Характеристика морфофункционального состояния системы мать-плацента-плод у экспериментальных животных в процессе адаптации к гипоксиям различного генеза
На правах рукописи
Пятышкина Наталья Алексеевна ХАРАКТЕРИСТИКА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ МАТЬ-ПЛАЦЕНТА-ПЛОД У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ В ПРОЦЕССЕ АДАПТАЦИИ К ГИПОКСИЯМ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗА 03.00.13 - «Физиология»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Челябинск - 2008 ГОУ ВПО «Уральский государственный университет им. А.М. Горького»
Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Юшков Борис Германович
Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Брюхин Геннадий Васильевич доктор биологических наук Котомцев Вячеслав Владимирович
Ведущая организация:
ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет»
Защита состоится «27» июня 2008 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, Челябинск, пр. им. Ленина, 69, ауд.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Челябинского государственного педагогического университета
Автореферат разослан « 26 » мая 2008 года
Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, доцент Ефимова Н.В.
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. В настоящее время в России в результате высокой смертности населения и низкой рождаемости особую остроту приобретает демографический вопрос. Правительство РФ в пути решения этой проблемы разработало ряд социальных программ («Здоровье», «Мать и дитя»), призванных улучшить материальное и общественное положение матерей и их потомства. Однако вопрос рождаемости затрагивает кроме социального, и сугубо биологический аспект. В современных условиях протекание беременности во многом зависит от возрастающей частоты воздействия на организм беременной различных экстремальных факторов.
В связи с тем, что биологическое действие большинства экстремальных факторов и патогенез многих заболеваний, развивающихся в течение беременности, связаны с недостатком кислорода в тканях матери и плода, реакции системы мать-плацента-плод именно на гипоксию представляют особый интерес.
Существующие в литературе данные, касающиеся изменений со стороны организма матери, плаценты и плода при действии экстремальных факторов, позволяют рассматривать эти структуры в качестве единой функциональной системы мать-плацента-плод.
Каждому из элементов системы присущи свои реакции, обеспечивающие её устойчивость к неблагоприятным воздействиям среды.
Вместе с тем, не исследовано, почему даже в пределах одного из звеньев, эти реакции могут значительно отличаются друг от друга (Побединский Н.М.,1999;
Zamudio S, 2003).
Известно, что при различных видах гипоксии в плаценте отмечаются значительные структурные и функциональные изменения. Однако данные, касающиеся этих изменений во многом противоречивы (Бобков В.М., 1997;
Решетникова О.С., 1997;
Евсеенко Д.А., 2002).
При действии на беременных экстремальных факторов организм плода так же претерпевает изменения. В настоящее время наиболее детально охарактеризованы последствия недостатка кислорода для головного мозга (Маслова М.В., 2003;
Lee H.T.,2004), сердечно-сосудистой системы (Dong Y.Y., 2006;
Schmelter M.,2006). Имеются сведения об активации эмбрионального кроветворения. Вместе с тем, в ряде работ, отмечается задержка или угнетение последнего (Уткина Л.И., 1990;
Евсеенко Д.А., 2001). Однако остается не вполне ясным, какова чувствительность различных тканей плода к действию гипоксии и в какой из периодов эмбриогенеза она максимальна.
Практически отсутствует экспериментальная оценка того, какие из отмеченных изменений являются отражением адаптации, а какие результатом повреждения. В практике действие экстремальных факторов на протяжении всей беременности достаточно редкое явление. С этих позиций представляется важным, в какой период беременности и как часто мать подвергается экстремальному воздействию. Однако этот вопрос чаще всего остается вне поля зрения исследователей. Слабо изучено насколько различие в причинах, вызывающих гипоксию может отразиться на адаптивных реакциях системы мать-плацента-плод.
Остается малоизученной проблема зависимости реакций системы мать-плацента-плод от выраженности экстремального фактора. Данные относительно этих вопросов носят фрагментарный и неполный характер.
Все вышеизложенное свидетельствует о том, что определение механизмов адаптивных реакций системы мать-плацента-плод, возникающих в ответ на воздействие экстремальных факторов и установление связи между характером изменений и видом гипоксии является актуальной научной проблемой и требует целенаправленных исследований.
Цель исследования: охарактеризовать морфофункциональное состояние системы мать-плацента-плод у экспериментальных животных в процессе адаптации к гипоксиям различного генеза.
Задачи исследования:
1. Определить изменения тканей и органов плода крысы в зависимости от вида гипоксии и периода эмбриогенеза.
2. Выявить изменения, возникающие в материнской и плодовой части плаценты крысы в зависимости от вида гипоксии и периода эмбриогенеза.
