Çocuk Sağlığı Ve Hastalıkları Yenidoğanda Solunum Fizyolojisi YENİDOĞANDA SOLUNUM FİZYOLOJİSİ Prof. Dr. Aytuğ Atıcı Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları A.D. AKCİĞERLERİN MORFOLOJİK GELİŞİMİ Akciğerler embriyonal yaşamın 3. haftasında laringotrakeal girintinin kaudal ucundan, ventral divertikül şeklinde oluşmaya başlar. Daha sonar akciğerlerin gelişimi dört evreden geçerek tamamlanır. Bu evreler sırasıyla embriyonik (3-6. haftalar), psödoglandular (6-17. haftalar), kanaliküler (17-26. haftalar) ve alveolar (27-40. haftalar) evredir. Bronşiyal yapı 16. haftada gelişir. 24. haftada pulmoner gaz değişimi teorik olarak mümkündür. Gebeliğin 20-22. haftalarda Tip I ve Tip II pnömositler ayırdedilmeye başlar. 24. haftadan itibaren sürfaktan içeren lamellar cisimcikler mikroskobik olarak tanınır hale gelirler. 32. haftada alveolar yapılar görünür hale gelir. Postnatal dönemde akciğerler gelişimini alveol sayısını artırarak gerçekleştirir. Bebek 4 yaşına geldiğinde alveol sayısı erişkindeki sayıya ulaşır. Akciğerlerin dışında yer kaplayan patolojiler (diyafragma hernisi, plevral effüzyon, torasik distrofi ) veya akciğerin içinde yer alan lezyonlar (kistik adenomatoid malformasyon vb.) akciğerlerin gelişmesini ve/veya olgunlaşmasını engelleyebilir. Akciğerlerin gelişmesinde önemli olan diğer bir faktör fetal solunum hareketleridir. Fetal solunum hareketlerinin yapılamadığı frenik sinir felcinde veya generalize nöro-müsküler hastalıklarda pulmoner hipoplazi olduğu gösterilmiştir. Fetal yaşamda akciğerlerin sıvı ile dolu olduğu bilinmektedir, fetal akciğer sıvısı normal akciğer gelişimi için son derece önemlidir. Fetal akciğer sıvısının kronik kaybı sonucunda pulmoner hipoplazi gelişmektedir. Oligohidramnios durumunda da pulmoner hipoplazi söz konusudur. Amniotik sıvının kronik kaybı sonucunda amniotik sıvı basıncının da azaldığı ve bunun da akciğer gelişimini olumsuz yönde etkilediği düşünülmektedir. KARDİYO-RESPİRATUVAR ADAPTASYON Fetal dönemde sıvı ile dolu olan akciğerler doğumdan sonraki birkaç dakika içinde tamamen hava ile dolar. Travay sırasında katekolaminler ve arginin-vazopressin aracılığıyla alveolar sıvı üretimi durur. Doğum sırasında vaginal basınca bağlı olarak sıvının bir kısmı ağızdan dışarıya atılır. Geri kalan önemli miktardaki sıvı ise pulmoner lenfatikler ve kapiller damarlar tarafından absorbe edilir. Doğum eylemi sırasında fetal solunum hareketleri durur. Doğumdan sonra solunumun başlamasına neden olan önemli faktörler arasında bebeğin maruz kaldığı soğuk stres, hipoksi, görsel , işitsel, proprioseptif ve yüzeyel dokunma uyarıları sayılabilir. Solunum aktivitesi ortalama 10 saniyede başlamaktadır. Doğumdan sonraki iki saat içinde hava yolu direnci süratle düşerken, fonksiyonel rezidüel kapasitede artış meydana gelir. Komplians artışı ise daha yavaş olur ve akciğer sıvısının temizlenmesine paralel olarak 24 saat içinde genellikle tamamlanır. Elektif sezaryen ameliyatından sonra akciğer sıvısı daha yavaş olarak temizlendiği için akciğerlerde meydana gelen bu değişiklikler daha yavaş olur. Fetusta pulmoner vasküler direnç çok fazla olduğundan sağ ventrikülden çıkan kanın sadece %12 kadarı pulmoner sirkülasyona dahil olabilmektedir. Kalan kan duktus arteriozus yoluyla sistemik dolaşıma karışmakta ve plasentaya giderek temizlenmektedir. Doğumda plasenta devre dışı kalınca, vena kava inferior yolu ile sağ atriuma gelen kan