urogenitaalstelsel

Vandaag gaan we het hebben over de ontwikkeling van het urogenitale stelsel. Dus enerzijds het urinaire stelsel met nieren en blaas en anderzijds de geslachtsklieren oftewel de gonaden. Het urinaire systeem is nodig voor het in standhouden van de water en elektroly balans en de geslachtsklieren zijn essentieel voor de voortplanting. Deze twee systemen zijn zowel tijdens de ontwikkeling als anatomisch nauw met elkaar verbonden; ze ontstaan uitdezelfde embryonale structuur en bij de man wordt zelfs een en dezelfde afvoergang gebruikt voor beide systemen.

Het ontstaan van de drie niersystemen

Het ontstaan van de drie niersystemen begint in de 4e (tussen dag 24 en 28) week van de humane ontwikkeling. Deze systemen ontstaan uit het intermediaire mesoderm (net als de gonaden). Uit het intermediaire mesoderm ontstaat de nephrogene streng, waarin achtereenvolgens de drie niersystemen worden gevormd: de pronephros (= is rudimentair oftewel niet functioneel, de individuele segmenten worden nephrotomen genoemd), de mesonephros (functioneert tijdelijk van week 6 tot week 10) en de metanephros (= de definitieve nier en neemt het over in week 10).

Maar hoe ontstaan nou deze 3 niersystemen? Hier zie je de nefrogene streng in het intermediaire mesoderm vanuit mediolaterale zijde. Let op, zo’n streng bevindt zich dus aan weerszijden van de lichaamsas dus je hebt er twee. Ook zie je de neurale buis en het paraxiale mesoderm, dat tot somiet is gevormd, en het laterale mesoderm dat hier al gesplitst is in parietaal en visceraal blad. De pronephros ontstaat cervicaal, de mesonefros later daaronder, namelijk in het thoracale en lumbale gebied.

In het cervicale deel van de nefrogene streng ontstaan dus de nefrotomen van de pronefros, dit zijn 5 tot 7 segmenten, die in teruggaande richting (dus vanaf de cloaca), uitgehold worden (dag 22). Bij de ontwikkelingen van de pronefros vindt mesenchym (losse/ niet verbonden cellen) epitheel (plaat of buis van verbonden cellen) transitie (MET) plaats. Deze pronephrossegmenten vormen een afvoergang (ductus mesonephricues = de buis van Wolff, ontstaat dus uit intermediair mesoderm) richting de cloaca. De ductus mesonephricus induceert segmentatie in de thoracale en lumbale nephrogene streng, dit wordt de mesonephros (Pax2 en WT1), dit gebeurt aan het eind van de 4e week.

De individuele pronephrosblaasjes verdwijnen dan. Vervolgens sluiten de mesonephrosblaasjes aan op de ductus mesonephricus (buis van Wolff). Er worden eerst 40 paar mesonephrosblaasjes gevormd, maar er blijven er ongeveer 20 over in de lumbale regio (de 3 bovenste lumbale segmenten). Deze blaasje verlengen zich tot nierbuisjes. Vanuit de dorsale aorta groeien bloedvaatjes naar de uiteinden van deze nierbuisjes, deze worden glomeruli genoemd. Aan het uiteinde van het nierbuisje wordt het kapsel van Bowman gevormd, hier stulpt een glomerulus in. Het kapsel van Bowman en een glomerulus samen worden een mesonephrische uitscheidingseenheid genoemd, oftewel lichaampje van Malpighi. Samen met het nierbuisje wordt dit een nefron genoemd. Deze nier is een van de belangrijkste bronnen van haemapoietische stamcellen en van de vas deferens.

Zoals hierboven ook al genoemd groeit de afvoerbuis van de mesonefros rond dag 26 uit naar het sinus urogenitalis deel van de cloaca. De mesonefros is pas volgroeid wanneer deze is uitgehold, dit is vanaf week 6 tot week 10. Na 10 weken verdwijnen de meeste mesonephronbuisjes, alleen de buis van Wolff blijft dan nog over (uiteindelijk alleen functioneel in de man).

De metanephros (de definitieve nier)

Al voordat de mesonefros begint te functioneren, wordt er een derde niersysteem aangelegd. Eerst wordt er een nieuwe structuur gevormd in het sacrale deel van het embryo, de ureterknop, dit is een afsplitsing van de buis van Wolff. Deze knop ontstaat vlak voor de buis van Wolff de cloaca ingaat op dag 28. Op dag 32 groeit de ureterknop in het sacrale deel van de nefrogene streng, die metanefros blasteem wordt genoemd, daarna begint deze te vertakken. In andere woorden: de ureterknop induceert de metanephros in de nephrogene streng (metanephrogeen blasteem). Een blasteem is een groep van ongedifferentieerde cellen die in staat zijn tot groei c.q. regeneratie van organen of lichaamsdelen.

Tijdens de inductie van de metanephros is er sprake van een dialoog tussen twee structuren (=MET): (1) de ureterknop (epitheel) splitst af van de buis van Wolff; (2) de ureterknop vertakt; (3) metanephrogeen blasteem (= mesenchym) rond de ureterknoptakken ontwikkelt zich tot nefronen.

