Захватывающий мир легких

Преображение: развитие и созревание легких. Почему недоношенные дети еще не «маленькие люди»

Девятнадцатого июля 2012 года уважаемое медицинское издание New England Journal of Medicine опубликовало материал под заголовком «Свидетельство роста легкого у взрослого человека». За сухим названием скрывалась сенсация. Что же произошло? Женщине тридцати трех лет, страдавшей от рака, удалили правое легкое. Многочисленные послеоперационные обследования, проводившиеся на протяжении пятнадцати лет, показали, что левое легкое постепенно росло. Поначалу этот факт не казался стоящим внимания, поскольку остатки легких после операции довольно часто увеличиваются в размерах – у них элементарно появляется больше места в грудной клетке. Но в данном случае увеличение размера объяснялось не просто расширением, а именно ростом новой ткани в левом легком. Никогда ранее ничего подобного не наблюдалось.

Этот медицинский отчет представлял собой двойную сенсацию. В первую очередь он опровергал все прежние представления о развитии и росте легких. Ранее считалось не подлежащим сомнению, что легкие развиваются еще в утробе матери и в какой-то степени продолжают это делать до 10-летнего возраста ребенка – к тому моменту количество альвеол достигает максимума. Далее легкие хоть и увеличиваются в размерах (за счет объема грудной клетки), но образование новой легочной ткани окончательно прекращено. Однако тут выяснилось, что легкие могут расти даже у взрослых, что природа умудрилась заново запустить уже завершенную программу развития этого органа. Не здесь ли кроется ключ к лечению легочных заболеваний, последствия которых ранее считались необратимыми? Mo- жет быть, существует возможность вырастить новые легкие? И чем объясняется этот феномен – возможно, все дело в интенсивных дыхательных тренировках после операции? Регенерация поврежденных легких за счет образования новой ткани – мечта любого пульмонолога, и вдруг появляется новый подход к ее осуществлению – через первоначальный код, через программу «Развитие легких»! Ведь если изучить процесс развития легких в утробе матери, можно овладеть нужными инструментами. Знание того, как образуются легкие, дает шанс «построить» их заново, повторно запустить программу и установить над ней медицинский контроль. Как же работает программа развития легких?

С одной стороны, этот процесс, как и беременность в целом, представляет собой гигантский строительный проект, в основе которого лежит некий таинственный код. С другой стороны, это еще и история любви. Она рассказывает о том, как два партнера ищут и находят друг друга и как затем они совместно реализуют свое жизненное предназначение: это долгий и таинственный процесс, полный препятствий, опасностей, противоречий и ошибок. Как и у любой истории любви, у нее есть конец, и он почти всегда счастливый. А иногда и трагический, к сожалению. Кроме того, это история чуда. Партнеры не знакомы и даже не догадываются (по всей видимости) о существовании друг друга, и все же какая-то неведомая сила руководит их действиями, корректирует в случае необходимости направление движения, подталкивает до тех пор, пока они не найдут друг друга и не сольются, обеспечивая дальнейшую жизнь. Это история соединения двух жизненно важных систем – дыхательной и кровеносной. Если не будет пограничной области, где кислород из вдыхаемого воздуха переходит в кровь, жизнь вне материнской утробы окажется невозможной. То, каким образом две системы встречают друг друга, – настоящее чудо, ведь они растут и развиваются порознь. В эмбрионе нет готовых «миниатюрных легких», которым просто надо вырасти за время беременности. Врачи, исследователи, анатомы, физиологи, биологи, философы смотрят на этот процесс и поражаются, а заодно и учатся. С каждым новым экспериментом и наблюдением они все больше понимают, как это происходит, но все меньше почему. Специалистам известны чертежи и конструкторские планы, они уже разглядели в этом микроскопическом мире большинство действующих лиц. Но кто контролирует процесс, кто им руководит? Что является движущей силой? Кто дирижер, а кто хореограф этого многомиллионного балета? Самые лучшие и честные эксперты признаются: не имеем ни малейшего представления. Чудо этой истории любви заключается еще и в том, что, начав следить за ней, оторваться уже невозможно, наблюдатель влюбляется в историю и ощущает счастье. Убедитесь сами: когда вам по-настоящему плохо, не слушайте слезливых песен, а лучше полистайте учебник по эмбриологии. Я не шучу: прочтите что-нибудь о развитии жизни в материнской утробе, а если чтение дается с трудом, просто посмотрите на картинки. Можно даже взять какую-нибудь детскую книгу на эту тему, если таковые существуют. И там вы обнаружите величайшее чудо нашего времени. Я гарантирую, что вы не сможете оторваться, даже если знаете, как будут развиваться события и чем все закончится. Это чтение вызывает зависимость, схожую с тем, как на Рождество мы смотрим по телевизору один и тот же старый фильм и всякий раз он трогает нас до глубины души.

