Реферат: Онтогенез дыхательной системы
14,4
7,3
8,5
9,8
11,5
8,4
8,5
8,8
11,1
Главных бронхов два – левый и правый. Каждый из них отходит от трахеи почти под прямым углом и направляется к соответствующему легкому. По строению главные бронхи сходны с трахеей, даже хрящевые кольца в их стенках также не полностью сомкнуты. Но в последующих разветвлениях бронхов кольца становятся уже сплошными.
ЛЕГКИЕ
Основной орган дыхания – легкие. Легких – два. Каждое из них лежит в грудной полости, по обе стороны от сердца и крупных сосудов. Верхушки этого конусообразного парного органа направлены в область шеи (они выступают на 2-3 см над ключицами). А расширенные основания обращены вниз, к диафрагме. Легкие образованы эластичной тканью и должны быть постоянно наполнены воздухом. Что бы эти важные органы не повредились и движение воздуха в них не нарушалось, они помещены природой в надежный сундук – грудную клетку, способную выдерживать сильные удары и давление. На каждой стороне к ее внутренней поверхности плотно прилежит соединительнотканный листок – париетальная плевра . Сами легкие окутаны плеврой висцеральной . Щелевидная полость между двумя листками плевры заполнена несколькими миллилитрами жидкости-смазки. Природа не зря дала каждому легкому такую «свободу» внутри грудной клетки: благодаря этому они могут вволю надуваться и сдуваться, без чего дыхание невозможно.
В каждом легком есть ворота – место, куда входят главные бронхи и легочная артерия, несущая от сердца бедную кислородом венозную кровь. А выходят из ворот две легочные вены, в которых кровь уже обогатилась кислородом и стала артериальной. Такой парадокс – венозная кровь в артерии и артериальная в вене – возможен только в малом круге кровообращения, проходящем через легкие.
Легкие состоят из долей. В правом их три, а в левом – две (для третьей словно бы нет места, поскольку большое пространство занято сердцем). В каждую долю входят бронхи, артерия, а выходит вена. Доли разделены бороздами, хорошо заметными на поверхности легких. Интересно, что доли не сращены между собой намертво, а сохраняют некоторую подвижность относительно друг друга. Это, как и наличие плевральной полости, увеличивает возможность проведения воздуха внутри легких.
В соответствии с ветвлением бронхиального древа доли делятся на сегменты (их в каждом легком по десять). Сегменты неподвижны относительно друг друга и по форме напоминают пирамидки, обращенные основанием к поверхности легкого. В направленные к корню легкого верхушки пирамидок тоже входят свой сегментарный бронх и артерия, а выходит вена.
В сегментах ветвление бронхов, артерий и вен продолжается, пока все они не становятся совсем тонкими – с просветом около 1 мм. В стенках таких «побегов» уже нет хрящевой ткани, поэтому они способны вкрапляться в легочные дольки – участки шириной примерно 1 см. границами между дольками служат прослойки соединительной ткани.
Внутри легочных долек ветвление бронхов продолжается. Здесь образуются совсем мелкие бронхи – дыхательные бронхиолы. Они переходят в альвеолярные ходы, на стенках которых находятся мельчайшие пузырьки – альвеолы . Дыхательная бронхиола с ее альвеолярными ходами и альвеолами под микроскопом напоминает виноградную гроздь, отчего и названа ацинусом, что в переводе с латинского означает «ягода», «гроздь». В каждой дольке от 16 до 18 ацинусов. Именно в них совершается газообмен между кровью и выдыхаемым воздухом.
Открытые пузырьки-альвеолы выстланы эпителиальными клетками, прикрепляющимися к тончайшей нежной соединительнотканной мембране. Изнутри клетки покрыты тончайшим слоем сурфактанта – вещества, которое не позволяет им слипаться. Снаружи мембрану оплетает густая сеть кровеносных капилляров. Такова преграда, отделяющая кровь человека от воздуха, которым он дышит! Общая площадь дыхательной поверхности легких около 100 м2 ; эта цифра складывается из площадей 300–400 млн альвеол.
Легкие потребляют для своих нужд до 20% кислорода крови. Еще бы, внешнее дыхание невозможно без расхода энергии. Однако организм нагружает легкие не только этой работой. Они очищают кровь, ведь в них много клеток иммунной защиты, задерживающих и уничтожающих чужеродные микроорганизмы и вещества-шлаки, а также сгустки из клеток крови – эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Легкие, кроме того, регулируют свертываемость крови: в них вырабатываются вещества, участвующие в системе гемостаза. Участвуют легкие и в водном обмене: в сутки через низ них испаряется до полулитра жидкости. И это еще не все их полномочия. Они регулируют содержание в крови биологических активных веществ: особые клетки избирательно синтезируют, хранят и разрушают вещества, участвующие в реакциях воспаления, регуляции кровяного давления. Легкие также контролируют количество крови в сосудах и наполнение камер сердца.
Легкие у детей растут главным образом за счет увеличения объема альвеол (у новорожденного диаметр альвеолы 0,07 мм, у взрослого он достигает уже 0,2 мм). До 3 лет происходит усиленный рост легких и дифференцировка их отдельных элементов. Число альвеол к 8 годам достигает числа их у взрослого человека. В возрасте от 3 до 7 лет темпы роста легких снижаются. Особенно энергично растут альвеолы после 12 лет. Объем легких к 12 годам увеличивается в 10 раз по сравнению с объемом новорожденного, а концу периода полового созревания – в 20 раз. Соответственно изменяется газообмен в легких, увеличение суммарной поверхности альвеол приводит к возрастанию диффузионных возможностей легких.
АНТЕНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ
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 ГАЗОВ КРОВЬЮ
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 (HbF) с кислородом по сравнению с гемоглобином взрослого (HbA). Содержание О2 в артериальной крови плода (пупочная вена) значительно ниже (9 – 14 об. %), чем в артериальной крови взрослого (19 об. %), причем кровь с указанным содержанием О2 снабжается только через 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 (HbF) к кислороду, поступление О2 из крови плода к его тканям происходит в полном соответствии с потребностями, поскольку 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 HbF, изменяющие кривую насыщения гемоглобина кислородом и диссоциации оксигемоглобина, рассматривают как важные механизмы биологической адаптации организма к условиям внутриутробной жизни. Однако ухудшающиеся 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.). 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 кальция 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 Н2 О очень медленно вследствие отсутствия карбоангидразы в крови плода.