Физиологические особенности контроля системы дыхания в период новорожденности

Система генерации дыхательного ритма формируется до рождения. Свидетельством этого являются зарегистрированные дыхательные движения у плода. С 11 недели беременности появляются периодические сокращения инспираторных мышц – диафрагмы и в меньшей степени – межреберных мышц. В конце беременности дыхательные движения занимают 30-70 % всего времени. Основные типы и назначение первых дыхательных движение представлены на рис. 6 [3, 5, 9].

Дыхательные движения плода в основном обусловлены активностью дыхательного центра продолговатого мозга. Они имеют место при нормальном газовом составе крови плода. Их частота увеличивается при гиперкапнии и ацидозе. Рефлекторные реакции дыхания при раздражении периферических (артериальных) хеморецепторов у плода ещё не развиты [5].

В период новорожденности происходит усовершенствование регуляторных механизмов, начавшихся формироваться in utero [3].

 

[Рage 19]

типы дыхательных движений плода

Назначение: 1.Нисходящие сигналы из дыхательного центра способствуют созреванию дыхательных мотонейронов и дыхательных мышц in utero. 2.Спонтанные дыхательные движения in utero способствуют правильному развитию легких.

Рис. 6. Типы и назначение внутриутробных дыхательных движение [3, 5]

 

[Рage 20]

Регуляция дыхания у новорожденных, как и у взрослых, определяется автоматической активностью дыхательного центра продолговатого мозга. Как и у взрослых, дыхательный центр выполняет 2 основные задачи:

1. Автоматическая генерация дыхательного ритма. Благодаря этому обеспечивается координированная работа дыхательной мускулатуры.

2. Рефлекторная регуляция дыхания: дыхательная нейронная сеть является центром, в котором замыкаются дыхательные рефлексы.

Ключевым свойством дыхательного центра, как и у взрослых, является свойство автоматии однако, механизмы ее различные. В настоящее время рассматривается существование 3 теорий автоматии: пейсмекерно-сетевая, сетевого ритмогенеза, группового пейсмекера. Нейронные взаимоотношения представлены на рис. 7.

Механизмы генерации дыхательного ритма претерпевают изменения: на разных этапах индивидуального развития дыхательный ритм генерируется по-разному [3].

 

[Рage 21]

 

Рис. 7. Теории автоматии дыхательного центра с указанием межнейрональных взаимодействий [3]

В период новорожденности главной является пейсмекерно-сетевая теория, согласно которой ритм генерируется за счет работы пейсмекерных нейронов в нейронной сети с возбуждающими и тормозными синаптическими связями. Со временем эта теория сменяется теорией сетевого ритмогенеза у взрослых, согласно которой ритм генерируется за счет активности нейронов, между группами которых имеются тормозные связи. В основе механизма лежит реципрокное торможение [3].

[Рage 22]

Продолжительность теста: без привязки ко времени

Количество попыток: 3

Количество баллов за тест: 1

#testname Вопрос 4. #end

#choise Регуляция дыхания у новорожденных определяется автоматической активностью нейронов дыхательного центра, локализованного в: #end

#продолговатом мозге; {Совершенно верно} [Page 23]

базальных ядрах; {К сожалению, Ваш ответ неверен. Попробуйте решить задачу еще раз.} [Page 20]

мозжечке; {К сожалению, Ваш ответ неверен. Попробуйте решить задачу еще раз.} [Page 20]

#testend

 

[Рage 23]

Особенности автоматической активности нейронов ритмообразующих микрокомплексов дыхательного центра у новорожденных определяют особенности дыхательной функции у детей сразу после рождения [5]. В формировании и поддержании дыхательного ритма у новорожденных наряду с активностью нейронов дыхательного центра продолговатого мозга принимает участие импульсация от рецепторов растяжения и ирритантных легочных рецепторов [9]. Однако, и этого тройственного взаимодействия недостаточно для формирования регулярной дыхательной периодики.

Наиболее вариабельны паттерны* дыхания у недоношенных новорожденных. На рис. 8 представлены некоторые из них.

