 4. Woche bilden ExtremitätenknospenExtremitätenentwicklungsich in der Somatopleura beidseitig auf Höhe der unteren zervikalen und der unteren lumbosakralen Somiten nach lateral vortretende buckelförmige Verdickungen (Extremitätenknospen). Die Extremitätenknospen bestehen aus einem stark proliferierenden mesenchymalen Kern aus somatischem Seitenplattenmesoderm und einer epithelialen Hülle aus Ektoderm (Abb. 2.27). Das starke Wachstum der Extremitätenknospen beruht auf der Aktivität von Wachstumsfaktoren der FGF-Familie (engl.: „fibroblast growth factor“).fibroblast growth factorFGF (fibroblast growth factor) Die Expression von FGF10 im Mesenchym der Extremitätenknospen induziert im distalen Ektoderm die Expression von FGF8, was wiederum die Expression von FGF10 im Mesenchym aufrechterhält und so durch gegenseitige Induktion (engl.: „positive feedback loop“) Extremität(en)Induktion (positive feedback loop)die anhaltende Proliferation des Extremitätenmesenchyms bewirkt.

Musterbildung in den Extremitätenanlagen

Die Anlage desExtremitätenanlagenMusterbildung Grundbauplans der Extremitäten (Musterbildung) entlang der 3 Raumachsen wird im Wesentlichen von 3 Signalzentren festgelegt.
Entscheidend für die Anlage der Längsachse (proximodistale Musterbildung) der Extremität sind Signale aus dem distalen Ektoderm der Extremitätenknospe. Diese Zellen werden zunehmend hochprismatisch und bilden eine halbmondförmige Leiste AER (apikale ektodermale Randleiste)(apikale ektodermale Randleiste, AER), die sichelförmig vom posterioren zum anterioren Rand über die Spitze der Extremitätenknospe zieht (Abb. 2.21, Abb. 2.27, Abb. 2.28). Die Zellen der AER sezernieren anhaltend FGF8 (Kap. 2.10.1) und steuern dadurch nicht nur das Längenwachstum der Extremität, sondern auch die sukzessive Anlage von Schulter, Oberarm, Unterarm und Hand, wobei die proximalen Strukturen früher und die distalen Strukturen später angelegt werden. Offenbar bilden die Mesenchymzellen umso distalere Strukturen, je länger und stärker sie den FGF-Signalen aus der AER ausgesetzt sind.
Die anteroposteriore Musterbildung, also die Anordnung anatomischer Strukturen in der radioulnaren bzw. tibiofibularen Achse, beruht auf der Aktivität des Signalmoleküls „Sonic hedgehog“ (Shh).sonic hedgehog (Shh) Shh wird in einem Mesenchymareal am posterioren Rand des Extremitätenmesenchyms exprimiert (Zone polarisierender Aktivität, ZPA, Abb. 2.28). Zone polarisierender Aktivität (ZPA)ExtremitätenanlagenExtremitätenanlagenZone polarisierender Aktivität (ZPA)Ausgehend von der ZPA, bildet Shh, dessen Expression wiederum durch FGF aus der AER aktiviert wird, durch Diffusion im Extrazellularraum des Extremitätenmesenchyms einen Konzentrationsgradienten entlang der anteroposterioren Achse. Shh wirkt dabei als Morphogen: Hohe Konzentration von Shh und lang anhaltende Exposition der Zellen im posterioren Mesenchym vermitteln ulnare Positionsinformation, niedrige Konzentration von Shh im anterioren Mesenchym vermitteln radiale Positionsinformation.
Wie auch bei der Regionalisierung des paraxialen Mesoderms (Kap. 2.6.2) spielen bei der Spezifizierung der Zellen entlang sowohl der proximodistalen als auch der anteroposterioren Achse Hox-Gene eine Hox-GeneExtremitätenentwicklungExtremitätenentwicklungHox-Genewichtige Rolle (Abb. 2.29). So wird z. B. das Skelett des Unterarms (Zeugopodium) durch eine kombinierte Expression von Hox11 zusätzlich zu Hox9 und Hox10 spezifiziert (Hox-Code).
Die dorsoventrale Musterbildung der Extremität wird durch die Interaktion mehrerer Gene in Ektoderm und Mesenchym gesteuert, eine Schlüsselrolle spielt dabei ein sezerniertes Signalmolekül (Wnt7a), das ausschließlich im dorsalen Ektoderm exprimiert wird und am Anfang einer Signalkaskade zu stehen scheint, die die unterschiedliche Entwicklung von Beuger- und Streckerseite der Extremitäten steuert.

