概要
プルキンエ線維またはプルキンエ心筋細胞は，心臓伝導系全体の複合体の一部であり，今日では心臓インパルスの発生を担う特定の心筋組織として分類されている。 ダチョウの心臓における心筋伝導系の分布、構造、超微細構造の構成を、光・電子顕微鏡で調べた。 これらの細胞は、SA結節、AV結節、His束および分枝を含む心臓伝導系のほか、心内膜、心膜、冠動脈周囲の心筋、モデレータバンド、右心房の白色繊維シート、AV弁の左中隔付着部などに分布していた。 プルキンエ繊維の大部分は透明で構造の少ないサルコプラズムで構成されており、筋原線維は細胞の周辺の薄いリング状に留まっている傾向がある。 筋原線維は、細胞の周辺にある薄いリング状の部分にとどまっており、繊維の中心部には1つまたは複数の大きな核がある。 超微細構造上、これらは容易に区別できる。 主な特徴は、筋原線維が組織化されていないため、電子密度が低く、外観が淡いことである。 P細胞は通常、2つの核を持ち、細胞質には短く繊細なマイクロフィラメントの塊がランダムに散らばっており、短いサルコメアと筋原線維挿入斑を持つ。 T字管はありません。
1. はじめに
ヤン・エヴァンゲリスタ・プルキンエは、1787年12月18日にリボチョビッツェ（ボヘミア）で生まれました。 彼が最も重要な発見をしたのは、35歳から63歳の間でした。 この年齢は、一般的に人間の最大の創造的波動の生理的尺度を示す。 1850年から1869年に亡くなるまで、プルキンエは自分が拠点としていたプラハの生理学研究所で働いていた。 1835年に大型のプレール顕微鏡を手に入れたことは、プルキンエの組織学・発生学研究にとって重要な転機となった。
俵（1906）は、プルキンエ繊維（P-fiber）から他の束に近づき、その束が自分の束につながっていることを整理しました。 その後、彼は自分の束の近位部に、よくセットされた繊維の叢（彼の著書ではノードと呼んでいる）がつながっていることを発見した。 これが動脈心室結節である。 さらに、プルキンエ線維と心室筋、結節と動脈筋との間にも、相互作用的な接続が見られたという。 犬の心臓の特殊な伝導系の電気的活動は、完全な心肺バイパス中に心内膜に取り付けられた電極を通してその場で記録された。 Armigerらは、子犬や幼犬の海綿体の結合組織には弾性繊維がほとんどないが、成犬の結合組織ではこの要素がよく伸びていると述べている。 また、老犬の海綿体には、細胞外の脂肪滴が分布しており、心室壁に近い接合部には、しばしば脂肪が多く付着していた。
Forsgrenらは、ウシの胎児の心臓において、心筋下部の細胞の束が心筋の主な塊から突出していることを確認した。 その形態的特徴は、プルキンエ線維の束であることを示している。
胎児期のウシのプルキンエ線維と一般的な心筋細胞の超微細構造の比較研究が、ForsgrenとThornellによって行われました。
収容されたディスク、筋原線維の量、ミトコンドリアの配列、グリコーゲンの量、T字管の形成に関する2つの細胞タイプの違いが、徐々に明らかになってきました。 すべての段階において、プルキンエ繊維に典型的な中間フィラメントの重複が見られた。 筋原線維のMバンドは、プルキンエ線維では通常の筋細胞よりも早い段階で発達した。
ダチョウの心臓には、他の鳥類とは異なる特徴があります。
ダチョウの心臓は、他の鳥類とは異なる特徴を持っています。ダチョウでは、胸骨の胸部表面に沿って胸骨心膜靭帯としての繊維質の心膜が付着しています。 筋性弁の中央部は右心室内に垂れ下がり、太い筋性の茎によって粗い頭頂壁に付着している。 左右の肺静脈はそれぞれ独立して左心房に入り、その開口部は隔壁によって完全に分離されている。 ダチョウの心臓では、右心室と左心室の両方に異なる位置にモデレータバンドが見られた。 右心室では、心室の基部付近に1本の腱性のモデレーターバンドがあり、隔壁から筋弁まで伸びている。 また、中隔から頭頂壁まで伸びる右心室の心尖部付近には、通常、腱糸状または平板状のモデレーターバンドが存在する。 左心室では、中隔から頭頂壁に伸びる心尖付近と頭頂壁の海綿体の間に、いくつかの腱性のモデレーターバンドが見られました。 そのため、心臓の機能や生理を正しく解釈するには、解剖学、組織学、心臓伝導系などを十分に理解する必要があります。 心臓とその伝導系の巨視的・微視的解剖は、いくつかの動物種で研究されているが、ダチョウ（Struthio camelus）の心臓に関する包括的な研究は行われていない。
