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B978-3-437-41918-8.00018-X

10.1016/B978-3-437-41918-8.00018-X

978-3-437-41918-8

 Mortalität bei Frühgeborenen

Tab. 18.1
Gewicht Überlebenswahrscheinlichkeit
< 500g 20–30 %
500–1.000g 50–90 %
1.000–1.500g 80–95 %
1.500–2.500g 90–98 %

Sexualentwicklung und Reproduktionsphysiologie

Kasuistik

Frau P., eine 19-jährige Erstgravida, kommt in der Schwangerschaftswoche (SSW) 32 + 5 wegen vorzeitiger Wehen in die Frauenklinik.

Patientendaten

  • Allgemeine Daten: Alter: 19 Jahre, Größe: 1,65 m, Gewicht: 60 kg

  • gynäkologischer Aufnahmebefund: Infektion mit Gardnerella vaginalis bei geschlossener, nicht verstrichener Zervix

  • Ultraschall: vitales, relativ kleines Kind (Gewicht auf 2.160 g geschätzt); Blutversorgung normal, Fruchtwassermenge und Hinterwandplazenta unauffällig

  • Anamnese: bisher komplikationsloser Schwangerschaftsverlauf; alle Vorsorgeuntersuchungen wurden pünktlich wahrgenommen. Die Patientin raucht und trinkt gelegentlich Alkohol. Ihre Mutter leidet an Typ-2-Diabetes.

  • Labor: Leukozyten 9870/μL, Erythrozyten noch eben normal (Hb 11,2 mg/dL).

Verlauf

Um die Wehentätigkeit zu dämpfen, wird Frau P. zur Bettruhe aufgefordert und erhält Magnesium (5 Tage i. v., danach oral). Die Vaginalinfektion wird mit Amoxicillin behandelt. Nach einwöchigem stationärem Aufenthalt entwickelt die Patientin in SSW 33 + 5 zunehmend zervixwirksame Wehen. Zur Induktion der Lungenreife (Atemnotsyndrom-Prophylaxe im Falle einer Frühgeburt) erhält die Patientin Glucocorticoide. Bei der vaginalen Untersuchung ist die Portio auf 0,5 cm verkürzt, der Muttermund weich und etwa 1–2 cm weit geöffnet (Abb. 18.A). Der Kopf des Kindes liegt schwer abschiebbar im Beckeneingang. Wehen kommen in etwa zehnminütigen Abständen.
Um eine drohende Frühgeburt zu vermeiden, wird unverzüglich eine Tokolyse (Unterbinden der Wehentätigkeit) gestartet und über drei Tage fortgeführt. Die Patientin erhält über die gesamte Behandlungsdauer Antibiotika und Heparin s. c. zur Thromboseprophylaxe. Da die Wehentätigkeit nachlässt, wird sie mit Gardnerella-negativem Abstrich, unauffälligem Ultraschall sowie weitgehend stabiler Zervix in der SSW 34 + 5 nach Hause entlassen. Zwei Tage später kommt Frau P. mit Blasensprung und regelmäßiger Wehentätigkeit wieder. Der Muttermund ist 5 cm weit (Abb. 18.B).
Noch in der gleichen Nacht wird Frau P. spontan und ohne Komplikationen von einem lebensfrohen, rosigen und spontan schreienden Mädchen entbunden; Geburtsgewicht: 2.250 Gramm. Der Wochenbettverlauf ist unauffällig, und nach vier Tagen kann die Patientin zusammen mit dem Kind in die häusliche Pflege entlassen werden.

Frühgeburt

Als Frühgeburt bezeichnet man die Geburt vor der vollendeten 37. SSW bzw. mehr als drei Wochen vor dem errechneten Termin (= Konzeptionstermin plus 266 Tage oder 1. Tag der letzten Regel plus 280 Tage). Die Frühgeburtenrate liegt in Deutschland etwa bei 8–10 %, Tendenz steigend. Weniger als 1.500 g wiegen etwa 1 %, weniger als 1.000 g nur etwa 0,3 % der Neugeborenen. Bedingt durch die Unreife der Organe ist das perinatale Mortalitäts- und Morbiditätsrisiko stark erhöht (Tab. 18.1); 70 % der Neugeborenen-Sterblichkeit betrifft Frühgeborene unter 1.500 g Geburtsgewicht.
Organische Komplikationen
Frühgeborene sind durch vielfältige Organstörungen sowie generelle Mangelentwicklung gefährdet. Bis zu 60 % der Frühgeborenen unter 1.500 g erleiden in der Perinatalperiode einen Hirnschaden durch Hirnblutungen und Schädigungen der weißen Substanz. Hirnblutungen entstehen häufig schon intrauterin durch Hypoxie, Hyperkapnie und Azidose. Gehirnschädigungen können auch aus einem Sauerstoffmangel resultieren. Mögliche Folgen sind neurologische Entwicklungsstörungen und/oder geistige und körperliche Behinderungen.
Die Unreife der Lunge begünstigt die Entwicklung bronchopulmonaler Dysplasien mit der Gefahr von Apnoen; durch Surfactant-Mangel kann es zum Atemnotsyndrom kommen (Kap. 10.2). Die Unreife der Augen kann zu Retinopathien mit eventueller Netzhautablösung führen. Auch das Risiko für Hörstörungen ist erhöht. Durch die Unreife des Darms drohen Probleme bei der Verdauung bis hin zur nekrotisierenden Kolitis.
Ätiologie der Frühgeburtlichkeit
Mehrere Faktoren können das Risiko für eine Frühgeburt deutlich erhöhen:
  • frühere Fehl- oder Frühgeburten, Schwangerschaftsabbrüche, häufige Schwangerschaften (> 3 geborene Kinder), Uterusoperationen

  • Alter der Mutter < 18 oder > 35 Jahre

  • niedriger sozioökonomischer Status der Mutter

  • Alleinstehende und Frauen mit starken körperlichen/psychischen Belastungen

  • Mehrlingsschwangerschaften

  • erhöhte Fruchtwassermenge

  • Rauchen, Alkohol und Drogenabusus

  • aufsteigende genitale Infektionen

  • Mangelentwicklung, Chromosomenanomalien und/oder Fehlbildungen des Fetus.