Merke

Die proximodistale Musterbildung der Extremitäten wird durch Signale aus der apikalen ektodermalen Randleiste (AER), die anteroposteriore Musterbildung der Extremitäten durch Signale aus der Zone polarisierender Aktivität (ZPA) gesteuert.

Ursprung des Skeletts und der Muskulatur der Extremitäten

Das aus der Somatopleura SomatopleuraSkelettUrsprungExtremitätenentwicklungMuskulaturdes lateralen Mesoderms hervorgehende Extremitätenmesenchym liefert das Anlagematerial von Binde- und Stützgeweben der Extremität. Das Mesenchym verdichtet sich dabei abhängig von den o. g. Musterbildungsprozessen zu chondrogenen Zonen, chondrogene Zonenaus denen die späteren Skelettelemente hervorgehen.
Die Muskulatur der Extremitäten ist dagegen kein Derivat der Somatopleura, sondern wird von Vorläuferzellen (Myoblasten) Myoblastenaus den hypaxialen Dermomyotomen Dermomyotomehypaxialeder Somiten gebildet, die in die bindegewebige Matrix der Extremitätenanlagen einwandern und sich als ventrale und dorsale Vormuskelmassen Vormuskelmassenauf der zukünftigen Beuger- und Streckerseite der Extremitäten anordnen (Abb. 2.21). Die Aufspaltung und Positionierung der aus den Vormuskelmassen hervorgehenden anatomischen Muskeln wird wahrscheinlich durch Signale aus dem ortsständigen Bindegewebe gesteuert.

Klinik

Störungen der komplexen Regulation der Musterbildung der Extremitäten können zu einer Vielzahl von angeborenen Fehlbildungen führen, z. B. Polydaktylie Polydaktylieinfolge einer Mutation von Shh-Regulatorsequenzen und Brachydaktylie Brachydaktylieinfolge einer Mutation im Gen für einen FGF-Rezeptor.

Merke

Das Skelett der Extremitäten entwickelt sich ortsständig in den Extremitätenknospen und entstammt dem Mesenchym der Somatopleura, die Muskulatur wandert in die Extremitätenknospen ein und entstammt den Somiten.

Frühentwicklung von Kopf und Hals

Schlundbögen

In der Körperwand des SchlundbögenKopfEntwicklungHalsEntwicklungKopf-Hals-Bereichs bilden sich in der 4. Woche in kraniokaudaler Folge die Schlundbögen (syn.: PharyngealbögenPharyngealbogen/-bögen, SchlundbögenBranchial- oder Kiemenbögen).KiemenbögenBranchialbögen Sie gehen phylogenetisch auf die Kiemenbögen der Fische zurück und erinnern in ihrer grundsätzlichen Anordnung an den Kiemenapparat der Haie. Zwischen in das Oberflächenektoderm eingesenkten SchlundfurchenSchlundfurchen und in die entodermale Darmwand ausgestülpten Schlundtaschen Schlundtaschenwölben sich die Schlundbögen als mesenchymale Wülste vor (Abb. 2.30). Im Gegensatz zu den Kiemen der Fische sind aber die den Kiemenschlitzen homologen Schlundfurchen und -taschen nicht durchgängig, sondern enden blind. Beim Menschen werden von den ursprünglich 6 Schlundbögen nur noch 5 gebildet. Sie werden von kranial nach kaudal als Bogen Mandibularbogen1 (Mandibularbogen), 2 (Hyoidbogen), Hyoidbogen3, 4 und 6 bezeichnet (Tab. 2.1). Aus der vergleichenden Anatomie weiß man, dass der 5. Bogen beim Menschen fehlt. Jeder Bogen enthält, wieder in Homologie zu den Kiemen der Fische, ein Skelettelement, eine Arterie als Ast der ventralen Aorta und einen charakteristischen Hirnnerv (Abb. 2.30). Das Mesenchym, aus dem Skelett und Bindegewebe der Schlundbögen hervorgehen, entstammt der Kopfneuralleiste.Kopfneuralleiste In das Mesenchym der Schlundbögen wandert auch Skelettmuskulatur ein. Sie stammt sowohl aus den Dermomyotomen der okzipitalen SomitenSomitenokzipitale (bilden die Muskulatur von Kehlkopf und Zunge) als auch aus dem kranial davon gelegenen unsegmentierten paraxialen Kopfmesoderm Kopfmesodermparaxiales(bildet die Kopfmuskulatur). Jeder Schlundbogen wird also lateral von Ektoderm und medial von Entoderm bedeckt, enthält als Derivat der Neuralleiste Mesenchym und ein daraus hervorgehendes Skelettelement sowie einen Hirnnervenast, einen Aortenbogen und eingewanderte Skelettmuskulatur aus dem paraxialen Mesoderm (Abb. 2.30, Abb. 2.31, Abb. 2.32, Abb. 2.33, Abb. 2.34).