2.材料と方法
2.1. 光学顕微鏡検査
健康なオスのダチョウの心臓5個を使用した。 心臓は屠殺後すぐに屠殺場で採取した。 心臓の平均重量は1054.33±172.34g、長軸の長さは19.33±1.05cm、冠状動脈溝での円周長は35.66±1.04cmであった。 心膜を除去した後，心臓を生理食塩水で洗浄し，続いて10％緩衝性中性ホルマリンに72時間浸漬した（ホルマリンが内腔に浸透するように心室尖端を切断した）。 右心房，左心房，右筋弁，動脈間中隔を分離し，いくつかのセグメントに分けた。 各セグメントは脱水してからパラフィンに包埋した。 6-8 Lmの厚さの連続切片を切り、マウントし、H&EとGreen Masson’s Trichromeで染色した。
2.2. 電子顕微鏡検査
他の3つの心臓は屠殺直後に摘出し、カルノフスキー液に素早く浸して固定した。 組織の立方体（約1mm）を0.1mリン酸緩衝液を加えた1％四酸化オスミウムで後固定した。 エタノールで脱水した後，エポキシ樹脂で包埋した。 薄切片（0.5-1 Lm）をトルイジンブルーで染色し，房室結節の位置を確認した。 超薄切片(600A°)を銅グリッドにマウントし、酢酸ウラニルとクエン酸鉛で染色した後、Philips CM-10電子顕微鏡で観察し、エレクトロマイクログラフを作成した。
3.結果
ダチョウの心臓のプルキンエ線維は大きな特殊な心筋線維である。 通常の筋繊維よりもはるかに大きな直径を持っており、約5.5〜16μmです。 P-fiberの成分の配置は心筋繊維とは異なります。 筋繊維の大部分は透明で構造の少ないサルコプラズマで構成されており、筋原線維は細胞の外周にある細いリング状に留まっている傾向がある。 筋原線維は、細胞の周辺にある薄いリング状の部分にとどまっており、繊維の中心部には1つ以上の大きな核がある（図1）。 ダチョウの心臓のP線維は広く分布していた。 心内膜層、特に心内膜下層全体に、1列または複数列に配列された多数のP線維が見られる（図2）。 心筋では、筋束の間にP線維が見られる。 内皮層にあるP線維のネットワークから外に出ると、多数の伝導線維路がある。 これらの線維路は分裂して筋線維束の間を通り、最終的には線維路の最も細かい部分である単一のプルキンエ線維が筋線維と密接に関連して筋線維束の中に見られる。 これらの筋線維は、通常、冠状動脈の枝に関連して見られる（図3）。 P線維は心外膜層にも見られることがあるが、冠動脈周辺の心筋表面よりも心外膜が突出した部分に見られる。 ダチョウの右心耳では、P線維は心内膜の下の最も外側に、単一の線維または発達した管として見られる。 後者は耳介と右心房の接合部に最も多く見られ、巨視的にはこの接合部で繊維シートと一緒になっています（図4）。
雄ダチョウの心臓の左洞-動脈弁の洞心筋層にあるプルキンエ細胞の顕微鏡写真です。 矢印-筋原線維細胞。
心内膜におけるプルキンエ線維の顕微鏡的な位置からの写真で、層を示すもの、Green Masson’s Trichrome。 矢印-内皮細胞、SE-内皮下層、SA-心内膜、P-プルキンエ細胞、*-結合組織鞘、M-心筋細胞、L-リポフスチン色素。
冠動脈(A)周辺のプルキンエ線維(P)の微細な位置からの顕微鏡写真。 心筋束の間、（M）グリーンマッソンのトリクローム。
(a)
(b)
(a)
(a)
(b)
(a)骨膜筋(PE)の間にある線維性の白いシートの顕微鏡的な位置を示す写真。 雄ダチョウの心臓の右心房（RA）にある繊維状の白いシートの顕微鏡写真。 緑のマソンズ・トリクローム。 CT-結合組織の塊、CO-プルキンエ細胞の柱。 (b) ダチョウの雄の心臓の右心房にある繊維状の白いシート(WP)と関連する節(矢印)の顕微鏡的位置からの写真。 RA-右心房下部、PE-肩筋
心臓の伝導系（洞房結節、動脈心室結節の束とその枝）はこれらの線維で構成されています。 P線維の構造は、伝導系のどの部分で発生するかによって異なります。 洞房結節はP線維と中間線維（外観上、P線維と心筋線維の中間的な線維）で構成されている。 P線維は、この結節の周辺部に位置し、結節から離れていく。 ノードから離れて通過する初期の段階では、厚い接続組織シートを持っています（図5）。
洞房結節（SAN）の顕微鏡位置からの写真で、P細胞（P）、移行細胞（T）、中間体（I）を示す。 洞庭の表面洞弁の矢印-内皮細胞、Green Masson’s Trichome.
