Cardiovascular System Development

By | November 29, 2011

This post is a brief summary of the topic, intended to be used for an academic purpose. The contents and images are derived from the references. It is recommended to read the original references in order to find detailed contents.

References:

  1. T. W. Sadler, (2006) Langman’s Medical Embryology (10th ed) pp.271-273.
  2. 상게서, 황영일 외 6인 역, 192-194쪽.
  3. UNSW Embryology, Cardiovascular System Development (Access: November 29, 2011.)

The entire cardiovascular system—heart, blood vessels, and blood cells—originates from the mesodermal germ layer. Although initially paired, by the 22nd day of development the two tubes (Figs. 11.3 and 11.4) form a single, slightly bent heart tube (Fig. 11.6) consisting of an inner endocardial tube and a surrounding myocardial mantle. During the 4th to 7th weeks the heart divides into a typical four-chambered structure.

전체 심장혈관계통, 즉 심장과 혈관, 혈구는 중배엽에서 생긴다. 처음에는 심장대롱이 쌍으로 되어 있지만 발생 22일이 되면 두 개의 심장대롱(그림 11.3, 11.4)은 약간 구부러진 하나의 심장대롱을 형성한다(그림 11.6). 이 관은 내부의 심장속막대롱과 그것을 둘러싸는 심장근육덮개로 이루어져 있다. 발생 4주에서 7주 사이에 심장은 전형적인 2심방과 2심실의 구조를 갖춘다.

Septum formation in the heart in part arises from development of endocardial cushion tissue in the atrioventricular canal (atrioventricular cushions) and in the conotruncal region (conotruncal swellings). Because of the key location of cushion tissue, many cardiac malformations are related to abnormal cushion morphogenesis.

심장속막방석 조직이 심방심실관(심방심실방석)과 원뿔줄기부위(원뿔줄기팽대)에서 발생함으로써 심장사이막 형성에 부분적으로 기여한다. 방석조직은 매우 중요한 곳에 자리잡고 있기 때문에 많은 심장기형이 방석조직의 비정상적 형태 발생과 관련하여 나타난다.

Septum Formation in the Atrium. The septum primum, a sickle-shaped crest descending from the roof of the atrium, begins to divide the atrium in two but leaves a lumen, the ostium primum, for communication between the two sides (Fig. 11.14). Later, when the ostium primum is obliterated by fusion of the septum primum with the endocardial cushions, the ostium secundum is formed by cell death that creates an opening in the septum primum. Finally, a septum secundum forms, but an interatrial opening, the oval foramen, persists. Only at birth, when pressure in the left atrium increases, do the two septa press against each other and close the communication between the two. Abnormalities in the atrial septum may vary from total absence (Fig. 11.19) to a small opening known as probe patency of the oval foramen.

심장사이막형성. 첫째사이막은 심방 천장에서 자라 내려오는 낫 모양의 능선으로, 심방을 완전히 양분하지는 못하고 첫째구멍이 남아 있어서 양쪽 심방이 서로 교통한다(그림 11.14). 나중에 첫째사이막과 심장속막방석이 합쳐지면서 첫째구멍이 막힐 때 첫째사이막에 세포죽음이 일어나 둘째구멍이 생긴다. 최종적으로 둘째사이막이 생기지만 심방사이구멍인 타원구멍은 계속 남는다. 출생기에 비로소 원심방압력이 증가하여 두 사이막이 서로 눌리므로 두 심방 사이의 교통이 막히게 된다. 심방사이막 기형은 다양하여 사이막 전체가 없을 수도 있고(그림 11.19), 작은 타원형 구멍만이 존재할 수도 있다(틈새타원구멍; probe patency).

Septum Formation in the Atrioventricular Canal. Four endocardial cushions surround the atrioventricular canal. Fusion of the opposing superior and inferior cushions divides the orifice into right and left atrioventricular canals. Cushion tissue then becomes fibrous and forms the mitral (bicuspid) valve on the left and the tricuspid valve on the right (Fig. 11.17). Persistence of the common atrioventricular canal (Fig. 11.20) and abnormal division of the canal (Fig. 11.21B) are well-known defects.

