The Association between Growth and Neurodevelopment in Very Preterm Infants – A Follow-up Study in the PIPARI Study

Placental insufficiency is one major cause of intrauterine growth restriction and also relates to neurodevelopment. Preterm infants with very low birth weight are at risk of postnatal growth restriction as well as neurodevelopmental impairments. However, the optimal postnatal growth for long-term neurodevelopment is still unclear. The objective of this study was thus to investigate the association between growth and neurodevelopment in very preterm infants. The study populations consisted of 83 (I), 55 (II), 36 (III) and 181 (IV) infants with very low birth weight (below 1501 grams), and very or extremely low gestational age (below 32 and 26 weeks). Foetal blood circulation in relation to two-year neurodevelopment and the association between early growth and brain maturation at term age were studied. Postnatal growth, and its association with five-year cognitive outcome, was analysed. Changes in foetal blood circulation related to placental insufficiency associated with an adverse two-year cognitive outcome. Early postnatal growth in extremely preterm infants was comparable to a similar Swedish cohort. Preterm infants with slow intrauterine growth had less mature brains at term age; rapid catch-up growth until term age did not eliminate this difference. Weight gain and head circumference growth from birth until two years of age associated positively with five-year cognitive outcome in appropriate for gestational age infants. In small for gestational age infants, head circumference growth from term age to four months (corrected age) associated positively with their five-year cognitive outcome. The association between postnatal growth and neurodevelopment was different for prenatally normally grown versus slow grown preterm infants.

The role of cathepsin K in lung development and newborn chronic lung injury.

Chronic lung diseases, specifically bronchopulmonary dysplasia (BPD), are still causing mortality and morbidity amongst newborn infants. High protease activity has been suggested to have a deleterious role in oxygen-induced lung injuries. Cathepsin K (CatK) is a potent protease found in fetal lungs, degrading collagen and elastin. We hypothesized that CatK may be an important modulator of chronic lung injury in newborn infants and neonatal mice. First we measured CatK protein levels in repeated tracheal aspirate fluid samples from 13 intubated preterm infants during the first two weeks of life. The amount of CatK at 9-13 days was low in infants developing chronic lung disease. Consequently, we studied CatK mRNA expression in oxygen-exposed wild-type (WT) rats at postnatal day (PN) 14 and found decreased pulmonary mRNA expression of CatK in whole lung samples. Thereafter we demonstrated that CatK deficiency modifies lung development by accelerating the thinning of alveolar walls in newborn mice. In hyperoxia-exposed newborn mice CatK deficiency resulted in increased number of pulmonary foam cells, macrophages and amount of reduced glutathione in lung homogenates indicating intensified pulmonary oxidative stress and worse pulmonary outcome due to CatK deficiency. Conversely, transgenic overexpression of CatK caused slight enlargement of distal airspaces with increased alveolar chord length in room air in neonatal mice. While hyperoxic exposure inhibited alveolarization and resulted in enlarged airspaces in wild-type mice, these changes were significantly milder in CatK overexpressing mice at PN7. Finally, we showed that the expression of macrophage scavenger receptor 2 (MSR2) mRNA was down-regulated in oxygen-exposed CatK-deficient mice analyzed by microarray analysis. Our results demonstrate that CatK seems to participate in normal lung development and its expression is altered during pulmonary injury. In the presence of pulmonary risk factors, like high oxygen exposure, low amount of CatK may contribute to aggravated lung injury while sustained or slightly elevated amount of CatK may even protect the newborn lungs from excessive injury. Besides collagen degrading and antifibrotic function of CatK in the lungs, it is obvious that CatK may affect macrophage activity and modify oxidative stress response. In conclusion, pulmonary proteases, specifically CatK, have distinct roles in lung homeostasis and injury development, and although suggested, broad range inhibition of proteases may not be beneficial in newborn lung injury.

Vanhempien psyykkinen hyvinvointi ja kiintymyksen kehittyminen keskosvauvaan Vanhemmat vahvasti mukaan -koulutusprojektin jälkeen