Merke

Beim menschlichen Embryo werden 5 Schlundbögen angelegt, die jeweils ein Skelettelement, eine Arterie und einen Hirnnerv enthalten. Sie werden außen von Ektoderm und innen von Entoderm überzogen.

Mandibularbogen
Der 1. Schlundbogen (Mandibularbogen, Tab. 2.1)Mandibularbogen entsteht zu Beginn der 4. Woche als erster der Schlundbögen. Er ist spangenartig gebogen und besteht aus 2 Ästen, einem kranialen Maxillarwulst Maxillarwulst/-wülsteund dem kaudal anschließenden Mandibularwulst. Mandibularwulst/-wülsteDazwischen liegt die Mundbucht (Stomatodeum, Abb. 2.37). StomatodeumEinige Autoren betrachten den Maxillarwulst allerdings als separate Bildung des Kopfmesenchyms kranial des 1. Schlundbogens. Das Mesenchym des Mandibularbogens entstammt der Neuralleiste der Mittelhirns und der Segmente (Rhombomeren) 1 und 2 des Hinterhirns. Es bildet im Maxillarwulst ein Knorpelement (Quadratum), das später durch chondrale Ossifikation zum HammerHammerMalleus (Malleus) des Mittelohrs wird, und im Mandibularwulst den meckel-Knorpel, Meckel-Knorpelder zum AmbossAmbossIncus (Incus) des Mittelohrs wird. Die Knochen des definitiven Ober- und Unterkiefers entstehen durch desmale Ossifikation Ossifikationdesmaleaus dem Neuralleistenmesenchym. Leitnerv ist der N. trigeminus mit dem N. maxillaris [V/2] Nervus(-i)maxillaris [V/2]und dem N. mandibularis [V3], Nervus(-i)mandibularis [V/3]der die in den Mandibularbogen eingewanderte Muskulatur (z. B. Kau- und Gaumenmuskulatur) versorgt. Der durch den Mandibularbogen ziehende 1. Aortenbogen Aortenbogenbleibt vermutlich als A. maxillaris teilweise erhalten.
Hyoidbogen
Etwa 2 Tage nach dem Mandibularbogen wird als 2. Schlundbogen der HyoidbogenHyoidbogen (Tab. 2.1) gebildet. Sein Mesenchym entstammt hauptsächlich Rhombomer 4 und bildet den reichert-Knorpel, Reichert-Knorpelaus dem der SteigbügelSteigbügel (Stapes)Stapes des Mittelohrs, der Proc. styloideus und Teile des Zungenbeins hervorgehen. Leitnerv ist der N. facialis [VII] Nervus(-i)facialis [VII]der die aus Muskelzellen des 2. Schlundbogens gebildeten Muskeln des Mittelohrs und des Halses (M. stapedius, M. stylohyoideus, M. digastricus venter posterior) sowie die mimische Muskulatur mimische Muskulaturinnerviert, die vermutlich vom 2. Schlundbogen aus in die Subcutis des Kopfes und des Halses wandert. Ob von dem durch den Hyoidbogen ziehende 2. Aortenbogen Reste in den Arterien des Mittelohrs (z. B. A. stapedia) erhalten bleiben, ist umstritten.
3. Schlundbogen
Die Schlundbögen 3–6 werden nicht mit Eigennamen bezeichnet. Der 3. Schlundbogen (Tab. 2.1) wird hauptsächlich von Neuralleistenzellen des Rhombomers 6 gebildet, die gemeinsam mit dem Hyoidbogen das Os hyoideum Os(-sa)hyoideumbilden. Er wird vom N. glossopharyngeus [IX]Nervus(-i)glossopharyngeus [IX] innerviert und enthält die Myoblasten (Muskelvorläuferzellen) des M. stylopharyngeus. Der 3. Aortenbogen geht in die A. carotis communis und den proximalen Abschnitt der A. carotis interna ein.
4. und 6. Schlundbogen
Die kaudalen Schlundbögen (Tab. 2.1) entstehen erst zu Beginn der 5. Woche, sie sind morphologisch weniger klar abgegrenzt als die ersten 3 Bögen und zeigen nur undeutliche Furchen. Sie enthalten Neuralleistenzellen aus den kaudalsten Abschnitten des Hinterhirns am Übergang zum Neuralrohr und bilden das Knorpelskelett des Kehlkopfs. Gemeinsam werden sie vom N. vagus [X]Nervus(-i)vagus [X] innerviert, entsprechend sind dem 4. und 6. Schlundbogen die Muskeln des Kehlkopfs und des Rachens zugeordnet. Der 4. Aortenbogen übernimmt die definitive Aortenfunktion, wenn auch asymmetrisch, und bildet links den Aortenbogen und rechts den Truncus brachiocephalicus. Der 6. Aortenbogen wird auf beiden Seiten zur A. pulmonalis.

