人類原始直腸形成的研究現(xiàn)狀

厙豪，王旭

（1.西安醫(yī)學院研究生院，陜西 西安 710068；2.西安醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院普外科，陜西 西安 710082）

0 引言

人類直腸發(fā)育起源于胚胎期內(nèi)胚層分化而來的后腸，直腸的形成是復雜的胚胎發(fā)育過程中的一個分支，目前對于人類胚胎期的原始直腸發(fā)育研究甚少，很難對其發(fā)育過程有一個完整的認識與了解。一是受限于人胚的獲??；二是在胚胎發(fā)育中時間節(jié)點的選擇。在現(xiàn)有的研究成果中，對直腸的發(fā)育研究也存有很多的爭議，而目前則多采用大鼠的直腸以“類器官”的研究方法經(jīng)行替代研究，用以輔證人類原始直腸的發(fā)育規(guī)律。

1 原始直腸的形成

完整的消化系統(tǒng)由胚胎時期原始消化管分化而來，原始消化管道由前腸、中腸、后腸構(gòu)成。在人胚的發(fā)育過程中，后腸分化形成左側(cè)1/3的橫結(jié)腸、降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸、直腸及肛管。

在人胚第4周初期,后腸末段進行性膨大形成泄殖腔，上端與后腸和卵黃囊相連的尿囊相通，下端以泄殖腔膜封閉。人胚第4-6周階段，尿囊與后腸之間的間質(zhì)組織開始增生形成尿直腸隔，并以突入式生長方式將泄殖腔一分為二。隔膜腹側(cè)的殘余泄殖腔與尿囊形成尿生殖竇。隔膜背側(cè)與后腸相續(xù)的泄殖腔形成遠端封閉的原始直腸。人胚第7周時原始直腸末端的泄殖腔膜逐漸變薄并破裂形成肛膜，其外側(cè)的外胚層結(jié)構(gòu)也開始方向性的向肛膜所在處凹陷構(gòu)成肛凹。在第7周末肛膜徹底分解破裂與肛凹連通。至此胎兒的原始直腸末端與羊膜腔相通。與此同時隨著胚胎的發(fā)育及泄殖腔空間結(jié)構(gòu)的變化，尿直腸隔進一步將尿生殖竇與原始直腸分隔并參與生殖系統(tǒng)的分化與發(fā)育過程。

1.1 尿直腸隔

傳統(tǒng)理由論認為尿直腸隔的出現(xiàn)，是原始直腸發(fā)育的關(guān)鍵。在該階段尿直腸隔向泄殖腔的腹尾側(cè)突出將泄殖腔一分為二，并且隨著其突入式的生長，該結(jié)構(gòu)與泄殖腔膜的距離縮小的同時將泄殖腔膜分為尿直腸隔前方的腹側(cè)泄殖腔膜，后方的背側(cè)泄殖腔膜；隨后該結(jié)構(gòu)與泄殖腔膜發(fā)生融合并向外突出形成會陰的芽胚。在形態(tài)上尿直腸隔構(gòu)成了尿生殖竇的后壁及原始直腸的前壁。但就尿直腸隔的生長方式，與泄殖腔膜融合與否仍是目前學術(shù)界的熱點討論話題。Vander，Kluth，Nievelstein[1-3]等學者的研究成果認為：尿直腸隔的形成并非是泄殖腔一分為二的推動力，在發(fā)育過程中，尿直腸隔保持相對靜止，泄殖腔的空間位置變化促使了泄殖腔一分為二的形成，并且在尿直腸隔與泄殖腔膜之間沒有融合跡象。在對大鼠的替代研究中，Qi[4]認為尿直腸隔的主動下降是分隔的主要動力，尿直腸隔與泄殖腔膜間存在融合跡象；白玉作[5]指出尿直腸隔的主動下降與泄殖腔的空間變化共同參與了泄殖腔一分為二的過程，尿直腸隔與泄殖腔膜在最后發(fā)生了融合。一項對人胚發(fā)育的連續(xù)動態(tài)研究中[6]尿直腸隔的形態(tài)呈“S-V-U”字型的變化，并且在胚胎失狀位的切片中尿直腸隔在向下生長的過程中逐漸與腹側(cè)泄殖腔膜融合，融合之后尿直腸隔中的生殖結(jié)間質(zhì)也逐漸深入腹側(cè)泄殖腔膜之中，參與到泌尿生殖系統(tǒng)的發(fā)育之中。后側(cè)的原始直腸也在繼續(xù)的分化與發(fā)育成為直腸與肛管。

