筋組織：心筋

🧠 心筋は「骨格筋の横紋」と「平滑筋の不随意性」のハイブリッド hybrid ハイブリッド（hybrid） hybrid（ハイブリッド） と覚える。 横紋（サルコメアsarcomere サルコメア（sarcomere）sarcomere（サルコメア） 構造、04-1-skeletal-muscle）はもつが多核ではなく単核〜2核、随意ではなく不随意（意識的に動かせない点は04-3-smooth-muscleと共通で、心筋の拍動は固有の自動能 automaticity 自動能（automaticity） automaticity（自動能） から生じ、自律神経はその調節にあたる）——さらに心筋だけがもつ介在板intercalated discs介在板（intercalated discs）intercalated discs（介在板）という細胞間結合構造が、心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） をつなげて機能的合胞体 functional syncytium 機能的合胞体（functional syncytium） functional syncytium（機能的合胞体） として一体的に興奮を伝える鍵になる。

心筋細胞の基本構造

心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） は骨格筋と同様に横紋をもつが、以下の点で骨格筋とは異なる。

⭐ 「単核〜2核」の内訳は、ヒトでは単核が多数派である。 根拠になっているのは、心血管疾患以外の原因で死亡したヒト正常心72例（対照群）を心肥大cardiac hypertrophy 心肥大（cardiac hypertrophy）cardiac hypertrophy（心肥大） 81例・虚血性心筋症ischemic cardiomyopathy 虚血性心筋症（ischemic cardiomyopathy）ischemic cardiomyopathy（虚血性心筋症） 95例と比較した研究で、検討された年齢範囲は3群を通じて26〜93歳である。この対照群の左心室で心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） を酵素処理で単離して核を数えると、単核74%・2核25.5%・3核0.4%・4核0.1%だった。心室中隔・右室自由壁 free wall (of the ventricle) 自由壁（free wall (of the ventricle)） free wall (of the ventricle)（自由壁） でも単核が最も多い集団で、加齢でも心肥大 cardiac hypertrophy 心肥大（cardiac hypertrophy） cardiac hypertrophy（心肥大） でも虚血性心筋症 ischemic cardiomyopathy 虚血性心筋症（ischemic cardiomyopathy） ischemic cardiomyopathy（虚血性心筋症） でもこの比率は変わらなかった（3群を比べたのがこの研究の主眼である）¹。

下図は同研究の正常対照群における左室心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の内訳である。3核と4核は合わせて「3核以上」とし、ヒトでは単核が多数派であることを示す。

pie
  title ヒト正常左室心筋細胞の核数（研究対象72例）
  "単核（74%）" : 74
  "2核（25.5%）" : 25.5
  "3核以上（0.5%）" : 0.5

⚠️ げっ歯類の数字をそのままヒトに持ち込まない——2核率は種でまるで違う。 総説は、成体哺乳類 mammal 哺乳類（mammal） mammal（哺乳類） の2核／単核の比が種によって異なり、成体げっ歯類では心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の90%（マウスでは約96%）が2核であるのに対し、ヒト成人心では25〜60%と報告される（成体ゼブラフィッシュに至っては99%が単核）と整理している²。上のOlivettiらの25.5%はこのヒトの幅の下端にあたる。実験でよく使われるマウス・ラットrat ラット（rat）rat（ラット） の心筋を見て「心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） は2核が普通」と覚えると、ヒトの組織像と食い違う。💡 同じ総説は核の数と代謝需要の関係について、一定の大きさに達した心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の高い代謝需要を支えるには2個の核が必要かもしれないという可能性を挙げ、ヒトのような大型哺乳類 mammal 哺乳類（mammal） mammal（哺乳類） では心拍数、したがって代謝需要が低いので、心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の大きさが小型の哺乳類 mammal 哺乳類（mammal） mammal（哺乳類） と同程度でも1個の核で足りるのではないかと述べている——ただしこれは総説が「可能性の一つ」として提示している考察 discussion 考察（discussion） discussion（考察） で、げっ歯類が2核である理由として確定しているわけではない²。⚠️ この考察 discussion 考察（discussion） discussion（考察） は種のあいだ（成体げっ歯類と成体ヒト）の心拍数・代謝需要の違いについてのものである。 上の⭐が示した「同じヒトの心臓では加齢でも心肥大 cardiac hypertrophy 心肥大（cardiac hypertrophy） cardiac hypertrophy（心肥大） でも2核率が変わらない」という観察とは水準が違うので、「細胞が大きくなれば核が2個要る」を同一個体に起きる心肥大 cardiac hypertrophy 心肥大（cardiac hypertrophy） cardiac hypertrophy（心肥大） へそのまま当てはめない。