Die unmittelbaren Ursachen einer Frühgeburt sind in 20 % vorzeitiger Blasensprung, in 30 % vorzeitige Wehentätigkeit. Iatrogene (durch ärztliche Maßnahmen ausgelöste) Frühgeburten machen etwa 25 % aus; Indikationen können z. B. Hypertonie, Präeklampsie oder vaginale Blutungen sein.
Therapie bei drohender Frühgeburt
Neben der Induktion der Lungenreifung mit Glucocorticoiden (z. B. Betamethason) liegt der Schwerpunkt der Behandlung auf der Tokolyse bei vorzeitigen Wehen (= schmerzhafte und/oder zervixwirksame Wehen mit einer Frequenz von mindestens 3/h vor der 30. SSW oder 5/h nach der 30. SSW). Eingesetzt werden v. a. Magnesium i. v. (Relaxation der Uterusmuskulatur durch kompetitive Hemmung von Calcium-Kanälen) sowie β2-Sympathomimetika (Kap. 7). Deren Gabe zögert die Geburt zwar meist nur relativ kurz (um ca. 48 h) hinaus. Dieser Aufschub kann aber genügen, um insbesondere kleinen Frühgeborenen 2 wertvolle Tage zur Induktion der Lungenreife zu „schenken“. Allerdings können β-Sympathomimetika vielfältige Nebenwirkungen im Kohlenhydrat- (Glykogenolyse: Hyperglykämie) und im Fettstoffwechsel (Lipolyse: Ketoazidose) nach sich ziehen und zu Lungenödemen, Arrhythmien und Blutdruckabfall führen. Beim Fetus können Tachykardie, Zeichen myokardialer Ischämie und ähnliche Stoffwechseleffekte auftreten. Cyclooxygenase-Hemmer inhibieren die Prostaglandinsynthese (Kap. 18.7), die für die Wehentätigkeit entscheidend ist. Sie erhöhen beim Fetus jedoch das Risiko für einen vorzeitigen Verschluss des Ductus arteriosus Botalli, vermindern die Urinproduktion und können zu Ventrikelblutungen führen.

Physiologie im Fokus

  • Risikofaktoren für eine gestörte Entwicklung des Fetus sind Rauchen, Alkohol, Stress, Diabetes.

  • Physiologie des Fetus und der Schwangeren unterscheiden sich von normaler Physiologie.

  • Hormone erhalten die Schwangerschaft aufrecht bzw. lösen die Geburt aus.

  • Tokolyse: Beinflussung der Uterusmuskulatur durch Mg2+ und β-Sympathomimetika.

  • Prostaglandine führen an der glatten Muskulatur des Uterus zu Kontraktionen (Wehen).

  • Surfactant spielt eine wesentliche Rolle bei der Entfaltung der Lunge während der Inspiration.

  • Surfactant-Mangel kann bei Frühgeborenen zum Atemnotsyndrom führen.

Sexualentwicklung

Einleitung

Ein herausragendes Kennzeichen aller Lebewesen ist das Hervorbringen von Nachkommen zur Erhaltung der jeweiligen Art. Einfache Lebewesen tun dies durch Teilung (Einzeller) oder Knospung (Korallen). Da das einzelne Individuum im Laufe seines Lebens aber irreparable Schäden an Makromolekülen akkumuliert, das „Soma“ also altert, hat sich in der Evolution sexuelle Fortpflanzung als vorteilhaft erwiesen. Dabei verschmelzen zwei Keimzellen (Eizelle und Spermium), die in Individuen verschiedenen Geschlechts gebildet werden, wobei ein neues Individuum entsteht. Die Keimzellen werden vor Schäden geschützt und/oder einem Ausleseverfahren unterworfen. Bei ihrer Entstehung werden die Erbanlagen der Eltern neu gemischt. Dadurch ähneln die Nachkommen zwar ihren Eltern, sind mit ihnen aber nicht genetisch identisch. Ein evolutionärer Ausleseprozess entscheidet, ob und wie häufig sie sich selbst wiederum erfolgreich fortpflanzen.
Alle Wirbellosen und fast alle Wirbeltiere legen ihre befruchteten Eizellen als „Eier“ ab, ins Wasser oder, durch Schalen vor Austrocknung geschützt, an Land. Nur bei Säugern entwickeln sich die Nachkommen im Mutterleib. Für die innere Befruchtung wurden komplexe Fortpflanzungsorgane und -mechanismen entwickelt, deren Zweck das sichere Zusammenbringen der Keimzellen ist.

Geschlechtsdifferenzierung

Alle Körperzellen tragen 2 Sätze (diploid, 2N) von je 22 Autosomen plus 2 Geschlechtschromosomen (XX oder XY). Aus einer Oozyte mit dem Karyotyp 46XY entwickelt sich ein männliches Individuum. Dafür sorgt u. a. das SRY-Gen (sex determining region Y) auf dem Y-Chromosom. Es kodiert für einen Transkriptionsfaktor, der die Ausbildung von Hoden induziert.
In der 5. Woche der Embryogenese wandern totipotente Urkeimzellen aus dem Dottersack in die Gonadenanlagen, die aus Zölomepithel und darunter liegendem Mesenchym gebildet werden. Der Karyotyp entscheidet dann darüber, ob aus der Medulla der Gonadenanlagen Hoden- oder aus dem Kortex Ovargewebe entsteht und ob aus den Urkeimzellen Oogonien oder Spermatogonien (unreife Keimzellen) werden. Erst die so determinierte Gonade induziert die Differenzierung der inneren und äußeren Geschlechtsorgane:
    • Im weiblichen Geschlecht degenerieren die Wolff-Gänge und die Urniere (Mesonephros), während die Müller-Gänge sich zu Eileiter, Uterus und oberem Drittel der Vagina entwickeln. Labiae und Klitoris bilden sich aus.

    • Im männlichen Geschlecht induziert Testosteron die Differenzierung der Wolff-Gänge zu Samenleitern und der Urniere zu Nebenhoden; die Müller-Gänge degenerieren. Penis, Prostata und Skrotum bilden sich aus.

Bildung der Gameten

Oogenese
Durch Mitosen entstehen bis zur 20. Schwangerschaftswoche (SSW) etwa 7 Mio. diploide (2N) Oogonien (Abb. 18.1a), von denen aber nur manche in die Meiose eintreten. Bei der Geburt sind nur noch 2,5 Mio. dieser primären Oozyten vorhanden, die in der Prophase der Meiose I (1. Reifeteilung, Abb. 18.1b) arretiert sind. Ihre Chromosomen bestehen aus je 2 zusammenhängenden Schwesterchromatiden (4N). Sie legen sich zusammen und tauschen durch homologe Rekombination große DNA-Abschnitte aus (Crossing-over). Bis zur Pubertät sind noch insgesamt 0,6 Mio. Oozyten übrig, die als Primordialfollikel von einer Prägranulosa-Schicht umgeben sind. Von diesen reifen bei jedem Zyklus einige heran, doch kommt in der Regel nur ein Follikel zur Ovulation. Dabei wird die Meiose I abgeschlossen. Eine der Tochterzellen degeneriert zum 1. Polkörperchen. Die sekundäre Oozyte (die eigentliche Eizelle oder Ovum, 2N, 46XX) durchläuft erst während der Befruchtung die Meiose II (2. Reifeteilung), wobei der haploide Chromosomensatz (1N, 23X) um den Chromosomensatz des Spermiums ergänzt wird. In den ca. 35 fruchtbaren Jahren einer Frau kommen also von den 2,5 Mio. primären Oozyten nur 400–500 zur Ovulation (möglicherweise Kontrolle auf genetische Fitness?).
Spermatogenese
Männliche Urkeimzellen differenzieren erst nach der Geburt zu Spermatogonien (2N, 46XY, Abb. 18.1a). Ab Beginn der Pubertät bis ins Alter teilen sie sich mitotisch. Jeweils eine Tochterzelle bleibt Stammzelle, die andere tritt in die Meiose ein, die rasch bis zu den Spermatiden durchlaufen wird (2N → 4N → 1N). Durch Elongation und andere Differenzierungsvorgänge werden sie zu Spermatozoen.