Schlundfurchen und Schlundtaschen

Schlundfurchen und Schlundtaschen SchlundfurchenSchlundtaschengrenzen jeweils oberflächlich bzw. zum Schlunddarm hin die Schlundbögen gegeneinander ab. Nur die 1. Schlundfurche bleibt erhalten, aus ihr entwickelt sich der äußere Gehörgang, der lediglich durch das Trommelfell von der 1. Schlundtasche getrennt bleibt, aus der vom Pharynx her die Paukenhöhle des Mittelohrs und die Tuba auditiva hervorgehen. Das Trommelfell ist daher zum Gehörgang hin von ektodermalem Epithel, zur Paukenhöhle hin von entodermalem Epithel bedeckt. Alle anderen Schlundfurchen verschwinden, weil der 2. Schlundbogen nach kaudal hin die Schlundfurchen 2–4 geschlossen überwächst. Die Schlundtaschen 2–4 entwickeln in induktiver Wechselwirkung des entodermalen Epithels mit dem Schlundbogenmesenchym lymphatische und endokrine Anhangsorgane des Schlunddarms. So geht
  • aus der 2. Schlundtasche die Tonsilla palatina,Tonsillapalatina

  • aus der 3. Schlundtasche die Glandula parathyroidea inferior undGlandula(-ae)parathyroideainferior

  • aus der 4. Schlundtasche die Glandula parathyroidea superiorGlandula(-ae)parathyroideainferior

hervor. Die Existenz einer 5. Schlundtasche als Ausbuchtung der 4. Schlundtasche, aus der der Ultimobranchialkörper (C-Zellen der Schilddrüse)C-Zellen (parafollikuläre Zellen)SchilddrüseC-Zellen parafollikuläre Zellen (C-Zellen)Ultimobranchialkörperhervorgeht, ist umstritten (Abb. 2.35).

Klinik

Wenn die Überwachsung der Schlundfurchen durch den 2. Schlundbogen unvollständig bleibt, kann eine Schlundfurche als branchiogene Fistel mit darunter liegender lateraler Halszyste persistieren.

