胚胎心脏、肺和动脉大血管发育趋势分析

李艺扬,付 艳,田丽娜,单 楠,孙 健,邓琳红,邓伟国＊

(1.吉林大学第一医院妇产科,吉林长春130021;2.吉林大学公共卫生学院儿少卫生与妇幼保健教研室;3.临江市人民医院)

20世纪后期国民经济的高速发展,使人们生活水平大幅提高,同时环境污染也带来了一些影响健康的问题,特别是对胚胎发育的影响。测定不同孕期的胚胎及胎儿心脏、大动脉和肺的径线长度和重量等,对评估其发育状况、判断环境因素影响心血管程度有重要的意义。

1 资料与方法

1.1 资料

1.1.1 研究对象 收集吉林大学第一临床医院妇产科、中日联谊医院妇产科以及长春市部分市区级妇幼保健机构2003年1月至2007年12月由于计划生育原因或者意外终止妊娠的各孕周的胚胎和胎儿共167例。胎龄计算以临床上月经龄推算法估算,即从孕妇末次月经的第一天算起为胚胎第一天,至胎儿娩出共约40周[1]。全部胚胎、胎儿在出生前均已死亡。在获得母亲或其他决定权亲属的同意后用于研究对象。

1.1.2 组龄划分 用于组织学研究的胚胎从孕30天(临床可以获得的最小胚胎)至孕90天共32例,每10天为一个孕龄段,对心脏的发生做组织学观察。90天以后的胎儿,则以每4周为一个孕龄段,用于形态统计研究。90天以后的胎儿,共135例,以每4周为一个孕龄段。

1.2 方法

1.2.1 器官重量的测量 滤纸吸干器官表面液体,置于电子天平(感量500-0.001 g)上读取重量。

1.2.2 器官径线测量 在器官原位或摘除后放于平面用卡尺测量器官各径线。卡尺两卡以接触为准,不得卡入组织。

1.3 统计学处理 测量后所得到的数据采用SPSS 12.0统计分析软件进行相关分析。

2 结果

2.1 心脏的发育与发育趋势 见表1。经心脏各径线值和重量对胚胎发育时间的相关关系分析,r值波动在0.58-0.71,呈明显的正相关(P＜0.05),见表2。心脏的较快速发育出现在胎龄7个月之前,胎龄7个月后心脏发育速度逐渐下降。

表1 不同胎龄胎儿心脏的径线与重量值

表2 心脏及大动脉相关数值与胎龄关系直线回归分析结果

2.2 心脏发育过程的组织学特点 在胚胎30天时心脏已具有雏形。胚胎50天以前的心肌纤维的形态特征类似于平滑肌细胞。光学显微镜下观察心脏切片,可见心肌纤维之间分布较松散,细胞核呈圆形居于细胞中间。胚胎60天后心肌的形态结构发生了明显的变化。首先是肌纤维之间出现密集排列的趋势,次之肌纤维细胞核开始变成椭圆形,细胞核的长轴与肌原纤维方向开始一致。妊娠4-6个月时,心肌纤维排列更加紧密,细胞体积增大,细胞浆丰富,胞核显得较小,表明心肌细胞中肌原纤维合成旺盛。妊娠7个月后的心脏组织学特征同成人心脏基本相似。

胚胎60天后心脏瓣膜已经有了很好的发育。在心脏瓣膜的肌部有3-6层心肌纤维密集排列。在心脏外膜主要由半透明的纤维组织构成,其间散在兰染的细胞核,应该为胶原纤维细胞。在心脏外膜中已有动脉分布。

2.3 大动脉的发育 见表3、4。肺动脉粗于主动脉。胎龄4个月后肺动脉与主动脉的外径发育基本相同,到9个月胎龄时主动脉的外径发育超过肺动脉。升主动脉和肺动脉的长度在5-8个月间发育速度相对慢于其他月份,而这两个动脉外径的发育速度在各胎龄均相近,随着妊娠时间持续而缓慢的增加。胎龄4个月后胎儿无名动脉及其分支、左颈总动脉和左锁骨下动脉都得到良好的发育,并随着胎龄增加。到9个月胎龄时,无名动脉、右颈总动脉、右锁骨下动脉、左颈总动脉和左锁骨下动脉的外径已分别发育到2.0 mm、1.0 mm、1.1 mm、1.5 mm和1.3mm。大多数动脉测量值与胎龄的相关系数r值在0.5以下。

2.4 肺的发育 见表5。整个胚胎发育时期右肺体积、重量均大于左肺。两肺的重量与胎龄有较好的相关系数,r值在0.63以上。但是左、右肺的三维径线与胚胎发育时间的相关性较差,r值波动在0.24-0.69之间,P＜0.05(表6)。表明肺体积的发育受到胸廓发育的影响。

