Organ Systems Involved
Cardiovascular System
La separazione dalla placenta causa un cambiamento nelle pressioni vascolari significative nel neonato. La resistenza vascolare polmonare (PVR) diminuisce con l’aumento del contenuto di ossigeno nel sangue, mentre la resistenza vascolare sistemica (SVR) aumenta a causa della perdita della placenta a bassa pressione. Il cuore neonatale ha un numero ridotto di miociti, è più fibroso e non ha la compliance della sua controparte adulta; pertanto, deve fare affidamento sul flusso di calcio ionizzato nel reticolo sarcoplasmatico per la contrattilità. La gittata cardiaca dipende dalla frequenza cardiaca, poiché il neonato non è in grado di generare aumenti del volume dell’ictus a causa della non conformità del ventricolo. C’è un tono parasimpatico dominante con una maggiore presenza di recettori colinergici che causano una risposta bradicardica allo stress. Una differenza sorprendente tra la fisiologia adulta e neonatale è che gli adulti hanno un tono simpatico dominante, generando tachicardia alla loro risposta allo stress. A causa della dipendenza del neonato dalla frequenza cardiaca per la gittata cardiaca, la bradicardia può provocare una diminuzione della pressione sanguigna e un eventuale collasso cardiovascolare, quindi le frequenze cardiache basse o in calo richiedono un’attenzione immediata. Inoltre, c’è un ritardo nel rilassamento diastolico e, a sua volta, una diminuzione del riempimento diastolico, che rende i neonati incapaci di gestire volumi circolanti aumentati.
Al momento della nascita, l’esposizione all’aumento dell’ossigeno e un livello decrescente di prostaglandine precipitano la chiusura del dotto arterioso pervio (PDA), un residuo della circolazione fetale, permettendo così a più sangue di circolare verso i polmoni. La chiusura completa avviene tipicamente nel corso di 2 o 3 settimane. Se la comunicazione non si chiude tra l’aorta toracica discendente e l’arteria polmonare entro il periodo previsto, si sviluppa uno shunt da sinistra a destra. Il PDA è considerato un difetto cardiaco congenito acianotico e può essere chiuso chirurgicamente con una legatura del PDA. Questa procedura è considerata un metodo preferito rispetto alla gestione farmacologica (di solito l’indometacina), poiché quest’ultima può essere inefficace, avere un profilo di effetti collaterali mal tollerati o consentire la recidiva. Il forame ovale pervio (PFO) permette al sangue fetale di passare dall’atrio destro a quello sinistro e di bypassare il ventricolo destro permettendo al sangue più ossigenato di andare al cervello. Il PFO inizierà a chiudersi con l’aumento della pressione atriale sinistra, e la mancanza di flusso sanguigno causerà l’involuzione della struttura, ma non si chiuderà completamente fino a circa un anno di età. Il dotto venoso è una connessione tra la vena ombelicale e la vena cava inferiore, che smista il sangue oltre il fegato. Il dotto venoso si chiude tipicamente entro 3-7 giorni dopo la nascita a causa della diminuzione delle prostaglandine in circolazione. Se questo shunt rimane brevettato, ci sarà uno shunt intraepatico portosistemico che permette alle tossine nel sangue di aggirare il fegato, il che, a sua volta, produrrà un aumento di sostanze come ammoniaca e acido urico e richiederà un intervento chirurgico. Con la chiusura dei dotti (PDA, PFO), la circolazione passa da parallela a serie.
Sistema respiratorio
Il neonato possiede alcune caratteristiche fisiche che possono inibire una meccanica respiratoria efficiente. Hanno gabbie toraciche molto cartilaginose con una disposizione orizzontale delle costole e una ridotta compliance polmonare che contribuisce a movimenti paradossali del torace. Sono suscettibili alle desaturazioni di ossigeno poiché hanno una ridotta capacità funzionale residua (FRC), un rapporto tra ventilazione minuta e FRC più alto e consumano quasi il doppio dell’ossigeno degli adulti. Il volume di chiusura è maggiore della FRC nei neonati, e quindi le piccole vie aeree possono chiudersi durante l’espirazione limitando lo scambio di gas. La pressione positiva continua delle vie aeree (CPAP) può essere utile nei neonati a termine e pretermine per aiutare a mantenere i volumi polmonari durante la respirazione spontanea. Sono più soggetti all’affaticamento respiratorio secondo una proporzione più sostanziale di fibre del muscolo diaframmatico di tipo I (“slow-twitch”).
