Глава 6. Система внешнего дыхания

1. Система внешнего дыхания у женщины во время беременности

Анатомо-физиологические особенности. Рост и развитие плода, а также повышение активности физиологических систем женщины во время беременности, усиливает потребление кислорода и уровень газообмена в системе “плод-мать-плацента”. Морфофункциональные изменения внешнего дыхания женщины в период беременности носят адаптивный характер и начинают проявляться примерно на 89 неделе беременности в виде следующих особенностей биомеханики дыхания.

Самой первой причиной, вызывающей изменения биомеханики дыхания, является увеличение размеров матки у беременной женщины. Это, в свою очередь, влияет на топографию органов брюшной полости таким образом, что купол диафрагмы постепенно смещается в сторону грудной полости. К концу беременности это смещение купола диафрагмы достигает порядка 4 см. Во время инспирации увеличенные размеры матки ограничивают смещение вниз купола диафрагмы. Тем не менее, его дыхательные экскурсии у беременной женщины остаются либо на прежнем уровне, либо имеют больший размах (в среднем 56 см в течение дыхательного цикла). Это необходимо для поддержания повышенного газообмена в системе “матьплод плацента”.

В течение беременности увеличивается окружность (примерно на 6 см) и поперечный диаметр ( в среднем на 23 см) грудной клетки женщины, расширяется подгрудинный угол в среднем на 50%. В результате ограничивается подвижность ребер, а тип дыхания в большей степени становится диафрагмальным. Диафрагмальный тип дыхания по сравнению с грудным является более эффективным, так как обеспечивает примерно 2/3 газообмена в легких или их вентиляции. Вентиляция легких это процесс постоянного обновления атмосферным воздухом состава альвеолярного воздуха, что необходимо для диффузии газов (О₂ и СО₂) через альвеолярнокапиллярную мембрану.

Во время беременности не изменяется величина жизненной емкости легких у женщины. Начиная с третьего месяца беременности и до родов примерно на 40% возрастает величина дыхательного объема при спокойном дыхании женщины, т.е. у беременной женщины происходит рост глубины дыхательных движений. К концу беременности возрастает величина резервного объема вдоха за счет увеличения подвижности купола диафрагмы, а также поперечных размеров грудной клетки. Резервный объем выдоха, напротив, во второй половине беременности уменьшается в среднем на 15%, что закономерно ведет к уменьшению величины функциональной остаточной емкости легких ( в среднем на 18%). Последний показатель свидетельствует о снижении экспираторного резерва в системе внешнего дыхания у беременной женщины. Перечисленные выше показатели внешнего дыхания начинают изменяться примерно с середины беременности и достигают максимума к ее концу. Наконец, следует подчеркнуть, что на поздних сроках беременности остаточный объем легких становится на 20% меньше, чем у небеременных женщин. Таким образом, с увеличением сроков беременности у женщины возрастает инспираторный резерв системы внешнего дыхания и одновременно уменьшается экспираторный. Подобные адаптивные изменения в системе внешнего дыхания создают благоприятные условия для гипервентиляции и лучшего снабжения кислородом организма матери и плода.

Поэтому закономерно, что минутная вентиляция легких, т.е. количество воздуха, вентилируемого через легкие в одну минуты, у беременных к моменту родоразрешения возрастает в среднем на 42% за счет увеличения глубины дыхания. Гипервентиляция начинает формироваться в ранние сроки беременности, т.е. еще до существенных изменений метаболизма в организме беременной женщины. В результате гипервентиляции примерно на 70% возрастает альвеолярная вентиляция, т.е. то количество воздуха, которое достигает непосредственно респираторных отделов легких. Это свидетельствует об очень эффективной работе системы внешнего дыхания к концу беременности.

Основной причиной гипервентиляции во время беременности является повышение концентрации прогестерона в плазме крови. Механизм стимулирующего действия прогестерона на дыхательный центр включает несколько звеньев. Вопервых, гормон непосредственно действует на нейроны дыхательного центра и повышает их активность. Вовторых, имеет место опосредованный эффект прогестерона на дыхательный центр через гипоталамические структуры. В-третьих, прогестерон повышает чувствительность периферических и центральных хеморецепторов системы дыхания к химическим стимулам (Н⁺-ионам, СО₂ и О₂).

