発生学 · 12.1
心血管系:心筒とループ形成
Cardiovascular System — Heart tube & looping
- 応用トピック
- 心房・心室中隔欠損と先天性心疾患
🧠 心臓発生の出発点は「左右対の心内膜管 endocardial tubes 心内膜管(endocardial tubes) endocardial tubes(心内膜管) が正中で1本のチューブ tube チューブ(tube) tube(チューブ) に融合し、そのチューブ tube チューブ(tube) tube(チューブ) に頭尾方向の5領域が並び、右向きのらせん状 corkscrew (appearance) らせん状(corkscrew (appearance)) corkscrew (appearance)(らせん状) ループへ形態変化する」という流れ。 ループは左右軸 mediolateral axis 左右軸(mediolateral axis) mediolateral axis(左右軸) 情報を反映する最初期の形態変化の一つで、向きだけでなく心筒 heart tube 心筒(heart tube) heart tube(心筒) 全体の立体形態が将来の心腔 cardiac chamber 心腔(cardiac chamber) cardiac chamber(心腔) 配置に関わる。1
心臓形成域と心内膜管の融合
心臓は、口咽頭膜buccopharyngeal membrane 口咽頭膜(buccopharyngeal membrane)buccopharyngeal membrane(口咽頭膜) (05-1-gastrulation-primitive-streak)の頭側にある心臓形成域cardiogenic area心臓形成域(cardiogenic area)cardiogenic area(心臓形成域)の臓側中胚葉 splanchnic mesoderm 臓側中胚葉(splanchnic mesoderm) splanchnic mesoderm(臓側中胚葉) (06-2-mesoderm-derivatives)から発生する。左右一対の心内膜管endocardial tubes心内膜管(endocardial tubes)endocardial tubes(心内膜管)として始まり、胚子の頭尾方向・左右方向の折りたたみ(06-4-embryonic-folding)によって腹側正中に引き寄せられ、1本の原始心筒 primitive heart tube原始心筒(primitive heart tube) primitive heart tube(原始心筒)に融合する。
原始心筒の5区分
心筒heart tube 心筒(heart tube)heart tube(心筒) は、頭側から尾側に向かって5つの領域に分かれる。
flowchart TD
A["動脈幹:頭側最先端"]
A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bulbus cordis'>球心室</span>"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primitive ventricle'>原始心室</span>"]
C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primitive atrium'>原始心房</span>"]
D --> E["静脈洞:尾側最後端<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='vitelline veins'>卵黄静脈</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='umbilical veins'>臍静脈</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='common cardinal veins'>総主静脈</span>を受ける"]
| 領域 | 将来の構造(概略) |
|---|---|
| 動脈幹 | 上行大動脈ascending aorta上行大動脈(ascending aorta)ascending aorta(上行大動脈)・肺動脈幹pulmonary trunk 肺動脈幹(pulmonary trunk)pulmonary trunk(肺動脈幹) の起始部(12-2-cardiac-septationで中隔化) |
| 球心室bulbus cordis球心室(bulbus cordis)bulbus cordis(球心室) | 右室の流出路(円錐部conus (infundibulum)円錐部(conus (infundibulum))conus (infundibulum)(円錐部))部分など |
| 原始心室primitive ventricle原始心室(primitive ventricle)primitive ventricle(原始心室) | 左室の大部分 |
| 原始心房primitive atrium原始心房(primitive atrium)primitive atrium(原始心房) | 左右心房の大部分(心耳を含む) |
| 静脈洞 | 右心房の平滑な部分(洞様部)、冠状静脈洞coronary sinus冠状静脈洞(coronary sinus)coronary sinus(冠状静脈洞) |
💡 静脈洞は左右一対の角(右角・左角)をもち、それぞれ卵黄静脈 vitelline veins卵黄静脈(vitelline veins) vitelline veins(卵黄静脈)・臍静脈umbilical veins臍静脈(umbilical veins)umbilical veins(臍静脈)・総主静脈common cardinal veins 総主静脈(common cardinal veins)common cardinal veins(総主静脈) を受け入れる。右角は主に右心房の平滑部へ組み込まれ、左角は完全に消失せず、再構築remodel 再構築(remodel)remodel(再構築) されて冠状静脈洞 coronary sinus 冠状静脈洞(coronary sinus) coronary sinus(冠状静脈洞) として残る。23 この左右非対称性が、後の血管発生(12-4-vascular-development)の理解につながる。
