围产期生理
从浸泡在羊水里,完全依赖胎盘进行气体交换,获得营养和进行排泄的足月胎儿,成功地转变成一个能大声啼哭,呼吸空气的新生儿是一个奇妙的过程.新生儿期的异常表明了这一转变过程的失败.以下将回顾围产期生理的某些方面.
通气和肺功能
胎盘为胎儿提供O2 和CO2 的气体交换.胎儿肺发育贯穿于整个妊娠期,到妊娠25周时已出现发育相当完善的肺泡.胎儿肺不断地产生液体,这是一种来自肺毛细血管的分泌物,加上由Ⅱ型肺泡上皮细胞分泌的一些肺表面活性物质.
胎儿的呼吸运动是间歇性的,通常约占快速眼动睡眠时间的1/3.肺液通过支气管树进入羊水.胎儿的呼吸运动对于肺发育和呼吸运动的神经肌肉控制是必不可少的,这也是新生儿存活所必需的.
为了出生后正常的气体交换,肺泡和肺间质中的液体必须迅速清除.有两种机制参与完成这一过程：(1)经产道分娩时,胎儿胸部受压,挤出部分肺液.当胸廓娩出时,肋骨的弹性回缩力将部分空气抽吸入肺支气管树.第一次强有力的吸气使空气进一步充满肺泡.(2)分娩时,胎儿肾上腺素和去甲肾上腺素水平增高,通过上皮细胞的钠离子通道,促使肺上皮细胞吸收水钠增加.新生儿湿肺综合征(新生儿暂时性呼吸急促---参见第260节呼吸道疾病)就可能是由通过上皮细胞钠离子通道主动吸收钠离子和液体延迟所引起的.
胎儿肺泡充满液体,所以胎儿的呼吸运动并不涉及表面张力.随着出生后第一次呼吸,肺泡腔内有了气体,同时由于肺泡表面还有一层液体,就存在了气液交界面.正常情况下,第一次呼吸时肺表面活性物质分泌进入这一液体层,否则过高的表面张力将导致肺泡萎陷(肺膨胀不全)并且使呼吸功大大地增加.肺表面活性物质(一种磷脂蛋白的复合物,包括磷脂酰胆碱,磷脂酰甘油,磷脂酰肌醇,中性脂肪和三种表面活性蛋白等)大量贮存于Ⅱ型肺泡上皮细胞的板层包涵体内.随着第一次呼吸,表面活性物质大量释放.
妊娠至34~35周,通常已有足够的表面活性物质产生,可以预防弥漫性的肺膨胀不全,一种最早出现的呼吸窘迫综合征(参见第260节).
循环
胎儿循环中,肺动脉的阻力非常高,结果仅有少量血液流入胎儿肺部(仅为心输出量的5%~10%).相反的,体循环的血流阻力很低,这主要是由于通过胎盘的血流阻力低.胎儿体循环的低动脉血氧分压(约为25mmHg)与局部产生的前列腺素一起使胎儿动脉导管处于扩张状态.由于肺动脉阻力高,右心室射出的血液从右向左由肺动脉通过动脉导管流入主动脉.另一处右向左分流发生在卵圆孔.由于从肺回到左心房的血液很少,左心房压力在胎儿期很低；同时由于大量血液从胎盘回到右心房,因此右心房压力较高,两心房间的压力差使卵圆孔膜帘保持开放,血液从右心房向左心房分流.
在最初几次呼吸后,循环系统发生了深刻的改变,其结果是使肺血流量增加和卵圆孔关闭.肺动脉阻力下降,实际上是由于氧分压升高和二氧化碳分压下降,使肺膨胀引起的肺血管扩张.空气的吸入还产生了肺泡的气液交界面,这样产生了促使肺泡萎陷的张力(见上文),而这种表面张力可被肋骨和胸壁的弹性所抵消.其结果是肺间质压力下降,进一步增加了通过肺毛细管的血流量.
