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胎盤を持つ哺乳類では、臍帯（臍帯、臍索、臍帯 とも呼ばれる）は、発達中の胚または胎児と胎盤をつなぐ通路です。出生前発達の間、臍帯は生理学的にも遺伝学的にも胎児の一部であり、（ヒトの場合）通常、ワルトンゼリーの中に埋もれた2本の動脈（臍動脈）と1本の静脈（臍静脈）を含んでいます。臍静脈は、胎盤から胎児に酸素化され栄養豊富な血液を供給します。 逆に、胎児の心臓は、低酸素で栄養が枯渇した血液を臍動脈を通して胎盤に送り返します。
臍帯は卵黄嚢と尿膜の残骸から発生し、それらを含んでいます。発生の第 5 週までに形成され、胚の栄養源として卵黄嚢に取って代わります。[ 2 ]臍帯は母親の循環系に直接接続されていませんが、胎盤に接続されており、胎盤は直接混合することなく母体の血液との間で物質を輸送します。臍帯の長さは、妊娠期間を通して胎児の頭殿長とほぼ同じです。満期新生児の臍帯は通常、長さが約50センチメートル(20インチ)、直径が約2 センチメートル (0.79インチ)です。この直径は胎盤内で急速に減少します。完全に開通した臍帯動脈には 2 つの主要な層があります。円形に配置された平滑筋細胞からなる外層と、メタクロマチックに染色される豊富な基質に埋め込まれた、かなり不規則で緩く配置された細胞を示す内層です。[ 3 ]この層の平滑筋細胞は分化がかなり悪く、ごくわずかな筋フィラメントしか含まないため、出生後の閉鎖過程に積極的に寄与する可能性は低い。[ 3 ]
臍帯は妊娠6週目までに超音波検査で検出でき、妊娠8～9週目には鮮明に確認できる。[ 4 ]
臍帯内膜は、間葉系幹細胞および上皮系幹細胞の優れた供給源である。臍帯間葉系幹細胞（UC-MSC）は、変形性関節症、自己免疫疾患、その他多くの疾患の治療に臨床的に使用されている。その利点としては、採取と増殖が容易であること、および移植への応用可能性を決定づける免疫抑制特性が挙げられる。また、その使用は、胚性幹細胞の使用によって提起される倫理的異議を克服することにもなる。[ 5 ]
臍帯には、主にムコ多糖類からなるゼラチン状の物質であるワルトンゼリーが含まれており、内部の血管を保護しています。臍帯には、酸素と栄養分を豊富に含んだ血液を胎児に運ぶ静脈が1本と、酸素が少なく栄養分が枯渇した血液を運び出す動脈が2本あります。[ 6 ]まれに、臍帯に2本の血管（静脈1本と動脈1本）しか存在しないことがあります。これは胎児の異常に関連している場合もありますが、問題が伴わずに発生することもあります。
静脈が酸素を多く含んだ血液を運び、動脈が酸素含有量の低い血液を運ぶのは珍しいことです（肺と心臓をつなぐ肺静脈と肺動脈が他の例です）。しかし、この命名規則は、臍帯静脈が胎児の心臓に向かって血液を運び、臍帯動脈が胎児から血液を運び出すという事実を反映しています。胎児の全身動脈血は、全身静脈血（酸素が少ない）と臍帯静脈血（酸素が多い）の混合物であるため、出生後や成人の全身動脈血と同じ酸素含有量ではありません。
臍帯を通る血流は、妊娠20週で約35ml/分、40週で240ml/分である。[ 7 ]胎児の体重に合わせると、20週で115ml/分/kg、40週で64ml/分/kgに相当する。[ 7 ]
臍帯は腹部から胎児に入り、その部位は（分離後に）へそ（臍または腹ボタン）になります。胎児内では、臍静脈は肝臓の横裂（肝門）に向かって進み、そこで2つに分岐します。これらの枝の1つは肝門脈（その左枝に接続）に合流し、肝臓に血液を運びます。もう1つの枝（静脈管として知られる）は肝臓を迂回して下大静脈に流れ込み、心臓に向かって血液を運びます。2本の臍動脈は内腸骨動脈から分岐し、膀胱の両側を通って臍帯に入り、胎盤に戻る循環を完了します。[ 9 ]
