Кровообращение плода
| Кровообращение плода | |
|---|---|
 Система кровообращения плода включает три шунта для отвода крови от неразвитых и частично функционирующих органов, а также кровоснабжения к плаценте и от нее. | |
| Подробности | |
| Дает начало | Кровеносная система |
| Анатомическая терминология | |
У человека система кровообращения до и после рождения различна. Кровеносная система плода состоит из плаценты , пупочных кровеносных сосудов, инкапсулированных пуповиной , сердца и системных кровеносных сосудов . Основное различие между кровообращением плода и послеродовым кровообращением заключается в том, что легкие не используются на стадии плода, что приводит к наличию шунтов для перемещения насыщенной кислородом крови и питательных веществ из плаценты в ткани плода. При рождении начало дыхания и разрыв пуповины вызывают различные изменения, которые быстро трансформируют внутриутробное кровообращение в послеродовое. [ 1 ] [ 2 ]
| Эта статья является частью серии статей о |
| Развитие систем органов |
|---|
Оксигенация, обмен питательных веществ и отходов
[ редактировать ]Плацента
[ редактировать ]Плацента функционирует как место обмена питательных веществ и отходов между циркуляцией крови матери и плода. [ 3 ] Вода, глюкоза, аминокислоты, витамины и неорганические соли свободно диффундируют через плаценту вместе с кислородом. Две пупочные артерии переносят дезоксигенированную кровь и отходы от плода к плаценте, где отходы обмениваются на кислород и питательные вещества. Обогащенная кислородом кровь затем возвращается к плоду из плаценты через пупочную вену .
Транспорт кислорода у плода
[ редактировать ]Гемоглобин — это структура, обнаруженная в красных кровяных тельцах, которая связывает кислород и переносит его. Фетальный гемоглобин усиливает способность плода получать кислород из плаценты. Этому способствует молекула гемоглобина, состоящая из двух альфа- и двух гамма-цепей (2α2γ). Его кривая диссоциации кислород-гемоглобин смещена влево, а это означает, что он способен поглощать кислород в более низких концентрациях, чем гемоглобин взрослого человека. Это позволяет фетальному гемоглобину поглощать кислород из гемоглобина взрослого человека в плаценте, где давление кислорода ниже, чем в легких. Примерно через 6 месяцев после рождения гамма-цепи постепенно заменяются бета-цепями . Эта новая структура гемоглобина известна как гемоглобин А и состоит из двух альфа- и двух бета-цепей (2α2β). [ 4 ] Гемоглобин А является преобладающей формой, встречающейся у взрослых.
До рождения
[ редактировать ]
Оксигенированная кровь из плаценты переносится к плоду по пупочной вене, которая стекает в нижнюю полую вену (НПВ) через венозный проток или печень. [ 5 ] Когда насыщенная кислородом кровь поступает в НПВ, она движется параллельно с дезоксигенированной кровью из системных вен плода, создавая биламинарный кровоток при попадании в правое предсердие. [ 2 ]
Сердце плода содержит два верхних предсердия и два нижних желудочка . Он также содержит две дополнительные структуры, овальное окно и артериальный проток , которые функционируют как шунты для насыщенной кислородом крови. [ 2 ] Функция этих шунтов заключается в обходе легких и поддержании правильного кровообращения в важных тканях плода. На стадии плода легкие наполняются жидкостью и коллапсируют, поскольку плод находится в амниотической оболочке , а плацента обеспечивает кислород, необходимый ему для роста. При коллапсе легкого сопротивление легочных сосудов остается высоким на стадии плода, что предотвращает приток крови в легкие. [ 2 ] Когда обогащенная кислородом кровь поступает в правое предсердие, евстахиев клапан помогает направить насыщенную кислородом кровь в овальное окно, отверстие между правым и левым предсердием. Когда кровь течет через левое предсердие, она перемещается через митральный клапан в левый желудочек и перекачивается через аорту в организм. Шунт насыщенной кислородом крови из правого предсердия в левое будет поставлять кровь с высоким содержанием кислорода и питательных веществ к верхним конечностям, включая критически важный мозг. Некоторая часть крови перемещается из аорты через внутренние подвздошные артерии в пупочные артерии и снова попадает в плаценту, где углекислый газ и другие продукты жизнедеятельности плода поглощаются и попадают в кровоток матери. [ 1 ] [ 2 ]
Часть крови, поступающей в правое предсердие, не попадает непосредственно в левое предсердие через овальное окно, а попадает в правый желудочек. Эта кровь состоит из насыщенной кислородом плацентарной крови и дезоксигенированной крови, возвращающейся из кровообращения плода. [ 2 ] Эта кровь перекачивается в легочную артерию . В легочной артерии наблюдается высокое легочное сосудистое сопротивление из-за коллапса легких и легочных капилляров. У плода между легочной артерией и аортой имеется особое соединение, называемое артериальным протоком. [ 2 ] Поскольку давление в аорте ниже, чем в легочной артерии, большая часть крови течет через артериальный проток от легких. [ 1 ] Когда кровь проходит через артериальный проток, она смешивается с кровью из аорты. Это приводит к насыщению смешанной крови кислородом, который снабжает большинство структур нижней половины тела плода. [ 6 ]
После рождения
[ редактировать ]Поскольку пупочные сосуды облитерированы и ребенок при рождении начинает дышать, источник кислорода меняется с плаценты на легкие. Этот основной триггер во многих отношениях будет способствовать переходу от внутриутробного кровообращения к послеродовому.
