Studien vil bidra til å utvikle behandlinger for å forbedre lungefunksjonen hos fostre med veksthemming

Hvis fosteret vokser under normalt nivå under graviditeten, øker risikoen med hver uke av svangerskapet for at noen av organene ikke utvikler seg ordentlig, noe som kan påvirke babyens helse negativt etter fødselen. De langsiktige effektene av fosterveksthemning på hjernen og kardiovaskulær utvikling har vært gjenstand for mye forskning, men det mangler vitenskapelige data om effektene på lungene.

Dette var temaet for en studie utført i fellesskap av BCNatal Fetal Medicine Research Centre (Clínic Barcelona og Sant Joan de Déu sykehus) og Pompeu Fabra-universitetet (UPF), som identifiserte forskjeller i lungeutvikling mellom fostre med begrenset vekst og normale fostre når det gjelder deres vaskulære motstand. Forskerne studerte dette ved å måle blodstrømningshastigheten i fosteret og analysere disse dataene med støtte fra kunstig intelligens og datamodeller.

Funnene, som nylig ble publisert i en artikkel i tidsskriftet Scientific Reports, åpner for muligheten for å utvikle terapier som tar sikte på å forbedre lungeutviklingen hos veksthemmede fostre og forhindre respirasjonsproblemer som kan vedvare ikke bare inn i barndommen, men også i ungdomsårene og voksenlivet.

De viktigste forskerne i denne studien er Fátima Crispiel, forsker ved BCNatal og Clínic-IDIBAPS i gruppen for føtal og perinatal medisin, og Bart Beijnens (ICREA, UPF), forsker ved BCN MedTech-enheten i UPFs ingeniøravdeling. De andre forskerne tilhører forskjellige tjenester og forskningsgrupper ved Clínic-IDIBAPS, og er også tilknyttet Universitetet i Barcelona og CIBER for respiratoriske og sjeldne sykdommer.

Studien involverte mer enn 200 gravide kvinner. Studien analyserte fosterets blodstrøm og dens endringer med ekstra oksygen hos 208 gravide kvinner mellom 24. og 37. svangerskapsuke. Alle kvinnene ble undersøkt ved Clínic Hospital i Barcelona, hvor de gjennomgikk alle nødvendige tester for studien.

I 97 av disse tilfellene hadde fostrene begrenset veksthemming, noe som resulterte i svært lav fødselsvekt. De resterende 111 fostrene hadde normal vekst. Hos hvert av disse fostrene ble blodstrømningshastigheten i hovedarteriene og lungekarene målt, og deretter sammenlignet ved hjelp av kunstig intelligens. I tillegg ble lungemotstanden beregnet ved hjelp av en datamodell.

Illustrative Doppler-bilder av fosterets hovedlungearterie og intrapulmonale arterie. Kilde: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M., et al.

Blodstrømningshastigheten i fosterets lunger ble analysert både under normale mors pusteforhold og etter at ekstra oksygen ble administrert via en maske (hyperoksygeneringsforhold). Denne analysen ble utført ved hjelp av en teknikk basert på utsendelse av ultralydbølger til fosteret for å estimere blodstrømningshastigheten gjennom hele sirkulasjonen basert på Doppler-prinsipper.

I motsetning til dette kan ikke motstanden i organer som lungene måles direkte ved hjelp av ultralyd, og en datamodell som representerer hjertet og blodårene ble brukt til å måle den. Til sammenligning kan denne datamodellen sammenlignes med en simulering av en elektronisk krets. Forskerne gjenskapte en dataversjon av fosterets karsystem, og ved hjelp av de målte blodstrømningshastighetene og modellering av andre parametere, kunne de estimere motstanden og elastisiteten til de ulike organene.

Til slutt ble maskinlæringsmetoder basert på kunstig intelligens brukt til å sammenligne fostrenes blodstrømningsmønstre, noe som bidro til å gruppere dem i ulike kategorier i henhold til strømningsparametere og kliniske indikatorer.

Deretter viste undersøkelser av effektene av hyperoksygenering at det var assosiert med endringer i lungemotstand som følge av den ekstra oksygentilførselen til moren, og mer oksygen viste seg å forbedre lungeblodstrømmen hos vekstbegrensede fostre uten å påvirke normale fostre.

«Resultatene av studien viser i bunn og grunn at veksthemmede fostre har en annen gjennomsnittlig blodstrømningshastighet samt vaskulær motstand i lungene enn normale fostre, og dette kan normaliseres ved å gi moren ekstra oksygen», forklarer Beijnens (ICREA, UPF).

«Oppdagelsen av disse forskjellene i lungekarene åpner muligheten for å utvikle fremtidige terapeutiske strategier for å forbedre lungefunksjonen hos fostre med veksthemming. Etter fødselen kan disse forbedringene i fosterutviklingen redusere risikoen for å utvikle luftveissykdommer senere i livet», forklarer Dr. Crispius (BCNatal, Clínic).