人体肺血管的解剖结构与生理特征

　　摘    要：　肺血管血容量约占心血管系统的9%,对维持人体呼吸功能和心脏循环的稳定起着重要作用。肺血管的先天发育异常和解剖生理功能的紊乱均可导致肺血管疾病,如肺动脉高压、肺栓塞、肺血管炎等。因此,了解肺血管的发育及解剖生理学特征对肺血管疾病的发病机制研究至关重要。

　　关键词：　肺血管; 发育; 解剖; 生理;

　　Abstract：　Pulmonary vascular blood volume accounts for about 9% of the cardiovascular system and plays an important role in maintaining the stability of human respiratory function and cardiac circulation. Congenital developmental abnormalities of pulmonary vasculatures and disorders of anatomical and physiological functions can lead to pulmonary vascular diseases,such as pulmonary hypertension,pulmonary embolism,pulmonary vasculitis,etc. Therefore,understanding the development and anatomical physiology of pulmonary vasculatures is essential to the study of the pathogenesis of pulmonary vascular diseases.

　　Keyword：　pulmonary vasculature; development; anatomy; physiology;

　　肺部血管系统是心血管系统的重要组成部分，是一个相对密闭的管道系统，其血容量约占心血管系统血量的9%[1]，肺循环可提供肺部所需的营养物质，并维持着心血管系统的稳定。人类心脏和肺之间的血管连接于胚胎34 d左右建立[2]，肺血管发育是胎儿肺发育的重要组成部分，可在高度调控的条件下通过肺血管生成和肺血管再生发生[3]。肺血管主要分为以肺动脉和肺静脉为主的肺部功能性血管和以支气管动脉和支气管静脉为主的肺部营养性血管，两类血管共同完成肺部营养物质运输和气体交换，维持机体呼吸功能的稳定。以上任何肺部血管的发育异常或解剖生理功能紊乱均可导致肺血管疾病的发生，如肺动脉高压、肺栓塞、肺血管炎等。因此，认识和了解肺部血管发育的特性和解剖生理特点具有重要意义。
 

　　1、 肺血管的发育

　　肺血管发育是胚胎时期肺发育的重要部分，人类肺发育分为5个可重叠阶段，分别为胚胎期（妊娠第4～7周）、假腺期（妊娠第5～17周）、小管期（妊娠第16～26周）、囊状期（妊娠第24～38周）和肺泡形成期（妊娠第36周至婴儿期）[4]。肺循环源于动脉干，从胚胎期开始形成，动脉干随后分支为升主动脉和肺动脉干。肺部动脉和静脉在假腺期发育形成。在肺发育的小管期，肺毛细血管数量显着增加并与上皮紧密排列，形成第一个空气-血液屏障，在囊状期继续成熟。到肺泡期，未成熟的双层毛细血管网融合形成一个毛细血管层，从而实现有效的气体交换。目前有研究认为，肺泡的发育与肺血管的发育密切相关，大多数人在出生后肺泡仍继续形成，出生后的毛细血管床也通过新生血管继续扩张，从出生到成年肺毛细血管表面积可增加20倍，毛细血管容积可增加35倍，形成了精密的肺微血管网络[3]。

　　肺部血管循环的发生主要包括血管生成和血管再生两个过程，血管生成是血管母细胞或内皮前体细胞对局部信号（如生长因子、细胞外基质）的响应而发生迁移和分化，形成新生血管的过程。血管再生是指在已有血管的基础上形成新的血管[5]。目前肺血管发育模型主要包括3类：第一类认为肺中心血管再生与肺周围血管生成同时发生[6];第二类认为血管生成在肺发育的早期阶段发挥作用[7]；第三类认为远端血管再生可能是肺血管形态发生的机制[8]。尽管有很多肺血管生成的相关模型被提出，但肺血管前体的起源目前尚未完全得到证实。由于肺和心脏于胚胎发育时期在时间和空间上的高度相似性以及腔室之间的组织学相似性[9]，认为肺血管发育可能起源于某共同且多能的中胚层前体[5]。对于肺血管发育模型的研究，尚缺乏复杂细胞系追踪的工具和基于时间的相关信号分布的检测手段。

　　促进肺血管发育的信号通路也是目前研究的热点话题，但是尚缺乏相关的研究证据。有研究认为，前肠内胚层中Shh、Bmp和Wnt信号配体的表达参与了肺呼吸系统发育，因此认为上述信号可能调节肺血管的发育过程，但有待更多的研究证实[10]。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）目前被认为是肺血管生成的关键因素[11]，研究较为广泛。一氧化氮（nitric oxide,NO）在肺血管结构发育中的潜在作用尚不清楚，但小鼠的晚期胚胎和新生儿小鼠内皮型一氧化氮合酶缺乏者，肺远端动脉稀少，肺泡化程度降低[12]，因此认为NO可能与肺血管的发育相关。此外，已认识到许多因子（如转录因子、生长因子和细胞外基质等）与肺血管系统的发育相关，但确切的机制尚不完全明确。因此，对肺血管发育所必需的信号通路的研究可能有助于揭示肺血管疾病血管再生和重塑机制。

