Organ Systems Involved
Cardiovascular System
Separation from the placenta causes a change in significant vascular pressures in the neonate. Keuhkovaskulaarinen verisuoniresistanssi (PVR) pienenee veren happipitoisuuden lisääntyessä, kun taas systeeminen verisuoniresistanssi (SVR) kasvaa matalapaineisen istukan menetyksen seurauksena. Vastasyntyneen sydämessä on vähemmän myosyyttejä, se on kuitumaisempi, ja se ei ole yhtä joustava kuin aikuisen sydän, joten sen supistumiskyky riippuu ionisoidun kalsiumin virtauksesta sarkoplasmiseen retikulumiin. Sydämen teho on riippuvainen sykkeestä, koska vastasyntynyt ei pysty lisäämään iskutilavuutta, koska kammio ei ole joustava. Parasympaattinen sävy on hallitseva, ja kolinergisten reseptorien lisääntynyt esiintyminen aiheuttaa bradykardisen vasteen stressiin. Huomattava ero aikuisten ja vastasyntyneiden fysiologian välillä on se, että aikuisilla on hallitseva sympaattinen sävy, joka aiheuttaa takykardiaa stressivasteena. Koska vastasyntyneen sydämen syke on riippuvainen sydämen sykkeestä, bradykardia voi johtaa verenpaineen laskuun ja lopulta sydän- ja verenkiertoelimistön romahtamiseen, joten matala tai laskeva syke vaatii pikaista huomiota. Lisäksi diastolinen relaksaatio viivästyy ja diastolinen täyttö puolestaan vähenee, minkä vuoksi vastasyntyneet eivät pysty hallitsemaan lisääntyneitä verenkierron tilavuuksia.
Syntyessään altistuminen lisääntyneelle hapelle ja prostaglandiinien määrän väheneminen saavat aikaan sikiön verenkierron jäännöksen, ductus arteriosus patentin (PDA) sulkeutumisen, jolloin keuhkoihin pääsee kiertämään enemmän verta. Täydellinen sulkeutuminen tapahtuu yleensä 2-3 viikon kuluessa. Jos laskevan rinta-aortan ja keuhkovaltimon välinen yhteys ei sulkeudu odotetussa ajassa, syntyy vasemmalta oikealle suuntautuva shuntti. PDA:ta pidetään acyanoottisena synnynnäisenä sydänvikana, ja se voidaan sulkea kirurgisesti PDA:n ligaatiolla. Tätä toimenpidettä pidetään parempana menetelmänä kuin farmakologista hoitoa (yleensä indometasiini), koska jälkimmäinen voi olla tehoton, sen sivuvaikutusprofiili on huonosti siedetty tai se voi mahdollistaa uusiutumisen. PFO:n (Patent foramen ovale) ansiosta sikiön veri pääsee oikeasta eteisestä vasempaan eteiseen ja ohittaa oikean kammion, jolloin eniten happea sisältävä veri pääsee aivoihin. PFO alkaa sulkeutua vasemman eteisen paineen kasvaessa, ja verenkierron puute aiheuttaa rakenteen sulkeutumisen, mutta se sulkeutuu kokonaan vasta noin vuoden iässä. Ductus venosus on yhteys napalaskimosta alempaan laskimoon, joka ohjaa verta maksan ohi. Ductus venosus sulkeutuu tyypillisesti 3-7 päivän kuluessa syntymästä kiertävien prostaglandiinien vähenemisen seurauksena. Jos tämä suntti pysyy avoimena, syntyy intrahepaattinen portosysteeminen suntti, jonka ansiosta veressä olevat toksiinit voivat kiertää maksan, mikä puolestaan johtaa ammoniakin ja virtsahapon kaltaisten aineiden lisääntymiseen ja edellyttää kirurgista toimenpidettä. Kun kanavat sulkeutuvat (PDA, PFO), verenkierto muuttuu rinnakkaisesta sarjakiertoon.
Hengityselimet
Vastasyntyneellä on joitakin fyysisiä ominaisuuksia, jotka voivat estää tehokkaan hengitysmekaniikan. Heillä on hyvin rustoiset rintakehät, joissa kylkiluut ovat vaakasuorassa ja keuhkojen komplianssi on vähentynyt, mikä edistää paradoksaalisia rintakehän liikkeitä. Ne ovat alttiita hapen kyllästymiselle, koska niiden toiminnallinen jäännöskapasiteetti (FRC) on alentunut, niiden minuuttiventilaation suhde FRC:hen on suurempi ja ne kuluttavat lähes kaksi kertaa enemmän happea kuin aikuiset. Sulkutilavuus on vastasyntyneillä suurempi kuin FRC, ja siksi pienet hengitystiet voivat sulkeutua uloshengityksen aikana rajoittaen kaasunvaihtoa. Jatkuva positiivinen hengitystiepaine (CPAP) voi olla hyödyllinen vastasyntyneillä ja ennenaikaisilla lapsilla keuhkojen tilavuuden ylläpitämiseksi spontaanin hengityksen aikana. He ovat alttiimpia hengitysväsymykselle, koska tyypin I pallealihaksen (”hitaasti nykivien”) kuitujen osuus on suurempi.