Il sistema respiratorio neonatale ha più spazio morto (che non partecipa allo scambio di gas) rispetto ad un adulto e meno alveoli, che sono più spessi e meno efficienti nello scambio di gas. I neonati sono obbligati a respirare con il naso e hanno passaggi nasali stretti che sono responsabili di una resistenza di base delle vie aeree che devono superare. Ci sono anche differenze significative nelle vie aeree neonatali; il neonato ha una testa grande e un collo corto rispetto alle dimensioni del corpo. Alcune delle caratteristiche delle vie aeree che rendono l’intubazione neonatale più difficile includono una lingua grande, un’epiglottide lunga e floscia a forma di omega, aritenoidi più grandi e una glottide stretta. La cartilagine cricoidea sotto la glottide è più stretta della glottide, rendendo l’area sottoglottica la parte più stretta delle vie aeree e dandole una caratteristica forma “conica”. La laringe è più cefalica e anteriore nella posizione C3-C4 rispetto all’adulto (C5-C6).
Queste differenze anatomiche delle vie aeree permettono al neonato di succhiare efficacemente permettendo un canale aperto per la respirazione nasale creato dall’approssimazione dell’epiglottide e del palato molle mentre il latte passa sul retro della lingua a lato dell’epiglottide. Questa sistemazione permette una respirazione nasale simultanea durante l’alimentazione. La cartilagine delle vie aeree è più pieghevole e il tessuto sottostante è sciolto, rendendo le vie aeree neonatali più vulnerabili all’edema.
Sistema ematologico
I neonati nascono con l’emoglobina fetale (HbF), che comprende dal 70 al 90% delle molecole di emoglobina e rimane presente in circolazione fino a circa tre mesi di età quando viene gradualmente sostituita dall’emoglobina adulta (HbA). L’HbF ha un’alta affinità per l’ossigeno, causando lo spostamento a sinistra della curva di dissociazione ossigeno-emoglobina. Pertanto, le pressioni dell’ossigeno arterioso sono più basse nel neonato che nell’adulto. La pressione parziale dell’ossigeno alla quale l’emoglobina è satura al 50% di ossigeno legato è di 19 mmHg per i neonati contro i 27 mmHg degli adulti (vedi Figura 1). L’acido 2,3-bisfosfoglicerico (2,3 BPG) si lega meno fortemente all’emoglobina fetale, contribuendo anche a questo spostamento a sinistra. HbF può anche proteggere la falciatura dei globuli rossi. Il livello normale di emoglobina neonatale è da 18 a 20 gm/dl. A causa del fegato immaturo nel neonato, i fattori di coagulazione della vitamina K sono carenti (II, VII, IX & X) per i primi mesi di vita. La vitamina K viene somministrata in sala parto per prevenire la malattia emorragica del neonato.
Sistema nervoso centrale
Il cervello neonatale manca di autoregolazione cerebrale, un meccanismo protettivo che controlla la perfusione del sangue del cervello in circostanze di pressioni sanguigne estreme. In caso di pressione sanguigna elevata, il neonato è predisposto a un’emorragia intraventricolare perché i fragili vasi sanguigni possono rompersi. Questa disposizione permette anche il mantenimento della perfusione cerebrale in caso di ipotensione. Negli adulti, l’autoregolazione cerebrale si verifica nell’intervallo da 60 a 160 mmHg di pressione arteriosa media (MAP). Il limite inferiore dell’autoregolazione neonatale è a 30 mmHg, anche se il limite superiore è indeterminato. La barriera emato-encefalica è immatura e debole, permettendo ai farmaci di permeare più facilmente nel sistema nervoso centrale e quindi mostrare una maggiore sensibilità ai farmaci lipidi-solubili. Il midollo spinale si estende fino a L3, due segmenti sotto il punto in cui termina il midollo dell’adulto. Nel neonato, il sacco durale termina a S4 rispetto a S2 in un adulto. Inoltre, i neonati hanno anche una maggiore quantità di liquido spinale cerebrale (CSF) e una mielinizzazione immatura, che può accorciare e diminuire la potenza degli anestetici locali nel CSF.