1.2 直腸前壁的分隔

在人胚早期的失狀位病理切片中發(fā)現(xiàn)尿直腸隔在形態(tài)上構(gòu)成了尿生殖竇的后壁與原始直腸的前壁。但對于直腸與尿生殖隔之間是如何分隔的研究確少之又少。在僅有的報道中存在三種分隔學說。

1.2.1 幕布學說

Toumeux[7]提出在胚胎時期，泄殖腔被中胚層而來的間充質(zhì)組織一分為二。前方形成尿生殖竇，后方形成原始直腸。隨著胚胎的發(fā)育，尿直腸隔以類似于“幕布”的方式將兩者繼續(xù)分離直至形成兩個獨立的腔隙。尿直腸隔在后續(xù)的發(fā)育中逐漸分化并構(gòu)成直腸的前壁。

1.2.2 中線融合學說

人胚的三個胚層在發(fā)育中遵循由外緣向腹側(cè)卷折的規(guī)律。在后腸形成泄殖腔后，繼續(xù)被尿直腸隔分為前后的尿生殖竇與原始直腸，但此時尿直腸隔相對于泄殖腔的空間發(fā)育靜止不動，由尿生殖竇與原始直腸之間兩側(cè)來源的中胚層間充質(zhì)將兩者逐漸分離并與中線處匯合[8]。中胚層而來的間充質(zhì)形成原始直腸的前壁。

1.2.3 混合理論學說

尿直腸隔的產(chǎn)生并將泄殖腔一分為二后，尿直腸隔繼續(xù)主動的下降，同時伴有兩側(cè)來源的中胚層間充質(zhì)繼續(xù)向中線處生長融合[8]。主動下降與中線處的融合共同參與了尿生殖竇與原始直腸的分隔。

2 直腸肌層的發(fā)育

在對正常人類直腸的解剖中，直腸外周被盆腔臟層筋膜所構(gòu)成的直腸系膜呈袖套樣包裹[9]，直腸系膜上續(xù)于乙狀結(jié)腸系膜，下止于直腸肛管交界部。但對于直腸前壁的形成并沒有詳細的文獻報道。在對大鼠盆底肌肉的研究中[10]，鼠胚E16時盆腔的橫斷面切片中，橫紋肌復合體呈“梨形”松散包繞尿道與直腸的后端；E18時，在尿道與直腸之間的兩側(cè)橫紋肌分成內(nèi)外兩支，內(nèi)支在直腸前方匯合止于會陰體，外支在尿道后方匯合止于球海綿體肌。在對人類胚胎的發(fā)育觀察中發(fā)現(xiàn),起于中胚層的會陰肌環(huán)形包繞于泄殖腔的上方，構(gòu)成原始泄殖腔擴約肌，而后會陰中央帶的形成將直腸與尿生殖隔分離，原始泄殖腔括約肌又分別形成尿生殖竇擴約肌和肛門外括約肌。綜上所述，直腸的前壁并非是由尿直腸隔分化而來，隨著胚胎的不斷發(fā)育，由中胚層分化而來的肌層于直腸兩側(cè)向中線匯合的過程參與了直腸和尿生殖隔的分離與直腸前壁的構(gòu)成。

3 直腸神經(jīng)、血管的發(fā)育

由外胚層而來的神經(jīng)嵴干細胞隨著胚胎的發(fā)育進入到中胚層，這種多潛能細胞在中胚層的不同部位可分化成不同的組織成分，如神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)、肌及骨組織等[11]。在原腸形成后，神經(jīng)嵴細胞分散于原腸周圍，并開始大量的增生，聚集，可延腸道走行呈方向性的遷延發(fā)育，定植于腸道周圍后，開始分化成成熟的肌間神經(jīng)縱和黏膜下神經(jīng)縱，構(gòu)成支配直腸的植物神經(jīng)。也可于脊神經(jīng)尾部分化成骶神經(jīng)嵴，參與構(gòu)成支配肛管部的骶神經(jīng)。

