Η μελέτη θα βοηθήσει στην ανάπτυξη θεραπειών για τη βελτίωση της πνευμονικής λειτουργίας σε έμβρυα με καθυστέρηση ανάπτυξης

Εάν το έμβρυο αναπτυχθεί κάτω από τα φυσιολογικά επίπεδα κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, ο κίνδυνος να μην αναπτυχθούν σωστά ορισμένα από τα όργανά του αυξάνεται με κάθε εβδομάδα κύησης, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την υγεία του μωρού μετά τη γέννηση. Οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις του περιορισμού της εμβρυϊκής ανάπτυξης στην ανάπτυξη του εγκεφάλου και της καρδιαγγειακής νόσου έχουν αποτελέσει αντικείμενο πολλών ερευνών, αλλά υπάρχει έλλειψη επιστημονικών δεδομένων σχετικά με τις επιπτώσεις του στους πνεύμονες.

Αυτό ήταν το αντικείμενο μιας μελέτης που διεξήχθη από κοινού από το Κέντρο Έρευνας Εμβρυϊκής Ιατρικής BCNatal (Νοσοκομεία Clínic Barcelona και Sant Joan de Déu) και το Πανεπιστήμιο Pompeu Fabra (UPF), η οποία εντόπισε διαφορές στην ανάπτυξη των πνευμόνων μεταξύ εμβρύων με περιορισμένη ανάπτυξη και φυσιολογικών εμβρύων όσον αφορά την αγγειακή τους αντίσταση. Οι ερευνητές μελέτησαν αυτό το θέμα μετρώντας την ταχύτητα ροής του αίματος στο έμβρυο και αναλύοντας αυτά τα δεδομένα με την υποστήριξη μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης και υπολογιστικών μοντέλων.

Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν πρόσφατα σε άρθρο στο περιοδικό Scientific Reports, ανοίγουν την πιθανότητα ανάπτυξης θεραπειών που στοχεύουν στη βελτίωση της ανάπτυξης των πνευμόνων σε έμβρυα με περιορισμένη ανάπτυξη και στην πρόληψη αναπνευστικών προβλημάτων που μπορούν να επιμείνουν όχι μόνο στην παιδική ηλικία αλλά και στην εφηβεία και την ενήλικη ζωή.

Οι επικεφαλής ερευνητές αυτής της μελέτης είναι η Fátima Crispiel, ερευνήτρια του BCNatal και του Clínic-IDIBAPS στην Ομάδα Εμβρυϊκής και Περιγεννητικής Ιατρικής, και ο Bart Beijnens (ICREA, UPF), ερευνητής στη Μονάδα Ιατρικής BCN στο Τμήμα Μηχανικών του UPF. Οι άλλοι ερευνητές ανήκουν σε διαφορετικές υπηρεσίες και ερευνητικές ομάδες του Clínic-IDIBAPS και συνεργάζονται επίσης με το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης και το CIBER για Αναπνευστικά και Σπάνια Νοσήματα.

Στη μελέτη συμμετείχαν περισσότερες από 200 έγκυες γυναίκες. Η μελέτη ανέλυσε τη ροή του αίματος στο έμβρυο και τις μεταβολές της με πρόσθετο οξυγόνο σε 208 έγκυες γυναίκες μεταξύ 24ης και 37ης εβδομάδας κύησης. Όλες οι γυναίκες εξετάστηκαν στο Νοσοκομείο Clínic στη Βαρκελώνη, όπου υποβλήθηκαν σε όλες τις απαραίτητες εξετάσεις για τη μελέτη.

Σε 97 από αυτές τις περιπτώσεις, τα έμβρυα είχαν περιορισμένη καθυστέρηση ανάπτυξης, με αποτέλεσμα πολύ χαμηλό βάρος γέννησης. Τα υπόλοιπα 111 έμβρυα είχαν φυσιολογική ανάπτυξη. Σε καθένα από αυτά τα έμβρυα, μετρήθηκε η ταχύτητα ροής του αίματος στις κύριες αρτηρίες και τα πνευμονικά αγγεία και στη συνέχεια συγκρίθηκε με τεχνητή νοημοσύνη. Επιπλέον, η αντίσταση των πνευμόνων υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας ένα υπολογιστικό μοντέλο.