Tutkimuksen aiheena oli tutkia keskoslapsen vanhemman psyykkistä hyvinvointia ja kiintymyksen kehittymistä vauvaan keskosen sairaalahoidon aikana sekä kotiutumisen jälkeen. Tarkoituksena oli selvittää, oliko vanhempien välillä eroa masennuksen, tehohoitoympäristöstä aiheutuvan stressin ja kiintymyksen kehittymisessä keskoseen, ja muuttuivatko nämä ajan kuluessa. Lisäksi haluttiin selvittää liittyivätkö masennus, stressi ja kiintymys toisiinsa. Tutkimusaineisto koostui alle 34 raskausviikolla syntyneistä 55 keskosista ja heidän vanhemmistaan (48 äitiä ja 36 isää), jotka olivat osallistuneet Vanhemmat vahvasti mukaan (VVM) -evaluaatiotutkimukseen. Tutkimusaineistoa kerättiin kyselylomakkeilla kolmessa eri mittauspisteessä: 7±3 vuorokautta syntymästä, kotiutusajankohtana ja keskoslapsen korjatussa kuuden kuukauden iässä. Masennusta arvioitiin EPDS-mittarin (Edinburgh Postnatal Depression Scale) avulla kaikissa kolmessa aikapisteessä. Tehohoitoympäristöstä aiheutuvaa stressiä arvioitiin PSS:NICU-mittarilla (Parental Stressor Scale: Neonatal Intensive Care Unit) ja kiintymyksen kehittymistä keskosvauvaan BABY & YOU -mittarilla kahdessa ensimmäisessä mittauspisteessä. Vanhempien kokema masennus oli vähäistä, sillä keskoslapsen korjatussa kuuden kuukauden iässä 2,9 % äideistä oli masentuneita. Äidit kokivat isiin verrattuna enemmän masennusta, ja vanhempien masennus väheni syntymästä keskosen korjattuun kuuden kuukauden ikään. Vanhemmat kokivat tehohoitoympäristöstä aiheutuvan kokonaisstressin vähäisenä (äideillä ka=1,89 kh=0,52; isillä ka=1,56 kh=0,52). Äidit kokivat isiä enemmän stressiä syntymäaikapisteessä, ja äitien kokonaisstressi väheni keskosen kotiutusajankohtaan mennessä. Vanhempien kokonaisstressi tehohoitoympäristöstä korreloi hyvin vahvasti masennuksen kanssa kaikissa aikapisteissä, ja yksittäisenä eniten stressiä aiheuttavana tekijänä vanhemmat kokivat erossaolon vauvastaan. BABY & YOU -mittarilla arvioituna äidit kokivat isiä enemmän huolta ja eroahdistusta keskosvauvastaan. Syntymäaikapisteessä huoli keskosesta korreloi positiivisesti masennuksen kanssa. Äidit kokivat vähemmän masennusta, stressiä ja huolta keskosestaan, mikäli raskausaika oli ollut onnellinen. Vanhempien vähäinen masennus ja stressi voivat mahdollisesti liittyä VVM-koulutusprojektiin, jonka tavoitteena oli antaa vanhemmille vahva emotionaalinen tuki vauvansa hoitoon.

Novel genes and regulatory systems in epididymal differentiation and sperm maturation of the mouse.

Mammalian spermatozoa gain their fertilizing ability during maturation in the epididymis. Proteins and lipids secreted into the epididymal lumen remodel the sperm membrane, thereby providing the structure necessary for progressive motility and oocyte interaction. In the current study, genetically modified mouse models were utilized to determine the role of novel genes and regulatory systems in the postnatal development and function of the epididymis. Ablation of the mouse β-defensin, Defb41, altered the flagellar movements of sperm and reduced the ability of sperm to bind to the oocyte in vitro. The Defb41-deficient iCre knock-in mouse model was furthermore utilized to generate Dicer1 conditional knock-out (cKO) mice. DICER1 is required for production of mature microRNAs in the regulation of gene expression by RNA interference. Dicer1 cKO gave rise to dedifferentiation of the epididymal epithelium and an altered expression of genes involved in lipid synthesis. As a consequence, the cholesterol:polyunsaturated fatty acid ratio of the Dicer1 cKO sperm membrane was increased, which resulted in membrane instability and infertility. In conclusion, the results of the Defb41 study further support the important role of β-defensin family members in sperm maturation. The regulatory role of Dicer1 was also shown to be required for epididymal development. In addition, the study is the first to show a clear connection between lipid homeostasis in the epididymis and sperm membrane integrity. Taken together, the results give important new evidence on the regulatory system guiding epididymal development and function

Analysis of testicular cell populations using flow cytometry

Studying testis is complex, because the tissue has a very heterogeneous cell composition and its structure changes dynamically during development. In reproductive field, the cell composition is traditionally studied by morphometric methods such as immunohistochemistry and immunofluorescence. These techniques provide accurate quantitative information about cell composition, cell-cell association and localization of the cells of interest. However, the sample preparation, processing, staining and data analysis are laborious and may take several working days. Flow cytometry protocols coupled with DNA stains have played an important role in providing quantitative information of testicular cells populations ex vivo and in vitro studies. Nevertheless, the addition of specific cells markers such as intracellular antibodies would allow the more specific identification of cells of crucial interest during spermatogenesis. For this study, adult rat Sprague-Dawley rats were used for optimization of the flow cytometry protocol. Specific steps within the protocol were optimized to obtain a singlecell suspension representative of the cell composition of the starting material. Fixation and permeabilization procedure were optimized to be compatible with DNA stains and fluorescent intracellular antibodies. Optimization was achieved by quantitative analysis of specific parameters such as recovery of meiotic cells, amount of debris and comparison of the proportions of the various cell populations with already published data. As a result, a new and fast flow cytometry method coupled with DNA stain and intracellular antigen detection was developed. This new technique is suitable for analysis of population behavior and specific cells during postnatal testis development and spermatogenesis in rodents. This rapid protocol recapitulated the known vimentin and γH2AX protein expression patterns during rodent testis ontogenesis. Moreover, the assay was applicable for phenotype characterization of SCRbKO and E2F1KO mouse models.

