Placenta-brain axis: Svangerskapets og placentas betydning for hjerte og hjerne

Helse skapes i livmoren. Ulike stimuli i fosterlivet kan endre organers struktur og funksjon. I dette banebrytende prosjektet kombinerer vi omfattende data om placentafunksjon med avansert MR og metabolske profiler for å finne ut hvordan dette foregår.

Bakgrunn

Placenta styrer i stor grad miljøet inne i livmoren og miljøet i fosterlivet har betydning for livslang helse. Dårlig placentafunksjon øker risikoen for overvekt, hjerte- og karsykdom, diabetes og noen krefttyper senere i livet. Veksthemming hos fosteret og dysfunksjon i placenta er også knyttet til økt risiko for svekket nevropsykologisk utvikling og nevropsykiatriske sykdommer. I tillegg ser man at kvinner som utvikler svangerskapsforgiftning (preeklampsi) under graviditeten har økt risiko for senere hjerte- og karsykdom. Patogenesen til preeklampsi er tett knyttet til en dysfunksjonell placenta. Fordi morkaken er utilgjengelig i sitt ni måneders livsløp har kunnskapen om mekanismene bak disse sammenhengene vært mangelfull og lite studert. Vår hypotese er at det foreligger et kontinuum fra normal placentafunksjon til dysfunksjon i placenta og at biomarkører langs denne aksen er assosiert med mor og barns helse og utvikling etter fødselen. Vi har utviklet et helt nytt prosjekt for å belyse dette. Vi ønsker å koble biologiske markører og helse under svangerskapet med data innhentet 8 år senere fra både mor og barn.

Problemstilling

Viktige forskningsspørsmål i arbeidspakke 1 – barnets nevrokognitive utvikling

  1. Er spesifikke proteinmønstre (knyttet til inflammasjon, immunsystemet, angiogenese og metabolism) som skilles ut fra placenta til fosterets sirkulasjon assosiert med hjerneanatomi og mikrostrukturer i hjernen når vi undersøker dette med avanserte MR-teknikker ved 8 års alder?
  2. Er det føtale og maternelle metabolomet under svangerskapet og transport av næringsstoffer over placenta assosiert med kognitive prestasjoner ved 8 års alder?
  3. Har barn født etter svangerskap komplisert med preeklampsi økt risiko for endret hjerneanatomi og mikrostruktur og/eller svakere prestasjoner på nevropsykologiske tester? Er i så fall disse endringene knyttet til endringen i det placentaspesifikke metabolomet under svangerskapet?

Viktige forskningsspørsmål i arbeidspakke 2 – hjerte og karhelse hos både barnet og mor

  1. Er det føtale og maternelle metabolomet assosiert med markører for uheldig metabolsk utvikling (lipoproteiner, C-peptid, HbA1C, mCRP, inflammasjonsmarkører) og hjerte- og karsykdom (BMI, fettmasse, fettprosent, blodtrykk) 8 år etter svangerskapet?
  2. Har kvinner og barn etter svangerskap komplisert med preeklampsi økt risiko for å utvikle en uheldig metabolsk profil (lipoproteiner, C-peptid, HbA1C, mCRP, inflammasjonsmarkører) og en ugunstig risikoprofil for hjerte- og karsykdom (BMI, fettmasse, fettprosent, blodtrykk)? Er i så fall disse endringene korrelert til endringer i metabolomet under svangerskapet?

Mål og metode

Vårt overordnede mål er finne biomarkører i svangerskapet for fremtidig helse hos mor og barn. Dette er nødvendig for 1) tidlig påvisning av risikosvangerskap, 2) for å overvåke risikosvangerskap og barn fra disse svangerskapene og 3) for å utvikle intervensjoner for å forebygge fremtidige negative helsekonsekvenser hos mor og barn. Sekundært ønsker vi å undersøke sammenhengen mellom preeklampsi i svangerskapet og senere helse hos både mor og barn.

Vi har utviklet en testmetode, kalt 4 kars-metoden, for å undersøke placentafunksjonen in vivo. Denne metoden involverer blodprøvetaking fra blodårer både på mors og barnets side av placenta under keisersnitt mens blodsirkulasjonen er intakt. Prøvetakningsmetoden gjør oss i stand til å påvise stoffer som skilles ut og tas opp av placenta på både maternell og føtal side (Figur 1). Analyser av blodprøvene har gitt oss en stor database som inneholder flere hundre lipider, 5000 proteiner, samt en rekke næringsstoffer og hormoner.