В результате адаптивных изменений во время беременности в системе внешнего дыхания ее резервы, оцениваемые, например, по величине максимальной вентиляции легких удерживаются на уровне, который соответствует таковому у небеременных женщин.

Работа, которую совершают дыхательные мышцы, прежде всего, во время инспирации направлена на преодоление упругого сопротивления тканей грудной клетки, легких и сопротивления потоку воздуха в дыхательных путях. Во время беременности отсутствуют какие-либо изменения эластических свойств легких у женщины. Однако повышение в плазме крови концентрации прогестерона вызывает, в результате его действия на гладкие мышцы дыхательных путей, понижение их тонуса. Это сопровождается уменьшением сопротивления потоку воздуха в среднем на 50% и, как следствие, снижает энергетические затраты на работу дыхания у беременной женщины.

Диффузия газов в легких. Между альвеолярной вентиляцией и перфузией капилляров легких кровью существуют определенные вентиляционноперфузионные отношения. Их показатель важен для оценки степени нормальной оксигенации крови. Во время беременности по мере развития гипервентиляции легких возрастает также перфузия кровью легочных капилляров. Поэтому перфузионновентиляционные отношения остаются на прежнем уровне. Это обусловлено тем, что на газообмен влияет, прежде всего, градиент концентрации О₂ и СО₂ по обе стороны от аэрогематического барьера. Другие факторы, влияющие на газообмен (толщина альвеолярно-капиллярной мембраны, проницаемость этой мембраны для О₂ и СО₂) не изменяются в любые сроки физиологически протекающей беременности. В результате гипервентиляции и более интенсивной перфузии кровью легочных капилляров возрастает газообмен между организмом беременной женщины и внешней средой. Это необходимо, чтобы поддерживать более высокий коэффициент утилизации кислорода в системе “матьплодплацента”. Так, к концу беременности организм женщины утилизирует в среднем 32 мл/мин кислорода, что на 15% больше, чем у небеременных.

Тем не менее, во время беременности уменьшаются возможности экстракция О₂ из крови в результате следующих причин. Это связано с тем, что в период вынашивания плода у женщины возрастает работа сердца, что необходимо для поддержания должного уровня кровоснабжения в системе “матьплодплацента”. Усиление работы сердца приводит к увеличению линейной скорости кровотока и к уменьшению времени пребывания эритроцитов в капиллярах. Как следствие, снижается экстракция О₂ из единицы объема крови. Однако в этих условиях не нарушается кислородное снабжение тканей в организме беременной женщины, так как во время беременности у женщины возрастает количество гемоглобина в эритроцитах. Это приводит к увеличению кислородной емкости крови и не вызывает нарушения кислородного снабжения в системе “матьплодплацента”.

В конце беременности содержание О₂ в альвеолярном воздухе находится в пределах нормы, однако незначительно возрастает градиент концентрации О₂ по обе стороны от альвеолярнокапиллярной мембраны. Это обусловлено следующими обстоятельствами. У небеременной женщины содержание гемоглобина в эритроцитах составляет в среднем 14,5 г/100 мл, а общее количество О₂ в крови равно примерно 20 мл О₂/ на 100 мл крови. К концу беременности у женщины концентрация гемоглобина понижается в среднем до 1112 г/100 мл кров. При этом в крови содержится 1516 мл О₂/ 100 мл крови. Тем не менее, это не сказывается на кислородном обеспечении в системе “матьплодплацента”, так как в крови женщины увеличивается общее количество гемоглобина, связывающего О₂ в процессе легочного газообмена.