Во-первых, венозный проток ранее оставался открытым за счет тока крови из пупочной вены. Уменьшенный приток крови через пупочную вену при рождении коллапсирует и закрывает венозный проток. Следовательно, НПВ будет переносить только дезоксигенированную кровь от органов ребенка и нижних конечностей. Во-вторых, когда ребенок дышит, легкие расширяются и наполняют альвеолы кислородом. Повышенное содержание кислорода расширяет легочные капилляры, а также вызывает выброс оксида азота , который еще больше расширяет кровеносные сосуды в легких. Вместе эти силы уменьшат сопротивление легочных сосудов. [ 7 ]
При снижении сопротивления в легких будет увеличиваться приток крови к легким из правого желудочка сердца через легочные артерии, налаживая малое кровообращение новорожденного. При каждом вдохе новорожденного кровь перфузирует легочные капилляры и подвергается оксигенации, прежде чем покинуть легкие через легочные вены и вернуться к сердцу. Таким образом, чем больше крови течет через малый круг кровообращения, тем больший объем крови возвращается в левое предсердие из легких. Увеличение венозного возврата приведет к повышению давления в левом предсердии до тех пор, пока оно не превысит давление в правом предсердии. Разница давлений между этими двумя камерами сердца закроет овальное окно.
Наконец, из-за снижения сопротивления легочных сосудов давление в легочной артерии будет падать до тех пор, пока не станет ниже давления в аорте. Поскольку кровь течет от систем высокого давления к системам низкого давления, направление кровотока через артериальный проток меняется на противоположное. Когда богатая кислородом кровь из аорты течет через артериальный проток в легочную артерию, артериальный проток сужается в ответ на высокое содержание кислорода в крови. В то время как кислород служит вазоконстриктором артериального протока, простагландины могут удерживать артериальный проток открытым, поддерживая приток крови к нижним конечностям в случаях синдрома гипоплазии левых отделов сердца, когда митральный клапан закрыт. Удаление плаценты, источника простагландина, является еще одним механизмом закрытия артериального протока при рождении. [ 8 ] В течение следующих 2–3 недель сужение приводит к уменьшению притока крови к структуре, что вызывает отмирание ткани, что приводит к постоянному закрытию структуры. [ 9 ]
В результате этих изменений послеродовое кровообращение будет направлять дезоксигенированную кровь из нижней и верхней полых вен в правые отделы сердца, откуда кровь потечет в легкие через малый круг кровообращения. Кровь насыщается кислородом в легких и возвращается в левое сердце, которое перекачивает богатую кислородом кровь через аорту, чтобы снабжать остальную часть тела через большой круг кровообращения.
В некоторых случаях переход от фетального к постнатальному кровообращению может не произойти, как описано выше, из-за осложнений, приводящих к стойко высокому легочному сосудистому сопротивлению. Недоношенные дети рождаются без полностью созревших легких, в которых отсутствует поверхностно-активное соединение, которое позволяет альвеолам оставаться открытыми за счет преодоления поверхностного натяжения воды. [ 10 ] Возникающая в результате трудность расширения легких препятствует необходимому снижению легочного сосудистого сопротивления для нормального сердечно-легочного перехода у ребенка, что приводит к развитию респираторного дистресс-синдрома у ребенка . [ 10 ] Кроме того, иногда во время родов младенцы могут вдыхать остатки своих фекалий, известные как меконий , что препятствует адекватному дыханию. [ 11 ] Присутствие мекония в легких, известное как синдром аспирации мекония , может блокировать дыхательные пути, а также деактивировать сурфактант новорожденного. Воспаление, которое также возникает в результате вдыхания мекония, также вызывает сужение дыхательных путей, что приводит к плохой вентиляции альвеол и недостаточной оксигенации легочных капилляров. [ 11 ] При недостатке поступления кислорода в легкие сопротивление легочных сосудов будет оставаться высоким и кровь новорожденного перестанет насыщаться кислородом, что препятствует закрытию шунта у плода.