3. Установить изменения, возникающие в пуповине плода крысы в зависимости от вида гипоксии и периода эмбриогенеза.
4. Оценить повреждающее действие гипоксической и гемической гипоксии на плаценту, пуповину и плод крысы.
Научная новизна исследования:
Впервые проведено экспериментальное исследование всех звеньев системы мать-плацента-плод при гипоксической и гемической гипоксии в зародышевый, предплодный и плодный периоды эмбриогенеза у крысы.
В отличие от ранее проведенных исследований доказано, что пуповина активно участвует в интенсификации плодово-плацентарного кровообращения при гипоксической гипоксии и выполняет депонирующую функцию при гемической гипоксии.
Установлено, что характер адаптивных изменений в системе мать плацента-плод напрямую зависит от типа гипоксии. В большей степени адаптивные реакции проявляются при гипоксии на протяжении всей беременности. При гемической гипоксии перестройки системы связаны с недостатком переносчиков кислорода у матери и направлены на увеличение количества эритроцитов у плода, при гипоксической гипоксии они возникают в результате недостатка вдыхаемого матерью кислорода и направлены на интенсификацию плодово-плацентарного кровообращения у плода.
Установлено, что чувствительность эмбриона к действию гипоксии зависит от ее типа (гипоксической и гемической) и периода эмбрионального развития, в который гипоксия действует.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования расширяют современные представления об адаптации системы мать-плацента-плод к действию экстремальных факторов. Выявлены особенности в реакциях каждого составляющего системы в зависимости от типа гипоксии, периода эмбриогенеза, в который она действовала и от степени выраженности неблагоприятного фактора.
Сходства в компенсаторных реакциях плаценты человека и крысы в ответ на воздействие гипоксии дают основание рассматривать последнюю в качестве модели при решении теоретических вопросов в области акушерства и гинекологии. Результаты исследования позволяют оценить последствия влияния определенного типа гипоксии в конкретный период эмбриогенеза для плода и правильно определить тактику корректирующего лечения, как для самой матери, так и для плода, которая позволяла бы оптимизировать действие адаптационных механизмов и предотвратить их срыв.
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре физиологии человека и животных Уральского государственного университета имени А.М.Горького, а также в научных разработках Института иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Реакции, возникающие в плаценте, пуповине и плоде в результате гипоксии, зависят от характера самой гипоксии (гипоксическая, гемическая), интенсивности повреждающего фактора, периода эмбриогенеза и различной чувствительности эмбриональных тканей к недостатку кислорода.
2. Нормальное протекание беременности и развитие плода обеспечивается адаптивной перестройкой всех элементов, составляющих систему мать-плацента-плод.
3. Срыв приспособительных механизмов приводит к патологическим изменениям во всей системе в целом. Причем в нарушениях развития плода играет роль не столько его чувствительность в целом, сколько избирательная чувствительность отдельных органов к гипоксии определенного генеза в определенные этапы формирования.
Апробация работы.
Работа апробирована на заседании Екатеринбургского отделения физиологического общества им. И.П. Павлова (2005г.), на Всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (Санкт-Петербург, 2005г.), на межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Типовые патологические процессы» (Уфа, 2005г.), на V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005г.), на конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных» (Саранск, 2005), на IX итоговой научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежь и медицинская наука в XXI веке» (Киров, 2005 г.), на XI межвузовской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт Петербург, 2005), на I Съезде физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, 2005 г.), на Х и ХI Всероссийских научно-практических конференциях «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2005, 2006 г.г.), на XIII международном совещании и VI школе по эволюционной физиолоии (Санкт-Петербург, 2006), на XIII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006» (Москва, 2006 г.).
Публикации: по материалам исследования опубликовано 14 научных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, обсуждения результатов исследования и выводов. Работа изложена на 157 страницах печатного текста, содержит 45 таблиц и рисунка. Библиографический указатель включает 245 названий (из них отечественных).
Материалы и методы исследования В эксперименте было использовано 120 белых беспородных крыс. В системе мать-плацента-плод оценивали состояние плода, пуповины и плаценты при кровопотере в объеме 2% от массы тела взрослого животного, либо гипоксической гипоксии, которую создавали, помещая животных в приточно–вытяжную барокамеру при разряжении 40,98кПа (7000 м над уровнем моря) и 66,41кПа (3500 м над уровнем моря), время экспозиции составляло 6 ч. В обеих моделях воздействия производили с 1 по 20 (зародышевый, предплодный и плодный периоды внутриутробного развития плода крысы (Шмидт Г.А.,1968)), с 13 по 20 (зародышевый и предплодный периоды) и с 18 по 20 (плодный период) день беременности.