💡 核の数 nuclearity 数（nuclearity） nuclearity（数） と倍数性 ploidy 倍数性（ploidy） ploidy（倍数性） は別の軸である——「単核」は「2倍体」を意味しない。 同じ総説は、心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） が細胞質分裂 cytokinesis 細胞質分裂（cytokinesis） cytokinesis（細胞質分裂） の失敗とendoreduplication（分裂を挟まないDNADNA（deoxyribonucleic acid）複製の反復）によって多倍体になる点で、細胞融合cell fusion 細胞融合（cell fusion）cell fusion（細胞融合） で多核になる骨格筋とは対照的だと整理している。そのうえで、細胞周期からの離脱の結果としてヒト成人では心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の核のおよそ60%が4倍体になるとした1975年の報告を引き、マウスでも単核の心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） 集団の30〜60%が4倍体だとする。したがって上の「単核74%」は、その74%が2倍体だという意味ではない²。

T管とダイアド

心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） でも、サルコレンマsarcolemma サルコレンマ（sarcolemma）sarcolemma（サルコレンマ） が細胞内へ陥入して横行小管T-tubule 横行小管（T-tubule）T-tubule（横行小管） （T管T-tubule (transverse tubule)T管（T-tubule (transverse tubule)）T-tubule (transverse tubule)（T管））の網目 fishnet 網目（fishnet） fishnet（網目） を作る。ただし位置・数・太さが骨格筋のT管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） とは異なり、心臓の中でも一様ではない——成熟したT管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） 網は心室筋細胞ventricular myocyte 心室筋細胞（ventricular myocyte）ventricular myocyte（心室筋細胞） で最もよく発達し、心房筋atrial muscle 心房筋（atrial muscle）atrial muscle（心房筋） のT管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） はまばらで不規則、プルキンエ線維Purkinje fiber プルキンエ線維（Purkinje fiber）Purkinje fiber（プルキンエ線維） では時折認められる程度である。次の対比はいずれも心臓T管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） の総説によるものである³。

💡 T管T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)）T-tubule (transverse tubule)（T管） と筋小胞体 sarcoplasmic reticulum 筋小胞体（sarcoplasmic reticulum） sarcoplasmic reticulum（筋小胞体） が接する場所が「ダイアド」で、ここが興奮収縮連関 excitation-contraction coupling (ECC) 興奮収縮連関（excitation-contraction coupling (ECC)） excitation-contraction coupling (ECC)（興奮収縮連関） の現場である。 T管T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)）T-tubule (transverse tubule)（T管） 膜のL型Ca²⁺チャネル calcium channel Ca²⁺チャネル（calcium channel） calcium channel（Ca²⁺チャネル） と、向かい合う接合部筋小胞体 sarcoplasmic reticulum 筋小胞体（sarcoplasmic reticulum） sarcoplasmic reticulum（筋小胞体） （jSR）のリアノジン受容体 ryanodine receptor (RyR) リアノジン受容体（ryanodine receptor (RyR)） ryanodine receptor (RyR)（リアノジン受容体） が至近距離に並んでCa²⁺放出単位＝ダイアドを作り、拍動ごとの活動電位に続いてここでCa²⁺トランジェントが始まる³。骨格筋がT管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） 1本の両側に筋小胞体 sarcoplasmic reticulum 筋小胞体（sarcoplasmic reticulum） sarcoplasmic reticulum（筋小胞体） の終末槽 terminal cisternae 終末槽（terminal cisternae） terminal cisternae（終末槽） 2つを付けた三つ組（骨格筋の興奮収縮連関 excitation-contraction coupling (ECC)興奮収縮連関（excitation-contraction coupling (ECC)） excitation-contraction coupling (ECC)（興奮収縮連関））を作るのに対し、心筋では膜2枚が向かい合う形になる——「三つ組かダイアドか」が両者の形態上の分かれ目である。

⚠️ 心不全ではT管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） の網目 fishnet 網目（fishnet） fishnet（網目） そのものが失われる。 不全心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） ではT管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） が失われ、T管T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)）T-tubule (transverse tubule)（T管） にあったイオンチャネルやシグナル分子が減少するか、非T管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） 部のサルコレンマ sarcolemma サルコレンマ（sarcolemma） sarcolemma（サルコレンマ） へ再分布 redistribution 再分布（redistribution） redistribution（再分布） する。その結果ダイアドが破綻して興奮収縮連関 excitation-contraction coupling (ECC) 興奮収縮連関（excitation-contraction coupling (ECC)） excitation-contraction coupling (ECC)（興奮収縮連関） が脱共役 uncoupling 脱共役（uncoupling） uncoupling（脱共役） し、収縮機能が損なわれるだけでなく、局所の濃度勾配が変わって心室性不整脈 ventricular arrhythmia 心室性不整脈（ventricular arrhythmia） ventricular arrhythmia（心室性不整脈） への感受性も高まる³。

