为什么心脏长在左边？

人体各项生命活动的正常维持，都离不开血液循环系统输送营养和代谢废物，而给全身输送血液的动力器官就是心脏。可以说，心脏是人体的发动机。不过，你有没有思考过，为什么心脏会长在我们身体的左边呢？

为了解释清楚这个问题，需要回到胚胎发育的过程中。

循环系统是正在发育的胚胎中第一个发挥功能的系统，心脏则是第一个发挥功能的器官。大约在胚胎形成后的第2～3周，中胚层左右两侧的心脏形成细胞发育为2个由肌细胞构成的心管，2个心管随后融合到一起，形成原始心管。大约在第4周，原始心管扭曲形成具有单个心房和单个心室的双腔管。如果通过手术阻止左右两侧心脏形成细胞的融合，将会在身体的两侧形成分离的心脏。

图片来源：Wikipedia

发育至此，胚胎心脏仍是左右对称的。但由于心包内的空间所限，原始心管随着发育会形成S形的弯曲。而未来把血泵入主动脉的左心室此时就被扭到了左边。不过，此时心脏虽然有了左右之分，但整体上仍是位于腹中线位置，并没有位于身体的左边。随着心脏进一步的发育，也仅是心尖朝向身体左侧，这种状态的心脏称为左位心。

究竟是什么让心脏发育产生了方向性呢？研究发现，位于胚胎中轴线上原结位置的结细胞表面长有纤毛，这些纤毛的运动能让胚胎外部的液体产生定向流动，从而激发了下游控制左右侧特异生长的基因，产生了发育中的方向性。当敲除与纤毛运动有关的基因时，小鼠体内的器官便会左右随机分布。

A. 发育早期（第8.25天）的小鼠胚胎，展示原结周围和侧向位置与左右相关基因的不对称表达；B. 原结由中间凹陷处具有活动性纤毛的结细胞和外周具有不动的感觉纤毛的冠细胞组成；C. 穿过原结的横截面展示在冠细胞纤毛表达的Pkd1l1-Pkd2复合体感知向左的流动。

人类也是如此，人群中大约每10万人中有1名是右位心，其中40%～50%并发心内畸形，这些患者大多伴有原发纤毛运动障碍。此外，人群中还存在所有脏器的方向都与正常状态的人相反的完全镜面人，不过这些人一般没有明显异常。

本文摘编自《科学世界》2018年第6期。

作者 | 王天祥

新媒体编辑 | 张丽君

审核 | 周辉

往期推荐