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 静脈管の形成過程 卒業研究発表が行われました（1/27（水）高井ホール） 発表者と基礎系教員が会場、他はZoom視聴という変則的な状況で行われました。 会場での発表になれていないと、Zoomのリハーサルより時間がかかってしまうようで、弊研究室は、全員時間オーバー（若干ですが）でした。 ヒト胚子期・胎児期初期における臍帯から心臓までの短絡路の定量的形態解析 磯谷菜穂子 ヒトの胚子期・胎児期初期における上肢・下肢の位置の定量解析 熊野陽介 胎児期初期における左心房の形態形成―左心耳の形成と肺静脈が左心房に取り込まれる過程の検討 福井成美 胚子期、胎児期における小脳テントおよび周辺硬膜組織の三次元的解析 松成千恵子 ラット膝関節の発生と半月大腿靭帯の形態形成 石田かのん（青山研）  北沢さんの修論がJ Anatomyに受諾されました。 ヒト腎臓の尿路樹と腎小体には下記のような不可思議なことが知られています。
これを説明するモデルはいくつか提唱されていましたが、決着していませんでした。 私達はヒト胚子期の腎臓の形成を、尿路樹形成と糸球体形成との相互関係に着目し定量的に詳細に検討しました。得られたデータを合理的に説明できる以下の様なモデルを提唱しました
同モデルは、これまで提唱されていた３つのモデルのうちの3番目を支持するものです。 Kitazawa H, Fujii S, Ishiyama H, Matsubayashi J, Ishikawa A, Yamada S, Takakuwa T. Nascent nephrons during human embryonic development: Spatial distribution and relationship with urinary collecting system. J Anatomy 2021; 238, 455-466, in press.DOI: 10.1111/JOA.13308  AbstractThe two major components of the metanephros, the urinary collecting system (UCS) and nephron, have different developmental courses. Nephron numbers vary widely between species and individuals and are determined during fetal development. Furthermore, the development of nascent nephrons may contribute to the expansion of the proximal part of the UCS. This study investigated the distribution of nascent nephrons and their interrelationship with UCS branches during human embryogenesis. We obtained samples from 31 human embryos between Carnegie stages (CSs) 19 and 23 from the Kyoto Collection at the Congenital Anomaly Research Center of Kyoto University in Japan. Serial histological sections of the metanephros with the UCS were digitalized and computationally reconstructed for morphological and quantitative analyses. The three-dimensional (3D) coordinates for the positions of all UCS branch points, end points, attachment points to nascent nephrons (APs), and renal corpuscles (RCs) were recorded and related to the developmental phase. Phases were categorized from phase 1 to phase 5 according to the histological analysis. The UCS branching continued until RCs first appeared (at CS19). End branches with attached nascent nephrons (EB-AP[+]) were observed after CS19 during the fifth generation or higher during the embryonic period. The range of end branch and EB-AP(+) generation numbers was broad, and the number of RCs increased with the embryonic stage, reaching 273.8 ± 104.2 at CS23. The number of RCs connected to the UCS exceeded the number not connected to the UCS by CS23. The 3D reconstructions revealed RCs to be distributed around end branches, close to the surface of the metanephros. The RCs connected to the UCS were located away from the surface. The APs remained near the end point, whereas connecting ducts that become renal tubules were found to elongate with maturation of the RCs. Nascent nephrons in RC phases 3-5 were preferentially attached to the end branches at CS22 and CS23. The mean generation number of EB-AP(−) was higher than that of EB-AP(+) in 19 of 22 metanephros and was statistically significant for eight metanephros at CS22 and CS23. The ratio of the deviated branching