Во время беременности для системы внешнего дыхания женщины характерна гипервентиляция. Гипервентиляция приводит к избыточному удалению из организма женщины СО_2., т.е. возникает явление гипокапнии. Так, на 6 месяце беременности парциальное давление СО₂ в альвеолярном воздухе составляет порядка 31 мм рт.ст. (у небеременных в среднем 37,3 мм рт.ст.). Гипокапния у беременной женщины удерживается до послеродового периода. Гипервентиляция у беременной женщины также вызывает снижение содержания СО₂ в артериальной крови за счет его более интенсивного удаления из легких. Одновременно уменьшаются величины стандартных бикарбонатов, что вызывает появление у женщины во время беременности компенсированного дыхательного алкалоза. Для стабилизации рН крови беременной женщины включается механизм органичения выведения НСО₃ через почки.

В условиях гипервентиляции в плаценте возрастает градиент концентрации СО₂ между кровью плода и матери, что также создает благоприятные условия для выведения углекислоты из его крови в кровь матери.

Гипокапния в организме беременной женщины и процессы стабилизации рН ее крови вызывают уменьшение содержания в плазме крови бикарбонатов (сокращается содержание ионов натрия). Это приводит к понижению осмолярности плазмы крови у женщины (в среднем на 10 мосм/кг) уже в начале беременности. На гипоосмолярность плазмы крови реагируют осморецепторы гипоталамуса. В результате увеличивается секреция вазопрессина и, как следствие, уменьшается концентрационная способность почек, возрастает диурез (в основном, выводится Н₂О), что способствует поддержанию нормального осмотического давления в плазме крови.

В организме беременной женщины осуществляется газообмен между кровью матери и кровью плода. Нормальные значения О₂ и СО₂ в артериальной крови у беременной женщины поддерживаются функцией системы ее внешнего дыхания. Трансплацентарный газообмен О₂ и СО₂ в системе “матьплодплацента” происходит путем простой диффузией и зависит, согласно уравнению Фика, от разности концентрации О₂ и СО₂ в крови матери и плода, коэффициента диффузии газов, площади обмена и толщины диффузионной мембраны. Изменения этих факторов, обусловливающих физиологические параметры трансплацентарного газообмена О₂ и СО₂, могут представлять угрозу в обеспечении организма плода кислородом. Большая поверхность трансплацентарного обмена (6,414,5 м²) и незначительная толщина обменной мембраны (к периоду родоразрешения составляет 5,5 мкм), которая разделяет кровь матери и плода, способствует эффективному газообмену О₂ и СО₂. С учетом толщины мембраны эритроцитов и слоя плазмы крови общее расстояние диффузии О₂ и СО₂ через плацентарной барьер равно примерно 1011 мкм.

Основным фактором газообмена является градиент концентрации газов в крови матери и плода. Система внешнего дыхания у беременной женщины между этими средами поддерживает градиент О₂ в крови межворсинчатого пространства и плацентарных капилляров в 2025 мм рт.ст. Важную роль в кислородном обеспечении системы “матьплод” играет способность гемоглобина крови матери и плода переносить О₂. Так, в крови беременной женщины содержится в среднем 15,5 мл О₂ на 100 мл (гемоглобина содержится 12 г/100 мл, при этом 1 г гемоглобина связывает 1,39 мл О₂). Эта кровь поступает в межворсинчатые лакуны плаценты и смешивается там с менее оксигенированной кровью. Из общего количества О₂ поступающего в межворсинчатые лакуны (2535 мл О₂) 17 мл диффундирует через послед. Мышечный слой матки и послед утилизируют кислород в объеме примерно 7 мл/мин, а плод 10 мл/мин.

В 100 мл крови плода содержится 1617 г гемоглобина, поэтому его кровь переносит 2025 мл О₂ на каждые 100 мл. Напряжение О₂ в крови плода составляет порядка 2530 мм рт.ст. Образованию оксигемоглобина в крови плода способствует большее сродство кислорода к гемоглобину. В крови плода до 67 месяца беременности содержится фетальный или плодный гемоглобин. У доношенного новорожденного фетальная форма гемоглобина составляет порядка 75%, в то время как у недоношенных детей 95%, а у переношенных 65%.

