Тема 4.2.2. Структурно-функциональная характеристика системы дыхания плода.

Антенатальный период. Легкие плода не являются органом внеш­него дыхания, однако они не бывают спавшимися. Альвеолы и бронхи их заполнены жидкостью, которая секретируется преиму­щественно альвеолоцитами II типа. Смешивания легочной и амниотической жидкостей не происходит, так как узкая голосовая щель закрыта. Наличие жидкости в легком способствует его разви­тию, так как оно находится в расправленном состоянии, хотя и не в такой степени, как в постнатальном периоде. Внутренняя поверхность альвеол начинает покрываться сурфактантом в ос­новном после 6 месяцев внутриутробного развития.

Внешнее дыхание плода, т.е. газообмен между кровью организ­ма и окружающей средой, осуществляется с помощью плаценты, к которой по пупочным артериям поступает смешанная кровь из брюшной аорты. В плаценте осуществляется газообмен между кровью плода и кровью матери: О₂ поступает из крови матери в кровь плода, а СО₂ — из крови плода в кровь матери, т.е. плацен­та является органом внешнего дыхания плода весь внутриутроб­ный период развития. В плаценте не происходит выравнивания напряжений О₂ и СО₂, как при легочном дыхании, что объясня­ется большой толщиной плацентарной мембраны, в 5-10 раз пре­вышающей толщину легочной мембраны.

Транспорт кислорода. В оксигенированной крови пупочной вены плода напряжение О₂ составляет лишь 20 - 50 мм рт. ст. Несмотря на такое низкое напряжение О₂, насыщение гемоглобина О₂ достаточно высоко и достигает в среднем 65 % (50-80 %, у мате­ри - 96 %). Это объясняется большим сродством гемоглобина плода (НЬР) с кислородом по сравнению с гемоглобином взрос­лого (НЬА). Содержание О₂ в артериальной крови плода (пупоч­ная вена) значительно ниже (9 - 14 об. %), чем в артериальной крови взрослого (19 об. %), причем кровью с указанным содержа­нием О₂ снабжается только печень. С незначительно меньшим со­держанием О₂ поступает кровь к сердцу и мозгу. Остальные орга­ны и ткани получают кровь с еще меньшим содержанием О₂.

Однако все органы и ткани плода получают достаточное для их развития количество О₂, что объясняется несколькими факторами.

Во-первых, метаболические процессы в тканях плода хорошо осуществляются при более низких напряжениях О₂, так как в них анаэробные процессы (гликолиз) преобладают над аэроб­ными (окисление) процессами, более свойственными взросло­му организму.

Во-вторых, кровоток в тканях плода почти в 2 раза интенсив­нее, чем в тканях взрослого организма, что, естественно, увели­чивает доставку тканям кислорода даже при сниженном его со­держании в крови.

В-третьих, затраты энергии в организме плода значительно снижены, так как почти не расходуется энергия на процессы тер­морегуляции, пищеварения, мочеотделения. Кроме того, двига­тельная активность ограничена. Наконец, несмотря на большое сродство гемоглобина плода (НЪР) к кислороду, поступление О₂ из крови плода к его тканям происходит в полном соответствии с потребностями, поскольку диссоциация оксигемоглобина плода в тканях осуществляется так же быстро, как и у взрослого челове­ка. Кривая диссоциации оксигемоглобина в верхней трети сдви­нута влево, в нижней трети совпадает с таковой у взрослого.

Увеличение кислородной емкости крови плода до 24—26 об. % и свойства НЬР, изменяющие кривую насыщения гемоглобина кислородом и диссоциации оксигемоглобина, рассматривают как важные механизмы биологической адаптации организма к усло­виям внутриутробной жизни. Однако ухудшающееся к концу бе­ременности соотношение между возрастающей потребностью рас­тущего плода в кислороде и ограниченной диффузионной поверхностью плаценты лимитирует поступление О₂ в кровь пло­да. Поэтому насыщение гемоглобина крови плода кислородом в конце антенатального периода уменьшается и составляет 40-70 % своей кислородной емкости.

В этот период метаболизм анаэробного типа приводит к накоп­лению промежуточных продуктов обмена, таких, как пировиноградная, молочная кислоты, обусловливающие наличие ацидоза в крови. Метаболический ацидоз исчезает в течение 7-8 дней постнатального периода.

Транспорт углекислого газа. Диффузия СО₂ через плацентарную мембрану из крови плода в кровь матери осуществляется вслед­ствие разности напряжений СО₂ в артериальной крови матери (25-35 мм рт.ст.) и в артериальной крови плода (35-45 мм рт.ст.). Одной из причин невыравнивания напряжений СО₂, является боль­шая толщина плацентарной мембраны. Невысокое напряжение СО2 в крови матери (а следовательно, и в крови плода) объясняется гипервентиляцией беременных, обусловленной, в частности, дей­ствием прогестерона на дыхательный центр.

Невыравнивание напряжений СО₂ в крови плода и матери на­блюдается еще и потому, что диффузия происходит в основном за счет физически растворенного СО₂, (2,5 об. %) и отщепления СО₂ от карбогемоглобина (4,5 %). Бикарбонаты натрия и калия, содержащие 40-58 об. % СО₂ (общее его количество в венозной крови плода 46-47 об. %), в обеспечении газообмена между кровью плода и матери практически не участвуют из-за своей инер­ционности: угольная кислота образуется из бикарбонатов и рас­падается на СО₂ и Н₂О очень медленно вследствие отсутствия карбоангидразы в крови плода.

