Embryologische Entwicklung der Körperhöhlen

Bild: “Dorsal and Ventral Body Cavities” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Menschliche Körperhöhlen

Zu den menschlichen Körperhöhlen zählen die zwei kleinen Räume Perikard- und Pleurahöhle (Cavitas pericardialis und -pleuralis), die jeweils das Herz und die Lunge beherbergen und die größere Peritonealhöhle (Cavitas peritonealis), in der der Großteil der Bauchorgane liegt. Die Körperhöhlen sind mit einer serösen Haut (Tunica serosa) ausgekleidet.

Bild: “Dorsal and Ventral Body Cavities” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Die Körperhöhlen eines heranwachsenden Kindes entwickeln sich in der Embryonalperiode während der vierten bis achten Entwicklungswoche (zur Erinnerung: Frühentwicklung 1.-3., Embryonalperiode 4.-8., und Fetalperiode 9.-38. Entwicklungswoche).

Vor der dritten Schwangerschaftswoche liegt die dreiblättrige Keimscheibe mit den drei Keimblättern (Ektoderm, Mesoderm, Entoderm: die unterschiedlich differenzierten Vorläuferzellen) als flache Embryonalscheibe vor, die extraembryonalen Höhlen (Amnionhöhle und Dottersack) sind bereits entwickelt.

Bild: “Development of the Embryonic Disc” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Am Ende der Embryonalzeit wird das embryonale vom extraembryonalen Gewebe abgegrenzt sein. Zu diesem Zeitpunkt, am Ende der achten Woche, ist bereits die Körperform erkennbar und beinahe alle Organe befinden sich an ihrem vorgesehenen Platz.

Die folgenden Fakten werden äußerst selten im Physikum geprüft, auch in mündlichen Prüfungen sollten Sie diese nur ausführlich lernen, wenn Sie genügend Zeit oder Hinweise auf die Relevanz für den Prüfer haben. Zum Verständnis der wichtigen, aus diesen Vorgängen resultierenden Krankheitsbilder sollte sie aber jeder einmal gehört haben, sie sind spätestens im klinischen Studium von Relevanz.

Entwicklung der Leibeswand

Zwei wichtige Entwicklungsschritte führen nun in der vierten Entwicklungswoche dazu, dass sich erstmals die Leibeswand und damit eine körperliche Form des Embryos bildet: Die laterale Abfaltung (Einrollung) und die kranio-kaudale Krümmung des Embryos. Beide Vorgänge  sind verursacht durch das starke Wachstum der Neuralplatte und der Bildung des Neuralrohres.

Ein einfaches Beispiel hilft bei der bildlichen Vorstellung: Durch das C-förmige Wachstum des Embryos entsteht eine Form, die an einen Pilz erinnert. Die Ränder der Pilzhaube rollen sich nun ein und wachsen nach medial, bis die rechten und linken Anteile zu einer Art Kugel verschmelzen.

Gleichzeitig wandern damit auch die Anlagen für das Herz (Herzplatte) und das Septum Transversum (späteres Zwerchfell) in die Sagittalebene, die Mitte des Embryos. Es bildet sich zum ersten Mal die zunächst einheitliche Körperhöhle: das intraembryonale Zölom (griech. Koilome = Hohlraum). Durch das Zusammenwachsen sind im intraembryonalen Mesoderm Hohlräume entstanden, die später die Körperhöhlen bilden werden.

Dadurch liegt nun auch ein Teil der intraembryonalen Seitenplattenmesoderm-Zellen (Sie sollten sich hier angesichts der vielen Wortkonstruktionen nicht verwirren lassen: Hier sind nur die umschließenden Zellreihen des Mesoderms gemeint, sozusagen der Rand.) dem Ektoderm an und wird von nun an Somatopleura genannt. Die dem Enteroderm anliegende Zellschicht wird als Splanchnopleura bezeichnet. An der Übergangsstelle der beiden entsteht das Septum Transversum (späteres Zwerchfell).

Trennung des Thorax- sowie Abdominalraums und Entwicklung des Zwerchfells

In der sechsten bis achten Entwicklungswoche entsteht das Zwerchfell (Diaphragma) durch das Zusammenwachsen des Septum Transversums und den Plicae pleuraperitoneales.

Bild: “Muscles of the Diaphragm” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Das Septum Transversum wächst zwischen dem Herz und der Leberanlage von ventral in die Körperhöhle ein, d. h. in das intraembryonale Zölom. Die Pleuroperikardialfalten (Plicae pleuroperitoneales) wachsen ihm aus der vorderen, seitlichen Rumpfwand entgegen. Gegen Ende der achten Entwicklungswoche sind die Anteile zum Zwerchfell zusammengewachsen und der Thorax und das Abdomen räumlich getrennt.

