Štúdia pomôže vyvinúť terapie na zlepšenie funkcie pľúc u plodov s rastovou retardáciou

Ak plod počas tehotenstva rastie pod normálnu úroveň, s každým týždňom tehotenstva sa zvyšuje riziko, že niektoré jeho orgány sa nemusia správne vyvinúť, čo môže negatívne ovplyvniť zdravie dieťaťa po narodení. Dlhodobé účinky obmedzenia rastu plodu na vývoj mozgu a kardiovaskulárneho systému boli predmetom mnohých výskumov, ale chýbajú vedecké údaje o jeho účinkoch na pľúca.

Toto bolo predmetom štúdie, ktorú spoločne uskutočnilo Výskumné centrum fetálnej medicíny BCNatal (nemocnice Clínic Barcelona a Sant Joan de Déu) a Univerzita Pompeu Fabra (UPF), a ktorá identifikovala rozdiely vo vývoji pľúc medzi plodmi s obmedzeným rastom a normálnymi plodmi z hľadiska ich cievneho odporu. Výskumníci to skúmali meraním rýchlosti prietoku krvi v plode a analýzou týchto údajov s pomocou metód umelej inteligencie a počítačových modelov.

Zistenia, nedávno publikované v článku v časopise Scientific Reports, otvárajú možnosť vývoja terapií zameraných na zlepšenie vývoja pľúc u plodov s obmedzeným rastom a prevenciu respiračných problémov, ktoré môžu pretrvávať nielen v detstve, ale aj v dospievaní a dospelosti.

Vedúcimi výskumníkmi tejto štúdie sú Fátima Crispiel, výskumníčka BCNatal a Clínic-IDIBAPS v skupine pre fetálnu a perinatálnu medicínu, a Bart Beijnens (ICREA, UPF), výskumník v jednotke BCN MedTech na inžinierskom oddelení UPF. Ostatní výskumníci patria do rôznych služieb a výskumných skupín Clínic-IDIBAPS a sú tiež spojení s Barcelonskou univerzitou a CIBER pre respiračné a zriedkavé choroby.

Štúdie sa zúčastnilo viac ako 200 tehotných žien. Štúdia analyzovala prietok krvi plodom a jeho zmeny s dodatočným kyslíkom u 208 tehotných žien medzi 24. a 37. týždňom tehotenstva. Všetky ženy boli vyšetrené v nemocnici Clínic v Barcelone, kde podstúpili všetky potrebné testy pre štúdiu.

V 97 z týchto prípadov mali plody mierne spomalenie rastu, čo malo za následok veľmi nízku pôrodnú hmotnosť. Zvyšných 111 plodov malo normálny rast. U každého z týchto plodov bola meraná rýchlosť prietoku krvi v hlavných tepnách a pľúcnych cievach a následne porovnaná pomocou umelej inteligencie. Okrem toho bol pomocou počítačového modelu vypočítaný odpor pľúc.

Ilustratívne Dopplerovské snímky hlavnej pľúcnej tepny a intrapulmonálnej tepny plodu. Zdroj: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M. a kol.

Rýchlosť prietoku krvi v pľúcach plodu bola analyzovaná za normálnych dýchacích podmienok matky aj po podaní doplnkového kyslíka cez masku (podmienky hyperoxygenácie). Táto analýza bola vykonaná pomocou techniky založenej na emisii ultrazvukových vĺn do plodu na odhad rýchlosti prietoku krvi v celom jeho obehu na základe Dopplerových princípov.

Naproti tomu odpor orgánov, ako sú pľúca, nemožno merať priamo pomocou ultrazvuku a na jeho meranie sa použil počítačový model predstavujúci srdce a cievy. Pre porovnanie možno tento počítačový model prirovnať k simulácii elektronického obvodu. Výskumníci vytvorili počítačovú verziu cievneho systému plodu a pomocou nameraných prietokov krvi a modelovania ďalších parametrov dokázali odhadnúť odpor a elasticitu rôznych orgánov.

Nakoniec boli na porovnanie vzorcov prietoku krvi plodov použité metódy strojového učenia založené na technikách umelej inteligencie, čo pomohlo zoskupiť ich do rôznych kategórií podľa parametrov prietoku a klinických ukazovateľov.

Následné skúmanie účinkov hyperoxygenácie ukázalo, že súvisí so zmenami pľúcneho odporu v dôsledku dodatočného kyslíka dodávaného matke a viac kyslíka preukázateľne zlepšuje prietok krvi v pľúcach u plodov s obmedzeným rastom bez ovplyvnenia normálnych plodov.

„Výsledky štúdie v podstate ukazujú, že plody s obmedzeným rastom majú inú priemernú rýchlosť prietoku krvi, ako aj cievny odpor v pľúcach ako normálne plody, a to sa dá normalizovať poskytnutím dodatočného kyslíka matke,“ vysvetľuje Beijnens (ICREA, UPF).

„Objav týchto rozdielov v pľúcnych cievach otvára možnosť vývoja budúcich terapeutických stratégií na zlepšenie funkcie pľúc u plodov s rastovým obmedzením. Po narodení môžu tieto zlepšenia vo vývoji plodu znížiť riziko vzniku respiračných ochorení v neskoršom veku,“ vysvetľuje Dr. Crispius (BCNatal, Clínic).