Ενδεικτικές εικόνες Doppler της κύριας πνευμονικής αρτηρίας και της ενδοπνευμονικής αρτηρίας του εμβρύου. Πηγή: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M., et al.

Η ταχύτητα ροής αίματος στους εμβρυϊκούς πνεύμονες αναλύθηκε τόσο υπό φυσιολογικές συνθήκες μητρικής αναπνοής όσο και μετά τη χορήγηση συμπληρωματικού οξυγόνου μέσω μάσκας (συνθήκες υπεροξυγόνωσης). Αυτή η ανάλυση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική που βασίζεται στην εκπομπή υπερηχητικών κυμάτων στο έμβρυο για την εκτίμηση της ταχύτητας ροής αίματος σε όλη την κυκλοφορία του με βάση τις αρχές Doppler.

Αντίθετα, η αντίσταση οργάνων όπως οι πνεύμονες δεν μπορεί να μετρηθεί απευθείας με υπερήχους και για τη μέτρησή της χρησιμοποιήθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο που αναπαριστά την καρδιά και τα αιμοφόρα αγγεία. Για λόγους σύγκρισης, αυτό το υπολογιστικό μοντέλο μπορεί να συγκριθεί με μια προσομοίωση ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος. Οι ερευνητές αναδημιούργησαν μια υπολογιστική έκδοση του εμβρυϊκού αγγειακού συστήματος και, χρησιμοποιώντας τους μετρημένους ρυθμούς ροής αίματος και μοντελοποιώντας άλλες παραμέτρους, μπόρεσαν να εκτιμήσουν την αντίσταση και την ελαστικότητα των διαφόρων οργάνων.

Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν μέθοδοι μηχανικής μάθησης βασισμένες σε τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης για τη σύγκριση των προτύπων ροής αίματος των εμβρύων, γεγονός που βοήθησε στην ομαδοποίησή τους σε διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με τις παραμέτρους ροής και τους κλινικούς δείκτες.

Στη συνέχεια, η εξέταση των επιδράσεων της υπεροξυγόνωσης έδειξε ότι συσχετίστηκε με αλλαγές στην αντίσταση των πνευμόνων ως αποτέλεσμα του επιπλέον οξυγόνου που παρέχεται στη μητέρα, και περισσότερο οξυγόνο αποδείχθηκε ότι βελτιώνει την πνευμονική ροή αίματος σε έμβρυα με περιορισμένη ανάπτυξη χωρίς να επηρεάζει τα φυσιολογικά έμβρυα.

«Ουσιαστικά, τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότι τα έμβρυα με περιορισμένη ανάπτυξη έχουν διαφορετική μέση ταχύτητα ροής αίματος καθώς και αγγειακή αντίσταση στους πνεύμονες από τα φυσιολογικά έμβρυα, και αυτό μπορεί να ομαλοποιηθεί παρέχοντας στη μητέρα επιπλέον οξυγόνο», εξηγεί ο Beijnens (ICREA, UPF).

«Η ανακάλυψη αυτών των διαφορών στα πνευμονικά αγγεία ανοίγει την πιθανότητα ανάπτυξης μελλοντικών θεραπευτικών στρατηγικών για τη βελτίωση της πνευμονικής λειτουργίας σε έμβρυα με περιορισμό ανάπτυξης. Μετά τη γέννηση, αυτές οι βελτιώσεις στην εμβρυϊκή ανάπτυξη μπορεί να μειώσουν τον κίνδυνο εμφάνισης αναπνευστικών παθήσεων αργότερα στη ζωή», εξηγεί ο Δρ. Crispius (BCNatal, Clínic).