Кроме этого кровопотери производились однократно в первый день беременности и двукратно в первый и пятый дни беременности (зародышевый период).
Оценка реакции системы мать-плацента-плод на гипоксию проводилась по макроскопическим показателям: длина пуповины, диаметр, толщина сырая и сухая масса и объем плаценты, сырая и сухая масса и длина плода, сырая и сухая масса его внутренних органов (головной мозг, сердце, почка, печень и селезенка);
по микрометрическим показателям: в пуповине - толщина стенки вены мышечного типа с помощью окуляр микрометра МОВ-1-15, количество вен в пуповине, периметр вен и артерий определяли с помощью цифровой цветной видеокамеры «CAM»2800 и программного обеспечения «Видео-Тест Мастер. Морфология». Площади внутреннего сечения вен и артерий пуповины пересчитывали по формуле S = C2 / 4 [Выгодский М.Я.,1962], где С – периметр поперечного сечения пупочной вены (материал для гистологического исследования пуповины брали в 2-х участках: плацентарном и плодном;
в плаценте - количество материнского и плодового фибриноида, стромы, эпителия, сосудов ворсин, величину околоворсинчатого пространства с помощью 100-точечной сетки Автандилова, количество и площадь ворсин, количество и площадь материнских лакун, кровонаполнение лакун и сосудов ворсин (цифровая цветная видеокамера «CAM»2800 и программное обеспечение «Видео-Тест Мастер. Морфология»);
в плоде - количество клеток печени и селезенки на единицу площади (10000 мкм2), величина гепатоцитов (программное обеспечение «Видео-Тест Мастер. Морфология»).
Гистологическое исследование проводилось на парафиновых срезах толщиной 5мкм при окраске гематоксилином и эозином и по ван Гизону.
Математическую обработку результатов проводили на основе методов вариационной статистики с применением параметрических критериев и критерия 2. Предварительно оценивалась нормальность распределения с помощью теста Шапиро-Уилкоксона. Для вычисления использовались программы «Microsoft Exсel» и «Statistiсa 6.0». Вычислялись средняя арифметическая величина, ошибка средней арифметической величины. Для оценки достоверности различий между двумя средними арифметическими определяли критерий Стьюдента и затем находили р (вероятность ошибки).
Различия между средними арифметическими величинами считались достоверными при р0,05 (Боровиков В., 2003).
Основные результаты исследования и их обсуждение Полученные данные свидетельствуют о том, что реакции, возникающие в системе мать-плацента-плод в ответ на гипоксию, зависят от типа гипоксии, а так же от периода эмбрионального развития, в который она действует.
Плод. Массивные кровопотери на протяжении всей беременности стимулируют рост плода, о чем свидетельствует увеличение его длины (с 31±1,57 мм до 34,55±0,14мм (р0,05)) и массы (с 3,36±0,31гр до 4,24±0, гр(р0,05)).
Гемическая гипоксия не влияет на сырую массу головного мозга плода, но при воздействии с 1 дня беременности сухая масса органа увеличивается (с 9,71±0,27 мг до 12,75±0,61 мг (р0,05)), а, следовательно, происходит формирование меньшего по размерам, но большего по плотности головного мозга. При гипоксической гипоксии на протяжении всей беременности наблюдается отек головного мозга, его сырая масса увеличивается, а сухая масса не изменяется. При воздействии в предплодный и плодный периоды происходит увеличение массы головного мозга за счет увеличения его клеточной массы, что подтверждается нарастанием сырой (Табл. 1) и сухой массы органа (с 9,71±0,27мг до 13,23±0,32 мг (р0,05)).
Гипоксическая гипоксия, действуя в плодный период эмбриогенеза, приводит к увеличению сухой массы мозга (с 9,71±0,27 мг до 11,6±0,31 мг (р0,05)) без изменения его сырой массы (Табл. 1), что указывает на формирование меньшего по размеру, но большего по плотности, чем в контроле, головного мозга.
Гипоксическая гипоксия с 1 и 13 дней беременности вызывает задержку развития структур глаза, об этом свидетельствует отсутствие видимого истончения передней стенки хрусталикового пузыря.
Гипоксическая гипоксия в предплодный и плодный периоды эмбриогенеза приводит к возрастанию массы почек плода (Табл. 1). Масса органа нарастает в большей степени, чем масса всего плода (весовой коэффициент почек в контроле -4±0,4 мг/г;
при гипоксической гипоксии с дня беременности - 5±0,1 мг/г (р0,05)). При кровопотере с 1 дня беременности увеличение массы почек плода (Табл. 2) происходит пропорционально увеличению массы самого плода.
