O esófago forma-se durante a quarta semana de vida fetal, quando a faringe primitiva é dividida em duas por duas pregas laterais - as pregas traqueo-esofágicas - que se fundem na linha média para formar o septo traqueo-esofágico. Por este processo, o tubo ventral demarca a eventual traqueia e o tubo dorsal é o esófago primordial.
O endoderma que reveste o esófago prolifera para preencher o lúmen. No embrião tardio, ele é recanalizado pela perda de células no centro do lúmen. Esta fase marca a formação do epitélio definitivo do esófago. Uma recanalização excessiva pode dar origem a divertículos.
O esófago é relativamente curto no início da vida fetal, mas cresce desproporcionadamente mais tarde. A falha no crescimento adequado pode encorajar o estômago a herniar para dentro da cavidade torácica.
Como o estômago roda para a esquerda durante o desenvolvimento, também transporta o esófago. Consequentemente, o nervo vago esquerdo passa a situar-se anteriormente e o vago direito posteriormente no esófago inferior.
O posicionamento anormal do septo traqueo-esofágico pode levar a uma fístula traqueo-esofágica.
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