Klinik

Das Down-Syndrom ist die häufigste auf Chromosomenaberration beruhende Erkrankung (1:500). Durch fehlerhafte Trennung der Schwesterchromatiden in der Meiose entsteht eine Eizelle mit 24 Chromosomen (1N + 21). Trisomie 21 führt zu dem bekannten äußeren Erscheinungsbild, die Ausprägung der einzelnen Symptome (Demenz, Septumdefekte des Herzens) ist jedoch individuell sehr unterschiedlich.

Weibliches Reproduktionssystem

Die inneren Geschlechtsorgane der Frau lassen im Monatszyklus Eizellen heranreifen und transportieren sie zum Uterus, der nach erfolgter Befruchtung den Embryo in seine darauf vorbereitete Wand aufnimmt, den Fetus im weiteren Verlauf der Schwangerschaft beherbergt und über die Plazenta versorgt. Hormone koordinieren im Zusammenspiel mit Hypothalamus und Hypophyse den Ablauf von Zyklus, Schwangerschaft und Geburt und sind für die Ausbildung sekundärer Geschlechtsmerkmale und „typisch weiblicher“ Verhaltensweisen verantwortlich.

Entwicklung

Während der Fetalzeit und nach der Geburt kommt es bei der Geschlechtsdeterminierung zu je einem vorübergehenden Peak der Gonadotropine (luteinisierendes Hormon [LH] und Follikel-stimulierendes Hormon [FSH], Abb. 18.2, Kap. 17.11). Erst mit Beginn der Pubertät steigen sie erneut an, angeregt durch die ab dann pulsatile Freisetzung von GnRH aus dem Hypothalamus (Abb. 18.3). In der Pubertät vergrößert sich unter ihrem Einfluss die Brust, die Schambehaarung wächst und die Einlagerung von subkutanem Fettgewebe sorgt für die Ausbildung der typisch weiblichen Körperformen. Nach Etablierung eines regelmäßigen Monatszyklus unterliegen LH und FSH bis zum Beginn der Menopause den gleichen Schwankungen wie die Sexualhormone.
Die Menopause beginnt meist nach dem 50. Lebensjahr. Die Ausschüttung der Sexualhormone versiegt, da im Ovar kaum noch hormonproduzierende Follikel vorhanden sind. FSH und LH steigen an, da ihre Produktion nicht mehr durch die Sexualhormone gehemmt wird (fehlende negative Rückkopplung, Kap. 17.4). Die niedrigen Östrogenspiegel im Blut führen zu Blutdruckschwankungen, Hitzewallungen, Schlaflosigkeit, Depressionen, Atrophie des Vaginalepithels und Libidoverlust, was die Lebensqualität erheblich einschränken kann. Hormonersatztherapien werden derzeit kontrovers diskutiert.

Zyklusablauf

Der weibliche Zyklus (Abb. 18.4) kommt durch ein komplexes Zusammenspiel von Hypothalamus, Hypophyse und Follikel zustande, wobei GnRH, FSH und LH bzw. Östradiol, Progesteron und Inhibine für die Regulation verantwortlich sind (Kap. 17.11). Hochfrequente GnRH-Pulse am Ende des Zyklus führen zu einer hohen FSH-Konzentration während der Monatsblutung. FSH stimuliert 10–30 Primordialfollikel zur Differenzierung, aber nur einer davon entwickelt sich zum Graaf-Follikel (selten zwei → zweieiige Zwillinge). In der Follikelphase produzieren die äußeren Thekazellen unter LH-Stimulation aus Cholesterin, das sie über den LDL-Rezeptor aus dem Blut aufnehmen, zunächst Androgene, v. a. Androstendion. Dieses wird von den inneren Granulosazellen über Testosteron zu Östradiol umgewandelt, da nur diese über die dazu notwendige Aromatase verfügen. Langsam ansteigende Östradiolspiegel (und Inhibine) hemmen die pulsatile GnRH-Freisetzung im Hypothalamus; in der Folge sinkt die FSH-Konzentration.
Lokale Mechanismen sorgen dennoch für die erfolgreiche Entwicklung eines Follikels, der zur Ovulation kommt: Östradiol stimuliert die Zellteilung der Follikelzellen sowie die Synthese von FSH-Rezeptoren und Aromatase. Der dominante Follikel mit der höchsten Östradiolbildung stimuliert sich also selbst in einem positiven Rückkopplungskreis; durch rapide Vaskularisierung verbessert er außerdem seine Versorgung mit FSH. Er sorgt für einen massiven Anstieg der zirkulierenden Östradiolkonzentration, außerdem beginnen seine Granulosazellen Progesteron zu synthetisieren (Abb. 18.4). Alle anderen Follikel gehen aufgrund von niedrigen FSH- und hohen lokalen Konzentrationen von Androgenen, die sie mangels Aromatase nicht effektiv umwandeln können, apoptotisch zugrunde (Atresie).
Zur Zyklusmitte sensitivieren hohe Östradiolspiegel die FSH- und v. a. die LH-produzierenden Zellen für GnRH und entleeren daraufhin ihre Speicher (Abb. 17.22). Hohe Konzentrationen an LH und lokal gebildetes Progesteron induzieren die Ruptur der Follikelwand und die Freisetzung der Eizelle (Ovulation). Der im Ovar verbleibende, reichlich vaskularisierte leere Follikel entwickelt sich in der Lutealphase vorübergehend zu einem endokrinen Organ: Als Corpus luteum (Gelbkörper) produziert er v. a. Progesteron, aber auch weiter Östradiol. Diese hemmen die Ausschüttung von GnRH und damit zunächst die Bildung der Gonadotropine (Abb. 18.4). Auf diese Weise entzieht sich der Gelbkörper selbst aber die essenziellen Wachstumsfaktoren FSH und LH: Er atrophiert, und die Sexualhormone sinken rasch ab. Damit entfällt ihre inhibitorische Wirkung und unter dem Wiederanstieg von FSH beginnt ein neuer Zyklus.
Steigende Östradiolspiegel stimulieren in der Proliferationsphase den Aufbau des Endometriums. Progesteron aus dem Gelbkörper stoppt die Proliferation, induziert die Sekretbildung und erhöht die Durchblutung zur Aufnahme des Embryos. Fallen die Hormone bei nicht erfolgter Konzeption ab, kontrahieren sich die Spiralarterien. Die Ischämie führt zu Zelltod, Proteolyse und Monatsblutung.