心筒heart tube 心筒(heart tube)heart tube(心筒) は融合後まもなく拍動を開始する——神経支配が確立する前から心筋自体に自動能 automaticity自動能(automaticity) automaticity(自動能)があるため。多くの教科書はこの時期を「受精後21〜23日ごろ(Carnegie stage 10)」とする。
💡 この「21〜23日」は胚齢(受精後日数)であって、産科で使う妊娠週数ではない。 妊娠週数は最終月経 final menstrual period, FMP 最終月経(final menstrual period, FMP) final menstrual period, FMP(最終月経) から数えるので、同じ時期はおよそ妊娠35〜37日にあたる。さらにこの胚齢の値そのものが、生きたヒト胚を観察して得たものではなく、1957年にマカク胚と形態を突き合わせて推定した値である。Carnegie collection の標本を計測 measuring 計測(measuring) measuring(計測) し直し、体外受精in vitro fertilization (IVF) 体外受精(in vitro fertilization (IVF))in vitro fertilization (IVF)(体外受精) で受精日が確定した妊娠の超音波成長曲線 growth chart 成長曲線(growth chart) growth chart(成長曲線) に当てはめた新しい提案では、Carnegie stage 10 の胚齢は受精後28〜30日(妊娠日数42〜44日)とされる。拍動の始まりも一点の出来事ではなく、心筋の自発的な電気活動と弱く不規則な収縮 → 管全体の協調した蠕動様運動 → 血漿の一方向性 unidirectional 一方向性(unidirectional) unidirectional(一方向性) の流れ → 赤血球を含む循環という段階を踏む過程で、超音波で心活動が検出できるようになる時期にも報告によって幅がある。4 日数そのものより、「心血管系cardiovascular 心血管系(cardiovascular)cardiovascular(心血管系) が最初に機能を開始する器官系である」という順序のほうが本質である。
心臓ループ形成
心筒heart tube 心筒(heart tube)heart tube(心筒) は、それを収める心膜腔 pericardial cavity 心膜腔(pericardial cavity) pericardial cavity(心膜腔) (11-1-intraembryonic-coelom)よりも急速に長く伸長するため、まっすぐな管のままではいられず、ループを描いて折りたたまれる。
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='heart tube'>心筒</span>が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pericardial cavity'>心膜腔</span>より急速に伸長"]
A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bulbus cordis'>球心室</span>部が右前方へ、心室部が左後方へ<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bulboventricular loop'>弯曲</span>"]
B --> C["正常は<span class='jp-term jp-term-diagram' title='D-looping (dextro-looping)'>D-ループ</span>(右方向):将来の右室・左室が左右正しい位置関係に配置される"]
正常なループ形成(D-ループD-looping (dextro-looping)D-ループ(D-looping (dextro-looping))D-looping (dextro-looping)(D-ループ))では心筒 heart tube 心筒(heart tube) heart tube(心筒) が右向きのらせん状 corkscrew (appearance) らせん状(corkscrew (appearance)) corkscrew (appearance)(らせん状) 構造をとり、将来の右室・左室・大血管の立体配置を組み立てる。ループは単なる一方向への屈曲ではなく、心筒heart tube 心筒(heart tube)heart tube(心筒) 各部の伸長・移動を含む一連の形態形成 morphogenesis 形態形成(morphogenesis) morphogenesis(形態形成) として捉える。1
⚠️ ループ形成が逆方向(L-ループL-looping (levo-looping)L-ループ(L-looping (levo-looping))L-looping (levo-looping)(L-ループ), levo-looping)に起こると、心室の左右関係が逆転した修正大血管転位corrected transposition修正大血管転位(corrected transposition)corrected transposition(修正大血管転位)などの構造異常 structural aberration 構造異常(structural aberration) structural aberration(構造異常) につながりうる。ループの向きは体の左右軸決定 Left-right axis determination 左右軸決定(Left-right axis determination) Left-right axis determination(左右軸決定) 機構(05-3-body-planの原始結節 primitive node (Hensen node) 原始結節(primitive node (Hensen node)) primitive node (Hensen node)(原始結節) の線毛によるnodal flow)を反映するが、異常の帰結は「向きが反転したから直ちに一つの疾患になる」という一対一対応ではなく、左右軸mediolateral axis 左右軸(mediolateral axis)mediolateral axis(左右軸) シグナルと心筒 heart tube 心筒(heart tube) heart tube(心筒) 形態全体の変化として理解する。5 左右軸決定Left-right axis determination 左右軸決定(Left-right axis determination)Left-right axis determination(左右軸決定) の異常(内臓逆位situs inversus内臓逆位(situs inversus)situs inversus(内臓逆位)・臓器錯位heterotaxy臓器錯位(heterotaxy)heterotaxy(臓器錯位), 05-5-clinical)では心臓の位置異常(右胸心dextrocardia 右胸心(dextrocardia)dextrocardia(右胸心) など)を高率に合併する。