臍帯には血管栄養血管がないため、ワルトンゼリー内の細胞は代謝に必要なガスや栄養素の拡散に依存している。[ 10 ]この拡散が、第2臍帯静脈が妊娠初期に萎縮する一方で、二重臍帯動脈が持続する理由を説明する可能性があると仮説が立てられている。[ 10 ] [ 11 ]二重臍帯動脈は、同じ胎盤血流を維持しながら、単一の臍帯動脈と比較して動脈壁の表面積（したがって拡散速度）を約45%増加させる。[ 12 ]これは、分娩中の子宮収縮の影響に対する3重の保護メカニズムを提供する可能性がある。[ 11 ]これらの収縮は胎盤への母体血流を阻害するため、潜在的に有害な胎児アシドーシスを引き起こす可能性がある。子宮収縮中、臍帯を通る血流、ひいてはワルトンゼリーとの拡散が維持されます。まず、ワルトンゼリーは酸素貯蔵庫として働き、嫌気性代謝の開始を遅らせ、最終的に胎児アシドーシスの開始を遅らせます。次に、胎児の血液からワルトンゼリーへの二酸化炭素の拡散は、胎児の血液の酸性度の上昇を抑制し、アシドーシスの開始を遅らせます。最後に、子宮収縮後に二酸化炭素が動脈血に拡散することで、胎盤に入る胎児の血液中の二酸化炭素濃度が上昇し、胎児の回復が促進されます。胎盤では、この二酸化炭素濃度の上昇により、ボーア効果によって母体血からの酸素の取り込みが増加します。そして、この酸素量の増加により、ホールデン効果によって胎児組織からの二酸化炭素の除去速度が上昇します。これら3つの効果はすべて拡散速度に比例するため、臍帯動脈が1本しかない胎児では保護特性が低下し、これがこれらの胎児の出産時に見られる合併症の増加を説明する。[ 11 ]
出産後、へその緒の根元は乾燥して、赤ちゃんが生後3週間になるまでに自然に脱落します。[ 13 ] 3週間経っても根元が分離しない場合は、感染症や免疫系の障害など、何らかの基礎疾患の兆候である可能性があります。[ 13 ]
外部からの介入がない場合、臍帯は出生後まもなく生理的に閉塞します。これは、温度低下に対するワルトンゼリーの膨張と収縮、および平滑筋の収縮による血管の収縮 によって説明されます。事実上、自然なクランプが形成され、血液の流れが停止します。18 ℃の空気中では、この生理的なクランプは3分以内で完了します。[ 14 ]水中出産では、水温が体温に近いため、正常な脈動は5分以上続くことがあります。
臍帯動脈の血管収縮による閉塞は、時間とともに数と程度が増加する複数の収縮から成ります。完全閉塞の前に、収縮の間に未凝固血液が閉じ込められた拡張部分があります。[ 15 ]部分的な収縮と最終的な閉塞は、主に外側の輪状層の筋細胞によって生成されます。[ 3 ]対照的に、内側の層は主に、軸方向に容易に移動して狭くなった内腔に折り畳まれ、閉塞を完了できる可塑性組織として機能しているようです。[ 3 ]血管収縮による閉塞は、主にセロトニン[ 16 ] [ 17 ]とトロンボキサンA2 [ 16 ]によって媒介されているようです。早産児の臍帯動脈は、正期産児の臍帯動脈よりもアンジオテンシンIIとアラキドン酸に対してより強く収縮し、オキシトシンに対してより敏感です。[ 17 ]ワルトンゼリーの作用とは対照的に、冷却は一時的な血管収縮しか引き起こさない。[ 17 ]
胎児の体内では、臍帯静脈と静脈管が閉鎖し、それぞれ肝円索と静脈靭帯と呼ばれる線維性遺残物へと退化する。臍帯動脈の一部も閉鎖し（内側臍帯靭帯と呼ばれるものへと退化する）、残りの部分は循環系の一部として残る。
臍帯には多くの異常があり、母子両方に影響を与える問題を引き起こす可能性があります。[ 18 ]
