Пренатальное развитие

Глава 13

· Дыхательная система

Дыхательная система включает два отдела: воздухоносные пути и респираторный отдел. В состав органов дыхания также входят дыхательные мышцы, плевральные полости, собственный нервный аппарат, эндокринные клетки, иммунокомпетентные клетки, чувствительные и двигательные нервные окончания, образованные отростками нейронов собственного нервного аппарата и нейронов симпатического и парасимпатического отделов. Дыхательная система имеет мощную иммунологическую защиту.

РАЗВИТИЕ

РЕГУЛЯЦИЯ РАЗВИТИЯ

Как начальные, так и поздние стадии развития органов дыхания регулируют гены семейства Hox. В развитии и морфогенезе органов дыхания участвуют различные транскрипционные факторы и факторы роста: Notch, TGFb,BMP, Shh, Wnt, FGF, EGF.

Развитие трахеи и бронхов находится под индукционным влиянием окружающей спланхнической мезодермы. Мезодерму можно разделить на две части: окружающая трахею — индуцирует рост трахеи в длину, но подавляет ветвление; окружающая бронхи — стимулирует ветвление бронхов. Мезенхима не только предопределяет ветвление бронхов, но и контролирует дифференцировку альвеолярного эпителия.

В регулирующем влиянии мезенхимы на ветвление бронхов участвуют компоненты сигнальной системы FGF. На самых ранних стадиях формирования бронхиальных почек, особенно в дистальной мезенхиме, окружающей верхушки энтодермальных почек, экспрессируется FGF10, регулирующий формирование почек и направленную миграцию клеток. Компоненты сигнальной системы EGF участвуют в более поздних этапах развития лёгких, а именно в образовании альвеол. EGF регулирует дифференцировку пневмоцитов типа II. BMP4 экспрессируется в вентральной мезенхиме передней кишки и первичных бронхиальных почек. По мере развития экспрессия BMP4 становится максимальной у верхушек дистальных почек. BMP4 участвует в ветвлении бронхов, регулирует дифференцировку эпителия, противодействуя, в то же время, стимулирующему влиянию FGF10 на пролиферацию эпителия.

Shh экспрессируется всей энтодермой развивающихся лёгких, максимально — на верхушках дистальных почек. Рецепторы Shh (Patched) экспрессируются главным образом в клетках дистальной мезенхимы. Shh имеет важное значение во взаимодействии энтодермы с мезенхимой, регулирует пролиферативный потенциал мезенхимы, влияет на экспрессию мезенхимных генов.

Пренатальное развитие

Развитие дыхательной системы начинается на 4-й неделе. На 26-й день в каудальной части первичной глотки (позади 4-й пары глоточных карманов) по срединной линии дна глотки появляется гортанно-трахейная (ларинготрахеальная) борозда. Борозда тянется каудально по срединной линии вентральной части передней кишки и быстро углубляется. Затем дорсальные края борозды — пищеводно-трахейные (эзофаготрахеальные) гребни — смыкаются с образованием пищеводно-трахейной (эзофаготрахеальной) перегородки. Перегородка разделяет зачаток пищевода (первоначально — короткий суженный участок передней кишки) и зачаток трахеи. Смыкание краёв гортанно-трахейной борозды происходит на всём её протяжении, за исключением краниального (гортанного) конца, где сохраняется (в виде отверстия) связь зачатка трахеи с первичным пищеводом. Отверстие, которое остаётся между гортанным концом зачатка трахеи и первичным пищеводом, — голосовая щель.

Одновременно с углублением гортанно-трахейной борозды на наружной поверхности первичной глотки образуется выпячивание, а стенки борозды утолщаются. Таким образом вентральнее первичной глотки формируется трубчатый вырост — гортанно-трахейный (респираторный) дивертикул (рис. 13-1). На каудальном конце удлиняющегося дивертикула формируется мешковидное выпячивание — лёгочная почка, которая затем подразделяется на две бронхиальные почки, растущие латерально в перикардиоперитонеальный канал (зачаток плевральной полости). Во время роста бронхиальных почек окружающая их спланхническая мезодерма сдвигается вентрально и из неё начинает формироваться плевра. Бронхиальные почки дифференцируются на левый и правый первичные бронхи (рис. 13-2). При этом правый бронх несколько больше левого и ориентирован более вертикально. Это соотношение сохраняется и на всех последующих стадиях развития, поэтому чужеродные тела легче попадают в правый бронх. Первичные бронхи подразделяются на вторичные. Справа верхний вторичный бронх даёт начало верхней доле лёгкого, тогда как нижний вторичный бронх подразделяется на два бронха, один для средней доли, а другой для нижней доли лёгкого. Слева два вторичных бронха вступают в верхнюю и нижнюю доли лёгкого. Далее формируется бронхиальное дерево лёгких; к концу 6-го месяца плодного периода насчитывают 17 ветвлений. Позднее происходит ещё 6 дополнительных ветвлений, процесс ветвления заканчивается после рождения.