胎児の「肺」は胎盤にある―酸素の流れを追えば答えは臍静脈

本問は胎児循環の血流経路を理解し、どこで血液が酸素化され、どこで低酸素の血液と混ざっていくかを追えるかを問う問題である。

基本となる考え方

胎児の肺は羊水で満たされており換気をしていないため、ガス交換の場は肺ではなく胎盤である。母体血から酸素を受け取った血液は、臍静脈を通って胎児に戻る。したがって、胎児体内で最も酸素分圧（PO2）の高い血液は、胎盤を出た直後の臍静脈血である。そこから先は、下大静脈・右心房・左右の心室などで、全身から戻ってきた酸素の乏しい静脈血と順次混ざるため、酸素分圧は次第に低下していく。

血流の順序と酸素分圧

胎盤 → 臍静脈（最も高い）→ 大部分は静脈管を経て下大静脈へ（一部は門脈系を経て肝臓へ）→ 下大静脈で下半身からの静脈血と合流 → 右心房 → 卵円孔を通って左心房・左心室 → 上行大動脈 → 冠動脈・頭頸部・上肢 上大静脈から戻る低酸素の血液は主に右心房から右心室へ向かい、肺動脈 → 動脈管 → 下行大動脈 → 下半身・臍動脈 → 胎盤へと流れる。 このように、「胎盤から胎児へ向かう血管ほど酸素が多く、胎児の組織を通った後の血液ほど酸素が少ない」と整理すれば、正解は臍静脈となる。

胎児循環の3つの短絡路

①静脈管（Arantius管）: 臍静脈と下大静脈をつなぎ、酸素の多い血液を肝臓を迂回させて心臓へ送る。出生後は閉鎖して静脈管索となる。 ②卵円孔: 右心房から左心房への短絡路。下大静脈から流入する比較的酸素の多い血液を左心系へ優先的に導き、上行大動脈から冠動脈と脳へ届ける。出生後、左心房圧が右心房圧を上回ると弁が閉じ、のちに癒合して卵円窩となる。 ③動脈管（Botallo管）: 肺動脈から下行大動脈への短絡路。高い肺血管抵抗のため肺を通れない血液を下半身と胎盤へ送る。出生後に閉鎖して動脈管索となる。

酸素分圧のおおまかな順位

臍静脈 ＞ 静脈管 ＞ 下大静脈（静脈管合流後）≒ 左心房・左心室・上行大動脈 ＞ 下行大動脈 ＞ 右心室・肺動脈・動脈管 ＞ 上大静脈 脳や心臓（冠動脈）は上行大動脈から分岐する血管で灌流されるため、下半身よりも酸素の多い血液を受け取る仕組みになっている。

出生後の変化

第一呼吸で肺が拡張すると肺血管抵抗が急低下して肺血流が増え、肺静脈から左心房への還流が増加する。臍帯の結紮で胎盤循環がなくなると体血管抵抗が上昇し、下大静脈への還流が減って右心房圧が低下する。その結果、卵円孔が機能的に閉鎖し、動脈管も血中酸素分圧の上昇とプロスタグランジンE2の低下によって収縮・閉鎖する。

胎児の酸素運搬を支える仕組み

胎児の血中酸素分圧は成人よりはるかに低いが、胎児ヘモグロビン（HbF）は2,3-BPG（2,3-ビスホスホグリセリン酸）と結合しにくいため酸素親和性が高く（酸素解離曲線が左方移動）、さらに胎児はヘモグロビン濃度も高いことで、十分な酸素を組織に運べる。