श्वसन प्रणाली का विकास और फेफड़ों का परिपक्वन

श्वसन प्रणाली अग्रआंत्र (foregut) के एक अधर बहिर्वृद्धि, स्वरयंत्र-श्वासनली (श्वसन) डायवर्टिकुलम (laryngotracheal (respiratory) diverticulum) से विकसित होती है, जो बार-बार शाखाएँ बनाती है ताकि वायुमार्ग और फेफड़े की गैस-विनिमय सतह का निर्माण हो सके। फेफड़ों के विकास को शास्त्रीय रूप से अनुक्रमिक ऊतकवैज्ञानिक चरणों में विभाजित किया गया है, और इस प्रक्रिया के बाद के चरण, फुफ्फुसीय सर्फेक्टेंट (pulmonary surfactant) के उत्पादन के साथ, यह निर्धारित करते हैं कि एक नवजात शिशु हवा में सांस ले सकता है या नहीं। यह विषय बताता है कि भ्रूण के जीवन के दौरान फेफड़े का निर्माण और परिपक्वन कैसे होता है।

Definition

श्वसन प्रणाली का विकास अग्रआंत्र-व्युत्पन्न श्वसन डायवर्टिकुलम (foregut-derived respiratory diverticulum) से बार-बार शाखाओं के माध्यम से वायुमार्ग और फेफड़ों की मॉर्फोजेनेसिस (morphogenesis) है, जबकि फेफड़ों का परिपक्वन कैनालिकुलर (canalicular), सैकुलर (saccular) और एल्वियोलर (alveolar) चरणों के माध्यम से प्रगति और सर्फेक्टेंट (surfactant) उत्पादन की शुरुआत है जो फेफड़ों को गैस विनिमय में सक्षम बनाता है।

Scope

यह प्रविष्टि श्वसन पथ के एंडोडर्मल (endodermal) मूल, शाखाओं वाली मॉर्फोजेनेसिस (branching morphogenesis), फेफड़ों के विकास के नामित चरणों (भ्रूण, स्यूडो-ग्रंथिल, कैनालिकुलर, सैकुलर और एल्वियोलर), टाइप II न्यूमोसाइट्स (type II pneumocytes) और सर्फेक्टेंट (surfactant) की उपस्थिति, और फेफड़ों की अपरिपक्वता नवजात श्वसन संबंधी कठिनाई के लिए क्यों केंद्रीय है, को शामिल करती है। यह भ्रूणविज्ञान के भीतर एक संरचनात्मक और विकासात्मक संदर्भ है और नैदानिक प्रबंधन निर्देश प्रदान नहीं करता है।

Key concepts

• श्वसन (स्वरयंत्र-श्वासनली) डायवर्टिकुलम (Respiratory (laryngotracheal) diverticulum)
• अग्रआंत्र एंडोडर्म मूल (Foregut endoderm origin)
• शाखाओं वाली मॉर्फोजेनेसिस (Branching morphogenesis)
• स्यूडो-ग्रंथिल, कैनालिकुलर और सैकुलर चरण (Pseudoglandular, canalicular and saccular stages)
• एल्वियोलराइजेशन (Alveolarization)
• टाइप II न्यूमोसाइट्स और फुफ्फुसीय सर्फेक्टेंट (Type II pneumocytes and pulmonary surfactant)
• एपिथेलियल-मेसेनकाइमल सिग्नलिंग (Epithelial-mesenchymal signalling)

Mechanisms

श्वसन प्राइमोर्डियम (respiratory primordium) अधर अग्रआंत्र (ventral foregut) से श्वसन डायवर्टिकुलम (respiratory diverticulum) के रूप में उत्पन्न होता है और स्प्लैनक्निक मेसेनकाइम (splanchnic mesenchyme) से घिरा होता है; एंडोडर्मल एपिथेलियम (endodermal epithelium) और आसपास के मेसेनकाइम (mesenchyme) के बीच पारस्परिक संकेत दोहराए गए द्विभाजित शाखाओं को संचालित करते हैं जो वायुमार्ग वृक्ष (airway tree) का निर्माण करते हैं (Herriges & Morrisey, 2014)। ऊतकवैज्ञानिक रूप से फेफड़ा भ्रूण, स्यूडो-ग्रंथिल, कैनालिकुलर, सैकुलर और एल्वियोलर चरणों से गुजरता है, जिसके दौरान वायुमार्ग उपविभाजित होते हैं, संभावित गैस-विनिमय क्षेत्र पतला हो जाता है और संवहनीकृत (vascularised) हो जाता है, और टर्मिनल सैक (terminal sacs) बनते हैं। कैनालिकुलर और सैकुलर चरणों में, टाइप II न्यूमोसाइट्स (type II pneumocytes) का विभेदन फुफ्फुसीय सर्फेक्टेंट (pulmonary surfactant) के संश्लेषण को सक्षम बनाता है, जो फॉस्फोलिपिड-प्रोटीन सामग्री है जो एल्वियोलर सतह तनाव को कम करती है; पर्याप्त सर्फेक्टेंट जन्म के समय श्वसन का समर्थन करने के लिए फेफड़े की तत्परता का एक प्रमुख निर्धारक है (Moore et al., 2020; Sadler, 2018)।

