Внутриутробное развитие сердечной системы ребенка

«Сердце — оно источник наших чувств, увлечений, любви. Оно позволяет вкусить радость жизни.
Да, удивительный этот орган — сердце!»
(из анимационного сериала о строении тела человека для детей «Жила-была жизнь» ). Сердце  —  важнейший и сложный по строению физический орган человека.  
Это обусловлено, с одной стороны его основными функциями для всего человеческого организма, с другой – обеспечивает широкое  многообразие врожденных пороков развития.  

Из школьной программы по биологии мы помним, что сердце человека имеет 4 камеры (2 предсердия и 2 желудочка), выполняющего роль насосной функции. Правая половина (правое предсердие и правый желудочек) сердца собирает использованную бедную кислородом кровь и направляет в легкие. Левая половина (левое предсердие и левый желудочек) получает из легких оксигенированную кровь и посылает тканям и органам человека. Таким образом, благодаря сердцу поддерживается «часовой механизм» снабжения питанием органов и возврат использованной крови кислородом от органов в легкие. Формирование сердца уже начинается с ранних сроков беременности и на этапах эмбриогенеза выполняет свою основную функцию кровообращения плода. Эмбрионегез сердца представляет собой поэтапное строительство сердечных структур со 2 по 6 неделю беременности. Именно этот период является особенно чувствительным со стороны факторов риска развития врожденных пороков сердчечно-сосудистой системы малыша, которые мы разберём в нашей следующей статье.

Закладка сердца появляется у эмбриона в конце 2-й недели развития из простых 2-х сердечных трубок, которые сливаясь воедино, образуют общую сердечную трубку и кровь поступает одним сплошным потоком .
В конце 3-й — начале 4-й недели у эмбриона совершается неравномерный рост сердечной трубки и это приводит к изменению и усложнению формы. Образуется сигмовидное или S-образное сердце, в котором различают венозный синус, следующий за ним венозный отдел (первичный желудочек), артериальный отдел (первичное предсердие) и затем общий артериальный ствол. Сердце на этой стадии однокамерное и в этот период оно начинает сокращаться.
В дальнейшие стадии развития венозный и артериальный отделы сердца разрастаются, и между ними возникает глубокая перетяжка. Оба колена артериального отдела постепенно срастаются. Так формируется двухкамерное сердце эмбриона (4-я неделя развития ).
На этой стадии существует лишь большой круг кровообращения; малый круг складывается позже в связи с развитием легких. Дальнейшим этапом развития является образование межпредсердной перегородки (стадия трехкамерного сердца или 5-6 неделя развития).

На 6-й неделе развития эмбриона происходит разделение желудочковой камеры посредством межжелудочковой перегородки, а также одновременно формируются клапаны и происходит разделение общего артериального ствола на аорту и легочную артерию (стадия четырехкамерного сердца).

На сроке в 6–7 недель, в уже практически “готовом” сердце заканчивается построение межжелудочковой перегородки, разделяющей правый и левый желудочек сердца.
Кровообращение плода имеет свои особенности в отличие от взрослых, так как дыхательная и пищеварительная системы внутриутробно практически не функционируют.
Итак, как же малышу удается обходиться без дыхания, печенек и вкусных булочек?

Все питательные вещества и кислород поступают с кровью матери путем вспомогательных приспособлений, к которым относится плацента, пуповина и фетальные коммуникации (венозный проток, овальное окно и артериальный проток).
Фетальные коммуникации – это сердечные структуры плода, с помощью которых кровь смешивается (в отличии от взрослых) и большая часть поступает в левые отделы, так как легкие не совершают газообмен. Давайте, подробно проанализируем, как это происходит.