臍帯はさまざまなタイミングでクランプできますが、出生後少なくとも 1 分まで臍帯のクランプを遅らせると、黄疸が発生した場合のわずかなリスクを治療できる限り、結果が改善されます。[ 21 ]クランプの後には臍帯の切断が行われますが、神経がないため痛みはありません。臍帯は太い腱のように非常に丈夫なので、切断には適切な鋭利な器具が必要です。臍帯の切断は、臍帯の拍動が止まるまで (出生後 1 ～ 3 分) 遅らせることができますが、臍帯を切断している間、通常は静脈血または動脈血の有意な損失はありません。米国産科婦人科学会(ACOG) のガイドラインによると、現在の証拠は、臍帯の切断を遅らせることを支持も否定もしていません。
ナイフが組み込まれた臍帯クランプもあります。このタイプのクランプはより安全で迅速で、まずクランプを装着してから臍帯を切断することができます。臍帯をクランプして切断した後、新生児は臍帯の圧迫された部分が十分に乾燥して閉じるまで、へその部分にプラスチック製のクリップを装着します。
新生児に残される臍帯の長さは、診療方法によって異なります。ほとんどの病院では、クランプして切断した後に残される臍帯の長さは最小限です。しかし、米国では、出産が病院外で行われ、救急救命士（EMT）が臍帯をクランプして切断する場合、最大18cm （7インチ）の長い部分が新生児に残されます[ 22 ] [ 23 ] 。
残ったへその緒の根元は、乾燥して自然に脱落するまで、最長10日間残る。
2013年のコクランレビューでは、臍帯の遅延クランプ（出生後1～3分）は「光線療法を必要とする黄疸の治療へのアクセスが確保されている限り、有益である可能性が高い」という結論に至った。[ 24 ]このレビューでは、早期クランプと比較して、遅延クランプは、重度の産後出血や新生児死亡のリスク、および低いアプガースコアに差をもたらさなかった。一方、遅延クランプは、平均で約100gの出生体重増加、平均で1.5g/dLのヘモグロビン濃度増加をもたらし、3ヶ月および6ヶ月時点での鉄欠乏症のリスクは半分になったが、光線療法を必要とする黄疸のリスクは増加した。[ 24 ]
2012年、米国産科婦人科学会は、早産児の脳室内出血のリスクを50%減少させるというエビデンスに基づき、新生児を胎盤より低い位置に保持した状態で臍帯のクランプを30～60秒間遅らせることを、早産児の全症例において公式に推奨した。[ 25 ]同委員会の声明では、ACOGは早産児にとって他にもいくつかの利点があることを認めており、その中には「移行期循環の改善、赤血球量の確立の改善、輸血の必要性の減少」などが含まれる。2017年1月、改訂された委員会意見では、正期産児は新生児期のヘモグロビン値の上昇と生後数か月の鉄貯蔵量の改善から恩恵を受け、発達結果の改善につながる可能性があるというデータに基づき、この推奨を正期産児にも拡大した。 ACOGは、臍帯結紮の遅延により正期産児の黄疸の発生率がわずかに増加することを認識し、新生児黄疸の監視と治療のための方針を策定することを推奨した。ACOGはまた、臍帯結紮の遅延は産後出血のリスク増加とは関連していないと指摘した。[ 26 ]
いくつかの研究では、臍帯クランプを遅らせることの利点が示されています。メタ分析[ 27 ]では、正期産新生児の臍帯クランプを出生後最低2分間遅らせると、新生児のヘマトクリット値、フェリチン濃度と貯蔵鉄で測定される鉄の状態が改善され、貧血のリスクが減少する（相対リスク0.53、95%信頼区間0.40～0.70）ことが示されました。[ 27 ] 2008年の研究でも減少が見られました。[ 28 ] 2か月時点ではヘモグロビン値が高いものの、この効果は生後6か月を超えて持続しませんでした。[ 29 ]赤ちゃんの出生後3分間臍帯をクランプしないことで、4歳時点での結果が改善されました。[ 30 ]出生後の臍帯クランプを3分以上遅らせると、乳児の貧血の有病率が低下します。[ 31 ]
臍帯クランプの遅延による悪影響には、多血症のリスク増加が含まれます。しかし、この状態は研究では良性であるように見えました。[ 27 ]出生後60秒以上経過してから臍帯クランプが行われた乳児は、光線療法を必要とする新生児黄疸の発生率が高くなりました。[ 29 ]