Männliches Reproduktionssystem

Die inneren männlichen Genitalorgane produzieren, speichern und transportieren Spermatozoen in einer komplex zusammengesetzten Flüssigkeit (Sperma). Außerdem produzieren sie Hormone, die im Zusammenspiel mit Hypothalamus und Hypophyse für die Ausbildung sekundärer Geschlechtsmerkmale verantwortlich sind.

Entwicklung

Noch vor der Geburt wandern die Hoden in das Skrotum. Da es außerhalb der Körperhöhle liegt, bleibt dort, z. B. auch bei Fieber, die Temperatur leicht unter 37 °C, was für die Spermatogenese essenziell ist. Mit Beginn der Pubertät werden vermehrt LH und FSH aus der Adenohypophyse freigesetzt. Dies bewirkt einen steilen Anstieg des Testosteron-Plasmaspiegels (s. u.). Dieser Anstieg bis auf etwa das 10-Fache dauert ungefähr bis zum 20. Lebensjahr, danach bleibt Testosteron bis ins Alter erhöht (6 ng/mL). Testosteron stimuliert die Vergrößerung von Skrotum, Hoden und Penis und induziert sekundäre Geschlechtsmerkmale wie das typische Körperbehaarungsmuster und die Vergrößerung von Larynx und Verlängerung von Stimmbändern (Stimmbruch). Vor allem aber regt es massiv das Knochen- und Muskelwachstum an, sodass ein erwachsener Mann im Schnitt ca. 10 cm größer ist, doppelt so viele Muskelzellen und damit 50 % mehr fettfreie Körpermasse besitzt als eine Frau. Testosteron ist durch direkten Einfluss auf das Gehirn auch für viele „typisch männliche“ Verhaltensweisen wie Aggressivität, Risikobereitschaft etc. verantwortlich. Der Abfall von Testosteron im hohen Alter führt zu Knochen- und Muskelabbau und Verlust der Libido.

Bau und Funktion der Gonaden

Hoden sind Knäuel von Samenschläuchen, deren Epithel von hochprismatischen Sertoli-Zellen gebildet wird (Abb. 18.5). Zwischen ihnen sitzen die Spermatogonien. Peritubuläre Zellen umgeben die Schläuche. Zwischen den Schläuchen liegen im Interstitium die Leydig-Zellen. Dort stimuliert LH nach Bindung an seinen Rezeptor über ein Gs-Protein, Adenylatcyclase (AC), cAMP und PKA die Synthese von Schlüsselenzymen der Testosteronbildung aus Cholesterin (Abb. 18.6). Testosteron wird in die Blutbahn sowie über die Sertoli-Zellen nach Bindung an ein Androgen-bindendes Protein (ABP) auch in das Lumen abgegeben.
In den Sertoli-Zellen wandelt Aromatase Androgene teilweise in Östradiol um. Über die gleiche Signalkaskade fördert FSH dort die Synthese von Aromatase sowie diverser Wachstumsfaktoren, die zusammen mit dem luminalen Testosteron für die Reifung der Spermatogonien essenziell sind (Abb. 18.6). Dabei werden auch Inhibine und Follistatin gebildet, die zusammen mit Testosteron für die negative Rückkopplung auf Hypothalamus und Hypophyse verantwortlich sind (Kap. 17.11).

Spermatogenese

Spermatiden, die aus der sekundären Spermatozyte hervorgehen, entwickeln sich zu Spermatozoen (oder „Spermien“), indem sie ihr Zytoplasma um den Zellkern herum massiv reduzieren und stattdessen den typischen Hals- und Schwanzteil ausbilden (Abb. 18.7). Durch Flüssigkeitssekretion, den Zilienschlag des Epithels und die Kontraktion glatter Muskelzellen gelangen sie passiv in das Rete testis, ihr erstes Reservoir. Es mündet über Ausführungsgänge in den Nebenhoden, einen einzelnen, stark gewundenen, 4–5 m langen Schlauch. Hier reifen sie weiter heran und werden gespeichert. Dabei bilden sie das Akrosom aus und exprimieren Rezeptoren, mit denen sie später die Eizelle finden bzw. den männlichen Vorkern in sie transferieren. Spermatozoen aus der Cauda epididymidis sind bereits zur Befruchtung fähig.
Die Samenbläschen, die Prostata und die bulbourethralen Drüsen produzieren 90 % einer isotonen, neutralen Lösung, die hohe Konzentrationen an Fructose und Citrat als Substrat für die spätere Spermienbewegung enthält. In einem normalen Ejakulat (2–6 mL) sind 20–100 Mio. Spermatozoen/mL enthalten, davon sollten ≥ 50 % gut beweglich sein. Hier findet wahrscheinlich die Kontrolle auf genetische Fitness (Intaktheit der Chromosomen) statt. Emission und Ejakulation sind vom VNS gesteuerte Reflexe (Kap. 7.7). Der männliche Orgasmus scheint bei vielen Säugern als äußerst befriedigender Akt empfunden zu werden, was wahrscheinlich die Kopulationshäufigkeit erhöht und so zur Arterhaltung beiträgt. Da der Orgasmus beim Menschen auch bei der Frau möglich ist, könnte er so zusätzlich die Paarbindung stabilisieren.

Klinik

Unerfüllter Kinderwunsch ist ein zunehmendes Problem, dessen Ursache in etwa einem Drittel der Fälle beim Mann liegt. Seit Daten dazu existieren, scheint der Anteil der Spermien mit normaler Morphologie abzunehmen. Ob Pestizide, sitzende Lebensweise oder andere Lifestyle-Faktoren verantwortlich sind, wird sehr kontrovers diskutiert. Allerdings erschwert die extreme individuelle Variabilität dieses Parameters die Interpretation.

Befruchtung, Implantation und Entwicklung

Spermienaszension

Sperma verklumpt direkt nach der Ejakulation, wird danach aber durch Proteasen schnell dünnflüssig. Ein Hindernis stellt der Zervikalschleim dar, der aber um die Ovulation herum unter Östrogeneinfluss flüssig wird (zu Fäden spinnbar). In diesem Schleim sind Spermien ca. 3 Tage lebensfähig. Von dort steigen sie innerhalb von 4–6 Stunden durch eigene Bewegung auf, unterstützt von lokal ausgelösten Kontraktionen. Dies geschieht im Eileiter sogar gegen den Zilienstrom. Während dieser Aszension durch Uterus und Eileiter erhöht sich die Befruchtungsfähigkeit der Spermien durch Veränderungen ihrer Oberfläche (Kapazitation). Der Zilienschlag zeigt den Spermien die Richtung an, evtl. zusammen mit dem Konzentrationsgradienten eines von der Eizelle abgegebenen „Lockstoffs“.

Wanderung der Eizelle

Nach der Ovulation wird die Eizelle in den Eileiter aufgenommen, indem dieser durch peristaltische Kontraktionen seiner glattmuskulären Wände einen regelrechten Sog entwickelt. Unterstützend wirkt der ständige Zilienschlag des Epithels in Richtung Uterus, der aber eher das Aufsteigen von Keimen in die Bauchhöhle verhindern soll. Die Eizelle bleibt im Eileiter für ca. 24 h befruchtungsfähig, d. h., der maximal mögliche Zeitraum nach Kohabitation für eine Befruchtung beträgt insgesamt 4 Tage.