pattern was almost constant (29%). The ratio of the even branching pattern with EB-AP(+) and EB-AP(+) to the total even branching pattern increased with CS (9.2% at CS21, 19.2% at CS22, and 45.4% at CS23). Our data suggest the following: EB-AP(+) may not branch further at the tip (i.e., by tip splitting), but branching beneath the AP (lateral branching) continues throughout the embryonic stages. Our study provides valuable data that can further the understanding of the interactions between the UCS and nascent nephrons during human embryogenesis.  藤井さんの研究がPLoS One に受諾されました。 ヒトの気管支の分岐様式についてmonopodial（側方分岐）か dipodial（先端分岐）かについて、気管支の枝の長さを基本に解析し以下のことを見出した
Fujii S, Muranaka T, Matsubayashi J, Yamada S, Yoneyama A, Takakuwa T. Bronchial tree of the human embryo: categorization of the branching mode as monopodial and dipodial, PLoS One 2021, Published: January 15, 2021, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245558 AbstractSome human organs are composed of bifurcated structures. Two simple branching modes—monopodial and dipodial—have been proposed. With monopodial branching, child branches extend from the sidewall of the parent branch. With dipodial branching, the tip of the bronchus bifurcates. However, the branching modes of the human bronchial tree have not been elucidated precisely. A total of 48 samples between Carnegie stage (CS) 15 and CS23 belonging to the Kyoto Collection were used to acquire imaging data with phase-contrast X-ray computed tomography. Bronchial trees of all samples were three-dimensionally reconstructed from the image data. We analyzed the lobar bronchus, segmental bronchus, and subsegmental bronchus. After calculating each bronchus length, we categorized the branching mode of the analyzed bronchi based on whether the parent bronchus was divided after generation of the analyzed bronchi. All lobar bronchi were formed with monopodial branching. Twenty-five bifurcations were analyzed to categorize the branching mode of the segmental and subsegmental bronchi; 22 bifurcations were categorized as monopodial branching, two bifurcations were not categorized as any branching pattern, and the only lingular bronchus that bifurcated from the left superior lobar bronchus was categorized as dipodial branching. The left superior lobar bronchus did not shorten during the period from CS17 or CS18, when the child branch was generated, to CS23. All analyzed bronchi that could be categorized, except for one, were categorized as monopodial branching. The branching modes of the lobar bronchus and segmental bronchus were similar in the mouse lung and human lung; however, the modes of the subsegmental bronchi were different. Furthermore, remodeling, such as shrinkage of the bronchus, was not observed during the analysis period. Our three-dimensional reconstructions allowed precise calculation of the bronchus length, thereby improving the knowledge of branching morphogenesis in the human embryonic lung. ヒト胚子における大脳層構造の初期発生 寺島芽衣  【背景】大脳新皮質の正常発生に関わると言われているサブプレート(SP)は皮質板(CP)とともにカーネギーステージ(CS)21に形成が開始する。SPの欠如は統合失調症等の発達異常に関わるとも報告されているが、成人では消失しているとされる。