表3 不同胎龄胎儿升主动脉与肺动脉的径线值

表4 不同胎龄胎儿头颈部大动脉外径值(mm)

表5 不同胎龄胎儿肺的发育

表6 肺脏发育与胎龄关系直线回归分析结果

3 讨论

在人胚胎发育过程中,心脏是最先形成的器官,可见心脏在整个发育过程中的重要性。人胚心脏大约是在胚胎发育的第三周开始发生的。在原始血管系统基础上经过长时间生长、合并、新生和萎缩等过程逐渐发育完善的结果[2]。心脏发生于生心区胚盘头端、口咽膜前方的中胚层[3,4]。21天的人胚,出现有节律的收缩管状心。于胚胎22天左右,管状心融合成一条原始心管。心管头端形成心球并与动脉干相连,动脉干将来形成主动脉、肺动脉。在胚胎30天时心脏已具有雏形。心脏、大动脉的生长模式归于一般型。这一类型生长模式的主要特点是一生中有两次生长突增期,第一次出现在胚胎期。心脏是胚胎最先生成和发育的器官,组织胚胎学研究显示胚胎50天以前心肌纤维之间分布较松散,胚胎60天后心肌的形态结构发生了明显的变化。肌纤维之间出现密集排列的趋势,妊娠4-6个月时,心肌纤维排列更加紧密,细胞体积增大,细胞浆丰富,胞核显得较小,表明心肌细胞中肌原纤维合成旺盛。心脏各径线对胎龄的相关分析的R值在0.6左右表明,胚胎心脏的发育并不是匀速的,有时快有时慢。心脏的较快速发育出现在胎龄7个月之前,胎龄7个月后心脏发育速度下降。

1993年古华运等人发表了兰州地区60例4-10个月胎儿主、肺动脉的内径数值[5]。主、肺动脉内径的比值波动在0.64-0.89之间。在任何月份,肺动脉的内径都比主动脉内径大。本检测没有测量这两个动脉的内径,但是测定了它们的外径。测量结果显示,除3月胎龄外,主、肺动脉外径的比值波动在0.98-1.04间,表明主、肺动脉的外径基本是一致的。没有测量胎龄3个月时发自主动脉弓供应头面部和上臂的各动脉外径,这是因为这个胎龄胎儿的头颈部动脉没有发育到能够精确测量的程度。本检测同样测量了头颈部动脉的外径。之前没有看到有关这些数据的报道。

在子宫中完成胎肺结构和功能的发育是出生后能迅速并成功地进行气体交换所必需的。如果胎肺的结构和功能发育不正常或有所延缓,则新生儿的呼吸很可能不够充分,甚至会引起新生儿的呼吸窘迫综合征。母体的营养状况对肺的发育及功能形成有相当重要的影响,妊娠中持续6个星期以上的慢性营养不良可使肺生长减慢[6]。多种内分泌激素、细胞因子及某些转录因子也影响和调节胎肺的发育[7]。胎肺体积和重量是评价胎肺是否正常发育的良好指标。本检测测量了左、右肺的三维径线。左、右肺的三维径线与胚胎发育时间的相关性不令人满意,但是两肺的重量与孕龄有着良好的线性关系,即随着孕龄的增加,两肺的重量也显著增加。整个孕期肺基本呈匀速发育,与15年前相比,大部分月份的双肺平均重量均有所降低。

[1]乐 杰,主编.妇产科学[M].第七版.北京:人民卫生出版社,2008:39.

[2]DeRuiter MC,Poelmann RE,VanderPlas-de Vries I,et al.The development of themyocardium and endocardium inmouse embryos.Fusion of two heart tubes[J].Anat Embryol(Berl),1992,185(5):461.

[3]Srivastava D,Olsonen.A genetic blueprint for cardiac development[J].Nature,2000,407:221.

[4]Tam PP,Zhou SX.The allocation of epiblast cells to ectodermal and germline lineages is influenced by the position of the cells in the gastrulating mouse embryo[J].Dev Biol,1996,178(1):124.

[5]古华运.中国人胚胎发育时序与畸形预防[M].上海:上海医科大学出版社,1993:96-102.

[6]江凌晓,封志纯.肺发育的相关基因[J].国外医学·生理、病理科学与临床分册,2000,20(1):42.

[7]阚 清,顾筱琪,周晓玉.正常胎儿肺发育调节研究进展[J].实用儿科临床杂志,2006,21(20):1428.