Beteiligte Organsysteme
Kardiovaskuläres System
Die Abtrennung von der Plazenta führt zu einer Veränderung der signifikanten Gefäßdrücke beim Neugeborenen. Der pulmonale Gefäßwiderstand (PVR) nimmt mit steigendem Sauerstoffgehalt des Blutes ab, während der systemische Gefäßwiderstand (SVR) durch den Verlust der Niederdruckplazenta zunimmt. Das Neugeborenenherz hat eine geringere Anzahl von Myozyten, ist faseriger und hat nicht die Compliance wie sein erwachsenes Gegenstück. Das Herzzeitvolumen hängt von der Herzfrequenz ab, da Neugeborene aufgrund der fehlenden Nachgiebigkeit ihres Ventrikels nicht in der Lage sind, ein größeres Schlagvolumen zu erzeugen. Es herrscht ein parasympathischer Tonus vor, der durch das vermehrte Vorhandensein von cholinergen Rezeptoren eine bradykarde Reaktion auf Stress verursacht. Ein auffälliger Unterschied zwischen der Physiologie von Erwachsenen und Neugeborenen besteht darin, dass Erwachsene einen dominanten Sympathikustonus haben, der bei ihrer Stressreaktion eine Tachykardie erzeugt. Da Neugeborene in Bezug auf die Herzleistung von der Herzfrequenz abhängig sind, kann eine Bradykardie zu einem Blutdruckabfall und schließlich zu einem kardiovaskulären Kollaps führen, so dass niedrige oder fallende Herzfrequenzen sofortige Aufmerksamkeit erfordern. Außerdem kommt es zu einer Verzögerung der diastolischen Entspannung und damit zu einer verminderten diastolischen Füllung, so dass Neugeborene nicht in der Lage sind, ein erhöhtes Kreislaufvolumen zu bewältigen.
Bei der Geburt bewirken die erhöhte Sauerstoffzufuhr und ein abnehmender Prostaglandinspiegel den Verschluss des Ductus arteriosus (PDA), eines Überbleibsels des fetalen Kreislaufs, so dass mehr Blut in die Lungen fließen kann. Der vollständige Verschluss erfolgt normalerweise innerhalb von 2 bis 3 Wochen. Schließt sich die Verbindung zwischen der absteigenden thorakalen Aorta und der Pulmonalarterie nicht innerhalb der erwarteten Zeit, entsteht ein Links-Rechts-Shunt. Der PDA gilt als azyanotischer angeborener Herzfehler und kann chirurgisch mit einer PDA-Ligatur verschlossen werden. Dieses Verfahren gilt als bevorzugte Methode gegenüber einer pharmakologischen Behandlung (in der Regel Indomethacin), da letztere unwirksam sein kann, ein schlecht verträgliches Nebenwirkungsprofil aufweist oder ein Wiederauftreten ermöglicht. Das offene Foramen ovale (PFO) ermöglicht es dem fötalen Blut, vom rechten in den linken Vorhof zu fließen und die rechte Herzkammer zu umgehen, so dass das sauerstoffreichste Blut zum Gehirn gelangen kann. Das PFO beginnt sich mit dem Anstieg des Drucks im linken Vorhof zu schließen, und der fehlende Blutfluss führt zur Rückbildung der Struktur, schließt sich aber erst im Alter von etwa einem Jahr vollständig. Der Ductus venosus ist eine Verbindung von der Nabelvene zur Vena cava inferior, die das Blut an der Leber vorbei leitet. Der Ductus venosus schließt sich in der Regel innerhalb von 3 bis 7 Tagen nach der Geburt aufgrund des Rückgangs der zirkulierenden Prostaglandine. Bleibt dieser Shunt offen, entsteht ein intrahepatischer portosystemischer Shunt, der es den Toxinen im Blut ermöglicht, die Leber zu umgehen, was wiederum zu einem Anstieg von Substanzen wie Ammoniak und Harnsäure führt und einen chirurgischen Eingriff erforderlich machen würde. Mit dem Verschluss der Kanäle (PDA, PFO) ändert sich der Kreislauf von parallel zu seriell.