Dus net als bij de mesonefrons, ontwikkelen zich bij het metanefros blasteem nefronen, dit begint met de condensatie van het blasteem rond een takje van de ureterknop. Daarna ronden de metanephroscellen zich af en vormen een blaasvormige structuur. Deze structuur groeit uit tot een buisvormige structuur: het nierbuisje, deze opent in de ontwikkelende verzamelbuis. Dan groeien er in het afgeplatte uiteinde van het nierbuisje bloedvatvormende cellen, waardoor de glomerulus ontstaat. Ook in dit geval is het nierbuisje weer ontwikkeld tot het kapsel van Bowman.

Samenvattend: de metanephros-ontwikkeling is dus een continue dialoog tussen de ureterknop (urine afvoerbuis) en het metanephrogeen blasteem (worden de nephronen). Het nierbuisje ontwikkelt zich later tot: het kapsel van Bowman; de tubulus contortus proximalis; de lis van Henle; tubulus contortus distalis. Deze laatste mondt uit in de verzamelbuis. In de gewonden buizen en de lis van Henle wordt het glomerulair filtraat geconcentreerd en geconverteerd tot urine (vanaf week 10).

Op 1 dag wordt er heel veel bloed gefiltreerd (180 liter), dit vind plaats in de glomeruli, maar een heel groot gedeelte wordt weer heropgenomen. Dit gebeurt in de tubuli contorti en in de lis van Henle. Iedere dag heb je echt 2 liter dat je uitplast, oftewel uitscheidt, dus dat gaat via de ureter. De drie stappen van urine productie zijn daarom: filtratie, reabsorptie en secretie.

In de schors van de definitieve nier bevinden zich de nephronen waar de filtratie plaatsvindt. In het grote nierbekken wordt alles bij elkaar afgevoerd naar de blaas. Vanuit de blaas gaat het pas naar buiten. Iedere nephron bestaat uit 10.000 cellen, je hebt er ongeveer 1 miljoen per menselijke nier. De steeds weer vertakkende ureterknop heeft gezorgd voor een lobulaire structuur van de metanefros. De belangrijste functie van de nier tijdens de zwangerschap is de aanmaak van vruchtwater, wat ruimte biedt aan de vrucht en dient als schokdemper. Daarnaast voorkomt vruchtwater uitdroging.

De laatste stap van de nierontwikkeling is de ascensus van de metanephros (het opstijgen van de nieren naar een hoger lichaamsniveau). Dit gebeurt ongeveer tussen week 6 en week 9, van sacraal naar lumbaal. Het lichaam groeit eigenlijk naar caudaal (dus door relatieve groeiverschillen), de nieren blijven op hun plaats. Daarnaast komen de nieren ook retroperitoneaal te liggen (dit is buiten het peritoneum).

Als je te weinig vruchtwater hebt dan heet dat oligohydramnios. De metanephros maakt vanaf week 10 het vruchtwater. Dus bij afwezigheid van de normale nieren krijg je afwezigheid van foetale urine, wat leidt tot oligohydramnion, wat leidt tot vervorming van het embryo door het ruimtegebrek (= Potter’s fenotype). Deze kindjes zijn niet levensvatbaar. Maar je kunt ook op latere leeftijd last van je nieren krijgen (dialyse).

Cloaca en sinus urogenitalis (afvoergangen)

Bij zoogdieren vindt er een splitsing van de cloaca plaats. De cloaca is de verwijding van de einddarm, het laatste stukje. Bij het colacaal membraan heb je alleen encoderm en ectoderm, er zit dus niets tussen. Dan ontstaat het uro-rectale septum, dit veroorzaakt de splitsing. We zitten nu ongeveer in week 4 tot 6 en dus is er ook sprake van een fysiologische navelbreuk. Het urorectale septum fuseert met het cloacale membraan in week 7, waardoor er een tussenschot gevormd wordt tussen het rectum/de anus (dorsaal) en de urogenitale sinus (ventraal). Daarna is de cloaca gesplitst in de sinus urogenitalis (endoderm) en de anus. De urogenitale sinus differentieert later tot de urethra en de blaas.

Ontwikkeling van de gonaden

Deze ontstaan dus ook uit het intermediaire mesoderm. De gonade ontstaat mediaal van de mesonephros (ongeveer dag 28), dus meer naar de middenas toe. De gonade ontstaat dus lokaal uit het intermediaire mesoderm en uit coeloomepitheel (lateraal mesoderm). Daarnaast zijn ook de oergeslachtcellen (primordiale geslachtscellen) belangrijk, deze migreren uit de dooierzak. De eerste stap is dan de migratie van de primordiale geslachtcellen naar gonadekiemepitheel. In dit epitheel komen schotten, waardoor de primitieve geslachtstrengen ontstaan. Vervolgens bevolken de primordiale geslachtscellen deze geslachtsstrengen. Dan ontstaat de buis van Muller. Deze wordt geinduceerd door de buis van Wolff (week 6-8). De buis van Muller mondt uiteindelijk uit in de sinus urogenitalis (uit het laterale plaat mesoderm).

