Развитие дыхательной системы включает три различных процесса: морфогенез отдельных структур, адаптацию к нормальному дыханию и последующий рост. Первые из перечисленных процессов происходят до и непосредственно после рождения ребенка, в то время как рост органов дыхательной системы, зависящий от активности обмена вещества и потребностей других систем организма, продолжается в течение длительного периода после рождения. Поэтому последствия травмы дыхательной системы зависят не только от тяжести и продолжительности патологического воздействия, но и фазы развития органов дыхания. Так, например, нарушение морфогенеза ведет к тяжелым и зачастую необратимым последствиям со стороны Дыхательной системы, не совместимым с жизнью.

В свою очередь, повреждения органов дыхания на более поздних этапах развития обычно обратимы и компенсируются в процессе роста организма. У человека, равно как и других млекопитающих, морфогенез дыхательной системы состоит из пяти основных этапов. Эмбриональный период начинается на 4-й неделе внутриутробного развития и характеризуется появлением примитивных воздухоносных путей в виде выпячивания эндодермы на вентральной поверхности первичной кишки. В скором времени это выпячивание делится на две бронхиальные почки, которые погружаются в мезенхиму, отделяя первичную кишку от полости целома. Дальнейшее развитие бронхиальных почек происходит сначала путем отделения ветвей от основного ствола, а затем — асимметричным дихотомическим делением бронхов.

Важнейшую роль в формировании легких на протяжении эмбрионального периода играет околобронхиальная мезенхима, или спланхноплевра. Плотный контакт мезенхимы и эпителия бронхиальных почек способствует последующему делению воздухоносных путей. Основные факторы, стимулирующие деление бронхов, до настоящего времени четко не определены. Ряд исследователей относят к ним секрецию факторов роста фибробластами мезенхимы под действием стероидных гормонов, специфические взаимодействия внеклеточных компонентов мезенхимы и прямой контакт фибробластов с клетками эндодермы посредством пор в базальной мембране. Доказано, что различные типы взаимодействия мезенхимы и бронхиальных почек приводят к формированию отдельных органов.

Сосуды легких развиваются также из мезенхимы. Вскоре после появления бронхиальных почек их окружают сосудистые сплетения, которые берут начало из аорты и впадают в главные вены тела. Эти сосудистые сплетения объединяются с легочными артериями и венами, формируя малый круг кровообращения к 7-й неделе внутриутробного развития. Бронхиальные артерии развиваются из аорты. Все опорные структуры легких, включая плевру, межальвеолярные перегородки, гладкие мышцы, хрящи и связки, развиваются из мезенхимы.

На 6-й неделе внутриутробного развития начинается псевдожелезистый период, на протяжении которого легкие напоминают железу внешней секреции с плотной стромой и узкими протоками, выстланными цилиндрическими клетками. К этому моменту уже существуют крупные воздухоносные пути, окруженные легочными артериями и венами. Объединение эпителиальных складок примитивных воздухоносных путей ведет к разделению трахеи и передней кишки. Неполное слияние указанных складок обусловливает формирование трахеопищеводного свища — весьма распространенного врожденного порока развития. На протяжении всего псевдожелезистого периода происходит дальнейшее ветвление воздухоносных путей, включая примитивные бронхиолы, и формирование зачатков альвеол.

В то же время происходит дальнейшая дифференцировка полипотентных клеток, выстилающих трахею и главные бронхи, с образованием более тонкого многорядного эпителия. Последний включает реснитчатые, секреторные, округлые и энтерохромафинные клетки нейроэктодермального происхождения (клетки Кульчитского). К 16-й неделе внутриутробного развития удается различить слизистые железы, хрящи и гладкую мускулатуру. Кроме того, на протяжении псевдожелезистого периода идет образование диафрагмы. Ее сухожильный центр берет начало из поперечной пластинки — листка мезодермы, расположенного между перикардом и шейкой желточного мешка. Боковые части диафрагмы образуются из плевроперитонеальных складок до момента их объединения с пищеводной брыжейкой и поперечной пластинкой. Указанные структуры разделяют брюшную и грудную полость, а также препятствуют дальнейшему росту легких в каудальном направлении.

Нарушение формирования диафрагмы, особенно с левой стороны, вызывает развитие врожденной диафрагмальной грыжи Бохдалека. Этот дефект позволяет мигрировать органам брюшной полости в примитивную плевральную полость, смещая воздухоносные пути и сосуды легких в краниальном направлении. В результате развивается тяжелая гипоплазия легких, особенно на стороне поражения.