Таблица Сырая масса органов плодов крыс при гипоксической гипоксии с 1,13,18 дней беременности (мг) Орган Контроль, Гипоксия Гипоксия Гипоксия n=10 с 1 дня, n=10 с 13 дня, n=10 с 18 дня, n= Сердце 25,33±2,13 24,3±2,42 28,12±1,03 26,8±4, Селезенка 3,83±0,33 6,58±0,75* 8,9±0,64* 7,53±0,94* Печень 356,8±17,8 290±17,44* 347±17,69 331,3±41, Почка 13,57±2,22 12,08±0,84 18,25±1,19* 15,15±2, Головной 147,9±1,65 161±2,85* 179±3,79* 154,8±4, мозг *- достоверное отличие по критерию Стьюдента, при Р0, Таблица Вес органов плодов крыс при кровопотере с 1,13,18 дней беременности (мг) Орган Контроль, Кровопотери с 1 Кровопотери с 13 Кровопотеря с n=10 дня, n=10 дня, n=10 дня, n= Сердце 25,33±2,13 29,7±2,00 26,14±1,36 23,01±0, Селезенка 3,83±0,33 5,88±0,71* 6,04±1,07* 6,58±0,75* Печень 356,8±17,8 413,4±12,91* 310,7±26,17 346±30, Почка 13,57±2,22 18,77±2,38* 14,78±0,93 14,98±0, Головной мозг 147,9±1,65 146,6±0,87 151,7±3,76 139,7±7, *- достоверное отличие по критерию Стьюдента, при Р0, Сердце плода чувствительно только к гемической гипоксии. Характер перестроек зависит от кратности воздействий и от периода эмбриогенеза.
Однократная кровопотеря в зародышевый период вызывает увеличение массы органа пропорционально всему плоду (масса сердца и весовой коэффициент в контроле - 25,33±2,13 мг и 7,8±0,3 мг/г соответственно;
при кровопотере в 1 день беременности - 36,8±2,19 мг и 8,52±0,5 (р0,05)), двукратная же кровопотеря не оказывает такого эффекта. При однократном воздействии в плодный период отмечается отек органа (сухая масса сердца:
контроль – 3,95±0,11 мг, кровопотеря в 18 день – 3,05±0,06 мг (р0,05)).
Характер реакций печени и селезенки на оба вида гипоксии напрямую зависит от ее типа. При гипоксической гипоксии с ранних этапов эмбриогенеза обнаруживается задержка развития печени к моменту родов, на что указывает ее меньший вес по сравнению с контролем (Табл. 1). При гемической гипоксии в те же периоды развития плода, наоборот, отмечается увеличение массы органа (Табл. 2), но пропорционально массе всего плода (весовой коэффициент печени в контроле - 110±7 мг/г;
кровопотеря - 98± мг/г).
Гипоксическая гипоксия с 1 и 13 дней беременности приводит к отеку печени, об этом свидетельствует уменьшение сухой массы органа (контроль - 56,02±2,11мг;
при гипоксической гипоксии с 1,13 дней беременности 34,5±2,25, 42,33±2,56, соответственно (р0,05)) и плотности эритроидных клеток (контроль - 10,86±0,3 на 1000 мкм2;
при гипоксической гипоксии с 1,13 дней беременности - 5,78±0,33, 6,03±0,39). Воздействие с 18 дня беременности вызывает в печени два процесса: выход в кровь эритроидных клеток и внутриклеточный отек гепатоцитов, о чем свидетельствует то, что наряду с уменьшением процента сухой массы органа (43,42±2,21 (р0,05)) и плотности эритроидных клеток (на 1000 мкм2 6,35±0,4 (р0,05)) наблюдается увеличение плотности гепатоцитов (на 1000 мкм2 контроль - 4,45±0,2, гипоксическая гипоксия с 18 дня беременности – 5,9±0,37 (р0,05)). Вместе с тем, размер гепатоцитов больше, чем в контроле (контроль 37,5±1,38, гипоксическая гипоксия с 18 дня беременности – 45,3±1,54,мкм2 (р0,05)).
При гемической гипоксии в печени наблюдается усиление эритропоэза, о чем свидетельствует увеличение плотности в печени эритроидных клеток (контроль - 10,86±0,3;
кровопотеря с 1,13 и 18 дней беременности 12,8±0,45;
15,96±0,79;
14,95±0,71 на 1000 мкм2, соответственно (р0,05)).
