Физиология новорожденных

Медицинская информация достоверна!

Игорь Лукьяненко

Врач-невролог, нейробиолог, аллерголог-иммунолог.

Подробнее об эксперте

Период новорожденности – это период самых драматических физиологических изменений, которые происходят в течение жизни человека. При рождении немедленные изменения происходят в двух системах – дыхательной и сердечно-сосудистой, в остальных преобразования происходят не столь стремительно, постепенно, пока не будет завершен переход от внутриутробной физиологии к физиологии взрослого.

Переходный период новорожденности является критическим временем для адаптации человека к жизни вне матки. В этот период происходят отчетливые физиологические изменения, особенно в отношении дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Потеря плаценты создает необходимость в физиологической адаптации.

Преждевременные роды могут значительно помешать этим физиологическим изменениям происходить так, как они должны. Эндокринная система, в частности выделение кортизола через гипоталамус, отвечает за созревание легких плода и новорожденного. Существует «всплеск кортизола», который начинается с уровня от 5 до 10 микрограмм / миллилитр на 30 неделе беременности, 20 на 36-ой, 46 на 40-й и 200 мкг / мл во время родов. Кортизол участвует в развитии дыхательной системы, гормональной секреции щитовидной железы, глюконеогенезе в печени, секреции катехоламинов и выработке пищеварительных ферментов. Зрелая функция щитовидной железы помогает подготовить сердечно-сосудистую систему новорожденных и помогает регулировать температуру.

После пережатия пуповины и первого вдоха жизни повышается артериальное давление кислорода и уменьшается сопротивление легочных сосудов, что облегчает газообмен в легких. Последующий легочный кровоток вызовет увеличение давления в левом предсердии и снижение давления в правом предсердии. Изменения PO₂, PCO₂ и pH являются факторами, способствующими этим физиологическим изменениям у новорожденного. Сурфактант легких играет решающую роль в этих изменениях, позволяя легким созревать после родов. Остатки кровообращения плода (артериальный проток, овальное отверстие, венозный проток) также будут постепенно отступать в течение этого неонатального периода, определяемого как постконцептуальный возраст до 44 недель.

Изменения в системах органов новорожденного

Сердечно-сосудистая система

Отделение от плаценты вызывает значительное изменение сосудистого давления у новорожденного. Легочное сосудистое сопротивление (PVR) уменьшается с увеличением содержания кислорода в крови, в то время как системное сосудистое сопротивление (SVR) увеличивается из-за потери плаценты. Сердце новорожденного имеет меньшее количество миоцитов, более волокнистое и не обладает податливостью, как у взрослого, поэтому оно должно полагаться на поток ионизированного кальция в саркоплазматический ретикулум для сократительной способности.

Сердечный выброс зависит от частоты сердечных сокращений, поскольку новорожденный не может генерировать увеличение ударных объемов из-за их неподатливого желудочка. Существует доминирующий парасимпатический тонус с повышенным присутствием холинергических рецепторов, вызывающих брадикардическую реакцию на стресс. Поразительное различие между физиологией взрослых и новорожденных заключается в том, что у взрослых преобладает симпатический тонус, вызывающий тахикардию в ответ на стресс. Из-за зависимости сердечного выброса новорожденного от частоты сердечных сокращений брадикардия может привести к снижению артериального давления и возможному сердечно-сосудистому коллапсу, поэтому низкая или падающая частота сердечных сокращений требует незамедлительного внимания.

Кроме того, наблюдается задержка диастолического расслабления и последующее снижение диастолического наполнения, что делает новорожденных неспособными управлять увеличенными объемами циркуляции.

При рождении повышенное содержание кислорода и снижение уровня простагландинов ускоряют закрытие открытого артериального протока (PDA), остатка кровообращения плода, что позволяет большему количеству крови циркулировать в легких. Полное закрытие обычно происходит в течение 2-3 недель после рождения.

Если связь между нисходящей грудной аортой и легочной артерией не закрывается в течение ожидаемого периода, развивается лево-правое шунтирование. PDA считается бледным врожденным пороком сердца, и его можно закрыть хирургическим путем. Эта процедура рассматривается как предпочтительный метод по сравнению с фармакологическим лечением (обычно индометацином), поскольку последний может быть неэффективным, иметь плохо переносимый профиль побочных эффектов или вызывать рецидивы.

Овальное отверстие (PFO) позволяет крови плода проходить из правого предсердия в левое и обходить правый желудочек, позволяя наиболее насыщенной кислородом крови поступать в мозг. PFO начнет закрываться с увеличением давления в левом предсердии, а недостаток кровотока вызовет инволюцию структуры, но полностью не закроется примерно до одного года. Венозный проток – это соединение пупочной вены с нижней полой веной, которое отводит кровь мимо печени. Венозный проток обычно закрывается в течение 3-7 дней после рождения в результате снижения уровня циркулирующих простагландинов. Если этот шунт останется открытым, появится внутрипеченочный портосистемный шунт, позволяющий токсинам в крови обходить печень, что, в свою очередь, приведет к увеличению содержания таких веществ, как аммиак и мочевая кислота, и потребует хирургического вмешательства. При закрытии протоков (PDA, PFO) циркуляция меняется с параллельной на последовательную.

