Mejorar el desarrollo pulmonar de fetos demasiado pequeños

Si durante el embarazo un feto crece por debajo de los umbrales normales para cada semana de gestación, existe un mayor riesgo que algunos de sus órganos no se desarrollen adecuadamente, lo que puede afectar negativamente a la salud de los bebés tras el nacimiento. Los efectos del crecimiento fetal restringido en la salud de las personas tras su nacimiento y a lo largo de toda su vida han sido objeto de muchas investigaciones, especialmente en cuanto al desarrollo cerebral y cardiovascular, pero faltan evidencias científicas de su impacto sobre los pulmones.

Este es el foco de una investigación liderada conjuntamente por el BCNatal Fetal Medicine Research Center (Hospital Clínic de Barcelona y Hospital Sant Joan de Déu) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF) de Barcelona, que ha permitido detectar diferencias entre el desarrollo de los pulmones de fetos con crecimiento restringido y el desarrollo de los pulmones de fetos con crecimiento normal, en términos de resistencia vascular. Los investigadores lo han estudiado midiendo la velocidad de la sangre en el feto y analizándola con el apoyo de técnicas de inteligencia artificial y modelos informáticos.

Los resultados del estudio abren la puerta al diseño de terapias para mejorar el desarrollo pulmonar de fetos con niveles de crecimiento por debajo de lo normal y prevenir problemas de salud respiratoria, que podrían prolongarse más allá de la infancia e incluso hasta la adolescencia y la edad adulta.

El equipo de investigación lo integran, entre otros, Kilian Vellvé de BCNatal, Fàtima Crispi de BCNatal y del Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) de Barcelona, y Bart Bijnens (UPF, ICREA), investigador de la Unidad de Investigación BCN MedTech del Departamento de Ingeniería de la UPF.  El resto de investigadores pertenecen a diferentes Servicios y Grupos de investigación del Clínic-IDIBAPS y también están vinculados a la Universidad de Barcelona (UB), al Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) y al Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), en España.

Para esta investigación se ha analizado el flujo de la circulación de la sangre fetal y cómo se altera cuando la madre recibe oxígeno extra, en fetos de 208 mujeres embarazadas entre las semanas 24 y 37 de la gestación. Todas ellas acudieron al Hospital Clínic de Barcelona, donde se les realizaron todas las pruebas necesarias para este estudio. En 97 de estos casos, los fetos tenían un crecimiento restringido, lo que resultó en un peso muy bajo al nacer, y en 111, un crecimiento normal. En cada uno de estos fetos, se midió la velocidad de la sangre de las principales arterias y vasos pulmonares y se comparó mediante inteligencia artificial, y además se calculó la resistencia de los pulmones mediante un modelo informático.

La velocidad de la sangre en los pulmones del feto se analizó tanto cuando la madre respiraba en condiciones normales como después de que se le administrara oxígeno adicional a través de una mascarilla (en condiciones de hiperoxigenación). Este análisis se realizó mediante una técnica basada en la emisión de ondas de ultrasonido al feto para estimar las velocidades de circulación de la sangre.

Por el contrario, la resistencia de órganos, como los pulmones, no se puede medir directamente con ultrasonido, y para medirla se ha utilizado un modelo informático que representa el corazón y los vasos sanguíneos. Para hacer un símil, podríamos comparar este modelo informático con la simulación de un circuito electrónico. Los investigadores recrearon una versión informática de los vasos sanguíneos del feto y, utilizando algunas mediciones reales de la velocidad sanguínea y simulando el resto, pudieron estimar la resistencia y elasticidad de los diferentes órganos.

Finalmente, se han utilizado métodos de aprendizaje automático, basados en técnicas de inteligencia artificial, para comparar los patrones de flujo sanguíneo de los fetos, facilitando así su agrupación en diferentes categorías según el flujo y los parámetros clínicos. Al observar posteriormente la influencia de la hiperoxigenación, se ha podido vincular a cambios en la resistencia pulmonar, como resultado del oxígeno adicional administrado a las madres, y demostrar que una mayor cantidad de oxígeno mejora el flujo sanguíneo en los pulmones de los fetos con crecimiento restringido, mientras que no tiene influencia en los normales. “Esencialmente, los resultados de la investigación indican que, en los fetos con crecimiento restringido, la velocidad sanguínea promedio y la resistencia vascular en los pulmones son diferentes a las de los fetos normales, y que pueden normalizarse proporcionando oxígeno adicional a las madres”, explica Bart Bijnens.

Reactividad vascular de los pulmones de fetos demasiado pequeños a partir del uso de técnicas de modelado computacional y de aprendizaje automático (una modalidad de inteligencia artificial) para analizar ondas fetales Doppler. A la izquierda, principales arterias pulmonares. A la derecha, imagen de las arterias intrapulmonares. (Imágenes: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M. et al. CC0)

“La detección de estas diferencias de los vasos de los pulmones abre la puerta al futuro diseño de estrategias terapéuticas para mejorar la función pulmonar en fetos con crecimiento restringido. Después del nacimiento, estas mejoras en el desarrollo fetal podrían reducir el riesgo de enfermedades respiratorias en el futuro”, explica la Doctora Fàtima Crispi.

El estudio se titula "Pulmonary vascular reactivity in growth restricted fetuses using computational modelling and machine learning analysis of fetal Doppler waveforms". Y se ha publicado en la revista académica Scientific Reports. (Fuente: Universitat Pompeu Fabra)