呼吸器系の発生と肺の成熟

呼吸器系は、前腸の腹側突出部である喉頭気管（呼吸器）憩室から発生し、繰り返し分岐して気道と肺のガス交換面を形成します。肺の発生は、古典的には連続した組織学的段階に分けられ、このプロセスの後期段階と肺サーファクタントの産生が、新生児が呼吸できるかどうかを決定します。このトピックでは、胎児期に肺がどのように形成され成熟するかについて説明します。

Definition

呼吸器系の発生とは、前腸由来の呼吸器憩室から気道と肺が反復的な分岐を経て形態形成されることであり、肺の成熟とは、管状期、終末嚢期、肺胞期を経て、肺がガス交換可能となるサーファクタント産生が開始されるまでの進行を指します。

Scope

本項目では、呼吸器系の内胚葉起源、分岐形態形成、肺発生の段階（胚期、腺様期、管状期、終末嚢期、肺胞期）、II型肺胞上皮細胞とサーファクタントの出現、および肺の未熟性が新生児呼吸困難の中心となる理由について扱います。これは発生学における構造的および発生学的参照であり、臨床管理の指示を提供するものではありません。

Key concepts

• 呼吸器（喉頭気管）憩室
• 前腸内胚葉起源
• 分岐形態形成
• 腺様期、管状期、終末嚢期
• 肺胞形成
• II型肺胞上皮細胞と肺サーファクタント
• 上皮-間葉シグナル伝達

Mechanisms

呼吸器原基は、前腸腹側から呼吸器憩室として発生し、内臓中胚葉に包まれます。内胚葉上皮と周囲の中胚葉との間の相互シグナル伝達が、気道樹を生成する反復的な二分分岐を促進します（Herriges & Morrisey, 2014）。組織学的に、肺は胚期、腺様期、管状期、終末嚢期、肺胞期を経て、気道が細分化され、将来のガス交換領域が薄くなり血管新生し、終末嚢が形成されます。管状期および終末嚢期には、II型肺胞上皮細胞の分化により、肺胞表面張力を低下させるリン脂質-タンパク質複合体である肺サーファクタントの合成が可能になります。十分なサーファクタントは、出生時に肺が呼吸をサポートする準備ができているかどうかの重要な決定要因となります（Moore et al., 2020; Sadler, 2018）。

Clinical relevance

サーファクタントの産生と肺胞の成熟は妊娠後期に起こるため、早産児は構造的に未熟な肺を持つ可能性があり、これが新生児呼吸困難の発生学的基礎となります。出生前コルチコステロイドに関する系統的レビューでは、早産のリスクがある女性において胎児肺の成熟が促進されることが報告されています（Roberts & Dalziel, 2006）。本項目は、このような観察の背景にある発生生物学を説明するものであり、個別の診断や治療の決定の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

胎児肺成熟促進に関するエビデンスは、早産のリスクがある女性を対象としたランダム化比較試験を統合した出生前コルチコステロイドに関するコクラン系統的レビューに裏付けられています（Roberts & Dalziel, 2006）。本項目は、ケアを指示するためではなく、エビデンスの状況を特徴づけるためにこれを引用しています。

History

肺発生の段階に基づく記述（腺様期、管状期、終末嚢/肺胞期）は、長年にわたり発生学教育の構造を形成しており、標準的な教科書に記載されています（Moore et al., 2020; Sadler, 2018）。現代の分子発生学は、これらの段階を分岐と分化を制御するシグナル伝達ネットワークと前駆細胞の挙動の観点から再構築しており（Herriges & Morrisey, 2014）、一方、肺の未熟性とサーファクタント欠乏症との臨床的関連性は、RobertsとDalziel（2006）によって統合された試験の動機となりました。

Key figures

• Edward Morrisey
• Keith L. Moore
• Thomas W. Sadler

Seminal works

• herriges-2014
• moore-2020
• roberts-2006

Frequently asked questions

肺はどの胚組織から発生しますか？

気道と肺胞上皮は、前腸腹側の内胚葉から呼吸器憩室として芽生えて派生し、周囲の結合組織、平滑筋、血管は内臓中胚葉から生じます。

新生児の肺にとってサーファクタントが重要なのはなぜですか？

肺の成熟後期にII型肺胞上皮細胞によって産生されるサーファクタントは、終末気腔の表面張力を低下させます。これが十分にないと、未熟な肺は虚脱しやすくなり、これが一部の早産児における呼吸困難の発生学的基礎となります。