Антиоксидантная система при внутриутробной гипоксии плода

Антиоксидантная система при внутриутробной гипоксии плода

20

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Этиология, патогенез и клиника плацентарной недостаточности.

Хроническая внутриутробная гипоксия плода

Плацентарная недостаточность (ПН) - одна из важнейших проблем акушерства, неонатологии и перинатологии. Она является причиной внутриутробной гипоксии, задержки роста и развития плода, его травм в процессе родов.

ПН приводит к увеличению перинатальной смертности, 20% случаев перинатальной смертности непосредственно связаны с патологией плаценты. ПН обуславливает высокую частоту соматической и инфекционной заболеваемости новорожденных, служит причиной нарушений физического и умственного развития ребенка.

В соответствии с основными положениями адаптационно-регуляторной теории при развитии ПН на начальных этапах воздействия неблагоприятного фактора прогрессирование заболевания характеризуется фазой устойчивой гиперфункции. По мере истощения адаптационных механизмов - при длительном влиянии неблагоприятных факторов - развивается фаза декомпенсации [4, 5, 38].

Выделяют первичную и вторичную ПН.

Первичная ПН развивается в сроки формирования плаценты (до 16-ой недели беременности) и с наибольшей частотой встречается у женщин, страдающих привычным невынашиванием, а также у беременных с бесплодием в анамнезе.

Вторичная ПН, как правило, возникает после завершения процессов формирования плаценты и обусловлена экзогенными влияниями, прежде всего - перенесенными во время беременности заболеваниями. Течение как первичной, так и вторичной ПН может быть острым и хроническим.

Доказано, что при физиологически протекающей беременности плацентарные сосуды находятся в состоянии дилатации и не реагируют на сокращающие стимулы. Это обстоятельство обеспечивает равномерное поступление кислорода и питательных веществ к плоду. Рефрактерность сосудов плаценты и системы кровообращения матери к вазопрессорам обеспечивается за счет возрастающей продукции эндотелиальных факторов релаксации - простациклина и оксида азота (II). Синергичное действие этих факторов служит основным условием адаптации материнских сосудов к увеличению нагрузки на кровоток, обеспечивает системную вазодилатацию и снижение артериального давления по мере прогрессирования беременности [5, 7].

Патология плацентарного кровообращения развивается в тех случаях, когда инвазивная способность трофобласта снижена или процесс инвазии охватывает спиральные сосуды неравномерно. При этом в сформировавшихся плацентарных сосудах частично сохраняется гладкомышечная структура, адренергическая иннервация, и, следовательно - способность реагировать на вазоактивные стимулы. Таким образом, участки плацентарных сосудов, сохранившие эндотелиальные и гладкомышечные элементы, становятся мишенью для действия медиаторов, циркулирующих в кровотоке. Структурные изменения, происходящие в сосудах в ответ на их расслабление и сокращение, лежат в основе нарушений плацентарного кровообращения [26].

Интенсивность маточно-плацентарного кровотока служит основным фактором, определяющим поступление кислорода к плоду. При недостаточном снабжении плацентарной ткани оксигенированной кровью в трофобласте нарушается течение метаболических процессов. В условиях, когда кровь, омывающая межворсинковое пространство, недостаточно насыщена кислородом, трофобласт компенсирует собственные метаболические потребности за счет увеличения площади капиллярной сети плодовой части плаценты. Если способность плаценты к развитию коллатерального кровообращения не удовлетворяет полностью потребностям плода, то в недостаточно кровоснабжаемых участках плацентарной ткани развиваются выраженные нарушения микроциркуляции и локальные ишемические изменения. При повреждении 1/3 маточно-плацентарных сосудов компенсаторные возможности плодовой части плаценты обычно не могут полностью обеспечить возрастающие энергетические потребности растущего плода. Нарушается плацентарная перфузия, создаются условия для отставания темпов роста и развития плода [4, 5, 7].

