Патофізіологічні передумови розвитку захворювань легень у новонароджених

Етапи розвитку дихальних шляхів

Ранній ембріональний період (24-й день - 5 тиж)

формуються 2 зачатки бронхів.

Псевдогландулярний період (5-16 тиж)

формуються » 20 ланок дихальних шляхів.

Каналікулярний період (16-24 тиж)

формуються дихальні бронхіоли й альвеолярні ходи;

наприкінці періоду, » від 20-22 тиж гестації, в альвеолоцитах II типу починається синтез сурфактанту;

плід уважається потенційно спроможним здійснювати газообмін в легенях після початку синтезу сурфактанту.

Період термінальних розширень або сакулярний період (» 24-36 тиж) – плід уважається потенційно життєздатним.

Альвеолярний період починається від »36 тиж гестації і триває приблизно до 8 років.

Найважливіші чинники ризику

1. Передчасне народження (біохімічна і морфологічна незрілість дихальної системи).

2. Порушення ранньої постнатальної адаптації (перинатальна асфіксія, затримка внутрішньоутробного розвитку, внутрішньоутробна інфекція тощо).

3. Внутрішньоутробне, інтранатальне або постнатальне інфікування.

4. Неадекватні первинна реанімація і початкова стабілізація стану, гіпотермія.

Зміна функції легень після першого вдиху новонародженого

1. Зростає функціональна залишкова ємність легень (ФЗЄЛ) на тлі абсорбції фетальної легеневої рідини (мал..48).

2. Абсорбції останньої сприяє позитивний тиск в дихальних шляхах (фізіологічний позитивний тиск наприкінці видиху).

3. Фетальна легенева рідина стимулює J-рецептори, які в свою чергу, рефлекторно забезпечують збільшення частоти дихання; після повної абсорбції рідини частота дихання нормалізується.

4. Формується сурфактантна плівка на поверхні альвеол.

5. Зменшується дихальний об'єм за рахунок  ФЗЄЛ.

6. Податливість легень зростає, резистентність зменшується.

7. Встановлюється легеневий кровообіг.

8. Встановлюється відповідний до постнатальних потреб газообмін.

• Мал..48. Співвідношення об’єму/ тиску під час першого (-), другого (...) і третього (ххх) дихальних рухів. З кожним наступним вдихом зменшується тиск, зростає ФЗЄЛ і зменшується дихальний об’єм.

Сурфактантна система у новонароджених

• Сурфактант - біологічно активна речовина, що зменшує силу поверхневого натягу (ПН) в альвеолах, запобігаючи їх спаданню під час видиху і блокуючи транссудацію рідини. Крім того, сурфактант забезпечує антиінфекційний і антиоксидантний захист легень.

• Склад: фосфоліпіди (основні компоненти – фосфатидилхолін або лецитин, фосфатидилгліцерол і фосфатидилінозітол)  80 %; білки (SP-A, SP-B, SP-C і SP-D)  10 %; нейтральний жир  10 %.

• Незважаючи на порівняно малу величину, білкова фракція є надзвичайно важливим компонентом сурфактанту, без якого ця речовина не може ефективно виконувати свою основну функцію.

• Синтезується сурфактант в альвеолоцитах II типу: ендоплазматичний ретикулум, комплекс Гольджі  ламелярні тільця  екзоцитоз  тубулярний мієлін  екструзія сурфактанту на поверхню гіпофази (рідинна плівка, що вкриває альвеолу) альвеол  мономолекулярний шар на поверхні гіпофази.

• Вивільнення сурфактанту залежить від ефективності вентиляції легень і ступеня розправлення альвеол після народження.

• Період напіврозпаду - 10-14 год.

• Частково всмоктується епітелієм альвеол і використовується для повторного синтезу, частково - альвеолярними макрофагами.

• Процес розпаду прискорюється у випадку надмірного розтягнення легень і за умови використання високих концентрацій кисню, сповільнюється – у разі підвищення тиску наприкінці видиху.

• Глюкокортикоїди, гормони щитовидної залози, ц-АМФ, епідермальний фактор росту тощо підсилюють продукцію сурфактанту.

• -адреноміметики, аденозин, АТФ, лейкотрієни стимулюють секрецію сурфактанту.

