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Hormonal Physiology of Childbearing: Evidence and Implications for Women, Babies, and Maternity Care Sarah J. Buckley January 2015 Contents with Full Outline a program of the national partnership for women & families

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 Hormonal  Physiology  of  Childbearing:  

Evidence  and  Implications  for  Women,  Babies,  and  Maternity  Care  

 

 

Sarah  J.  Buckley  January  2015  

 

 

Contents  with  Full  Outline  

a program of thenational partnership for women & families

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 CHILDBIRTH  CONNECTION  |  HORMONAL  PHYSIOLOGY  OF  CHILDBEARING  |  CONTENTS  WITH  ALL  HEADINGS          

 

Abstract  ..................................................................................................................................................   i  

Figures  and  Tables  ................................................................................................................................  i i i  

Message  from  Debra  L.  Ness  ................................................................................................................  iv  Foreword  ...............................................................................................................................................    v  

Preface  ................................................................................................................................................    vii  

Acknowledgments  .................................................................................................................................ix  

Executive  Summary  ...............................................................................................................................    x  

 

1   Introduction:  Overarching  Themes  and  Scope  .........................................................................  1  

1.1   Human  Childbearing:  Evolution  and  Safety  ..........  2  

1.2   Contemporary  Childbirth  Practices  ..........  2  

1.3   Current  Understandings  of  the  Hormonal  Physiology  of  Childbearing  ..........  4  1.3.1   Benefits  for  Mothers  and  Babies  ..........  4  1.3.2   Possible  Impacts  of  Maternity  Care  interventions  ..........  5  1.3.3   The  Hormonal  Physiology  Pathway  ..........  5  

1.4   Alignment  with  Other  Frameworks  ..........  7  

1.5   Scope  of  This  Report  ..........  10  1.5.1   Content  and  Organization  ..........  10  1.5.2   Inclusion  of  Animal  Studies  ..........  11  

1.6   Introduction:  Summary  ..........  11    2   Physiologic  Onset  of  Labor  and  Scheduled  Birth  ....................................................................  14  

2.1   Physiologic  Onset  of  Labor  at  Term  ..........  15  2.1.1   Quiescent  Phase  ..........  15  2.1.2   Activation  Phase  ..........  16  2.1.3   Stimulation  Phase  ..........  18  

2.2   Possible  Impacts  of  Scheduled  Birth  ..........  20  

2.3   Physiologic  Onset  of  Labor  and  Scheduled  Birth:  Summary  ..........  24  

2.3.1   Physiologic  Onset  of  Labor  ..........  24  2.3.2   Possible  Impacts  of  Scheduled  Birth    ..........  25    3   Oxytocin          .............................................................................................................................. 26  

3.1   Oxytocin:  Normal  Physiology  ..........  27  3.1.1   Oxytocin:  Introduction  ..........  27     Oxytocin  Effects    ..........  28     Physiologic  roles  of  oxytocin  ..........  29       Psychological  and  therapeutic  roles  of  oxytocin  ..........  30     Oxytocin  Regulation  and  Receptors  ..........  31  

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    Oxytocin  regulation  ..........  31     Oxytocin  receptors  ..........  31     Oxytocin  complexities  ..........  32  3.1.2   Oxytocin  in  Pregnancy  ..........  33     Maternal  Oxytocin  in  Pregnancy  ..........  33     Fetal  Oxytocin  in  Pregnancy  ..........  35 3.1.3   Oxytocin  in  Labor  and  Birth  ..........  35     Maternal  Oxytocin  in  Labor  and  Birth  ..........  35     Other  hormonal  influences  on  oxytocin  in  labor  and  birth  ..........  38   Positive  feedback  cycles  ..........  38     Fetal  neuroprotection  ..........  39   ��� Oxytocin-­‐deficient  mice  ..........  40     Fetal  Oxytocin  in  Labor  and  Birth  ..........  40  3.1.4   Oxytocin  after  Birth  ..........  41     Maternal  Oxytocin  After  Birth  ..........  41   Oxytocin  and  maternal-­‐newborn  contact  and  interactions  ..........  41     Oxytocin  and  postpartum  hemorrhage  ..........  42     Newborn  and  Later  Oxytocin  ..........  42     Oxytocin  and  Breastfeeding  ..........  44     Breastfeeding  initiation  ..........  44     Breastfeeding  benefits  ..........  45     Oxytocin  and  Maternal  Adaptations  and  Attachment  ..........  46     Postpartum  sensitive  period  ..........  47     Skin-­‐to-­‐skin  contact  ..........  48     Maternal  adaptations  ..........  49     Pleasure  and  reward  ..........  50     Maternal-­‐infant  bonding  and  attachment  ..........  52 3.2   Common  Maternity  Care  Practices  That  May  Impact  Oxytocin  Physiology  ..........  54 3.2.1   Maternity  Care  Provider  and  Birth  Environment:  Possible  Impacts  on  Oxytocin  ..........  54  3.2.2   Prostaglandins  for  Cervical  Ripening  and  Labor  Induction:  Possible  Impacts  

on  Oxytocin  ..........  55 3.2.3   Synthetic  Oxytocin  in  Labor  for  Induction,  Augmentation,  and  Postpartum  

