Danijel Petrovič1
Razvoj sečil
The Development of the Urinary Tract
IZVLEČEK_
KLJUČNE BESEDE: sedla, embriologija
Ledvice se razvijejo iz intermediarnega mezoderma. Znotrajmaternično se razvijejo trije sistemi sečil: pronefros, mezonefros in metanefros ali stalni ledvici. Stalni ledvici se razvijeta iz dveh virov, iz metanefrogenega divertikla (uretrov brstič) in iz metanefrogenega blastema. Iz uretrovega brstiča nastanejo sečevod, ledvični meh, velike in male čašice in 1-3 milijoni zbirale, iz metanefrogenega blastema pa se razvijejo ledvične cevke. Zbiralca sprožijo nastanek metanefrogene tkivne kape, iz celic metanefrogene tkivne kape nastane ob straneh skupek celic - ledvični mehurček. Iz ledvičnega vezikla se postopoma razvijejo Bowmanova kapsula, proksimalni zviti tubul, Henlejeva zanka in distalni zviti tubul. Uriniferni tubul nastane torej iz dveh delov, iz nefrona in zbiralc, ki imajo embriološko različen izvor. Sečni mehur nastane iz primitivnega urogenitalnega sinusa in je endodermalnega izvora, medtem ko sta sečevoda mezodermalnega izvora.
ABSTRACT_ _
229
KEY WORDS: urinary tract, embriology
The intermediate mesoderm gives rise to the kidney. Three pairs of kidney make an appearance in succession during development: pronephros, mesonephros and metanephros or permanent kidneys. Permanent kidneys develop from metanephric diverticulum (ureteric bud) and metanephric blastema. The ureteric bud gives rise to the ureter, renal pelvis, major and minor calyces, and approximately one to three million collecting tubules, whereas the metanephric blastema gives rise to nephrons. The collecting tubules penetrate the metanephric blastema, and they induce the formation of renal vesicles. Renal vesicles give rise to small tubules, which form nephrons or excretory unit (Bowman's capsule, proximal convoluted tubule, loop of Henle, and distal convoluted tubule). Urogenital sinus gives rise to urinary bladder and the uretra. Ureters are of mesodermal origin, whereas the epithelium of urinary bladder is of endodermal origin.
1 Doc. dr. Danijel Petrovič, dr. med., Inštitut za histologijo in embriologijo, Medicinska fakulteta, Koryt-kova 2/1, 1105 Ljubljana.
IZVOR LEDVIC
Ledvice se razvijejo iz intermediarnega mezoderma (1-6). Razvoj sečil je genetsko določen in številni geni so udeleženi v tem procesu. Natančen mehanizem delovanja genov pri razvoju sečil ni poznan, delno pa se lahko o pomenu posameznih genov sklepa na osnovi živalskih modelov (7, 8). V tretjem
tednu razvoja se intraembrionalni mezo-derm diferencira v tri enote: paraaksialni mezoderm (tvori somite), lateralno ploščo (cepi se v somatski in splanhnični mezo-derm, ki obdaja intraembrionalni celom) in intermediarni mezoderm (prehodno povezuje paraaksialni mezoderm in lateralno ploščo) (slika 1) (1-5).
230
Slika 1. V tretjem tednu razvoja človeškega zarodka nastanejo iz intermediranega mezoderma celični skupki - nefrotomi. Iz nefro-tomov se razvijejo nefritične cevke, ki so povezane z intraembrionalnim celomom.
Ductus vitellinus
Deljen intermediarni mezoderm (pronefrični sistem)
Alantois
Nedeljen
intermediarni mezoderm (mezonefrični sistem)
Mezonefrična ekskretorna enota
Mezonefrično izvodilo
Nedeljen mezoderm (metanefrični sistem)
Ureterična izboklina
Slika 2. Shematski prikaz odnosa med intermediarnim mezodermom pronefrosa, mezonefrosa in metanefrosa. V vratni in zgornji prsni regiji je intermediarni mezoderm deljen, v spodnji prsni, ledveni in križni regiji pa je nedeljen.
