Развитие легких человека с момента зачатия до рождения
а) Обзор развития легких:
• Гортань и трахея:
о Примитивная гортань развивается из гортанно-трахеального желоба
о Образование зачатка трахеи и примитивной трахеи
о Отделение примитивной трахеи от передней кишки (развивающегося пищевода)
• Бронхи:
о Зачаток трахеи разделяется на два зачатка бронхов
о Зачатки бронхов являются предшественниками главных бронхов с двух сторон
• Легкие:
о Последовательное разветвление примитивных бронхов
о Образование обособленных долей легких
о Образование обособленных сегментов легких
• Нижние дыхательные пути и легочная ткань:
о Взаимодействие энтодермальных и мезодермальных элементов обеспечивает нормальное развитие легких
о Продолжается разветвление примитивных дыхательных путей
о Прорастание окружающих тканей сосудами
о Формирование альвеолярно-капиллярной мембраны
о Постнатальное развитие дыхательных путей и их созревание
б) Процессы развития, протекающие параллельно:
• Развитие плевры и диафрагмы:
о Развивающиеся легкие выступают в полость тела
о Разделение плевральной и перикардиальной полостей
о Развитие диафрагмы
о Покрытие легких плеврой в двусторонних полостях грудной клетки
• Развитие сосудистой системы:
о Развитие легочных артерий по ходу развивающихся дыхательных путей
о Развитие сосудов в примитивной мезенхиме с образованием капиллярной сети
о Развитие легочных вен и лимфатической системы по ходу границ сегментов
На рисунке показано развитие первичного легкого. Респираторный дивертикул (левая верхняя вставка) развивается из гортанно-трахеальной борозды вблизи первичного пищевода каудальнее четырех глоточных карманов. Показано последовательное развитие респираторного дивертикула до трахеального утолщения (нижняя правая вставка). Трахеальное утолщение затем часто разделяется на два выпячивания (зачатки первичных бронхов), постепенно дифференцирующихся в трахеобронхиальное древо. Обратите внимание на близкое расположение развивающегося трахеобронхиального дерева и примитивного пищевода.
Развитие трахеобронхиального дерева. Зачаток трахеи—это вентральное выпячивание примитивной передней кишки, выстланное эпителием, образованным из энтодермы, и окруженное мезенхимой, образованной из мезодермы. На срезе в аксиальной плоскости (справа) определяется сообщение между зачатком трахеи и примитивной передней кишкой и образование продольных трахеобронхиальных складок с двух сторон.
Ранняя стадия ветвления зачатка трахеи на зачатки первичных бронхов, затем формирующих главные правый и левый бронхи. Продольные трахеопищеводные складки (справа) продолжают мигрировать медиально и сливаются по срединной линии, отделяя трахею от пищевода.
Дальнейшее развитие зачатков первичных бронхов в виде удлинения и роста в вертикальном направлении. Обратите внимание на вертикальную ориентацию зачатка правого бронха и более горизонтальную ориентацию зачатка левого бронха. Трахеобронхиальные складки слились по срединной линии и полностью отделили трахею от пищевода.
Развитие и морфологическая структура зачатков бронхов в момент их проникновения в примитивную мезенхиму. Зачатки бронхов являются предшественниками двусторонних главных бронхов и определяют анатомическую ориентацию у взрослых.
Микропрепарат (окраска гематоксилин-эозином), корональный срез на уровне примитивной грудной клетки 4-х мм эмбриона: определяются двусторонние зачатки бронхов, вдающиеся в окружающую примитивную мезенхиму. Контакт развивающегося трахеобронхиального дерева и примитивной мезенхимы запускает процесс развития окружающей легочной ткани. Примитивная передняя кишка расположена дорсальнее плоскости среза. Обратите внимание, что зачаток правого бронха крупнее зачатка левого бронха и ориентирован более вертикально. Эти структуры являются предшественниками центрального трахеобронхиального дерева.