Пупочная вена из плаценты собирает богатую оксигенированную (артериальную) кровь с питательными веществами и направляет к печени, где она разделяется на 2 ветви: воротная вена и венозный проток. Воротная вена кровоснабжает органы брюшной полости (печень, кишечник и тд.).
Венозный проток – 1- фетальная коммуникация или сосуд, соединяющий пупочную вену с сердцем плода. Смешивание крови происходит на уровне нижней полой вены, она в свою очередь собирает бедную использованную кровь (венозную) из нижней части туловища.
Далее смешанная кровь направляется к правому предсердию, туда же из верхней части тела поступает венозная кровь из верхней половой вены.
Ток крови из правого предсердия в правый желудочек делится на 2 пути, связанные с отсутствием дыхания малыша.
Первый путь начинается с поступления крови из правого предсердия в правый желудочек и далее в лёгкие с помощью легочного ствола, который разделяет на правое и левое легкие свои ветви.
Так как альвеолы не производят газообмен и заполнены жидкостью (происходит системный спазм всех артериол), где 1/3 часть крови возвращается через легочные вены в левое предсердие.
Второй путь: оставшаяся 2/3 часть крови вынуждена поступать через такие фетальные коммуникации, как овальное окно и артериальный проток.

Овальное окно – 2 — фетальная коммуникация представляет собой отверстие с клапаном между предсердиями. Поступившая смешанная кровь в левое предсердие притекает в левый желудочек и далее в аорту, где она разноситься по всем органам плода. От брюшной аорты отходят 2 пупочные артерии, отдающие кровь вновь плаценте углекислый газ и продукты жизнедеятельности плода. Важно отметить, что в плаценте кровь матери и плода ни в ком случае не смешивается, кровяные клетки матери отдают кислород и принимают «отходы» от кровяных клеток малыша.

Артериальный проток – 3 — фетальная коммуникация или сосуд соединяющий легочный ствол (ЛС) с аортой, где кровь сбрасывается в аорту.

Учитывая  такой сложный и многоэтапный механизм развития сердечно-сосудистой системы, различного рода воздействия на организм беременной в эмбриональном и раннем плодовом периодах могут приводить к возникновению широкого спектра врожденных аномалий этой системы. И об этом мы поговорим в следующей статье.

Характеристика кровообращения. В эмбриональный период (2-8 нед) имеет место желточное кровообращение. Сердце начинает формироваться на 4-й неделе, сначала в форме двухкамерного, к концу 5-й недели становится трехкамерным (два предсердия и один желудочек), а к 7-й неделе — четырехкамерным. Параллельно происходит закладка и формирование сосудов. ЧСС на 6-й неделе составляет 110 уд/мин, а на 8-12-й неделе — 170 уд/мин. К 3-му месяцу кровообращение обеспечивает движение крови в теле эмбриона и желточном мешке. После 3-го месяца кровообращение плода и материнского организма становится раздельным, контакт происходит через плаценту, которая выполняет функции легких, кишечника и почек. Через плаценту протекает примерно 800 мл/мин материнской крови, а к плоду доходит 130 мл/мин/кг массы тела, т.е. -50% крови плода. От плаценты наиболее оксигенированная кровь (НЮ2 -80%) по пупочной вене оттекает к печени, затем она превращается в венозный проток, впадающий в нижнюю полую вену, в которую также поступает кровь от нижней части тела и печени (НЬ02 -25%). В этой связи смешанная венозная кровь полой вены имеет насыщение кислородом около 60%. Кровь из нижней полой вены попадает в правое предсердие. Сюда же поступает кровь из верхней полой вены (НЮ2 -80%). Поэтому в правом желудочке высокое давление крови.

У плода большая часть крови из правого предсердия через овальное отверстие попадает в левое предсердие, часть крови — в правый желудочек и далее — в легочной ствол. Легочные сосуды в связи с отсутствием дыхания в значительной степени закрыты. Из-за создавшегося сопротивления основная часть крови (2/3) из легочного ствола через артериальный, или боталлов, проток направляется в аорту дистальнее отхождения сосудов сердца, головы и верхних конечностей. Это возможно по причине того, что давление в аорте у плода ниже, чем в легочном стволе. Поэтому указанные отделы тела снабжаются большим объемом крови и быстрее развиваются, чем нижняя часть тела. От подвздошных артерий отходят две пупочные артерии, по которым в составе пупочного канатика большая часть крови возвращается в плаценту (рис. 9.3, б).

Физиологические свойства сердца. Мембранный потенциал покоя в кардиомиоцитах имеет более низкую величину, что связано с малой проницаемостью мембраны для калия и высокой — для натрия.