V	vratni regiji je prekinjena povezava intermediarnega mezoderma s somiti in tvori deljene celične skupke, imenovane nefrotome (slika 2) (1, 2). Nefrotomi rastejo in razvije se jim svetlina. Novonastali tubuli, nefritični tubuli, se medialno odpirajo v intraembrio-nalni celom, lateralno pa rastejo v kavdalni smeri. Nefritični tubuli sosednjih segmentov se združijo in tvorijo vzdolžno izvodilo na vsaki strani zarodka. Hkrati poteka invaginacija manjših vej dorzalne aorte v steno nefritičnih tubulov (notranji glomeruli) ter v intraem-brionalni celom (zunanji glomeruli). Nefritični tubuli tvorijo skupaj z notranjimi glomeruli izločalno (ekskretorno) enoto (1-3).
V	prsni, ledveni in križni regiji je prekinjena povezava med celicami intermediarnega mezoderma in intraembrionalnega celoma, zaradi česar se zunanji glomeruli ne razvijejo. Segmentacija postopoma izgine, nedeljen nefrogeni povezek pa tvori dva, tri ali več ekskretornih tubulov na odsek (1-3).
Znotrajmaternično se razvijejo trije sistemi sečil: pronefros, mezonefros in meta-nefros (1-5).
Pronefros
Pronefros je najpreprostejši sistem sečil, ki se razvije najprej, na začetku četrtega tedna. Prehodno ga najdemo v vratni regiji, a kmalu propade. Od pronefrosa ostanejo le pronefrič-
na izvodila, ki jih uporabi naslednji sistem sečil, mezonephros (1, 2).
Mezonefros
Mezonefros se razvije na začetku četrtega tedna iz spodnjih vratnih in zgornjih ledvenih odsekov, kavdalno od zakrnelega pronefrosa. Mezonefrični ledvici sestojita iz glomerulov in mezonefričnih tubulov, ki se odpirajo v mezo-nefrična izvodila, mezonefrična izvodila pa se odpirajo v kloako. Izvor mezonefričnih izvodil so pronefrična izvodila. Mezonefri propadejo proti koncu prvega trimesečja, mezonefrični tubuli postanejo lat. ductuli efferentes testis, iz mezonefričnih izvodil pa se razvijejo različne strukture (1, 2).
Metanefros
Na začetku petega tedna se iz spodnje ledvene in križne regije razvije naslednji sistem sečil, metanefros ali stalni ledvici, ki začne delovati štiri tedne kasneje. Seč se izloči v amnijsko votlino in se pomeša z amnijsko tekočino. Plod pogoltne vsak dan nekaj sto mililitrov amnijske tekočine, ki se nato vsrka skozi prebavila. Izločki se izločijo skozi pla-centarno membrano v materino kri (1-5).
Stalni ledvici se razvijeta iz dveh virov, iz metanefrogenega divertikla (uretrov brstič) in iz metanefrogenega blastema (slika 3) (1, 2).
231
Slika 3. Pet tednov star zarodek. Uretrov brsti~za~ne prodirati vmetanefrogeni blastem.
Zbiralni tubuli
Poganjki tubulov
Calyx maior Metanefrični blastem
Pelvis
Ureter
Ledvični pelvis
Calyx minor yj
Slika 4. Metanefros-shematski prikaz nastanka ledvičnega meha, čašic in zbirale. Vsaka čašica, ki prodira globlje, tvori nove poganjke, ki se spet delijo, tako da je končno več kot dvanajst generacij tubulov.