Эмбриональная стадия от 28 дней до 6 недель развития легких
а) Гортанно-трахеальный желоб:
• Развивается на 26-28 день после оплодотворения
• Развивается каудальнее примитивной глотки и четырех парных глоточных карманов
• Растет в продольном направлении
• Структуры, развивающиеся из энтодермы:
о Трахеобронхиальный и легочной эпителий
о Трахеобронхиальные железы
• Структуры, развивающиеся из мезодермы:
о Трахеобронхиальные хрящи
о Трахеобронхиальная соединительная ткань
о Трахеобронхиальная гладкомышечная ткань
б) Дыхательный дивертикул или зачаток легкого:
• Развивается через четыре недели после оплодотворения
• Вырост в виде сумки на каудальной поверхности гортанно-трахеального желоба
• Растет в каудальном направлении
• Погружен в образованные из мезодермы внутренностные ткани
в) Зачаток трахеи:
• Шаровидное утолщение дистального отдела зачатка легкого
• Растет из первичной глотки в каудальном направлении
• В проксимальном отделе соединяется с передней кишкой через вход в первичную гортань
г) Перегородка между трахеей и пищеводом:
• Продольные трахеопищеводные складки на каждой из сторон развивающегося зачатка трахеи
• Рост обеих складок в медиальном направлении
• Образование трахеопищеводной перегородки при соединении трахеопищеводных складок по срединной линии
• Отделение примитивной трахеи от развивающегося пищевода
д) Первичные зачатки бронхов и разветвление:
• Ветвление примитивных зачатков трахеи на правую и левую ветви (5-я неделя после оплодотворения):
о Зачаток правого бронха: длиннее, ориентирован вертикально
о Зачаток левого бронха: короче, ориентирован горизонтально
• Ветвление первичных зачатков на два примитивных долевых бронха:
о Правый верхнедолевой бронх: бронх верхней доли правого легкого
о Правый нижнедолевой бронх: примитивный промежуточный бронх:
- Правый среднедолевой бронх
- Правый нижнедолевой бронх
о Левый верхнедолевой бронх: бронх верхней доли левого легкого
о Левый нижнедолевой бронх: левый нижнедолевой бронх
• Разветвление примитивных долевых бронхов на примитивные сегментарные бронхи
На рисунке показано развитие трахеобронхиального дерева на 28 день внутриутробного развития. Зачатки правого и левого бронхов начинают разделяться на зачатки правого и левого нижнего и верхнего бронхов. Развивающееся трахеобронхиальное дерево окружено примитивной мезенхимой.
Трахеобронхиальное дерево на 42 день внутриутробного развития: продолжается удлинение и ветвление зачатков бронхов с образованием рудиментарных долевых бронхов. Дальнейший рост и ветвление дистальных примитивных дыхательных путей приводит к образованию рудиментарных сегментарных бронхов. От рудиментарного промежуточного бронха отходят примитивные правые среднедолевой и нижнедолевой бронхи.
Развитие трахеобронхиального дерева на 56 день внутриутробного развития, продолжается ветвление примитивных дыхательных путей. Развивающиеся дыхательные пути окружены примитивной мезенхимой, образующей рудиментарные доли легких.
Развитие трахеобронхиального дерева на 10 неделе внутриутробного развития. Обратите внимание на дифференцировку дыхательных путей на рудиментарные долевые бронхиальные ветви (показаны разными цветами) и сегментарные бронхиальные ветви. Обратите внимание, что зеленые и красные бронхиальные ветви соответствуют различным отделам примитивной левой доли легкого. Изображены узнаваемые доли легких. К концу псевдожелезистой стадии развития легких сформированы все основные отделы дыхательных путей. Взаимодействие между развивающимся трахеобронхиальным деревом и окружающей примитивной мезенхимой запускает развитие легочной ткани.
Псевдожелезистая стадия от 6 до 16 недель развития легких
а) Морфология:
• Легкое имеет вид железы
• Образование трахеобронхильных хрящей, слизистых желез и ресничек к 13 неделе после оплодотворения
• Примитивные дыхательные пути выстланы столбчатым эпителием, развившимся из энтодермы
• Примитивные дыхательные пути окружены мезензимальной тканью, образованной из мезодермы
• Альвеолярно-капиллярная мембрана отсутствует
б) Важные этапы:
• Образование всех крупных воздухоносных элементов
о Бронхи полноценно развиты до уровня терминальных бронхов
• Все бронхо-легочные сегменты образуются на седьмой неделе после оплодотворения
в) Физиологические особенности:
• Дыхание невозможно
• Выживание плода вне матки невозможно
Схема примитивных дыхательных путей в псевдожелезистую стадию внутриутробного развития (6-16 недель). Концы дыхательных путей слепо замкнуты. Альвеолярно-капиллярная мембрана отсутствует, поскольку мезенхимальная ткань отделяет толстостенные примитивные дыхательные пути от легочных капилляров. Дыхание невозможно.
Схема примитивных дыхательных путей на каналикулярной стадии развития (16-28 недель). Просвет дыхательных путей увеличен, эпителий дыхательных путей истончен. Наблюдается повышенное число сосудов с примитивной мезенхимой, часть сосудов вдается в стенку дыхательного пути. К концу этой стадии развития легких возможно дыхание, но таким младенцам требуется интенсивный уход и жизнеобеспечение для выживания.
Схема развивающихся дыхательных путей в мешотчатую стадию развития легких (28-36 недель). Просвет дыхательных путей продолжает расширяться. Эпителиальная выстилка продолжает истончаться. Большее число капилляров вдается в стенку примитивных дыхательных путей, часть из них продавливается в просвет дыхательных путей. Альвеолярно-капиллярная мембрана продолжает созревать. Дыхание возможно, и многие младенцы, рожденные на этой стадии развития легких, выживают при правильном медицинском уходе и жизнеобеспечении.
