การพัฒนาของระบบต่อมไร้ท่อในทารกในครรภ์ ขั้นตอนและกลไก

ระบบต่อมไร้ท่อเป็นหนึ่งในระบบแรกๆ ที่เริ่มพัฒนาในระหว่างการเจริญเติบโตของมนุษย์ในระยะก่อนคลอด โดยระบบนี้มีต้นกำเนิดมาจากเนื้อเยื่อชั้นเอ็มบริโอทั้งสามชั้น ได้แก่ เมโซเดิร์ม (Mesoderm), เอนโดเดิร์ม (Endoderm) และเอ็กโทเดิร์ม (Ectoderm)

ต่อมไร้ท่อที่ผลิตฮอร์โมนกลุ่มสเตียรอยด์ เช่น ต่อมเพศและต่อมหมวกไตส่วนนอก (Adrenal cortex) มีต้นกำเนิดมาจากชั้นเมโซเดิร์ม ในขณะที่ต่อมไร้ท่อที่พัฒนามาจากชั้นเอนโดเดิร์มและเอ็กโทเดิร์มจะผลิตฮอร์โมนกลุ่มเอมีน, เปปไทด์ และโปรตีน

ต่อมหมวกไต (Adrenal Glands)

ต่อมหมวกไตส่วนนอกสามารถระบุได้ภายในสัปดาห์ที่ 4 ของการตั้งครรภ์ โดยมีต้นกำเนิดมาจากความหนาตัวของ intermediate mesoderm ในช่วงสัปดาห์ที่ 5 ถึง 6 ของการตั้งครรภ์ เนื้อเยื่อ mesonephros จะเปลี่ยนสภาพเป็น gonadal ridge ซึ่งทำหน้าที่ผลิตเซลล์ steroidogenic สำหรับทั้งต่อมเพศและต่อมหมวกไตส่วนนอก

ส่วนต่อมหมวกไตส่วนใน (Adrenal medulla) มีต้นกำเนิดมาจากเซลล์เอ็กโทเดิร์ม โดยเซลล์ที่จะกลายเป็นเนื้อเยื่อต่อมหมวกไตจะเคลื่อนที่ไปยังส่วนบนของ mesonephros ในสัปดาห์ที่ 7 ของการตั้งครรภ์ เซลล์เหล่านี้จะรวมตัวกับเซลล์ sympathetic ที่มาจาก neural crest เพื่อสร้างเป็นต่อมหมวกไตส่วนใน

เมื่อสิ้นสุดสัปดาห์ที่ 8 ต่อมหมวกไตจะถูกหุ้มด้วยแคปซูลและกลายเป็นอวัยวะที่แยกจากกันเหนือไต ในขณะที่แรกเกิด ต่อมหมวกไตจะมีน้ำหนักประมาณ 8-9 กรัม (ซึ่งเป็นสองเท่าของน้ำหนักต่อมหมวกไตในผู้ใหญ่) และคิดเป็น 0.5% ของน้ำหนักตัวทั้งหมด โดยในสัปดาห์ที่ 25 โซนของต่อมหมวกไตส่วนนอกแบบผู้ใหญ่จะเริ่มพัฒนาขึ้น เพื่อทำหน้าที่สังเคราะห์สเตียรอยด์ในช่วงสัปดาห์แรกๆ หลังคลอด

ต่อมไทรอยด์ (Thyroid Gland)

ต่อมไทรอยด์พัฒนามาจากกลุ่มเซลล์เอ็มบริโอสองกลุ่ม ได้แก่:

• ส่วนที่หนึ่ง: พัฒนามาจากความหนาตัวของพื้น pharyngeal floor ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของ follicular cells ที่ผลิตไทโรซีน (T4)
• ส่วนที่สอง: พัฒนามาจากส่วนปลายของ pharyngobranchial pouches ที่ 4 ซึ่งส่งผลให้เกิด parafollicular cells ที่หลั่ง calcitonin

โครงสร้างทั้งสองนี้จะปรากฏให้เห็นในช่วงวันที่ 16 ถึง 17 ของการตั้งครรภ์ โดยในวันที่ 24 จะมีการพัฒนาของ foramen cecum ซึ่งเป็น diverticulum ของ median anlage และในช่วงวันที่ 24 ถึง 32 ของการตั้งครรภ์ median anlage จะพัฒนาเป็นโครงสร้างสองพู (bilobed structure) เมื่อถึงวันที่ 50 โครงสร้าง medial และ lateral anlage จะหลอมรวมกัน