Befruchtung

Sie findet im oberen Teil der Tube statt, den nur einige hundert Spermatozoen erreichen. Dabei durchquert ein Spermium die Follikelzellschicht und bindet mithilfe eines Membranrezeptors an ein Strukturprotein der Zona pellucida (ZP3, Abb. 18.7, 1). Das Akrosom, ein vom Golgi-Apparat stammendes Vesikel, stülpt sich helmartig über den Zellkern und gibt auf ein Ca2+-Signal hin durch Exozytose Enzyme ab (2). Diese lösen die Zona pellucida lokal auf, unterstützt durch die Vorwärtsbewegung des Spermienschwanzes. Ein durch IP3 ausgelöstes Ca2+-Signal induziert die Verschmelzung von kortikalen Granula mit der Eizellmembran (3). Vermittelt durch Integrine verschmelzen die Plasmamembranen (4), sodass der männliche Zellkern und auch Plasma in die Eizelle eindringen können. Glykosidasen werden aus Eizell-granula in den perivitellinen Raum abgegeben, die aus den Glykoproteinen der Zona pellucida Polysaccharide abspalten und ihre Struktur so verändern, dass es zu keiner zweiten Befruchtung (Polyspermie) kommen kann (Zonareaktion).
Bei der Ovulation wurde die erste Reifeteilung abgeschlossen und die Eizelle (2N) in der Metaphase der Meiose II angehalten. Diese schließt sie erst jetzt nach dem Ca2+-Signal ab. Dabei entsteht ein zweites Polkörperchen (Abb. 18.1). Die Chromosomen in beiden Zellkernen dekondensieren zu Chromatin, die Vorkerne (1N) verschmelzen (Abb. 18.7, 5). In der so entstandenen Zygote (2N) beginnt das Entwicklungsprogramm. Kontraktionswellen des Eileiters transportieren die Zygote in Richtung Uterus, während sie sich wiederholt teilt (Abb. 18.8). Nach vier Tagen erreicht sie als Morula, bestehend aus ein paar Dutzend Zellen, den Uterus. Dort ist das Endometrium schon auf die Implantation vorbereitet. Als erster Differenzierungsprozess entsteht aus der Morula eine Blastozyste, die sich in einen Embryoblasten (Anlage des späteren Körpers) und einen Trophoblasten teilt (bildet die Hilfsstrukturen zur Ernährung).
Das Endometrium differenziert sich in Gegenwart eines Embryos zur Dezidua, die eine große Zahl verschiedener Proteine, Steroide und anderer Nährstoffe sezerniert, die den Embryo zunächst ernähren. Um die Nidation (Einnisten) zu ermöglichen, wird die Zona pellucida aufgelöst, und die Blastozyste nimmt Kontakt mit Zellen der Uteruswand auf. Daran sind neben Integrinen in der Zellmembran auch extrazelluläre Matrixproteine wie Kollagen, Laminin und Fibronektin beteiligt.
Im Embryoblasten werden in der 2. Woche die beiden ersten Keimblätter, Ektoderm und Entoderm, gebildet, außerdem entsteht eine weitere Höhle, die Amnionhöhle. In der 3. Woche streckt sich der Embryo zu einem länglichen Keimschild. Auf dem Ektoderm bildet sich ein „Primitivstreifen“ von Zellen, die in die Tiefe einwandern und das dritte Keimblatt (Mesoderm) mit Herzanlage und Chorda dorsalis bilden (Abb. 18.9). Die Chorda dorsalis induziert das über ihr liegende Ektoderm dazu, sich zum Neuralrohr zu falten. Das Entoderm umschließt den mit Nährstoffen gefüllten Dottersack und wird zum Darmrohr. Damit ist der Grundbauplan angelegt. Am Ende des 2. Monats sind alle inneren und äußeren Organe angelegt – ab der 11. Woche spricht man vom Fetus.

Klinik

Etwa die Hälfte aller befruchteten Eizellen entwickeln sich nicht weiter (subklinische Aborte), weitere 15 % enden mit einer Fehlgeburt, wobei meist Chromosomenfehler vorliegen.

Plazenta und Schwangerschaftshormone

Ab einer gewissen Größe kann die Blastozyste nicht mehr per Diffusion durch Endometriumsekrete versorgt werden. Der sich entwickelnde fetale Blutkreislauf tritt daher über die Plazenta in engen Kontakt mit dem der Mutter. Außerdem muss der sich entwickelnde Embryo eine nächste Ovulation verhindern, die Schwangerschaft aufrechterhalten und den mütterlichen Körper auf die Geburt und die nachfolgende Zeit vorbereiten.

Plazenta

Die äußeren Trophoblastenzellschichten, das Chorion, bildet Vorstülpungen aus. TNF-α-Signale und Proteasen lösen durch enzymatische Verdauung Zell-Zell-Kontakte auf und ermöglichen den Vorstülpungen, tief in die Dezidua einzudringen, bis diese den gesamten Embryo umgibt. In der äußersten Schicht lösen sich die Zellgrenzen auf und bilden den Synzytiotrophoblasten. In die darunter liegenden Lakunen (intervillöser Raum) münden mütterliche Kapillaren (Abb. 18.10a).
Von der mütterlichen Seite her unterteilen bindegewebige Plazentarsepten den intervillösen Raum in Kammern, in die sich die kindlichen Zotten, von der Chorionplatte ausgehend, baumartig verzweigen. Die Barriere zwischen mütterlichem und fetalem Blut wird also nur durch das kindliche Kapillarendothel und das Synzytium gebildet (Plazentarschranke). Die gesamte Austauschfläche kann in der reifen Plazenta bis zu 15 m2 betragen. Über diese Barriere diffundieren Stoffe frei mit ihrem Konzentrationsgefälle, z. B. O2, CO2, Wasser und Harnstoff; andere Moleküle wie Glucose werden zusätzlich transportiert (erleichterte Diffusion) oder wie Aminosäuren oder Vitamine gegen ihren Konzentrationsgradienten durch aktiven Transport im fetalen Blut angereichert (Abb. 18.10b). Die Transportproteine und Carrier sind die gleichen wie im proximalen Tubulus der Niere und im Dünndarm (Kap. 1, Kap. 11 und Kap. 14Kap. 11Kap. 14). Zusätzlich werden komplexe Moleküle wie LDL, Transferrin und manche Immunglobuline (IgG) durch Endozytose aufgenommen. Diesen Weg nehmen auch manche Viren sowie die Anti-D-Rhesus-Antikörper, die zur Blutgruppeninkompatibilität führen können.
Die Plazentadurchblutung aus ca. 120 Spiralarterien beträgt mütterlicherseits ca. 1 mL/min pro Gramm Gewebe (ähnlich wie das Herz in Ruhe!) und von fetaler Seite ca. 0,7 mL/min pro Gramm, was zum Zeitpunkt der Geburt etwa die Hälfte des fetalen Herzzeitvolumens ausmacht. Mit Fortschreiten der Schwangerschaft wird die Sauerstoffversorgung kritischer, in den letzten SSW nimmt der Fetus 20 mL O2/min auf, was in etwa dem O2-Bedarf des mütterlichen Herzens in Ruhe entspricht. O2 diffundiert frei im intervillösen Raum entsprechend seinem Partialdruckgefälle (Diffusionsgleichgewicht). Drei Mechanismen erlauben den Übertritt so großer O2-Mengen:
    • Fetales Blut besitzt einen höheren Hb-Gehalt als das mütterliche Blut (170 versus 120 g/L).