miktarı azalır, buradaki basınç düşer ve buna bağlı olarak foramen ovale fonksiyonel olarak kapanır. Akciğerlerin havalanması ile vasküler direnç azalır ve pulmoner kapiller ağda dolaşım kolaylaşır. Akciğer havalanması arttıkça gerilmeye duyarlı reseptörler uyarılır, bu da refleks vazodilatasyona neden olarak pulmoner dolaşımı kolaylaştırır. Pulmoner vaksüler direncin düşmesi doğumdan sonraki birkaç dakikada hızlı bir şekilde olur ve günler-haftalar içinde yavaş bir şekilde azalmaya devam eder. Bebekte asfiksi veya hipoksi olması durumunda pulmoner direnç doğumdan sonra azalmayabilir bu durumda hayati tehlike ortaya çıkabilir. Renkli Doppler görüntüleme yöntemleri ile yapılan çalışmalarda kardiyo-pulmoner hemodinami değişikliklerinin büyük oranda, doğumdan sonraki 8-12 saat içinde olduğu gösterilmiştir. Pulmoner vasküler tonusun ayarlanmasında ve fetal dolaşımdan neonatal dolaşıma geçişin kolaylaştırılmasında endotelden üretilen endotelin ve nitrik oksitin önemli roller üstlendiği gösterilmiştir. Endojen nitrik oksit üretildikten sonra düz kas hücreleri içine girerek GMP üretimi artırır ve düz kaslarda gevşemeye yol açar. Endotelin-1 ve tromboksan gibi endojen vazokonstriktörlerin üretiminin azalması sonucunda da doğumda pulmoner vasküler direncin azaldığı gösterilmiştir. YENİDOĞAN AKCİĞERİNDE GAZ DEĞİŞİMİ İstirahat halindeki bir yenidoğanda oksijen tüketimi 7ml/dk/kg olup erişkindekinin iki katı kadardır. Kan gazları değerlendirildiğinde yenidoğan bebek ile daha büyük bir infant arasındaki en önemli farkın arteriyel kandaki oksijen basıncında (PaO 2 ) olduğu görülür. PaO 2 yenidoğanda daha düşük olup bu düşüklük sağdan-sola şantlara bağlanmaktadır. Sağlıklı bebeklerde bu şant oranı yaşamın ilk saatinde kardiak out-put’un %24’ü, birinci haftanın sonunda ise %10’u dur. Kandaki oksijenin büyük bir kısmı oksihemoglobin (HbO 2 ) olarak taşınmakta, çok az bir kısmı da çözünmüş olarak bulunmaktadır. Hemoglobin, oksijenin taşınma kapasitesini çözünmüş formuna göre 70 kat artırmaktadır. Kandaki hemoglobin konsantrasyonu vücudun oksijen ihtiyacına göre ayarlanmaktadır. Arteriyel kandaki oksijen saturasyonunun düşmesi veya hemoglobinin oksijene affinitesinin artması (yani dokulara oksijen bırakamaması) durumunda böbrekler bunu algılayarak eritropoetin salgılanmasını artırırlar. Bu da eritroid seriyi uyararak eritrosit yapımını artırır. CO 2 kanda başlıca üç şekilde taşınmaktadır: çözünmüş olarak, bikarbonat (HCO 3 ) olarak (%85) ve proteinlere bağlı olarak (karbamino bileşikleri, %10). CO 2 suda oksijene göre 20 kat daha fazla çözünür. CO 2 eritrosit içinde ve karbonik anhidraz varlığında su ile birleşerek bikarbonat oluşturur: CO 2 +H 2 O (CA) H 2 CO 3 HCO - 3 + H + Oluşan HCO - 3 konsantrasyon gradiyenti doğrultusunda eritrosit dışına diffüze olur, H + ise hemoglobine bağlanır. Yenidoğanın kanında hemoglobin konsantrasyonu fazla olduğundan dolayı erişkinden daha fazla CO 2 taşıma kapasitesine sahiptir. SOLUNUMUN DÜZENLENMESİ Solunum siklusu ve ritmi santral sinir sistemi tarafından regüle edilir. Solunum siklusu üç basamaktan oluşur: 1) İnspirasyon: İnspiratuar adalelerin kontraksiyonu olur. 2) Faz 1 ekspirasyon: İnspiratuar adale kontraksiyonunun bittiği ve pasif ekspiryumun olduğu dönemdir. 