Entwicklung von Zunge und Schilddrüse

Am ventralen Boden des Schlunddarms, ZungeEntwicklungSchilddrüseEntwicklungwo sich die Schlundbögen beider Seiten in der Medianlinie vereinigen, wölben sich am Ende der 4. Woche unpaare, von Entoderm (am Übergang zur Mundbucht auch von Ektoderm) bedeckte Mesenchymwülste vor (Abb. 2.36). Im Bereich des Mandibularbogens ist dies das Tuberculum impar, Tuberculum(-a)impardas auf beiden Seiten von den paarigen lateralen Zungenwülsten flankiert wird. Kaudal davon folgt im Bereich des Hyoidbogens die Copula, Copulaim Bereich der Bögen 3 und 4 der Hypobranchialwulst Hypobranchialwulstund unmittelbar vor dem Aditus laryngis der Epiglottiswulst. Die lateralen Zungenwülste des Mandibularbogens proliferieren stark und überwachsen das Tuberculum impar, dabei fusionieren sie in der Mittellinie und bilden die vorderen zwei Drittel des Zungenrückens, dessen Schleimhaut dem Ektoderm entstammt. Die Copula des 2. Schlundbogens wird vom Hypobranchialwulst überwachsen, der das hintere Drittel des Zungenrückens bildet, dessen Schleimhaut zumindest teilweise dem Entoderm entstammt. Der hinterste Teil der Zunge am Übergang zum Oropharynx geht aus Teilen des Epiglottiswulstes hervor und besitzt entodermale Schleimhaut. Die Muskulatur der Zunge entsteht aus eingewanderten Myoblasten der okzipitalenSomitenokzipitale Somiten. Die heterogene Herkunft der Zunge aus verschiedenen Schlundbögen sowie dem paraxialen Mesoderm ist die Ursache ihrer komplexen Innervation.
Zwischen Tuberculum impar und Copula senkt sich das Foramen caecum Foramen(-ina)caecum linguaein den Boden des Schlunddarms ein. An dessen Grund wächst eine solide entodermale Epithelknospe nach ventral und kaudal in das Mesenchym des Halses vor (Ductus thyroglossus),Ductusthyroglossus die bald ihre Verbindung zur Zungenanlage verliert und sich am Ende der 7. Woche als isolierte, zweilappige Entoderminsel dem entodermalen Trachealschlauch annähert, wo sie sich bereits in der 12. Woche zur funktionellen Schilddrüse SchilddrüseEntwicklungZungeEntwicklungZungenwülstelateraleentwickelt.

Merke

Die Zunge entsteht im Boden des Schlunddarms aus Anteilen der Schlundbögen 1–6 und aus Myoblasten der okzipitalen Somiten.

Gesichtsentwicklung

Das GesichtGesichtEntwicklung entwickelt sich, beginnend am Ende der 4. Woche, aus 5 Gesichtswülsten, Gesichtswülsteden paarigen Maxillarwulst/-wülsteMaxillar- und Mandibularwülsten Mandibularwulst/-wülstedes 1. Schlundbogens und dem unpaaren Stirnfortsatz, Stirnfortsatzder das Vorderhirn bedeckt (Abb. 2.37). Der Stirnfortsatz besteht aus Mesenchym, das aus der Kopfneuralleiste des Mittel- und Vorderhirns hervorgeht, und ist ebenso wie die Gesichtswülste des Mandibularbogens von Ektoderm bedeckt. Die Gesichtswülste umgrenzen die ektodermale Mundbucht,Mundbucht die zunächst durch die Bukkopharyngealmembran Bukkopharyngealmembranzum Vorderdarm hin verschlossen bleibt. An der Grenze zu den beiden Maxillarwülsten verdickt sich das Ektoderm des Stirnfortsatzes zu paarigen Riechplakoden. RiechplakodenRiechgrubeIn diesen senkt sich jeweils in der Mitte das Ektoderm zur Riechgrube ein, aus der die Regio olfactoria der Nase hervorgeht. Hufeisenförmig um die Riechgrube herum wölbt sich das Ektoderm mit dem darunter liegenden Mesenchym zum medialen und lateralen Nasenwulst NasenwülstelateraleNasenwülstemedialeauf. Beide Nasenwülste vergrößern sich stark und überwachsen die Riechgrube zunehmend. Zwischen dem lateralen Nasenwulst und dem Maxillarwulst senkt sich die Tränennasenfurche Tränennasenfurcheein, aus der später der Ductus nasolacrimalisDuctusnasolacrimalis hervorgeht. Gemeinsam mit den Maxillarwülsten und den seitlich am Stirnfortsatz sitzenden Augen verlagern sich die Nasenwülste beider Seiten zunehmend nach medial. Am Ende der 7. Woche fusionieren die medialen Nasenwülste beider Seiten in der Mittellinie zu NasenrückenNasenrücken, Nasenscheidewand und Philtrum (Abb. 2.37). Der laterale Nasenwulst bildet die laterale Nasenwand und die Nasenflügel. NasenflügelDie Tränennasenfurche wird vom lateralen Nasenwulst und vom Maxillarwulst überwachsen, sodass beide fusionieren. Die Augen AugeEntwicklungsind indessen von ihrer ursprünglich lateralen Lage nach frontal gewandert und nehmen ihre endgültige Lage auf beiden Seiten der Nase ein. Die kaudal der Mundbucht liegenden Mandibularwülste beider Seiten sind von Beginn an medial vereinigt und bilden die bogenförmige Unterkieferanlage.Unterkieferanlage

