Studie zal therapieën helpen ontwikkelen om de longfunctie te verbeteren bij foetussen met groeiachterstand

Als de foetus tijdens de zwangerschap onder het normale niveau groeit, neemt het risico met elke week van de zwangerschap toe dat sommige organen zich niet goed ontwikkelen, wat de gezondheid van de baby na de geboorte negatief kan beïnvloeden. De langetermijneffecten van foetale groeivertraging op de ontwikkeling van de hersenen en het cardiovasculaire systeem zijn onderwerp van veel onderzoek, maar er is een gebrek aan wetenschappelijke gegevens over de effecten ervan op de longen.

Dit was het onderwerp van een gezamenlijk onderzoek van het BCNatal Fetal Medicine Research Centre (Clínic Barcelona en Sant Joan de Déu ziekenhuizen) en de Universiteit Pompeu Fabra (UPF). Hierbij werden verschillen in longontwikkeling vastgesteld tussen foetussen met beperkte groei en normale foetussen wat betreft hun vaatweerstand. De onderzoekers bestudeerden dit door de bloedstroomsnelheid in de foetus te meten en deze gegevens te analyseren met behulp van kunstmatige intelligentie en computermodellen.

De bevindingen, onlangs gepubliceerd in een artikel in het tijdschrift Scientific Reports, openen de mogelijkheid om therapieën te ontwikkelen die gericht zijn op het verbeteren van de longontwikkeling bij foetussen met groeiachterstand en het voorkomen van ademhalingsproblemen die niet alleen tot in de kindertijd, maar ook tot in de adolescentie en volwassenheid kunnen aanhouden.

De hoofdonderzoekers van deze studie zijn Fátima Crispiel, onderzoeker bij BCNatal en Clínic-IDIBAPS in de groep Foetale en Perinatale Geneeskunde, en Bart Beijnens (ICREA, UPF), onderzoeker bij de BCN MedTech Unit van de afdeling Engineering van de UPF. De andere onderzoekers zijn verbonden aan verschillende diensten en onderzoeksgroepen van Clínic-IDIBAPS en zijn tevens verbonden aan de Universiteit van Barcelona en het CIBER voor Respiratoire en Zeldzame Ziekten.

Aan het onderzoek namen meer dan 200 zwangere vrouwen deel. De studie analyseerde de foetale bloedstroom en de veranderingen daarin door extra zuurstof bij 208 zwangere vrouwen tussen 24 en 37 weken zwangerschap. Alle vrouwen werden onderzocht in het Clínic Hospital in Barcelona, waar ze alle noodzakelijke tests voor het onderzoek ondergingen.

In 97 van deze gevallen hadden de foetussen een beperkte groeiachterstand, wat resulteerde in een zeer laag geboortegewicht. De overige 111 foetussen vertoonden een normale groei. Bij elk van deze foetussen werd de bloedstroomsnelheid in de hoofdslagaders en longvaten gemeten en vervolgens vergeleken met behulp van kunstmatige intelligentie. Daarnaast werd de longweerstand berekend met behulp van een computermodel.

Illustratieve Doppler-beelden van de foetale hoofdpulmonalisslagader en intrapulmonalisslagader. Bron: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M., et al.

De bloedstroomsnelheid in de foetale longen werd geanalyseerd, zowel onder normale ademhalingsomstandigheden van de moeder als na toediening van extra zuurstof via een masker (hyperoxygenatie). Deze analyse werd uitgevoerd met behulp van een techniek gebaseerd op de emissie van ultrageluidsgolven naar de foetus om de bloedstroomsnelheid door de gehele bloedsomloop te schatten op basis van Doppler-principes.

De weerstand van organen zoals de longen kan daarentegen niet direct met echografie worden gemeten. Hiervoor werd een computermodel gebruikt dat het hart en de bloedvaten representeert. Ter vergelijking: dit computermodel kan worden vergeleken met een simulatie van een elektronisch circuit. De onderzoekers reconstrueerden een computerversie van het vaatstelsel van de foetus en konden, met behulp van de gemeten bloedstroom en modellering van andere parameters, de weerstand en elasticiteit van de verschillende organen schatten.

Tot slot werden machine learning-methoden op basis van kunstmatige intelligentietechnieken gebruikt om de bloedstroompatronen van de foetussen te vergelijken. Dit hielp om de foetussen in verschillende categorieën in te delen op basis van stroomparameters en klinische indicatoren.

Uit later onderzoek naar de effecten van hyperoxygenatie bleek dat dit verband hield met veranderingen in de longweerstand als gevolg van de extra zuurstof die de moeder kreeg. Bovendien bleek dat meer zuurstof de bloedstroom in de longen verbeterde bij foetussen met groeiachterstand, zonder dat dit gevolgen had voor normale foetussen.

"In principe laten de resultaten van het onderzoek zien dat foetussen met groeiachterstand een andere gemiddelde bloedstroomsnelheid en vaatweerstand in de longen hebben dan normale foetussen. Dit kan worden genormaliseerd door de moeder extra zuurstof te geven", legt Beijnens (ICREA, UPF) uit.

"De ontdekking van deze verschillen in de longvaten opent de mogelijkheid om toekomstige therapeutische strategieën te ontwikkelen om de longfunctie te verbeteren bij foetussen met groeivertraging. Na de geboorte kunnen deze verbeteringen in de ontwikkeling van de foetus het risico op het ontwikkelen van luchtwegaandoeningen op latere leeftijd verminderen", legt dr. Crispius (BCNatal, Clínic) uit.