EFFECTS OF HYPOXAEMIA AND ALTERED LOADING CONDITIONS ON FOETAL CARDIAC FUNCTION AND CENTRAL HAEMODYNAMICS

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7279-2
Title: EFFECTS OF HYPOXAEMIA AND ALTERED LOADING CONDITIONS ON FOETAL CARDIAC FUNCTION AND CENTRAL HAEMODYNAMICS
Author: Lantto, Juulia
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Doctoral Program in Clinical Research
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021-05-21
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7279-2
http://hdl.handle.net/10138/329547
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Changes in oxygenation and placental function affect foetal cardiac function and circulation. Congenital heart defects alter normal circulation of blood flow, which may further alter cardiac development and function. In distress, the foetus can adapt to the situation by altering energy consumption, enhancing cardiac function, and redirecting blood to critically vital organs. The main objective of this thesis was to investigate the responses of foetal cardiovascular function to hypoxaemia and in situations when the normal circulation is altered either by pharmacologically increasing the placental vascular resistance or by mechanically occluding the ventricular outflow tracts. The specific aims were to study the factors affecting the redistribution of blood flow to critical organs, the responses of the ventricles and the role of different foetal shunts during changes in blood flow. Chronically instrumented late gestation foetal sheep were studied. Foetal hypoxaemia was induced by increasing placental vascular resistance with angiotensin II (ATII) infusion (I) or by maternal hypo-oxygenation (IV). In addition, blood circulation was altered by mechanically occluding the foetal ascending aorta (AaO, II) or the main pulmonary artery (PaO, III). In each study, foetal cardiac function and central and peripheral haemodynamics were assessed with spectral and pulsed-wave Doppler ultrasonography concomitantly with invasively monitored foetal blood pressures and arterial blood samples. Additionally, tissue Doppler imaging (TDI) was used in studies I-III to study myocardial systolic and diastolic function. ATII infusion led to foetal hypoxaemia and metabolic acidaemia (I). The earliest signs of cardiac dysfunction were seen on TDI parameters describing diastolic function, and these changes were seen earlier in the left ventricle (LV). AaO led to LV systolic and diastolic dysfunction, while the right ventricle (RV) was able to improve its systolic function; however, RV diastolic dysfunction developed (II). There were signs that the AoI could not provide adequate blood flow to the cerebral circulation (II). During PaO, the FO blood flow slightly increased, but it could not fully compensate for the drop in RV cardiac output and pulmonary return (III). In addition, PaO led to RV systolic and diastolic dysfunction, and LV systolic dysfunction developed, while LV diastolic function was preserved. During foetal hypoxaemia without placental compromise, the peripheral chemoreflex was seen to function even during prolonged hypoxaemia and metabolic acidaemia (IV). AoI was able to increase blood flow towards the brain, however, the perfusion pressure towards the brain decreased. The findings of the current study show that the foetal special circulatory areas, such as FO and AoI, may have limited capacity to support adequate redistribution of highly oxygenated blood towards cerebral circulation in late-term pregnancy. In addition, the cardiac outputs did not increase during hypoxaemia and metabolic acidaemia. This is of great importance as foetuses with congenital heart defects have altered circulation and cardiac function, and foetuses