第一节　出生前的生理调节

胎儿的生理与新生儿在结构和功能上都有根本的区别。胎儿在子宫内能够很好地适应相对低氧的环境，而且肺泡内充满肺液，肺的发育仅处于生长发育阶段，从宫内生活到宫外生活的过渡需要快速、复杂、精密的步骤完成，这样才能确保新生儿能够存活下来。

一、胎儿循环与胎肺的发育

当胎心在妊娠约22天开始跳动时，人类的胎儿循环就开始。卵黄囊和胎盘最初都提供气体交换，直到妊娠第10周时胎盘提供的交换占到优势。因含氧量丰富的孕妇血液与自由流动在胎盘空间内含氧量低的血液混合，所以提供给胎儿的血液中的氧含量低于产妇的子宫动脉血，导致胎儿生活在相对低氧的环境中。胎盘通过脐静脉向胎儿提供氧气和营养。流经脐静脉的血液在肝脏水平分为两部分，小部分血液进入肝循环，其余大部分进入静脉导管。进入静脉导管的大部分血液的血流方向正对卵圆孔，因此，这些富含氧气和营养的血液直接穿过卵圆孔被引导至左心房，而下腔静脉和上腔静脉回流的胎儿代谢后的静脉血仍然进入右心房被送入右心室；经右心室进入肺动脉，然后穿过未闭的动脉导管进入降主动脉。而经卵圆孔进入左心房的从胎盘直接引入的富含氧气和营养的血液经左心室输出进入升主动脉、主动脉弓，并与肺动脉输出的静脉血在动脉导管混合前将富含氧气和营养的血流输送到大脑、冠状动脉和上身的血管，这就是胎儿循环过程（图2-1）。在胎儿期，胎肺对氧合没有贡献，只是一个生长发育过程。

肺部发育分为两个阶段：生长阶段及成熟阶段。孕3个月时，肺芽从前肠分离。随后，肺芽细分并形成支气管肺段。气道的气体交换部分是在孕中期的小管期形成的。肺泡腺管期发育在妊娠24周基本完善，至妊娠36周囊泡分隔基本成熟。在发育的两个阶段中，远端肺上皮细胞主动将肺泡液分泌到支气管树，这导致胎儿气道内液体增多并聚集。与新生儿肺相比，胎儿的肺因肺泡液的积聚而处于扩张状态。由于肺泡液扩张引起的肺内血管压力升高会导致肺血管阻力增加。这种呼吸道液体的充盈对刺激胎儿肺部发育至关重要。

由于将富含氧气的血液优先分流到右心室，到达胎儿肺循环的血液的氧饱和度约为55%。胎儿血氧不足会降低肺血流量，从而抑制一氧化氮和前列环素的合成，导致肺血管阻力增加。妊娠期间胎儿肺的结构和功能都有变化，胎儿呼吸从妊娠10周开始，并与快速动眼睡眠有关，它被低氧血症抑制，并被高氧血症刺激，这种呼吸运动对于肺部发育很重要。

肺间充质细胞包含各种成纤维细胞及血管和淋巴管内皮与神经网络，以及复杂的细胞外基质。干扰任何细胞的功能，都会破坏肺部分支，从而最终导致气体交换面的发育受到破坏。至孕40周（足月妊娠）时，胎儿的肺泡化完全成熟，能适应宫外生存。

二、肺液的生理作用及组成

（一）肺液的生理作用

1.有利于肺的发育

胎儿时期，肺因肺液而过度扩张，扩张的气道对刺激肺部发育非常重要。

2.有利于生后呼吸的建立

肺液充满肺泡，使肺处于扩张状态，防止出生后气道阻塞和肺不张。

3.肺液的含量基本等同于肺功能残气量

对于肺功能残气量的形成和呼吸维持有重要的意义。

（二）肺液的组成

胎儿肺从小管期开始即充有液体，含量为20～30ml/kg，足月时为30～35ml/kg，大致与功能残气量相当，占肺总容量的40%，并且处于不断更新中。胎儿期肺液的产生主要是由肺泡上皮细胞内氯离子通过上皮细胞的主动转运和钠离子的平行移动进入肺泡腔而产生。肺液的渗透压与肺间质液及血浆基本相同，主要成分包括Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、葡萄糖等电解质溶液。

