Развитие, индивидуальная и возрастная изменчивость дыхательной системы Развитие дыхательной системы в эмбриогенезе.

Органы дыхания развиваются в эмбриогенезе вместе с пищеварительной системой. Закладкой эпителия для всей дыхательной системы является вентральный вырост головного отдела передней кишки (гортанно-трахеальный вырост) на 4-й нед. внутриутробного развития. Вокруг эпителиальной закладки на 8-9-й неделе развития мезенхима передних концов II – III жаберных дуг формирует хрящи гортани и мышцы. Голосовые и преддверные связки возникают на 11 -12-й неделе. Надгортанник по происхождению не связан с жаберным аппаратом, а возникает из складки слизистой оболочки, находящейся впереди гортанной щели.

Трахея формируется за счет вентрального выроста из стенки глотки. Затем зачаток трахеи разделяется на две ветви, которые в дальнейшем начинают ветвиться. На 6-й неделе внутриутробного периода трахея вы­стлана эпителием, на 8-й неделе вокруг эпителиальной выстилки появляется мезенхима с хрящом, на 16-й неделе возникают первые слизистые железы.

Закладка легких начинается с образования альвеолярных мешочков из выроста вентральной стенки головного отдела передней кишки (легочная почка). На 4-й неделе эмбрионального развития в правом легком возникают три мешочка, в левом – два. На 5-й нед. формируется закладка бронхиального дерева. Окружающая мешочки мезенхима формирует соединительнотканную основу легких и бронхов, куда врастают кровеносные сосуды. К 16-17-й нед. определяется железистое строение легкого при четко выраженной дольчатости. Плевра возникает из соматоплевры и спланхноплевры, выстилающих вторичную полость эмбриона (целомический эпителий) (Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И., 2000).

Общие вопросы

Органы дыхания обеспечивают важнейшие для жизнедеятельности организма процессы – поступление кислорода в легкие при вдохе, газообмен в легких и выведение из организма углекислоты и других веществ с выдыхаемым воздухом.

Дыхательная система человека функционально включает в себя верхние и нижние дыхательные (воздухоносные) пути, проводящие воздух, и респираторный отдел, осуществляющий процесс газообмена между вдыхаемым воздухом и кровью.

К дыхательным путям относятся: полость носа (с придаточными пазухами), а также гортань, трахея и бронхи. В проведении воздуха участвуют и элементы пищеварительной системы: полость рта и глотка. Важная функция дыхательных путей – частичная очистка, увлажнение и согревание воздуха, а также удаление осевшей на них пыли и слизи за счет движения ресничек эпителия (Гайворонский И.В., 2000).

Носовая полость делится носовыми раковинами на три носовых хода: верхний, средний и нижний. Это заметно удлиняет путь вдыхаемого воздуха, и он лучше согревается и очищается от механических примесей.

В носовую полость открываются воздухоносные пазухи (верхнечелюстная, клиновидная, лобная, решетчатые). Они уменьшают вес лицевого отдела головы и участвуют в голосообразовании как резонаторы. Глотка соединяет полость носа с гортанью. Слизистая оболочка, выстилающая ее, покрыта многослойным плоским эпителием; но в области носоглотки имеется цилиндрический мерцательный эпителий. В отчетливо развитом подслизистом слое много лимфоидной ткани.

В глотку открывается гортань, которая не просто проводит воздух, но и является одновременно местом голосообразования. Гортань имеет сложное строение, что обусловлено присутствием хрящей, связок, многочисленных мышц и суставов. Гортань располагается у взрослого человека между IV и VI шейными позвонками по средней линии шеи. Вверху она граничит с подъязычной костью, внизу продолжается в трахею, сзади сращена с клетчаткой, сообщается с полостью глотки, спереди покрыта мышцами (относящимися к мышцам ниже подъязычной кости), фасциями и кожей. Ее более крупный щитовидный хрящ легко прощупывается на шее и выступает у мужчин в виде выступа гортани.

Полость гортани имеет преддверие, щель преддверия, голосовую щель и подголосовую полость. Преддверие гортани представляет собой расширенную часть, занимающую площадь от входа в гортань и до складок преддверия. Слизистая оболочка преддверия и нижней части покрыта многорядным мерцательным эпителием. Подслизистая основа преддверия у детей имеет в составе достаточно большое количество рыхлой волокнистой и т.н. лимфоидной ткани. В связи с такими структурными особенностями этот отдел в детском возрасте склонен к отеку при раздражении инородным телом и при воспалительном процессе инфекционного либо аллергического характера (ларингоспазм). Складки преддверия сформированы из слизистой оболочки, имеющей слизистые железы и утолщенные эластические волокна, образующие связку. Между этими связками формируется щель преддверия, имеющая практически постоянный просвет.