Atmungssystem
Das Neugeborene besitzt einige physische Eigenschaften, die eine effiziente Atemmechanik behindern können. Sie haben sehr knorpelige Rippenkäfige mit einer horizontalen Rippenanordnung und einer verminderten Lungencompliance, was zu paradoxen Brustkorbbewegungen beiträgt. Sie sind anfällig für Sauerstoffentsättigungen, da sie eine geringere funktionelle Residualkapazität (FRC) haben, ein höheres Verhältnis zwischen Minutenventilation und FRC aufweisen und fast doppelt so viel Sauerstoff verbrauchen wie Erwachsene. Das Schließvolumen ist bei Neugeborenen größer als die FRC, daher können sich die kleinen Atemwege während der Exspiration schließen und den Gasaustausch einschränken. Kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck (CPAP) kann bei Termingeborenen und Frühgeborenen nützlich sein, um das Lungenvolumen während der Spontanatmung zu erhalten. Sie sind anfälliger für Ermüdungserscheinungen bei der Atmung, da sie einen größeren Anteil an Zwerchfellmuskelfasern vom Typ I („slow-twitch“) haben.
Das neonatale Atmungssystem hat im Vergleich zu dem eines Erwachsenen mehr toten Raum (der nicht am Gasaustausch beteiligt ist) und weniger Alveolen, die dicker und weniger effizient im Gasaustausch sind. Neugeborene sind obligate Nasenatmer und haben enge Nasengänge, die für einen grundlegenden Atemwegswiderstand sorgen, den sie überwinden müssen. Auch die Atemwege von Neugeborenen weisen erhebliche Unterschiede auf: Das Neugeborene hat einen großen Kopf und einen kurzen Hals im Verhältnis zur Körpergröße. Zu den Atemwegsmerkmalen, die die Intubation bei Neugeborenen erschweren, gehören eine große Zunge, eine lange, schlaffe, omegaförmige Epiglottis, größere Arytenoide und eine enge Glottis. Der Krikoidknorpel unterhalb der Glottis ist schmaler als die Glottis, so dass der subglottische Bereich der schmalste Teil der Atemwege ist und eine charakteristische „konische“ Form aufweist. Der Kehlkopf ist in der C3-C4-Position im Vergleich zum Erwachsenen (C5-C6) weiter kephalad und anterior.
Diese anatomischen Unterschiede in den Atemwegen ermöglichen es dem Neugeborenen, effektiv zu saugen, da durch die Annäherung von Kehldeckel und weichem Gaumen ein offener Kanal für die Nasenatmung entsteht, während die Milch über den Zungenrücken zur Seite des Kehldeckels fließt. Diese Akkommodation ermöglicht die gleichzeitige Nasenatmung während der Nahrungsaufnahme. Der Knorpel in den Atemwegen ist kollabierbarer, und das darunter liegende Gewebe ist locker, was die Atemwege von Neugeborenen anfälliger für Ödeme macht.
Hämatologisches System
Neonaten werden mit fetalem Hämoglobin (HbF) geboren, das 70 bis 90 % der Hämoglobinmoleküle ausmacht und bis zum Alter von etwa drei Monaten im Blutkreislauf verbleibt, bis es allmählich durch Erwachsenenhämoglobin (HbA) ersetzt wird. HbF hat eine hohe Affinität für Sauerstoff, wodurch sich die Sauerstoff-Hämoglobin-Dissoziationskurve nach links verschiebt. Daher sind die arteriellen Sauerstoffdrücke bei Neugeborenen niedriger als bei Erwachsenen. Der Sauerstoffpartialdruck, bei dem Hämoglobin zu 50 % mit gebundenem Sauerstoff gesättigt ist, beträgt bei Neugeborenen 19 mmHg gegenüber 27 mmHg bei Erwachsenen (siehe Abbildung 1). 2,3-Bisphosphoglycerinsäure (2,3-BPG) bindet weniger stark an fetales Hämoglobin und trägt ebenfalls zu dieser Linksverschiebung bei. HbF kann auch die Sichelzellenbildung der roten Blutkörperchen schützen. Der normale Hämoglobinwert bei Neugeborenen liegt bei 18 bis 20 gm/dL. Aufgrund der unreifen Leber des Neugeborenen besteht in den ersten Lebensmonaten ein Mangel an Vitamin-K-Gerinnungsfaktoren (II, VII, IX & X). Vitamin K wird im Kreißsaal verabreicht, um hämorrhagischen Erkrankungen des Neugeborenen vorzubeugen.