3) Faz 2 ekspirasyon: Ekspriatuar adalelerin kasıldığı ve aktif ekshalasyonun olduğu dönemdir. Solunumun düzenlenmesinde rol oynayan nöronlar medullada dorsal ve ventral olmak üzere iki bölgede yoğunlaşmıştır. Hipotalamustan, ön beyinden, santral ve periferal kemoreseptörlerden, adalelerden ve ağrı reseptörlerinden gelen sinyaller dorsal ve ventral respiratuar bölgelerde entegre edilmektedir. Solunum merkezlerini uyaran ve inhibe eden nörotransmitterler mevcuttur. Uyarıcı nörotransmitterler arasında glutamat, seratonin ve substans P sayılabilir. İnhibitörler arasında ise GABA, glisin, opioidler (endorfin), adenozin ve prostoglandin E 1 , E 2 mevcuttur. Kan gazlarındaki değişiklikleri algılayan santral ve periferal kemoreseptörler solunum aktivitesinin ayarlanmasında önemli roller üstlenmişlerdir. Santral kemoreseptörler medullanın ventral yüzeyine yakın yerleşimlidir ve CO 2 , pH ve O 2 değişimlerine duyarlıdır. Periferal kemoreseptörler ise arteria karotis communis bifurkasyonu ve arkus aortanın üstünde ve altında bulunmaktadır. Doğumda kan gazlarına bakıldığında kemoreseptörlerin ciddi bir şekilde uyarılması ve solunumu başlatması gerektiği düşünülebilir. Fakat karotid kemoreseptörlerin solunumu başlatmada primer rol oynamadığı ve kandaki O 2 yükselmesiyle sessiz hale geçtiği görülmektedir. Periferik kemoreseptörler solunumun başlamasında rol oynamasalar da solunumun kontrolünde önemli görevler üstlenmişlerdir. Hipoksi fetusta solunumu süprese etmektedir. Ayrıca bradikardi ve dolaşımın kalp, beyin ve adrenallere doğru yönlendirilmesi söz konusudur. Hiperoksi ise fetal solunumu stimüle etmektedir. Yenidoğan bir bebeğin hipoksiye cevabı ise bifaziktir. Önce solunum sayısında geçici bir artış gözlenir fakat daha sonra ciddi bir azalma olur. Solunum sayısındaki ilk artış muhtemelen periferal kemoreseptörlerin uyarılmasına bağlı olabilir. Daha sonraki azalma ise, hiperventilasyon sırasında pCO 2 ’deki düşmeye ve santral solunum merkezinin depresyonuna bağlı olabilir. Postnatal 12-14. günden sonra hipoksiye bifazik cevap ortadan kalkar ve erişkin paterni yerleşir. Bu dönemden sonra oluşan hipoksiye yanıt depresyon olmadan, solunumun stimüle olmasıdır. Zamanından önce doğan bebeklerde hipoksi fetusta olduğu gibi apneye neden olmaktadır. Bebeklerin hipoksiye verdikleri cevap çevrenin ısısıyla yakından ilgilidir. Eğer soğuk bir ortamda ise hipoksiye geçici hiperventilasyon cevabı gözlenmeyebilir. Hiperkarbi fetusta solunum hareketlerini artırmaktadır. Aslında solunum merkezinin CO 2 ’den ziyade H + tarafından stimüle edildiği düşünülmektedir. Hiperkarbi sonucunda düşen pH iyi bir solunum stimülanıdır. Benzer durum yenidoğan bebek için de geçerlidir. AKCİĞER MEKANİKLERİ Tidal Hacim: Her bir normal solunumda akciğere giren veya çıkan gaz miktarıdır (ortalama 4-8 ml/kg ). Dakika Hacim (minute volume): Tidal hacim x dakikadaki solunum sayısı (ortalama 232 ml/dk/kg) Vital Kapasite: Zorlu bir inspiryumdan sonra, zorlu bir ekspiryum ile çıkarılabilen gaz miktarı. Rezidüel Hacim: Zorlu bir ekspiryumdan sonra akciğerlerde kalan gaz miktarı. Total Akciğer Kapasitesi: Vital kapasite + Rezidüel hacim Fonksiyonel Rezidüel Kapasite: Normal bir ekspiryum sonunda akciğerde kalan gaz miktarı. Solunum sıkıntısı olan yenidoğanlarda, özellikle yenidoğanın geçici takipnesi durumunda solunum sayısı artmış fakat tidal hacim genellikle azalmıştır. RDS ve pnömoni durumunda ise fonksiyonel rezidüel kapasite azalmıştır. Komplians: Akciğerler ve göğüs kafesinin genişleyebilme ölçütüdür. Rezistans: Hava akımı yaratabilmek için gerekli basınç ölçütüdür.