この過程について形成初期の組織観察や胎児期におけるMRI画像を用いた三次元的解析は行われているが、初期発生における詳細な三次元的検討は行われていない。本研究ではヒト胚子期終期および胎児期初期における大脳層構造の成長変化を立体化・可視化することを目的とした。 【対象と方法】京都大学大学院医学研究科附属先天異常標本解析センター所有のヒト胚子6個体(CS21~23)およびドイツ、ゲッティンゲン大学所有のヒト胎児2個体(頭殿長39mm, 64mm)の計8個体の連続組織切片をデジタル化し、層構造を中心とした大脳の立体像を作成した。この組織像・立体像をもとに大脳層構造、特にSP-IZについて1)組織観察、2)三次元的形態観察、3)立体像を用いた定量解析を行った。定量解析では厚さ、表面積、体積を用いた。今回用いたHE染色の組織像ではSPと中間層(IZ)の判別が不可能であったため、サブプレート-中間層(SP-IZ)を1つの層として解析を行った。 【結果】1)組織観察：層構造はCS21から観察され、CS22で明白に見られるようになった。胚子期において細胞密度を求めたところCPのみCS21から22にかけて密度が高くなったが、他の層は安定が見られた。また各個体において隣り合う層の細胞密度について有意差が見られた。 2)三次元的形態観察：SP-IZはCS21において側頭部の一部に存在し、CS22以降この範囲を中心とした拡大が見られた。大脳の拡大同様、CS23でSP-IZの急速な拡大が見られ、胎児期に入ると大脳全体に観察された。室間孔、下垂体を通る冠状面においてはCS22から断面上に層構造が確認できるようになり、胎児期にかけてSP-IZの厚みが増す様子が確認された。 3)立体像を用いた定量解析：(a)厚さ：SP-IZの厚さを立体的に表示し側頭部に厚い領域が集中する様子を可視化した。また各個体におけるCP, SP-IZの厚さの中央値、最大値は頭殿長に従って増加が見られた。CPよりSP-IZの方が成長速度は速く、CP, SP-IZどちらも中央値より最大値の変化の方が大きく見られた。 (b)表面積：大脳実質及びCP, SP-IZの表面積は頭殿長の2乗に比例して増加し、発生が進むにつれCP,SP-IZの面積が実質全体に広がった。 (c)体積：大脳実質及びCP, SP-IZの体積はCRLの3乗に比例した増加が見られた。 (d)左右差：CP及びSP-IZの厚さ、表面積、体積は左右同様の傾向が見られ有意差は見られなかった。 【結論】連続組織切片から大脳立体像を作成することで層構造の形成が開始される胚子期終期から胎児期初期における島皮質領域からのSP-IZの急速な成長変化を可視化し、定量的変化を明らかにした。 51. Terashima, M., Ishikawa A., Männer J., Yamada S.&Takakuwa T. (2021) Early development of the cortical layers in the human brain. Journal of Anatomy, 239, 1039–1049. https://doi.org/10.1111/joa.13488 二次口蓋癒合に伴う口鼻腔領域の形態変化:形態測定学的手法を用いた三次元解析 野原 葵  【背景】口鼻腔領域は口腔、鼻腔と上顎、下顎、舌などの組織により構成される。口蓋は 57. Nohara A, Owaki N, Matsubayashi J, Katsube M, Imai H, Yoneyama A, Yamada S, Kanahashi T, Takakuwa T. Morphometric analysis of secondary palate development in human embryos. J Anatomy, 2022, in press ヒト胚子期・胎児期初期における喉頭軟骨・気管軟骨の3次元的解析 山崎 優 【背景】気管軟骨は気管を囲むU字型の軟骨であるが、胚子期・胎児期の形成過程について詳細は明らかではない。喉頭軟骨は発生過程について検討は進んでいるが、先行研究では、意見が分かれており明確な結論は出ていない。本研究では喉頭軟骨・気管軟骨の形態形成について、立体再構成像により明確化するとともにこれら軟骨の成長過程について、形態計測学的に検討した。 【対象と方法】京都大学大学院医学研究科附属先天異常標本解析センター所有の正常ヒト胚子15個体（CS18-23）およびGöttingen大学（ドイツ）所有の正常ヒト胎児４個体（頭殿長35mm-45mm）、計19個体を対象とした。連続組織切片画像を用いて喉頭軟骨・気管軟骨と軟骨が囲む気道部分の立体再構成像を作成し、喉頭軟骨・気管軟骨について1）組織像の観察、2)立体像の形態観察、3）定量解析を行った。定量解析では軟骨の高さ・周囲長・被覆度、気管半径を計測した。 【結果】1）組織観察：前軟骨について、気管軟骨・輪状軟骨はCS19から、甲状軟骨・舌骨はCS18の時点で形成されていた。軟骨細胞間の基質について、気管軟骨・輪状軟骨・甲状軟骨はCS20から、舌骨はCS19から分泌された。 2）形態観察：気管軟骨はCS20で急速に前軟骨が形成され、それ以降の成長段階では気管・気管支を覆う範囲に顕著な個体差はみられなかった。輪状軟骨はCS21で急速に成長し成人とほぼ同様の形態となった。甲状軟骨は上角より正中へ伸長し、胎児期初期で左右の軟骨版が癒合した。舌骨は両端より伸長し、CS19において正中で癒合した。胎児期になると正中部付近が尾側にも拡大し、正中矢状断面で観察すると”くの字”の形態を示した。 3）定量解析：（a）高さ…気管軟骨について、総気管長に対する総軟骨長の割合はCS20以降のほぼ全ての個体で一定範囲内の値となった。輪状軟骨板と甲状軟骨板は、癒合する時期は異なるが高さは両者とも胚子期で急増し胎児期で横ばいとなった。 （b）気管半径…CS20-22においてCRLの増加に伴い緩やかに増加したが、CS23は前ステージと比較し著しく増加し、CRLとの相関もみられなかった。 （c）周囲長…気管軟骨と甲状軟骨に対し、輪状軟骨は著しい増加傾向を示した。 （d）被覆度…気管軟骨はCS22を境に著増し、成人とほぼ同程度の被覆度となった。 輪状軟骨はCS20、CS21で著しく増加し、CS21で成人と同じ360°まで被覆した。 甲状軟骨はCS22、CS23で著しく増加した。 【結論】喉頭軟骨・気管軟骨の初期分化段階であるCS18から胎児期初期のCRL45㎜の喉頭軟骨/気管軟骨/喉頭腔の立体再構成像を作成し、各軟骨の発生過程を組織学的、形態学的、形態計測学的に明らかにした。 54. Yamazaki Y, Kanahashi T, Yamada S, Männer J, Takakuwa T. Three-dimensional analysis of human laryngeal and tracheobronchial cartilages during the late embryonic and early fetal period. Cells Tissues Organs, 2021 in press |
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