Die Muskulatur des Zwerchfells entwickelt sich übrigens erst im vierten Monat der Schwangerschaft – Vorläufermuskelzellen aus der vorderen, seitlichen Leibeswand besiedeln es. Auch die Innervation des Zwerchfells durch den N. Phrenicus  ist leicht erklärbar: Während der Embryonalzeit wandert das Zwerchfell nach kaudal. Während dieses Deszensus nimmt es die ventralen Äste der Zervikalnerven C3 – C5 einfach mit.

Kongenitale Zwerchfellhernien

Bild: “Congenital right sided diaphragmatic hernia in a neonate, Chest X-ray” von Kinderradiologie Olgahospital Klinikum Stuttgart. Lizenz: CC BY-SA 4.0

Angeborene (kongenitale) Zwerchfellhernien kommen im Schnitt bei einer von 10.000 Geburten vor. Definitionsgemäß kommt es dabei zu einer Verlagerung von Organen des Abdomens (Magen, Darm) in die Brusthöhle durch Lücken im Diaphragma.

Die häufigste angeborene Hernie ist die Bochdalek-Hernie (95%). Ihre Bruchpforte liegt fast immer im Bereich des linken Trigonum Lumbocostale. Die Schwachstelle kann zwar auch rechts ausgeprägt sein, sie wird jedoch von der aufliegenden Leber effektiv „verschlossen“.

Die weitaus seltenere Morgagni-Hernie (5%) kommt im Trigonum sternocostale rechts vor.

Dadurch in den Thorax gewanderte Darmschlingen (man spricht von einem Enterothorax) können je nach Größe zu einer Verdrängung und Kompression des Herzens und der Lunge führen. Betroffene Kinder fallen durch eine respiratorische Insuffizienz auf, der Brustkorb kann asymmetrisch gewölbt sein und der Bauch durch den fehlenden „Inhalt“ teilweise eingefallen. Über dem Thorax können ggf. Darmgeräusche auskultiert werden und im Röntgenbild luftgefüllte Darmschlingen (weiß) oberhalb des Zwerchfells sichtbar sein.

Schon während der Schwangerschaft kann eine Zwerchfellhernie mittels eines Ultraschalls erkannt werden – hierbei handelt es sich um einen neonatologischen Notfall. Bei großen Hernien kann es durch den zu geringen Platz im Brustkorb zu einer Unterentwicklung (Hypoplasie) der Lunge und derer versorgenden Gefäße kommen.

Entstehung der Perikard- und Pleurahöhle

Die erste, primitive Perikardhöhle entsteht durch Spalten im Mesenchym in der fünften Entwicklungswoche. Sie hat zunächst noch eine Verbindung zur Peritonealhöhle über die Canales Pericardioperitoneales, da das Zwerchfell noch nicht verschlossen ist.

Aus der Lungenwurzel wachsen gleichzeitig die Lungenknospen von dorsomedial nach links und rechts in diese beiden Räume ein und ihre Begrenzungen bilden die primitive Pleurahöhle. Die primitive Pleurahöhle wird von der oben genannten Splanchnopleura (Pleura parietalis) ausgekleidet, die Somatopleura (Pleura visceralis) umgibt die sich entwickelnden Lungen.

Vollständig getrennt werden die beiden Räume schließlich durch die vorwachsende Plicae pleuropericardialis, die schließlich zur Membrana pleuropericardialis verschmelzen, welche wiederum am Ende der Embryonalperiode (achte Woche) mit der Lungenwurzel verwachsen ist.

Entstehung der Abdominalhöhle

Während der oben beschriebenen Veränderungen des Embryos entwickelt sich auch die Abdominalhöhle. Durch die craniocaudale Krümmung des Embryos kommt ein kleiner Teil des anliegenden Dottersacks intraembryonal zu liegen und wird zu einer Art Rohr verschlossen: Die Entwicklung des Darmes beginnt.

Der in der einfachen Körperhöhle (intraembryonales Zölom) liegende, sich entwickelnde Darm wird durch das starke Längenwachstum nun ausgedehnt, sodass eine vordere und hintere Darmbucht entsteht, zwischen der noch eine Verbindung zum außerhalb liegenden Dottersack besteht: der Dottergang (Ductus omphaloentericus, Ductus vitellinus).