Merke

Das Gesicht wird grundsätzlich paarig angelegt und entwickelt sich aus linkem und rechtem Maxillar- und Nasenwulst, die von lateral nach medial wandern und gemeinsam mit dem unpaaren Stirnwulst in der Mittellinie fusionieren. Die Mandibularwülste, die den Unterkiefer bilden, sind von Beginn an medial vereinigt.

Entwicklung von Mund- und Nasenhöhle

Nasen- und Maxillarwülste Maxillarwulst/-wülsteNasenwülsteMundhöhleEntwicklungNasenhöhle(n)Entwicklungfusionieren nicht nur an der Oberfläche, sondern auch in der Tiefe der Mundbucht (Abb. 2.38). Dort reißt die Bukkopharyngealmembran Ende der 3. Woche ein und verbindet die ektodermale Mundhöhle mit dem entodermalen Vorderdarm. Im Dach der Mundhöhle wachsen von beiden Seiten aus den Maxillarfortsätzen Maxillarfortsätzehervorgehende Gaumenplatten Gaumenplattenzunächst nach unten in Richtung Mundboden vor, richten sich dann balkonartig nach medial auf und vereinigen sich schließlich am Ende der 7. Woche in der Mittellinie. Sie bilden so gemeinsam mit dem aus den medialen Nasenwülsten hervorgehenden Zwischenkiefersegment (primärer Gaumen) den sekundären Gaumen, GaumenprimärerGaumensekundärerder die Mundhöhle von der Nasenhöhle trennt. Die paarigen primären Nasenhöhlen gehen aus den schlauchförmig weit in das Mesenchym des Stirnfortsatzes einwachsenden beiden Riechgruben hervor. Ihr Boden wird vom Zwischenkiefersegment Zwischenkiefersegmentund weiter hinten von der dünnen Bukkonasalmembran (syn.: OronasalmembranOronasalmembran (Bukkonasalmembran))Bukkonasalmembran (Oronasalmembran) gebildet. Nach deren Einreißen am Ende der 6. Woche öffnen sich die beiden primären Nasenhöhlen über die primitiven Choanen Choanenprimitivein die Mundhöhle. Durch die Fusion der Gaumenplatten und die Ausbildung des sekundären Gaumens wird die innere Nasenöffnung über die definitiven Choanen in den Nasopharynx verlagert. Innerhalb der dadurch entstandenen definitiven Nasenhöhle, die also im hinteren Abschnitt aus der Mundhöhle hervorgeht, verwächst das aus den medialen Nasenwülsten hervorgehende Nasenseptum NasenseptumEntwicklungmit dem Gaumen und trennt beide Nasenhälften vollständig voneinander. Die Nasennebenhöhlen NasennebenhöhlenEntwicklungentstehen als Aussackungen der Nasenhöhle erst postnatal.

Klinik

Lippen-, Kiefer- und Gaumenspalten Lippen-Kiefer-Gaumen-Spaltenentstehen GaumenspaltenKieferspaltendurch die unvollständige mediale Fusion der Gesichtswülste und der Gaumenplatten. Die Fehlbildungen können sehr variabel ein- oder beidseitig auftreten und Nase, Oberlippe und Gaumen betreffen.

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