Кривая диссоциации оксигемоглобина крови плода имеет как и у взрослого человека Sобразный вид. Газообмену О₂ между кровью матери и плода способствует эффект Бора, который проявляется в смещении кривой диссоциации оксигемоглобина вправо при увеличении концентрации СО₂ и уменьшении рН в крови плода. В этом случае уменьшается сродство О₂ с фетальным гемоглобином крови плода и облегчается отдача кислорода из крови в ткани плода. В результате О₂ создаются благоприятные условия для кислородного снабжения тканей. С другой стороны, выведение СО₂ из крови плода через плаценту уменьшает его содержание в крови в зоне трансплацентарного газообмена (одновременно увеличивается рН крови в плаценте), что вызывает смещение кривой диссоциации оксигемоглобина влево. Это понижает сродство кислорода к фетальному гемоглобину и способствует более эффективному образованию оксигемоглобина в крови плода.

Трансплацентарный обмен СО₂ осуществляется в направлении плодмать, поскольку в крови пупочной вены напряжение СО₂ составляет в среднем 3842 мм рт.ст. (рН = 7,307,35), а в крови пупочной артерии 4854 мм рт.ст. (рН = 7,247,29). На газообмен СО₂ влияет фетальный гемоглобин, при этом чем больше содержание в крови плодного гемоглобина, тем больше переносится СО_2. Транспорт СО₂ от плода к матери зависит от напряжения О₂ (эффект Холдена), т.е. газообмен СО₂ облегчается при нормальной оксигенации крови плода.

Маточноплацентарный кровоток является важным фактором газообмена между кровью матери и плода. Величина кровотока при доношенной беременности варьирует от 500 до 700 мл/мин. Примерно 25% из этого объема приходится на кровоснабжение мускулатуры матки. Поэтому маточноплацентраный кровоток составляет 375560 мл/мин. Объем маточноплацентарного кровотока по мере развития плода прогрессивно возрастает с 20-й недели беременности и достигает максимума к 3035 недели. С приближением родов объем маточноплацентарного кровотока несколько уменьшается, что ограничивает кровопотерю во время родов. С другой стороны, кровоток в миометрии матки в течение беременности увеличивается с максимумами значений на 2935 неделе и за три недели до родоразрешения. Последнее обстоятельство важно для обеспечения возросших энергетических потребностей миометрия матки во время родовой деятельности. Кровоток в матке взаимосвязан и всегда адаптирован к массе плода. Так, по мере роста организма плода увеличивается работа его сердца и возрастает артериальное давление, что вызывает повышение планетарного кровотока. В конечном счете это обеспечивает необходимый уровень газообмена О₂ и СО₂ между развивающимся организмом плода и материнским организмом.

Факторы риска нарушений системы внешнего дыхания беременной женщины идентичны таковым в периоде зрелого возраста и описаны в соответствующем разделе.

2. Система внешнего дыхания у плода и факторы риска

Анатомофизиологические особенности Структурнофункциональные особенности системы дыхания в период развития плода формируются гетерохронно. При этом к моменту рождения ребенка его дыхательная система должна быть готова адекватно обеспечивать метаболические потребности организма новорожденного в новых для него условиях внешней среды.

В ранний эмбриональный период органы внешнего дыхания гортань, трахея, бронхи и легкие начинают развиваться на 34 неделе внутриутробного периода в виде эктодермального выпячивания (дивертикула) глоточной трубки. На каудальном конце этого выпячивания появляется колбовидное расширение, которое на 4 неделе делится на правую и левую части (будущие правое и левое легкие). В свою очередь каждая часть, делится на меньшие ветви (будущие доли легких). В процессе развития легочной ткани выпячивания образуют на своих концах шаровидные расширения (зачатки бронхов все более мелкого калибра) и постепенно врастают в окружающую мезенхиму. Из мезодермальной мезенхимы образуются гладкомышечные волокна и хрящи бронхов. На 6-й неделе начинается образование долевых, на 810-й неделе сегментарных бронхов, а на 16-й неделе респираторных бронхиол. В период 516-й недели развития формируются 20 генераций воздухоносных путей, т.е. от трахеи до терминальных бронхиол. На 1013-й неделе начинают развиваться слизистые железы дыхательных путей, ресниый эпителий, бокаловидные клетки. В целом перечисленные процессы соответствуют так называемой железистой стадии развития легких.

