Исследование, проведенное Университетом UPF и Центром BCNatal, открывает возможность разработки терапий для улучшения развития легких у слишком маленьких плодов

Если во время беременности показатели развития плода ниже нормальных значений для соответствующей недели беременности, существует высокий риск того, что некоторые органы плода не будут развиваться должным образом, что может негативно сказаться на здоровье ребенка после его рождения.

Влияние ограниченного роста плода на здоровье человека после его рождения и на протяжении всей жизни было предметом многочисленных исследований, особенно в отношении развития мозга и сердечно-сосудистой системы, однако не хватает научных данных о его воздействии на легкие.

Это является основным направлением исследования, проведенного совместно Центром исследований медицины плода BCNatal (госпиталь Hospitál Clínic Barcelona и госпиталь SJD Barcelona Children's Hospital) и Университетом Помпеу Фабра, которое позволило выявить различия в развитии легких у плодов с отставаниями в развитии и нормальных плодов с точки зрения сосудистого сопротивления. Исследование провели измеряя скорость крови у плода и анализируя ее с помощью методов искусственного интеллекта и вычислительных моделей.

Результаты исследования, опубликованного недавно в статье журнала Scientific Reports (Nature), открывают возможности для разработки терапий по улучшению развития легких у плодов с уровнем развития ниже нормального и предотвращению респираторных проблем, которые могут сохраняться в течение всего детского возраста и даже до подросткового возраста и взрослой жизни.

Главными исследователями этого исследования являются Фатима Криспи, исследователь Центра BCNatal и Clínic-IDIBAPS в группе Перинатальной Медицины и Медицины Плода, и Барт Бийненс (ICREA, UPF), исследователь Исследовательского Центра BCN MedTech Кафедры инженерии UPF. Остальные исследователи принадлежат к различным Службам и Исследовательским группам Clínic-IDIBAPS и также связаны с Университетом Барселоны и CIBER по респираторным заболеваниям и редким заболеваниям.

Более 200 беременных женщин приняли участие в исследовании

В этом исследовании был проанализирован кровоток в кровообращении плода и то, как он изменяется, когда мать получает дополнительный кислород, у плодов 208 беременных женщин в период с 24 по 37 неделю. Все они обратились в госпиталь Hospitál Clínic Barcelona, где им провели все необходимые для этого исследования тесты. В 97 из этих случаев у плодов было отставание в развитии, что привело к очень низкому весу при рождении, а в 111 - нормальное развитие. У каждого из этих плодов была измерена скорость крови в основных артериях и легочных сосудах, а также было рассчитано сопротивление легких с помощью вычислительной модели.

Скорость крови в легких плода анализировалась как при нормальных условиях дыхания матери, так и после того, как ей был предоставлен дополнительный кислород через маску (в условиях гипероксигенации). Этот анализ проводился с помощью техники, основанной на излучении ультразвуковых волн на плод для оценки скорости кровообращения.

Однако, сопротивление органов, таких как легкие, не может быть измерено напрямую с помощью ультразвука, и для его измерения использовалась компьютерная модель, представляющая сердце и кровеносные сосуды. Для аналогии можно сравнить эту компьютерную модель с симуляцией электронного контура. Исследователи воссоздали компьютерную версию кровеносных сосудов плода и, используя некоторые реальные измерения скорости кровотока и симулируя остальные процессы, смогли оценить сопротивление и эластичность различных органов.

Скорость кровотока и сосудистое сопротивление легких у плодов с отставанием в развитии могут нормализоваться при предоставлении дополнительного кислорода матерям

В конечном итоге были использованы методы машинного обучения, основанные на техниках искусственного интеллекта, для сравнения паттернов кровотока у плодов, что облегчило их группировку в разные категории в зависимости от кровотока и клинических параметров. Наблюдая затем за влиянием гипероксигенации, удалось связать это с изменениями в сосудистом сопротивлении легких вследствие дополнительного кислорода, предоставляемого матерям, и доказать, что большее количество кислорода улучшает кровоток в легких у плодов с отставанием в развитии, в то время как на нормальных плодов это не оказывает влияния. «По сути, результаты исследования указывают на то, что у плодов с отставанием в развитии средняя скорость кровотока и сосудистое сопротивление в легких отличаются от нормальных плодов и могут нормализоваться при предоставлении дополнительного кислорода матерям», — объясняет Барт Бийненс (ICREA, UPF).

«Обнаружение этих различий в сосудах легких открывает возможность для будущей разработки терапевтических стратегий по улучшению функции легких у плодов с отставанием в развитии. После рождения эти улучшения в развитии плода могут снизить риск респираторных заболеваний в будущем», — объясняет доктор Фатима Криспи (BCNatal, Clínic).