Легкі в ембріональному і ранньому післяпологовому періодах - системи організму (гістологія)
Ранні Етапи розвитку ЛЕГКИХ
Ранні етапи розвитку легенів дуже нагадують розвиток екзокринних залоз. Закладка легких утворюється з епітелію передньої стінки головного кишки і приймає спочатку вид поздовжньо розташованого випинання. Воно отшнуровивается від головного кишки у всіх ділянках, за винятком краниального кінця. Утворюється при цьому трубочка є попередником гортані і трахеї. Її каудальний кінець замкнутий, проте клітинна проліферація в цій ділянці незабаром призводить до утворення двох напрямках розходяться у вигляді вилки порожніх епітеліальних випинань, одне з яких направлено вправо, а інше - вліво. Ці випинання називаються закладками бронхів першого порядку, так як вони є попередниками цих бронхів.
Дві нирки бронхів ростуть, прямуючи до тих ділянок, де в подальшому будуть розвиватися легкі. На цих зростаючих трубочках з`являються випинання, які потім розростаються і подовжуються, даючи початок бронхах другого порядку. Останні в свою чергу також розгалужуються, утворюючи ще більш дрібні бронхи, що відбувається зазвичай за рахунок формування парних випинань, які з`являються на їх сліпих кінцях (рис. 23 - 23). Пізніше розгалуження стає менш впорядкованим, але продовжує давати початок попередникам бронхіол.
Мал. 23 - 23. Мікрофотографія легкого ембріона свині на ранніх стадіях розвитку (мале збільшення) (Ham A. W., Baldwin К. W., 1941).
Епітеліальні трубочки (майбутні бронхи) вростають в мезенхіму, де вони розгалужуються.
Якщо сказати, що зростання і розгалуження полого бронхіального дерева, початково розвивається з епітелію головного кишки, дають початок бронхах і бронхіолах, які можна порівняти з междольковимі і внутрідолькових протоками екзокринних залоз, то це означає спростити розуміння, але не відбити всього процесу, так як з епітеліального виросту розвиваються тільки епітеліальна вистилання і залози бронхів і бронхіол. Сполучна тканина і гладеньких м`язів в стінках бронхів і бронхіол, а також хрящова тканина в бронхах розвиваються з мезенхіми, в яку вростає порожнисте ветвящееся епітеліальне дерево. У міру того як епітеліальний зачаток вростає в мезенхіму, остання ущільнюється навколо епітеліальних трубочок (рис. 23 - 23), диференціюючи в сполучну тканину і гладком`язові клітини, що утворюють стінки бронхів і бронхіол.
Вважається, що у людини до кінця 15-го тижня внутрішньоутробного розвитку вже є всі порядки бронхіол, характерні для легкого. Число порядків бронхів і бронхіол різниться в окремих видів-у людини ж воно вище в нижніх частках легких, ніж у верхніх. З того моменту, як утворюються все бронхіоли і до 24 - го тижня внутрішньоутробного розвитку епітелій бронхіол вростає в мезенхіму, утворюючи структури, які, якщо продовжувати аналогію легкого з залозою, відповідають секреторне відділам.
ПОЗДНИЕ Етапи розвитку ЛЕГКИХ ТА ЇХ РОСТ
До сих пір збільшення розмірів легенів і грудної клітини пояснювали зростанням епітеліального і мезенхимного компонентів легкого і тканин, що утворюють грудну клітку. Однак, починаючи з цього періоду і далі, при розгляді як мікроскопічної будови легенів, так і їх зростання, слід брати до уваги динамічні характеристики. Спочатку ми коротко опишемо те, що відбувається відразу після народження, а потім, яким чином здійснюється підготовка до цього протягом останніх трьох місяців внутрішньоутробного розвитку.
Коли дитина з`являється на світ, він майже негайно втягує повітря в легені за рахунок рухів, що забезпечують вдих. Ці руху залежать від механічного розширення грудної клітки, при якому засмоктується повітря (або все, що завгодно, що не зафіксовано і може потрапити в грудну клітку). У нормі єдиними компонентами, що мають доступ в грудну клітку, є повітря і кров. Повітря засмоктується через ніс або рот, трахею, бронхи і бронхіоли в респіраторний відділ легкого. При цьому легені розширюються і збільшується обсяг грудної клітини. Цікавим є те обставина, що при рухах, пов`язаних з вдихом, в легені не тільки засмоктується повітря, але і надходить збільшена кількість крові. Цим пояснюється той факт, що вага новонародженої дитини може збільшитися на кілька десятків грамів, якщо відразу ж після появи на світло не перев`язати пуповини. Лікар, який бере дитину, виконує необхідні дії, щоб видалити всю рідину, наявну в верхніх дихальних шляхах, тим самим полегшуючи її витіснення повітрям. Однак відразу ж після народження через верхні дихальні шляхи видаляється лише близько однієї третини рідини, що міститься в повітряних просторах легких (Avery М. Є. et al., 1973) - велика ж її частина піддається всмоктуванню.