Недостаточное поступление кислорода в межворсинковое пространство оказывает повреждающее воздействие на эндотелий сосудов ворсинчатого трофобласта, где индуцируются процессы свободнорадикального окисления. Усиленная васкуляризация фетоплацентарной ткани, которая происходит в условиях недостаточного поступления кислорода и дефицита продукции эндотелиальных факторов релаксации под влиянием кислородных свободных радикалов приводит к истощению энергетических резервов клеток и нарушению структуры сосудов. По мере истощения запасов АТФ, сосудистые клетки реализуют свои энергетические потребности за счет процессов анаэробного гликолиза. Эндогенные источники энергии (АДФ, аденозин) нуждаются в усиленном притоке Са2+ в цитозоль клеток из внутриклеточных депо. Увеличение концентрации Са2+ в цитозоле клеток приводит к высвобождению мощнейшего эндогенного вазоконстриктора - эндотелина. Увеличение продукции О2- в эндотелии происходит в период перехода от ишемии к реперфузии, провоцирует высвобождение эндотелина и вазоспазм [9].

Таким образом, недостаточное кровоснабжение трофобласта служит основным фактором, приводящим к нарушению регуляции кровообращения в плаценте. Перепадам давления в плацентарных сосудах вследствие ишемии-реперфузии принадлежит центральная роль в патогенезе ишемических повреждений плацентарной ткани и жизненно важных органов плода.

К факторам риска развития ПН относят влияние природных и социально-экономических условий, стрессовых ситуаций, тяжелых физических нагрузок, употребление алкоголя, курение, различные токсикомании, возраст, конституциональные особенности будущей матери, экстрагенитальные заболевания, отягощенный репродуктивный и акушерско-гинекологический анамнез, особенности течения данной беременности.

Основной причиной гипоксии плода и рождения детей с нарушением мозгового кровообращения является ПН. Поэтому выбор оптимальных сроков и способа родоразрешения женщин с данной патологией позволяет существенно снизить перинатальные потери [4, 7, 13].

Хроническая внутриутробная гипоксия плода (ХВГП), нарушение маточно-плацентарного и плодово-плацентарного кровотока, показателей биофизического профиля плода служат причиной снижения компенсаторно-приспособительных реакций плода и развития тяжелых перинатальных повреждений мозга в процессе родов. Нарушения функциональных связей в системе мать-плацента-плод, характерные для ПН, способствуют развитию патологии сократительной деятельности матки в родах (патологического прелиминарного периода, несвоевременного излития околоплодных вод, слабости и дискоординированной родовой деятельности). Быстрый и стремительный темп родов также неблагоприятен для плода, развивающегося в условиях длительной гипоксии. Поэтому при составлении плана ведения родов важно иметь, по-возможности, более полную информацию о состоянии плацентарного кровотока и способности плода к компенсаторным реакциям [36].

ХВГП обусловлена уменьшением или прекращением поступления в организм кислорода.

В патогенезе ХВГП основным фактором является фетоплацентарная недостаточность при акушерской и экстрагенитальной патологии. Нарушения структуры плаценты и процессов микроциркуляции в ней при поздних гестозах беременности, анемиях, экстрагенитальных заболеваниях приводят к хроническому кислородному голоданию плода. В результате происходит нарушение функции сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, регуляции гомеостаза, снижение иммунологической реактивности организма плода [1, 4, 5, 13].

Гипоксические состояния связаны с изменениями в сложной системе мать-плацента-плод. Это свидетельствует о том, что исход беременности для плода и во многом для матери зависит от состояния компенсаторно-приспособительных механизмов фетоплацентарного комплекса и рациональной коррекции выявленных нарушений.

Основные проявления гипоксии плода: нарушение частоты сердечных сокращений, ухудшение звучности сердечных тонов; появление аритмии, снижение интенсивности движения плода, изменение показателей кислотно-основного равновесия. Последствиями перинатальной гипоксии могут быть различные патологические состояния организма ребенка: кардиопатии, пороки сердца, детский церебральный паралич и др. [4, 5, 7, 13].