房室結節は、心筋の筋線維よりもP線維に近い線維で構成されています。 房室結節の後方はやや狭くなり、動脈心室（His）束として続いています（図6）。 この束自体は多数のP線維で構成されている。 3つの束枝（右・左・再発）はP線維からなり，紐状に配置されている（図7）。
雄ダチョウの心臓における動脈心室結節(AVN)と動脈心室束(AVB)の明瞭な接合部を示す。 緑のマソンズトリクローム。
雄ダチョウ心臓の動脈心室束(AVB)におけるプルキンエ細胞(*)の顕微鏡的位置からの写真。
ダチョウの心臓の左右の心室にあるモデレーターバンドは、不規則な高密度の結合組織だけで構成されており、プルキンエ細胞はモデレーターバンドのコアを満たしています。 束の中のプルキンエ繊維の間には、細胞間のコミュニケーションがあった。
左ストークの房室弁への接続部の顕微鏡位置からの写真。 CT-結合組織塊，P-プルキンエ細胞，E-弾性線維，F-線維芽細胞，C-コラーゲン線維，P-右心室の頭頂壁；H&E.
筋肉質の右房室値の周縁部に太い筋肉質の茎が動脈心室中隔や心室の粗い頭頂壁に付着している。 組織学的にはプルキンエ線維で構成されている（図9）。
雄ダチョウの心臓で，房室弁の解剖学的な位置を示す。 FR-繊維輪、RA-右心房、IV-心室間中隔、M-右筋弁、MS-筋柄、AM-左柄をつなぐ。
電子顕微鏡で見ると、P細胞は容易に区別できる。
電子顕微鏡で見ると、P細胞は簡単に見分けることができます。主な特徴は、組織化された筋原線維がないため、電子密度がなく、軽い外観を持っていることです。 P細胞は通常、2つの核を持ち、細胞質には短く繊細なマイクロフィラメントの塊がランダムに散らばっており、短いサルコメアと筋原線維の挿入プラークを含んでいます。 T字管はありません（図10）。
(a)
(b)
(a)
(b)
(a)2つのP細胞（P）の電顕写真で、折り畳まれた膜（矢印）を表す。 核(N)、筋原線維(M)、ミトコンドリア(Mt)を表しています。
4.考察
プルキンエ線維の分布は様々な哺乳類で研究されています。 哺乳類では、心室の心内膜下結合組織にプルキンエネットワークが分布している。 これらのネットワークは、右および左彼束からの心臓の興奮を心筋に伝導する。 ヒトとイヌでは、ネットワーク内のプルキンエ細胞は、円筒形または房状で、平行に配置されている。 偶蹄類（ヒツジ、ヤギ）では、プルキンエ細胞の連鎖は心筋細胞よりも大きく、2〜8個の楕円形の細胞がこれらのネットワークを形成していた。 これらの細胞はデスモソームやギャップジャンクションによって互いに結合している。 これらの細胞は網状繊維の厚い鞘で覆われている。 ラットやマウスでは、プルキンエ細胞は心室筋細胞とよく似ていて、少し小さい。 ラットとマウスのプルキンエ細胞は心室筋細胞に非常に似ていて、少し小さかったですが、円筒形で、心内膜の心室筋細胞に続いて平行に組織されていました。
鳥の心臓の普通細胞とプルキンエ細胞の一般的な形態については、DiDio、Hirako、SommerとJohnsonの観察結果が確認されています。 鳥のプルキンエ細胞は、ほとんどすべての面で哺乳類のものと似ている。 プルキンエ細胞にはステップ状の椎間板はなく、不規則に配置された膜結合部があり、デスモソーム、筋原線維挿入斑、大きなペンタミナールネクサスを有している。 横管系は存在せず、小胞体の発達も乏しい。 数少ない筋原線維は不規則に配列されている。 プルキンエ細胞には、丸みを帯びたレプトメアの集合体があることが今回観察された。 レプトメアは以前に平子によって記述されており、平子はレプトメアが発生過程で生じた異常な形態の筋原線維であると示唆していた。