　　2 、肺血管的解剖结构

　　胎儿时期肺循环尚未完全建立，胎盘是胎儿的主要气体交换器官，胎儿肺仅可接受少量的血流。含氧血液通过卵圆孔从右心房进入左心房而非肺循环，由右心室泵出的大部分血液通过动脉导管返回主动脉，动脉导管是连接肺动脉干和降主动脉的血管。出生后新生儿开始呼吸，肺血流量增加，肺部成为气体交换的器官[13]。由于系统血管阻力和压力的变化，卵圆孔和动脉导管随着肺循环的建立而闭合。若闭合出现异常，可患先天性心脏病。出生时肺循环的正常建立依赖于肺血管活性物质以及相关机械因素致血管张力的改变。

　　肺循环建立后，根据肺部血管功能的不同，主要将肺循环血管分为两类：一类为肺动脉和肺静脉，其为肺部的功能血管；另一类为支气管动脉和支气管静脉，是肺部的营养性血管。肺血管的血流模式随着血管直径的变化而发生改变，各段肺血管因解剖学上的差异而不同。肺循环是一类以低阻力、高顺应性为特征的血管床[14]，许多因素如心输出量、呼吸和体位等可影响其血流动力学特征。

　　2.1 、肺动脉和肺静脉

　　肺动脉和肺静脉是肺循环的主要组成部分，主要负责肺内气体的交换。肺动脉干起自右心室的动脉圆锥，至主动脉弓下方分为左右两支肺动脉[15]，每支的直径约为肺动脉干的一半。右肺动脉较长，分为上下两支，分别进入右肺上叶和中下叶。左肺动脉较短，其分支进入左肺的上下叶。肺动脉多与各级支气管相伴行，最后形成毛细血管网分布于肺泡壁，在此处进行气体交换，静脉血变为含氧动脉血。肺静脉于左右各2条，分别为左上和左下肺静脉、右上和右下肺静脉。4条肺静脉均汇入左心房后部，肺静脉内为气体交换后含氧丰富的动脉血[15]。机体在缺氧条件下，肺血管张力改变可致肺血管收缩，如果缺氧持续存在，血管收缩并伴随血管重塑，可导致肺动脉高压的发生。

　　2.2、 支气管动脉和支气管静脉

　　支气管动脉较细小，分为左右两侧，其多经支气管后壁入肺，为各级支气管、脏胸膜和淋巴结等供血[15]。而支气管静脉大都汇入肺静脉，其余则注入奇静脉、半奇静脉或者肋间后静脉[15]。支气管动脉和支气管静脉对肺和支气管提供营养性物质，起到营养性作用。

　　2.3、肺毛细血管

　　肺毛细血管源于肺部静脉血管和动脉血管末端的吻合，主要分布于肺泡，形成肺部的毛细血管网络。毛细血管壁薄，由单层内皮细胞组成[16]，肺毛细血管的厚度呈不均匀分布，肺泡气体和血液之间的气体交换主要发生在肺毛细血管床内，之后血液流入微静脉，汇入左心房。

　　3、 肺血管的生理特点

　　动脉和静脉血管内壁由内向外一般均由内膜、中膜和外膜组成：内膜由内皮细胞和内皮下层组成，内皮细胞可分泌血管活性介质，调节血管的收缩和舒张功能；中膜由血管平滑肌、弹性纤维、胶原纤维组成，血管平滑肌的收缩和舒张可调节血管血流量；外膜为疏松结缔组织。根据血管直径，将大的肺动脉归类为弹性动脉，随着肺部血管直径的减小，弹性动脉逐渐变为平滑肌含量增加的血管。肺部血管除了具有直径大、管壁薄、高顺应性的特征外，肺循环血管血流阻力小、血压低，正常肺血管阻力约为全身循环血管阻力的1/10[14]。此外，肺血管还具有血容量大和毛细血管有效滤过压低的特点，低毛细血管有效滤过压可促进肺毛细血管液体进入组织间隙。

　　肺血管具有凝血功能[17]，血管内皮细胞对凝血功能的发挥起着重要作用。内皮细胞来源的活性氧可促进血小板的活化和聚集，而血管内皮细胞衍生的NO，则抑制血小板的聚集和粘附，并抑制纤维蛋白沉积进而减少血栓形成，内皮细胞产生的前列环素、血栓素A2等也在血小板调节和凝血级联反应中发挥作用。若内皮细胞或组织损伤，可激活凝血级联反应和血小板聚集，致肺血管出现弥散性血管内凝血。此外肺血管也具有免疫功能，免疫细胞如肥大细胞、B细胞与肺动脉高压的发生相关[18]。

　　肺循环血管自身的特性决定了影响血流量调节的因素较多，如局部组织化学因素的影响、神经调节、体液调节等。肺泡气氧分压的大小可影响局部肺部血管的收缩和舒张。肺部循环血管受交感和迷走神经的双重支配，刺激交感神经可使肺血管收缩、血流阻力增加，刺激迷走神经则作用相反。血管舒张和血管收缩物质如NO、硫化氢、内皮素、血栓素A2和前列环素等可调节血管的收缩和舒张功能，共同维持血容量的稳定。因此，肺血管血流量在多种因素的调节下发挥着作用。

　　4 、结语

　　肺血管对心血管系统的稳定和功能的发挥起着极其重要的作用，对肺血管解剖生理的认识有助于深入了解肺血管性疾病的发生发展。但目前对肺血管发育相关问题的研究尚不完全清楚，如肺血管发育的起源、肺血管发育模型以及调节肺血管发育相关的信号通路等，未来需要更多的技术研究手段来揭示肺血管发育的过程。

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