1.2. Гормоны плаценты при физиологически протекающей беременности и при хронической внутриутробной гипоксии плода

Фетоплацентарный комплекс играет важную роль в развитии и поддержании беременности и синтезирует ряд местных и гуморальных регуляторов, в том числе и гормональной природы. К гормонам беременности относятся: стероидные гормоны (прогестерон, эстрогены, кортизол), хорионический гонадотропин (ХГЧ), плацентарный лактоген (ПЛ), хорионический тиреотропный гормон (ХТТГ), хорионический адренокортикотропный гормон (ХАКТГ), релаксин, пролактин, кортикотропин-рилизинг-фактор (кортиколиберин, КТРФ), гонадотропин-рилизинг-гормон (ГТ-Рг), тиреотропин-рилизинг-фактор (тиролиберин), соматостатин, альфа-меланоцитстимулирующий гормон (б-МСГ), бета-липотропин, эндорфины, энкефалины и т.д.

Прогестерон (ПГ) - стероидный гормон желтого тела яичников и плаценты, необходимый для всех стадий беременности.

ПГ образуется в яичниках и в небольшом количестве в коре надпочечни-ков под влиянием лютеотропного гормона. Метаболизируется большей частью в пече-ни. Во время беременности синтез ПГ стимулируется ХГЧ. В 1 триместре беременности образование ПГ происходит в ор-ганизме матери; со 2 триместра первые этапы синтеза происходят в организме мате-ри, дальнейшие этапы осуществляются плацентой. ПГ подготавливает эн-дометрий матки к имплантации оплодотворенной яйцеклетки, а затем способствует сохранению беременности: подавляет активность гладкой мускулатуры матки, под-держивает в центральной нервной системе доминанту беременности; стимулирует развитие концевых секреторных отделов молочных желез и рост матки, синтез стероидных гормонов; оказывает иммунодепрессивное действие, подавляя реакцию оттор-жения плодного яйца. Для проявления ПГ своего физиологического эффекта в женском организме требуется предварительное воздействие эстрогенов. Главным органом-мишенью ПГ является матка. Гормон вызывает секреторную трансформацию пролиферативно-утолщенного эндометрия, тем самым обеспечивая его готовность к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Вне беременности секреция ПГ начинает возрастать в предовуляторном периоде, достигая максимума в середине лютеиновой фазы. Про-гестерон вызывает стимуляцию теплового центра и повышение температуры на 0,50С после овуляции в лютеиновую фазу менструального цикла. Концентрация его возвращается к исходному уровню в конце цикла. Данное резкое падение концентра-ции ПГ вызывает менструальное кровотечение. Определение уровня ПГ используют для оценки адекватности лютеальной фазы и контроля эффек-тивности овуляции. Содержание ПГ в крови беременной женщины увели-чивается, повышаясь в 2 раза к 7-8 неделе, а затем более плавно возрастает к 37-38-й неделям [8, 20, 32].

Еще один важнейший гормон, который наряду с ПГ, оказывает приоритетное влияние на деятельность женской половой системы - эстроген.

Эти стероидные гормоны вырабатываются фолликулярным аппаратом женщин. В небольшом количестве гормон вырабатывается корой надпочечников, но его количества незначительны в сравнении с долей, производимой яичниками. Продукция их находится в прямой зависимости от состояния маточно-плацентарного кровообращения и наличия предшественников, вырабатываемых в организме матери и плода.

У женщин в физиологических концентрациях эстрогены вызывают рост и дифференцировку клеток эпителия влагалища, способствуют развитию вторичных половых признаков, подготавливают репродуктивную систему к беременности, обеспечивают вход яйцеклетки в половые пути и возможность ее оплодотворения после овуляции. Сохранение рН среды влагалища, ритмические сокращения матки, развитие молочных желез, распределение подкожного жира, характерное для женского типа, появление либидо - все эти эффекты обеспечивают в том числе и эстрогены. Они же способствуют регулярному отторжению эндометрия и регулярным кровотечениям.