Просвет в бронхах (стадия реканализации) образуется после 16-й недели развития плода. В этот же период формируются респираторные бронхиолы и альвеолярные ходы, а с 24-й недели начинается формирование будущих ацинусов (саккулярный период или альвеолярная стадия). Следовательно, в период 2226-й недели легкие плода потенциально способны осуществлять газообмен. Тем не менее, заключительный период формирования альвеол начинается после рождения и продолжается в течение нескольких лет (примерно до 8-летнего возраста). Примерно с 10-й недели развивается хрящевой каркас трахеи и бронхов. Лимфатические сосуды появляются на 9 10-й неделе первоначально в области корня легкого. Несколько позднее (с 13-й недели) начинают развиваться железы слизистой оболочки бронхов. Кровеносные сосуды развиваются в легких, начиная с 20-й недели развития плода. Наиболее интенсивно васкуляризация легких происходит на 2628-й неделе, но полностью сосудистая система формируется к моменту рождения.

Поверхность альвеол постепенно покрываться белковолипоидной выстилкой или сурфактантом поверхностно активным веществом, роль которого заключается в уменьшении поверхностного натяжения альвеол. Функция сурфактанта в легких проявляется с 14-й недели. Однако сурфактант, слой которого толщиной порядка 0,10,3 мкм покрывает альвеолы после рождения ребенка, начинает синтезироваться альвеолоцитами II типа в конце внутриутробного развития. В синтезе сурфактанта принимает участие метил- и фосфохолинтрансфераза. Метилтрансферазу можно обнаружить в легких с 22 24-й недели внутриутробного развития, активность этого фермента прогрессивно увеличивается к моменту рождению. Активность фосфохолинтрансферазы в легких плода проявляется лишь к 35-й неделе беременности. На секрецию сурфактанта стимулирующее влияние оказывают циркулирующие в крови глюкокортикоиды, катехоламины, простагландин Е₂. Например, если женщина во время беременности принимает глюкокортикоиды, то у плода сурфактант появляется в легких в более ранние сроки. В стрессовых ситуацияхдля беременной женщины (роды, болезнь во время беременности и т.д.) усиливается продукция сурфактанта в легких плода, возможно, в связи с повышенной активностью глюкокортикоидов в организме матери. Благодаря сурфактанту дыхательным мышцам новорожденного требуется меньшее усилие для расправления легких во время первого вдоха после рождения и в последующиие периоды жизни. Кроме того, сурфактант обеспечивает поддержание альвеолами стабильной формы, несмотря на значительные изменения их объема во время дыхательных экскурсий легких.

Легкие плода, как орган внешнего дыхания, не функционируют. Верхние дыхательные пути плода заполнены амниотической жидкостью. Альвеолы и бронхи не находятся в спавшемся состоянии, так как, в свою очередь, заполнены легочной жидкостью, которая секретируется преимущественно альвеолоцитами II типа и является внутренней средой развивающихся легких. Амниотическая жидкость, которая заполняет верхние дыхательные пути плода, практические не смешивается с легочной жидкостью, так как этому препятствует узкая гортань.