 

Сноска в виде всплывающего окна: *Паттерн дыхания – соотношение между частотой и глубиной дыхания. Характеризует структуру дыхательного цикла и легочную вентиляцию вцелом [7].

[Рage 24]

Рис. 8. Паттерны дыхания у новорожденных. 1- хаотический дыхательный ритм; 2 – относительно монотонное дыхание; 3 – вставочное дыхание (дыхательные циклы, амплитуда которых превышает обычные в несколько раз, при этом резких изменений вентиляции не происходит); 4 – задержка дыхания после глубокого вдоха [6]

 

[Рage 25]

Также может наблюдаться периодическое дыхание с апноэ по типу Чейн-Стокса (особенно у недоношенных), патологическое во взрослом периоде [5, 6, 9], кроме этого в отдельных источниках описывается дыхание Биота [6] Рис 9.

Рис. 9. Разновидности периодического дыхания с волнообразным характером: чередованием гипервентиляции и апноэ у новорожденных. А – дыхание Чейн-Стокса, В – дыхание Биота [6]

 

[Рage 26]

Дыхание Чейна-Стокса (9А) проявляется в виде периодически повторяющегося увеличения и последующего уменьшения амплитуды дыхательных движений (волнообразное дыхание). Группы дыхательных движений отделяются друг от друга паузами – периодами апноэ продолжительностью 5-20 с. После паузы вновь возникают слабые дыхательные движения, и цикл повторяется. Продолжительность цикла - 20-60 с. [6]

Дыхание Чейна-Стокса обусловлено снижением возбудимости нейронов дыхательного центра вследствие гипоксии или гипокапнии. Недостаток кислорода (гипоксемия) стимулирует нейроны дыхательного центра, что приводит к нарастанию паттерна. Когда степень гипоксемии в результате усиленной вентиляции легких снижается, дыхание ослабевает и временно прекращается. Этому способствует снижение напряжения в крови двуокиси углерода (гипокапнии), выводимой в период усиленного дыхания. Когда степень гипоксемии вновь возрастает и увеличивается напряжение двуокиси кислорода в крови, вновь появляется постепенно усиливающееся дыхание [7, 8].

 

[[Рage 27]

У новорожденных, как и у взрослых важным стимулятором активности нейронов дыхательного центра является углекислый газ. Индикатором увеличения рСО₂ в обоих возрастных категориях является увеличение импульсации от хеморецепторов. У взрослых в этом принимают участие как центральные (локализованы в ЦНС), так и периферические хеморецепторы (сосуды – аортальная и синокаротидная зоны), в то время как у новорожденных - только центральные хеморецепторы. Ввиду этого дыхательный центр у новорожденных отличается высокой устойчивостью к недостатку кислорода и малочувствителен к гиперкапнии. Благодаря этому новорожденные могут выживать в условиях гипоксии, смертельных для взрослого человека.

Функционирование периферических хеморецепторов начинается с середины 1-го месяца жизни [5, 9].

 

[Рage 28]

У новорожденных в смене фаз дыхательного цикла принимает участие импульсация от механорецепторов легких (в большей степени от рецепторов растяжения). Подобная афферентная импульсация запускает рефлексы Э. Геринга-И. Брейера. Первоначально открытый рефлекс (1868) заключался в том, что раздувание легких у наркотизированного животного тормозит вдох и вызывает выдох. При перерезке n.vagus рефлекс исчезает. Назначение рефлекса – контроль глубины и частоты дыхания, а также просвета дыхательных путей. Рефлекторная дуга представлена на рис. 10 [7].

 

[Рage 29]

Рис. 10. Рефлекторная дуга рефлекса Геринга – Брейера. ПТЦ – пневмотаксический центр; И – нспираторный отдел; Э – экспираторный отдел; 1 – импульсация от механорецепторов легких; 2 – n.vagus; 3 – пути передачи импульсов между бульбарным и понтийным отделами дыхательного центра (торможение фазы инспирации); 4, 5 – переключение тормозных влияний на мотонейроны инспираторов в шейном (диафрагмальный нерв – С3-С5) и грудном (межреберные инспираторы – Th2-Th6) отделах спинного мозга; 6- нервы межреберных инспираторов; 7 – диафрагмальный нерв; 8, 9 – афферентные пути к экспираторным мышцам [7]

[Рage 30]

В настоящее время известны:

Инспираторно-тормозящий рефлекс. При растяжении легких, обусловленном вдохом, или при ИВЛ тормозится вдох и стимулируется выдох. Назначение – при сильном растяжении легкие предохраняются от перерастяжения.