Эстрогены «работают» в паре с ПГ, в противовес друг другу. Нарушение этого равновесия приводит к ряду тяжелейших заболеваний. Эстрогены в высокой концентрации вызывают гиперплазию эндометрия и его кистозно-железистое перерождение [20, 32, 48].

Кроме стероидных гормонов в крови матери находятся также пептидные гормоны. Они, попадая в кровь матери и плода, вызывают изменения в метаболизме, иммунных процессах, участвуют в регуляции маточно- и фетоплацентарного кровотока.

Для развития беременности важен плацентарный гормон - хорионический гонадотропин. ХГЧ представляет собой гликопротеин, синтезируемый клетками синцитиотрофобласта плаценты. ХГЧ является гликопротеином-димером. Состоит из двух субъединиц: альфа и бета. Альфа-субъединица идентична с альфа-субъединицами гормонов гипофиза: тиреотропным гормоном (ТТГ), фолликулстимулирующим гормоном (ФСГ) и лютеинизирующим гормоном (ЛГ). Концентрация бета-ХГЧ в моче достигает диагностического уровня на 1-2 дня позже, чем в сыворотке крови.

В первом триместре беременности ХГЧ обеспечивает синтез ПГ и эстрогенов, необходимых для поддержания беременности, желтым телом яичника. ХГЧ действует на желтое тело подобно лютеинизирующему гормону, т.е. поддерживает его существование. Это происходит до тех пор, пока комплекс плод-плацента не приобретет способность самостоятельно формировать необходимый гормональный фон. Действуя на плаценту, ХГЧ стимулирует выработку эстриола и прогестерона. У плода мужского пола ХГЧ стимулирует клетки Лейдига, синтезирующие тестостерон, необходимый для формирования половых органов по мужскому типу.
Синтез ХГЧ осуществляется клетками трофобласта, после имплантации эмбриона (с 6-8 дня после оплодотворения яйцеклетки) и продолжается в течение всей беременности. При нормальном течении беременности, в первые недели содержание бета-ХГЧ удваивается каждые 2 дня. Пик концентрации ХГЧ приходится на 10-11 неделю беременности, затем его концентрация начинает медленно снижаться. При многоплодной беременности содержание ХГЧ увеличивается пропорционально числу плодов. Пониженные концентрации ХГЧ могут говорить об эктопической беременности или угрожающем аборте.

Пролактин (Прл) известен как важный полифункциональный гормон гипофиза, большинство биологических эффектов которого связано с репродуктивной функцией.

Прл, в основном, синтезируется в гипофизе и после ряда событий посттрансляционного процессинга секретируется лактотрофами передней доли гипофиза. По структуре и биологическим свойствам пролактин имеет общие черты с гипофизарным гормоном роста (соматотропином), плацентарным лактогеном и пролиферином и объединен с ними в отдельное семейство - семейство пролактинподобных белков.

Известно, что опиоидные пептиды и, в особенности, продукт процессинга проопиомеланокортина (ПОМК) - бета-эндорфин входят в число факторов, стимулирующих синтез препролактина - предшественника пролактина. С другой стороны имеются данные, что еще один продукт процессинга ПОМК - альфа-МСГ ингибирует секрецию Прл.

Большинство биологических эффектов пролактина связано с репродуктивной функцией: он вызывает лактацию у млекопитающих, пролиферацию зобной железы у птиц, поддерживает активность желтого тела и продукцию прогестерона, действует на рост и дифференцировку тканей. Кроме этого пролактин влияет на водносолевой обмен, обладает анаболическим действием, вызывает ряд поведенческих реакций у млекопитающих, земноводных и птиц.

В большом количестве при участии надпочечников и печени плода фетоплацентарный комплекс продуцирует кортизол (Кр). Кр - глюкокортикоид, синтезируемый в коре надпочечников. Секреция кортизола подчиняется суточному ритму: у детей в отсутствие стресса концентрация кортизола в сыворотке в 8:00 составляет обычно 11± 2,5мкг%, а в 23:00 - 3,5 ± 0,15 мкг%. Суточный ритм секреции кортизола устанавливается к концу первого года жизни, поэтому у грудных детей он проявляется не столь четко. Этот гормон играет важную роль в развитии альвеолярного эпителия и секреции сурфактанта, которые помогают расправлению легких при первом вздохе ребенка [8, 13].

