Онтогенез дыхательной системы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КОМСОМОЛЬСКИЙ-НА АМУРЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ ПО АНАТОМИИ И ВОЗРАСТНОЙ ФИЗИОЛОГИИ

ОНТОГЕНЕЗ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Выполнил:

Проверил: ст. преподаватель

Федоровская Н. И.

КОМСОМОЛЬСК-НА АМУРЕ 2005 г.

План

1. Общая характеристика системы

1.1. Воздухоносные пути

2. Легкие

3. Антенатальный период

3.1. Структурно-функциональная характеристика системы дыхания

3.2. Транспорт газов кровью

3.3. Дыхательные движения

4. Постнатальный период

4.1. Внешнее дыхание

4.2. Дыхание при мышечной работе

4.3. Газообмен

4.4. Регуляция дыхания

Список литературы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ

ВОЗДУХОНОСНЫЕ ПУТИ

Воздухоносные пути и дыхательный путь начинаются носовой полостью . Слизистая оболочка, выстилающая полость носа, покрыта многочисленными ресничками. Ее площадь достигает 12 см² . толщина слизи на разных участках дыхательных путей в среднем около 5-7 мкм. Слизистая носа хорошо снабжается кровью, здесь много сосудистых сплетений, которые принимают участие в согревании воздуха и поддерживают оптимальную температуру в носовой полости. Слизистая оболочка также содержит до 16 тыс. слизистых железок, их количество возрастает к заднему краю носовых раковин. Продукция железок – водянистый слизеподобный секрет, обладающий бактерицидными свойствами и увлажняющий вдыхаемый воздух.

На смоченной секретом слизистой оболочке носа оседают частички пыли, а реснички, совершая 10-15 колебаний в секунду, гонят пыль к носоглотке, так что при глотании она попадает в желудок.

Кроме того, в слизистой оболочке полости носа содержится много веществ, разрушающих болезнетворные микроорганизмы. Начеку и клетки иммунной системы. Стоит им распознать во вдыхаемом воздухе микроб, как слизистая оболочка преграждает ему путь. Она набухает, отчего площадь соприкосновения ее с вдыхаемым воздухом значительно увеличивается, защитных клеток становится больше и они активнее борются с угрозой.

В носовой полости вдыхаемый воздух согревается, частично очищается от пыли и увлажняется. Слишком сухой воздух иссушал бы легкие, загрязненный превратил бы их в подобие пылесборника пылесоса, а попадание холодного воздуха внутрь грудной клетки грозило бы организму переохлаждением. К моменту рождения носовая полость ребенка недоразвита, она отличается узкими носовыми отверстиями и практически отсутствием придаточных пазух, окончательное формирование которых происходит в подростковом возрасте. Объем носовой полости с возрастом увеличивается примерно в 2,5 раза. Структурные особенности носовой полости детей раннего возраста затрудняют носовое дыхание, дети часто дышат с открытым ртом, что приводит к подверженности простудным заболеваниями.

Анатомические размеры придаточных полостей носа

Из носовой полости вдыхаемый воздух попадает в носоглотку, а затем в рот и гортанную часть глотки. В глотке пересекаются пути дыхательной и пищеварительной систем. Чтобы воздух и пища следовали в нужном направлении, природа поставила между гортанной частью глотки и гортанью особый клапан – надгортанник. Он, как неусыпный страж, нависает над входом в гортань и, стоит только в глотке появиться пищевому комку или выпитой жидкости, перекрывает дорогу в дыхательные пути.

Гортань простирается до низа шеи, где переходит в трахею. «Скелет» гортани складывается из нескольких сочлененных между собой хрящей. Хрящевым остов бывает лишь до 16 лет. Позже происходит его окостенение, и он становится костно-хрящевым.

В названиях составляющих гортань хрящей отражена их форма: щитовидный, перстневидный, по два черпаловидных, рожковидных и клиновидных, надгортанник.

Хрящи гортани располагаются под определенными углами друг к другу. При их смещении просвет гортани сужается или, наоборот, расширяется. Подвижность органа обеспечивают внутренние и наружные мышцы, а также сокращения языка, глотки, мягкого неба и трахеи.

