Rozwój płuc w okresie płodowym

Powstawanie układu oddechowego wraz z towarzyszącym mu układem naczyń krwionośnych
i limfatycznych jest procesem złożonym. W przeciwieństwie do kształtowania się wielu innych organów i tkanek rozwój płuc nie kończy się w chwili urodzenia dziecka. Przyjmuje się, że dopiero budowa płuc 8-letniego dziecka odpowiada strukturą płucom człowieka dorosłego. Część przewodząca układu oddechowego jest ukształtowana dużo wcześniej, bo już około 16 tygodnia życia wewnątrzłonowego. Za przewlekanie się tego procesu odpowiada strefa wymiany gazowej, która w okresie ciąży i pierwszych lat życia dziecka nadal podlega rozwojowi i zmianom.

Płuca zaczynają się rozwijać około 26 dnia od zapłodnienia wraz z powstaniem uchyłka w jelicie pierwotnym, z którego następnie rozwija się tchawica. Wśród wielu czynników mających wpływ na formowanie się układu oddechowego wyróżnia się hormony płciowe, kortykosteroidy, hormony tarczycy, czynnik wzrostu, czynniki genetyczne (płeć, rasa), czynniki wewnątrz-łonowe, takie jak objętość płynu owodniowego, objętość wolnejprzestrzeni w klatce piersiowej płodu. Również ilość oraz jakość spożywanego pokarmu przez matkę, zażywane przez nią leki, jej schorzenia, narażenie na dym tytoniowy mają wpływ na prawidłowy rozwój płuc płodu.

Okres embrionalnego rozwoju płuc można podzielić na 5 etapów (tab. 1):

1. Pierwszy etap rozwoju — faza embrionalna (4–6 tydzień życia płodowego, ryc. 1).
W czasie jej trwania dochodzi do powstania dwóch uchyłków bocznych będących zawiązkami oskrzeli głównych (4 tydzień), ich podziału na oskrzela płatowe (5 tydzień),
a następnie na segmentowe (6 tydzień).

Jednocześnie z towarzyszącej tkanki mezenchymalnej rozpoczyna się rozwój tkanki łącznej, mięśni, chrząstek, naczyń krwionośnych i limfatycznych. Z mezotelium powstaje opłucna trzewna. W czasie fazy embrionalnej zapoczątkowany zostaje także rozwój krążenia płucnego
z wychodzących z przedsionka serca żył płucnych.

2. Druga faza nazwana została fazą rzekomogruczołową (6–16 tydzień życia płodowego, niektórzy autorzy

przyjmują, że faza ta rozpoczyna się już w 5 tygodniu po zapłodnieniu). W okresie rzekomogruczołowym drzewo oskrzelowe podlega dalszym dychotomicznym podziałom. Nazwa tej fazy charakteryzuje budowę płuc w tym okresie, które przypominają narząd gruczołowy. Kończy się okres tworzenia strefy przewodzącej, a więc powstania 16 generacji drzewa oskrzelowego. Płuca podzielone są już na płaty i otoczone opłucną. Gronko zawierające na razie
1 generację dróg oddechowych ma długość około 0,1 mm. Około 14 tygodnia stwierdza się obecność pierścieni chrzęstnych w tchawicy, następuje też dalszy rozwój naczyń płucnych. Należy wspomnieć, że na początku fazy rzekomo gruczołowej z septum transversum, oddzielającej pierwotne jamy opłucnową i otrzewnową, powstaje przepona.