Плацентарный кортикотропин-рилизинг-фактор вырабатывается трофобластом, хорионом, амнионом и децидуальной тканью и обнаружен в крови плода. Кроме того он синтезируется также гипофизом. Инкубация плацентарной ткани человека с КТРФ приводит к дозозависимой секреции ?эндорфина и меланоцитстимулирующего гормона. Рецепторы КТРФ были обнаружены в миометрии, где КТРФ оказывает констрикторный эффект, действуя синергично с окситоцином. КТРФ стимулирует также синтез NO эндотелием сосудов плаценты, что приводит к дилатации этих сосудов и улучшению фетоплацентарного кровообращения [8].

Таким образом, вырабатываемый во время беременности плацентарный КТРФ участвует в развитии гиперкортицизма у матери, обеспечении адекватного кровоснабжения плода (возможно, за счет активации NO-синтазы в стенке сосудов фетоплацентарной системы) и затем, непосредственно перед родами, в усилении сократимости матки.

Таким образом, гормонопродуцирующая функция плаценты определяет физиологические процессы в системе мать-плацента-плод. Однако, кроме участия в развитии и поддержании беременности плацентарные гормоны могут быть вовлечены в патогенез нарушений состояния фетоплацентарного комплекса.

1.3. Ферменты плаценты при физиологическом течении беременности и при хронической внутриутробной гипоксии плода

В снабжении плода питательными веществами и продуктами обмена важную роль играют ферменты плаценты, которые локализуются в основном внутриклеточно. Среди них следует выделить группу дыхательных ферментов: оксидазы, каталаза, НАД - и НАДФ-диафоразы, дегидрогеназы (ДГ).

К ферментам плаценты, участвующим в углеводном обмене, относят диастазу, инвертазу, лактазу, карбоксилазу, кокарбоксилазу и др. Активность их в плаценте в 4-8 раз выше, чем в печени матери, и повышается по мере развития беременности и увеличения потребностей плода [16,28].

В плацентарном цито- и синцитиотрофобласте обнаружена аминопептидаза А (АП А, ангиотензиназа). Фермент осуществляет превращение ангиотензина II в ангиотензин III. По мере развития беременности в сыворотке крови матери наблюдается повышение активности АП А. Предполагается участие ангиотензиназы в снижении прессорного ответа сосудов на ангиотензин II при ХВГП [28].

Важную роль в поддержании и развитии беременности играет цистинаминопептидаза (ЦАП), наибольшая активность которой обнаружена в лизосомальной фракции плацентарной ткани. Предполагается ее участие в деградации ангиотензина II, благодаря чему ЦАП может вовлекаться в поддержание кровяного давления у матери на нормальном уровне в течение беременности [11].

В регуляцию иммуных процессов во время беременности вовлечена плацентарная аминопептидаза N (АП N). Она участвует в деградации иммуномодулирующих пептидов. Кроме того, АП N гидролизует энкефалины, соматостатин, нейрокинин А, а также лиз-брадикинин, ангиотензин III [8].

Таким образом, большинство аминопептидаз участвует в обмене вазоактивных пептидов. Вероятно, эти ферменты препятствуют сужению плацентарных сосудов и вовлекаются в перераспределение фето-плацентарного кровотока при ХВГП.

В микроворсинках плацентарного синцитиотрофобласта в большом количестве содержится ангиотензинпревращающий фермент - компонент ренин-ангиотензиновой системы (РАС). Фермент катализирует превращение ангиотензина I в ангиотензин II, участвует в деградации брадикинина. Показано, что в норме содержание фермента в плазме крови беременных постоянно нарастает к III триместру [16].