Экспираторно-облегчающий рефлекс. При раздувании легких во время выдоха продлевается выдох и тормозится вдох.

Рефлекс на спадение легких. Возникает при максимально глубоком, выдохе, при ранениях грудной клетки, пнемотораксе. Он проявляется частым поверхностным дыханием, препятствующим дальнейшему спадению легких [8].

У новорожденных инспираторно тормозящий рефлекс Геринга — Брейера четко выражен в первые 3—4 дня после рождения. Его интенсивность уменьшается в течение первой недели жизни ребенка [5, 9].

 

[Рage 31]

Продолжительность теста: без привязки ко времени

Количество попыток: 3

Количество баллов за тест: 1

#testname Вопрос 5. #end

#choise У новорожденных главным стимулятором активности нейронов дыхательного центра является: #end

#углекислый газ; {Совершенно верно} [Page 32]

кислород; {К сожалению, Ваш ответ неверен. Попробуйте решить задачу еще раз.} [Page 27]

угарный газ. {К сожалению, Ваш ответ неверен. Попробуйте решить задачу еще раз.} [Page 27]

#testend

[Рage 32]

Таким образом регуляция работы кардиореспираторной системы у новорожденных отличается от таковой как у взрослых, так и у детей других возрастных групп. Это связано, прежде всего с тем, что после рождения продолжается созревание и перестройка всех компонентов кардиореспираторной системы: как самих органов, так и структур, обеспечивающих работу регуляторных механизмов (рецепторов, звеньев нервной системы). Описанные регуляторные особенности необходимо учитывать при оценке физического состояния новорожденного как в норме, так и при различных патологических состояниях.

 

[Рage 33]

Литература:

1.  Белозеров, Ю.М. Детская кардиология / Ю.М. Белозеров. - М.: МЕДпресс-информ, 2004. - 600 с.

2. Брин, В. Б.  Физиология человека в схемах и таблицах [Текст]: учебное пособие / В. Б.Брин. - 3-е изд., доп. и перераб.. - Ростов н/Д: Феникс, 2016. - 608 с.

3. Избранные лекции по современной физиологии. Под ред.: М.А. Островский, А.Л. Зефиров / Казань: Арт-Кафе, 2009.- 330 с.

4. Коробков, А. В. Атлас по нормальной физиологии [Текст]: атлас / А. В. Коробков, С. А. Чеснокова; ред. Н. А. Агаджанян. - М.: Высшая школа, 1987. - 351 с.

5. Кромин, A.A. Особенности физиологии здорового ребенка Текст.: профильные лекции и экзаменационные тесты для студентов педиатрического факультета / A.A. Кромин. Тверь: Триада, 2006. — 124 с.

6. Лышова, О. В. Варианты дыхательных паттернов при функциональной незрелости дыхательной системы у человека // О.В. Лышова // Вестник аритмологии. – 2005. - №39. – с. 43-48.

7. Начала физиологии [Текст]: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по биологическим специальностям / И. А. Баранникова [и др.]; ред. А. Д. Ноздрачев. - СПб.: Лань, 2001. - 1088 с.

8. Нормальная физиология [Текст]: учебник для студентов медицинских вузов по специальностям "Лечебное дело" и "Педиатрия" / Н. А. Агаджанян [и др.]; под ред. В. М. Смирнова; Российский медицинский университет им. Н. И. Пирогова (М.), кафедра нормальной физиологии. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Академия, 2010. - 480 с.

9. Савченков, Ю. И. Здоровый ребенок [Текст]: справочник физиологических параметров детского возраста для врачей педиатров / Ю. И. Савченков, Т. Ф. Венгер. - Красноярск: Издательство Красноярского университета, 1983. - 141 с.