[論文レビュー] Absence of Typical Haversian System from the Compact Bone of Some Reptile and Bird Species

Yasser A. Ahmed, Mohamed Abdelsabourv Khalaf+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2017

Comparative Animal Anatomy Studies参考文献 15被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、ヒstological解析を用いて、特定の爬虫類および鳥類種において、通常のハーバーシアン系が存在しないコンパクトな骨の状態を調査した。研究結果は、ゲッコウモドキに血管化が認められず、ナイルモニターは高い血管化を示し、アヒルやガチョウなどの鳥類では、骨の微細構造が変動的であり、一部の領域では密なハーバーシアン組織が、他の領域では一次オステオンが認められることを示した。これは、哺乳類に特徴的なハーバーシアン系が、アミノートの内骨格において普遍的ではないことを示している。

ABSTRACT

Background and Objective: Mammalian compact bone is composed mostly of Haversian system. Although there are many studies describing the typical Haversian system in mammals, there are few studies conducted on bones from non-mammalian species. The objective of the current study was to investigate the existence of the typical Haversian system in compact bones from reptiles and birds. Materials and Methods: Femora were collected from geckos, Nile monitors, sparrows, ducks and geese. Samples were then, fixed in 10% paraformaldehyde and embedded in paraffin. Paraffin sections were stained with hematoxylin and eosin or Von Kossa and then examined using light microscopy. Results: The current study showed different histological structures of compact bones from studied species and an absence of the typical Haversian system seen in mammals. The compact bone of geckos was mostly avascular, while Nile monitor bone was highly vascular. Sparrow bone showed one side vascular and the other side avascular. The vascularity was represented by primary vascular canals surrounded by a few irregularly arranged osteocytes inside their lacunae forming primary osteons. Bone tissue from ducks and geese were similar and were composed mostly of dense Haversian tissue, while some areas had primary osteons. Conclusion: The compact bone microstructure in some reptile and bird species lack the typical Haversian system described in mammals. This will be of a great importance in developing a better understanding of long bone anatomy and physiology in different species.

研究の動機と目的

• 非哺乳類種のコンパクトな骨に、典型的なハーバーシアン系が存在するか否かを調査すること。
• ハーバーシアン系がよく文書化されている哺乳類の骨微細構造と比較し、爬虫類および鳥類の骨微細構造を比較すること。
• 非哺乳類のアミノートにおける骨構造の変異の進化的および機能的意味を理解すること。
• 脊椎動物の分類群にわたる長骨の解剖学および生理学的特徴をより包括的に理解することに貢献すること。

提案手法

• ゲッコウモドキ、ナイルモニター、スズメ、アヒル、ガチョウの大腿骨標本を収集した。
• 標本を10%パラホルマールデヒドリドで固定し、パラフィンに埋め込んで切断処理を行った。
• パラフィン切断片をヘマトキシリン・エオシン染色またはヴォン・コッサ染色により染色し、細胞および石灰化マトリックス構造を可視化した。
• 光顕微鏡を用いて、血管化、オステオサイトの配置、オステオンの形態などのヒストロロジカル特徴を観察した。
• 微細構造パターンを、一次オステオン、密なハーバーシアン組織、または無血管のコンパクトな骨に分類した。
• 哺乳類のハーバーシアン系とは対照的に、種間での一貫性のあるパターンや乖離を同定するための比較的分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非哺乳類の爬虫類および鳥類は、哺乳類のコンパクトな骨に特徴的な典型的なハーバーシアン系を示すか？
• RQ2 異なる爬虫類および鳥類種におけるコンパクトな骨の微細構造的変異は何か？
• RQ3 研究対象の種々の大腿骨コンパクトな骨における血管化の分布はどのように異なるか？
• RQ4 一次オステオンまたはハーバーシアン様構造が、これらの種において哺乳類のハーバーシアン系をどの程度置換または模倣しているか？
• RQ5 非哺乳類のアミノートにおける典型的なハーバーシアン系の欠如または存在は、骨生理学および進化にどのような意味を持つのか？

主な発見

• ゲッコウモドキの大腿骨コンパクトな骨は主に無血管であり、典型的なハーバーシアン系を欠いていた。
• ナイルモニターの骨は、高い血管化を示し、一次血管管と不規則に配列されたオステオサイトが一次オステオンを形成していた。
• スズメの大腿骨は片側に血管化を示し、反対側は無血管であった。
• アヒルおよびガチョウの骨組織は類似しており、主に密なハーバーシアン組織で構成されていたが、一部の領域には一次オステオンが認められた。
• 哺乳類の骨に特徴的な典型的なハーバーシアン系は、調査された爬虫類および鳥類種のコンパクトな骨に存在しなかった。
• 種間における微細構造の多様性は、哺乳類のハーバーシアン系がアミノートの内骨格において普遍的ではないことを示している。