新生児の呼吸が悪く蘇生が必要な場合、臍帯クランプを遅らせることは推奨されません。むしろ、臍帯をすぐにクランプして切断し、心肺蘇生を行うことが推奨されます。[ 32 ]臍帯が拍動しているからといって、赤ちゃんが十分な酸素を受け取っているとは限りません。[ 33 ]
臍帯切断を完全に省略することを選択する親もおり、これは「ロータスバース」または臍帯非切断と呼ばれる方法です。臍帯全体をそのまま乾燥させ、自然に分離させます（通常は出生後3日目）。臍帯が脱落し、治癒した臍が残ります。[ 34 ]英国王立産婦人科医協会は、分解中の胎盤組織がブドウ球菌などの感染性細菌の巣となるため、感染のリスクについて警告しています。[ 35 ]あるケースでは、両親が臍帯非切断を選択した生後20時間の赤ちゃんが瀕死の状態で病院に運ばれ、敗血症と診断され、6週間の抗生物質治療が必要となりました。[ 36 ] [ 37 ]
臍帯静脈は中心循環に直接つながっているため、輸液や薬剤投与のための静脈カテーテル留置経路として利用できます。臍帯静脈カテーテルは、経皮的末梢静脈カテーテル、中心静脈カテーテル、または骨髄内カニューレに代わる信頼性の高い選択肢であり、新生児の蘇生や集中治療に用いられることがあります。
胎児が通常生存可能な妊娠24週から34週の間は、臍帯から血液を採取して異常（特に遺伝性疾患）を検査することができます。この診断遺伝子検査手順は、経皮的臍帯血採取として知られています。[ 38 ]
臍帯血として知られる臍帯内の血液は、原始的で未分化な幹細胞（CD34陽性かつCD38陰性）の豊富で容易に入手できる供給源である。これらの臍帯血細胞は骨髄移植に利用できる。
一部の親は、赤ちゃんの臍帯血移植からこの血液を早期に臍帯クランプと切断によって迂回させ、臍帯血バンクで長期保存するために凍結することを選択します。これは、子供が将来臍帯血幹細胞を必要とする場合（たとえば、白血病の治療で破壊された骨髄を置き換える場合）に備えるためです。この方法は議論の的となっており、批判者は、出産時に早期に臍帯血を採取すると、赤ちゃんの総供給量（通常300ml）に比べて採取される血液量が多い（平均108ml）ため、小児疾患の可能性が実際に高まると主張しています。[ 28 ]英国 王立産婦人科医会は2006年に、「低リスクの家族に対して、商業的な臍帯血採取と幹細胞保存を推奨するのに十分な証拠はまだない」と述べています。[ 39 ]
米国小児科学会は、自己使用のための臍帯血バンクは推奨されない（幹細胞の使用を必要とするほとんどの疾患は既に臍帯血中に存在するため）が、一般使用のためのバンクは推奨されるべきであると述べている。[ 40 ] 将来的には、臍帯血由来の胚様幹細胞（CBE）は、血液や移植組織と同様に、バンクに保存され、他の患者と適合する可能性がある。CBEの使用は、胚性幹細胞（ESC）に関連する倫理的問題を解消する可能性がある。[ 41 ]
米国小児科学会は、既存の医学的必要性がある場合を除き、臍帯血の個人バンクを推奨していない一方で、親が十分な情報に基づいて意思決定できるよう、臍帯血バンクと移植の潜在的な利点と限界に関する情報を提供すべきだと述べている。
米国では、臍帯血に関する教育は連邦および州の議員によって支援されてきました。2005年、米国科学アカデミーは、臍帯血バンクに関する選択肢について妊婦とそのパートナーにバランスの取れた情報を提供するよう勧告した医学研究所（IoM）の報告書を発表しました。これを受けて、全米の州議会議員は、救命につながる新生児幹細胞の提供、廃棄、またはバンク化の選択肢について医師と妊婦とそのパートナーに情報を提供するための法案を提出しています。現在、米国の出生数の3分の2を占める17州が、IoMのガイドラインで推奨されている法案を制定しています。