当肺血流建立以后,肺的静脉回流量增加,左心房压力升高；空气吸入,使氧分压增加,这样导致脐动脉收缩.胎盘血流量减少或停止,回到右心房的血流量减少.这样,右心房的压力降低而左心房的压力增加,其结果是使卵圆孔关闭.
出生后不久,体循环阻力就高于肺循环,与胎儿期的情况正相反.因此通过动脉导管的血流方向相反,产生了左向右的分流(称为过渡性循环).这种状态从出生的瞬间(此时肺血流增加,同时卵圆孔发生功能性关闭)一直持续到生后大约24小时为止,这时动脉导管关闭.从主动脉进入动脉导管和它的血管滋养管的血液有很高的氧分压,这与前列腺素代谢的改变一起导致动脉导管的收缩和关闭.一旦当动脉导管关闭,一种成人型的血液循环就开始了.两个心室连续搏出,肺循环和体循环之间不再有大的分流.
在生后的头几天,若有新生儿窘迫发生,可再回复到胎儿型循环.窒息时的低氧血症和高二氧化碳血症引起肺动脉收缩和动脉导管扩张,使以上描述的过程逆转,通过开放的动脉导管和重新开放的卵圆孔,再次出现右向左的分流.结果使新生儿产生严重的低氧血症,这种情况称为持续性肺高压和持续性胎儿循环(当然,没有脐循环).治疗的目标是逆转产生肺血管收缩的因素.
胆红素排泄
这个过程开始于胎儿期.网状内皮细胞清除循环中衰老或破坏的红细胞,然后转变成血红素和胆红素(1g血红蛋白产生34mg胆红素).这些未结合胆红素与血清白蛋白结合,然后通过循环转运到肝脏.胎儿肝细胞内含有结合蛋白,从肝窦的血液中摄取游离胆红素.葡萄糖醛酰转移酶使胆红素与尿核苷二磷酸葡萄糖酸酯醛酸(UDPGA)结合形成胆红素双葡萄糖醛酸酯(结合胆红素),主动分泌进入胆道.胆红素双葡萄糖醛酸酯进入胃肠道的胎粪中,但不能排出体外,这是因为胎儿不能排出大便.存在于胎儿小肠上皮细胞刷状缘的β-葡萄糖醛酸酶释放进入肠腔,使胆红素葡萄糖醛酸酯重新分解；游离(非结合)胆红素从小肠肠腔内被重吸收,并重新进入胎儿循环.胎儿胆红素从血循环中清除是通过胎盘顺浓度梯度差转运至母亲血循环,然后经母亲的肝脏结合和清除胎儿胆红素.
出生时,胎盘消失了,新生儿的肝脏必须有效地摄取,结合并将胆红素分泌入胆道,使之能随新生儿的大便而排出体外.然而,新生儿缺乏适合的使胆红素在肠道中氧化成尿胆素原的肠道菌群,结果使未经改变的胆红素分泌进入大便,并使之显示出一种典型的亮黄颜色.新生儿的胃肠道(类似于胎儿)含有β-葡萄糖醛酸酶,使部分胆红素重新分解,而未结合胆红素可被重吸收并从肠道重新进入血循环(胆红素的肠肝循环),这与生理性高胆红素血症和生理性黄疸有关(参见第260节).喂养产生的胃结肠反射,能使胆红素在被重新分解和重吸收前通过大便排出.
胎儿血红蛋白
由于胎儿血红蛋白对氧的高亲和力,通过胎盘维持了一种较高的氧浓度梯度,其结果是大量的氧从母亲转移到胎儿循环中.出生后,由于胎儿血红蛋白不容易向组织释放氧,对氧的高亲和力用处不大,如果同时有严重的肺或心脏疾病伴低氧血症时,还可能是有害的.从胎儿血红蛋白向成人血红蛋白的过渡,在出生前就已经开始.