三、肺液的产生及清除

胎儿的肺液是由肺泡上皮细胞的钠离子流和氯离子流移动产生，肺液在肺泡腔中聚集。肺泡上皮细胞离子转运的机制取决于基侧膜的Na⁺-K⁺-ATP酶和顶膜的氯离子和钠离子通道的活性。肺液的渗透压与肺间质及血浆基本相同，均高于羊水。由肺组织通过气管、口鼻排出，再被吞咽进入消化道。排出胎儿体外的部分就构成为羊水的一部分。羊水量也随着胎龄的增加持续增多，使胎儿呼吸道扩张，进一步刺激肺的生长。当胎儿呼吸运动发生时，规律的膈肌运动，可以使肺液在气道内来回流动，有利于维持肺的扩张，被肺液支撑和膨胀的支气管末端，有利于刺激肺泡的生长。胎儿肺的加速扩张是胎儿肺生长、发育的强有力的刺激。

胎儿的肺液在妊娠过程中逐渐出现了改变。出生前胎儿肺液的含量也同样发生变化，这是由于Ⅱ型肺泡上皮细胞在孕晚期由于胎儿皮质醇水平升高的作用下，肺表面活性物质分泌增多引起的。肺表面活性物质的脂蛋白结构，其功能是降低肺泡的表面张力，从而使肺组织在较低压力下可充气，而不至于塌陷。在妊娠28周之前，只有肺泡管和一些基本的肺泡芽；因此，妊娠30周之前出生时，肺泡未发育完成，缺乏气体交换面（gas exchange surface，GES）和肺表面活性物质；不仅如此，间充质的主要成分如血管和淋巴管内皮，以及间充质基质成分都未发育完成。GES在胚胎期的成熟是在充满肺泡液的环境下发生的，相当于呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP），约为2.5cmH₂O。如过早分娩后，肺泡芽的后续成熟过程均发生在充满空气的负压呼吸环境中而非充满肺泡液的环境下发生。因此，分娩超早产儿之后，予以正压通气，氧气治疗和/或过多的液体循环负荷时，GES成熟都会出现问题，从而导致GES的发育停滞或异常。

足月儿在出生过渡期的主要挑战是肺泡液的快速排出或吸收。胎儿肺液的清除也从出生前开始，随着宫缩的规律发动而增加，在分娩期间和刚出生的新生儿，肺泡上皮细胞停止产生肺液，且儿茶酚胺分泌加剧，导致了Na⁺-K⁺-ATP酶的活性升高，使肺泡细胞内钠离子主动转运到肺间质，从而使肺液从肺泡内主动转运出肺泡。同时肺泡壁微孔扩张，使肺液被吸收到间质、淋巴管和毛细血管，这一过程由甲状腺激素、糖皮质激素和肾上腺素调控。在一些动物模型中，发现胎儿的一部分气道液是通过吸气过程中上皮的跨上皮压力梯度增加而被清除，其作用是将液体回吸收到组织中，然后通过肺微循环和淋巴管将其清除。因此，肺泡腔内水会跟随钠很快被吸收到肺间质中，在动物模型中可在肺静脉和淋巴管周围发现“袖套样”的液体流动。胎儿肺液的有效清除会降低肺血管阻力，肺泡液很大一部分迅速地从肺淋巴干向上排出，通过胸导管进入中央静脉循环；增加的血管内液量会导致新生儿生后血容量的增加。因此，液体吸收过程的延迟或Na⁺-K⁺-ATP酶途径的功能异常或突变都可能表现为新生儿短暂性呼吸困难（也称新生儿湿肺）。

出生时肺的神经内分泌系统也参与了肺液的清除。在分娩初期和生后早期，肾上腺素可通过兴奋肾上腺素能受体促进肺液的重吸收，肾上腺素能受体阻滞剂可以抑制肺液的重吸收。一氧化氮因可以降低肺血管阻力，可以使肺液生成减少。5-羟色胺、多巴胺、抗利尿激素都可以减少肺液的产生和促进肺液的重吸收。