Dieser spielt beim physiologischen Nabelbruch und der Bildung der Nabelschnur eine Rolle. Bei Erwachsenen kann er außerdem, wenn auch selten, als sogenanntes Meckel-Divertikel am Dünndarm persistieren.

Der wachsende Darm gliedert sich in einen Vorderdarm, Mitteldarm und Hinterdarm. Der Vorderdarm wird später einmal die Mundbucht bilden, d. h. den Anfang unseres Gastrointestinalsystems und ist durch die Buccopharyngeal Membran verschlossen. An der hinteren Darmbucht bzw. dem Hinterdarm bildet die Kloakenmembran die Begrenzung gegenüber der Amnionhöhle.

Physiologischer Nabelbruch – ein wichtiger Schritt der Entwicklung

Das rasche Wachstum des Mitteldarms führt zu einem Platzmangel im Situs des Embryos. In der achten bis elften Entwicklungswoche stülpt sich deshalb ein Bruchsack mit Darmschlingen und Gefäßen (die spätere A. Mesenterica superior) ins extraembryonale Zölom (auch Nabelzölom). In diesem wachsen die Darmanteile weiter und drehen sich schließlich um die Achse der Gefäße (genauer: einmal um 270 Grad gegen den Uhrzeigersinn).

Die einzelnen Darmanteile liegen nun in ihrer vorgesehenen Position zueinander. Durch das Längenwachstum des Embryos werden sie später in der Entwicklung in die Körperhöhle zurück verlagert. Bleibt dieser Schritt aus, kommt es zum klinischen Bild einer Omphalozele (s.u.).

Zwischen dem U-förmigen Mitteldarm und Dottersack besteht zu diesem Zeitpunkt noch die oben beschriebene Verbindung: der Ductus omphaloentericus (auch Ductus vitellinus oder Dottergang). Dieser „zieht“ die Darmschlingen quasi nach außen, durch die weitere Entwicklung wird er eingeengt und verschlossen. Er wird, nachdem der Darm in den Situs rückverlagert wurde, zum strukturellen Anteil bei der Bildung der Nabelschnur.

Wichtig kann der Ductus omphaloentericus bei Erwachsenen noch einmal werden: Bei einer fehlenden Rückbildung kann ein Meckel-Divertikel verbleiben. Wird der Darm beim physiologischen Nabelbruch nicht vollständig in den Körper zurückgezogen, kann es zum klinischen Bild einer Omphalozele kommen und Darmschlingen können sich noch bei der Geburt außerhalb des kindlichen Körpers befinden (s.u.).

Entwicklung der Mesenterien und Teilung der Peritonealhöhle

Der sich im Körper befindende Darm muss dort auch im Bauchraum verankert werden – diese Funktion erfüllen die Mesenterien. Der Mitteldarm verfügt an seinen oberen Abschnitten zunächst über zwei Mesenterien (Mesenterium ventrale und dorsale), die das Darmrohr mit der vorderen und hinteren Wand der Peritonealhöhle verbinden.

Bild: “Regions and Quadrants of the Peritoneal Cavity” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Der obere Anteil der Peritonealhöhle wird durch diese Mesenterien im Laufe der Entwicklung in einen rechten und linken Abschnitt zweigeteilt. Aus diesem oberen Teil des Mitteldarms entwickeln sich nämlich der kaudale Teil des Ösophagus, der Magen und das obere Duodenum.

Der untere Darmabschnitt ist lediglich durch ein Mesenterium dorsale verankert – im unteren Bereich der Peritonealhöhle ergibt sich dadurch eine einheitliche Höhle, in die das dorsal befestigte Darmrohr hineinreicht.

Fehlbildungen in der Entwicklung der Körperhöhlen

Bild: “Omphalocele-drawing” von Centers for Disease Control and Prevention. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Die Omphalozele

Unterbleibt nach dem physiologischen Nabelbruch die Rückverlagerung der Darmschlingen in den sich entwickelnden Körper, kann ein Teil der Baucheingeweide in einem Bruchsack in der Nabelschnur zurückbleiben. Man spricht von einer Omphalozele bzw. Nabelschnurhernie.

In den meisten Fällen handelt es sich um Teile des Dünndarms und/oder der Leber. Diagnostizierbar ist ein persistierender Nabelbruch schon während der Schwangerschaft mittels Sonografie – wegen der erhöhten Infektionsgefahr sollten betroffene Kinder in diesem Fall unmittelbar nach der Geburt operativ versorgt werden.