При гемической гипоксии во всех группах наблюдается возрастание сырой массы селезенки (Табл. 2) и увеличение плотности спленоцитов (контроль 18,91±0,69, кровопотеря с 1,13 и 18 дней беременности: 38,54±2,87;
38,92±2,51;
43,22±2,01 соответственно на 1000 мкм2 (р0,05)), что указывает на усиление продукции клеток селезенки. При гипоксической гипоксии с и 18 дней отмечается отек селезенки, о чем свидетельствует увеличение ее массы (Табл. 1) и снижение плотности спленоцитов (контроль 18,91±0,69, гипоксическая гипоксия с 13 и 18 дней: 16,12±0,36;
15,72±0, соответственно, на 1000 мкм2(р0,05)), а при воздействии с 13 дня беременности еще и нарастание массы спленоцитов за счет внутриклеточных структур. Сухая масса селезенки выше, чем в контроле (контроль – 0,7±0,08 мг;
гипоксическая гипоксия с 13 дня беременности – 1,12±0,02 мг (р0,05)).
Полученные данные указывают на то, что в нарушениях развития плода играет роль не столько чувствительность плода в целом, сколько избирательная чувствительность его органов к гипоксии определенного генеза в определенные этапы формирования. При гипоксической гипоксии происходит разбалансировка в скорости развития органов. Гемическая гипоксия в зародышевый период стимулирует рост всего плода и пропорциональное ему увеличение внутренних органов.
Плацента и пуповина, которые выступают в роли буфера между организмом матери и плода, в первую очередь обеспечивают приспособительные реакции системы к гипоксии.
Плацента. Для оптимизации функций плаценты в условиях недостатка кислорода требуется перестройка как материнской (лабиринт и околоворсинчатое пространство), так и плодовой (ворсины хориона, включая их эпителий, строму и сосуды) частей органа.
Основные реакции материнской части плаценты заключаются в изменении величины околоворсинчатого пространства, кровонаполнения и централизации кровоснабжения органа.
Централизация кровоснабжения органа при гипоксическом состоянии, проявляется в росте органа по месту наибольшего притока крови (место имплантации) (Милованов А.П.,1999), что обуславливает, в конечном счете, уменьшение диаметра органа (контроль - 19,59±2,1, мм;
гипоксическая гипоксия с 1,13 и 18 дней беременности - 9,16±0,68 мм, 10,36±0,23 мм, 10,59±0,9 мм соответственно;
кровопотеря с 1,13 и 18 дней беременности 14,82±2,1 мм, 13,49±1,1 мм, 12,56±1,05 мм соответственно (р0,05)) и его сухой массы (контроль - 125,4±4,77 мг, при гипоксической гипоксии с 1,13 и 18 дней беременности - 82±6,88 мг, 74,6±2,34 мг, 62,25±5,66 мг соответственно;
при кровопотерях с 1,13 и 18 дней беременности 112,1±0,51 мг, 77,22±8,42 мг, 111,8±8,66 мг соответственно (р0,05)). При гипоксической гипоксии на протяжении всей беременности или в предплодный и плодный периоды эмбриогенеза наблюдается повышение кровонаполнения материнской части лабиринта, приводящее к растяжению лакун и расширению околоворсинчатого пространства, которое создает условия для лучшей отдачи кислорода в области непосредственного контакта ворсин с кровью матери (рис. 1).
Рис. 1. Расширение околоворсинчатого Рис. 2. Сужение околоворсинчатого пространства при гипоксии. Х100. пространства при кровопотере. Х100.
Окраска гематоксилином и эозином. Окраска гематоксилином и эозином.
Дефицит крови в организме матери при кровопотере приводит к недостаточному кровонаполнению плаценты. На микроуровне отмечается сужение лакун и околоворсинчатого пространства, их обеднение материнской кровью (рис. 2).
При гемической и гипоксической гипоксии на протяжении всей беременности прохождение материнской крови вдоль поверхности ворсин облегчается за счет истончения слоя материнского фибриноида в околоворсинчатом пространстве.
При гипоксической гипоксии на завершающем этапе эмбриогенеза (с 18 дня беременности) материнская часть плаценты не реагирует тотальным расширением лакун и околоворсинчатого пространства, поэтому различные участки плаценты по-разному снабжаются материнской кровью.
Повышенное отложение материнского фибриноида (контроль - 0,33±0,15;
при гипоксической гипоксии с 18 дня беременности - 2,08±0,1 (р0,05)) усиливает неоднородность кровоснабжения материнской части, поскольку он участвует в моделировании циркуляторных потоков крови в околоворсинчатом пространстве путем обструкции всех плохо перфузируемых участков (объемная доля материнского фибриноида увеличивается) (Глуховец Б.И., Глуховец Н.Г., 2002). Таким образом, материнский фибриноид выключает плохо перфузируемые участки из кровообращения, а участки, которые лучше снабжаются кровью, начинают омываться в еще большей степени.