with placental insufficiency have diminished reserves to enhance their oxygenation and cardiac function. These foetuses could be at great risk of foetal compromise in late-term gestation.Sikiön sydämen ja verenkierron toimintaan vaikuttavat sikiön kasvun ja kehityksen lisäksi istukan toiminta sekä äidin verenkierron eri tekijät. Sikiön hapettuminen on riippuvaista äidin hapetuksesta ja istukan toiminnasta. Synnynnäiset sydänviat ovat yleisimpiä vastasyntyneen rakenteellisia vikoja. Rakenteellinen muutos aiheuttaa poikkeavan verenvirtauksen sydämessä ja kammioista lähtevissä isoissa verisuonissa, joka voi vaikuttaa myös aivojen verenkierron happipitoisuuteen. Poikkeava verenvirtaus aiheuttaa poikkeavaa kuormitusta kammioihin, joka voi edelleen vaikuttaa sydämen kasvuun, kehitykseen ja toimintaan. Sikiön verenkierron oikovirtausreitit, laskimotiehyt, soikea aukko ja valtimotiehyt, sekä aortansola (aortan istmus) auttavat runsashappisen veren ohjautumisessa kohti aivoja, missä solujen energia-aineenvaihdunta on pääosin hapesta riippuvaista. Sikiö reagoi hapenpuutteeseen usealla eri mekanismilla. Perifeerinen kemorefleksi on yksi merkittävin mekanismi, joka auttaa ohjaamaan hapekasta verta sikiön tärkeimpiin elimiin, eli aivoihin, sydänlihakseen ja lisämunuaisiin. Muutokset veren virtauksessa aiheuttavat muutoksia myös sydämen kuormitukseen tehostaen sen toimintaa. Tämän väitöskirjatutkimuksen tarkoitus oli tutkia lammasmalleilla sikiön sydämen ja verenkierron vasteita loppuraskaudessa, kun sikiö altistuu istukan vajaatoiminnasta aiheutuvalle hapenpuutteelle (I) ja hapenpuutteelle ilman istukan vajaatoimintaa (IV). Sydämen rakenteellisesta syystä johtuvaa poikkeavaa verenvirtausta mallinnettiin estämällä verenvirtaus nousevan aortan (II) tai keuhkovaltimorungon kautta (III). Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään, mitkä tekijät tällöin rajoittavat sydämen toimintaa ja aivoverenkiertoa. Sikiön sydämen ja verenkierron toimintaa selvitettiin samanaikaisesti kajoamattomalla ultraäänitutkimuksella ja kajoavasti mitatuilla verenpainearvoilla ja verikaasunäytteillä. Istukan vajaatoiminnasta aiheutuvan etenevän sikiön hapenpuutteen aikana kudos-Doppler-kuvantamisella mitattavat sydämen vajaatoimintaa kuvaavat muutokset tulivat näkyviin aiemmin kuin perinteisellä Doppler-kuvantamisella (I). Varhaisimmat muutokset nähtiin sydämen vasemman kammion diastolisessa toiminnassa. Sikiön veren happipitoisuuden laskiessa perifeerinen kemorefleksi aktivoitui ja se pysyi aktivoituneena myös pitkittyneen hapenpuutteen aikana. Hapenpuutteen aikana verenvirtaus sikiön aivoihin lisääntyi käänteisen aortan istmisen osan virtauksen lisääntyessä, mutta sydämen vasemman kammion toiminta ei muuttunut (IV). Lisäksi perfuusiopaine aivovaltimoihin verta vievässä karotisvaltimossa laski (IV). Tutkimuksessa lisäksi havaittiin, että verenvirtaus aortan istmisen osan (II) ja soikean aukon kautta (III) ei merkittävästi lisäänny kohti aivoja. Tutkimuksen perusteella raskauden loppuvaiheessa sikiön aivojen verenkiertoa voi rajoittaa riittämätön verenvirtaus soikean aukon ja aortan istmisen osan kautta. Sikiön perifeerisen kemorefleksin aktivoituminen hapenpuutteen aikana auttaa ohjaamaan verta aivoihin tehostaen vähentynyttä hapensaantia. Tutkimuksen perusteella vaikuttaa, että sydänlihaksen toiminta ja istukan verenkierto kestävät hapenpuutetta paremmin, kuin aivojen verenkierto. Sikiöt, joilla on sydämen rakenteellinen vika tai jotka kärsivät istukan vajaatoiminnasta, voivat olla suurentuneessa riskissä raskauden loppuvaiheessa ahdinkotilanteessa, kun verenkierto aivoihin ei riittävästi tehostu.
Subject: lääketiede
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

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record