Abstract Advances over the past few decades in ante- and neonatal care have led to the survival of a growing number of premature infants of extremely low gestational age. However, the occurrence of serious diseases, particularly those affecting the most immature infants, remains high. Bronchopulmonary dysplasia (BPD), a chronic lung disease of premature infants, is one such disease. Our current understanding of the molecular pathogenesis of BPD is incomplete; consequently, there are few preventive and therapeutic options for BPD. Moreover, it is challenging to predict the risk of BPD. Previous studies of BPD in twins revealed that the heritability of BPD is quite high. However, the individual genes that predispose premature infants to BPD are largely unknown. The aim of this study was to identify and study genes associated with BPD in order to investigate its pathogenesis. An additional aim was to add to knowledge of the risk of BPD in newborn premature infants, with an emphasis on twins. A candidate gene study found no consistent association between common polymorphisms of vascular endothelial growth factor receptor 2 and BPD. A second candidate gene study noted an association between the gene encoding Kit ligand and BPD. A genome-wide association study found a suggestive association between a locus close to the gene encoding C-reactive protein (CRP) and BPD, and in subsequent analyses, plasma levels of CRP during the first week of life predicted BPD. Finally, a nationwide register study found that the risk of BPD was lower in twins than in singletons. The results of this study add to what is known of the genetics and pathogenesis of BPD. They also provide new data on the risk of BPD, which may be used to improve early identification of infants for whom the risk of developing BPD is high. / Tiivistelmä Ennenaikaisen syntymän ja keskoslasten hoidon kehittymisen myötä yhä useammat huomattavan epäkypsinä syntyneet lapset jäävät henkiin. Samalla erityisesti juuri näitä lapsia uhkaavien sairauksien esiintyvyys on pysynyt korkeana. Bronkopulmonaalinen dysplasia (BPD, keskosen krooninen keuhkosairaus) on yksi näistä sairauksista. BPD:n molekyylitasoinen tautimekanismi on vielä osin tuntematon, eikä BPD:tä tehokkaasti estävää tai siitä parantavaa hoitoa ole. Myös BPD riskin arvioiminen vastasyntyneen keskoslapsen kohdalla on vaikeaa. BPD on huomattavan perinnöllinen tauti. BPD:lle altistavista geeneistä on kuitenkin vasta vähän tietoa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli lisätä tietoa BPD:n tautimekanismista tutkimalla BPD:lle altistavia geenejä. Lisäksi tutkimuksessa tarkasteltiin BPD:n esiintyvyyttä ja syntymää edeltäviä riskitekijöitä erityisesti kaksosten osalta. Ehdokasgeenitutkimuksessa verisuonten endoteelikasvutekijää koodaava geeni ei assosioitunut toistuvasti BPD:hen. Kit ligandia koodaava geeni sen sijaan assosioitui. Koko genomin assosiaatiotutkimuksessa C-reaktiivista proteiinia (CRP) koodaavan geenin lähistöltä löydettiin BPD:hen mahdollisesti assosioituva alue. Lisäksi ensimmäisen viikon CRP-arvojen osoitettiin ennakoivan myöhemmin kehittyvää BPD:tä. BPD-riskin todettiin olevan matalampi kaksi- kuin yksisikiöisistä raskauksista syntyneillä lapsilla. Tutkimuksen tulokset lisäävät tietoa BPD:n perinnöllisyydestä ja sitä kautta BPD:n tautimekanismista. Tutkimus toi myös uutta tietoa BPD:n riskitekijöistä parantaen vastasyntyneen keskoslapsen BPD-riskin arviota.