Zentrales Nervensystem
Dem Neugeborenenhirn fehlt die zerebrale Autoregulation, ein Schutzmechanismus, der die Durchblutung des Gehirns unter den Bedingungen eines extremen Blutdrucks kontrolliert. Bei erhöhtem Blutdruck ist das Neugeborene für eine intraventrikuläre Blutung prädisponiert, da die empfindlichen Blutgefäße reißen können. Diese Anordnung ermöglicht auch die Aufrechterhaltung der zerebralen Perfusion im Falle einer Hypotonie. Bei Erwachsenen liegt die zerebrale Autoregulation im Bereich von 60 bis 160 mmHg mittleren arteriellen Drucks (MAP). Die untere Grenze der Autoregulation bei Neugeborenen liegt bei 30 mmHg, während die obere Grenze unbestimmt ist. Die Blut-Hirn-Schranke ist unreif und schwach, so dass Medikamente leichter in das zentrale Nervensystem eindringen können und daher eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber fettlöslichen Medikamenten aufweisen. Das Rückenmark erstreckt sich bis L3, zwei Segmente unterhalb der Stelle, an der das Rückenmark des Erwachsenen endet. Bei Neugeborenen endet der Duralsack bei S4, während er bei Erwachsenen bei S2 endet. Außerdem haben Neugeborene eine größere Menge an Rückenmarksflüssigkeit (CSF) und eine unreife Myelinisierung, die die Wirksamkeit von Lokalanästhetika im CSF verkürzen und verringern kann.
Hormonsystem
Neugeborene haben ein größeres Verhältnis von Körperoberfläche zu Gewicht, wodurch sie schneller Körperwärme verlieren. Sie verfügen über einen schwachen Kompensationsmechanismus, um den Wärmeverlust zu verhindern, da sie nicht in der Lage sind, zu zittern oder gefäßverengende Mechanismen zu nutzen. Sie werden mit braunem Fett geboren, das eine Thermogenese ohne Schüttelfrost ermöglicht, einen sauerstoffverbrauchenden Prozess. Hypothermie sollte bei Neugeborenen vermieden werden, da sie eine Stressreaktion auslöst, die eine Kaskade von Ereignissen auslöst, einschließlich eines erhöhten Sauerstoffbedarfs, pulmonaler Vasokonstriktion, metabolischer Azidose mit peripherer Vasokonstriktion und Gewebehypoxie. Diabetes mellitus ist eine der häufigsten vorbestehenden Erkrankungen, die mit einem erhöhten Risiko für Schwangerschaftskomplikationen und ungünstige Geburtsergebnisse einhergehen. Ein mütterlicher Typ-I-Diabetes wird mit fetalen Wachstumsstörungen und Schwangerschaften mit geringem Gestationsalter in Verbindung gebracht. Mütterlicher Typ-II-Diabetes geht mit einer Insulinresistenz einher, bei der eine erhöhte Glukosezufuhr zum Fötus zu fötaler Makrosomie führen kann. Unmittelbar nach der Geburt kommt es zu einem Anstieg des schilddrüsenstimulierenden Hormons (TSH), das eine erhöhte Freisetzung von T4 und T3 bewirkt. Das Vorhandensein von TSH ist für die Entwicklung einer angemessenen neurologischen Funktion und das Wachstum des Neugeborenen unerlässlich. Die Schilddrüsenfunktion ist Teil des Neugeborenen-Screenings, und der Arzt kann Defizite durch Nahrungsergänzung beheben.