К концу беременности ухудшение условий газообмена между кровью плода и кровью матери приводит к увеличению содержа­ния СО₂ в венозной крови плода до 60 об. %.

Дыхательные движения плода

Дыхательные движения плода периодические. Они появляются с 11-й недели внутриутробного развития, к концу которого зани­мают 40-60 % всего времени. Частота дыханий очень высока: 40- 70 в минуту. На 6-м месяце внутриутробного развития все основ­ные механизмы центральной регуляции дыхания уже достаточно сформированы, для того чтобы поддерживать ритмическое дыха­ние в течение 2-3 дней, а начиная с 6,5-7 мес плод может ды­шать неопределенно долгое время. Дыхательные движения плода происходят при закрытой голосовой щели, поэтому околоплод­ная жидкость не попадает в дыхательные пути.

Периодическая активность дыхательного центра плода, наблю­даемая при нормальном газовом составе крови, возрастает при гипоксии, ацидозе и гиперкапнии. Влияние этих факторов на ча­стоту дыхания реализуется благодаря непосредственному их дей­ствию на дыхательный центр. Сосудистые рефлексогенные зоны плода вследствие своей незрелости не реагируют на изменение газового состава крови.

Значение дыхательных движений заключается в том, что они способствуют развитию легких, дыхательной мускулатуры и кро­вообращению плода, увеличивая приток крови к сердцу, в ре­зультате периодического возникновения отрицательного давления в грудной полости.

Неонаталъный период. Структурные особенности дыхательных органов новорожденного весьма своеобразны. Носовые ходы уз­кие, практически отсутствуют придаточные полости носа и ниж­ний носовой проход, глотка относительно узкая и небольшая, слизистые железы трахеи развиты недостаточно, бифуркация тра­хеи находится высоко — на уровне III грудного позвонка (у детей 2-6 лет - на уровне IV-V грудного позвонка). Из-за отсутствия (на выдохе) эластической тяги легкого ребра у ребенка располо­жены почти горизонтально, поэтому грудная клетка находится как бы в состоянии постоянного вдоха и в первые дни имеет по­чти цилиндрическую форму. Однако уже к 10-му дню жизни груд­ная клетка приобретает форму усеченного конуса, характерную для детского возраста. Почти горизонтальное положение ребер ограничивает экскурсию грудной клетки и обусловливает брюш­ной (диафрагмальный) тип дыхания. Экскурсия диафрагмы также мала, чему препятствует большая печень новорожденного. Растя­жимость легких небольшая, а растяжимость стенок грудной клет­ки достаточная. Количество альвеол в 10-12 раз меньше, чем у взрослого. Легкие до начала вентиляции заполнены жидкостью, объем которой равен 100 мл. Жидкость с началом дыхания ново­рожденного постепенно выводится из легких.

Первый вдох новорожденного стимулируется в первую очередь изменением газового состава крови (накоплением СО₂, уменьше­нием О₂) и ацидозом, непосредственно воздействующими на дыхательный центр новорожденного, так как артериальные хеморецепторы еще незрелые. Важным фактором, стимулирующим первый вдох, является, кроме того, резкое усиление, наступаю­щее в процессе родов и сразу после рождения, потока афферент­ных импульсов от Холодовых и тактильных рецепторов кожи, от проприорецепторов, вестибулорецепторов. Эти импульсы активи­руют ЦНС и дыхательный центр. При этом повышается тонус цен­тральной нервной системы и скелетной мускулатуры, в том числе и дыхательной. Перечисленные факторы дополняют друг друга. Так, резкая смена температуры окружающей среды является мощным раздражителем терморецепторов, что вызывает возбуждение ре­тикулярной формации ствола мозга, подкорковых структур и коры мозга. При появлении головки из родовых путей устраняется реф­лекс ныряльщика: торможение дыхательного центра при раздра­жении рецепторов в области наружных носовых ходов жидкостью.

После прохождения ребенка через родовые пути сдавленная грудная клетка резко расширяется, что также способствует перво­му вдоху.

При первом вдохе затрачивается в 10-15 раз больше энергии, чем при последующих. Эта энергия расходуется на преодоление сил сцепления между альвеолами и жидкостью, заполняющей легкие новорожденного. Следует отметить, что силы сцепления были бы еще больше, если бы сурфактант не покрывал тонкой пленкой внутреннюю поверхность альвеол. Энергия расходуется на проталкивание в альвеолы жидкости, находящейся в воздухо­носных путях. Ввиду функционально-суженной к моменту рожде­ния голосовой щели первый вдох затруднен.

Отмечается также и своеобразие первого выдоха новорожден­ного, который также затруднен все еще функционально-сужен­ной голосовой щелью и напряжением голосовых связок, сопровождающих крик ребенка. Особенностью первого выдоха является и то, что выдыхается воздуха в 2—3 раза меньше, чем вдыхается, гак как происходит формирование функциональной остаточной емкости. В первые 2-4 дня жизни это различие постепенно умень­шается и исчезает, полностью формируется функциональная остаточная емкость легких ребенка, равная 100-60 мл.

У начавшего дышать ребенка в течение этих же 2-4 дней жидкость удаляется из альвеол различными путями: частично с выдыхаемым воздухом, частично всасыванием в кровеносное русло но закону осмоса (осмотическое давление крови выше, нежели легочной жидкости), частично всасыванием в лимфу.