Транспорт кислорода и двуокиси углерода. После оплодотворения яйцеклетки и до периода ее имплантации в слизистую оболочку матки кислород яйцеклетка получает из слизистой оболочки путем диффузии О_2, а также удаления СО₂. В фазу плацентарного развития плода транспорт О₂ осуществляется иным механизмом. Напряжение О₂ в артериальной крови беременных женщин составляет около 110 мм рт. ст. и эта кровь по подчревным артериям притекает к межворсинчатым пространствам плаценты. С другой стороны, к плаценте по пупочным артериям притекает смешанная кровь из брюшной аорты плода. Напряжение О₂ в ней ниже, чем в плацентарной крови матери. Вследствие разности концентрации О₂ диффундирует в кровь капилляров ворсинок хориона. В плаценте диффузия О₂ осуществляется менее эффективно, чем в легких (толщина плацентарной мембраны примерно в 510 раз больше, чем легочной мембраны). В артериальной крови плода напряжение О₂ обычно составляет порядка 2050 мм рт. ст. (имеются индивидуальные вариации). При этом гемоглобин насыщается кислородом в среднем на 65% (от 40 до 80%). Несмотря на то, что содержание в крови плода гемоглобина и ее кислородная емкость близки к соответствующим величинам у взрослых, объемное содержание О₂ в крови, оттекающей от плаценты, остается относительно низким, т.е. равно 80140 мл/л.

Кривая диссоциации фетального гемоглобина сдвинута влево, т.е. в область более низких величин напряжения О₂ (Рис.6-5). Кроме того, кривая диссоциации оксигемоглобина плода имеет большую крутизну, чем у взрослого человека. Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево свидетельствует о повышенном сродстве фетального гемоглобина к О_2, что обусловлено, в основном, низким содержанием 2,3дифосфоглицерата в эритроцитах плода. Способность соединяться с 2,3дифосфоглицератом у фетального гемоглобина составляет лишь 40% от таковой у взрослых. У последних, напротив, это вещество в значительной степени снижает сродство гемоглобина к О₂. Подобный характер кривой диссоциации оксигемоглобина у плодов является показателем хорошего кислородного снабжения его тканей.

Напряжение СО₂ в артериальной крови плода составляет около 3845 мм рт. ст. (нередко 3233 мм рт. ст.), т.е. в крови плода имеется нормокапния. Поскольку для беременных женщин характерна гипокапния в результате гипервентиляции, в гематоплацентарном барьере имеет место выраженный градиент концентрации СО₂, что способствует его эффективному удалению из крови плода.

СО₂ переносится кровью плода, как и у взрослых, в 3 формах: в растворенном состоянии, в виде бикарбонатов и карбаминовых соединений (в связи с аминогруппами гемоглобина). Однако фетальный гемоглобин более интенсивно образует карбаматы, чем гемоглобин взрослых, что способствует выведению углекислоты из его организма. Содержание СО₂ в смешанной крови плода обычно находится в пределах 400500 мл/л.

В эритроцитах плода содержится малое количество карбоангидразы, поэтому ее активность в процессах переноса СО₂ через биологические мембраны плаценты составляет лишь 2025% от таковой у взрослых. Активность фермента повышается к концу беременности и составляет 3050% “взрослого” уровня. Подобной активности карбоангидразы, тем не менее, достаточно для того, чтобы реакция образования и диссоциации угольной кислоты у плодов ( СО₂ Н₂О Н₂СО₃ Н⁺ НСО₃) происходила в пределах физиологической нормы газообмена СО₂ в период внутриутробного развития. В результате рН смешанной крови плода составляет 7,137,23, артериальной 7,24 7,32, что меньше, чем у взрослых. Для периода внутриутробного развития характерна высокая интенсивность анаэробных процессов, что обусловливает повышенную концентрацию ионов водорода в смешанной крови плода вследствие поступления в нее кислых продуктов обмена веществ (метаболический ацидоз), в частности молочной кислоты. Поэтому в крови плода всегда понижен щелочной резерв.

По сравнению со взрослыми, транспорт О₂ и СО₂ в крови плода имеет следующие особенности: 1) низкое содержание О₂ и невысокое насыщение гемоглобина кислородом; 2) напряжение СО₂, близкое к напряжению у взрослых или более низкое; 3) высокая концентрация ионов водорода в крови; 4) низкая активность карбоангидразы; 5) низкий уровень щелочного резерва. Именно при этих особенностях адекватно поддерживается газовый гомеостаз в организме плода.