Гипоксическая и гемическая гипоксии замедляют рост плодовой части плаценты (ворсинчатого хориона), что проявляется в уменьшении средней площади ворсин (рис. 3). В условиях дефицита кров опотеря кислорода торможение роста гипоксическая хориона означает переход на гипоксия контроль более экономичный режим его потребления в результате смены аэробного на контроль воздействие воздействие воздействие с 1дня с 13 дня с 18 дня анаэробный тип дыхания (Новиков В.С., 1998, Рис. 3. Средняя площадь ворсин хориона при Абрамченко В.В., 2001). Это кровопотере и гипоксической гипоксии с 1,13 и дней беременности, мкм2, p0.05 приводит к уменьшению потребления поступающего с кровью матери кислорода клетками самих ворсин, и создает условия для большей его доставки к плоду.
При гипоксии, в результате повышения васкуляризации ворсин, улучшается экстракция кислорода из крови матери ворсинами плода.
Описанный эффект отмечается и при гипоксической гипоксии, и при кровопотере с 1 и 13 дней беременности.
Увеличение кровонаполнения ворсин хориона при гипоксии так же улучшает экстракцию кислорода из крови матери, что обнаруживается при кровопотере в предплодный и плодный периоды эмбриогенеза и в плодный период эмбриогенеза. В последнем случае, это приводит к увеличению объемной доли крови, приходящейся на плодовую часть плаценты в общем объеме крови материнской и плодовой частей органа (контроль – 2,48±0,14;
при кровопотере 4,88±0,44 (р0,05)).
Другой физиологический смысл в увеличении кровонаполнения плодовой части плаценты заключается в следующем. Объем крови плода даже при физиологическом течении беременности выше, чем у взрослого животного (10% и 7,47% от массы тела соответственно) (Kiserud T, 2004) и становится еще больше при гипоксии. Плацента же способна вмещать в себя дополнительный объем крови (Гармашева Н.Л., Константинова Н.Н.,2000), что и обнаруживается при кровопотерях в предплодный и плодный или только в плодный периоды эмбриогенеза.
Перечисленные выше изменения в материнской и плодовой частях плаценты не отражаются на соотношении между общим количеством структур.
Пуповина. При гемической гипоксии с 1 и 18 дней беременности длина пуповины, а значит и ее сосудов, увеличивается (контроль 17,54±0,79 мм, гемическая гипоксия с 1 и 18 дней беременности - 21,85±0, мм и 21,26±0,78 мм соответственно (р0,05)). Увеличение длины пуповины, и, как следствие, объема ее вен (контроль-11,8±0,45 мм3, гемическая гипоксия с 1 и 18 дней беременности - 26,4±1,11 мм3 и 18,38±0,66 мм соответственно (р0,05)) необходимо для того, чтобы вместить дополнительный объем крови плода, который возникает в результате активации эритропоэза в эмбриональной печени в ответ на гемическую гипоксию.
Депонирующая функция вен пуповины в большей степени проявляется при гемической гипоксии на протяжении всей беременности.
Дополнительный объем сосудов достигается не только за счет увеличения длины пуповины, но и благодаря растяжению ее вен. На это указывает увеличение суммарной площади поперечного сечения вен и уменьшение по сравнению с контролем толщины стенки вены мышечного типа в пуповине в результате растяжения сосуда (Табл. 3).
Таблица Суммарное количество вен, суммарная площадь поперечного сечения вен пуповины крыс, среднее значение толщины стенки пупочной вены мышечного типа Количество вен Суммарная Толщина стенки площадь вен (мкм2), пуповины, n=10 мышечной вены Группа животных n=10 (мкм), n= Контроль 1,85±0,15 667243±76089 13,93±0, 1193894±262600* 11,9±0,45* Кровопотеря с 1 дня 1,23±0,11* Кровопотеря с 13 дня 1,73±0,16 839450±200020 14,27±0, Кровопотеря с 18 дня 1,98±0,17 870134±226806 13,7±0, * - достоверные отличия по критерию Стьюдента, при Р0, Чрезмерному растяжению и разрыву вен препятствует периваскулярный склероз вартонова студня, окружающего сосудистый пучок пуповины, и выполняющего функцию каркаса для сосудов пупочного канатика (рис. 4). Развитие периваскулярного интерстициального склероза нарушает питание подамниотической зоны вартонова студня. Реакцией, направленной на компенсацию этого процесса, является развитие в этой зоне большого количества капилляров.