レプトメアは、無秩序なフィラメントの大きな塊と一緒に見られたり、一見正常な筋原線維と連続して見られたりすることから、筋原線維の形成や破壊に関連していると考えるのが妥当だと思われます。 伝導系は、洞房結節、房室結節とその束、および細束と細路の非常に複雑なネットワークから構成されている。 SA結節は他の鳥類でも証明されているが、鳥類におけるSA結節の位置、さらには独立した結節としての存在にはまだ疑問がある。 生理学的な証拠から、右前大静脈の末端付近にSA結節が存在すると結論づけた。 ダチョウの心臓の結節は、筋繊維と真のプルキンエ繊維の中間の外観を持つ繊維で構成されている。 結節の周辺にはいくつかの真のP線維があり、そこから離れている。 ダチョウの心臓の耳介の中のP線維の分布は、Davisがハトについて述べたものと似ている。 Prakashは、心房にはP線維がないと述べている。 我々の研究では、P線維は心筋内で血管に関連して見られ、時折、心外膜にも見られる。
ダチョウでは、房室結節は耳介中隔の基部にあります。
ダチョウのAVノードは、耳介中隔の基部にあり、耳介中隔と心室中隔の接合部に非常に近いところにあります。 房室結節は心筋の筋線維よりもP線維に似た線維で構成されており、SA結節の線維とは同一ではないという。 Prakashが報告しているように、我々の研究では房室束は心室間隙の奥深くまで伸びており、その後右枝と左枝に分かれている。 後枝はP線維のネットワークから分かれている。 Prakash氏の記述は、ハトとハクチョウについてのDiDio氏の記述とは完全には一致しないが、ダチョウについてのDrennan氏の記述にはより近いものがある。
ダチョウの心臓で特に興味深い特徴の1つは、右心室と左心室の両方に、異なる場所にモデレータバンドが存在することです。 右心室には、心室の基部に1本の腱性のモデレーターバンドがあり、中隔から筋弁まで伸びています。 また、モデレーターバンドは通常、右心室の頂点付近にあり、隔壁から頭頂壁まで伸びている。 左心室では、中隔から頭頂壁に延びる心尖部付近と頭頂壁の海綿体の間に、いくつかの腱性のモデレーターバンドがある。 モデレーターバンドは過度の膨張を防ぐ傾向があり、伝導系の一部を形成する空洞の内腔を横切るプルキンエ繊維の通過経路として機能している。 解剖学的には、ダチョウの心臓の右心室と左心室におけるモデレーターバンドの位置は他の動物と異なる。 ダチョウの右心室には乳頭筋がなく、モデレーターバンドは心室間隙から筋弁の腹面に直接付着している。
ヒトではモデレーターバンドは心室間隙と心室自由壁の間に伸びており、家畜や偶蹄類ではこれらのバンドは心室間隙から乳頭筋まで伸びており、外陰部のカスプには接続されていない。 ダチョウの左心室では、乳頭筋が存在するにもかかわらず、これらのバンドは乳頭筋とは無関係である。 司会者バンドの組織学的構造は、それらが結合組織と導電性組織と様々な割合で筋肉組織を持っていることを示した 。 これは、ヒト、ウンギョウ、ヒツジ、ヤギの心臓のものと似ているが、肉食動物では、本物のモデレーターバンドは見つかっていない。 大きさや形がどうであれ、ダチョウなどではモデレーターバンドは心室間中隔から左右の心室の自由壁までの最短経路と考えなければならない。 プルキンエ繊維はダチョウと犬ではサイズが大きく、ほとんどの細胞の特徴が似ているが、ダチョウでは核周囲に透明な部分がない。 これらの細胞にはわずかにグリコーゲンがあるが、ヒトや哺乳類ではこれらの細胞はグリコーゲンが豊富である。 プルキンエ繊維は束状に組織されており、細胞間の連絡はあるが、横方向の連絡はほとんどない。 ダチョウでは、プルキンエ細胞の周りに結合組織の鞘があるが、ヒトや哺乳類ではこれらの細胞の周りに繊維状の鞘はない。 このような束ねた繊維の構成は、伝搬したインパルスの広がりを大きくし、横方向の広がりを抑制する。 右心室では、心室の基部について1本の筋腱性中隔帯があり、これは心室間中隔から筋弁の筋梗塞まで伸びている。 それは単一で、時には分岐していました。
謝辞
著者は資金援助をしてくれたShiraz UniversityのResearch Councilに感謝しています。