Регуляция дыхания. Сокращения дыхательных мышц (в основном, диафрагмы) у плода появляются с 11-й недели (по некоторым данным с 18-й недели) беременности в виде кратковременных нерегулярных периодов сокращения диафрагмы. Появление периодических сокращений дыхательных мышц у плода свидетельствует о том, что в его дыхательном центре появилась спонтанная ритмическая активность. Ее природа обусловлена пейсмекерными свойствами инспираторных нейронов этого центра. В конце беременности периоды ритмических сокращений дыхательных мышц у плода относительно периодов их покоя достигают 3070%. По сравнению с активность дыхательных мышц у взрослого человека спонтанным ритмическим сокращениям дыхательных мыщц плода характерны следующие особенности. 1) Активность мышц может проявляться в виде коротких, с высокой частотой (30100 в 1 мин) и с неправильным ритмом сокращений (периоды активности продолжаются различное время). 2) Активность дыхательных мышц может проявляться в виде сильных и редких (частота 14 в мин) “вдохов”. Последний тип активности появляется редко и занимает около 5% времени спонтанного ритмогенеза в дыхательном центре. Частота ритмических сокращений дыхательных мышц плода обычно увеличивается ночью и по утрам. По мере созревания плода периоды спонтанной ритмической активности дыхательного центра достигают примерно 65% времени суток. Незадолго до рождения ребенка в его дыхательном центре прекращаются залпы спонтанной электрической активности, которая затем вновь появляется в момент первого вдоха новорожденного. Механизм прекращения спонтанной активности дыхательного центра плода незадолго до родоразрешения не выяснен. Спонтанная ритмическая активность дыхательных мышц плода является основным фактором, способствующим во внутриутробном периоде развитию его грудной клетки, количества альвеол и массы легочной ткани.

К моменту рождения у плода центральные механизмы регуляции дыхания обеспечиваются ретикулярными структурами моста, сенсорной корой и лимбической системой. Эффекторные (моторные) структуры дыхательного центра и спинальный уровень регуляции дыхательной мускулатуры достигает зрелости уже к 2428 неделям эмбриогенеза. В этот же период спонтанно функционирует дыхательный центр, вызывая сокращения дыхательных мышц.

Хеморецепторы синокаротидных и аортальной зон закладываются у эмбриона человека с 6-й недели внутриутробной жизни и начинают функционировать до рождения ребенка. Дыхательный центр плода чувствителен к гуморальным стимулам, что свидетельствует о развитии периферических (чувствительны к гипоксии в крови) и центральных хеморецепторов (чувствительны к увеличению концентрации Н⁺ионов во внеклеточной жидкости мозга). Например, частота спонтанных ритмических залпов в дыхательном центре плода увеличивается в ответ на гиперкапнию (увеличение содержания СО₂), ацидоз (уменьшение рН плазмы крови) и гипоксемию (дефицит О₂) в крови матери, что является обычной реакцией дыхательной системы плода на эти стимулы. Рефлекторная регуляция дыхания у плодов не развита.

Факторы риска. Факторы риска влияют на функцию системы внешнего дыхания в любом периоде онтогенеза человека. Для нормального развития плода гипоксия является одним из наиболее значимых факторов риска нарушения как внутриутробного развития органов и систем (особенно ЦНС), так и последующего развития новорожденного. Значительное число патологий беременности вызывают кислородную недостаточность плода. У плода, как правило, отмечается сочетание различных типов гипоксий (гипоксической низкое рО₂ во вдыхаемом воздухе, циркуляторной снижение кровотока через ткани, гемической анемия, например, в результате резусконфликта). Однако все они, в конечном счете, приводят к тканевой гипоксии. Чаще всего возникает хроническая гипоксия плода в результате плацентарной недостаточности и связанного с ней нарушения газообмена между организмом матери и плода. Острая гипоксия плода всречается в практике редко и возникает внезапно, например, при обвитии пуповины или преждевременной отслойке детского места. Пожилой возраст беременной женщины (при беременности в 40 лет и более) также считается фактором риска нарушения кислородного снабжения плода. Доказано, что у плодов пожилых первородящих снижено содержание О₂ в крови. Причиной этого могут быть склеротические изменения сосудов плаценты, чрезмерное сдавление головки плода во время родов ригидными тканями родового канала. В последнем случае в результате сдавления головного мозга плода у него нередко возникает выраженная брадикардия и явления циркуляторной гипоксии.