В третьем периоде развития легких, названного канальцевым (между 16-й и 26-28-й неделей внутриутробного развития), рост эпителия преобладает над ростом мезенхимы; воздухоносные пути приобретают характерный трубчатый вид, а в их дистальных отделах формируются ацинусы. Эпителиальные клетки последних приобретают кубовидную форму, на их поверхности появляются маркеры альвеолоцитов II типа. В свою очередь, альвеолоциты I типа значительно уплощаются, в их цитоплазме обнаруживают рыхлый эндоплазматический ретикулум и значительное количество гликогена. Капилляры дистальных бронхов образуют плотную сеть, смещаясь в сторону возможного воздушного пространства и обеспечивая возможность частичного газообмена к 22-й неделе внутриутробного развития.

Мешотчатый период морфогенеза легких приходится на 26-28-ю неделю внутриутробного развития. Основные процессы данного периода связаны с расширением терминальных отделов воздухоносных путей и формированием цилиндрических структур, называемых мешочками. На гладкой внутренней поверхности мешочков с течением времени образуются складки эпителия и перибронхиальной мезенхимы, содержащей двойной слой капилляров. Расстояние между капиллярами и возможным воздушным пространством сокращается до тех пор, пока их не будет разделять тонкая базальная мембрана.

Граница между мешотчатым и альвеолярным периодом зависит от того, что именно понимать под термином «альвеола». На протяжении внутриутробного периода развития альвеолы не предназначены для газообмена с атмосферным воздухом. Образование перегородок мешочков в виде вторичных гребней происходит так быстро, что многокамерные структуры, аналогичные альвеолам зрелого легкого, обнаруживаются уже на 32-й неделе внутриутробного развития. Существуют четкие свидетельства того, что скорость формирования перегородок мешочков имеет эндокринную регуляцию. Так, гормоны щитовидной железы стимулируют образование перегородок, а глюкокортикоиды делают эти изменения необратимыми (последний факт был доказан в опытах на крысах).

Вместе с тем глюкокортикоиды ускоряют процесс истончения мембран альвеолярных капилляров. Помимо гормонов на развитие альвеол влияют также физические стимулы. Доказано, что для нормального роста ацинусов необходимо их растяжение околоплодной жидкостью, содержащейся в легких, а также периодическое сжатие в результате дыхательных движений плода. Маловодие, диафрагмальная грыжа или нарушение дыхательных движений вследствие повреждений спинного мозга приводят к ослаблению воздействия физических стимулов, что способствует развитию гипоплазии легких, которая характеризуется значительным снижением числа альвеол.

В настоящее время известно несколько семейств генов, играющих важную роль в процессе развития легких. Семейство генов гомеодомена (гомеобокса) крайне важно для развития всех органов млекопитающих, включая дыхательную систему. С помощью методов молекулярной биологии в местах ветвления бронхов развивающихся легких мышей были выявлены транскрипты генов Ноха-1, -2, -3, -5 и Hoxb-3, -4, -6, -7, -8. Указанные гены семейства Нох экспрессировались на ранней стадии развития легких, что свидетельствует об их важной роли в вопросах созревания, дифференцировки и пролиферации клеток. Доказано, что ген Ноха-2 управляет дифференцировкой клеток в проксимальных отделах воздухоносных путей, а ген Нохb-6 влияет на ветвление дистальных бронхов. Обратите внимание, что экспрессия большей части этих генов находится под контролем ретиноевой кислоты, поэтому она на поздних стадиях развития легких может в значительной степени стимулировать данный процесс.

- Читать "Адаптация легких к дыханию воздухом. Легкие плода"

1. Асцит у детей. Причины
2. Хилезный асцит. Острый первичный перитонит у детей
3. Острый вторичный перитонит у детей. Абсцесс брюшной полости детей
4. Диафрагмальная грыжа у детей. Причины
5. Клиника и диагностика диафрагмальной грыжи у детей
6. Лечение диафрагмальной грыжи у детей
7. Прогноз диафрагмальной грыжи у детей
8. Релаксация диафрагмы у детей. Эпигастральная грыжа у ребенка
9. Развитие дыхательной системы. Эмбриология
10. Адаптация легких к дыханию воздухом. Легкие плода