Abstract Advances in perinatal treatment practices—such as antenatal corticosteroids, surfactant replacement therapy, and gentler ventilator modalities—have improved the survival of infants born preterm. Consequently, later morbidity and pulmonary outcome for survivors has attracted increasing interest. The incidence of bronchopulmonary dysplasia (BPD) remains high and the condition is manifesting in infants born at earlier gestational weeks than before. This so-called new BPD results from the arrest of alveolar development and is associated with less structural airway injury and interstitial fibrosis than previously. Long-term follow-up data on lung function, lung structure and respiratory morbidity of children treated with modern methods is insufficiently known. We performed a follow-up study of 88 preterm-born children and 88 matched term-born controls at school age. Children born preterm had lower values in lung function measurements than term-born peers. Reductions were most marked in those with a history of BPD. In accordance with the foetal origins hypothesis, children with intrauterine growth restriction (IUGR) had lower lung function than gestation-controls. This indicates that poor growth in utero is an additional burden on pulmonary health. Both IUGR and BPD predicted lower lung function independently. High-resolution computed tomography of the lung was obtained from 21 children with a history of BPD. Structural abnormalities were common, children with severe BPD being most affected. Preterm children were hospitalised more often than controls, mainly because of wheezing disorders. However, BPD did not influence the hospitalisations. According to the meta-analysis of the contemporary data available, the respiratory outcome of children who had only mild BPD may have improved in comparison to old follow-up data, whereas the results for those without BPD or moderate-to-severe BPD have remained remarkably stable despite progress in treatment practices during early life. In conclusion, preterm children had subtle impairments in lung function at school age. Although they were fairly asymptomatic, concern about the possible long-term effects of preterm birth on pulmonary health is justified. It has been proposed that BPD may predispose individuals to an early COPD-like disorder. Preterm children must be protected from any additional burden on respiratory health and should be monitored appropriately for early detection of lung disease. / Tiivistelmä Keskosten tehohoito on kehittynyt viime vuosikymmeninä merkittävästi, ja yhä epäkypsempänä syntyvät keskoset selviävät hengissä syntymän jälkeen. Keskosten pitkäaikainen keuhkosairaus, bronkopulmonaalinen dysplasia (BPD), on perinteisesti johtunut hengityskonehoidon ja happikaasun aiheuttamasta keuhkovauriosta ja johtanut keuhkokudoksen arpeutumiseen. Aiempaa ennenaikaisemmilla keskosilla esiintyy kuitenkin nykyään niin sanottua uutta BPD:tä, jonka ajatellaan johtuvan enemmän keuhkorakkuloiden kehityshäiriöstä kuin hoitojen aiheuttamasta keuhkovauriosta. Selvitimme, miten nykyaikaisilla menetelmillä hoidettujen keskosten keuhkojen rakenne ja toiminta kehittyvät kouluikään mennessä. Seurantatutkimukseemme osallistui 88 ennenaikaisena syntynyttä, kouluikään ehtinyttä lasta ja 88 täysiaikaisena syntynyttä, kaltaistettua verrokkia. Keskosena syntyneiden lasten keuhkofunktio oli kouluiässä huonompi kuin täysiaikaisena syntyneiden verrokkien. Alhaisin keuhkofunktio oli niillä keskosena syntyneillä lapsilla, jotka olivat sairastaneet vastasyntyneenä BPD:n. Myös kohdunsisäiseen kasvuhäiriöön (intrauterine growth restriction, IUGR) liittyi alentunut keuhkofunktio. BPD ja IUGR ennustivat alentunutta keuhkofunktiota toisistaan riippumatta. Tutkimuksessa tehtiin myös keuhkojen ohutleiketietokonekuvaus 21 keskoselle, jotka olivat sairastaneet BPD:n. Lähes kaikilla havaittiin poikkeavia löydöksiä – eniten niillä, joilla oli ollut vastasyntyneenä BPD:n vaikea tautimuoto. Keskosina syntyneet joutuivat kahden ensimmäisen vuoden aikana verrokkeja useammin sairaalahoitoon. Yleisimpiä syitä olivat hengityksen vinkumista aiheuttavat taudit kuten ilmatiehyttulehdus, ahtauttava keuhkoputkitulehdus tai akuutti astmakohtaus. Vastasyntyneenä sairastettu BPD ei kuitenkaan lisännyt todennäköisyyttä joutua sairaalahoitoon. Tutkimuksessa tehtiin myös meta-analyysi nykyaikaisilla menetelmillä hoidettujen keskosten keuhkofunktiosta: lievää BPD:tä sairastavien tulokset näyttävät parantuneen, kun taas keskivaikeaa tai vaikeaa tautimuotoa sairastavien ja ilman BPD:tä selvinneiden keuhkofunktio ei ole muuttunut uusien hoitojen myötä. Yhteenvetona voidaan todeta, että keskosten keuhkojen toimintakyky on jonkin verran alentunut täysiaikaisiin verrattuna. Lievästi alentunut keuhkofunktio ei kuitenkaan yleensä aiheuttanut koululaisille oireita. Keskosena syntyneiden lasten hengityselinten toimintaa on syytä seurata, sillä niin sanotun uuden BPD:n pitkäaikaisesta ennusteesta ei ole vielä tietoa.