    • Die O2-Affinität des fetalen Hb mit 2 γ-Untereinheiten ist größer als die des mütterlichen.

    • Die Abgabe von CO2 aus dem fetalen Blut steigert die Affinität des fetalen Hb, während die CO2-Aufnahme die Affinität des mütterlichen Hb senkt (Bohr-Effekt).

Daher beträgt die O2-Sättigung des fetalen Blutes in der Nabelvene trotz des niedrigen pO2 im intervillösen Raum 85 % (Tab. 18.2). Nimmt die Plazentadurchblutung ab, sinkt die absolute Menge an transferiertem O2; O2-Sättigung und pO2 im fetalen Blut fallen ab. Dies führt beim Fetus über Chemosensoren zu Bradykardie. Aus diesem Grund wird die kindliche Herzfrequenz in den letzten Schwangerschaftswochen eng überwacht.

Schwangerschaftshormone

Die Blastozyste bildet HCG (humanes Choriongonadotropin, Abb. 18.11), das schon wenige Tage nach der Befruchtung im Blut und wenig später auch im Harn der Schwangeren immunologisch nachweisbar ist (Schwangerschaftstest). HCG stimuliert den Gelbkörper, weiterhin große Mengen an Progesteron und Östradiol zu produzieren, und verhindert seine Degeneration. Auf der Ebene von Hypothalamus und Hypophyse bleibt daher das Signal für die Monatsblutung und den Eintritt in einen neuen Zyklus aus. Progesteron sorgt für die Ausdifferenzierung der Dezidua und hyperpolarisiert die Uterusmuskulatur, wodurch die Muskeltätigkeit gehemmt wird. Außerdem werden HPL (humanes plazentares Laktogen) und Prolactin (PRL) gebildet, welche die Brustdrüse zur Ausdifferenzierung bringen. Im weiteren Verlauf steigen die Konzentrationen aller Steroidhormone über die Maximalwerte während des Zyklus an, v. a. werden nun auch Östron und Östriol gebildet, was der Gelbkörper alleine mengenmäßig nicht leisten kann. In einem komplexen Zusammenspiel von Mutter und Fetus übernehmen ab der 8. SSW daher nun Zellen der Plazenta, v. a. des Synzytiotrophoblasten, deren Synthese (fetoplazentare Einheit, Abb. 18.12). Dabei stellt die Mutter Cholesterin und DHEA-Sulfat, der Fetus DHEA-Sulfat und 16α-OH-DHEA zur Verfügung, aus denen die Plazenta Progesteron bzw. Östradiol, Östron und Östriol synthetisiert.

Physiologie des Fetus

Aus der Blastozyste entstehen neben der Plazenta auch Nabelschnur und Fruchtblase, die zum Leben im Uterus nötig sind. Letztere entsteht aus der Amnionhöhle, deren Epithel ab der 8. SSW Fruchtwasser sezerniert, das den Fetus gegen mechanische Stöße schützt, für konstante Temperatur sorgt und Verwachsungen mit der Wand verhindert. Teile des Amnions umschließen Dottersack und Allantois; die Wände legen sich eng aneinander und bilden die Nabelschnur als Verbindung zur Plazenta (Abb. 18.9). Diese ist relativ steif und sorgt so dafür, dass die in ihr verlaufenden Blutgefäße bei Bewegungen des Kindes und der Mutter nicht abgeklemmt werden.
Das Gewicht des Fetus nimmt zusammen mit Plazenta und Fruchtwasser zunächst langsam, im 3. Trimenon aber rapide zu (Abb. 18.13). Dieses Wachstum ist eine Folge von Zellteilungen, v. a. im Fetus (Hyperplasie), und Zellvergrößerung, v. a. in der Plazenta (Hypertrophie). Die Zygote (ca. 1 ng) teilt sich im Verlauf der Schwangerschaft etwa 42-mal und entwickelt sich zu einem 3 kg schweren Kind – eine Gewichtszunahme um das 3 · 1012-Fache! Sie beruht auf einer massiven Zunahme der Proteinsynthese, v. a in Leber und Muskel, sowie dem Anlegen großer Fettdepots und Glykogenspeicher. Glucose ist die Hauptenergiequelle. Ihre Konzentration muss zunächst nicht vom Fetus kontrolliert werden, da dies im mütterlichen Organismus geschieht. Mütterliches Insulin kann die Plazentarschranke nicht passieren. Insulin-like Growth Factors (IGF-I und -II) sind beim Fetus wesentliche Wachstumshormone und korrelieren gut mit dem Geburtsgewicht. Das Wachstumshormon GH scheint intrauterin weniger bedeutend zu sein.

Klinik

Schlecht eingestellter Diabetes mellitus der Mutter mit resultierender beidseitiger Hyperglykämie resultiert in vermehrter fetaler Insulinausschüttung. Als Wachstumshormon führt es zu vergrößerter Körpermasse des Fetus. Diese Kinder müssen oft per Kaiserschnitt entbunden werden.