Рис. 9.3: Изменение структуры системы кровообращения в онтогенезе: а — кровообращение плода; б — движение крови в плаценте; в — кровообращение после рождения;

• 1 — пупочные артерии; 1а — боковые пупочные связки (заросшие артерии); 2 — ворсинки; 3 — мельчайшая артерия, приносящая кровь в ворсинку; 4 — мельчайшая вена, уносящая кровь из ворсинки;
• 5 — промежутки между ворсинками, заполненные материнской кровью поступающей из артерий (6) и вытекающей в вены (7) материнского организма; 8 — пупочная вена; 8а — круговая связка печени (заросшая вена);
• 9 — пупочное кольцо; 10- воротная вена; 11 — печень; 12 — нижняя полая вена; 13 — отверстие между предсердиями; 13а — заросшее отверстие;
• 14 — легочная артерия; 15 — боталлов проток; 15а — заросший боталлов

проток; 76-легкое

(по А.Н. Кабанову, А.П. Чабовской, 1975)

а

б

К моменту рождения мембранный потенциал покоя достигает уровня взрослых. Фаза деполяризации потенциала действия имеет низкую скорость в связи с активацией медленных Са 2/Ыа-каналов.

Активация быстрых Ыа -каналов начинается позже и совпадает по времени с появлением парасимпатической иннервации сердца (после 12-й недели). Кардиомиоциты плода содержат примерно в 2 раза меньше миофибрилл, чем у взрослого человека, поэтому сила сокращения миокарда на единицу поперечного сечения в 2-3 раза меньше. Сокращение кардиомиоцитов плода в большей степени, чем у взрослых, зависит от внеклеточного содержания Са12. В последней трети внутриутробного периода величина систолического объема составляет 1-3 мл, минутного объема — 150-450 мл, ЧСС — 130-140 уд/мин. Однако индекс сократимости сердца с учетом массы тела и низким периферическим сопротивлением сосудов не уступает или даже превышает величины взрослых людей. Это свидетельствует о том, что сердце плода работает почти с полным использованием резерва сократимости. На электрокардиограмме (ЭКГ) обычно регистрируется правограмма в связи с относительной гипертрофией правого желудочка. Тоны сердца начинают регистрироваться с 18-20-й недели, сначала систолические, позднее — диастолические.

Регуляция деятельности сердца. Уже у плода появляются внут-рисердечные механизмы регуляции, проявляющиеся в эффекте Старлинга: усиление сокращения сердечной мышцы в ответ на увеличение ее растяжения. Нервная регуляция появляется также довольно рано: сначала появляется парасимпатическая иннервация (с 12-13-й недели беременности), затем — симпатическая (с 20-й недели). С середины беременности активность симпатического отдела начинает превышать активность парасимпатического. В результате гуморальные адренергические механизмы быстрее модулируют сердечную активность плода. Но плотность симпатических нервов в ССС плода очень мала. Что касается парасимпатической системы, то функционально она оказывает очень малое влияние на сердце плода вплоть до самой последней стадии его фетального созревания.

Система кровообращения плода малореактивна, и в этом еще одна ее особенность. Низкая реактивность, возможно, более всего зависит от того, что пупочно-плацентарные сосуды находятся в расширенном состоянии, их тонус крайне низок, что уменьшает периферическое сопротивление сосудов. Это во многом и обеспечивает гашение сердечно-сосудистых реакций и уменьшает нагрузку на сердце.

Выраженная гипоксемия, гиперкапния или комбинация обоих факторов обычно вызывают повышение ЧСС и АД.

У плода, подобно тому, как это происходит и у взрослых, отмечается перераспределение кровообращения при изменении газового состава крови в соответствии с потребностью тканей в кислороде. Сердце рано начинает реагировать на стресс, вызванный гипоксией или кровопотерей (у человека реакции появляются после 10-й недели беременности), однако рефлексы с баро- и хеморецепторов сино-каротидной зоны и дуги аорты у плода выражены слабо.

Во время движений у плода происходит повышение АД, что обусловлено увеличением ЧСС, но не нарастанием сосудистого тонуса. Артериолы и капилляры полностью или почти полностью раскрыты и общее периферическое сопротивление в этой связи минимально.

В целом же к концу созревания плода в норме устанавливается значительная степень нервного контроля ССС. Системное кровообращение у зрелого плода (как и у новорожденного ребенка) характеризуется нейрогенной гипертензией.