Care:  Possible  Impacts  on  Oxytocin  ..........  56   Induction  of  Labor  ..........  56 Augmentation  of  Labor  ..........  56 Synthetic  Oxytocin  and  the  Mother  ..........  57 Physiologic  versus  synthetic  oxytocin  in  labor  and  birth  ..........  57   Synthetic  oxytocin  and  central  maternal  oxytocin  ..........  60   Synthetic  oxytocin  and  oxytocin  receptor  desensitization  ..........  61   Synthetic  oxytocin  and  postpartum  hemorrhage  ..........  62     Synthetic  oxytocin  when  administered  postpartum  ..........  63     Oxytocin  Antagonist  Drugs  ..........  64     Synthetic  Oxytocin  and  the  Baby  ..........  64     Synthetic  Oxytocin  and  Breastfeeding  ..........  66  

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  Synthetic  Oxytocin  and  Maternal  Adaptations  and  Attachment  ..........  68         Synthetic  Oxytocin  and  the  Mother,  Longer  Term  ..........  69     Synthetic  Oxytocin  and  Offspring,  Longer  Term  ..........  70     Synthetic  oxytocin  and  offspring,  animal  studies  ..........  70     Synthetic  oxytocin  and  epigenetics  ..........  71     Synthetic  oxytocin  and  offspring,  human  studies  ..........  72  3.2.4   Opioid  Analgesic  Drugs:  Possible  Impacts  on  Oxytocin  Physiology  ..........  73     Opioid  Drugs  and  the  Mother  ..........  73     Opioid  Drugs  and  the  Fetus/Newborn  ..........  74     Opioid  Drugs  and  Breastfeeding  ..........  74     Opioid  Drugs  and  Offspring,  Longer  Term  ..........  75  3.2.5   Epidural  Analgesia:  Possible  Impacts  on  Oxytocin  Physiology  ..........  75     Epidural  Analgesia  and  the  Mother  ..........  75       Epidural  analgesia  and  oxytocin  systems  in  labor  ..........  76     Epidural  analgesia  and  maternal  temperature  regulation  in  labor  ..........  77       Epidural  Analgesia  and  the  Fetus/Newborn  ..........  77     Epidural  Analgesia  and  Breastfeeding  ..........  78     Epidural  Analgesia  and  Maternal  Adaptations  ..........  79     Epidural  impacts  on  Memory  and  Reward  ..........  80  3.2.6   Cesarean  Section:  Possible  Impacts  on  Oxytocin  Physiology  ..........  81     Cesarean  and  the  Mother  ..........  83     Cesarean  and  the  Fetus/Newborn  ..........  84     Cesarean  and  Breastfeeding  ..........  85     Cesarean  and  Maternal  Adaptations  and  Attachment  ..........  85     Cesarean  and  psychological  well-­‐being  ..........  85     Cesarean  and  attachment  ..........  86     Cesarean  and  Offspring,  Longer  Term  ..........  87  3.2.7   Early  Separation  of  Healthy  Mothers  and  Newborns:  Possible  Impacts  on  Oxytocin  ..........  88     Early  Separation  and  the  Mother  ..........  88     Early  Separation  and  the  Newborn  ..........  89     Early  Separation  and  Breastfeeding  ..........  89     Early  Separation  and  Maternal  Adaptations  and  Attachment  ..........  89     Early  separation  and  attachment  ..........  89     Early  separation  and  maternal  well-­‐being  ..........  90  

3.3   Oxytocin  Physiology:  Summary  ..........  90  3.3.1   Oxytocin:  Normal  Physiology  ..........  90  3.3.2     Common  Maternity  Care  Practices  That  May  Impact  Oxytocin  Physiology  ..........  91    4   Beta-­‐Endorphins  ......................................................................................................................  93  

4.1   Beta-­‐Endorphins:  Normal  Physiology  ..........  94  4.1.1   Beta-­‐Endorphins:  Introduction  ..........  94     Beta-­‐Endorphins  Effects  ..........  94     Beta-­‐endorphins  and  the  stress  response  ..........  95     Beta-­‐endorphins,  other  effects  ..........  95  

