Wiki/Histologija

Razvoj respiratornog sistema

Respiratorni sistem, uključujući sluznicu larinksa, potiče iz istog embrionalnog izvora kao gornji dio probavnog trakta: prednjeg crijeva (foregut). Ova zajednička polazna tačka objašnjava blisku anatomsku vezu dušnika i jednjaka kod odraslog čovjeka. Izuzetak je hrskavični skelet larinksa, koji nastaje od mezenhima četvrtog i šestog ždrijelnog luka, ne od endoderma prednjeg crijeva.

Respiratorni pupoljak. U četvrtoj nedjelji razvoja, na ventralnom zidu prednjeg crijeva, neposredno iza ždrijela, pojavljuje se respiratorni pupoljak (respiratory diverticulum), izraštaj endoderma prednjeg crijeva u okolni splanhnični mezoderm. Mjesto i vrijeme njegovog nastanka određuju signali razmjene između mezoderma i endodermalnog epitela, uključujući porodicu gena Fgf/Fgfr, i transkripcioni faktor Nkx2-1 u samom endodermu, koji obilježava "respiratorno polje", područje iz kog će pupoljak izrasti.

Odvajanje od jednjaka. Zadnji (dorzalni) zid respiratornog pupoljka u početku ostaje otvoren prema prednjem crijevu. Kako se pupoljak izdužuje, sa obje strane te veze rastu dva uzdužna grebena, koji se postepeno približavaju i spajaju u traheoezofagealnu pregradu, razdvajajući ventralno smješten dušnik od dorzalno smještenog jednjaka.

Grananje bronhijalnog stabla. Respiratorni pupoljak se dijeli na dva bronhijalna pupoljka, lijevi i desni, do kraja četvrte nedjelje razvoja. Do kraja pete nedjelje, ovi primarni pupoljci se dalje, asimetrično, dijele na sekundarne bronhijalne pupoljke, dva na lijevoj i tri na desnoj strani, koji postaju osnova budućih plućnih režnjeva. Do kraja šeste nedjelje, sekundarni pupoljci se dijele još jednom u tercijarne bronhijalne pupoljke, iz kojih nastaju bronhopulmonalni segmenti zrelog pluća. Ovo dihotomno grananje se zatim nastavlja, formirajući postepeno sve sitnije disajne puteve; ukupno se broji između 20 i 23 uzastopna nivoa grananja od dušnika do najsitnijih alveolarnih puteva, pri čemu se prvih dvadesetak nivoa uspostavlja već tokom fetalnog perioda, do šesnaeste nedjelje razvoja, dok se sazrijevanje najsitnijih, najperifernijih dijelova stabla nastavlja i poslije rođenja.

Pet faza razvoja pluća. Sazrijevanje pluća se dijeli na pet uzastopnih faza. Embrionalna faza (treća do šesta nedjelja) je period u kom nastaju glavni disajni putevi, larinks, dušnik i osnovni oblik plućnih režnjeva. Pseudožljezdana faza (peta do sedamnaesta nedjelja) je period daljeg grananja disajnih puteva, koji u ovoj fazi, obloženi kubičnim epitelom, histološki liče na egzokrinu žlijezdu. Kanalikularna faza (šesnaesta do dvadeset peta nedjelja) je period u kom se oko sve tanjeg epitela disajnih puteva formira gusta mreža kapilara, uspostavljajući osnovu buduće vazduh-krv barijere; pred kraj ove faze plod prvi put ima ograničenu mogućnost razmjene gasova. Sakularna faza (dvadeset četvrta nedjelja do porođaja) je period u kom se na krajevima disajnih puteva formiraju terminalni sakusi, preteče alveola, čiji se epitel dodatno stanjuje, a ćelije tipa II počinju da luče surfaktant. Alveolarna faza počinje oko trideset šeste nedjelje i, za razliku od prethodne četiri, nastavlja se dugo poslije rođenja: iz zidova sakusa niču sekundarne pregrade koje dijele prostor na prave alveole, proces koji najintenzivnije teče u prvih šest mjeseci poslije rođenja, a zrelu, konačnu strukturu pluća dostižu tek oko osme godine života.

Fetalni disajni pokreti i plućna tečnost. Od šeste nedjelje razvoja, epitel disajnih puteva luči tečnost koja ispunjava njihovu unutrašnjost; kretanje te tečnosti podstiče lučenje faktora rasta neophodnih za dalji razvoj pluća. Od otprilike dvadesete do dvadeset i prve nedjelje, plod počinje da izvodi fetalne disajne pokrete, ritmične kontrakcije disajnih mišića koje uvlače i izbacuju amnionsku tečnost kroz disajne puteve, u isprekidanim epizodama. Pri porođaju, prolazak kroz porođajni kanal i prva stiskanja grudnog koša istiskuju veći dio zaostale plućne tečnosti.

Klinička korelacija

Traheoezofagealna fistula. Kad se traheoezofagealna pregrada ne formira u potpunosti, ostaje trajna komunikacija između dušnika i jednjaka, traheoezofagealna fistula, direktna anatomska posljedica nepotpunog razdvajanja dva organa tokom četvrte i pete nedjelje razvoja.

Nezrelost pluća i surfaktant. Ćelije tipa II u zidu terminalnih sakusa i alveola luče surfaktant, smjesu građenu pretežno (oko 90 posto) od fosfolipida i manjim dijelom od proteina, koja se raspoređuje u tanak sloj po unutrašnjoj površini alveola i smanjuje površinski napon na granici vazduha i tečnosti. Prema Laplasovom zakonu, veći površinski napon zahtijeva veći pritisak da se spriječi kolaps alveole: bez dovoljne količine surfaktanta, sitni disajni putevi i alveole imaju veći površinski napon, manju rastegljivost i sklonost da se kolabiraju na kraju svakog izdisaja. Lučenje surfaktanta počinje već oko dvadeset četvrte nedjelje razvoja, ali dovoljna količina za stabilno održavanje otvorenih alveola se ne dostiže prije otprilike trideset druge nedjelje.

Plućna hipoplazija. Nedovoljna količina plućne tečnosti tokom trudnoće ometa mehanički podsticaj neophodan za normalan rast pluća i može dovesti do plućne hipoplazije, nedovoljno razvijenih, premalih pluća, poznate posljedice stanja koja smanjuju okolnu tečnost (oligohidramnion) ili fizički ograničavaju prostor za rast pluća (dijafragmalna hernija).

Izvori
  • StatPearls (NCBI Bookshelf): "Embryology, Pulmonary", "Neonatal Respiratory Distress Syndrome"
  • OpenStax Anatomy and Physiology 2e: 22.7 Embryonic Development of the Respiratory System
  • Wikipedia (EN): Lung bud, Larynx