심방시실관에서의 사이막 형성. 심장속막방석 네 개가 심방심실관 주위에 형성된다. 마주보는 위와 아래심장속막방석이 융합하여 심방심실관을 오른쪽과 왼쪽 심방심실관으로 분할한다. 이어서 방석조직이 섬유화되어 오른쪽에 삼첨판막과 왼쪽의 이첨판막을 만든다(그림 11.17). 공통심방심실관의 존속(그림 11.20)과 심방심실관의 비정상적인 분할(그림 11.21B)이 잘 알려진 기형들이다.

Septum Formation in the Ventricles. The interventricular septum consists of a thick muscular part and a thin membranous portion (Fig. 11.25) formed by (a) an inferior endocardial atrioventricular cushion, (b) the right conus swelling, and (c) the left conus swelling (Fig. 11.23). In many cases these three components fail to fuse, resulting in an open interventricular foramen. Although this abnormality may be isolated, it is commonly combined with other compensatory defects (Figs. 11.28 and 11.29).

심실사이막형성. 심실사이막은 두꺼운 근육부분과 얇은 막부분으로 되어 있는데(그림 11.25), 막부분의 구성요소는 다음과 같다. (a) 아래심방심실속막방석, (b) 오른쪽 심장원뿔팽대, (c) 왼쪽 심장원뿔팽대(그림 11.23). 이상 세 가지 요소가 합쳐지는 것이 실패하여 심실사이막에 구멍이 생기는 경우가 흔히 일어난다. 이와 같은 기형은 독립적으로 나타날 수도 있지만, 종종 다른 보상적 결함이 동반된다(그림 11.28, 11.29).

Septum Formation in the Bulbus. The bulbus is divided into (a) the truncus (aorta and pulmonary trunk), (b) the conus (outflow tract of the aorta and pulmonary trunk), and (c) the trabeculated portion of the right ventricle. The truncus region is divided by the spiral aorticopulmonary septum into the two main arteries (Fig. 11.22). The conus swellings divide the outflow tracts of the aortic and pulmonary channels and with tissue from the inferior endocardial cushion close the interventricular foramen (Fig. 11.23). Many vascular abnormalities, such as transposition of the great vessels and pulmonary valvular atresia, result from abnormal division of the conotruncal region; they may involve neural crest cells that contribute to septum formation in the conotruncal region.

심장팽대에서의 사이막 형성. 심장팽대는 (a) 동맥줄기(대동맥과 허파동맥줄기), (b) 심장원뿔(대동맥과 허파동맥의 출두통로), (c) 근육기둥이 있는 오른심실의 일부분으로 나뉜다. 동맥줄기 부분은 나선형 경로의 대동맥허파동맥사이막에 의하여 두 개의 동맥으로 나뉜다(그림 11.22). 심장원뿔팽대는 대동맥과 허파동맥의 출구통로를 분리하며, 아래심장속막방석은 심실사이구멍을 막는다(그림 11.22). 큰혈관자리바꿈과 허파동맥판막폐쇄와 같은 혈관기형은 원뿔줄기가 기형적으로 분할되어 생긴다.

The aortic arches lie in each of the five pharyngeal arches (Figs. 11.35). Four important derivatives of the original aortic arch system are (a) the carotid arteries (third arches); (b) the arch of the aorta (left fourth aortic arch); (c) the pulmonary artery (sixth aortic arch), which during fetal life is connected to the aorta through the ductus arteriosus; and (d) the right subclavian artery formed by the right fourth aortic arch, distal portion of the right dorsal aorta, and the seventh intersegmental artery (Fig. 11.35B). The most common vascular aortic arch abnormalities include (a) open ductus arteriosus and coarctation of the aorta (Fig. 11.37) and (b) persistent right aortic arch and abnormal right subclavian artery (Figs. 11.38 and 11.39), both causing respiratory and swallowing complaints.

다섯 쌍의 인두굽이에 각각 대동맥활이 형성된다(그림 11.35). 대동맥활 계통에서 형성되는 네 가지 중요한 구조물은 다음과 같다. (a) 목동맥(셋째대동맥활), (b) 대동맥활(왼쪽 넷째대동맥활), (c) 허파동맥(여섯째대동맥활), 이것은 태생기 동안 동맥관을 통하여 대동맥에 연결된다, (d) 오른쪽 넷째대동맥활, 오른등쪽대동맥의 먼쪽 부분과 일곱째 분절사이동맥에 의하여 형성되는 오른빗장밑동맥(그림 11.35B). 가장 흔한 대동맥활의 기형은 다음과 같다. (a) 동맥관존속과 대동맥협착(그림 11.37), (b) 오른쪽 대동맥활의 존속과 비정상적인 오른빗장밑동맥(그림 11.39). (b)는 호흡장애와 삼킴의 장애를 일으킨다.