• Особливості сурфактантної системи у недоношених новонароджених

Значно зменшений пул (10 мг/кг проти 100 мг/кг у доношеної дитини)

Незрілість за складом і біофізичними властивостями (незрілі фосфоліпіди,  вміст білків,  здатність зменшувати силу поверхневого натягу)

 синтез,  реутилізація (80-90 %)

Незрілі легені здатні поліпшувати властивості («активувати») екзогенних сурфактантів

 функція

 резистентність до інактивації

Основні патофізіологічні механізми порушення функції легень

• Клінічний перебіг захворювань легень у новонароджених може супроводжуватись розвитком рестриктивної або обструктивної дихальної недостатності. В першому випадку знижена податливість легень, в другому – підвищена резистентність дихальних шляхів (ДШ).

• Податливість [C] (л/см H₂O) вказує, на скільки збільшиться об’єм легень, якщо тиск у ДШ збільшиться на одиницю. Цей показник залежить від:

еластичності легенів;

механічних властивостей грудної клітки;

сили поверхневого натягу на межі альвеола/повітря.

• Резистентність [R] (см H₂O/л/с) характеризує залежність тиску у ДШ від величини газового потоку.

сила опору повітряному потоку в дихальних шляхах (трахея, бронхи, бронхіоли);

сила, що перешкоджає розкриттю альвеол.

• Константа часу [τ] (с) є добутком резистентності і податливості (τ = R * C)

показує, скільки потрібно часу для наповнення або звільнення одиниці об’єму легень (наповнення або звільнення легень відбувається за проміжок часу, що приблизно дорівнює трьом константам часу)

оцінює, як швидко тиск у проксимальних дихальних шляхах врівноважується в альвеолах.

розвиток основного захворювання легень у недоношених новонароджених – РДС, характеризується  константою часу (C), а в немовлят з синдромом аспірації меконію (САМ) і бронхолегеневою дисплазією (БЛД) –  константа часу (R)

цей показник має важливе значення для правильного вибору співвідношення між тривалістю вдиху/видиху під час ШВЛ.

• Ефективний газообмін передбачає забезпечення вентиляції (V) (альвеоли) і перфузії (Q) (судини). Співвідношення між ними має, у середньому, дорівнювати 1, тобто в нормі вентиляція повинна відповідати перфузії.

• Кінцевий pаO₂ на виході з легень (легеневі вени) залежить від співвідношення V/Q. Саме це співвідношення найчастіше порушується у новонароджених із захворюваннями легень. Основна ознака порушеної оксигенації – гіпоксемія, основна ознака порушеної вентиляції – гіперкапнія.

• Порушення гомогенності вентиляції (частина легень недостатньо вентилюється) – основна патофізіологічна проблема.

• Шунтування крові – перфузія без вентиляції (або зі значно зниженою вентиляцією) – наприклад, ателектаз, повний або, що частіше трапляється у новонароджених, – частковий.

V/Q  0

Розрізняють внутрішньолегеневе (ателектаз) і позалегеневе (фетальні комунікації – овальне вікно і/або артеріальна протока) шунтування крові.

• «Мертвий» простір – вентиляція без перфузії (наприклад, трахея [анатомічний мертвий простір] або частина легень зі спазмованими судинами [функціональний мертвий простір])

V/Q  ∞

У немовлят з порушеними вентиляційно-перфузійними співвідношеннями важкість гіпоксемії визначається часткою крові, що тече через функціональні, але недостатньо вентильовані альвеоли. Її називають «венозна домішка».

Підвищення концентрації кисню у дихальній суміші практично не впливає на оксигенацію альвеол у недостатньо вентильованих ділянках легень, якщо FiO₂ < 100 %. Однак, якщо FiO₂ = 100 %, величина венозної домішки визначається лише часткою право-лівого шунту, тобто % венозної домішки = % шунтування.

Отже, єдиний шлях поліпшити артеріальну оксигенацію за умов порушених вентиляційно-перфузійних співвідношень – підвищити оксигенацію і вентиляцію саме недостатньо вентильованих ділянок легень.

Табл.. 32 Основні функціональні показники здорового доношеного новонародженого

Функціональна залишкова ємність легень Дихальний об’єм Об’єм анатомічного мертвого простору Хвилинна вентиляція Альвеолярна вентиляція Динамічна податливість легень Загальна резистентність на вдиху Загальна резистентність на видиху Інспіраторна константа часу Експіраторна константа часу

30 мл/кг 4-8 мл/кг 2-2,5 мл/кг 210-480 мл/кг/хв. 60-320 мл/кг/хв. 2-5 мл/см Н2О 69 см Н2О/л/с 97 см Н2О/л/с 0,2 с 0,3 с