臍帯血幹細胞を用いた脳損傷[ 42 ] や1型糖尿病[ 43 ]などの治療は 既にヒトで研究されており、脳卒中[ 44 ] [ 45 ]や難聴[ 46 ]の治療についても初期段階の研究が行われている。
民間バンクに保管されている臍帯血は、通常、ドナーの子供のみが使用できるよう確保されています。一方、公的バンクに保管されている臍帯血は、組織型がほぼ一致し、必要性が証明された人であれば誰でも利用できます。[ 47 ]公的バンクからの臍帯血の使用は増加しています。現在、白血病などの血液疾患の治療において骨髄移植の代わりに使用されており、Netcord.org [ 48 ]というレジストリを通じて移植用に提供された臍帯血は、 2013年1月時点で100万件を超えています。臍帯血は、患者が適合する骨髄ドナーを見つけられない場合に使用されます。このドナープールの「拡大」が、公的バンクの拡大を促しています。
アメリカおよび国際的な複数の研究で、臍帯血から発がん性化学物質が検出されている。これらは、特定のプラスチック、コンピューター回路基板、煙、合成香料などから発生する。ビスフェノールA（BPA）、テトラブロモビスフェノールA（TBBPA）、テフロン関連ペルフルオロオクタン酸、ガラキソリド、合成ムスクなど、 300種類以上の化学毒性物質が検出されている。 [ 49 ]アメリカでの研究では、アフリカ系アメリカ人、ヒスパニック系アメリカ人、アジア系アメリカ人で濃度が高いことが示されたが、これは汚染度の高い地域に住んでいるためと考えられている。[ 50 ]
牛や羊などの一部の哺乳類の臍帯には、2本の独立した臍帯静脈があります。人間の臍帯には臍帯静脈が1本しかありません。[ 51 ]
動物によっては、母親が臍帯を噛み切って胎盤を胎児から分離する。臍帯は胎盤とともに、母親が栄養源として摂取したり、腐肉食動物や捕食動物を引き寄せる可能性のある組織を処分するために食べられることが多い。チンパンジーの場合、母親は臍帯をそのままにして、臍帯と胎盤がくっついたままの状態で授乳し、臍帯が乾燥して自然に分離するまで（出産後1日以内）、臍帯を捨てる。（これは1974年に野生の動物学者によって初めて記録された。[ 52 ]）
一部の伝統では、子供の父親がへその緒を切ることがあり、現代の出産でもその機会が与えられることがある。2012年にポルトガルの病院で行われた父親を対象とした調査では、30%はへその緒を切るように求められず、43%はへその緒を切り、残りの27%は求められたものの拒否した。[ 54 ]
多くの文化では、へその緒は儀式的に重要な場所に埋葬され、多くの場合胎盤と一緒に埋葬されます。[ 55 ]アステカ人は埋葬前にへその緒を乾燥させ、男の子の場合は戦場に、女の子の場合は炉に埋葬しました。[ 56 ]コマンチ族は、へその緒が邪魔されずに腐敗すれば子供が長生きすると信じて、それを木に吊るしました。[ 57 ]朝鮮王朝の太祖のへその緒の墓は、朝鮮王朝の太祖とその息子のへその緒が納められている韓国の考古学遺跡です。
日本では、へその緒は伝統的に母親が保管します。へその緒は子供の健康と関連があり、その子の運命を象徴すると信じられています。子供の誕生日に見せたり、子供が家を出るときに渡したりすることもあります。[ 58 ] [ 59 ]
「臍帯コード」または単に「臍帯」という用語は、同様の機能を持つ他のコードにも使用されるようになりました。例えば、水面供給式ダイバーを水面の空気供給装置や暖房装置に接続するホース、あるいは宇宙服を着た宇宙飛行士を宇宙船に接続するホースなどです。エンジニアは、特に異なる色、太さ、種類の導体の束で構成され、単一の多接点切断部で終端する、複雑または重要なケーブルを説明する際に、この用語を使用することがあります。
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