Auch Schilddrüsenhormon ist für die regelrechte Entwicklung von größter Bedeutung (T4-Mangel führt zu Kretinismus!). Im ersten Trimenon wird es v. a. von der Mutter produziert, der Fetus übernimmt erst gegen Mitte der Schwangerschaft einen bedeutenden Anteil der Produktion, wenn das hypothalamisch-hypophysäre System seine Funktion aufnimmt und TSH bildet.
Die Nebennieren werden bis zur 16. SSW fast so groß wie die Nieren; ihre Rinde ist die Quelle des fetalen DHEA-Sulfats, aus dem die Plazenta Östrogene produziert (Abb. 18.12).
Im letzten Trimenon synthetisiert die NNR außerdem aus plazentarem Progesteron Cortisol, das in den Typ-II-Alveolarepithelzellen der Lunge die Synthese der Enzyme zur Bildung von Surfactant induziert und die Geburt mit einleitet. Ab der 12. SSW führt der Fetus mehrmals pro Minute Atmungsbewegungen aus, die aber funktionslos sind, da Lunge und Atemwege mit Flüssigkeit gefüllt sind. Das Herz beginnt in der 5. SSW Blut zu pumpen. Das Kreislaufsystem ist bis zur 11. SSW etabliert (Abb. 18.16). Erythrozyten werden zunächst im Mesenchym, in Blutgefäßen, Leber, Milz und erst später im Knochenmark gebildet, das auch früh schon Leukozyten produziert. Die Gerinnungsfähigkeit ist gering. Das osmotisch wichtigste Serumprotein ist α-Fetoprotein, das später von Albumin abgelöst wird.
Für die Konstanz des Salz- und Wasserhaushalts sorgt der mütterliche Organismus. Die Nieren beginnen zwar in der 22. SSW zu filtrieren, können aber noch nicht konzentrieren. Sie scheiden daher einen hypotonen, glucosefreien Harn ins Fruchtwasser aus. Die darin gelösten Salze und Nährstoffe werden teils über die Plazenta resorbiert, teils mit dem Fruchtwasser vom Fetus verschluckt. Gegen Ende der Schwangerschaft trinkt der Fetus täglich fast die Hälfte des Fruchtwassers. Zellen und anderes Material, das nicht im Gastrointestinaltrakt (der erst ab der 30. SSW funktionstüchtig ist) verdaut wird, werden mit Galle im Kolon als schwarzes, pastenartiges Mekonium abgelagert. Auch die Leber übernimmt viele Funktionen erst nach der Geburt. Sie speichert große Mengen Glykogen und Lipide aus mütterlicher Glucose als peripartale Energiereserve. Bis zur 28. SSW sind im Gehirn alle Neurone vorhanden; der Kopfumfang beträgt etwa 70 % seiner Geburtsgröße, während das Körpergewicht noch weniger als die Hälfte ausmacht. Die weitere Zunahme der Gehirnmasse erfolgt durch Neuronenwachstum, Ausdifferenzierung der synaptischen, dendritischen Verschaltungen und Proliferation von Gliazellen bis zum 4. Lebensjahr. Die Myelinisierung dauert bis zum 6. Lebensjahr an.

Klinik

Niedriges Geburtsgewicht gefährdet das Neugeborene (Praxisfall). Genetische Defekte sowie Mangelernährung, Rauchen, Drogen- und Alkoholabusus der Mutter in den ersten SSW führen zu erniedrigter Zellzahl, Stoffwechselerkrankungen der Mutter im letzten Trimenon zu einem asymmetrisch kleineren Fetus mit normalem Kopfumfang.

Physiologie der Schwangeren und Geburt

Schwangerschaft

Zwar dauert eine Schwangerschaft im Mittel 38 Wochen, aus praktischen Gründen rechnet man aber mit 40 SSW nach der letzten Menstruation (280 d = 10 Mond- oder etwa 9 Kalendermonate). Dabei nimmt die Schwangere im Schnitt 14 kg an Gewicht zu. Davon entfallen 5 kg auf Kind, Plazenta und Fruchtwasser, 5 kg auf Fettgewebe und interstitielle Flüssigkeit, 2 kg auf Brustgewebe und 2 kg auf Uterus und vermehrtes Blutvolumen. Der Energiebedarf steigt allein durch die Gewichtszunahme und durch den erhöhten Umsatz. Besonders ausgeprägt ist der Bedarf an Protein (ca. 30 g/d zusätzlich), Eisen (Blutbildung) und Calcium (Knochenbildung). Außerdem ist eine vermehrte Zufuhr von Folsäure (Methylierungen bei DNA-, RNA- und Phospholipidsynthese für massive Zellteilungen) bzw. Vitamin D nötig.
Kreislaufveränderungen
Das Blutvolumen steigt zur Versorgung der zusätzlichen Gefäße in Uterus und Plazenta um bis zu 45 % an; dabei erhöht sich das Plasmavolumen um 40 % und das der Erythrozyten nur um 20 %. Der erniedrigte Hämatokrit (0,33!) verbessert die O2-Abgabe in der Plazenta. Die Zunahme des Plasmavolumens beruht auf der vasodilatorischen Wirkung von Östrogenen und Progesteron: Sie setzen die Empfindlichkeit für Angiotensin II herab, in der Folge sinkt der totale periphere Widerstand. Dadurch steigen auch der renale Plasmafluss und die glomeruläre Filtrationsrate in der Niere (Kap. 11). Dies wiederum aktiviert das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS). Aldosteron sorgt für vermehrte Na+- und Wasserrückresorption, das Plasma expandiert.

Klinik

Gegen Ende der Schwangerschaft kann das RAAS entgleisen: Ausgeprägte Na+-Retention führt zur Entwicklung von Ödemen bis hin zur Gestose mit Hypertonie, Proteinurie und Krämpfen.

Durch Zunahme von Frequenz und Schlagvolumen steigt das Herzzeitvolumen und sorgt für die regelrechte Durchblutung sowohl des mütterlichen Körpers als auch der Plazenta; der mittlere arterielle Blutdruck verändert sich kaum. Wenn der Uterus die großen Venen im Beckenbereich komprimiert, ist der venöse Rückstrom erschwert, was die Entstehung von Varizen (Krampfadern), Beinödemen und Hämorrhoiden begünstigt.
Atmung
Progesteron steigert die Empfindlichkeit chemosensibler Neurone im Atmungszentrum. Dadurch kommt es zur Hyperventilation mit einer Zunahme des Atemzeitvolumens über den gesteigerten Bedarf hinaus. Folge ist ein erniedrigter pCO2 im mütterlichen Blut, der den plazentaren Transfer von CO2 erleichtert (Abb. 18.10). Die respiratorische Alkalose wird durch vermehrte Ausscheidung von HCO3 renal teilkompensiert (Kap. 12.4). Der Uterus behindert im letzten Trimenon die inspiratorische Zwerchfellabsenkung. Dies kann durch vermehrte Brustkorbatmung nur teilweise kompensiert werden: Residualvolumen und funktionelle Reservekapazität sinken.

Geburt

Vom reifen Fetus in der Hypophyse gebildetes ACTH steigert die Synthese von Cortisol in der fetalen NNR und führt zur massiven Bildung von Östriol. Das Östrogen-Progesteron-Verhältnis steigt damit am Ende der Schwangerschaft stark an (Abb. 18.11) und führt zu einer verstärkten Synthese von Aktin, Myosin u. a. Muskelproteinen sowie zur vermehrten Bildung von Gap Junctions. Die Anzahl der Rezeptoren für Oxytocin steigt 200-fach (!) und so mit ihr die Oxytocin-Empfindlichkeit. Eine veränderte Ionenkanal-Ausstattung in den glatten Muskelzellen nähert ihr Membranpotenzial der Depolarisationsschwelle an. Im Uterusgewebe werden die Prostaglandine PGF und PGE2 gebildet, die
    • die Kontraktionen der Muskelzellen verstärken

    • die Kontraktionskraft des Uterus erhöhen

    • die Zervix durch eine lokale inflammatorische Reaktion erweichen und erweitern.