В обоих случаях респираторного дистресс-синдрома у младенцев и синдрома аспирации мекония шунты плода остаются открытыми из-за высокого сопротивления легочных сосудов до тех пор, пока не будут приняты соответствующие меры, такие как введение сурфактанта или искусственная вентиляция легких, чтобы помочь ребенку дышать самостоятельно. Если проблему не устранить, у младенца возникнет гипоксия, ацидоз и другие серьезные осложнения, такие как судороги.
Взрослые остатки
[ редактировать ]Остатки плодного кровообращения можно обнаружить и у взрослого человека. [ 12 ] [ 13 ]
| Фетальный | Развивается |
|---|---|
| овальное окно | овальная ямка |
| артериальный проток | артериальная связка |
| внепеченочная часть левой пупочной вены плода | связка круглого печени («круглая связка печени») |
| внутрипеченочная часть левой пупочной вены плода ( венозный проток ) |
венозная связка |
| проксимальные отделы левой и правой пупочных артерий плода | пупочные ветви внутренних подвздошных артерий |
| дистальные отделы левой и правой пупочных артерий плода | пупочные связки |
Физиология
[ редактировать ]Основная концепция кровообращения плода заключается в том, что фетальный гемоглобин (HbF) [ 14 ] имеет более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин взрослого человека , что вместе с разницей парциального давления кислорода обеспечивает диффузию кислорода из системы кровообращения матери к плоду.
Артериальное давление
[ редактировать ]Именно сердце плода, а не сердце матери, создает кровяное давление плода, чтобы прогонять его кровь по кровообращению плода.
Внутрисердечное давление остается одинаковым в правом и левом желудочках плода человека. [ 15 ]
Кровяное давление в аорте плода составляет примерно 30 мм рт. ст. на 20 неделе беременности и повышается примерно до 45 мм рт. ст. на 40 неделе беременности. [ 16 ] плода Пульсовое давление составляет около 20 мм рт. ст. на 20 неделе беременности и увеличивается примерно до 30 мм рт. ст. на 40 неделе беременности. [ 16 ]
Артериальное давление снижается при прохождении через плаценту. В пупочной артерии оно составляет около 50 мм рт. ст. В капиллярах ворсинок оно падает до 30 мм рт.ст. В дальнейшем давление составляет 20 мм рт. ст. в пупочной вене, возвращающейся к сердцу. [ 17 ]
Поток
[ редактировать ]Скорость кровотока через пуповину составляет примерно 35 мл/мин на 20 неделе беременности и 240 мл/мин на 40 неделе беременности . [ 18 ] С учетом веса плода это соответствует 115 мл/мин/кг на сроке 20 недель и 64 мл/мин/кг на сроке 40 недель. [ 18 ] Он соответствует 17% совокупного сердечного выброса плода на сроке 10 недель и 33% на сроке 20 недель беременности. [ 18 ]
Эндотелин и простаноиды вызывают вазоконстрикцию плацентарных артерий, тогда как оксид азота вызывает вазодилатацию . [ 18 ] С другой стороны, нервно-сосудистая регуляция отсутствует, а катехоламины оказывают лишь незначительное влияние. [ 18 ]
Дополнительные изображения
[ редактировать ]-
Неонатальное кровообращение сердца -
Акушерское УЗИ эмбриона 8 недель с видимым сердцебиением.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Комплексная перинатальная и детская респираторная помощь | Цифровая библиотека R2» . www.r2library.com . Проверено 12 сентября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Марти, Макенна; Керндт, Коннор К.; Луи, Форшинг (2022 г.), «Эмбриология, кровообращение плода» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 30725834 , получено 12 сентября 2022 г.
- ^ Бертон, Грэм Дж.; Фауден, Эбигейл Л. (05 марта 2015 г.). «Плацента: многогранный, преходящий орган» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 370 (1663): 20140066. doi : 10.1098/rstb.2014.0066 . ПМК 4305167 . ПМИД 25602070 .
- ^ Шехтер, Алан Н. (15 ноября 2008 г.). «Исследование гемоглобина и истоки молекулярной медицины» . Кровь . 112 (10): 3927–3938. дои : 10.1182/blood-2008-04-078188 . ISSN 0006-4971 . ПМК 2581994 . ПМИД 18988877 .