ในสัปดาห์ที่ 12 ทารกในครรภ์จะสามารถสะสมไอโอดีนเพื่อผลิต TRH, TSH และฮอร์โมนไทรอยด์อิสระได้ และในสัปดาห์ที่ 20 ทารกจะเริ่มมีกลไกการตอบสนอง (feedback mechanisms) ในการผลิตฮอร์โมนไทรอยด์ โดยในช่วงพัฒนาการ T4 จะเป็นฮอร์โมนหลักที่ผลิตขึ้น ส่วน T3 และ reverse T3 จะไม่ถูกตรวจพบจนกว่าจะถึงไตรมาสที่สาม

ต่อมพาราไทรอยด์ (Parathyroid Glands)

ต่อมพาราไทรอยด์เริ่มพัฒนาเมื่อเอ็มบริโอมีอายุได้ 4 สัปดาห์ โดยเอ็มบริโอของมนุษย์จะสร้าง pharyngeal pouches ที่บุด้วยเอนโดเดิร์ม 5 ชุด ซึ่ง pouch ที่ 3 และ 4 จะพัฒนาไปเป็นต่อมพาราไทรอยด์ส่วนล่างและส่วนบนตามลำดับ

Pouch ที่ 3 จะเคลื่อนที่ลงไปยังขั้วล่างของพูต่อมไทรอยด์ ในขณะที่ pouch ที่ 4 จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วบนของพูต่อมไทรอยด์ เมื่อถึงสัปดาห์ที่ 14 ต่อมพาราไทรอยด์จะเริ่มขยายขนาดจาก 0.1 มม. เป็นประมาณ 1-2 มม. เมื่อแรกเกิด โดยต่อมพาราไทรอยด์จะเริ่มทำงานทางสรีรวิทยาได้ตั้งแต่ไตรมาสที่สอง

การศึกษาในหนูพบว่าการรบกวนยีน HOX15 สามารถทำให้เกิดภาวะต่อมพาราไทรอยด์ไม่พัฒนา (aplasia) นอกจากนี้ ยีน TBX1, CRKL, GATA3, GCM2 และ SOX3 ยังมีบทบาทสำคัญในการสร้างต่อมพาราไทรอยด์ โดยการกลายพันธุ์ของยีน TBX1 และ CRKL มีความเกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการ DiGeorge syndrome ในขณะที่การกลายพันธุ์ของ GATA3 นำไปสู่กลุ่มอาการที่คล้าย DiGeorge และความผิดปกติของยีน GCM2 ส่งผลให้เกิดภาวะต่อมพาราไทรอยด์ทำงานน้อย (hypoparathyroidism)

ตับอ่อน (Pancreas)

ตับอ่อนของทารกในครรภ์เริ่มพัฒนาในสัปดาห์ที่ 4 ของการตั้งครรภ์ และในอีก 5 สัปดาห์ต่อมา เซลล์อัลฟา (alpha cells) และเซลล์เบต้า (beta cells) จะเริ่มปรากฏขึ้น เมื่อเข้าสู่สัปดาห์ที่ 8 ถึง 10 ตับอ่อนจะเริ่มผลิตอินซูลิน, กลูคากอน, โซมาโตสแตติน และ pancreatic polypeptide

ในช่วงแรกของการพัฒนา เซลล์อัลฟาจะมีจำนวนมากกว่าเซลล์เบต้า โดยเซลล์อัลฟาจะถึงจุดสูงสุดในช่วงกลางของการตั้งครรภ์ จากนั้นจำนวนเซลล์เบต้าจะเพิ่มขึ้นจนมีอัตราส่วนประมาณ 1:1 กับเซลล์อัลฟาเมื่อใกล้คลอด

ความเข้มข้นของอินซูลินในตับอ่อนของทารกจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จาก 3.6 pmol/g ในสัปดาห์ที่ 7-10 เพิ่มเป็น 30 pmol/g ในสัปดาห์ที่ 16-25 และเพิ่มขึ้นถึง 93 pmol/g เมื่อใกล้คลอด โดยในสัปดาห์ที่ 31 ของการพัฒนา Islets of Langerhans จะพัฒนาจนสมบูรณ์