232
Zbiralca se razvijejo iz uretrovega brstiča, ki zraste iz stene mezonefričnega izvodila blizu vhoda v kloako (slika 3). Uretrov brstič, ki raste v metanefrogeni blastem, tvori na distalnem delu primitivni meh, ki se nato razdeli na kranialni in kavdalni del, ki predstavljata bodoče glavne čašice (lat. calices maiores). Vsaka čašica, ki prodira globlje, tvori nove poganjke, ki se spet delijo, tako da je končno več kot dvanajst generacij tubulov (slika 4). Tubuli se delijo do konca petega meseca, tubuli druge generacije pa se povečajo, vsrkajo tretjo in četrto generacijo tubulov ter tvorijo manjše čašice (lat. calices minores). Tubuli pete generacije in vseh nadaljnjih se podaljšajo, deset do petindvajset tubulov se steka v manjše čašice (lat. calyx minor) ter tvori piramide. Iz ureterične izbokline nastanejo sečevod, ledvični meh, velike čašice in manjše čašice in 1-3 milijoni zbiralc (sli-ka4) (1, 2).
IZLOČALNI SISTEM
Izločalni sistem se razvije iz metanefroge-nega blastema (slika 5). Zbiralca prodirajo v metanefrogeni blastem ter sprožijo nastanek metanefrogene tkivne kape. Celice metanefro-gene tkivne kape se selijo lateralno in tvorijo skupek celic na obeh straneh tubula, ledvični mehurček. Iz ledvičnih mehurčkov se
razvijejo majhni tubuli, ki tvorijo nefron oziroma izločalno enoto. V proksimalni konec nefrona vraste majhen kapilarni klobčič (glo-merulus), oblikuje se Bowmanova kapsula, distalni konec nefrona pa poveže z zbiralcem. Nefron se postopoma podaljšuje in tako nastane proksimalni zviti tubul, Henlejeva zanka in distalni zviti tubul (1, 2).
Uriniferni tubul sestoji iz dveh delov, iz nefrona in zbiralc. Nefroni in zbiralca imajo embriološko različen izvor. Nefroni nastanejo iz mezodermalne metanefrogene mase celic, zbiralca pa iz uretrovega brstiča (1, 2). Nastanek urinifernega tubula iz mezodermal-nega metanefrogenega blastema in uretrovega brstiča usmerjajo številni transkripcijski dejavniki in protoonkogeni, interakcija med tkivoma različnega izvora in proces apoptoze (8).
Metanefros, ki je izvorno v medenični regiji, se seli kranialno. Vzrok selitve naj bi bila zmanjšanje telesne krivine in rast telesa v ledveni in križni regiji. Ko je metanefros še v medenični regiji, ga oskrbujejo arterije iz pelvičnega dela aorte, kasneje pa višje ležeče arterije aorte (1-5).
SEČNI MEHUR IN SEČNICA
V četrtem do sedmem tednu se kloaka razdeli na zadnji del, anorektalni kanal, in sprednji del, primitivni urogenitalni sinus.
C
Metanefricna tkivna kapa
Distalni zviti tubul i Henlejeva zanka
Nefron
Glomerulus
Bowmanova kapsula
Distalni zviti tubul
viti tubul
vnitkiatubul
'	7L. i	Bi Proksimalni
Bowmanova	Zbiralca	„ .
Glomerulus
Henlejeva zanka
zviti tubul
Ascendentniin -descendentni del henlejeve zanke
Bowmanova kapsula
Slika 5. Shematski prikaz nastanka metanefrične izločalne enote. Puščice kažejo mesta, kjer izločalna enota vzpostavi neposredno povezavo z zbiralci, kar omogoči prost pretok seča.
Istočasno se v kotu med primitivnim črevesom in alantoisom razvije prečni mezodermalni greben, urorektalni pretin (slika 6). Urorek-talni pretin raste navzpred proti kloaki in se združi s kloakino membrano, na mestu združitve nastane perinealno telo. Kloakina membrana je z nastankom perinealnega telesa razdeljena na spredaj ležečo urogenitalno membrano in zadaj ležečo analno membrano (slika 6) (1-3, 6).