Дыхательная система

Новорожденный обладает некоторыми физическими характеристиками, которые могут препятствовать эффективной механике дыхания. У них хрящевая грудная клетка с горизонтальным расположением ребер и сниженной податливостью легких, что способствует парадоксальным движениям грудной клетки. Они восприимчивы к десатурации кислорода, поскольку у них снижена функциональная остаточная емкость (FRC), более высокое соотношение минутной вентиляции к FRC. Они потребляет почти в два раза больше кислорода, чем взрослые, небольшие дыхательные пути могут закрываться во время выдоха, ограничивая газообмен. Они более подвержены дыхательной усталости.

Дыхательная система новорожденных имеет больше участков, не участвующих в газообмене, по сравнению со взрослой, а также меньше альвеол, которые толще и менее эффективны в газообмене. Новорожденные дышат через нос и имеют узкие носовые проходы, что обусловливает базовое сопротивление дыхательных путей, которое они должны преодолеть.

Существуют также значительные различия в дыхательных путях новорожденных. У новорожденного большая голова и короткая шея по сравнению с размером тела. Некоторые из характеристик дыхательных путей, которые затрудняют интубацию новорожденных, включают большой язык, длинный гибкий надгортанник в форме омеги, узкую голосовую щель. Перстневидный хрящ ниже голосовой щели уже, чем голосовая щель, что делает подголосочную область самой узкой частью дыхательных путей и придает ей характерную «коническую» форму.

Эти анатомические различия в дыхательных путях позволяют новорожденному эффективно сосать грудь, создавая открытый канал для носового дыхания, созданный сближением надгортанника и мягкого неба, в то время как молоко проходит по задней части языка в сторону надгортанника. Это приспособление позволяет одновременно дышать носом во время кормления.

Гематологическая система

Новорожденные рождаются с фетальным гемоглобином (HbF), который составляет от 70 до 90% молекул гемоглобина и остается в кровообращении примерно до трехмесячного возраста, когда он постепенно заменяется взрослым гемоглобином (HbA).

HbF обладает высоким сродством к кислороду, что приводит к смещению кривой диссоциации кислород-гемоглобин влево. Следовательно, артериальное давление кислорода у новорожденного ниже, чем у взрослого. Парциальное давление кислорода, при котором гемоглобин на 50% насыщается связанным кислородом, составляет 19 мм рт.ст. для новорожденных против 27 мм рт.ст. для взрослых. 2,3-бисфосфоглицериновая кислота (2,3 BPG) менее сильно связывается с фетальным гемоглобином, также способствуя этому сдвигу влево.

HbF также может защищать от серповидности эритроцитов. Нормальный уровень гемоглобина у новорожденных составляет от 18 до 20 г / дл. Из-за незрелой печени у новорожденного в течение первых нескольких месяцев жизни наблюдается дефицит факторов свертывания крови витамина К (II, VII, IX и X). Витамин К вводят в родильном отделении для предотвращения геморрагической болезни новорожденных.

Центральная нервная система

Неонатальному мозгу не хватает церебральной ауторегуляции, защитного механизма, который контролирует кровоснабжение мозга в условиях экстремальных артериальных давлений. В условиях повышенного кровяного давления новорожденный предрасположен к внутрижелудочковому кровоизлиянию, поскольку хрупкие кровеносные сосуды могут разорваться. Это устройство также позволяет поддерживать церебральную перфузию в условиях гипотонии. У взрослых церебральная ауторегуляция происходит в диапазоне от 60 до 160 мм рт.ст. среднего артериального давления (MAP). Нижний предел неонатальной ауторегуляции составляет 30 мм рт.ст., хотя верхний предел не определен.

Гематоэнцефалический барьер незрелый и слабый, что позволяет лекарствам легче проникать в центральную нервную систему и, следовательно, проявлять повышенную чувствительность к жирорастворимым лекарствам. Спинной мозг простирается до L3-сегмента, на два сегмента ниже, чем у взрослых. У новорожденного дуральный мешок заканчивается на S4 по сравнению с S2 у взрослого. Кроме того, у новорожденных также повышенное количество спинномозговой жидкости (ликвора) и незрелая миелинизация, что может сократить и снизить эффективность местных анестетиков в ликворе.

Эндокринная система

У новорожденных увеличивается отношение площади поверхности тела к весу, что приводит к более быстрой потере тепла тела. У них плохой компенсаторный механизм для предотвращения потери тепла, поскольку они не могут дрожать или использовать сосудосуживающие механизмы. Они рождаются с бурым жиром, который обеспечивает термогенез без дрожи, процесс, потребляющий кислород. Следует избегать гипотермии у новорожденных, поскольку она вызывает реакцию на стресс, которая вызывает каскад событий, включая повышенную потребность в кислороде, сужение легочных сосудов, метаболический ацидоз с сужением периферических сосудов и гипоксию тканей.