Схема развития дыхательных путей на альвеолярной стадии развития легких (от 36 недели до 8 лет). Просвет дыхательных путей продолжает увеличиваться, объем окружающей соединительной ткани уменьшается. Эпителий дыхательных путей тонкий, и через него в просвет дыхательных путей продавливается множество капилляров с формированием зрелой альвеолярно-капиллярной мембраны. Развитие дыхательных путей продолжается после рождения и в детстве.
Каналикулярная стадия от 16 до 28 недель развития легких
а) Морфология:
• Продолжает увеличиваться просвет примитивных дыхательных путей
• Продолжает истончение эпителия дыхательных путей
• Эпителий дифференцируется на клетки 1 и 2 типа
• Дыхательные пути разделены пусть и меньшим, но значительным объемом мезенхимальной ткани
б) Важные этапы:
• Продолжается прорастание легких сосудами
• Продолжается развитие примитивных дыхательных путей:
о Терминальные бронхиолы отдают две или больше респираторных бронхиол
о Респираторные бронхиолы отдают 3-6 альвеолярных ходов
о Развитие небольшого числа терминальных мешочков
• Пластинчатые включения в пневмоцитах 2 типа терминальных мешочков, способные производить сурфактант
в) Физиологические особенности:
• Ограниченная выработка сурфактанта
• На поздней каналикулярной стадии возможно дыхание
• Выживание плода возможно в условиях интенсивной терапии и адекватного жизнеобеспечения
Мешотчатая стадия от 28 до 36 недель развития легких
а) Морфология:
• Продолжение дифференцировки дыхательных путей
• Продолжение истончения эпителия дыхательных путей
• Часть капилляров утолщается и вдается в развивающиеся альвеолы
• Терминальные мешочки начинают приобретать строение альвеол взрослых
б) Важные этапы:
• Все больше терминальных мешочков начинают развиваться
• Формирование примитивной капиллярно-альвеолярной мембраны
• Увеличение потенциальной продукции сурфактанта
в) Физиологические особенности:
• Возможно дыхание с адекватным газообменом
• Недоношенные новорожденные способны выжить при правильном жизнеобеспечении
Микропрепарат легкого плода (окраска гематоксилин-эозином) на 10 неделе внутриутробного развития в псевдожелези-стую стадию развития легких: определяется морфологическая картина легкого, напоминающая железу. Первичные дыхательные пути выстланы столбчатым эпителием и разделены значительным объемом примитивной мезенхимы.
Микропрепарат легкого плода (окраска гематоксилин-эозином) на 24 неделе внутриутробного развития в каналикулярную стадию развития легких: определяется увеличивающийся просвет дыхательных путей. Часть эпителия дыхательных путей истончилась, присутствует меньший объем соединительной ткани.
Микропрепарат (окраска гематоксилин-эозином) нормального легкого на 38 неделе внутриутробного развития в альвеолярной стадии развития легких: формирование альвеол, подобных альвеолам взрослых, и альвеолярно-капиллярных мембран, позволяющих протекать процессам газообмена и дыхания. Развитие легких продолжается после рождения и в раннем детстве.
Альвеолярная стадия от 36 недель до 8 лет развития легких
а) Морфология:
• Продолжается истончение эпителиальной выстилки терминальных мешочков
• Формирование первичных альвеол
• Прилегающие капилляры выпирают в терминальные мешочки
б) Важные этапы:
• Продолжается развитие нижних дыхательных путей, первичные альвеолы образуются по ходу респираторных бронхиол и терминальных мешочков
• Развитие тонкой альвеолярно-капиллярной мембраны
в) Физиологические особенности:
• Наличие почти зрелой альвеолярно-капиллярной мембраны
• Адекватная выработка сурфактанта
• Возможно самостоятельное дыхание
Важные факторы нормального внутриутробного развития легких
а) Необходимый объем:
• Для нормального развития легких требуется адекватный объем грудной клетки
• Факторы, предопределяющие легочную гипоплазию:
о Объемные образования грудной полости и поражения, оказывающие масс-эффект:
- Плевральный выпот, хилоторакс новорожденных
- Новообразования: тератома, нейробластома
- Врожденные аномалии развития, занимающие пространство:
Легочная секвестрация
Врожденные аномалии развития дыхательных путей
Врожденная грыжа диафрагмы
о Аномалии развития стенки грудной клетки:
- Дисплазии скелетной ткани
о Внегрудные объемные образования и поражения, оказывающие масс-эффект:
- Почечная дисплазия, обструкция мочевыносящих путей
- Асцит
о Уменьшение объема матки:
- Олигогидрамнион
б) Необходимое кровообращение:
• Кровообращение влияет на развитие легких
• Аномалии кровообращения могут привести к гипоплазии легких