Гортань, как и всякий трубчатый орган, выстлана слизистой оболочкой, где располагается множество железок, вырабатывающих обильный секрет. Слизистая оболочка и в полости носа, и в гортани служит преградой для бактерий и вредных микроорганизмов, кроме того, она продолжает согревать и увлажнять воздух, поступивший в дыхательные пути.

В среднем отделе гортани разместились желудочки, ограниченные сверху и снизу складками. Нижние складки – это голосовые связки. Они образованы эластичными соединительными волокнами и тянутся и тянутся между черпаловидным и щитовидным хрящами. Промежуток между связками представляет собой голосовую щель. Величина ее и натяжение связок меняются в зависимости работы мышц, соединяющих хрящи гортани. При выходе голосовые связки колеблются и издают звуки, как струны у арфы или скрипки.

Производство звуков зависит от нашего желания, зато главная функция гортани – проведение воздуха – непроизвольна и не прекращается ни на минуту.

Гортань у детей короче, ỳже и располагается выше, чем у взрослых. Наиболее интенсивно гортань растет на 1–3-м годах жизни и в период полового созревания. В период полового созревания появляются половые различия в строении гортани. У мальчиков образуется кадык, удлиняются голосовые связки, гортань становится шире и длиннее, чем у девочек, происходит ломка голоса.

Миновав гортань, воздух попадает в следующий отдел дыхательных путей – трахею . Длина этого органа в шейном отделе составляет 4,5–5,5 см, в грудном до 7 см. диаметр – около 1 мм, причем у женщин трахея несколько уже, чем у мужчин.

Размеры трахеи на протяжении развития

Стенки этого органа образованы эластичными хрящевыми полукольцами (их 16 – 20), соединенными связками. Изнутри трахея покрыта слизистой оболочкой с многочисленными ресничками и слизистыми железами. Слизь увлажняет воздух и задерживает инородные частицы, которые затем выталкивают наружу вибрирующими движениями ресничек.

Трахея, как и гортань, довольно подвижный орган, особенно в шейном отделе. Вдох и выдох ощутимо меняют ее ширину (на 13 – 15%) и длину (на 2 – 2,5 см). в конце трахея раздваивается и переходит в бронхи .

Диаметр главных бронхов на протяжении развития

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.

К концу беременности ухудшение условий газообмена между кровью плода и кровью матери приводит к увеличению содержания СО₂ в венозной крови плода до 60 об. %.

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ

Дыхательные движения плода периодические. Они появляются с 11-й недели внутриутробного развития, к концу которого занимают 40 – 60 % всего времени. Частота дыханий очень высока: 40 – 70 в минуту. На 6-м месяце внутриутробного развития се основные механизмы центральной регуляции дыхания уже достаточно сформированы, для того чтобы поддержать ритмическое дыхание в течение 2 – 3 дней, а начиная с 6,5 – 7 месяцев плод может дышать неопределенно долгое время. Дыхательные движения плода происходят при закрытой голосовой щели, поэтому околоплодная жидкость не попадает в дыхательные пути.

Периодическая активность дыхательного центра плода, наблюдаемая при нормальном газовом составе крови, возрастает при гипоксии, ацидозе и гиперкапнии. Влияние этих факторов на частоту дыхания реализуется благодаря непосредственному их действию на дыхательный центр. Сосудистые рефлексогенные зоны плода вследствие своей незрелости не реагируют на изменение газового состава крови.

Значение дыхательных движений заключается в том, что они способствуют развитию легких, дыхательной мускулатуры и кровообращению плода, увеличивая приток крови к сердцу, в результате периодического возникновения отрицательного давления в грудной полости.

Неонатальный период. Структурные особенности дыхательных органов новорожденного весьма своеобразны. Носовые ходы узкие, практически отсутствуют придаточные полости носа и нижний носовой проход, глотка относительно узкая и небольшая, слизистые железы трахеи развиты недостаточно, бифуркация трахеи находится высоко – на уровне III грудного позвонка (у детей 2-6 лет – на уровне IV – V грудного позвонка). Из-за отсутствия (на выходе) эластической тяги легкого ребра у ребенка расположены почти горизонтально, поэтому грудная клетка находится


8-09-2015, 22:33