Bild: “Laparochisis Sagittal View” von X.Compagnion. Lizenz: CC BY-SA 2.5

Mit einer Nabelschnurhernie liegen in 40 % der Fälle noch andere Fehlbildungen vor, häufig eine Laparoschisis (Bauchwanddefekt) rechts lateral. Hierbei sind Bauchorgane rechts aus dem Körper ausgetreten, sie sind unbedeckt und meist entzündet – auch hier ist eine sofortige Operation notwendig.

Bei der Gastroschisis treten die Bauchorgane aus der Mittellinie aus. Über die Ursache herrscht nach wie vor Unklarheit: Eine diskutierte Möglichkeit ist, dass der Bruchsack beim physiologischen Nabelbruch platzt und die Bauchorgane daraufhin frei im Fruchtwasser schwimmen.

Tritt besonders viel des Darmes aus der Bauchhöhle aus oder hat das Kind ein sehr kleines Abdomen, gibt es die Möglichkeit, die Darmschlingen zuerst mit einer sterilen Plastiktüte zu versorgen. Diese wird dann über dem Bauch des Kindes aufgehängt, sodass die Darmschlingen der Schwerkraft folgend langsam zurück in den Bauch gleiten. Die Lücke in der Bauchdecke wird dann operativ verschlossen.

Bild: “Meckel-Divertikel” von Milliways. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Meckel-Divertikel

Als Überbleibsel des Dottergangs (Ductus omphaloentericus) kann beim Menschen eine Ausstülpung der Dünndarmwand zurückbleiben. Bei ein bis zwei Prozent der Bevölkerung, häufiger beim männlichen Geschlecht, ist dies der Fall.

Wegen der embryologisch frühen Entstehung des Dottergangs enthält das Meckel-Divertikel als dessen Relikt meist nicht nur Darmschleimhaut – in über 50% der Fälle finden sich hier Magenschleimhautzellen, auch Zellen aus dem Dickdarm oder Pankreas sind möglich.

In der Regel 50 bis 75 cm proximal des Übergangs vom Illeum zum Zäkum ist ein Meckel Divertikel lokalisiert. In den meisten Fällen bleibt solch ein Divertikel asymptomatisch – im Falle einer Entzündung kann es aber zu einer gastrointestinalen Blutung und Peritonitis kommen, die Patienten haben starke kolikartige Schmerzen und ähnliche Symptome wie bei einer Blinddarmentzündung (Appendizitis).

Ein Meckel-Divertikel wird operativ entfernt. Bei Verdacht auf eine Blinddarmentzündung und intraoperativ keinem Hinweis auf eine Entzündung des Appendixes muss deshalb vom Operateur immer auch das Illeum auf ein Meckel-Divertikel hin inspiziert werden.

Mehr zur Embryologie erfahren Sie im Lecturio-Kurs zur allgemeinen und speziellen Embryologie von Dr. med. Steffen-Boris Wirth oder auf der Seite embryology.ch der Universitäten Fribourg, Lausanne und Bern.

Beliebte Prüfungsfragen zur Entwicklung der Körperhöhlen

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Was ist eine Omphalozele?

1. Ein persistierender Ductus Omphaloentericus
2. Ein Bruchsack mit Baucheingeweiden in der Nabelschnur
3. Eine Ausstülpung der Darmwand
4. Die Verbindung zwischen der Pleura- und Perikardhöhle
5. Ein Bauchwanddefekt mit austretenden, unbedeckten Darmschlingen beim Neugeborenen

2. In welchem Zeitraum der Schwangerschaft spricht man von der Embryonalperiode?

1. 1. – 3. Woche
2. 3. – 9. Woche
3. 4. – 8. Woche
4. 9. – 38. Woche
5. 38. – 40. Woche

3. Wo befindet sich ein sogenanntes Meckel Divertikel meist?

1. Am Magen
2. Am Duodenum pars inferior
3. Am Illeum
4. Am Kolon transversum
5. Am Ösophagus

Quellen

Die Entwicklung der Körperhöhlen via embryology.ch

Duale Reihe Anatomie, 3. Auflage (2014) – Thieme Verlag

Kurzlehrbuch Anatomie und Embryologie, 3. Auflage (2011) – Thieme Verlag (Nabelbruch)

Thieme Kurzlehrbuch Embryologie, (2009) – Thieme Verlag

Intensivkurs Pädiatrie, 6. Aufl. (2011) – Urban & Fischer

Kurzlehrbuch Pädiatrie, 1. Auflage (2011) – Thieme Verlag (Bochdalek-Hernie)

Laparochisis / Gastrochisis via www2.medizin.uni-greifswald.de

Gastroschisis via wikipedia.de

Lösung zu den Fragen: 1B, 2C, 3C

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