Артерии пуповины в ответ на гемическую гипоксию сужаются (Табл. 4), тем самым регулируется приток крови к плодовой части плаценты, которая при гипоксии по размерам значительно меньше контрольной.
При гипоксической гипоксии с 1 дня Рис. 4. Склероз вартонова студня.
х40. Окраска гематоксилином беременности, наоборот, наблюдается и эозином укорочение пупочного канатика (с 17,54±0,79 мм до 14,72±0,64 мм (р0,05)), поэтому путь, который проходит кровь от плаценты до плода сокращается. За счет этого сокращения плодово-плацентарный кровоток становится более интенсивным. Со стороны артерий наблюдаются те же реакции, что и при гемической гипоксии: артерии становятся более узкими по сравнению с контролем (Табл. 5) и приток крови к плодовой части плаценты сокращается.
Таблица Средняя площадь просвета артерий пуповины крыс (мкм2) при кровопотере с 1, и 18 дней беременности Группа Контроль Кровопотери Кровопотери с 13 Кровопотеря с животных n=10 с 1 дня, n=10 дня, n=10 дня, n= Средняя площадь просвета 50098,9±486,08 44901,3±270,795* 19497,83±757,7* 23915,72±1118,4* артерий пуповины * - достоверные отличия по критерию Стьюдента, при Р0, Таблица Средняя площадь просвета артерий пуповины крыс (мкм ) при гипоксической гипоксии с 1,13 и18 дней беременности Группа Контроль Гипоксия с 1 дня Гипоксия с 13 дня Гипоксия с 18 дня животных n=10 n=10 n=10 n= Средняя площадь просвета 50098,9±486,08 16957,34±3067,94* 13895,69±3231,12* 10417,93±873,256* артерии пуповины * - достоверные отличия по критерию Стьюдента, при Р0, При гемической и гипоксической гипоксии в пупочном канатике возрастает проницаемость сосудистой стенки и развивается экстраваскулярный отек. Выход жидкости в интерстициальное пространство снижает объем крови, а, следовательно, нагрузку на сердце плода (Федорова М.В., Калашникова Е.П., 1986).
Наряду с адаптивными реакциями при гипоксии в системе мать плацента-плод возникают и деструктивные изменения, состоящие со стороны материнской части плаценты: в формировании при гипоксической гипоксии макроскопически видимых кист. Со стороны плодной части плаценты при обоих видах гипоксии: в тромбозах и кровоизлияниях в ткань ворсин, образовании сладжей в капиллярной сети ворсин, периваскулярном отеке, склерозе и фибриноидном набухании стромы, набухании, слущивании эндотелия ворсин. В пуповине при гипоксической и гемической гипоксии:
отек стенки вены мышечного типа и вартонова студня вокруг нее, инфильтрация эритроцитов в периваскулярное пространство, очаговая десквамация эндотелия вен. В результате кровопотери происходит перерождение многослойного плоского эпителия, покрывающего пуповину при нормальном течении беременности, в ороговевающий.
Таким образом, мать, плацента, пуповина и плод представляют собой единую функциональную систему, все звенья которой вовлекаются в реакции, направленные на улучшение условий развития плода. Их характер напрямую зависит от типа гипоксии. При гемической гипоксии адаптивные перестройки системы направлены на увеличение количества переносчиков кислорода: активируется эритропоэз в печени, в венах пуповины возникает дополнительный объем за счет удлинения органа. Этот дополнительный объем способен вместить в себя возросший объем крови. При гипоксической гипоксии перестройки в системе направлены на интенсификацию кровообращения: сокращается путь крови от плодной части плаценты к плоду за счет укорочения пуповины. Несовершенство адаптивных механизмов системы приводит к развитию в ней патологических изменений, внутриутробному страданию и гибели плода.
Выводы 1. Мать, плацента, пуповина и плод представляют собой единую функциональную систему, обеспечивающую оптимальные условия развития плода, во всех звеньях которой при действии экстремальных факторов, приводящих к гипоксии, наряду с реакциями повреждения, включаются реакции адаптации. Несовершенство этих реакций приводит к изменениям в плоде, а срыв – к его гибели. Характер же реакций зависит от природы, кратности воздействия и периода эмбрионального развития, в который гипоксия действует.
2. На гипоксию реагируют как материнская, так и плодная части плаценты.
