The digestive tract and derived primordium differentiate by following a precise timeline in early human embryos 上野沙季
[背景] ヒトは受精後38週で出生し、前半の8週間は胚子期と呼ばれる。胚子期は外表の形態学的特徴と内部観察に基づき23段階に分類され、これをCarnegie Stage (CS)という。CS9-13の段階は、形成された体節の数で定義されている。このうちCS12-13は、卵黄嚢の閉鎖が進み消化管が形成され、肺・肝臓・膵臓・胆嚢など消化管由来の器官原基が発生・分化する時期である。この時期のヒト胚子については組織観察に基づく様々な症例報告がされているが、複数の個体間での分化状況に関する比較検討は行われていない。本研究では、CS12-13における消化管及びその由来原基の立体構造を明らかにするとともに、CS12-13の期間を細分化し、同一CSに相当する個体間で消化管と由来原基の発生・分化の時系列を比較検討した。
[対象と方法] CS11-13に相当する計42体のヒト胚子連続組織切片を再構築して立体像を作成し、消化管内腔を描出してその形態を観察した。咽頭・肺・胃・肝臓・膵臓領域は組織観察を追加して行った。各個体の体節の数を計測し、体節番号を用いて各器官原基の頭尾方向の位置を検討した。CS12は体節数、CS13は眼の原基の発生を4段階 (gradeⅠ-Ⅳ)に細分化したものを時間的指標とし、消化管と由来原基の分化状況を解析した。外表に異常のみられる6個体についても同様に再構築を行い、正常個体で検討した分化時系列と比較し、消化管の異常の有無について検討した。
[結果] ①消化管と器官原基の形態変化: 消化管では、CS12の体節数24で網嚢の発生、CS13のgradeⅠで8つの咽頭嚢の発生、gradeⅡで胃が紡錘型に分化、中腸ループ・十二指腸ループの形成が観察された。由来原基では、CS12の体節数26で肺原基の発生、体節数27で頭側肝芽の形成、CS13のgradeⅠで肺原基の分岐、背側膵芽原基の発生、gradeⅡで胆嚢原基の発生、gradeⅢで気管の分化、gradeⅣで気管の最長2体節分までの伸長が観察された。②器官原基の位置: 肺は第2体節の高さから尾側へ下降し、CS12の体節数26以降は第4体節付近にとどまっていた。CS13のgradeⅢでの気管分化後も、気管と食道の分岐点は第4体節の高さに位置しており、個体差はほぼなかった。CS12では胃・肝臓が4体節ほど下降していたが、CS13では1体節分の下降にとどまり、背側膵芽・胆嚢も肝臓に近接して下降していた。③異常個体の解析: 異常個体6例中4例は消化管に異常が観察されず、その特徴は作成した分化時系列と一致した。1例は肺原基と中腸領域、もう1例は肝臓原基に分化時系列にあてはまらない形態異常が検出された。
[考察] 胚子の体節数及び細分化した発生段階と、消化管と由来原基の発生・分化時期とは関連性がみられた。CS12-13の消化管の発生と分化は従来考えられていたよりも精確に進行しており、個体差が少ないと考えられる。今回正常個体の観察から得られた分化時系列を参照して、外表異常の個体において消化管の発達異常を検出できた。この時系列解析は、消化管に関する異常の早期発見への有用性が見込まれる。
22. Ueno S, Yamada S, Uwabe C, Männer J, Shiraki N, Takakuwa T, The digestive tract and derived primordia differentiate by following a precise timeline in human embryos between Carnegie stages 11 and 13, Anat Rec (Hoboken) 2016, 299, 439-449, DOI: 10.1002/ar.23314s, (概要)
