Riittämätön verenkierto aivoihin altistaa hapenpuutteen aiheuttamille aivovaurioille sikiöaikana

Tutkimuksesta selkeästi -blogissa lääketieteen tutkijat avaavat näkökulmia lääketieteellisen tutkimuksen merkitykseen ja tutkimustyön arkeen. Blogisarja on osa tutkitun tiedon teemavuotta. 

Maailmassa todetaan noin neljä miljoonaa vastasyntyneen kuolemaa vuosittain. Arviolta lähes neljännes kuolemista johtuu  synnytyksen aikaisista, pääosin hapenpuutteeseen liittyvistä tekijöistä (Lawn ym., 2014). Synnytyksen aikaiset supistukset vähentävät sikiön hapensaantia, minkä terve sikiö kestää ilman vaurioita. Yhä enemmän on tutkimustietoa siitä, että hapenpuute voi aiheuttaa merkittäviä vaurioita sikiölle jo ennen synnytyshetkeä (Low, 2004). Sikiöaikainen riittämätön hapensaanti on yksi merkittävimmistä tekijöistä, joka aiheuttaa aivovaurioita, CP-vammautumista ja kohtukuolemia. Raskauden loppuvaiheessa tapahtuvia kohtukuolemia on Maailman terveysjärjestön (WHO) arvion mukaan 2.6 miljoonaa vuosittain (Cousens ym., 2011). Kehittyneen hoidon ansiosta vastasyntyneiden kuolemat ovat vähentyneen kehittyneissä maissa, mutta hapenpuutteen aiheuttamia pysyviä vammautumisia esiintyy edelleen (Blencowe ym., 2013).

Monet eri tekijät voivat heikentää sikiön hapensaantia, johon sikiön sydän ja verenkiertoelimistö reagoi yrittäen parantaa tilannetta (Giussani, 2017).  Tilanteen jatkuessa pitkään tai ollessa vaikea, sydämen ja verenkierron toiminnassa tapahtuvat muutokset voivat kuitenkin vähentää aivojen verenkiertoa, jolloin hapensaanti aivoihin voi olla riittämätöntä ja palautumattomia vaurioita tapahtuu. Vielä ei ole luotettavaa menetelmää, jolla voidaan seurata sikiön tilanteen, kun aivoverenkierto on uhattuna.

Sikiöaikaiset verenkierron erityisreitit eivät riitä turvaamaan aivojen verenkiertoa sikiön hapenpuutteen aikana

Sikiö saa hapekasta verta äidiltä istukan kautta. Hapensaanti voi häiriintyä useasta eri syystä, mutta terveellä sikiöllä on useita eri mekanismeja, joilla se voi tehostaa hapekkaan veren virtausta aivoihin (Giussani, 2017). Hapekkaan veren kuljettamisessa kohti aivoja auttavat sikiöaikaiset verenkierron erityisalueet, sydämen eteisten välinen soikea aukko ja aortan sola (verisuonialue vasemman solislaskimon lähtökohdan ja valtimotiehyen laskukohdan välissä).

Tutkimusryhmässämme olemme selvittäneet näiden verenkierron erityisalueiden toimintaa. Havaitsimme, että raskauden loppuvaiheessa soikea aukko ja aortan sola eivät pysty lisäämään verenvirtausta kohti aivoja.  Tämä voi heikentää aivoverenkierron riittävyyttä erityisesti, jos sikiön aivojen hapensaanti on jo ennestään heikentynyt.  Heikentyneelle hapensaannille altistavat istukan riittämättömän toiminta ja useat äidin eri sairaudet.  Myös sydämen rakenteellinen poikkeavuus voi muuttaa normaalia verenvirtausta, jolloin aivojen verenkierto ja hapensaanti voi olla riittämätöntä. Havaintojemme mukaan käytössä olevat ultraäänimittaukset eivät kuvaa sikiön aivojen verenkierron riittävyyttä hapenpuutteen aikana.

Ihmissikiöiden vointia voidaan tällä hetkellä selvittää vain ultraäänitutkimuksilla äidin vatsanpäältä. Sikiöltä ei voi ilman kajoavia toimenpiteitä ottaa verikokeita, joten ihmissikiöiden hapensaantia ei voida tarkalleen tietää.

Tutkimus auttaa havaitsemaan sikiötä uhkaavat vaarat ennalta

Ultraäänimittaukset antavat vain arvioita sikiön voinnista, ja nekin perustuvat aiempiin koe-eläimillä tehtyihin tutkimuksiin. Väitöskirjatutkimukseeni liittyen selvitimme lampaan sikiön sydämen toimintaa ja verenkierron erityisalueiden käyttäytymistä erityisesti hapenpuutteen aikana. Koe-eläintutkimuksella voidaan muuttaa sikiön normaalia verenvirtausta, saada verikokeita ja yhdistää verikokeista saatava tieto sikiön hapensaannista samanaikaisesti tehtyihin ultraäänitutkimuksiin. Näin on mahdollista tutkia eri tekijöiden vaikutusta aivoverenkierron riittävyyteen ja ymmärtää niiden merkitystä kokonaisuudessa.

Väitöskirjatutkimukseni loi pohjaa sille, että tulevaisuudessa voidaan yhä paremmin ymmärtää sikiön sydämen ja verenkierron toimintaa. Tutkimus edistää niiden menetelmien löytämistä, joilla voidaan havaita ahdingossa oleva sikiö. Tavoite on löytää ultraäänitutkimuksilla ne sikiöt, joilla aivoverenkierto on uhattuna -ennen kuin palautumattomia aivovaurioita kehittyy tai sikiö menehtyy kohtuun. Lääketieteen säätiön myöntämällä työskentelyapurahalla jatkan näiden vaikeiden, mutta mielenkiintoisten ja tärkeiden asioiden selvittämistä.

Lähteet:

• Blencowe H, Vos T, Lee AC, Philips R, Lozano R, Alvarado MR, Cousens S, Lawn JE. Estimates of neonatal morbidities and disabilities at regional and global levels for 2010: introduction, methods overview, and relevant findings from the Global Burden of Disease study. Pediatr Res. 2013 Dec;74 Suppl 1(Suppl 1):4-16. doi: 10.1038/pr.2013.203. PMID: 24366460; PMCID: PMC3873708.
• Cousens S, Blencowe H, Stanton C, et al. National, regional, and worldwide estimates of stillbirth rates in 2009 with trends since 1995: a systematic analysis. Lancet 2011; 377: 1319–30.
• Giussani DA. The fetal brain sparing response to hypoxia: physiological mechanisms. J Physiol. 2016 Mar 1;594(5):1215-30. doi: 10.1113/JP271099. Epub 2016 Jan 6. PMID: 26496004; PMCID: PMC4721497.
• Lawn JE, Blencowe H, Oza S, You D, Lee AC, Waiswa P, Lalli M, Bhutta Z, Barros AJ, Christian P, Mathers C, Cousens SN; Lancet Every Newborn Study Group. Every Newborn: progress, priorities, and potential beyond survival. Lancet. 2014 Jul 12;384(9938):189-205. doi: 10.1016/S0140-6736(14)60496-7. Epub 2014 May 19. Erratum in: Lancet. 2014 Jul 12;384(9938):132. PMID: 24853593.
• Low JA. Determining the contribution of asphyxia to brain damage in the neonate. J Obstet Gynaecol Res. 2004 Aug;30(4):276-86. doi: 10.1111/j.1447-0756.2004.00194.x. PMID: 15238103.