Vastasyntyneen hengityselimissä on aikuiseen verrattuna enemmän kuollutta tilaa (joka ei osallistu kaasujen vaihtoon) sekä vähemmän keuhkorakkuloita, jotka ovat paksumpia ja vähemmän tehokkaita kaasujen vaihdossa. Vastasyntyneet ovat pakollisia nenähengittäjiä, ja heillä on kapeat nenäkäytävät, mikä aiheuttaa perustason hengitystievastuksen, joka heidän on voitettava. Vastasyntyneen hengitysteissä on myös merkittäviä eroja: vastasyntyneen pää on suuri ja kaula lyhyt suhteessa kehon kokoon. Joitakin hengitysteiden ominaisuuksia, jotka tekevät vastasyntyneen intubaatiosta haastavampaa, ovat mm. suuri kieli, pitkä, löysä, omega-muotoinen epiglottis, suuremmat arytenoidit ja kapea glottis. Glottiksen alapuolella oleva rusto on kapeampi kuin glottis, mikä tekee subglottisesta alueesta hengitysteiden kapeimman osan ja antaa sille tyypillisen ”kartiomaisen” muodon. Kurkunpää on C3-C4-asennossa enemmän kefaaliseen ja anterioriseen suuntaan kuin aikuisella (C5-C6).
Nämä anatomiset hengitysteiden erot mahdollistavat vastasyntyneen tehokkaan imemisen sallimalla avoimen kanavan nenähengitykselle, joka syntyy epiglottiksen ja pehmeän suulakihalkion lähentymisestä maidon kulkiessa kielen takaosan yli epiglottiksen sivulle. Tämä mukautuminen mahdollistaa samanaikaisen nenähengityksen ruokinnan aikana. Hengitysteiden rusto on kokoontaittuvampaa ja alla oleva kudos löysää, mikä tekee vastasyntyneen hengitysteistä alttiimpia turvotukselle.
Hematologinen järjestelmä
Neonaatit syntyvät sikiöhemoglobiinilla (HbF), joka käsittää 70-90 % hemoglobiinimolekyyleistä ja pysyy verenkierrossa noin kolmen kuukauden ikään asti, jolloin se vähitellen korvautuu aikuisten hemoglobiinilla (HbA). HbF:llä on suuri affiniteetti happea kohtaan, mikä aiheuttaa hapen ja hemoglobiinin dissosiaatiokäyrän siirtymisen vasemmalle. Tämän vuoksi valtimoveren happiosapaineet ovat vastasyntyneillä alhaisemmat kuin aikuisilla. Hapen osapaine, jossa hemoglobiini on 50-prosenttisesti kyllästynyt sitoutuneeseen happeen, on vastasyntyneillä 19 mmHg ja aikuisilla 27 mmHg (ks. kuva 1). 2,3-bisfosfoglyseriinihappo (2,3 BPG) sitoutuu heikommin sikiön hemoglobiiniin, mikä vaikuttaa myös tähän vasemmalle siirtymään. HbF voi myös suojata punasolujen sirpaloitumista. Normaali vastasyntyneen hemoglobiinipitoisuus on 18-20 gm/dl. Vastasyntyneen kypsymättömän maksan vuoksi K-vitamiinin hyytymistekijät ovat puutteellisia (II, VII, IX & X) ensimmäisten elinkuukausien ajan. K-vitamiinia annetaan synnytyssalissa vastasyntyneen verenvuototautien ehkäisemiseksi.