Sistema endocrino
I neonati hanno una maggiore superficie corporea in rapporto al peso che li sottopone a perdere calore più rapidamente. Hanno un povero meccanismo di compensazione per prevenire la perdita di calore, in quanto non sono in grado di rabbrividire o utilizzare meccanismi vasocostrittori. Sono nati con grasso bruno, che permette una termogenesi senza brividi, un processo che consuma ossigeno. L’ipotermia dovrebbe essere evitata nei neonati perché induce una risposta di stress, che provoca una cascata di eventi, tra cui un aumento della domanda di ossigeno, vasocostrizione polmonare, acidosi metabolica con vasocostrizione periferica e ipossia dei tessuti. Il diabete mellito è una delle più comuni condizioni mediche preesistenti associate a un aumento del rischio di complicazioni della gravidanza e di esiti avversi alla nascita. Il diabete materno di tipo I è associato a restrizioni della crescita fetale e a gravidanze piccole per l’età gestazionale. Il diabete materno di tipo II è associato alla resistenza all’insulina in cui l’aumento dei livelli di glucosio al feto può provocare macrosomia fetale. C’è un’impennata dell’ormone di stimolazione tiroidea (TSH) subito dopo la nascita, che provoca un aumento del rilascio di T4 e T3. La presenza del TSH è essenziale per lo sviluppo di un’adeguata funzione neurologica e per la crescita del neonato. La funzione tiroidea fa parte dello screening neonatale, e il medico può affrontare le carenze con un’integrazione.
Sistema gastrointestinale/epatico
I neonati hanno un tempo di svuotamento gastrico ridotto e hanno un tono dello sfintere esofageo inferiore ridotto che causa un maggiore reflusso gastroesofageo. L’alimentazione ipertonica aumenta la richiesta di energia intestinale con conseguente ischemia intestinale ed enterocolite necrotizzante (NEC). La funzione epatica immatura e la diminuzione del flusso sanguigno epatico provocano un ritardo nel metabolismo dei farmaci. La sintesi delle proteine plasmatiche inizia ad aumentare dopo la nascita ed è essenziale per la formazione di albumina e alfa-fetoproteina. L’immaturità della funzione epatica nel neonato influenza i livelli di glucosio. L’immagazzinamento del glicogeno si verifica nella tarda gestazione, ma non è ancora sufficiente per aiutare il neonato in tempi di digiuno prolungato, quindi, le infusioni di glucosio supplementare sono necessarie durante questi periodi ad un tasso di 5-8 mg/kg/min per prevenire l’ipoglicemia. L’ittero fisiologico è un processo autolimitante che può essere presente nel neonato secondario all’aumento della bilirubina non coniugata. Gli enzimi del citocromo p450 sono solo al 30% dei livelli degli adulti alla nascita, il che si traduce in un’eliminazione prolungata di vari farmaci.
Sistema renale
Il rene fetale può produrre urina a partire dalla 16a settimana di gestazione, e la nefrogenesi è completa a 34-36 settimane. Alla nascita, c’è una diminuzione della resistenza vascolare renale con l’aumento della pressione arteriosa media. Inizialmente, solo dal 3 al 7% della portata cardiaca è dedicata al flusso sanguigno renale (RBF), ma continuerà ad aumentare fino al 10% dopo la prima settimana di vita. Il rene neonatale non è in grado di concentrare l’urina a causa del mancato sviluppo della funzione tubulare del rene che porta inizialmente a un’elevata produzione di urina. Questo aumento della produzione di urina nei primi giorni di vita causa una diminuzione dell’acqua corporea totale (TBW), che riflette una riduzione del peso corporeo del neonato. Entro il 5°-7° giorno di vita, la funzione renale inizia a stabilizzarsi. La velocità di filtrazione glomerulare (GFR) è solo dal 20 al 30% di quella di un adulto, e quindi il neonato è soggetto a effetti prolungati dei farmaci escreti per via renale. Un aumento del volume di distribuzione rende necessari dosaggi di farmaci più alti basati sul peso nei neonati. Tuttavia, questo aumento iniziale dei farmaci può essere compensato dal fatto che i farmaci impiegheranno più tempo per essere escreti dai reni; quindi, l’intervallo di dosaggio dovrebbe aumentare per tenerne conto. Una bassa RBF e GFR fanno sì che i neonati abbiano difficoltà con l’aumento dei volumi di fluido, quindi la somministrazione di fluidi per via endovenosa deve sempre basarsi sul peso corporeo e sulla valutazione clinica. A causa della loro grande superficie corporea, i neonati sono soggetti a maggiori perdite insensibili di liquidi.