正常新生儿,出生时氧分压从胎儿时的25~30mmHg急骤升高至90~95mmHg,引起血清红细胞生成素降低,导致出生时红细胞生成停止,这一过程持续6~8周.骨髓造血的停止导致生理性贫血.尤其是在早产儿,他们的体重和血容量迅速增加,因而贫血更加明显.然而,血红蛋白的降低最终导致组织氧分压下降及红细胞生成素释放的相应增加,刺激骨髓产生新的红细胞.已经证明红细胞生成素能有效地治疗早产儿贫血(不要与缺铁性贫血相混淆,后者通常发生于出生4~6月龄以后).
胎儿和新生儿的免疫状态
出生时,大多数免疫机制的功能与胎龄相关,但是即使是足月儿其免疫功能也比成人低得多.这样,新生儿和小婴儿(尤其在3~12月龄间)有一个明显的,短暂的免疫功能低下期,它涉及到所有的免疫系统分支.此时新生儿受到感染的危险性极大.早产,创伤性分娩,母亲患病,新生儿窘迫及药物(例如,免疫抑制剂和抗癫痫药物)等,更增加了感染的危险性.新生儿对感染的反应降低使感染易感性增加,这也可用于解释新生儿感染不同于大年龄的儿童,常常缺失局部的典型临床症状(例如,发热,假性脑膜炎)(免疫接种将在下文的儿童免疫中讨论).
吞噬细胞系统
胎儿期,吞噬细胞最早可见于卵黄囊发育期,是产生抵抗细菌和真菌感染的炎症反应所必需的.粒细胞和单核细胞分别在妊娠第2和第4个月即能分辨,它们的功能随胎龄而增强,但直到足月时仍然很低.
循环中的单核细胞是固定的组织巨噬细胞的前体,巨噬细胞在宫内就有吞噬能力.至足月时,其吞噬微生物的能力还是低于正常.在出生或接近出生时,肺泡吞噬细胞移行到位,帮助清除肺泡中的羊水碎屑及微生物.这些吞噬细胞和其他组织的吞噬细胞,包括脾脏中的吞噬细胞,吞噬能力都较低.
出生时,嗜中性粒细胞的超微结构正常,但膜的变形和粘附能力低下,可能影响细胞的功能,如趋化和吞噬功能.健康婴儿在生后12小时以后,其嗜中性粒细胞和单核细胞的吞噬功能及其对微生物的杀伤能力可达正常,但在低出生体重儿或有窘迫的足月新生儿中较低.
在大多数新生儿中,嗜中性粒细胞和单核细胞的趋化性低,这是因为细胞本身的移动能力和粘附于表面的能力异常,粘附能力的异常则是由于粘附糖蛋白表面因子表达上调缺陷和纤维结合蛋白减低.新生儿血清产生趋化因子(吸引吞噬细胞到微生物侵入部位的物质)的能力也很低.新生儿单核细胞趋化性低可造成皮肤变应性反应降低,出生几年后,细胞的趋化性仍达不到成人水平.
调理作用对有效地吞噬多种微生物是必不可少的,血清调理因子包括IgG,IgM抗体(耐热)和补体(不耐热).与IgG不同,IgM和补体成分不能通过胎盘.IgM对革兰氏阴性细菌的调理作用比IgG更有效,但要达到最佳的血清调理活性,还需补体参与.补体成分的合成早在妊娠第5周即开始,但足月时,大多数经典和旁路途径的补体成分浓度仅达到成人的50%~75%.新生儿白细胞对两组调理素有正常的Fc和C3受体,但C3受体受刺激后在细胞表面的表达增加缓慢.血清调理素活性随胎龄而不同,低出生体重儿对所有的微生物调理作用都低,足月儿则对某些微生物,尤其是革兰氏阴性细菌的调理作用常常较低.出生时网状内皮系统功能低下是,或至少部分是,由于血清调理活性低所致.