Clinical relevance

चूंकि सर्फेक्टेंट का उत्पादन और एल्वियोलर परिपक्वन गर्भधारण के अंत में होता है, समय से पहले जन्मे शिशुओं के फेफड़े संरचनात्मक रूप से अपरिपक्व हो सकते हैं, जो नवजात श्वसन संबंधी कठिनाई का विकासात्मक आधार है; प्रसवपूर्व कॉर्टिकोस्टेरॉइड्स (antenatal corticosteroids) की एक व्यवस्थित समीक्षा समय से पहले जन्म के जोखिम वाली महिलाओं में त्वरित भ्रूण फेफड़ों के परिपक्वन की रिपोर्ट करती है (Roberts & Dalziel, 2006)। यह प्रविष्टि ऐसे अवलोकनों के पीछे के विकासात्मक जीव विज्ञान का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

भ्रूण फेफड़ों के परिपक्वन को तेज करने पर साक्ष्य आधार प्रसवपूर्व कॉर्टिकोस्टेरॉइड्स की एक कॉक्रेन व्यवस्थित समीक्षा द्वारा आधारित है, जो समय से पहले जन्म के जोखिम वाली महिलाओं में यादृच्छिक परीक्षणों का संश्लेषण करती है (Roberts & Dalziel, 2006); यह प्रविष्टि साक्ष्य परिदृश्य को चित्रित करने के लिए इसका हवाला देती है, न कि देखभाल को निर्देशित करने के लिए।

History

फेफड़ों के विकास का चरण-आधारित विवरण—स्यूडो-ग्रंथिल, कैनालिकुलर और टर्मिनल-सैक/एल्वियोलर चरण—ने लंबे समय से भ्रूणविज्ञान शिक्षण को संरचित किया है और मानक ग्रंथों में निर्धारित किया गया है (Moore et al., 2020; Sadler, 2018)। आधुनिक आणविक भ्रूणविज्ञान ने इन चरणों को संकेत नेटवर्क और पूर्वज व्यवहारों के संदर्भ में फिर से परिभाषित किया है जो शाखाओं और विभेदन को नियंत्रित करते हैं (Herriges & Morrisey, 2014), जबकि फेफड़ों की अपरिपक्वता और सर्फेक्टेंट की कमी के बीच नैदानिक संबंध ने रॉबर्ट्स और डेलज़ील (2006) द्वारा संश्लेषित परीक्षणों को प्रेरित किया।

Key figures

• Edward Morrisey
• Keith L. Moore
• Thomas W. Sadler

Seminal works

• herriges-2014
• moore-2020
• roberts-2006

Frequently asked questions

फेफड़ा किस भ्रूण ऊतक से उत्पन्न होता है?

वायुमार्ग और एल्वियोलर एपिथेलियम (alveolar epithelium) अधर अग्रआंत्र (ventral foregut) के एंडोडर्म (endoderm) से प्राप्त होते हैं, जो श्वसन डायवर्टिकुलम (respiratory diverticulum) के रूप में निकलता है, जबकि आसपास के संयोजी ऊतक, चिकनी मांसपेशी और संवहनी स्प्लैनक्निक मेसेनकाइम (splanchnic mesenchyme) से आते हैं।

नवजात फेफड़े के लिए सर्फेक्टेंट क्यों महत्वपूर्ण है?

सर्फेक्टेंट, जो फेफड़ों के परिपक्वन के बाद के चरणों में टाइप II न्यूमोसाइट्स (type II pneumocytes) द्वारा उत्पादित होता है, टर्मिनल वायु स्थानों में सतह तनाव को कम करता है; इसके पर्याप्त न होने पर, अपरिपक्व फेफड़ा ढहने की प्रवृत्ति रखता है, जो कुछ समय से पहले जन्मे शिशुओं में श्वसन संबंधी कठिनाई का विकासात्मक आधार है।