Hormonal regulation of postnatal pulmonary adaptation

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6128-4
Title: Hormonal regulation of postnatal pulmonary adaptation
Author: Süvari, Liina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Doctoral Program in Clinical Research
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-06-12
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6128-4
http://hdl.handle.net/10138/315034
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: At birth, the fluid-filled lung must be cleared to enable postnatal air breathing. Fluid clearance is mediated by the ion and water channels at the alveolar epithelium. The sodium-potassium pump—sodium potassium adenosine triphosphatase (NaKATPase)—generates the transepithelial ion gradient, a prerequisite for the functioning of the key players at the apical alveolar epithelium. These players include the epithelial sodium channel (ENaC) and cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). Impaired ion and fluid transport leads to respiratory problems, the most common of which in late preterm and full-term infants is transient tachypnea of the newborn (TTN). In preterm infants, the leading cause of respiratory problems—respiratory distress syndrome—results from surfactant deficiency, but impaired lung-fluid clearance is also partly involved. This thesis investigated the earliest postnatal changes in the gene expression of the molecules involved in ion and fluid transport in the airway epithelium. In doing so, we attempted to identify associations between cord-blood hormones and gene expressions in preterm and term human infants. Thus, we gathered nasal epithelial samples at birth and on the first day postnatally to determine the gene expression of the molecules involved in the airway epithelial ion and fluid transport. Gene expression was detected through reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). We also collected cord blood at birth and measured the glucocorticoid (GC) and catecholamine concentrations using liquid-chromatography tandem-mass spectrometry. In addition, we used a static lung compliance measurement to estimate the fluid content in the lungs. National registries were used to study the associations between early pulmonary maladaptation and hospitalization due to respiratory syncytial virus (RSV) later in infancy. In term infants, we found associations between the gene expression of the molecules involved in the airway epithelial sodium transport and birth stress hormones—that is, cortisol and catecholamines. Vaginally delivered (VD) newborns exhibited higher stress hormone concentrations than infants born via elective cesarean section (CS). Higher stress hormone levels in the umbilical cord-blood correlated positively with the gene expressions of the sodium transporters. A lower gene expression of the chloride channel at birth associated with better static lung compliance during the initial postnatal hours. In preterm infants, we determined the betamethasone (BM) and cortisol levels in the cord blood following antenatal corticosteroid treatment. The BM levels in the cord blood decreased to low levels two days after the last dose. Preterm infants with respiratory distress syndrome (RDS) had lower cord-blood GC concentrations than those without RDS. Additionally, we found that the gene expressions of the airway epithelial sodium transporters associated with the GC concentrations in preterm human infants. These findings in term and preterm infants provide evidence of the promoting effect of stress hormones in the lung-fluid clearance and, thus, for enhanced pulmonary adaptation. Finally, we identified an association between early postnatal pulmonary maladaptation and hospitalization due to RSV, which may reveal the same pathogenetic background behind these two diseases, suggesting that TTN may not be related to the early postnatal phase alone.Sikiön keuhkot ovat nestetäytteiset. Syntymän yhteydessä keuhkonesteen pitää poistua, että hengittäminen olisi mahdollista. Häiriintynyt nesteenkuljetus keuhkojen pintasolukon tasolla johtaa hengitysvaikeuksiin, jolloin vauva tarvitsee syntymän jälkeen hengitystukea ja mahdollista siirtoa tehohoitoon. Keuhkonesteen imeytymishäiriö on tavallisinta lievästi ennenaikaisilla lapsilla ja suunnitelulla keisarinleikkauksella syntyneillä täysiaikaisilla vastasyntyneillä. Pienimmillä keskosilla hengitysvaikeuden syynä on pintajännitystä vähentävän aineen eli surfaktantin puute. Tähän vaikuttaa myös keuhkonesteen hidas imeytyminen. Äidille annettu kortisonihoito edistää keskosvauvan keuhkojen kypsymistä ja vähentää sairastumista hengitysvaikeusoireyhtymään. Tutkimuksessamme selvitimme keuhkonesteen poistumisessa keskeisten tekijöiden eli hengitysteiden pintasolukossa sijaitsevien ionikanavien ja -kuljettajien geeni-ilmentymää ja sen yhteyttä stressihormoneihin välittömässä syntymänjälkeisessä vaiheessa. Tutkittavilta otimme nenän limakalvon pintasolukon näytteitä geeni-ilmentymän määrittämistä varten ja stressihormonien pitoisuudet määritimme napaverestä. Keskoslasten syntymähetken stressihormonien tasoa verrattiin hengitysvaikeusoireyhtymän sairastuvuuteen ja hengitysteiden ionikanavien geeni-ilmentymään. Lisäksi selvitimme rekisteritutkimuksessa, onko lapsilla, joilla on syntymän jälkeen todettu keuhkonesteen imeytymishäiriö, suurempi riski joutua ensimmäisen elinvuoden aikana sairaalahoitoon RS-viruksen aiheuttaman ilmatiehyttulehduksen vuoksi. Täysiaikaisilla alateitse syntyneillä lapsilla napaveren stressihormonien tasot olivat merkitsevästi korkeammat kuin suunnitelulla keisarileikkauksella syntyneillä. Yhteys stressihormonien korkeiden pitoisuuksien ja hengitysteiden nesteenpoistosta vastaavien yksiköiden geeni-ilmentymän välillä selittää alateitse syntyneillä lapsilla nopeamman keuhkojen sopeutumisen kohdunulkoiseen elämään. Keskosvauvoilla totesimme napaveren kortisonin pitoisuuden laskevan matalalle tasolle jo kahden päivän jälkeen viimeisestä äidille annetusta kortisoniannoksesta. Hengitysvaikeusoireyhtymää sairastaneilla keskosilla kortisonin pitoisuudet olivat matalammat kuin vastasyntyneillä ilman hengitysvaikeusoireyhtymää. Kortisonin pitoisuuden ja keuhkonesteen kuljetuksesta vastaavien yksiköiden geeni-ilmentymän välillä oli myös positiivinen yhteys. Tutkimuksemme löydökset täysiaikaisilla ja ennenaikaisilla vastasyntyneillä puhuvat stressihormonien myönteisen vaikutuksen puolesta keuhkonesteen imeytymiseen ja sen myötä nopeampaan keuhkoadaptaatioon. Tämä löydös puolestaan auttaa paremmin suunnittelemaan syntymää edeltävää kortisonihoitoa ennenaikaisessa synnytyksessä. Lopuksi osoitimme, että vastasyntyneenä keuhkonesteen imeytymishäiriöstä kärsineillä lapsilla on suurempi riski joutua ensimmäisen elinvuoden aikana sairaalahoitoon RS-viruksen aiheuttaman ilmatiehyttulehduksen vuoksi. Tutkimuksemme paljasti, että vastasyntyneen keuhkonesteen imeytymishäiriöön saattaa liittyä ongelmia vastasyntyneisyyskauden jälkeenkin.
Subject: pediatria, neonatologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
HORMONAL.pdf 3.548Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record