京都大学 大学院医学研究科 人間健康科学系専攻 病理学研究室（形態形成医療科学）

濱部さんの卒論がHepatol Resに掲載されました

• 妊娠中期（16〜28週）の肝臓形成の過程を検討
• 胎児期の肝臓は体重の増加に伴って横径・縦径・厚みすべてが増大
• 縦径に比べ、横径、厚みの増加が顕著
• 体幹部の成長に伴って肝臓も同じ比率で成長
• 分葉の割合はほぼ一定

5.Hamabe Y, Hirose A, Yamada S, Takakuwa T et al, Morphology and Morphometry of Fetal Liver at 16–26 Weeks of Gestation by Magnetic Resonance Imaging – Comparison with Embryonic Liver at Carnegie Stage 23, Hepatol Res,2013; 43: 639–647, doi: 10.1111/hepr.12000

Abstract

Aim

Normal liver growth was described morphologically and morphometrically using magnetic resonance imaging (MRI) data of human fetuses, and compared with embryonic liver to establish a normal reference chart for clinical use.

Methods

MRI images from 21 fetuses at 16–26 weeks of gestation and eight embryos at Carnegie stage (CS)23 were investigated in the present study. Using the image data, the morphology of the liver as well as its adjacent organs was extracted and reconstructed three-dimensionally. Morphometry of fetal liver growth was performed using simple regression analysis.

Results

The fundamental morphology was similar in all cases of the fetal livers examined. The liver tended to grow along the transversal axis. The four lobes were clearly recognizable in the fetal liver but not in the embryonic liver. The length of the liver along the three axes, liver volume and four lobes correlated with the bodyweight (BW). The morphogenesis of the fetal liver on the dorsal and caudal sides was affected by the growth of the abdominal organs, such as the stomach, duodenum and spleen, and retroperitoneal organs, such as the right adrenal gland and right kidney. The main blood vessels such as inferior vena cava, portal vein and umbilical vein made a groove on the surface of the liver. Morphology of the fetal liver was different from that of the embryonic liver at CS23.

Conclusion

The present data will be useful for evaluating the development of the fetal liver and the adjacent organs that affect its morphology.

神楽所さんの卒論「外耳の動きをdifferential growthで説明する」がHead Face Medicineに掲載されました。

『ヒト胚子期に外耳は顔の側方を頭側に大きく移動する』と、多くの発生学の教科書に記載されている。 この動きは”移動 (migration)”ではなく ”分化・成長 (differential growth)” で説明できることを、われわれ は、MRIデータを用いて、個体の中心に基準点をおき、位置変化の絶対値を検討することで明らかにした。 実際の観察では、目や口といった顔の表面にある解剖学的基準をもとに相対的な動きとしてとらえため、外耳は移動してみえるのである。Head Face Med. 2012 Feb 1;8(1):2.

• 外耳の動きが成長差によって説明できるかどうかを検討
• 動きの評価のために、2 つの異なる基準軸を選択
• 下垂体とC1を基準軸; 外耳は主に横方向に移動し、頭側には動かない
• 表面ランドマーク（眼と口を基準軸); 外耳は尾側外側腹領域から眼、口の間に移動
• 外耳が眼や口などの顔の他のランドマークとの相対的な位置関係がある場合、外耳は頭側で動いているように見える
• 結果は、外耳と内耳を含むすべての解剖学的ランドマークの動きが、Differential growthによって説明可能なことを示す

3. Kagurasho M, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T, Movement of the external ear in human embryo, Head Face Med. 2012 Feb 1;8(1):2, doi: 10.1186/1746-160X-8-2

Abstract

External ears, one of the major face components, show an interesting movement during craniofacial morphogenesis in human embryo. The present study was performed to see if movement of the external ears in a human embryo could be explained by differential growth. In all, 171 samples between Carnegie stage (CS) 17 and CS 23 were selected from MR image datasets of human embryos obtained from the Kyoto Collection of Human Embryos. The three-dimensional absolute position of 13 representative anatomical landmarks, including external and internal ears, from MRI data was traced to evaluate the movement between the different stages with identical magnification. Two different sets of reference axes were selected for evaluation and comparison of the movements. When the pituitary gland and the first cervical vertebra were selected as a reference axis, the 13 anatomical landmarks of the face spread out within the same region as the embryo enlarged and changed shape. The external ear did move mainly laterally, but not cranially. The distance between the external and internal ear stayed approximately constant. Three-dimensionally, the external ear located in the caudal ventral parts of the internal ear in CS 17, moved mainly laterally until CS 23. When surface landmarks eyes and mouth were selected as a reference axis, external ears moved from the caudal lateral ventral region to the position between eyes and mouth during development. The results indicate that movement of all anatomical landmarks, including external and internal ears, can be explained by differential growth. Also, when the external ear is recognized as one of the facial landmarks and having a relative position to other landmarks such as the eyes and mouth, the external ears seem to move cranially.