Keskushermosto
Vastasyntyneen aivoista puuttuu aivojen autoregulaatio, suojamekanismi, joka kontrolloi aivojen veren perfuusiota äärimmäisten verenpaineiden vallitessa. Kohonneen verenpaineen vallitessa vastasyntynyt on altis intraventrikulaariselle verenvuodolle, koska hauraat verisuonet voivat repeytyä. Tämä järjestely mahdollistaa myös aivojen perfuusion ylläpitämisen hypotensiossa. Aikuisilla aivojen autoregulaatio tapahtuu 60-160 mmHg:n keskimääräisen valtimopaineen (MAP) alueella. Vastasyntyneiden autoregulaation alaraja on 30 mmHg, mutta ylärajaa ei ole määritetty. Veri-aivoeste on epäkypsä ja heikko, minkä vuoksi lääkkeet pääsevät helpommin läpäisemään keskushermostoa, jolloin herkkyys lipidiliukoisille lääkkeille on lisääntynyt. Selkäydin ulottuu L3:een, joka on kaksi segmenttiä alempana kuin aikuisen selkäydin. Vastasyntyneellä duraalipussi päättyy S4:ään verrattuna aikuisen S2:een. Niillä on huono kompensaatiomekanismi lämmönhukan estämiseksi, koska ne eivät pysty värisemään tai hyödyntämään vasokonstriktiivisia mekanismeja. Ne syntyvät ruskealla rasvalla, joka mahdollistaa happea kuluttavan termogeneesin, joka ei tapahdu vapisemalla. Hypotermiaa olisi vältettävä vastasyntyneillä, koska se aiheuttaa stressivasteen, joka aiheuttaa useita tapahtumia, kuten lisääntyneen hapentarpeen, keuhkojen vasokonstriktion, metabolisen asidoosin, johon liittyy perifeerinen vasokonstriktio, ja kudoshypoksia. Diabetes mellitus on yksi yleisimmistä jo olemassa olevista sairauksista, joihin liittyy lisääntynyt raskauskomplikaatioiden ja epäsuotuisten synnytystulosten riski. Äidin tyypin I diabetekseen liittyy sikiön kasvun rajoituksia ja raskauden kestoikään nähden pieniä raskauksia. Äidin tyypin II diabetekseen liittyy insuliiniresistenssi, jolloin sikiön lisääntynyt glukoosipitoisuus voi johtaa sikiön makrosomiaan. Kilpirauhasen stimulaatiohormoni (TSH) nousee heti syntymän jälkeen, mikä aiheuttaa T4- ja T3-erityksen lisääntymistä. TSH:n läsnäolo on välttämätöntä vastasyntyneen asianmukaisen neurologisen toiminnan ja kasvun kehittymiselle. Kilpirauhasen toiminta on osa vastasyntyneiden seulontaa, ja lääkäri voi puuttua puutteisiin lisäravinteilla.
Ruokatorvi / maksasysteemi
Neonateilla on lyhentynyt mahalaukun tyhjenemisaika ja heikentynyt ruokatorven alemman sulkijalihaksen tonus, mikä aiheuttaa enemmän gastroesofageaalista refluksia. Hypertoniset rehut lisäävät suolen energiantarvetta, mikä johtaa suolen iskemiaan ja nekrotisoivaan enterokoliittiin (NEC). Epäkypsä maksan toiminta ja vähentynyt maksan verenkierto johtavat lääkkeiden metabolian viivästymiseen. Plasman proteiinisynteesi alkaa lisääntyä syntymän jälkeen, ja se on välttämätöntä albumiinin ja alfa-fetoproteiinin muodostumiselle. Vastasyntyneen maksan toiminnan epäkypsyys vaikuttaa glukoosipitoisuuksiin. Glykogeenivarastoja syntyy raskauden loppuvaiheessa, mutta ne eivät vielä riitä auttamaan vastasyntynyttä pitkittyneen paaston aikana, joten näinä aikoina tarvitaan lisäglukoosi-infuusioita 5-8 mg/kg/min hypoglykemian estämiseksi. Fysiologinen keltaisuus on itsestään rajoittuva prosessi, joka voi esiintyä vastasyntyneellä lisääntyneen konjugoimattoman bilirubiinin seurauksena. Sytokromi p450 -entsyymit ovat syntyessään vain 30 % aikuisten tasosta, mikä johtaa erilaisten lääkkeiden pitkittyneeseen eliminaatioon.
Munuaisjärjestelmä
Sikiön munuaiset voivat tuottaa virtsaa 16. raskausviikosta alkaen, ja nefrogeneesi on päättynyt 34-36 raskausviikolla. Syntyessä munuaisten verisuoniresistanssi pienenee, kun valtimoveren keskipaine nousee. Aluksi vain 3-7 % sydämen verenkierrosta käytetään munuaisverenkiertoon (RBF), mutta se kasvaa edelleen 10 %:iin ensimmäisen elinviikon jälkeen. Vastasyntyneen munuaiset eivät pysty konsentroimaan virtsaa, koska munuaisten tubulaarinen toiminta ei ole kehittynyt, mikä johtaa aluksi suureen virtsaneritykseen. Tämä virtsanerityksen lisääntyminen ensimmäisinä elinpäivinä aiheuttaa kehon kokonaisveden (TBW) vähenemisen, mikä heijastaa vastasyntyneen ruumiinpainon pienenemistä. Munuaisten toiminta alkaa vakiintua 5-7. elinpäivään mennessä. Glomerulussuodatusnopeus (GFR) on vain 20-30 % aikuisen vastaavasta, joten vastasyntyneeseen kohdistuu munuaisten kautta erittyvien lääkkeiden pitkäaikaisia vaikutuksia. Lisääntynyt jakautumistilavuus edellyttää vastasyntyneillä suurempia painoon perustuvia lääkeannoksia. Tämä lääkityksen alkuvaiheen lisäys voidaan kuitenkin kompensoida sillä, että lääkkeiden erittyminen munuaisista kestää pidempään; siksi annosteluväliä on pidennettävä tämän huomioon ottamiseksi. Alhainen RBF ja GFR aiheuttavat vastasyntyneille vaikeuksia lisääntyneiden nestemäärien kanssa, joten suonensisäisten nesteiden antamisen tulisi aina perustua ruumiinpainoon ja kliiniseen arviointiin. Suuren kehon pinta-alan vuoksi vastasyntyneillä on suurempi tuntematon nestehukka.