인태아에서 신근 및 굴근의 근섬유형 발현에 관한 연구

Abstract

[한글]

재활의학 분야에서 진단이나 치료의 주요 대상인 근육의 발생이나 손상 후 형태적 특성은 주로 실험동물에서 얻은 것이며, 인간에서 근육의 발생에 관한 자료가 거의 없어 이에 관한 체계적인 연구가 시급한 실정이다. 효소 조직화학적 방법을 적용한 연구 결과를 보면 발생 중 섬유형들이 출현하는 시기가 보고에 따라 다르며, 시기에 따라 각 섬유형의 비율 등에 관해서도 연구가 거의 없다. 재활의학 분야에서 중요한 근육의 구조, 기능 및 병리를 이해하는데 중요한 이론적 배경을 제공해주는 인간 사지 근육의 발생에 관해서는 아직도 연구가 거의 되어 있지 않은 실정이다. 따라서 이 연구에서는 발생 중인 인간 배자 및 태아를 이용하여, 사지의 외형 발생, 사지의 조직 분화에서 근육 성분의 발생, 상완(상완삼두근과 상완이두근), 대퇴(대퇴직근과 대퇴이두근) 및 하퇴(전경골근과 비복근)의 대표적인 신근과 굴근의 초기 발생 및 형태 형성, 근섬유형의 분화 및 성장 등을 연구하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 상지는 발생 12기의 후기에 출현하여, 발생 13기에 초승달 모양, 발생 14기에 반타원 모양, 발생 15기에 특징적인 원시수판을 형성하였다. 발생 16기에 손목 부위가 뚜렷하게 잘록하였고, 발생 17기에 수지방사가 관찰되었다. 발생 18기에 수지간절흔이 형성되기

시작하였고, 이후 절흔이 더욱 뚜렷해지면서 손가락이 뚜렷해졌다. 발생 23기에 손가락 끝에 패드(pad)가 형성되어 성인에서와 유사해졌고, 이후 태아기에 크기와 비율이 점차 성인형으로 바뀌었다. 하지는 상지에 비해 대체로 1 발생기 정도 느리게 발생이 진행되었다.

2. 처음 사지싹은 표면외배엽과 치밀한 체벽중배엽으로 이루어졌으며, 외배엽 비후가 관찰되다가 곧 첨외배엽능선을 형성하였다. 사지의 중간엽에서 가장 먼저 혈관이 형성되었으며, 중간엽이 축합되면서 척수신경이 자라 들어갔고, 축합된 중간엽에서 골격 성분이 구분되면서 마지막으로 근육 성분이 구분되었다.

3. 상지의 근육 성분은 발생 17기에, 하지는 발생 18기에 처음 출현하였다. 처음에는 중간엽의 축합 상태이었으나, 곧 근세사가 관찰되고 근섬유 다발이 뚜렷이 구분되었다. 태아기 초에는 섬유 다발 사이의 간격이 넓었으나, 발생 21주 이후에 간격이 좁아지고 납작한 핵이 주변부에 위치하는 등 성숙된 모습을 보이기 시작했다.

4. 발생 17주 이전의 태아에서는 모든 근육에서 미분화형인 IIc형 섬유만 관찰되었으나, 발생 17주에 모든 근육에서 큰 I형 섬유가 출현했고 발생 28주에 I형 섬유가 출현하였고, 발생 31주에 IIa 및 IIb형 근섬유가 출현하였다. 이들 섬유형의 출현 시기는 신근과 굴

근, 상지와 하지, 근위와 원위에 따른 차이는 없었고, 각 근육에서 이들 근섬유형에 비율 차이는 일부 근육의 경우를 제외하고는 없었다. 근섬유형을 구별하지 않고 각 시기 별로 근섬유의 크기를 계측하여 통계 처리한 결과 상완에서 신근이 굴근보다 컸고, 상완의 신근이 대퇴의 신근보다 컸다. 각 근섬유형에 따른 크기를 보면 IIc형과 큰 I형은 상지의 신근이 굴근보다 컸으며, 큰 I형은 대퇴와 하퇴에서 굴근이 신근보다 컸다.

[영문]

This study was performed to know the differentiation of fiber types in developing human skeletal muscles of the extremities.

The material consisted of muscle samples from different muscles, i. e. biceps brachii, triceps brachii, quadriceps femoris, biceps femoris, tibialis anterior, and gastrocnemius, of 55 fetuses between 4 and 34 week of development.

Serial crossly cut frozen sections of different 6 muscles were stained with H-E, PAS, Masson's trichrome, NADH-TR, myofibrillar ATPase(preincubation at PH 4.3, 4.6, 10.3 ) and analyzed quantitatively as well as qualitatively.

The results are as follows :

1. By the end of the stage 12, the upper limb was observed as small elevation. The lower limb bud appeared one stage later. With further growth, the upper and lower limbs became adult shape.

2. The limb buds consisted of a core of mesenchyme and a covering layer of the ectoderm. At the apex of the buds, the ectoderm was somewhat thickened and was known as the apical ectodermal ridge. Blood vessels were developed first and

various spinal nerves penetrated into the mesenchyme, then osseous components were developed and finally limb musculature was found.

3. The first identification of the upper limb musculature was found at stage 17. The lower limb musculature appeared at stage 18.

4. All muscles consisted of undifferentiated type IIc fibers before the 17th week of development. Large type I fiber began to appear around 17th week. Type I fibers appeared around the 28th week. Type IIa and IIb fibers appeared around the 31th week. The timing of the fiber type expression was equal to all 6 muscles and there were no differences in percentage of fiber types except a few cases. When muscle fiber size was measured at each developmental stage without consideration of fiber types, fiber size of extensor was larger than flexor muscle of the upper extremity. Also larger in extensor muscle of upper extremity than in extensor muscle of the thigh. Type IIc and large type I fibers were larger in extensor muscle than in flexor muscle of the upper extremity and large type I fibers of flexor muscles of lower extremity are larger than those of extensor of lower extremity.