Факторами риска нарушения кислородного снабжения тканей плода явялются осложнения родового акта (длительный безводный период, затяжное течение родов и др.). В этих случаях происходит повышение показателя венозноартериальной разницы (до 20,021,5%). Недостаток кислорода в крови плода компенсируется увеличением его потребления в тканях, что препятствует развитию тканевой гипоксии. Однако при длительном кислородном голодании плода потребление О₂ в его тканях снижается и возникают все признаки тканевой гипоксии (резко уменьшена венозноартериальная разница по О₂ порядка 13% насыщения кислорода). Гипоксия плода в раннем постнатальном периоде может стать причиной респираторных расстройств (последствие отечного синдрома легких под действием гипоксии), нарушения функции ЦНС.

Важное значение в развитии легочной патологии у плода и новорожденных придается недоношенности, баротравме, токсичности кислорода. Все эти факторы способны привести к так называемому окислительному стрессу. Этот вид стресса возникает, если у плода имеется дисбаланс между концентрацией реактивных форм кислорода (свободные радикалы кислорода), с одной стороны, и внутри и внеклеточные антиоксидантными системами, с другой стороны. Окислительный стресс может возникнуть при следующих обстоятельствах. Вопервых, при высоком содержании кислорода во внутренней среде организма вследствии дефицита сурфактанта и незрелости тканей легкого. Вовторых, недоношенные дети имеют низкую эффективность антиоксидантной защиты. Втретьих, оскислительный стресс возникает в условиях недостаточной продукции антиоксиэнзимов.

У недоношенных детей может отмечаться дыхательная активность, при которой на фоне ровного дыхания ребенок совершает углубленные инспирации. В литературе описаны следующие паттерны внешнего дыхания у недоношенных детей. 1. Глубокие вдохи с отсутствием последующей кратковременной остановкой дыхания (апнэйстическая пауза). 2. Глубокие вдохи с последующей кратковременной остановкой дыхания (более 2 сек.). 3. Глубокие вдохи с последующей остановкой дыхания (более 2 сек.), прерываемой 13 нормальными инспирациями. Подобные проявления паттерна внешнего дыхания возникают особенно часто в быструю фазу сна. При этом, чем больше срок беременности, тем чаще у недоношенных детей отмечается паттерн дыхания с глубокими инспирациями и с последующей остановкой дыхания. Это свидетельствует о незрелости центральных (бульбарных) механизмов регуляции дыхания.

В конце беременности, а также в первые дни после рождения дыхательный ритм генерируется спонтанно, благодаря пейсмекерным свойствам дыхательных нейронов. Это обстоятельство требует особого контроля за состоянием дыхания у недоношенных детей. К 45 дню после рождения этот механизм утрачивает свое ведущее значение по мере возрастания роли в дыхательном ритмогенезе синаптических связей дыхательного центра с различными отделами ЦНС и, прежде всего, с ретикулярной формацией ствола мозга.

Табакокурение и плод. Во время беременности табакокурение вызывает нарушение плацентарного кровообращения и приводит к образованию карбоксигемоглобина. Грозным последствием указанных нарушений может быть гипоксия плода. Как было сказано выше, газообмен между организмами матери и плода зависит от функции плаценты. Факторы, влияющие на проницаемость плацентарного барьера, уменьшают содержание О₂ в крови плода, вызывая гипоксемию. Гипоксемия сопровождается снижением рН крови и метаболическим ацидозом. Последний, как правило, возникает при выраженной гипоксии беременной. Самым тяжелым фактором риска для плода является асфиксия (сочетание гипоксии, гиперкапнии, метаболического и дыхательного ацидозов).