Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Развитие легких начинается с третьей недели эмбрионального развития. Между пятой неделей и 4 мес внутриутробного развития формируются бронхи и бронхиолы. В дальнейшем в процессе роста появляется долевое строение легких. После шестого месяца образуются альвеолы. К моменту рождения количество легочных сегментов такое же, как у взрослого, однако легкие структурно и функционально недоразвиты. Легкие плода как орган внешнего дыхания не функционирует. Через верхние дыхательные пути полости легких сообщаются с амниотической жидкостью. Альвеолы и бронхи у плода заполнены жидкостью, которая секретируется альвеолоцитами II типа. Смешиванию амниотической жидкости и альвеолярно-бронхиальной жидкости препятствует узкая голосовая щель. Наличие жидкости в легких способствует их росту и развитию. С шестого месяца поверхность альвеол начинает покрываться сурфактантом, секретируемым альвеолоцитами II типа.

У плода задолго до рождения (с 11-й недели гестации) появляются периодические сокращения инспираторных мышц (диафрагмы и межреберных мышц). Дыхательные движения в период внутриутробного развития обусловлены спонтанной активностью нейронов дыхательного центра. В конце периода внутриутробного развития дыхательные движения занимают 30–70% суточного времени, а при внутриутробных дыхательных движениях в межплевральном пространстве отчетливо определяется отрицательное давление. Однако аспирации (засасывания) амниотической жидкости из околоплодного пространства не происходит благодаря небольшой амплитуде движений и высокому сопротивлению просвета гортани (смыканию голосовой щели). Можно предположить, что дыхательные движения плода представляют тренировку дыхательной системы перед рождением.

В период внутриутробного развития плацента становится основным органом внешнего дыхания плода на весь период его развития. У матери насыщение гемоглобина в артериальной крови составляет 96%, а содержание углекислого газа — 45–50 об. %. Кровь плода содержит меньше кислорода (относительная гипоксемия) и больше углекислого газа (гиперкапния) по сравнению с кровью матери.

Масса легких новорожденного около 50 г (у взрослых — 1000 г). Ацинусы недостаточно дифференцированы. В процессе постнатального развития формируются альвеолярные ходы с типичными альвеолами. Количество альвеол новорожденного в 10–12 раз меньше, а их диаметр в 3–4 раза меньше, чем у взрослого. До начала вентиляции легкие заполнены жидкостью объемом примерно 100 мл, что равно ФОЕ новорожденного.

Первый вдох новорожденного является рефлекторным действием. Родовой акт — один из рискованных моментов в жизни организма, так как при этом организм переходит в совершенно другую среду обитания. Отслоение плаценты от внутренней стенки матки приводит к прекращению газообмена в рождающемся организме.

Первый вдох новорожденного наступает через 15–70 с после рождения, часто до пережатия пуповины, то есть сразу после рождения. Одним из главных условий возникновения первого вдоха является понижение напряжения кислорода в крови. Одновременно происходит повышение в крови новорожденного концентрации ионов Н+ и повышение напряжения углекислого газа. Гипоксия, ацидоз и гиперкапния — гуморальные факторы, которые стимулируют нейроны дыхательного центра продолговатого мозга. Важно, что возбудимость дыхательного центра к избытку углекислого газа низкая. Она повышается в течение нескольких лет жизни и достигает уровня взрослого организма к школьному возрасту.

Для первого вдоха новорожденного также важно резкое усиление потока афферентных импульсов от рецепторов кожи (тактильных и холодовых), проприорецепторов, вестибулорецепторов. В процессе родов тело новорожденного подвергается деформации, перемещаясь по родовым путям, и попадает в среду с температурой гораздо ниже внутриутробной. Импульсы с этих рецепторов активируют ретикулярную формацию ствола мозга и повышают возбудимость нейронов дыхательного центра. Кроме того, когда новорожденный появляется на «свободе», то есть лицо оказывается на воздухе (не контактирует с жидкостью), устраняется рефлекс «ныряльщика». Если лицо новорожденного погружено в воду, дыхательный центр рефлекторно тормозится и дыхание задерживается, голосовая щель смыкается.

Таким образом, если новорожденный сумел освободиться от жидкости, находившейся в легких и воздухоносных путях, прошел родовые пути и оказался во внешней (относительно полости матки) воздушной окружающей среде, он успешно должен произвести первый вдох. Происходит сильное сокращение диафрагмы и наружных межреберных мышц (мышц вдоха) новорожденного, что приводит к проникновению воздуха по воздухоносным путям в легкие. Длительность первого вдоха — 0,1–0,4 с, а объем — 20–80 мл.

Особенностью первого дыхательного цикла является продолжительность выдоха (в среднем 3,8 с). Он является активным, то есть сопровождается сокращением экспираторных мышц, и сопровождается криком, так как воздух проходит через суженную голосовую щель. Если вдох удался, то благодаря сурфактанту, который выстилает внутреннюю поверхность транзиторной зоны и снижает поверхностное натяжение, все полости легких заполняются воздухом. После первого выдоха в легких новорожденного остается до 80 мл воздуха. Аэрация легких происходит постепенно и заканчивается ко 2–4-м суткам после рождения. Жидкость, заполнявшая полости легких, частично удаляется наружу, частично всасывается из легких в кровеносное русло. Основной причиной всасывания является большее онкотическое давление в крови, чем в легочной жидкости. Часть жидкости из легких всасывается в лимфу.

После первого вдоха чередование дыхательных движений обеспечивается работой дыхательного центра. ПНС (блуждающие нервы) участвует в регуляции дыхания сразу после рождения с момента первого вдоха. Вследствие расправления легочной ткани рецепторы растяжения начинают реагировать на изменение объема легких. Спокойные вдохи новорожденного перемежаются глубокими вздохами. Они способствуют аэрации легких и равномерному распределению воздуха в них. Дополнительному расправлению легких и аэрации способствует также увеличение сопротивления воздухоносных путей во время выдоха вследствие сужения голосовой щели, особенно при крике. Нерегулярный ритм дыхательных движений новорожденного связан как с незрелостью нервных центров, так и рецепторного аппарата каротидного синуса и дуги аорты. Низкая возбудимость дыхательного центра сохраняется и в грудном возрасте.

У новорожденных и грудных детей нервные клетки способны переносить недостаток кислорода (восстанавливать функции после гипоксии) лучше, чем у взрослых.