Значення сурфактанта при народженні. Дуже важливо, щоб секреторні клітини в легкому були добре розвинені до народження дитини, тому що вони виділяють, сурфактант необхідний для зменшення поверхневого натягу, яке в іншому випадку могло б привести до злипання міжальвеолярних стінок в кінці видиху або не дати їм розділитися при вдиху.
Ейвері і Флетчер (Avery М. Є., Fletcher В. D., 1974) отримали дуже цінні дані, що стосуються цього питання. Синтез і секреція сурфактанту починається на 24 - му тижні внутрішньоутробного розвитку плода людини і відповідає за часом початку утворення ферментів, необхідних для синтезу фосфоліпідів в клітці. Вироблення сурфактанту вказує на завершення диференціювання (дозрівання) альвеолярних клітин типу II. Це дозрівання можна перевірити у вагітних жінок спеціальними тестами, які дозволяють за допомогою фізико-хімічних методів до народження дитини визначити кількість сурфактанту в амніотичної рідини.
Дозрівання пневмоцитов типу II прискорюється стероїдами, такими, як кортизол (Avery М. Є. et al., 1973). Певна роль належить і гормону щитовидної залози. Крім цього, для нормального дозрівання клітин, що виробляють сурфактант, необхідна нормальна функція гіпофіза і надниркових залоз.
При народженні потрібно значне зусилля для здійснення першого вдиху, в основному воно повинно подолати сили поверхневого натягу. Поверхнево-активні фосфоліпіди (сурфактант) сприяють проникненню повітря в дихальну систему. Коли в момент народження сурфактанта менше, ніж його має бути в нормі (при порушенні дозрівання пневмоцитов типу II), створюються умови для виникнення синдрому дихальної недостатності, для якого характерний ціаноз і задишка. Такий синдром спостерігається часто у недоношених новонароджених, а іноді і у доношених. Це стан пов`язаний із загальною нездатністю альвеол розкриватися або залишатися в розкритому стані через недостатню вироблення в легенях сурфактанту. Коли новонароджена дитина робить свій перший глибокий вдих, то альвеоли розширюються, заповнюючи повітрям, і завдяки сурфактанту більше не спадаються. Якщо ж дитина народилася раніше, ніж з`явилася достатня кількість сурфактанту, альвеоли можуть спасться знову при видиху, причому подих буде настільки утрудненим і неефективним, що дитина гине в перші два дні після народження.
Герметичний бар`єр в легкому. Тепер, коли ми усвідомили, що грудна клітка може збільшуватися в об`ємі тільки тоді, коли в неї щось засмоктується, а у новонародженої дитини засмоктуватися може тільки повітря і кров, причому легкі збільшуються при вдиху, що відбувається тільки внаслідок збільшення порожнини, в якій вони поміщаються, ми можемо перейти до розгляду іншого питання.
Коли легені розширюються, їх еластичні компоненти розтягуються в ще більшому ступені. Тому легкі повинні бути оточені повітронепроникним бар`єром (оболонкою) адже в іншому випадку розширення грудної клітини може викликати надходження повітря через порівняно слабкі стінки поверхневих альвеол в плевральну порожнину. Таким бар`єром служить вісцеральна плевра. Якщо в цій оболонці утворюється дефект, то при розриві тонкої стінки будь-альвеоли, розташованої позаду нього, повітря почне надходити в плевральну порожнину, яка буде при цьому розширюватися, чому розтягнута еластична тканина легені, скорочуючись, викличе спадання легені до сфери його кореня. Таке іноді трапляється, але, на щастя, досить рідко.
Подібна ж повітронепроникна оболонка потрібно для лімфатичних судин легкого (розподіл яких буде незабаром описано). Ці судини також потребують оболонці, яка перешкоджала б засмоктуванню в них повітря, тому що якщо таке засмоктування відбудеться, то рухи грудної клітки при видиху поженуть повітря по лімфатичних судинах в інші області тіла. Таке також іноді трапляється, але знову-таки рідко.
Бар`єр, що перешкоджає надходженню повітря в плевральну порожнину і лімфатичні судини легкого, хоча і незначний по товщині, складається зі звичайної щільної волокнистої тканини, яка, звичайно ж, містить мало клітин і утворена переважно потужними переплітаються пучками волокон. Ця сполучна тканина, що розвивається також з мезенхіми, має інше джерело, ніж тканина, безпосередньо навколишня епітеліальні компоненти розвивається легкого (Ham A. W., Baldwin К. W.). Мезенхима, навколишнє розвиваються епітеліальні структури, дуже пухка і містить багато клітин (рис. 23), тоді як мезенхима, яка буде диференціюватися в тканину, відповідальну за захист легкого від витоку повітря, утворюючи вісцеральної плеври і междольковие перегородки, містить відносно мало клітин і складається переважно з міжклітинної речовини.