Нравится хеппи-энд? Значит, эта история любви как раз для вас, у нее почти всегда счастливый конец. Дыхательная и кровеносная системы находят друг друга и живут вместе счастливо, пока не умрут.

– И это все?

– В принципе, да.

– Как-то не романтично получается.

– Это биология.

– Но вы же обещали что-то про любовь.

– Ладно, расскажу еще пару деталей.

Давайте вернемся к самому началу, примерно к третьей неделе существования эмбриона. На этом этапе ваш наследник имеет форму шара. Представьте конфету: снаружи твердый слой шоколада, а под ним мягкая сладкая начинка. Затем у этой конфеты появляются три обособленных образования: голова, грудь и живот – как у снеговика. Пока все просто. Но как образуются те трубки, по которым внутрь тела будет попадать воздух и пища? А вот как: в одном месте конфеты появляется углубление, достаточно глубокое. Нечто похожее происходит, когда вы надавливаете пальцем на воздушный шарик. Таким образом, часть шоколадной оболочки оказывается внутри начинки, образуя что-то вроде трубки. Из нее-то потом и формируются дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт. На протяжении нескольких дней трубка растет в длину, а затем разделяется на переднюю и заднюю части. Из передней развиваются воздухоносные пути, из задней – пищевод, а немного позднее и желудок с кишечником. Если разделение произошло с ошибками, между пищеводом и дыхательными путями может возникнуть «короткое замыкание» – так называемая фистула, или свищ. Для новорожденного это представляет опасность, поскольку через фистулу пища может попасть в дыхательные пути, вот почему сразу после родов подобный дефект устраняется оперативным путем. Первые четыре недели беременности крайне важны для развития легких, впрочем, как и для всех других органов. Эмбрион, как правило, не может пережить возникшие на этой стадии органические дефекты.

Рис. 3. Дыхательная и кровеносная системы соединяются в области альвеол. Мельчайшие кровеносные сосуды контактируют с тонкими стенками альвеол, за счет чего обеспечивается обмен кислорода и углекислого газа между воздухом и кровь

Но если данная фаза прошла без проблем, то примерно через 25 дней после зачатия на нижнем конце трубки уже можно обнаружить небольшие утолщения – правое и левое легкое. В последующие четыре недели появляются тонкие «щупальца» бронхов, которые дают первые разветвления. Правое легкое делится в виде исключения на три части (поэтому в правом легком выделяют три доли, а в левом – только две), в остальном же все соответствует строго заданной программе, бронхи делятся на каждой стадии ровно на две ветви. Это происходит всякий раз, когда один из воздухоносных канальцев достигает определенной длины. Тонкие каналы бронхов пронизывают начинку и постепенно вытесняют ее. Но и сама начинка играет важную роль в созревании легких. Во-первых, она является исходным материалом для поддерживающей соединительной ткани дыхательных путей. Из ее хрящей и мышечных клеток образуются характерные кольцеобразные утолщения, которые позволяют бронхам сохранять стабильную форму. Во-вторых, она оказывает помощь в рождении второй стороны нашей любовной истории – кровеносных сосудов легких, образующихся не из легочной трубки, а из крошечного сердечка, которое формируется в начинке неподалеку от легких примерно на 30-й день беременности. Этот маленький клубочек сосудов сразу же отправляется на поиски своего суженого. На ощупь, словно слепой, он пробирается сквозь тьму начинки, желая добраться до растущих дыхательных путей. Это напоминает долгую, очень долгую игру в жмурки. Тепло. Холодно. Еще холоднее. Теплее. Тепло. Горячо! Наконец, на седьмой неделе беременности, слепое нащупывание приводит к результату, возникает первый контакт между кровеносными сосудами и дыхательными путями. Все происходит случайно, как бы само по себе и незаметно для обоих партнеров, потому что требуется некоторое время, прежде чем из них образуется настоящая любовная пара. Момент такого первого прикосновения нашел свое отражение в одном из самых прекрасных стихотворений английской поэтессы Кристины Россетти:

Как жаль, что я не помню первый день,
И час, и встречу первую с тобою.

А вы помните? Как отразилась у вас в памяти первая встреча с вашим будущим мужем, партнером, женой, подругой? Нет, не первое свидание и не первый поцелуй. Это было бы слишком просто. Где вы впервые увидели друг друга? На сайте знакомств? Да уж, вы явно не поклонник романтики. Но в утробе матери все происходит по старинке, иначе человеческому существу не родиться.

После первой встречи кровеносные сосуды неизменно следуют тем же маршрутом, что и дыхательные пути, обвиваются вокруг них, словно виноградная лоза. Они все время чуть-чуть отстают, находятся на пару шагов позади. Тот, кто неосторожно сбивается с дороги, несет наказание, в результате не каждой невесте суждено встретить своего жениха. В полностью сформировавшихся легких примерно на 20 процентов больше кровеносных сосудов, чем дыхательных путей.

Неподалеку совершается еще одно чудо. Там растет диафрагма! Этот орган из мышц и сухожилий также формируется на основе внутренней начинки эмбрионального шарика. С четвертой недели беременности грудная полость все больше отделяется от брюшной. На десятой неделе диафрагма впервые приходит в движение! Благодаря этим первым нескоординированным и судорожным сокращениям околоплодные воды засасываются в дыхательные пути плода и выталкиваются оттуда. Диафрагма тренируется в совершении дыхательных движений, но не с воздухом, а с жидкостью, как у рыб. При этом происходит одно очень примечательное событие: первые вдохи неродившегося ребенка вызывают мощный выброс в кровь серотонина – гормона счастья. Нужны ли вам более убедительные доказательства того, что дыхание и счастье взаимосвязаны? Но упражнения диафрагмы не только приводят вашего малыша в состояние эйфории, они имеют куда более важную цель. Дело в том, что к моменту рождения диафрагма должна быть полностью готова к действию. С биологической точки зрения внезапный переход маленького организма от жизнеобеспечения через матку к автономному дыханию представляет собой беспрецедентный и очень рискованный шаг. Любой, кто хоть раз присутствовал на родах, может вспомнить, какими бесконечно долгими кажутся секунды между перерезанием пуповины и первым вдохом, первым криком ребенка.

Поступление околоплодных вод в растущие бронхи в результате движений диафрагмы способствует дальнейшему росту и делению как самих бронхов, так и сопутствующих кровеносных сосудов. Формирующиеся из них пары на протяжении последующих недель занимают все большее пространство в грудной полости. Вскоре мы можем зафиксировать уже 18 точек разветвления дыхательных путей. Свободного места становится все меньше. Дыхательные пути и кровеносные сосуды находятся накануне «свадьбы» и, как многие молодые пары, худеют, ведь надо же покрасивее выглядеть на фотографиях. Первоначально довольно грубые и толстые бронхи с каждым делением становятся все тоньше и нежнее и к концу 20-й недели достигают такого состояния, что газы получают возможность напрямую переходить из дыхательных путей в кровеносные сосуды и наоборот. Альвеолы еще не окончательно сформированы, но уже способны в какой-то мере обеспечивать газообмен (см. рис. 2).

