心筋線維は螺旋状の経路を持つ

  心臓の役割は.血液の流れを駆動し.臓器や組織に十分な血流を供給して酸素やさまざまな栄養素を供給するとともに.代謝の最終産物(二酸化炭素.尿素.尿酸など)を運び出し.細胞が正常な代謝と機能を維持できるようにすることである。 例えば.人の心臓が静かな状態で1分間に70回拍動し.1回につき70mlの血液を送り出すとすると.1分間に約5リットルの血液を送り出すことになり.人の心臓が一生の間に行う仕事は.3万kgのものをヒマラヤの頂上まで上に持ち上げた時の仕事に相当するのです。 心臓は.まさに人体の奇跡的な器官です。  1628年.イギリスの医師ハーヴェイ(1578-1657)は「心臓と血液の動きに関する論文」という本を出版した。 解剖学的な観察と40種類の動物での実験から.血液は体内で連続的に循環していると結論づけたのだ。 彼は.心臓の右と左の部分が同時に収縮しないこと.右と左の心房の房室開口部.右と左の心室の弁が一方通行であること.静脈の静脈弁も一方通行であることを突き止めた。 どうやら.心臓から押し出された血液は.動脈に沿って全身を流れ.静脈をたどって心臓に戻るようで.弁の働きで血液の逆流を防いでいるようです。 ハーヴェイの発見は.人類の10大科学的発見のひとつと称されているが.循環器系についてはまだ未解決の問題が残っている。 心臓は.その収縮と拡張により.常に血管に血液を送り出す体のエンジンであるが.長年.その内部解剖や実際の働きはあまり理解されず.均質な筋肉質の臓器と考えられてきた。  心筋線維が渦を巻いていることは.1660年にLowerが心尖部において.外側から中心に向かって時計回りに.中心から外周に向かって反時計回りに動いている心筋線維の渦巻きを記録したときに初めて認識された。 この心筋線維の螺旋状のコースは外科医にも注目され.心臓はこれまで考えられていたような均質な筋肉のような器官ではなく.心筋線維が内外に異なる複雑な螺旋状に巻かれていることがわかり.解剖学者はこの奇妙な構造について理解を深めようとしたが.螺旋がどこで始まってどこで終わっているのかを理解することに苦心している。 Torrent-Guasp博士がこの奇跡の結び目をついに解き明かしたのは前世紀になってからである。心臓の螺旋全体を手で完全にほどき.複雑な心筋の螺旋が一本の心筋リボンの二重巻で形成されていることを発見したのである。 この複雑な構造をどのように解き明かしたのかと尋ねると.Torrent-Gausp博士は.個体の発生過程が実は生殖細胞の進化過程を繰り返していることから.生殖細胞の発生に着想を得たと答えた。 ひいては.下等生物から高等生物への心臓の進化を研究することで.間接的に心臓の発生過程を理解することができるのです。 10億年以上前の古代生物であるミミズの心臓は(心臓と言えるかどうかは別として)単純な筋構造であったが.魚が出現した4億年前にはすでに単室のポンプ構造を持っており.2億年前に出現した両生類やは虫類の心臓では.形成された心房室と心室がすでに観察されるが.心房と心室を隔てる房中隔と隔膜は.まだ 心房と心室を隔てている心房中隔と心室中隔は.現在も連絡を取り合っています。 約10万年前に出現したヒトでは.中隔と隔壁がそのまま残っており.ヒトの心臓は右心と左心に分かれた構造を形成していることになる。 生後20日目には.人間の心臓は10億年前の虫の心臓と同じような単純なリボン構造になっている。25日目には.静脈系と動脈系が完全に分離し.魚の心臓の構造に非常に似た1つのポンプ構造を形成する。 30日目には心房中隔と心室中隔が形成され.両生類や爬虫類の心臓のようになり.50日目には心房中隔欠損と心室中隔欠損が閉じて.人間の心臓は完成する。 つまり.人間の心臓は50日の発達で10億年の生殖細胞の進化を繰り返していることになる。 このようにして.Torrent-Gausp博士は.複雑に絡み合った心筋線維を解きほぐした。まず大動脈と肺動脈を分離し.次に右心室の外壁を分離し.さらに心尖部螺旋の表面を覆っている心基部の心筋横線.次に左心室から大動脈を解放し.心尖部螺旋の上行枝と下行枝を分離して心筋線維の向きに心尖部を開いてみたのである。 頂膜の螺旋を筋原線維の方向に開くと.心臓全体が粘液質の帯となり.これを逆の順序で折りたたむと.完全な心臓構造に復元することが可能である。  この複雑な心筋の螺旋構造は.なぜ心臓に存在するのでしょうか? 答えは.ワルツのように.ねじれを容易にすることです。 確かに.心臓は私たちが考えるような風船のように収縮したり膨張したりするのではなく.ダンスのようにねじれたりしているのです。 駆出過程の過程は一種の螺旋状の締め付けであり.拡張期には血液を心臓に引き込むための吸引効果をもたらす活発なねじれ解除の過程でもある。 この現象は.心臓手術で心臓を完全に露出させた状態で.心尖から心基部を見ると.収縮時には心尖が時計回りに.心基部が反時計回りに回転し.心臓が短縮して大動脈に血液を送り出すことが確認できる。拡張時には収縮時と全く逆に.心筋が活発にねじれ.心尖が反時計回りに回転することが確認できる すると.心臓の底部が時計回りに回転して心臓が長くなり.左心房から左心室へ血液を吸い上げる吸引力が生まれます。 術中に心臓のねじれを可視化するだけでなく.多くの学者が現代の医療画像処理技術を駆使して心臓を三次元的に再構築し.心臓が動くときの各部位の相互関係を透視下で明確に見ることができるようにした。 心臓の螺旋をアニメーションで見ることができる。  心臓はほとんど筋肉組織からなる臓器であるため.筋収縮の支点や支持体となる硬い骨・腸骨構造がなく.心筋線維の螺旋構造と特有のねじれ運動により.高度な力学的効率を実現することができる。 正常な心臓では.心筋線維が螺旋状に巻かれているため.15%の心筋線維が収縮すると60%の駆出率が得られるが.心筋線維が水平方向に円周状に巻かれていると仮定すると.15%の線維が収縮しても約30%の駆出率にしかならない。 ある種の病的要因のもと.心不全の段階になると心臓は球状に肥大する傾向があり.このとき心筋線維のコースは垂直交差から水平に近い状態に変化し.心筋収縮の効率が低下する悪循環に陥ってしまうのだ。 その意味で.数十年にも及ぶ個人のライフサイクルの最初から最後まで.心臓が途切れることなく働き続けるためには.心筋の螺旋構造が効率的に機能していることが不可欠なのである。  実は.螺旋は心臓だけでなく.DNAの二重らせん構造.指紋の糸状の模様.髪の毛など.人体の多くの構造物に見られる。生物界に目を向けると.羊の角.カタツムリの殻.ヒナギクのおしべなど.さらに多くの螺旋が見られる。 現実の世界でも.銀河から細胞内のイオンの流れ.そして日常生活でよく見られるあらゆる装飾模様に.よく見ると螺旋構造が見られます。 螺旋は生命のコード.自然のカーブであり.螺旋の動きは生命のダンス.自然のリズムである。