Family rivalry in the testis: Retinoblastoma protein and E2F transcription factors in testicular development and adult spermatogenesis

Disorders of male reproductive health are becoming increasingly prevalent globally. These defects, ranging from decreasing sperm counts to an increasing rate of infertility and testicular cancer, have a common origin in the early phases of testicular development, but the exact mechanisms that cause them remain unknown. Testicular development and adult spermatogenesis are complex processes in which different cell types undergo mitosis, meiosis, differentiation and apoptosis. The retinoblastoma protein family and its associated E2F transcription factors are key regulators of these cellular events. In the present study, the functions of these factors in postnatal testicular development and adult spermatogenesis were explored using different animal models. In addition, a new application of flow cytometry to study testicular cell dynamics was developed. An ablation of retinoblastoma protein in mouse Sertoli cells resulted in their cell cycle re-entry in adult testes, dedifferentiation and a severe spermatogenic defect. We showed that deregulated E2F3 contributed to these changes. Our results indicated that the E2F1 transcription factor is critical for the control of apoptosis in the developing postnatal testis. In the adult testis, E2F1 controls the maintenance of the spermatogonial stem cell pool, in addition to inhibiting apoptosis of spermatocytes. In summary, this study elucidated the complex interdependencies of the RB and E2F transcription factor families in the control of postnatal testicular development and adult spermatogenesis. Furthermore, this study provided a new methodology for the analysis of testicular cells.

Äidin raskaudenaikaisen masennusoireilun ja vanhemmuuteen liittyvän stressin yhteys imetyksen kestoon

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia äidin raskaudenaikaisten ja synnytyksenjälkeisten masennusoireiden vaikutuksia imetyksen kestoon ja vanhemman kokemukseen ruokailutilanteista lapsen ollessa yhden vuoden ikäinen. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, miten äidin synnytyksenjälkeinen vanhemmuuteen liittyvä stressi vaikuttaa imetyksen kestoon ja kokemuksiin ruokailutilanteista vauvan kanssa. Tämä syventävien opintojen tutkielma on tehty FinnBrainin syntymäkohortin pilottiaineistosta, johon osallistui 203 äitiä ja lasta. Tutkimukseen rekrytoitiin vapaaehtoisia raskaana olevia naisia kumppaneineen Turusta, lähikunnista ja Ahvenanmaalta 12. raskausviikon ultraäänitutkimuksen yhteydessä. Tutkimusaineisto on kerätty kyselykaavakkeilla raskausviikoilla 18–22, 32–34, sekä lapsen ollessa kolmen ja kuuden kuukauden ikäinen. Tutkimusjoukon muodostivat henkilöt, jotka palauttivat kyselyn vähintään kerran raskauden aikana ja kuuden kuukauden kohdalla synnytyksestä. Masennusoireilua mitattiin Edinburgh Postnatal Depression Scale –kyselyllä ja synnytyksenjälkeistä vanhemmuuteen liittyvää stressiä lyhyellä versiolla The Swedish Parenthood Stress Questionnairesta. Sekoittavina tekijöinä tutkittiin äidin ikää, koulutusta, tupakointia ja synnytysten määrää. Tutkimuksessa ei havaittu yhteyttä raskaudenaikaisen ja synnytyksenjälkeisen masennuksen ja imetyksen keston tai vanhempien vauvan kanssa hankaliksi kokemien ruokailutilanteiden väliltä. Myöskään synnytyksenjälkeinen vanhemmuuteen liittyvä stressi ei ollut yhteydessä imetyksen kestoon tai hankaliin ruokailutilanteisiin lapsen kanssa. Aineistomme on pieni ja merkittäviä masennusoireita oli vain muutamalla äidillä. Raskaudenaikainen ja synnytyksenjälkeinen masennusoireilu oli lähes tilastollisesti merkitsevästi yhteydessä imetyksen kestoon, mutta tutkimuksen voima ei ollut riittävä. Masennusoireilun yhteys vanhemman kokemiin hankaliin ruokailutilanteisiin lapsen kanssa oli lähellä tilastollisesti merkitsevää. Pilottiaineiston tulokset viittaavat siihen, että tilastollisesti merkitseviä yhteyksiä saattaa löytyä, kun tutkittavien määrä kasvaa. Masennusoireista ja vanhemmuuteen liittyvästä stressistä kärsivät äidit on tärkeää löytää, jotta oireiluun voidaan puuttua ajoissa ja tukea imetyksen jatkamista.