3. Faza kanalikowa (17–27 tydzień życia płodowego) zawdzięcza swoją nazwę strukturze płuc, które po 16 tygodniu życia płodowego stopniowo tracą gruczołową budowę płuca na rzecz kanalikowej. Okres ten charakteryzuje się przede wszystkim rozwojem części obwodowej płuc. Powstają oskrzeliki oddechowe. Dochodzi do intensywnego unaczynienia tkanki mezenchymalnej i różnicowania się nabłonków dróg oddechowych. Wskutek rozplemu naczyń włosowatych pod cienkimi komórkami nabłonka — pneumocytami I typu tworzy się bariera krew–powietrze, która w tym okresie ma grubość 0,6 μm. Obecność pneumocytów I i II typu w nabłonku można stwierdzić już w 22 tygodniu. Pierwsze ciałka lamellarne, które są odpowiedzialne za produkcję surfaktantu, pojawiają się w pneumocytach II typu około 24 tygodnia życia płodowego. Pod koniec fazy kanalikowej gronko zawiera 3 generacje dróg oddechowych i ma długość około 0,2 mm.

4. Faza woreczków pęcherzykowych (28–36 tydzień życia płodowego). W okresie tym dochodzi do rozwoju woreczków końcowych, które są poprzednikami przewodów pęcherzykowych. Powstają 3 nowe generacje, a także stopniowo coraz cieńszy staje się ich nabłonek, prowadząc do stałego zmniejszania się grubości bariery krew – powietrze. Dochodzi do dalszego rozwoju
i różnicowania się pneumocytów I i II typu. Około 28 tygodnia w pneumocytach II typu pojawia się znacznie więcej ciałek lamelarnych, co świadczy o syntezie znaczących ilości surfaktantu. Długość gronka zwiększa się z około 0,6 mm w 7 miesiącu do 1,1 mm pod koniec ciąży.

5. Faza pęcherzykowa zaczyna się w 36 tygodniu życia płodowego. W trakcie jej trwania dochodzi do dalszego rozwoju obwodowej części układu oddechowego, rozwoju pęcherzyków płucnych. Płuca noworodka donoszonego zawierają około ½ liczby pęcherzyków płucnych człowieka dorosłego.

Rozwój płuc po urodzeniu

Poród i całkowita zmiana warunków utlenowania krwi są silnymi stymulatorami dalszego rozwoju układu oddechowego. U noworodka część przewodząca ma relatywnie większą objętość niż część odpowiedzialna za wymianę gazową. W czasie pierwszych tygodni życia dziecka dochodzi do znacznego przyspieszenia alweolaryzacji płuc. Oskrzeliki końcowe stają się oskrzelikami oddechowymi, a następnie przewodami pęcherzykowymi. Dochodzi zarówno do zwiększenia liczby, jak i rozmiarów przewodów pęcherzykowych. Struktury pochodzące z okresu

życia płodowego — woreczki końcowe — przekształcają się proksymalnie w przewody pęcherzykowe, a dystalnie w woreczki pęcherzykowe. Pęcherzyki płucne zostają ostatecznie uformowane około 2 miesiąca życia. Ich rozmiar i liczba są znacznie mniejsze niż u człowieka dorosłego. Powierzchnia wymiany płuc kilkumiesięcznego niemowlęcia wynosi około 3 m2 przy

liczbie pęcherzyków ocenianej średnio na 55 milionów. Nadal zwiększają się rozmiary oskrzelików oddechowych, przewodów pęcherzykowych i pęcherzyków. Pomimo istniejących kontrowersji co do czasu trwania przyjmuje się, że pęcherzyki posiadają zdolność proliferacji do około 8 r.ż., kiedy to ich liczba osiąga wartość 300 milionów, co jest średnią charakteryzującą płuca człowieka dorosłego.

Listki zarodkowe – zespoły komórek powstające w czasie rozwoju zwierząt
w procesie gastrulacji. W czasie rozwoju mogą powstać dwie lub trzy warstwy komórek (listki zarodkowe):

1. listek to Ektoderma odpowiada za ukł. nerwowy i zmysłowy, błony płodowe oraz nabłonki pokrywające ciało i wyścielające je od środka

2. listek to Endoderma odpowiada za ukł. pokarmowy i oddechowy (także gruczoły trawienne)

3. listek to Mezoderma odpowiada za ukł. wydalniczy, rozrodczy, ruchu, krwionośny
i limfatyczny, powstaje z niej struna grzbietowa