介在板

心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） 同士は介在板intercalated discs介在板（intercalated discs）intercalated discs（介在板）という特殊な細胞間結合部で端と端が接続され、機能的に1つの合胞体のように振る舞う（上皮の細胞間結合との対応は02-3-cell-junctions）。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='intercalated discs'>介在板</span>"]
  A --> B["横成分：Z線の位置に対応<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='zonula adherens / belt desmosome'>接着帯</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='macula adherens / desmosome'>接着斑</span>（機械的結合）"]
  A --> C["縦成分：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='gap junction'>ギャップ結合</span><br>電気的興奮の伝播"]

💡 介在板intercalated discs 介在板（intercalated discs）intercalated discs（介在板） の接着装置は「接着帯zonula adherens / belt desmosome 接着帯（zonula adherens / belt desmosome）zonula adherens / belt desmosome（接着帯） とデスモソーム desmosome デスモソーム（desmosome） desmosome（デスモソーム） が別々に並ぶ」のではなく、両者の分子が同じ結合部に混じり合った混合型結合になっている。 ヒト・ウシcattleウシ（cattle）cattle（ウシ）・ラットratラット（rat）rat（ラット）・マウス・魚類の心筋で免疫蛍光 immunofluorescence, IF 免疫蛍光（immunofluorescence, IF） immunofluorescence, IF（免疫蛍光） と免疫電顕 electron microscopy, EM 電顕（electron microscopy, EM） electron microscopy, EM（電顕） を行うと、デスモプラキンをはじめとするデスモソーム desmosome デスモソーム（desmosome） desmosome（デスモソーム） 成分と、N-カドヘリン cadherinカドヘリン（cadherin） cadherin（カドヘリン）・α/βカテニンbeta-cateninβカテニン（beta-catenin）beta-catenin（βカテニン）・ビンキュリンなどの接着結合 adherens junction 接着結合（adherens junction） adherens junction（接着結合） 成分が介在板 intercalated discs 介在板（intercalated discs） intercalated discs（介在板） の同じプラークに共存し、この心筋に固有の混合型結合がarea compositaと呼ばれている——介在板 intercalated discs 介在板（intercalated discs） intercalated discs（介在板） のプラーク型結合としては最も多い型である⁴。上の表の「接着帯zonula adherens / belt desmosome接着帯（zonula adherens / belt desmosome）zonula adherens / belt desmosome（接着帯）・接着斑macula adherens / desmosome接着斑（macula adherens / desmosome）macula adherens / desmosome（接着斑）」という上皮由来の区分は覚え方としては有効だが、実体は上皮のように帯状・点状に分かれておらず、面状に広がった混合体だと補正しておく。デスモソームdesmosome デスモソーム（desmosome）desmosome（デスモソーム） 関連遺伝子（PKP2など）の変異が不整脈原性心筋症arrhythmogenic cardiomyopathy不整脈原性心筋症（arrhythmogenic cardiomyopathy）arrhythmogenic cardiomyopathy（不整脈原性心筋症）を起こすのも、この介在板 intercalated discs 介在板（intercalated discs） intercalated discs（介在板） の接着装置が壊れるためである。

⭐ 介在板intercalated discs 介在板（intercalated discs）intercalated discs（介在板） のギャップ結合 gap junction ギャップ結合（gap junction） gap junction（ギャップ結合） により、心筋は1つの細胞の興奮が瞬時に隣接細胞へ伝わり、心房・心室全体がまとまって収縮する——これが心臓を「機能的合胞体functional syncytium機能的合胞体（functional syncytium）functional syncytium（機能的合胞体）」と呼ぶ理由。骨格筋のように神経終板 endplate / lamina terminalis 終板（endplate / lamina terminalis） endplate / lamina terminalis（終板） ごとに個々の線維が独立して興奮するのとは対照的な仕組み。

心筋の特殊化：刺激伝導系

心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の一部は収縮機能よりも自動能automaticity自動能（automaticity）automaticity（自動能）・興奮伝導に特化しており、洞房結節sinoatrial (SA) node洞房結節（sinoatrial (SA) node）sinoatrial (SA) node（洞房結節）・房室結節atrioventricular (AV) node房室結節（atrioventricular (AV) node）atrioventricular (AV) node（房室結節）・His束AV bundle (of His)His束（AV bundle (of His)）AV bundle (of His)（His束）・プルキンエ線維Purkinje fiber プルキンエ線維（Purkinje fiber）Purkinje fiber（プルキンエ線維） などの刺激伝導系conducting system刺激伝導系（conducting system）conducting system（刺激伝導系）を構成する（詳細は06-5-heart）。プルキンエ線維Purkinje fiber プルキンエ線維（Purkinje fiber）Purkinje fiber（プルキンエ線維） の細胞は通常の心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） より大型でグリコーゲンに富み、収縮タンパクは少ない。