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  Beta-­‐Endorphins:  Regulation  and  Receptors  ..........  96     Beta-­‐endorphins  receptors  ..........  96     Beta-­‐endorphins  complexities  ..........  97  4.1.2   Beta-­‐Endorphins  in  Pregnancy  ..........  97  4.1.3   Beta-­‐Endorphins  in  Labor  and  Birth  ..........  98     Maternal  Beta-­‐Endorphins  In  Labor  and  Birth  ..........  98     Fetal  Beta-­‐Endorphins  in  Labor  and  Birth  ..........  100  4.1.4   Beta-­‐Endorphins  after  Birth  ..........  100     Maternal  Beta-­‐Endorphins  after  Birth  ..........  100     Newborn  and  Later  Beta-­‐Endorphins  ..........  101     Beta-­‐Endorphins  and  Breastfeeding  ..........  101     Beta-­‐Endorphins  and  Maternal  Adaptations  and  Attachment    

4.2   Common  Maternity  Care  Practices  That  May  Impact  Beta-­‐Endorphins  Physiology          ..........  102  4.2.1   Maternity  Care  Provider  and  Birth  Environment:  Possible  Impacts  on  Beta-­‐Endorphins  

..........  103  4.2.2   Prostaglandins  for  Cervical  Ripening  and  Labor  Induction:  Possible  Impacts  on  Beta-­‐

Endorphins  ..........  103  4.2.3   Synthetic  Oxytocin  for  Induction,  Augmentation,  and  Postpartum  Care:  Possible  Impacts  on  

Beta-­‐Endorphins  ..........  103  4.2.4   Opioid  Analgesic  Drugs:  Possible  Impacts  on  Beta-­‐Endorphins  ..........  104     Opioid  Drugs  and  the  Mother  ..........  104     Opioid  Drugs  and  the  Fetus/Newborn  ..........  104  4.2.5   Epidural  Analgesia:  Possible  Impacts  on  Beta-­‐Endorphins  ..........  105     Epidural  Analgesia  and  the  Mother  ..........  106     Epidural  Analgesia  and  the  Fetus/Newborn  ..........  107  4.2.6   Cesarean  Section:  Possible  Impacts  on  Beta-­‐Endorphins  ..........  107       Cesarean  and  the  Mother  ..........  107       Cesarean  and  the  Fetus/Newborn  ..........  108  4.2.7   Early  Separation  of  Healthy  Mothers  and  Newborns:  Possible  Impacts  on  Beta-­‐

Endorphins  ..........  108  

4.3   Beta-­‐Endorphins:  Summary  ..........  109  4.3.1   Beta-­‐Endorphins:  Normal  Physiology  ..........  109  4.3.2   Common  Maternity  Care  Practices  That  May  Impact  Beta-­‐Endorphins  Physiology  ..........  110    5   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  .............................................. .111  5.1   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones:  Normal  Physiology  ..........  112  5.1.1   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones:  Introduction  ..........  112     Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  Effects  ..........  112  

  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones:  Regulation  and  Receptors  ..........  114  

5.1.2   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  in  Pregnancy  ..........  115       Maternal  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  in  Pregnancy  

..........  115     Fetal  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  in  Pregnancy  ..........  116  

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5.1.3   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  in  Labor  And  Birth  ..........  117     Evolutionary  Model  ..........  117  

  Maternal  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  in  Labor  and  Birth  ..........  118    

  Maternal  epinephrine-­‐norepinephrine  in  labor  and  birth  ..........  118       The  fetus  ejection  reflex  ..........  120     Maternal  related  stress  hormones  in  labor  and  birth  ..........  121     Fetal  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  in  Labor  and  Birth    

..........  121     Fetal  catecholamine  surge  ..........  121     Fetal  cortisol  ..........  123  5.1.4   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  after  Birth  ..........  123       Maternal  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  After  Birth    ..........    

123     Newborn  and  Later  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones    ..........    

124     Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones,  and  Breastfeeding  and  

Maternal  Adaptations  and  Attachment  ..........  124    

5.2   Common  Maternity  Care  Practices  That  May  Impact  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  ..........  125  

5.2.1   Maternity  Care  Provider  and  Birth  Environment,  Including  Prenatal  and  Childbirth  Care:  Pos-­‐sible  Impacts  on  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  ..........  125  

  Prenatal  Care  and  Stress  ..........  126     Childbirth  and  Stress  ..........  127     Labor  and  Birth  Stress  in  Animals  ..........  129  5.2.2   Prostaglandins  for  Cervical  Ripening  and  Labor  Induction:  Possible  Impacts  on  Epinephrine-­‐

Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  ..........  130  5.2.3   Synthetic  Oxytocin  For  Induction,  Augmentation,  and  Postpartum  Care:  Possible  Impacts  on  

Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  ..........  130  5.2.4   Opioid  Analgesic  Drugs:  Possible  Impacts  on  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  

Hormones  ..........  131  5.2.5   Epidural  Analgesia:  Possible  Impacts  on  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  

Hormones  ..........  131     Epidural  Analgesia  and  the  Mother  ..........  131     Epidural  Analgesia  and  the  Fetus/Newborn  ..........  133  5.2.6   Cesarean  Section:  Possible  Impacts  on  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  

Hormones  ..........  134     Cesarean  and  the  Mother  ..........  135     Cesarean  and  the  Fetus/Newborn  ..........  135  5.2.7   Early  Separation  of  Healthy  Mothers  and  Newborns:  Possible  Impacts  on  Epinephrine-­‐

Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  ..........  136  

5.3   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones:  Summary  ..........  138  5.3.1   Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones:  Normal  Physiology  ..........  138  

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5.3.2   Common  Maternity  Care  Practices  that  May  Impact  Epinephrine-­‐Norepinephrine  and  Related  Stress  Hormones  Physiology  ..........  139  

 6   Prolactin  ................................................................................................................................  140  

6.1   Prolactin:  Normal  Physiology  ..........  141  6.1.1   Prolactin:  Introduction  ..........  141     Prolactin  Effects  ..........  141     Prolactin  Regulation  and  Receptors  ..........  142  6.1.2   Prolactin  in  Pregnancy  ..........  143     Maternal  Prolactin  in  Pregnancy  ..........  143     Fetal  Prolactin  in  Pregnancy  ..........  144  6.1.3   Prolactin  in  Labor  and  Birth  ..........  144     Maternal  Prolactin  in  Labor  and  Birth  ..........  144     Fetal  Prolactin  in  Labor  and  Birth  ..........  145  6.1.4   Prolactin  after  Birth  ..........  145     Maternal  Prolactin  after  Birth  ..........  145     Newborn  and  Later  Prolactin  ..........  146     Prolactin  and  Breastfeeding  ..........  146     Prolactin  release  with  lactation  ..........  147     Prolactin  receptor  theory  ..........  147     Prolactin  and  Maternal  Adaptations  ..........  148  

6.2   Common  Maternity  Care  Practices  That  May  Impact  Prolactin  Physiology  ..........  149  6.2.1   Maternity  Care  Provider  and  Birth  Environment:  Possible  Impacts  on  Prolactin  ..........  149  6.2.2   Prostaglandins  for  Cervical  Ripening  and  Labor  Induction:  Potential  Impacts  on  Prolactin    

..........  149  6.2.3   Synthetic  Oxytocin  For  Induction,  Augmentation,  and  Postpartum  Care:  Possible  Impacts  on  

Prolactin  ..........  150  6.2.4   Opioid  Analgesic  Drugs:  Possible  Impacts  on  Prolactin  ..........  151  6.2.5   Epidural  Analgesia:  Possible  Impacts  on  Prolactin  ..........  151  6.2.6   Cesarean  Section:  Possible  Impacts  on  Prolactin  ..........  152  6.2.7   Early  Separation  of  Healthy  Mothers  and  Newborns:  Possible  Impacts  on  Prolactin  ..........    

154  

6.3   Prolactin:  Summary  ..........  154  6.3.1   Prolactin:  Normal  Physiology  ..........  154  6.3.2   Common  Maternity  Care  Practices  That  May  Impact  Prolactin  Physiology  ..........  155    7   Conclusions  and  Recommendations  ........................................................................................  156  

7.1   Conclusions  ..........  157  

7.2   Recommendations  to  Promote,  Support,  and  Protect  Physiologic  Childbearing  ..........  163  7.2.1   Education,  Policy,  and  Consumer  Engagement  Recommendations  ..........  163     Education  ..........  163     Policy  ..........  164     Engaging  and  Supporting  Childbearing  Women  ..........  165  

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7.2.2   Care  Practice  Recommendations  Whenever  Safely  Possible  ..........  165     Prenatal  Care  ..........  165     Postpartum  Care  ..........  168  7.2.3   Research  Recommendation  ..........  169  

7.3   Conclusions  and  Recommendations:  Summary  ..........  169    

Appendix:  Resources  for  Learning  More  and  Improving  Practice  ....................................................  171  

References  ........................................................................................................................................   175  

Abbreviations  ....................................................................................................................................  224  

Photo  Credits  .................................................. ..................................................................................  225  

 

 

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