Этот момент «обручения» имеет решающее значение для неродившегося ребенка. Даже если он появится на свет раньше времени, теперь у него будут хорошие шансы на выживание. До 20-й недели альвеолы отсутствуют и газообмен невозможен. Никакой, даже самый совершенный аппарат искусственной вентиляции легких не способен решить данную проблему. Самые ранние из недоношенных живых детей появились на свет после 21-й недели. Но это экстремальные случаи, своего рода медицинские чудеса, бросающие вызов теории вероятности. Большинство же недоношенных младенцев, рождающихся до 24-й недели, погибают. И это трагическая сторона нашей любовной истории. Влюбленные не находят друг друга и умирают. Однако после 20-й недели шансы на выживание резко возрастают с каждым новым днем, а на 30-й неделе они уже превышают 80 процентов. Начиная с 24-й недели идет образование полностью сформированных альвеол. К этому моменту бронхи разделяются в 23-й – и последний – раз и на их нежных окончаниях появляются округлые утолщения, пронизанные кровеносными сосудами. Каждый день возникает все больше новых пар. К тому же после 24-й недели альвеолы начинают вырабатывать стабилизирующую жидкость – сурфактант. По химическому составу сурфактант схож с обычной жидкостью для ополаскивания посуды. Это поверхностно-активное вещество предотвращает коллапс и склеивание альвеол во время выдоха. Производство сурфактанта в альвеолах может быть вызвано гормонами, в частности кортизоном, поэтому в случае угрозы преждевременных родов беременным назначают этот гормон. Кроме того, недоношенным детям после рождения вводят искусственный сурфактант, улучшая их дыхательные функции и повышая шансы на выживание. В идеальном случае у новорожденного в момент появления на свет есть от 50 до 100 миллионов полностью сформировавшихся альвеол. Но история любви на этом не заканчивается. К 15-му году жизни количество альвеол возрастает примерно до 400 миллионов, и лишь потом развитие прекращается. Общая площадь поверхности всех альвеол составляет 90 м², то есть около половины теннисного корта. Это в три раза больше, чем у кишечника, и в 45 раз больше, чем у кожи.

Можно ли в полной мере осознать эту чудесную историю? Вряд ли. Вы можете наблюдать и удивляться. И принимать меры. Ведь, несмотря на успехи в деле выхаживания недоношенных детей, незрелость их легких может сказываться на протяжении всей жизни. Потом лишь некоторым удается достичь максимально возможного объема легких, а у многих отмечаются частые инфекции либо заболевания типа астмы или ХОБЛ. История дыхательных путей и кровеносных сосудов напоминает нам о том, насколько уязвимы дети в дородовой фазе и что с ними может случиться еще в утробе матери. Мы не устаем подчеркивать, что забота о легких будущего ребенка должна начинаться задолго до родов, что и на самих беременных, и на их партнерах лежит большая ответственность. Ведь беременные женщины делят свое тело с хрупким существом, которое ничего не может сказать и не в состоянии постоять за себя. Не забывайте и о том, что после родов легкие продолжают развиваться, они остаются уязвимыми и нуждаются в защите. Мир для них полон угроз, и не все мы способны контролировать. Правда, с основными вирусами, вызывающими простуду, ребенок справляется самостоятельно. Но когда к ним добавляется еще и пассивное курение, загрязнение воздуха вредными веществами, то становится слишком сложно. У ребенка нет выбора, дальше астма и другие хронические заболевания дыхательных путей. Нет смысла переживать из-за того, что ваш ребенок маленького роста и никогда не будет блистать на подиумах Парижа и Нью-Йорка. А вот то, что у него никогда не будет стопроцентного объема легких, должно заставить опечалиться! Равенство возможностей касается не только образования и социального статуса, оно должно распространяться и на физическое развитие. Конечно, «сумасшедшие» родители, сдувающие со своего ребенка каждую пылинку, на родительских собраниях могут действовать всем на нервы. Но если речь идет о дородовой фазе, то я ничего не имею против такого «сумасшествия». Наоборот, на этой стадии развития хотелось бы его побольше.