The vitelline arteries initially supply the yolk sac but later form the celiac, superior mesenteric, and inferior mesenteric arteries, which supply the foregut, midgut, and hindgut regions, respectively.

난황동맥은 처음에는 난황주머니에 혈액을 공급하지만 나중에는 복강동맥, 위창자간막동맥, 아래창자간막동맥이 되는데, 이것은 각각 앞창자와 중간창자, 뒤창자 부위를 담당한다.

The paired umbilical arteries arise from the common iliac arteries. After birth the distal portions of these arteries are obliterated to form the medial umbilical ligaments, whereas the proximal portions persist as the internal iliac and vesicular arteries.

배곱동맥 한 쌍이 온엉덩동맥에서 시작한다. 태어난 후에 이 동맥의 먼쪽부분은 막혀서 안쪽배꼽인대가 되지만 몸쪽 부분은 속엉덩동맥과 위방광동맥으로 남는다.

Venous System. Three systems can be recognized: (a) the vitelline system, which develops into the portal system; (b) the cardinal system, which forms the caval system; and (c) the umbilical system, which disappears after birth. The complicated caval system is characterized by many abnormalities, such as double inferior and superior vena cava and left superior vena cava (Fig. 11.46).

정맥계통에는 세 개의 계통이 관찰된다. (a) 난황정맥계통, 장차 문맥계통으로 발달한다. (b) 기본정맥계통, 장차 대정맥계통을 이룬다. (c) 배꼽정맥계통, 티어난 후 사라진다. 복잡한 대정맥계통은 특히 겹위대정맥, 겹아래대정맥과 왼위대정맥(그림 11.46) 등과 같은 기형이 많은 것이 특징이다.

Changes at Birth. During prenatal life the placental circulation provides the fetus with its oxygen, but after birth the lungs take on gas exchange. In the circulatory system the following changes take place at birth and in the first postnatal months: (a) the ductus arteriosus closes; (b) the oval foramen closes; (c) the umbilical vein and ductus venosus close and remain as the ligamentum teres hepatis and ligamentum venosum; and (d) the umbilical arteries form the medial umbilical ligaments.

출생시 변화. 태어나기 전에는 태반순환에 의하여 산소가 태아에게 공급되지만 출생 후에는 허파에서 가스 교환이 일어난다. 순환계통에서는 출생시, 그리고 출생 후 한 달 이내에 다음과 같은 변화가 일어난다. (a) 동맥관이 닫히고, (b) 타원구멍이 닫히고, (c) 배곱정맥과 정맥관이 막혀서 간원인대와 정맥관인대로 남으며, (d) 배꼽동맥은 막혀서 안쪽배꼽인대를 형성한다.

Lymphatic System. The lymphatic system develops later than the cardiovascular system, originating as five sacs: two jugular, two iliac, one retroperitoneal, and one cisterna chyli. Numerous channels form to connect the sacs and provide drainage from other structures. Ultimately the thoracic duct forms from anastomosis of the right and left thoracic ducts, the distal part of the right thoracic duct, and the cranial part of the left thoracic duct. The right lymphatic duct develops from the cranial part of the right thoracic duct.

림프계통. 심장혈관계통보다 늦게 발생하며 여섯 개의 주머니, 즉 목림프주머니 두 개, 엉덩림프주머니 두 개, 복막뒤림프주머니 한 개, 가슴림프관팽대 한 개에서 유래한다. 각 주머니 사이에 많은 통로가 형성되고 각기 다른 구역의 림프액 배출을 담당한다. 궁극적으로 가슴림프관은 좌우의 가슴림프관 사이의 연결 통로, 오른가슴림프관의 면쪽부분과 왼가슴림프관의 위쪽 부분에 의하여 형성된다. 오른림프관은 오른가슴림프관의 위쪽 부분에서 발생한다.

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