Het indifferente stadium is de startsituatie, het kan dan nog alle kanten op.

Als de ontwikkeling verder gaat in de vrouwelijke richting dan gaat de gonade zich aan de schorskant ontwikkelen, daar krijg je oocytnesten. Wat later zie je ook de primordiale follikels (ieder eitje ligt apart), je ziet ook dat de buis van Wolff grotendeels is afgebroken. De buis van Muller wordt de eileider. Bij de mannen is het eigenlijk precies andersom, daar ontwikkelt juist de merg/medullakant en de geslachtsstrengen ontwikkelen zich tot testisstrengen. De buis van Muller is bijna helemaal afgebroken, de buis van Wolff gaat onder andere de bijbal en de zaadleider vormen.

Afvoergangen van de gonaden

Bij mannen vindt dus regressie van de buis van Muller plaats, bij vrouwen regressie van de buis van Wolff (in week 8 tot 10).

Ontwikkeling in vrouwelijke richting

Het gubernaculum verbindt de gonade met de labio scrotale vouwen. De buizen van Muller gaan fuseren en gaan op dat punt de baarmoeder vormen. De losse delen vormen de eileiders. Door de fusie wordt het gubernaculum in tweeën verdeeld: in het ligament ovarii proprium en het ligament teres uteri. De buizen van Wolff zijn bijna verdwenen. Het ovarium wordt meer caudaal en lateraal verplaatst (door de knik in het gubernaculum), de eierstokken worden naar buiten geslingerd, in de peritoneale vouwen. Dus het ovarium wordt van thoracaal naar sacraal gebracht (= de definitieve positie, dit gebeurt eind 4e maand).

In de definitieve situatie heb je een urethra en de vagina. Hoe ontstaat deze extra afvoergang? De buis van Muller botst tegen de sinus urogenitalis aan, dan krijg je een vaginale plaat. Daarna ontstaat het uterovaginale kanaal, dit is de eerste meest caudale fusie tussen de buizen van Muller. Het vestibulum vaginalis bevat dan zowel de urethra als de vagina. Het genitaal tuberculum is de clitoris.

Ontwikkeling in mannelijke richting

Er treedt niet of nauwelijks fusie van de buizen van Muller plaatst. De buizen van Muller gaan dus in regressie, behalve het laatste deel, dit wordt de utriculus prostaticus (stukje in de prostaat). Dus net als bij de vrouw blijft er hier ook een klein stukje van de buis van Muller achter.

De buis van Wolff is de afvoergang geworden van de testis, namelijk: (1) de ductuli efferentes, de epididymis en de ductus deferens. Aan het uiteinde van de buis van Wolff ontstaat een uitgroeisel: de vesicula seminalis (zaadblaasje), deze zorgt ook voor de vochttoevoeging aan het zaad.

De prostaat en de bulbo-urethrale klier (klieren van Cowper) ontstaan uit de sinus urogenitalis. Vanaf de zaadblaasjes wordt de vas deferens ook wel ductus ejaculatorius genoemd.

Ook bij de testis zie je het gubernaculum. Deze verkort en trekt de gonade naar de scrotum. Rond de 9e maand wordt de processus vaginalis gevormd, dit is een sok-achtige uitstulping van de periotoneum holte die het lieskanaal volgt en de testes ‘meeneemt’. Uit de buis van Wolff ontstaan dus: de epididymis, vas deferens en de zaadblaasjes. Soms gaat het niet goed met de indaling dit noem je cryptorchidie (nog niet door het lieskanaal naar buiten gehaald).

Uitwendige geslachtsorganen

Tijdens het indifferente stadium vindt dus de opsplitsing van de cloaca plaats. Verder groeit het genitaal tuberculum uit, fuseren de labioscrotale zwellingen en fuseren de urogenitale plooien over het septum uro-retale. Bij de man krijg je een verdere voortzetting van de fusie van de urogenitale plooien en van de labioscrotale zwellingen, hierdoor ontstaat de raphe. In week 10 kun je nog geen onderscheid maken tussen jongetjes en meisjes. Bij vrouwen is er een achterblijvende groei van de clitoris, een uitgroei naar ventraal van de labioscrotale zwellingen (groeien om de clitoris heen) en er is geen verdere fusie van de zwellingen. Samenvatting

- Urinaire en voortplantingssysteem ontstaan uit het intermediaire mesoderm;

- Nefronvorming in de metanephros komt tot stand door een reciproke interactie tussen mesenchym en ureterknop;

- Afvoer van de mesonephros (Wolff) vervoert later zaadcellen (vas deferens);

- Buizen van Müller vormen eileiders en uterus;

- Indifferente gonade ontwikkelt tot testis of ovarium;

- Gubernaculum zorgt voor indaling van de gonaden en vormt om tot ophangbanden;

- Cloaca splitst in anus en sinus urogenitale;

- Urogenitale en labioscrotale membranen fuseren wel (man) of niet (vrouw).