Fig.1. © Øystein Horgmo, UiO

Vi ønsker nå å følge opp mødre og barn som deltok i 4 kars-studien, 8 år etter fødsel. Særlig ønsker vi å fokusere på barnets hjerneutvikling ved bruk av avansert MR-teknologi og nevropsykologiske tester. I tillegg ønsker vi å undersøke hjerte- og karhelse hos mor og barn. Prosjektprogresjonen og –planen er skissert i Figur 2:

Bildet kan inneholde: organisme, rektangel, gjøre, linje, skråningen.
Fig.2 © Trond M. Michelsen

Studentens arbeidsoppgaver

Studenten vil arbeide som del av et stort, tverrfaglig team med å planlegge den praktiske gjennomføringen av studien, rekruttere deltagere, samt innhente, registrere og analysere data. De viktigste oppgavene for studenten blir å

  • bistå i planlegging av den praktiske gjennomføringen av studien
  • innhente samtykker fra deltagerne
  • gjennomføre målinger (antropometri, blodtrykk, bioimpedans)
  • fasilitere blodprøvetagning av mødre og barn
  • fasilitere spørreskjema
  • fasilitere MRI av barn
  • bistå i den nevropsykologiske testingen av barna
  • delta i analyser og tolkning av funn

Vi ser for oss at studenten særlig vil kunne fokusere på sammenligningen av kvinner og barn som har hatt preeklampsi i svangerskapet med de som har hatt friske svangerskap. Det er også mulighet for å ta del i andre områder av prosjektet avhengig av studentens interesse og kapasitet. Vi har store datamengder som analyseres i programvaren R.

Om forskningsmiljøet

Forskningsgruppen Maternal-fetal Interactions ved Kvinneklinikken, Oslo universitetssykehus ledes av Trond M. Michelsen. Han er overlege ved Fødeavdelingen og professor ved Institutt for klinisk medisin, Universitetet i Oslo. Han har veiledet fire ph.d-stipendiater som har fullført sin doktorgrad og veileder for tiden seks ph.d.-stipendiater og fem postdoktor-stipendiater. Han er undervisningsleder i Fødselshjelp og kvinnesykdommer og fagmiljøleder ved Institutt for klinisk medisin. Han har gjennomført forskningsopphold i USA knyttet til dette feltet og har et stort nasjonalt og internasjonalt forskningsnettverk. For øyeblikket samarbeider vi med grupper ved Stanford University, University of Colorado, Wayne State University og University of Graz.

Ane C. Westerberg, PhD er postdoktor i forskningsgruppen. Hun har ekspertise innenfor ernæring, barns utvikling og vekst. Hun har bakgrunn som førsteamanuensis og har veiledet en rekke studentprosjekter. Hun har satt opp flere store kliniske studier og har designet denne studien sammen med Michelsen.

Ina J. Andresen er postdoktor i forskningsgruppen. Hun har ekspertise innenfor molekylærbiologi og bioinformatikk og arbeider spesifikt med å prosessere store mengder omics-data fra vår kartlegging av placentas utskillelse av proteiner, metabolitter og andre stoffer til mors og fosterets sirkulasjon. En viktig del av prosjektet blir å knytte denne informasjonen til helseutfallene hos mor og barn.

I dette konkrete prosjektet vil vi dra fordeler av samarbeid med ledende forskningsinstitusjoner innenfor hjerneutvikling og metabolisme. Oslobrains er en verdensledende gruppe som forsker særskilt på kognitiv utvikling gjennom hele livsspennet. Professor Kirsten Holven ved Institutt for medisinske basalfag leder en forskergruppe som arbeider spesielt med ernæring, kolesterol, inflammasjon og aterosklerose.

Vi samarbeider også med barneleger om oppfølging av barna i studien. Overlege ph.d. Marianne Huun er barnenevrolog og forsker og bidrar med sin ekspertise til prosjektet.

Kontakt

Trond M. Michelsen

Emneord: Translasjonsforskning, Arv og gener, Barn, Hjernen og nervesystemet, Hjerte kar og lunger, Mor og barn, Svangerskap og fødsel
Publisert 21. sep. 2021 12:17 - Sist endret 21. sep. 2021 12:17