Также в микроворсинках плаценты человека обнаружена карбоксипептидаза N. Фермент, являясь компонентом калликреин-кининовой системы (ККС), главным образом контролирует циркуляцию крови в фетоплацентарном комплексе, участвует в деградации брадикинина в плаценте и сыворотке крови. Обнаружено, что уровни брадикинина в артериальной и венозной крови сосудов пуповины ниже, чем в крови матери [38].

Многообразные функции в плацентарной ткани выполняют пептидгидролазы. Определенную роль в развитии беременности, особенно в ранние сроки, в период имплантации плодного яйца, играют катепсины, активность которых прогрессивно снижается в процессе развития беременности, особенно при перенашивании.

Таким образом, при осложнениях беременности отмечаются изменения в функционировании ферментных систем плаценты, в том числе тех, которые участвуют в образовании и инактивации пептидов, регулирующих кровоток в ФПК. Последние, в свою очередь, могут быть вовлечены в развитие многочисленных адаптационных реакций. Поэтому представляется важным исследование активности ферментов обмена биологических активных пептидов при патологиях беременности.

1.3.1. Катепсины

Катепсины - (от греч. kathepso-перевариваю), ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролиз пептидной связи. Содержатся в тканях животных и человека. Неспецифический протеолиз играет важную роль в регуляции белкового обмена, в ходе которого белки организма постоянно обновляются.

По строению активного центра различают три основных группы катепсинов. В группу катепсинов, содержащих в активном центре остаток серина (так называемые сериновые амидгидролазы), входят катепсин А (сериновая карбоксипептидаза A1)и катепсин G. Обширную группу составляют катепсины, содержащие в активном центре цистеин (тиоловые амидгидролазы). В эту группу входят катепсины В, С, Н, L, N и S. К катепсинам, содержащим в активном центре остаток аспарагиновой кислоты (так называемые карбоксильные амидгидролазы), относятся катепсин D и катепсин Е. Катепсин С обладает также сильно выраженной транспептидазной активностью - катализирует перенос олигопептидов на пептиды или аминокислоты. Известен также катепсин F, который катализирует расщепление протеогликанов. Он ингибируется некоторыми иммуноглобулинами, не чувствителен к действию диизопропилфторфосфата, пепстатина и реагентов, взаимодействующих с группой SH [16, 38].

Во время беременности наблюдается активация протеолиза. В I триместре повышение протеолитической активности может быть связано с происходящими в этот период процессами имплантации и плацентации. II триместр характеризуется завершением периода формирования плаценты и вступлением ее в фазу активного функционирования, что обеспечивает иммуносупрессию. В III триместре увеличение активности ингибиторного звена протеолитической системы может быть связано с нарастанием потенциала свертывания крови, гиперкоагуляцией. Перед родами активация протеолиза связана с повышением фибринолитической активности трофобласта. После родов наблюдается усиление активности ингибиторов протеаз, что может быть расценено как защитная компенсаторная реакция [16].

Катепсин D - важнейшая лизосомальная протеиназа, отражающая способность клеток к ращеплению белков и играющая важную роль в процессе внутриклеточного протеолиза.

Катепсин D существует в виде множественных форм с pI от 5,8 до 7,2 [14, 16]. Максимальная активность отмечена при pH 2,8-4,0.

При гель-фильтрации установлена Mr 42000, а при аналитическом ультрацентрифугировании - 43300. В плаценте протеиназа локализована в ворсинах синцитиотрофобласта.

Катепсин D - эндопептидаза, гидролизующая пептидные связи, образованные остатками гидрофобных аминокислот, один из которых - ароматический. Лучшим субстратом является гемоглобин. Фермент раcщепляет многие природные субстраты: вещество Р, соматостатин, пролактин , -липотропин, -эндорфин.

Катепсин D участвует в регуляции развития клетки и ее программируемой гибели, что связано с процессами в системе протеолиз-антипротеолиз, в которой происходит нарушение баланса при ХВГП. Поэтому представляет интерес изучение активности катепсина D при патологическом течении беременности.

Страницы: 1, 2