Gastrointestinales / hepatisches System
Neonaten haben eine verkürzte Magenentleerungszeit und einen verminderten Tonus des unteren Ösophagussphinkters, was zu einem verstärkten gastroösophagealen Reflux führt. Hypertone Nahrung erhöht den Energiebedarf des Darms, was zu Darmischämie und nekrotisierender Enterokolitis (NEC) führt. Eine unausgereifte Leberfunktion und ein verminderter hepatischer Blutfluss führen zu einem verzögerten Arzneimittelstoffwechsel. Die Plasmaproteinsynthese beginnt nach der Geburt zuzunehmen und ist für die Bildung von Albumin und Alpha-Fetoprotein unerlässlich. Die Unreife der Leberfunktion bei Neugeborenen wirkt sich auf den Glukosespiegel aus. Die Glykogenspeicherung erfolgt in der späten Trächtigkeit, reicht aber noch nicht aus, um dem Neugeborenen in Zeiten längeren Fastens zu helfen. Daher sind in diesen Zeiten zusätzliche Glukoseinfusionen mit einer Rate von 5 bis 8 mg/kg/min erforderlich, um eine Hypoglykämie zu verhindern. Die physiologische Gelbsucht ist ein selbstlimitierender Prozess, der bei Neugeborenen als Folge eines erhöhten nicht konjugierten Bilirubins auftreten kann. Die Cytochrom-p450-Enzyme liegen bei der Geburt nur bei 30 % der Erwachsenenwerte, was zu einer verlängerten Ausscheidung verschiedener Medikamente führt.
Nierensystem
Die fetale Niere kann ab der 16. Schwangerschaftswoche Urin produzieren, und die Nephrogenese ist mit 34 bis 36 Wochen abgeschlossen. Bei der Geburt sinkt der Gefäßwiderstand der Niere mit dem Anstieg des mittleren arteriellen Blutdrucks. Anfänglich werden nur 3 bis 7 % des Herzzeitvolumens für den renalen Blutfluss (RBF) verwendet, dieser Wert steigt jedoch nach der ersten Lebenswoche auf 10 % an. Die Niere des Neugeborenen ist nicht in der Lage, den Urin zu konzentrieren, da die Tubulusfunktion der Niere noch nicht entwickelt ist, was anfangs zu einer hohen Urinausscheidung führt. Dieser Anstieg der Urinausscheidung in den ersten Lebenstagen führt zu einer Abnahme des Gesamtkörperwassers (TBW), was sich in einer Verringerung des Körpergewichts des Neugeborenen niederschlägt. Ab dem 5. bis 7. Lebenstag beginnt sich die Nierenfunktion zu stabilisieren. Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) beträgt nur 20 bis 30 % der eines Erwachsenen, so dass das Neugeborene einer verlängerten Wirkung der über die Nieren ausgeschiedenen Medikamente ausgesetzt ist. Ein erhöhtes Verteilungsvolumen macht bei Neugeborenen eine höhere gewichtsabhängige Medikamentendosierung erforderlich. Dieser anfängliche Anstieg der Medikamentendosis kann jedoch durch die Tatsache ausgeglichen werden, dass es länger dauert, bis die Medikamente über die Nieren ausgeschieden werden; daher sollte das Dosierungsintervall verlängert werden, um dies zu berücksichtigen. Aufgrund der niedrigen RBF und GFR haben Neugeborene Schwierigkeiten mit der Verabreichung größerer Flüssigkeitsmengen, so dass die Verabreichung intravenöser Flüssigkeiten immer auf der Grundlage des Körpergewichts und der klinischen Beurteilung erfolgen sollte. Aufgrund ihrer großen Körperoberfläche kommt es bei Neugeborenen zu größeren unmerklichen Flüssigkeitsverlusten.