Die Geburt wird wahrscheinlich durch endokrine, parakrine und mechanische Faktoren eingeleitet. Oxytocin setzt über seinen Rezeptor eine PLC-Kaskade in Gang, bei der es unter Mitwirkung von IP3 und Ca2+ zu Uteruskontraktionen kommt. Oxytocin und die Kontraktionen stimulieren die weitere Prostaglandinfreisetzung; dadurch entwickelt sich ein positiver Rückkopplungskreis, der zu immer häufigeren und kräftigeren Uteruskontraktionen führt (Abb. 18.14). Schließlich führt die Zervixdehnung über spinale Afferenzen zu einer massiven Oxytocinfreisetzung, die eine Wehe induziert. Zwar wird dieses rasch durch Oxytocinase abgebaut, erzeugt aber zeitverzögert die nächste Oxytocin-Welle.
Beim Durchtritt des Kindes durch den Geburtskanal müssen Kopf und Körper nacheinander eine Drehung um 90° durchführen, damit der Kopf mit seinem größten Durchmesser (längs) und danach Schulter- und Beckengürtel das querovale Becken passieren können.

Physiologie des Neugeborenen

Nach der Geburt muss sich das Kind an eine völlig neue Umgebung anpassen. Auf das Einsetzen der Atmung folgt die rasche Umstellung des Herz-Kreislauf-Systems, gefolgt vom Einsetzen der Verdauungsaktivität und der Temperaturregulation.

Nachgeburtsperiode

Kräftige Wehen verkleinern die Wandflächen im leeren Uterus und stoßen dabei die Plazenta ab. Dabei komprimieren sie die Spiralarterien und stillen so deren Blutung. Die Nabelschnurarterien verschließen sich aktiv, was zu einer Autotransfusion des Kindes führt (wenn dies nicht durch meistens frühzeitiges Abnabeln verhindert wird). Der Ausfall der Plazentafunktion führt zum Anstieg des pCO2 bzw. Abfall von pO2 und pH. Dies wirkt als starker Atmungsantrieb und löst den ersten Atemzug aus. Dieser muss die flüssigkeitsgefüllte, kollabierte Lunge expandieren. Dazu muss bei einem Inspirationsvolumen von 40 mL eine transpulmonale Druckdifferenz von – 60 cmH2O aufgebracht werden (Abb. 18.15, beim Erwachsenen 500 mL bei –2,5 cmH2O!). Bei den folgenden kräftigen Exspirationen wird die meiste Flüssigkeit ausgestoßen. Atmungsarbeit (= Flächen) und Atemwegswiderstand (Kap. 10.8) nehmen mit jedem weiteren Atemzug ab und normalisieren sich nach ca. 40 min.
Im fetalen Kreislauf wurden funktionell noch nicht benötigte Organe (Lunge, GI-Trakt, Leber) durch Shunts umgangen. Sie erhalten lediglich genügend Blut für ihre eigene Versorgung (Abb. 18.16). Dies erklärt die massiven Unterschiede zwischen vor- und nachgeburtlichem Kreislauf: Die Vorhöfe sind beim Fetus durch das Foramen ovale verbunden; der Ductus Botalli bildet einen Kurzschluss zwischen A. pulmonalis und Aorta, über den der Lungenkreislauf umgangen wird. Das O2-reichste Blut kommt aus der V. cava, strömt durch das Foramen über linken Vorhof und Ventrikel in den Kopf, den oberen Rumpf und die Arme (30 % des kombinierten Herzzeitvolumens, HZV). Von dort gelangt es als venöses Mischblut über rechten Vorhof, Ventrikel und Ductus Botalli zusammen mit dem restlichen Blut in die Aorta und zum unteren Rumpf (70 %). Über die Aa. iliacae und Aa. umbilicales erreichen 50 % des HZV als venöses Mischblut die Plazenta. Dort wird es arterialisiert und gelangt über die V. umbilicalis wieder in den kindlichen Körper. Der größte Teil fließt unter Umgehung der Leber über den Ductus venosus in die V. cava.
Nach der Abnabelung verdoppelt sich wegen des Wegfalls der Plazentagefäße der Widerstand im großen Kreislauf. Durch die Entfaltung der Lunge und unter Einfluss von Prostaglandinen sinkt der Widerstand dort dagegen auf ein Fünftel des Widerstandes in utero ab. Diese Veränderungen (verstärkter Rückfluss aus der Lunge, erhöhter peripherer Widerstand) erhöhen den Druck im linken Vorhof und führen zum Verschluss des Foramens. Das Septum verwächst in den ersten Lebensmonaten bis -jahren vollständig mit der Scheidewand. Aufgrund der neuen Druckverhältnisse strömt nun sauerstoffreiches Blut von der Aorta in die A. pulmonalis, was im Ductus Botalli eine aktive, O2-induzierte Konstriktion auslöst. Dieser Verschluss trennt die beiden Kreisläufe vollständig.
Der Ductus venosus und die Umbilikalgefäße verschließen sich ebenfalls und obliterieren. Der linke Leberlappen bildet sich zurück, da er nicht mehr von Nabelschnurblut versorgt wird, während sich der rechte vergrößert. Gleichzeitig mit dem Ersatz von fetalem (ααγγ) durch erwachsenes Hb (ααββ) führt dieser Umbau häufig zu hohen Bilirubinspiegeln, es resultiert der Neugeborenenikterus.
Der Gastrointestinaltrakt nimmt seine Tätigkeit auf, wobei die Zusammensetzung der Enzyme auf die Verdauung von Muttermilch optimiert ist. Da die Niere den Harn zunächst noch nicht konzentrieren kann und der Körper zu 80 % (statt 60 %) aus Wasser besteht, ist die Gefahr der Dehydradation bei Neugeborenen besonders groß.
Da die Oberfläche in Relation zur Körpermasse sehr groß ist und der Säugling wenig isolierendes subkutanes Fettgewebe und Wärme produzierende Muskulatur besitzt, ist er stark von Auskühlung bedroht. Braunes Fettgewebe im Nackenbereich ist extrem reich an Mitochondrien und wird über β3-Rezeptoren innerviert. Bei Kältestress werden sympathische Fasern aktiviert, und es wird TSH ausgeschüttet, was über die Schilddrüsenhormone T4 und T3 zum Fettabbau in diesen Zellen führt (Abb. 18.17). Dies geschieht über eine cAMP- und PKA-vermittelte Aktivierung einer Deiodinase bzw. Lipase. T3 stimuliert die Expression und Insertion eines „uncoupling“-Proteins (UCP) in die Mitochondrien-Innenmembran, das den von der Atmungskette aufgebauten Protonengradienten kurzschließt. So wird Fett „zitterfrei“ in Wärme statt ATP umgewandelt.

Stillen

Milch ist eine Fettemulsion in einer Lösung aus Laktalbumin, Kasein, Laktose und Mineralstoffen, die in den Alveolen der Brustdrüse synthetisiert bzw. aus dem Blut ins Lumen sezerniert werden. Auf den Saugreiz hin werden über spinale Bahnen PRL und Oxytocin ausgeschüttet und stimulieren die Milchproduktion bzw. den Milchfluss (Kap. 17.13).

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