腎近位尿細管の刷子縁に一致する電子顕微鏡像はどれか。

解説

腎臓の近位尿細管細胞の管腔側には、再吸収の効率を高めるために表面積を増大させる特殊な構造があり、これが刷子縁と呼ばれます。電子顕微鏡で観察すると、この刷子縁は多数の微細な指状突起である「微絨毛」が密に並んだ状態として確認されます。微絨毛は細胞膜の伸展によって形成され、その内部にはアクチンフィラメントが走り、形態を維持しています。

選択肢ごとの解説

• 1. 線毛は、特定の細胞の表面に見られる運動性の突起ですが、腎近位尿細管の刷子縁を構成する構造ではありません。正しくは：刷子縁を構成するのは、微絨毛です。選びやすい理由：細胞表面から突出している構造という点で、微絨毛と混同しやすいかもしれません。混同注意：気管支の線毛上皮細胞など、運動性を持つ他の部位の線毛と混同しやすいです。微絨毛は運動性がありません。
• 2. 正解。腎近位尿細管の刷子縁は、多数の微細な指状突起である微絨毛が密に集合して形成されています。これにより、再吸収のために表面積が大幅に増加します。
• 3. ゴルジ装置は、細胞質内に存在する膜状の構造で、タンパク質の修飾や選別、輸送に関与する細胞小器官であり、細胞表面の構造である刷子縁とは異なります。正しくは：刷子縁は細胞膜が突起した微絨毛で構成されます。選びやすい理由：細胞小器官の名前として知られているため、知識が曖昧な場合に選択肢として考えてしまう可能性があります。混同注意：細胞内の他の膜系小器官（小胞体など）と混同しやすいですが、刷子縁のような表面構造とは全く別の機能と位置を持ちます。
• 4. 粗面小胞体は、リボソームが付着した網目状の膜構造で、主に分泌タンパク質や膜タンパク質の合成に関わる細胞小器官であり、細胞表面の構造である刷子縁とは異なります。正しくは：刷子縁は細胞膜が突起した微絨毛で構成されます。選びやすい理由：細胞小器官の名称として挙げられており、知識が曖昧な場合に選択肢として考えてしまう可能性があります。混同注意：滑面小胞体との区別や、ゴルジ装置との連携など、他の細胞小器官の機能と混同しやすいですが、刷子縁の形態とは無関係です。
• 5. ミトコンドリアは、細胞内のエネルギー産生を担う細胞小器官であり、細胞表面の構造である刷子縁を構成するものではありません。正しくは：刷子縁は細胞膜が突起した微絨毛で構成されます。選びやすい理由：近位尿細管は能動輸送が盛んでエネルギー消費が大きいため、ミトコンドリアが豊富にあることは事実であり、その機能と混同して選ぶ可能性があります。混同注意：近位尿細管細胞がエネルギーを多く消費するためミトコンドリアが豊富に存在するという機能的な関連性とは別に、刷子縁そのものの形態的構造とは異なります。

国試ポイント

この問題は、腎臓の近位尿細管に特徴的な構造である「刷子縁」が、電子顕微鏡レベルでどのような細胞構造に相当するかを問うもので、組織学と細胞生物学の基礎知識を組み合わせて理解しているかを確認しています。特に、機能と構造の関連性を理解しているかがポイントです。

混同注意

線毛（運動性をもつ細胞表面突起）や、細胞内の他の細胞小器官（ゴルジ装置、小胞体、ミトコンドリアなど）と混同されやすいです。特に線毛は形態が似ているため誤答につながりやすいですが、機能と局在が異なります。また、近位尿細管細胞がエネルギー消費の高い細胞であることから、ミトコンドリアを連想してしまう受験生もいるかもしれません。

次に同じ論点が出たら

次にこの論点が出題される場合、以下の点に注意して問題文を読み解く必要があります。刷子縁を構成する「微絨毛」の機能的意義（なぜ表面積を増やす必要があるのか）。微絨毛内部の「アクチンフィラメント」の役割。腎臓の他の部位（ヘンレ係蹄、遠位尿細管、集合管など）の細胞形態学的特徴との比較。小腸など、他の臓器における微絨毛や刷子縁の役割。電子顕微鏡写真の画像を提示し、該当する構造を特定させる問題。

関連知識

微絨毛の機能: 小腸上皮細胞にも微絨毛からなる刷子縁が見られ、栄養素の吸収に重要な役割を果たします。腎近位尿細管では水や電解質、グルコースなどの再吸収効率を高めます。細胞小器官の機能: 各選択肢の細胞小器官（ゴルジ装置、粗面小胞体、ミトコンドリア）の基本的な機能と形態も合わせて学習しておくことが重要です。線毛の機能: 気管支上皮や卵管上皮に見られる線毛は、微絨毛と異なり運動性を持ち、異物の排出や卵子の輸送に関与します。