Сахарный диабет является одним из наиболее распространенных ранее существовавших заболеваний, связанных с повышенным риском осложнений беременности и неблагоприятных исходов родов. Диабет I типа у матери связан с ограничениями роста плода. Диабет II типа у матери связан с резистентностью к инсулину, при которой повышенный уровень глюкозы у плода может привести к макросомии плода.

Сразу после рождения происходит всплеск гормона, стимулирующего щитовидную железу (ТТГ), что приводит к увеличению выброса Т4 и Т3. Наличие ТТГ необходимо для развития соответствующей неврологической функции и роста у новорожденного. Функция щитовидной железы является частью обследования новорожденных, и врач может устранить недостатки с помощью добавок.

Желудочно-кишечная / печеночная система

У новорожденных уменьшается время опорожнения желудка и снижается тонус нижнего пищеводного сфинктера, что приводит к усилению гастроэзофагеального рефлюкса. Незрелая функция печени и снижение печеночного кровотока приводят к задержке метаболизма лекарств. Синтез белка в плазме начинает увеличиваться после рождения и необходим для образования альбумина и альфа-фетопротеина. Незрелость функции печени у новорожденных влияет на уровень глюкозы. Накопление гликогена происходит на поздних сроках беременности, но его еще недостаточно, чтобы помочь новорожденному во время длительного голодания, поэтому в эти периоды требуются дополнительные вливания глюкозы для предотвращения гипогликемии.

Физиологическая желтуха – это самоограничивающийся процесс, который может присутствовать у новорожденных вторично по отношению к повышенному неконъюгированному билирубину. Уровень ферментов цитохрома р450 при рождении составляет всего 30% от уровня взрослого, что приводит к длительному выведению различных лекарств.

Почечная система

Почка плода может вырабатывать мочу, начиная с 16-й недели беременности, а нефрогенез завершается на 34-36 неделе. При рождении происходит снижение почечного сосудистого сопротивления по мере увеличения среднего артериального давления. Первоначально только 3-7% сердечного выброса приходится на почечный кровоток (RBF), но после первой недели жизни он будет продолжать увеличиваться до 10%.

Неонатальная почка не способна концентрировать мочу из-за недостаточного развития функции канальцев почки, что приводит к высокому выделению мочи на начальном этапе. Это увеличение диуреза в первые несколько дней жизни вызывает снижение общего количества воды в организме (TBW), отражая снижение массы тела новорожденного. На 5-7-й день жизни функция почек начинает стабилизироваться. Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) составляет всего 20-30% от скорости фильтрации взрослого человека, и поэтому новорожденный подвержен длительному воздействию лекарств, выделяемых почками.

Увеличенный объем распределения требует более высоких доз лекарств для новорожденных в зависимости от веса. Однако это первоначальное увеличение дозы лекарств может быть компенсировано тем фактом, что для выведения лекарств почками потребуется больше времени, поэтому интервал дозирования следует увеличить. Низкие RBF и СКФ вызывают у новорожденных трудности с увеличением объема жидкости, поэтому введение внутривенных жидкостей всегда должно основываться на массе тела и клинической оценке.

• У сердца новорожденного снижена податливость желудочков.
• Сосудистое давление новорожденных изменяется при повышенном воздействии кислорода, что проявляется в снижении PVR и увеличении SVR из-за потери плаценты низкого давления.
• Новорожденные обладают доминирующим парасимпатическим тонусом, что подвергает их риску возникновения брадикардических эпизодов в стрессовых обстоятельствах.
• Новорожденные дышат носом, и анатомия их дыхательных путей невелика по сравнению с размером головы.
• Подглотковая область новорожденного – самая узкая часть дыхательных путей.
• У новорожденных неэффективная дыхательная механика, податливая грудная клетка, парадоксальные движения грудной клетки, меньшее количество альвеол, снижение FRC и более высокая закрывающая способность при более высоком потреблении кислорода.
• Новорожденные более подвержены дыхательной усталости из-за большой доли волокон с медленным сокращением типа I.
• Новорожденные рождаются с высоким процентом HbF, который обладает более сильным сродством к кислороду, вызывая более низкое парциальное давление кислорода и сдвиг влево кривой диссоциации кислород-гемоглобин.
• У новорожденных отсутствует церебральная ауторегуляция и незрелый гематоэнцефалический барьер.
• Спинной мозг новорожденного заканчивается на L3, а дуральный мешок заканчивается на S4.
• Новорожденные более восприимчивы к гипотермии, учитывая их увеличенное отношение площади поверхности тела к весу, и используют бурый жир для термогенеза.
• Незрелая функция печени новорожденных подвергает их риску гипогликемии, гипербилирубинемии, нарушения метаболизма лекарств и коагулопатий.
• У новорожденных увеличивается TBW, что может снизить эффективность некоторых лекарств.
• Почки новорожденных имеют ограниченный RBF и низкую СКФ, что затрудняет обработку больших объемов жидкости и эффективное регулирование электролитов.

Нормальные показатели у новорожденных:

• объем крови от 85 до 95 мл / кг;
• гематокрит от 37 до 52%;
• общее количество воды в организме 70%;
• САД от 50 до 90 мм рт. ст.;
• частота сердечных сокращений от 100 до 170 ударов в минуту;
• уровень глюкозы выше 40 мг / дл.