神經(jīng)嵴干細胞產(chǎn)生的迷走神經(jīng)嵴與骶神經(jīng)嵴均具有分化出腸神經(jīng)元和腸神經(jīng)膠質(zhì)的能力。目前對于直腸神經(jīng)的形成有以下觀點。一、迷走神經(jīng)嵴源性，F(xiàn)ujimoto等[12]對人胚期腸神經(jīng)的發(fā)育研究中，迷走神經(jīng)嵴最先出現(xiàn)于前腸，后沿頭尾方向依次出現(xiàn)于中，后腸及后腸末端的直腸，肛管。Meijers[13]橫斷腸管阻斷了迷走神經(jīng)嵴的頭尾方向生長后，下段腸管在后期的發(fā)育中并未觀察到有神經(jīng)嵴細胞的出現(xiàn)。二、雙向起源性，迷走神經(jīng)嵴自頭尾方向遷延分布至整個腸道系統(tǒng)；骶神經(jīng)嵴沿相反方向遷延，主要形成直腸及肛管的腸神經(jīng)[14]。一般認為人類的腸神經(jīng)為迷走神經(jīng)嵴源性,對于骶神經(jīng)嵴是否參與到了腸神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程尚有爭議，仍需進一步的研究。

直腸動脈血供的研究多是以血管造影成像及尸體標本解剖的角度進行，對其來源、走行、分布進行研究報道的。目前廣泛認可有3條分別供應(yīng)直腸的血管：直腸上動脈、直腸中動脈、直腸下動脈。上動脈是腸系膜下動脈的一個分支，起源于腹主動脈，主要供應(yīng)直腸上段的血供；下動脈是陰部內(nèi)動脈的分支，起源于髂內(nèi)動脈，主要供應(yīng)肛管與肛門的血管；廣意上在腹膜折返以下，直腸肛管平面以上，穿過直腸系膜到達直腸的血管均定義為直腸中動脈。據(jù)研究報道[15-18]直腸中動脈起源于髂內(nèi)動脈。髂內(nèi)動脈發(fā)出一條較粗的分支陸續(xù)分為膀胱下動脈、精囊腺動脈、前列腺動脈，前列腺動脈在其頭端再分出直腸中動脈，在直腸的前側(cè)方穿直腸系膜進入直腸。目前對于中動脈的研究一直是一個熱點，眾多文獻報道中對該動脈的存在尚有爭議。

4 討論

替代性的研究雖未能完全揭示人類直腸的形成規(guī)律。值得肯定的是，在人胚發(fā)育的后期，直腸與尿直腸隔發(fā)生了分離，由中胚層而來的間充質(zhì)在兩者之間繼續(xù)分化并參與構(gòu)成生殖系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的血管，肌肉等組織。人類直腸與尿生殖隔的分隔過程受限于人胚的獲取與研究時間節(jié)點的選擇，很難有一個連續(xù)性的認識。在對人類和大鼠盆底肌肉形成的研究中，中胚層分化而來的肌肉組織逐漸生長至尿直腸隔與直腸之間，這樣的一種生長方式是否構(gòu)成了分隔的原動力；尿直腸隔是生殖系統(tǒng)的始基，生殖系統(tǒng)的血液供應(yīng)來源于髂內(nèi)動脈，直腸中動脈在研究報道中發(fā)現(xiàn)屬于髂內(nèi)動脈的分支，兩者均有同樣的血液供應(yīng)。在胚胎時期，尿直腸隔與直腸的前壁是否具有同源性，是否是由于在兩者的分隔中導致了直腸中動脈有了差異性的出現(xiàn)；在直腸齒狀線以上的腸管受自主神經(jīng)支配，以下的肛管受骶神經(jīng)支配，在Meijers對腸管的橫斷研究中，下段腸管未發(fā)現(xiàn)有神經(jīng)嵴細胞的出現(xiàn)，但是否是由觀察時間過短所致，隨著胎兒的不斷發(fā)育，支配直腸及肛管的神經(jīng)分別于不同的時間階段呈雙向性的起源發(fā)育，造成了以齒狀線為界的兩套不同的神經(jīng)支配系統(tǒng)；以上問題都還需要進一步的研究。