Для понимания патофизиологии болезни гиалиновых мембран необходимо знать явления, сопутствующие первому дыханию. По существу болезнь гиалиновых мембран — это частичное сохранение состояния дыхательной и сердечпо-сосудистой систем, характерного для плода, или возвращение к этому состоянию. Какие бы другие факторы ни влияли на течение событий, основные затруднения, по-видимому, связаны с недостаточной активностью сурфактанта.
Основная мысль о болезни гиалиновых мембран как пороке развития, по-видимому, правомочна, потому что эта болезнь наблюдается преимущественно у недоношенных младенцев; младенцы, рожденные в срок, заболевают ею редко. Прежде чем легкие достигнут необходимой степени зрелости, в матке должна произойти четко определенная последовательность биохимических изменений. Если рождение младенца произойдет до завершения всей последовательности этих изменений, новорожденный, чьи легкие незрелы, не способен нормально существовать в газообразной окружающей среде. Основные факторы, которые влияют на развитие болезни гиалиновых мембран. При дальнейшем изложении мы будем иметь в виду прямоугольники с Цифрами, изображенные на этом рисунке. Сохранение плодного состояния (1) может быть вызвано как недостатком сурфактанта, так и повышенной резистентностью легочных сосудов. Последняя Должна обычно исчезнуть при нормальном расширении легких, по ее исчезновение предотвращается в незрелых легких из-за недостатка сурфактанта. В большинстве случаев при рождении в легких, вероятно, имеется достаточное количество сурфактанта, чтобы обеспечить приемлемое эффективное дыхание, так как его синтез, активируемый метилтрансферазой, начинается очень рано.
Однако этот путь продуцирования сурфактанта, по-видимому, прекращается вскоре после рождения, потому что он очень чувствителен к гипоксии и ацидозу. Система синтеза сурфактанта, активируемая фосфохолинтрансферазой, не так чувствительна к этим воздействиям, но в это время она еще не созрела, поэтому при рождении и в течение короткого времени после него большинство младенцев дышат без значительных затруднений. Но короткое дыхание становится более затрудненным, так как сурфактант, синтезированный системой, активируемой метплтрансферазой, расходуется, но не возмещается. Вследствие этого установление нормальной функциональной остаточной емкости легких (альвеолярной устойчивости) становится невозможным. Альвеолы которые раздуваются но время вдоха, вновь спадаются в конце выдоха. Каждое последующее дыхание требует затраты таких же усилий, как и первое; спавшиеся альвеолы необходимо вновь раздувать. Таким образом, работа, затрачиваемая на процесс дыхания в этом случае, является огромной по сравнению с работой зрелых легких: ведь усилие, равное усилию, необходимому для первого дыхания, затрачивается в этом случае и на каждое последующее дыхание. По мере того как младенец слабеет, он не в силах добиться раздувания все большего количества альвеол.
Ателектаз (2), уже имевшийся в некоторой степени в легких младенца при рождении, распространяется на все большую площадь легких. Снижение тока крови через легкие в результате сосудистого спазма происходило с самого начала внеутробного дыхания (2А). Эти два фактора (2, 2А) вызывают развитие гипоксии и гиперкапнии. По мере того как гипоксия затягивается, для окисления глюкозы и гликогена активируется анаэробный гликолиз. Вредным побочным продуктом этого процесса является возрастающее количество молочной кислоты, что вызывает развитие обменного ацидоза (3).Кроме того, двуокись углерода не может быть выделена из организма через легкие из-за ателектаза и малого притока к легким крови, доставляющей к ним это вещество. Возникающее в результате этого накопление С02 (гиперкапния) вызывает развитие дыхательного ацидоза (3); поэтому рН крови значительно понижается. Гипоксия и ацидоз усиливают имевшийся до этого спазм сосудов (4), который в свою очередь еще более уменьшает приток крови к легким (гипоперфузия легких) (2А). Гипоксия и ацидоз приводят также к повреждению капилляров и некрозу альвеол (4А); оба эти процесса увеличивают недостаток сурфактанта (4Б), замедляя его продуцирование. Как следствие продолжается развитие прогрессирующего ателектаза (2). Недостаточное расширение легких и сохрапение высокой резистентности сосудов легких приводит к увеличению кровяного давления в малом круге кровообращения.
Смешивание венозной крови с артериальной (право-левосторонний шунт) через овальное отверстие, происходившее во время пребывания младенца в утробе матери, продолжается и после его рождения. Если давление в малом круге кровообращения достаточно высоко по сравнению с давлением в аорте, смешивание венозной крови с артериальной (право-левосторонний шунт) происходит также и через артериальный проток. Действие этих внелегочных шунтов выражается в отводе крови от легких. Такой тип сердечно-легочного кровообращения, характерный для плода, имеется в той или иной степени у каждого младенца, страдающего болезнью гиалиновых мембран. Вся эта последовательность событий может быть приписана достаточному расширению легких и неспособности поддерживать альвеолярную устойчивость в результате первичного недостатка сурфактанта. Некоторые исследователи считают, что недостаток сурфактанта является следствием внутриутробной асфиксии а не просто пороком развития легких. Согласно этой концепции, асфиксия вызывает спазм легочных сосудов в матке.
Возникающая в результате этого ишемия повреждает стенки альвеол и замедляет продуцирование сурфактанта. Действительно, частота возникновения внутриутробной асфиксии у недоношенных младенцев выше, чем у младенцев, рожденных в срок, но большинство младенцев, страдающих болезнью гиалиновых мембран, не имеют признаков предшествующего стресса. Острая асфиксия, вероятно, усиливает незрелость легких. В настоящее время наиболее привлекательной гипотезой является концепция, согласно которой первичный недостаток сурфактанта связан с недостаточной зрелостью младенца. Упругость легких при болезни гиалиновых мембран понижается. Упругость является функцией эластичности ткани легких. Она характеризует способность легких увеличиваться в объеме в ответ на определенную величину давления, действующего на легкое во время вдоха.
При болезни гиалиновых мембран требуется значительно большее давление, чтобы достигнуть той же степени расправления легких, которой достигают при этом давлении здоровые легкие. Давление, равное 35 см вод. ст., при котором обычно полностью расправляются здоровые легкие, вызывает лишь небольшое раздутие легких у младенцев, страдающих болезнью гиалиновых мембран. Поэтому говорят, что аномальная легочная ткань является более «жесткой», или менее эластичной. Упругость выражается в мм (изменение объема), деленных па см. вод. ст. (изменение давления), или в мл/см вод. ст. Жесткость больных легких, а следовательно, их ограниченная способность к растяжению приводит к значительному увеличению работы, необходимой для осуществления дыхания у этих младенцев. Благодаря этому свойству легких для лечения младенцев, страдающих ВГМ, допускается кислородная терапия при помощи создания положительного давления в конце выдоха (обсуждается далее). Роль гиалиновых мембран в нарушении дыхательной функции легких точно не установлена. В прошлом считалось, что они возникают исключительно в результате аспирации первородной смазки, покрывающей кожу плода, и других частиц вещества, находящихся в околоплодной жидкости. Однако впоследствии стало очевидно, что они являются главным образом продуктом омертвления клеток 15 альвеолах и терминальных респираторных бропхиолах. Гиалиновые мембраны сами по себе не вызывают развития ателектаза. Они, вероятно, способствуют снижению упругости легких.