Наиболее суженный отдел гортани ограничен сверху складками преддверия, а внизу голосовыми складками. Просвет голосовой щели постоянно изменяется при дыхании и звукообразовании за счет мышц гортани. Голосовая щель, как правило, имеет при спокойном дыхании форму треугольника, а при форсированном вдохе приобретает форму неравномерного ромба (Сапин М.Р., 2006).

Между преддверной и голосовыми складками располагается (парный) желудочек гортани, выполняющий роль резонатора. У обезьян желудочки гортани сильно развиты и достигают защечных мешков. Нижняя, расширенная, часть полости гортани, ограниченная перстневидным хрящом, продолжается в трахею (Тегако Л.И., Марфина О.В., 2003).

Механизм звукообразования. Звук в гортани формируется при выдохе. Разница давления между голосовой щелью и преддверием гортани способствует быстрому прохождению воздуха, что вызывает колебания голосовых связок, порождающие звуковые волны. При выдохе давление воздушной струи особенно повышается в узкой голосовой щели. В результате разности давления воздушной струи на выдохе колебание голосовых связок усиливается. Мышцы гортани во время образования звука также оказывают регулирующее влияние на напряжение голосовых связок и ширину голосовой щели, что создает определенную интонацию и нюансы звуков.

Таким образом, орган функционирует как язычковый духовой музыкальный инструмент. Звук возникает при колебании парных голосовых связок под воздействием струи воздуха из расположенного ниже отдела дыхательной трубки. Регулируя давление воздуха, ширину промежутка между голосовыми связками (голосовой щели) и натяжение связок, можно управлять силой звука и его высотой. Окончательное формирование звуков – тембр звука (богатство обертонов) определяется резонирующими аппаратами как в пределах гортани (гортанные желудочки), так и над ней (носоглотка, носовая полость) (Б. А. Никитюк, В. П. Чтецов и др., 1990).

Трахея относится к нижним воздухоностным путям и служит для проведения воздуха в легкие, увлажняя его, согревая (либо охлаждая) и очищая. Она располагается на шее и в грудной полости впереди пищевода.

Трахея имеет вид цилиндрической трубки, состоящей из 16-20 хрящевых полуколец, с дорсальной стороны соединенных плотной соединительнотканной перепонкой. Эта перепонка выделяется в перепончатую стенку, которая занимает 1/4 окружности трахеи. Хрящевые полукольца соединяются между собой кольцевыми связками. Кольцевые связки и перепончатая стенка содержат гладкие мышечные волокна, которые, сокращаясь, уменьшают просвет и длину трахеи. В области деления трахеи в ее просвет выдается киль трахеи, наклоненный в левую сторону, поэтому проход в правый бронх шире. Слизистая оболочка покрыта мерцательным многорядным эпителием с многочисленными железами (Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И., 2000)

Возрастные и индивидуальные особенности трахеи. Длина трахеи у мужчин 10-12 см, у женщин 9-10 см, диаметр 12-13 мм. Начинается она на уровне VI шейного позвонка от перстневидного хряща гортани и заканчивается ветвлением на два главных бронха на уровне IV грудного позвонка. Шейная часть трахеи короче, чем грудная. Спереди к ее начальной части прилежит перешеек щитовидной железы, в грудной части впереди располагаются вилочковая железа и плечеголовной артериальный ствол.

У новорожденных трахея лежит выше на 1-2 позвонка, чем у взрослого. Хрящевая часть развита слабее, что дает значительные резервы при растяжении и сужении трахеи (Б. А. Никитюк, В. П. Чтецов и др., 1990).

На конце трахея делится на два главных бронха, также представляющих собой трубчатые образования. Они расположены за пределами легочной ткани, и от них в воротах легкого отходят долевые бронхи. Главные бронхи, правый и левый, образуют бифуркацию трахеи. Правый бронх отклоняется от средней линии на 25°; имеет длину 3 см и ширину 20 мм. Его основу составляют 6 хрящевых полуколец. Левый бронх отходит от трахеи под углом 45°, имеет длину 5 см и ширину 14 мм. Следовательно, инородные тела из трахеи чаще попадают в правый бронх. Как и трахея, главные бронхи покрыты слизистой оболочкой, имеющей мерцательный эпителий, слизистые железы и хорошо развитый фиброзный слой с гладкими мышцами.

У новорожденных вместе с хрящевыми полукольцами встречаются и гиалиновые пластинки. Слизистая оболочка тонка, покрыта кубическим эпителием. Слизистые железы развиты плохо (Тегако Л.И., Марфина О.В., 2003).

Легкие – парные органы, покрытые серозной оболочкой и образованные мягкой эластичной тканью ячеистого строения. Ввиду отрицательного давления в плевральных полостях легкие находятся в расправленном состоянии, принимая конфигурацию стенки грудной полости.