- ^ Беллотти, Мария; Пеннати, Джанкарло; Де Гаспери, Камилла; Батталья, Фредерик К.; Феррацци, Энрико (1 сентября 2000 г.). «Роль венозного протока в распределении пуповинного кровотока у плодов человека во второй половине беременности» . Американский журнал физиологии. Физиология сердца и кровообращения . 279 (3): H1256–H1263. дои : 10.1152/ajpheart.2000.279.3.H1256 . ISSN 0363-6135 . ПМИД 10993792 . S2CID 25412093 .
- ^ Ву, Эрик Л.; Киньонес, Зоэль А. (05 декабря 2019 г.), Адлер, Адам Дж.; Чандракантан, Арвинд; Литман, Рональд С. (ред.), «Переходное кровообращение» , Тематические исследования в области детской анестезии (1-е изд.), Cambridge University Press, стр. 264–268, номер домена : 10.1017/9781108668736.059 , ISBN. 978-1-108-66873-6 , S2CID 243702991 , получено 12 сентября 2022 г.
- ^ Гао, Юаньшэн; Радж, Дж. Уша (октябрь 2010 г.). «Регуляция легочного кровообращения у плода и новорожденного» . Физиологические обзоры . 90 (4): 1291–1335. doi : 10.1152/physrev.00032.2009 . ISSN 0031-9333 . ПМИД 20959617 .
- ^ Крокетт, Стейси Л.; Бергер, Кортни Д.; Шелтон, Элейн Л.; Риз, Джефф (23 ноября 2018 г.). «Молекулярные и механические факторы, способствующие проходимости и закрытию артериального протока» . Врожденный порок сердца . 14 (1): 15–20. дои : 10.1111/chd.12714 . ПМК 6393200 . ПМИД 30468303 .
- ^ Хунг, Ю-Чи; Да, Джу-Лай; Сюй, Чен-Хау (25 июня 2018 г.). «Молекулярные механизмы регуляции закрытия артериального протока послеродового периода» . Международный журнал молекулярных наук . 19 (7): 1861. doi : 10.3390/ijms19071861 . ISSN 1422-0067 . ПМК 6073350 . ПМИД 29941785 .
- ^ Jump up to: а б Шпеер, КП (2011). Респираторный дистресс-синдром новорожденных: воспалительное заболевание? Неонатология, 99(4), 316-319.
- ^ Jump up to: а б Монфредини, К., Каваллин, Ф., Виллани, П.Е., Патерлини, Г., Алле, Б., и Тревисануто, Д. (2021). Синдром аспирации мекония: обзор повествования. Детская, 8(3),
- ^ Дудек, Рональд и Фикс, Джеймс. Серия обзоров совета директоров по эмбриологии (Липпинкотт, 2004). Проверено 4 марта 2007 г.
- ^ Медицинская школа Мичиганского университета, Кровообращение плода и изменения при рождении. Архивировано 27 мая 2007 г. в Wayback Machine . Проверено 4 марта 2007 г.
- ^ Эдох Д., Антви-Босайко С., Амузу Д. (март 2006 г.). «Фетальный гемоглобин в младенчестве и у взрослых с серповидноклеточной анемией» . Африканские науки о здоровье . 6 (1): 51–54. ПМК 1831961 . ПМИД 16615829 .
- ^ Джонсон П., Максвелл DJ, Тайнан М.Дж., Аллан Л.Д. (2000). «Внутрисердечное давление у плода человека» . Сердце . 84 (1): 59–63. дои : 10.1136/сердце.84.1.59 . ISSN 0007-0769 . ПМЦ 1729389 . ПМИД 10862590 .
- ^ Jump up to: а б Стрейк, ПК; Мэтьюз, виджей; Лупас, Т.; Стюарт, Пенсильвания; Кларк, Э.Б.; Стигерс, EAP; Владимиров, JW (2008). «Оценка артериального давления в нисходящей аорте плода человека» . УЗИ в акушерстве и гинекологии . 32 (5): 673–81. дои : 10.1002/uog.6137 . ПМИД 18816497 . S2CID 23575926 .
- ^ «Системы кровообращения плода и матери» . Швейцарский виртуальный кампус. Архивировано из оригинала 4 июля 2017 года . Проверено 29 июня 2011 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Кисеруд, Торвид; Ачарья, Ганеша (2004). «Кровообращение плода». Пренатальная диагностика . 24 (13): 1049–59. дои : 10.1002/pd.1062 . ПМИД 15614842 . S2CID 25040285 .