まとめ
- 心臓は心臓形成域 cardiogenic area 心臓形成域(cardiogenic area) cardiogenic area(心臓形成域) の臓側中胚葉 splanchnic mesoderm 臓側中胚葉(splanchnic mesoderm) splanchnic mesoderm(臓側中胚葉) 由来で、左右一対の心内膜管 endocardial tubes 心内膜管(endocardial tubes) endocardial tubes(心内膜管) が融合して1本の原始心筒 primitive heart tube 原始心筒(primitive heart tube) primitive heart tube(原始心筒) になる。
- 心筒heart tube 心筒(heart tube)heart tube(心筒) は頭側から動脈幹・球心室bulbus cordis球心室(bulbus cordis)bulbus cordis(球心室)・原始心室primitive ventricle原始心室(primitive ventricle)primitive ventricle(原始心室)・原始心房primitive atrium原始心房(primitive atrium)primitive atrium(原始心房)・静脈洞の5領域に分かれ、心血管系cardiovascular 心血管系(cardiovascular)cardiovascular(心血管系) は最初に機能を開始する器官系として拍動を始める(教科書的には受精後21〜23日=Carnegie stage 10。胚齢と妊娠週数の違い、および胚齢の推定そのものに幅があることに注意)。
- 静脈洞は左右の角をもち、右角は主に右心房平滑部へ組み込まれ、左角は冠状静脈洞 coronary sinus 冠状静脈洞(coronary sinus) coronary sinus(冠状静脈洞) として残存する。
- 心筒heart tube 心筒(heart tube)heart tube(心筒) は心膜腔 pericardial cavity 心膜腔(pericardial cavity) pericardial cavity(心膜腔) より速く伸長するためループ形成が起こり、正常はD-ループ D-looping (dextro-looping) D-ループ(D-looping (dextro-looping)) D-looping (dextro-looping)(D-ループ) (右方向)で心室・大血管の左右関係が決まる。
- ループは左右軸 mediolateral axis 左右軸(mediolateral axis) mediolateral axis(左右軸) 情報を反映する立体的な形態形成 morphogenesis 形態形成(morphogenesis) morphogenesis(形態形成) で、その異常は心臓の位置異常・構造異常structural aberration 構造異常(structural aberration)structural aberration(構造異常) と関連する。
出典
- 1.The anatomy of cardiac looping: a step towards the understanding of the morphogenesis of several forms of congenital cardiac malformations(Clinical Anatomy・2009)直線状の心筒は正常発生で右向きのらせん状ループへ形態変化する閲覧 2026-08-22
- 2.Sinus venosus incorporation: contentious issues and operational criteria for developmental and evolutionary studies(Journal of Anatomy・2019)静脈洞は発生中に右心房へ組み込まれる一方、左右角の派生構造を区別して記述する必要がある閲覧 2026-08-22
- 3.Developmental, normal, and abnormal anatomy of the coronary sinus(Indian Pacing and Electrophysiology Journal・2025)冠状静脈洞は発生中の静脈洞左角が残存・再構築された構造である閲覧 2026-08-22
- 4.When Does the Human Embryonic Heart Start Beating? A Review of Contemporary and Historical Sources of Knowledge about the Onset of Blood Circulation in Man(Journal of Cardiovascular Development and Disease・2022)教科書の「受精後21〜23日に拍動が始まる」という記述は、Carnegie stage 10 の胚齢を1957年にマカク胚との形態比較から推定した値(受精後21〜23日、月経起算の妊娠日数35〜37日)に由来し、生きたヒト胚の観察に基づくものではない。Carnegie collection 標本の再計測と体外受精で受精日が確定した妊娠の超音波成長曲線からは、Carnegie stage 10 の胚齢を受精後28〜30日(妊娠日数42〜44日)とする提案が出ている。拍動の始まりは自発的電気活動と弱い不規則な収縮、協調した蠕動様運動、血漿の一方向性の流れ、赤血球の循環という段階を踏む過程で、超音波で検出できる心活動が現れる時期にも幅がある閲覧 2026-09-07
- 5.Function of nodal cilia in left-right determination: Mechanical regulation in initiation of symmetry breaking(Biophysics and Physicobiology・2024)原始結節の線毛運動が左右対称性の破れと臓器の左右配置決定に関与する閲覧 2026-08-22