Легкие представляют главные органы дыхания, заполняющие всю грудную полость по бокам от средостения. В легких совершается газообмен, т. е. происходит поглощение кислорода из воздуха альвеол эритроцитами крови и выделение углекислоты, которая в просвете альвеол распадается на углекислый газ и воду. Таким образом, в легких происходит тесное объединение воздухоносных путей, кровеносных и лимфатических сосудов и нервов. Объединение путей для проведения воздуха и крови в специальную дыхательную систему прослеживается с ранних этапов эмбрионального и филогенетического развития. Обеспечение кислородом организма зависит от степени вентиляции различных участков легких, взаимоотношения вентиляции и скорости кровотока, насыщенности крови гемоглобином, скорости диффузии газов через альвеоло-капиллярную мембрану, толщины и упругости эластического каркаса легочной ткани и др.. Изменение хотя бы одного из этих показателей приводит к нарушению физиологии дыхания и может вызвать определенные функциональные нарушения (Б. А. Никитюк, В. П. Чтецов и др., 1990; Гайворонский И.В., 2000).

Долевые и сегментарные бронхи относятся к внутрилегочным воздухоносным путям. За ними следуют бронхи низших порядков (8-9) и, наконец, бронхиолы. Последовательно делящиеся бронхи и бронхиолы образуют бронхиальное дерево. По мере уменьшения калибра бронхов строение их стенки меняется: уменьшается хрящевой и увеличивается мышечный компонент. Последние по порядку ветвления, так называемые терминальные (концевые) бронхиолы, имеют непрерывную эпителиальную выстилку. Постепенно эпителий становится прерывистым, бронхиолярная стенка переходит в альвеолы. Просвет бронхиол продолжается в альвеолярные ходы и мешочки, связанные с полостью альвеол.

Альвеолы представляют выпячивание альвеолярных ходов и мешочков. Альвеол насчитывается до 300 млн.; они составляют поверхность, равную 70-80 м², но дыхательная поверхность, т. е. места соприкосновения эндотелия капилляра и эпителия альвеол, меньше. Дыхательная поверхность легкого оценивается у взрослого человека в 24-69 м². Альвеолярный воздух отделен от крови капилляров биологической мембраной, которая регулирует диффузию газов из полости альвеол в кровь и обратно (аэрогематический барьер). Альвеолы окружены кровеносными капиллярами, чьи эндотелиальные клетки соприкасаются с альвеолярным эпителием. В местах этих контактов и совершается газообмен. Толщина эндотелиальноэпителиальной мембраны 3-4 мкм.

Последовательные ветвления терминальной бронхиолы на респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы, затем мешочки и альвеолы составляют легочную дольку, или структурно-функциональную единицу легкого – ацинус.

Изучение пластического слепка воздухоносных путей легкого 25-летнего мужчины обнаружило между трахеей и концевыми ветвями бронхиального дерева, меньшими 0,7 мм в диаметре, 8298 разветвлений, из них 1603 были дольковыми бронхами. Дольковые бронхи возникают после 8-25 дихотомических делений бронхиального дерева. Общая численность дистальных дыхательных бронхиол составляет 233491. Число альвеол в легком варьирует от 212 млн до 605 млн (в среднем 375 млн) и зависит в известной мере от длины тела (r=0,578). В слизистой оболочке бронхов (от главных до 6-го порядка ветвления) насчитывается в обоих легких 7357,5±71,1 желез при незначительном колебании по сторонам: справа – 4080,2±53,3, слева – 3277,3±58,3 (Б. А. Никитюк, В. П. Чтецов и др., 1990).

Кроме основной функции (газообмен) легкие частично играют роль депо крови, участвуют в регуляции температуры тела, водообмене (15-20% удаляемой из организма воды приходится на долю легких), и не только. Они содержат элементы ретикуло-эндотелиальной системы, в альвеолах имеется много клеток-макрофагов, поглощающих микробы и пыль (защитная функция) (Б. А. Никитюк, В. П. Чтецов и др., 1990).

Плевра. Правый и левый плевральные мешки грудной полости представляют производное общей полости тела (целома). Стенки грудной полости покрыты париетальным листком серозной оболочки – плеврой; с паренхимой легкого срастается легочная плевра. Между ними имеется за­мкнутая полость плевры с незначительным количеством жидкости – около 20 мл. Плевра имеет общий план строения, присущий всем серозным оболочкам, т. е. поверхность листков, обращенных друг к другу, покрыта мезотелием, расположенным на базальной мембране и соединительнотканной волокнистой основе.

Париетальная плевра участвует в формировании трех синусов плевры: правый и левый реберно-диафрагмальные и реберно-медиастинальный. Карманы представляют собой резервное место плевральной полости, куда входит легочная ткань во время вдоха. При патологических процессах, когда в плевральных мешках появляются кровь, гной, они в первую очередь скапливаются в этих синусах. Спайки как следствие воспаления плевры прежде всего возникают в плевральных синусах (Б. А. Никитюк, В. П. Чтецов и др., 1990).