⚠️ 「心筋は再生しない」は言い過ぎで、緩やかだが確かに入れ替わっている。 冷戦期の核実験由来の¹⁴CがDNAへ取り込まれた量から細胞の年齢を測る方法で、ヒト心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の年間交代率は25歳で約1%、75歳で0.45%と定量され、一生のあいだに入れ替わるのは全心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の50%未満と見積もられた⁵。心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） の総数そのものは周産期までに確立して生涯ほぼ一定であり、成人期の交代率は1%未満にとどまる（同じ心臓の中でも内皮細胞は年15%超と桁違いに速く入れ替わる）⁶。骨格筋の筋衛星細胞 muscle satellite cell 筋衛星細胞（muscle satellite cell） muscle satellite cell（筋衛星細胞） のような強力な再生系はないため、心筋梗塞で失われた心筋が線維性瘢痕 fibrous scar (fibrotic scar) 線維性瘢痕（fibrous scar (fibrotic scar)） fibrous scar (fibrotic scar)（線維性瘢痕） に置き換わるという臨床像は変わらない。

💡 心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） が単核〜2核である一方、骨格筋が多核であるのは、発生の由来の違いを反映している（発生：心筋と平滑筋）——骨格筋は筋芽細胞 myoblast 筋芽細胞（myoblast） myoblast（筋芽細胞） 同士が融合して多核の筋管 myotube 筋管（myotube） myotube（筋管） になるのに対し、心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） は融合せず、代わりに介在板 intercalated discs 介在板（intercalated discs） intercalated discs（介在板） という結合構造で連結することで「多細胞が一体として働く」という骨格筋と同じ目的を別の方法で達成している。

まとめ

• 心筋は横紋をもつが単核〜2核・分枝性・不随意という点で骨格筋と異なる。ヒト成人の左心室では単核74%・2核25.5%と単核が多数派で、成体げっ歯類（約90%が2核）とは逆である¹²。
• T管T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)）T-tubule (transverse tubule)（T管） は骨格筋と違ってサルコメア sarcomere サルコメア（sarcomere） sarcomere（サルコメア） のZ線の位置に1本ずつ走り、接合部筋小胞体 sarcoplasmic reticulum 筋小胞体（sarcoplasmic reticulum） sarcoplasmic reticulum（筋小胞体） と向かい合ってダイアドを作る（骨格筋は三つ組）。心室筋で最も発達し心房筋 atrial muscle 心房筋（atrial muscle） atrial muscle（心房筋） ではまばらで、心不全ではT管 T-tubule (transverse tubule) T管（T-tubule (transverse tubule)） T-tubule (transverse tubule)（T管） 網が失われてダイアドが破綻する³。
• 介在板intercalated discs 介在板（intercalated discs）intercalated discs（介在板） は横方向の接着帯 zonula adherens / belt desmosome接着帯（zonula adherens / belt desmosome） zonula adherens / belt desmosome（接着帯）・接着斑macula adherens / desmosome 接着斑（macula adherens / desmosome）macula adherens / desmosome（接着斑） （機械的結合）と縦方向のギャップ結合 gap junction ギャップ結合（gap junction） gap junction（ギャップ結合） （電気的伝播）からなる心筋特有の細胞間結合。
• ギャップ結合gap junction ギャップ結合（gap junction）gap junction（ギャップ結合） による興奮の伝播が心筋を機能的合胞体 functional syncytium 機能的合胞体（functional syncytium） functional syncytium（機能的合胞体） として一体的に収縮させる。
• 刺激伝導系conducting system 刺激伝導系（conducting system）conducting system（刺激伝導系） の心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)） cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） （プルキンエ線維Purkinje fiber プルキンエ線維（Purkinje fiber）Purkinje fiber（プルキンエ線維） など）は収縮より自動能 automaticity自動能（automaticity） automaticity（自動能）・伝導に特化している。
• 介在板intercalated discs 介在板（intercalated discs）intercalated discs（介在板） の接着装置は接着結合 adherens junction 接着結合（adherens junction） adherens junction（接着結合） 成分とデスモソーム desmosome デスモソーム（desmosome） desmosome（デスモソーム） 成分が混じり合ったarea compositaという混合型結合が主体である。
• 心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞） は完全な分裂終了細胞ではなく、25歳で年約1%・75歳で年0.45%の割合で入れ替わる（生涯で50%未満）。