Развитие дыхательной системы и созревание легких

Дыхательная система развивается из вентрального выпячивания передней кишки, ларинготрахеального (дыхательного) дивертикула, который многократно ветвится, образуя проводящие пути и газообменную поверхность легкого. Развитие легких классически делится на последовательные гистологические стадии, и более поздние стадии этого процесса, наряду с выработкой легочного сурфактанта, определяют, сможет ли новорожденный дышать воздухом. Эта тема охватывает формирование и созревание легких в течение внутриутробной жизни.

Definition

Развитие дыхательной системы — это морфогенез дыхательных путей и легких из дыхательного дивертикула, происходящего из передней кишки, посредством многократного ветвления, тогда как созревание легких — это прогрессия через каналикулярную, саккулярную и альвеолярную стадии и начало выработки сурфактанта, что делает легкие способными к газообмену.

Scope

Статья охватывает эндодермальное происхождение дыхательных путей, ветвящийся морфогенез, названные стадии развития легких (эмбриональная, псевдожелезистая, каналикулярная, саккулярная и альвеолярная), появление пневмоцитов II типа и сурфактанта, а также объясняет, почему незрелость легких является центральной причиной дыхательных расстройств у новорожденных. Это структурный и онтогенетический справочник в рамках эмбриологии, который не содержит инструкций по клиническому ведению.

Key concepts

• Дыхательный (ларинготрахеальный) дивертикул
• Происхождение из энтодермы передней кишки
• Ветвящийся морфогенез
• Псевдожелезистая, каналикулярная и саккулярная стадии
• Альвеоляризация
• Пневмоциты II типа и легочный сурфактант
• Эпителиально-мезенхимальная сигнализация

Mechanisms

Респираторный зачаток возникает как дыхательный дивертикул из вентральной части передней кишки и окружен спланхнической мезенхимой; реципрокная сигнализация между эндодермальным эпителием и окружающей мезенхимой стимулирует многократное дихотомическое ветвление, которое формирует дерево дыхательных путей (Herriges & Morrisey, 2014). Гистологически легкое проходит эмбриональную, псевдожелезистую, каналикулярную, саккулярную и альвеолярную стадии, в течение которых дыхательные пути подразделяются, предполагаемая область газообмена истончается и васкуляризируется, а также формируются терминальные мешочки. На каналикулярной и саккулярной стадиях дифференцировка пневмоцитов II типа обеспечивает синтез легочного сурфактанта, фосфолипидно-белкового материала, который снижает поверхностное натяжение альвеол; достаточное количество сурфактанта является ключевым фактором готовности легких к поддержанию дыхания при рождении (Moore et al., 2020; Sadler, 2018).

Clinical relevance

Поскольку выработка сурфактанта и созревание альвеол происходят на поздних сроках гестации, младенцы, родившиеся недоношенными, могут иметь структурно незрелые легкие, что является онтогенетической основой неонатальных дыхательных расстройств; систематический обзор антенатальных кортикостероидов сообщает об ускоренном созревании легких плода у женщин с риском преждевременных родов (Roberts & Dalziel, 2006). Эта статья описывает биологию развития, лежащую в основе таких наблюдений, и не является основанием для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Доказательная база по ускорению созревания легких плода основана на систематическом обзоре Кокрейновской библиотеки по антенатальным кортикостероидам, который обобщает рандомизированные исследования у женщин с риском преждевременных родов (Roberts & Dalziel, 2006); эта статья ссылается на него для характеристики доказательной базы, а не для прямого руководства лечением.

History

Стадийное описание развития легких — псевдожелезистая, каналикулярная и терминально-мешочковая/альвеолярная фазы — долгое время структурировало преподавание эмбриологии и изложено в стандартных учебниках (Moore et al., 2020; Sadler, 2018). Современная молекулярная эмбриология переосмыслила эти стадии с точки зрения сигнальных сетей и поведения клеток-предшественников, которые регулируют ветвление и дифференцировку (Herriges & Morrisey, 2014), в то время как клиническая связь между незрелостью легких и дефицитом сурфактанта послужила мотивом для исследований, обобщенных Робертсом и Далзилом (Roberts and Dalziel, 2006).

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Из какой эмбриональной ткани развиваются легкие?

Дыхательные пути и альвеолярный эпителий развиваются из энтодермы вентральной части передней кишки, которая отпочковывается в виде дыхательного дивертикула, в то время как окружающая соединительная ткань, гладкие мышцы и сосуды происходят из спланхнической мезенхимы.

Почему сурфактант важен для легких новорожденного?

Сурфактант, вырабатываемый пневмоцитами II типа на поздних стадиях созревания легких, снижает поверхностное натяжение в терминальных воздухоносных пространствах; без достаточного его количества незрелые легкие склонны к коллапсу, что является онтогенетической основой дыхательных расстройств у некоторых недоношенных младенцев.