ヒト胚子期における周辺臓器による肝臓の形態形成への影響
廣瀬あゆみ

胚子期において肝臓は腹腔内最大の実質器官であり、造血・代謝を担い、胚子や胎児の成長に大きく影響を与えている。しかし胚子の肝臓の発生、特に形態の変化に関しては現在ほとんど知られていない。そこでMR顕微鏡によって撮像された約1200例の胚子MR画像のうちCarnegie Stage(CS)14~23の67例を用いて、胚子期の肝臓の形態学的解析、形態計測学的解析及び肝内血管系の解析を行った。形態学的解析では胚子における肝臓及び周辺器官である心臓・肺・胃・後腹膜器官の立体画像を作成し、肝臓の形態学的変化を観察した。その結果、肝臓はCSと連動して周辺器官による陥凹や平面の形成、およびその消失という特徴的な形態変化を起こしていることが明らかになった。肝臓は頭側では心臓と接しており、CS17・18において心陥凹を形成する。心陥凹はCS20で消失し、CS22・23では横隔膜により隆起が形成される。背側では胃と接しており、CS15から胃陥凹を形成している。胃陥凹は胃の発達に伴って胃全体を覆うように変化する一方、十二指腸球部によりCS19から平面を形成する。背側右方ではCS20以降副腎陥凹が形成される。また腹側ではCS17・18に臍陥凹が形成されるが、CS20には消失する。一方で肺、左側副腎、後腎、生殖腺は肝臓に隣接しているが、形態学的な影響は明らかでない。これらの結果から、各CSにおける肝臓の形態とその変化を詳細に知ることができ、また肝臓は心臓・横隔膜・胃・右副腎の形態を反映していることがわかった。これは肝臓を観察することで肝臓だけでなく周辺器官の形成不全や形態異常を発見できることを意味する。形態計測学的解析では計測した肝臓の容積・断面積・3次元的分布、及び胚子の体積・腹部断面積・Trunk Height(TH)の全てにおいてCSが進むとともに値が増 加した。また、各CSにおける肝臓の縦径に対する横径及び厚みの比を計算するとCS14から17では値が増加、CS17から19では減少する傾向がみられた。肝臓の縦径に対するTHの比を計算するとCS14から17においてはほぼ一定であるが、CS17から19において急激に増加し、しかしCS20から23では再び変化が小さくなる。これは肝臓はCS17までは主に横断面における平面状の発生が進むに対して、CS18からは頭尾方向への発生が顕著である事を意味する。これらの結果から、肝臓の発生における計測基準を設け、より明確に肝臓の発生の様子を表すことができたと考えられる。肝内血管系の解析では、各CSにおける主要な肝内血管の形成状態とその位置関係を観察した。CS17以降では約70%の胚子において左・中・右肝静脈が見られ、血管形成においてもCSとの相関が見られた。本論文では胚子期における肝臓の発生及び周辺器官との関係を詳細に表すことができたといえる。将来的には妊娠初期の胎児診断における重要な基礎的データとなると考えられる。

1. Hirose A, Yamada S, Takakuwa T et al, Embryonic liver morphology and morphometry by magnetic resonance microscopic imaging , Anat Rec (Hoboken). 2012 Jan;295(1):51-9.  （概要）

ヒト胚子期における脳神経管の形態計測学的解析　
中島崇

本研究では、ヒト胚子期の脳神経管及び脳室の形態学的特徴の変化を発生段階の指標であるカーネギー発生段階（CS）ごとに形態計測学的に解析し、発生過程を定量化した。MR顕微鏡で撮像された1204体の胚子MR画像の中で、外表形態及び脳、脊髄に明らかな異常が見られない胚子合計177個体を用いて、脳神経管の平面画像と脳室の平面・立体像を作成し、解析を行った。脳神経管は、マクロ形態を用いて前脳、中脳、菱脳に区分し脳胞長を計測した。脳室は、各CSの胚子が一方向から観察できる頭尾軸を設定し、脳室線、体積、幾何学的図形への近似による計測を行った。脳神経管の計測では、脳胞背側長、腹側長はCS18からCS23の間は増加し、背側の方が増加量が4.2倍多かった。前脳、中脳、菱脳に区分し比較すると、背側、腹側とも前脳の増加量が最も多く背側は腹側の3倍以上であった。これらの結果は、胚子期の脳胞発生の特徴である終脳の急速な増大を反映していると考えられた。 側脳室の側面から計測した背側線、腹側線は、CS16からCS23の間は大きく増加し、特に背側はCS20からCS23の間では9.10mmと著明に増加した。体積もCS16からCS23の間は大きく増加し、特にCS20からCS23の間では94.87mm3と著明に増加した。側面から見た背腹線の円弧への近似では、CS16からCS18の間は中心角は背側、腹側とも増減がほぼ見られず半径のみが増加し、CS18からCS23の間では中心角、半径は背側、腹側ともに増加した。これらの結果は、終脳が「CS19になると頭側方向に大きくなり、CS22、23には間脳全体を覆い形態的にも湾曲し大脳半球の”回転”も起こり始める」というこれまでの知見に合致すると考えられた。側脳室の定量的評価は、胚子期の終脳実質部分がそれほど発達せず側脳室の計測は終脳の発生変化を反映すると考えられることから、有用であると考えられた。第4脳室の側面から計測した背側線、腹側線は、CS16からCS23の間は背側は3.01 mm、腹側は2.20 mmを推移し大きな変化は見られなかった。頭側から観察した計測値はCS16からCS18の間は左右、背腹最大長とも増加したが、CS18からCS 23の間では左右長は増加したが、背腹長は増減はほぼ見られなかった。体積はCS16からCS18の間は14.50mm3増加し、CS18からCS 21の間では6.77mm3減少し、CS 21以降は再び増加した。これらの結果は、CS17頃から顕著になる橋屈がCS 20、21では小さくなることを反映していると考えられた。 本研究で得られた結果は、胚子期の脳神経管の発生を精確に定量化し、胚子期の脳神経管の発生を評価する基準値になる可能性を示した。今後、個体数を増やしさらに精確性を増すことで、胎児早期診断の発展に貢献することが期待される。

2. Nakashima T, Hirose A, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T, Morphometric analysis of the brain vesicles during the human embryonic period by magnetic resonance microscopic imaging, Congenit Anom (Kyoto). 2012 Mar;52(1):55-8, doi; 10.1111/j.1741-4520.2011.00345.x （概要), [OpenAccess]

４回生から約３年かけた力作になりました。英語論文として発表することもできました。ご苦労様でした。