У зв`язку з цією ситуацією, виникають два питання: 1) чи буде пухка і багата клітинами тканину (з великою кількістю капілярів), що розвивається спільно з епітеліальними компонентами легкого, досить міцної, щоб запобігти потраплянню повітря в її речовина при розтягуванні, і 2) таким чи чином розвиваються нові альвеолярні простору в останні місяці внутрішньоутробного розвитку і пізніше. Це ми і обговоримо нижче. Однак спочатку необхідно описати і обговорити стан, зване інтерстиціальної емфіземою.
Інтерстиційна емфізема. Якщо легке проколюється (як іноді буває при ножове поранення або при впровадженні зламаного ребра в плевру і тканину легкого), рухи грудної клітини почнуть нагнітати повітря через рану в пухку волокнисту сполучну тканину стінки грудної клітини, через яку повітря проникає досить вільно. Відомі випадки поширення повітря по пухкої волокнистої тканини, наприклад в мошонку- при цьому вона збільшувалася до таких розмірів, що доводилося робити розрізи, щоб випустити повітря. Такий стан, коли повітря надходить в м`які тканини і поширюється по ним, називається інтерстиціальної емфіземою (від грец наповнення повітрям). Слід зазначити, що слово емфізема, коли воно використовується саме по собі, відноситься до стану, при якому відбувається збільшення легеневих альвеол, пов`язане з деструктивним процесом в міжальвеолярних стінках.
Розвиток легкого в останні місяці внутрішньоутробного періоду. Все викладене було необхідно як основа для створення уявлень, що дозволяють розглянути питання про те: 1) чи буде легке в третій фазі пренатального розвитку продовжувати, як і раніше, розвиватися подібно залозі, так що альвеоли, наявні в момент народження, будуть утворені заздалегідь у формі епітеліальних випинань, які, розширюючись зсередини, стануть тонкостінними бульбашками або 2) фізичні сили до цього часу стануть провідним чинником, що визначає характер змін мікроскопічної структури легкого на кінцевих етапах його ембріонального розвитку, а також при триваючому зростанні в постнатальної життя, як це і буде обговорюватися далі.
В останньому періоді внутрішньоутробного розвитку бронхи, бронхіоли і альвеоли заповнені рідиною. Вона складається з амніотичної рідини, змішаної з тканинної рідиною, утвореної капілярними системами в легких. Аспірація якоїсь кількості амніотичної рідини в легені, очевидно, викликана їх розширенням за рахунок зростання і збільшення грудної клітини. Більш значне надходження амніотичної рідини в майбутні повітряні простори легкого відбувалося б, якби плід на кінцевих етапах внутрішньоутробного розвитку здійснював дихальні руху.
Шляхом використання недавно розробленої ультразвукової апаратури тепер можна вивчати органи і структури, що знаходяться всередині тіла, спостерігаючи зміни їх форми і розташування. Цими методами виявлено, що плід дійсно робить окремі дихальні руху. Той факт, що вони відбуваються до народження, може також пояснити сутність змін, що наступають в мікроскопічну будову легкого в цей період.
Перетворення структури, що має вигляд залози, в якій альвеоли виглядають як округлі бульбашки, утворені кубічними або циліндричними епітеліальними клітинами, в орган, в якому альвеоли часто мають неправильну форму (рис. 24, А), починається приблизно на початку останньої третини внутрішньоутробного життя. Альвеоли тепер набувають ту форму, яку вони матимуть внаслідок їх розширення повітрям після народження (рис. 23 - 24, А і В). При цьому той факт, що вони набувають цю форму до народження, має судовомедичної значення. Раніше існувала велика плутанина щодо того, чи може мікроскопічне дослідження легких мертву дитину виявити, чи помер він до або після народження.
Мал. 23 - 24. Розвиток легкого свині (Ham A. W., Baldwin К. W., 1941).
А. Мікрофотографія легкого ембріона свині після закінчення другої третини внутрішньоутробного періоду (мале збільшення) - орган вже не схожий на железу- розвиваються альвеоли мають багатокутну форму. Б. Легке свині через 3 години після народження-тут альвеоли крупніше. В. Інша частина легкого свині через 3 години після народження-альвеоли тут значно розширені.
У свій час вважали, що якщо легке не має вигляд залози, а альвеоли розширені, то дитина вдихав повітря. Але, як показує рис. 23 - 24, А, альвеоли розправляються задовго до народження, наповнені не повітрям, а рідиною, яка, як зазначалося вище, буде переважно амниотического походження, принаймні на пізніх стадіях розвитку. Як відомо (Shapiro Н.А., 1947), значно кращим способом для того, щоб визначити, дихав чи загибла дитина, буде перевірка того, плавають чи легкі в воді.
Ще одне явище, яке відбувається в третьому періоді внутрішньоутробного життя, полягає в інтенсивному розвитку капілярного русла міжальвеолярних стінок. Дихальні руху до народження можуть сприяти притоку крові в ці системи судин і тим самим полегшувати їх розширення. Багато дослідників, в тому числі Хем і Болдуін, повідомили, що в цей період можна побачити капілярні петлі, які як би частково втягнуті в повітряний простір. Розвиток досить великих капілярних петель в міжальвеолярних стінках є головною передумовою того, що недоношена дитина виживе.
