Studie kommer att bidra till att utveckla behandlingar för att förbättra lungfunktionen hos foster med tillväxthämning

Om fostret växer under normala nivåer under graviditeten ökar risken med varje graviditetsvecka att vissa av dess organ inte utvecklas korrekt, vilket kan påverka barnets hälsa negativt efter födseln. De långsiktiga effekterna av fostrets tillväxthämning på hjärnans och hjärt-kärlutvecklingen har varit föremål för mycket forskning, men det saknas vetenskapliga data om dess effekter på lungorna.

Detta var föremålet för en studie som genomfördes gemensamt av BCNatal Fetal Medicine Research Centre (Clínic Barcelona och Sant Joan de Déu sjukhus) och Pompeu Fabra universitetet (UPF), som identifierade skillnader i lungutveckling mellan foster med begränsad tillväxt och normala foster vad gäller deras kärlmotstånd. Forskarna studerade detta genom att mäta blodflödeshastigheten hos fostret och analysera dessa data med stöd av artificiell intelligens och datormodeller.

Resultaten, som nyligen publicerades i en artikel i tidskriften Scientific Reports, öppnar upp möjligheten att utveckla terapier som syftar till att förbättra lungutvecklingen hos tillväxtbegränsade foster och förebygga andningsproblem som kan kvarstå inte bara in i barndomen utan även in i tonåren och vuxenlivet.

De huvudsakliga forskarna i denna studie är Fátima Crispiel, forskare vid BCNatal och Clínic-IDIBAPS inom gruppen för foster- och perinatalmedicin, och Bart Beijnens (ICREA, UPF), forskare vid BCN MedTech-enheten inom UPF:s tekniska avdelning. De andra forskarna tillhör olika tjänster och forskargrupper inom Clínic-IDIBAPS och är även knutna till Barcelonas universitet och CIBER för respiratoriska och sällsynta sjukdomar.

Studien omfattade fler än 200 gravida kvinnor. Studien analyserade fostrets blodflöde och dess förändringar med tillsatt syre hos 208 gravida kvinnor mellan graviditetsvecka 24 och 37. Alla kvinnor undersöktes på Clínic Hospital i Barcelona, där de genomgick alla nödvändiga tester för studien.

I 97 av dessa fall hade fostren begränsad tillväxthämning, vilket resulterade i mycket låg födelsevikt. De återstående 111 fostren hade normal tillväxt. Hos vart och ett av dessa foster mättes blodflödeshastigheten i huvudartärerna och lungkärlen, och jämfördes sedan med hjälp av artificiell intelligens. Dessutom beräknades lungornas motstånd med hjälp av en datormodell.

Illustrativa Doppler-bilder av fostrets huvudlungartär och intrapulmonella artär. Källa: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M., et al.

Fostrets blodflödeshastighet i lungorna analyserades både under normala andningsförhållanden hos modern och efter att extra syrgas administrerats via en mask (hyperoxygeneringsförhållanden). Denna analys utfördes med en teknik baserad på ultraljudsvågor som utsänds till fostret för att uppskatta blodflödeshastigheten genom dess cirkulation baserat på Doppler-principer.

Däremot kan resistansen i organ som lungorna inte mätas direkt med ultraljud, och en datormodell som representerar hjärtat och blodkärlen användes för att mäta den. Som jämförelse kan denna datormodell jämföras med en simulering av en elektronisk krets. Forskarna återskapade en datorversion av fostrets kärlsystem och kunde, med hjälp av de uppmätta blodflödeshastigheterna och modellering av andra parametrar, uppskatta resistansen och elasticiteten hos de olika organen.

Slutligen användes maskininlärningsmetoder baserade på artificiell intelligens för att jämföra fostrens blodflödesmönster, vilket hjälpte till att gruppera dem i olika kategorier enligt flödesparametrar och kliniska indikatorer.

Därefter visade undersökning av effekterna av hyperoxygenering att det var förknippat med förändringar i lungresistensen som ett resultat av det extra syre som tillfördes modern, och mer syre visade sig förbättra lungblodflödet hos tillväxtbegränsade foster utan att påverka normala foster.

"I grund och botten visar studiens resultat att tillväxtbegränsade foster har en annan genomsnittlig blodflödeshastighet samt kärlmotstånd i lungorna än normala foster, och detta kan normaliseras genom att ge modern ytterligare syre", förklarar Beijnens (ICREA, UPF).

”Upptäckten av dessa skillnader i lungkärlen öppnar upp möjligheten att utveckla framtida terapeutiska strategier för att förbättra lungfunktionen hos foster med tillväxthämning. Efter födseln kan dessa förbättringar i fosterutvecklingen minska risken för att utveckla luftvägssjukdomar senare i livet”, förklarar Dr. Crispius (BCNatal, Clínic).