Primitivni urogenitalni sinus tvorijo trije deli. Največji del predstavlja sečni mehur. Sprva je sečni mehur povezan z alantoisom, ko pa alantoisova svetlina obliterira, ostane debel vezivni povezek lat. urachus, ki povezuje vrh sečnega mehurja z umbilikusom (slika 7). Pri odraslih predstavlja urachus lat. ligamentum umbilicale medianum. Drugi del primitivnega urogenitalnega sinusa predstavlja ozek kanal, pelvični del urogenitalnega sinusa, iz
233
Slika 6. V četrtem do sedmem tednu se kloaka razdeli na anorektalni kanal in primitivni urogenitalni sinus. Mezonefrično izvodilo se postopoma vsrka v steno urogenitalnega sinusa, sečevoda vstopita v sečni mehur ločeno.
Slika 7. Iz primitivnega urogenitalnega sinusa nastanejo sečni mehur, medenični del urogenitalnega sinusa in dokončni urogenitalni sinus.
234
katerega se pri moških razvijeta membra-nozni in prostatični del sečnice, pri ženskah pa celotna sečnica (1-3, 6). Tretji del ali dokončni urogenitalni sinus je penilni del urogenitalnega sinusa, ki je na straneh sploščen ter ga omejuje urogenitalna membrana (slika 7) (1,2).
Med delitvijo kloake se znatno spremeni položaj mezonefričnih izvodil in sečevodov. Kavdalni del mezonefričnih izvodil se vsrka v steno sečnega mehurja. Sečevoda vstopita v sečni mehur ločeno. Kasneje v razvoju se
sečevoda premakneta kranialno, mezone-frična izvodila pa se pomaknejo skupaj in vstopijo v prostatični del sečnice. Mezonefrič-na izvodila in sečevodi so mezodermalnega izvora, epitelij mukoze sečnega mehurja pa endodermalnega izvora (1, 2).
Pri dojenčkih in otrocih do šestega leta starosti je sečni mehur v trebuhu (1, 2). V veliko pelvično votlino začne vstopati po šestem letu starosti, medtem ko vstopi v malo pelvično votlino šele po puberteti. Takrat pravimo, da je sečni mehur pelvični organ (2, 6).
LITERATURA
1.	Langman J. Urogenital system. In: Langman J, ed. Medical embryology. 3rd ed. Baltimore: Williams & Wilkins; 1977. p. 160-74.
2.	Moore KL, Persuad TVN. The urogenital system. In: Moore KL, Persuad TVN, eds. The developing human. 6th ed. Philadelphia: Saunders; 1998. p. 303-47.
3.	McLachlan J. The urinary system. In: McLachlan J, ed. Medical embryology. 1st ed. Reading: Addison-Wesley; 1994. p. 323-38.
4.	Fitzgerald MJT, Fitzgerald M. Abdomen: suprarenal glands, kidneys and inferior caval vein. In: Fitzgerald MJT, Fitzgerald M, eds. Human embryology. 1st ed. London: Bailliere Tindall; 1994. p. 134-41.
5.	Kalisnik M. Oris histologije z embriologijo. Ljubljana: Acta stereologica in DZS; 1990.
6.	Fitzgerald MJT, Fitzgerald M. Pelvis and perineum: vagina, bladder and urethra, external genitalia. In: Fitzgerald MJT, Fitzgerald M, eds. Human embryology. 1st ed. London: Bailliere Tindall; 1994. p. 153-8.
7.	Herzlinger D, Qiao J, Cohen D, Ramakrishna N, Brown AM. Induction of kidney epithelial morphogenesis by cells expressing Wnt-1. Dev Biol 1994; 166: 815-8.
8.	Horster MF, Braun GS, Huber SM. Embryonic renal epithelia: induction, nephrogenesis, and cell differentiation. Physiol Rev 1999; 79: 1157-91.
Prispelo 5.9.2000