Реакции материнской части плаценты заключаются в централизации кровоснабжения, сужении при гемической и расширении при гипоксической гипоксии (воздействие на протяжении всей беременности) околоворсинчатого пространства, уменьшении при гемической и увеличении при гипоксической гипоксии (в предплодный и предплодный и плодный периоды) кровенаполнения органа. Адаптация плодовой части плаценты происходит путем замедления роста ворсинчатого дерева, увеличения васкуляризации ворсин (при воздействии на протяжении всей беременности и в предплодный и плодный периоды) и кровонаполнения их сосудов при гемической гипоксии (в предплодный, плодный и плодный периоды).
3. Участие пуповины в адаптации к гипоксии системы мать-плацента-плод заключается, во-первых, в оптимизации фетоплацентарного кровообращения за счет изменения длины пупочных сосудов (увеличения при гемической гипоксии с 1 и 18 дней беременности, уменьшения при гипоксической гипоксии с 1 дня беременности), уменьшения притока крови к плодовой части плаценты посредством сужения артерий пуповины, уменьшения объема циркулирующей крови плода благодаря выходу ее жидкой части в экстраваскулярные структуры пуповины. Во вторых, в депонировании возросшего в ответ на гипоксию объема крови плода в венах пуповины при кровопотерях на протяжении всей беременности.
4. Реакция со стороны плода заключается в ускорении его роста (при кровопотере на протяжении всей беременности) и активации гемопоэза при гемической гипоксии, и в изменении темпа развития его органов при гипоксической гипоксии.
5. Повреждающее действие гипоксии проявляется в плаценте в виде диапедезов, тромбозов и кровоизлияний в ткань ворсин, сладжей в капиллярах ворсин, периваскулярного отека, склероза и фибриноидного набухания стромы, деэпителизации ворсин;
в пуповине в виде отека стенки вены, вартонова студня, образования периваскулярного склероза, метаплазии амниотического эпителия;
в плоде в виде отека сердца при гемической гипоксии, отека печени и селезенки и задержки развития глаза при гипоксической гипоксии.
Список работ опубликованных по теме работы Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ Пятышкина Н.А. / Н.А. Пятышкина, И.А. Брыкина, А.В. Шешенина, А.В.
1.
Володарская // Макрометрическое исследование плаценты и пуповины плодов крыс при гипобарической гипоксии // Вестник молодых ученых, приложение к серии «Наука о жизни».-2005.-С. 2. Пятышкина Н.А. Изменение макрометрических показателей плацент крыс при гипобарической гипоксии и постгеморрагической анемии в различные эмбриональные периоды / Н.А. Пятышкина, Б.Г. Юшков, И.А.
Брыкина, А.В.Шешенина, А.В. Володарская // Бюллетень сибирской медицины.- Т4, приложение 1.- 2005.-С. 3. Юшков, Б.Г. / Б.Г. Юшков, Н.А. Пятышкина // Реакция плаценты крыс на гипобарическую гипоксию в импульсном режиме в различные периоды эмбриогенеза // Вестник Уральской медицинской академической науки.-№1.-2006.-С.129- 4. Юшков, Б.Г. / Б.Г. Юшков, Н.А. Пятышкина // Характеристика плодов крыс при гипоксической гипоксии в различные эмбриональные периоды // Вестник Уральской медицинской академической науки.-№3(2).-2006. С.88- Другие публикации 1. Брыкина И.А. Роль вены пуповины в обеспечении фетоплацентаргого кровообращения / И.А. Брыкина, Н.А. Пятышкина // Материалы IX итоговой научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием «молодежь и медицинская наука в XXI веке».- Киров,2005.-С. 2. Пятышкина Н.А. Реакция адаптации пуповины плодов крыс в условиях гипоксии / Н.А. Пятышкина, И.А. Брыкина // Материалы XI межвузовской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии».- Санкт-Петербург, 2005.-С.-62- 3. Пятышкина Н.А. Макрометрическое исследование плаценты и пуповины плодов крыс при постгеморрагической анемии / Н.А. Пятышкина, И.А.
Брыкина // Материалы конференции «Молодые ученые в медицине». Казань.-2005.- С. 4. Пятышкина Н.А. Адаптация плаценты и пуповины беременных крыс в условиях гипоксии / Н.А. Пятышкина, Б.Г. Юшков, И.А. Брыкина, А.В.
Шишенина, А.В. Володарская //Материалы международной научной конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных».- Саранск,2005.-С.187- 5. Пятышкина Н. А Реакция плацентарного комплекса на гипобарическую гипоксию в различные эмбриональные периоды / Н.А. Пятышкина // Здравоохранение Башкортостана. – 2005.- спецвыпуск №7.-С.183- 6. Пятышкина Н.А., Брыкина И.А. Гистологическая оценка реакций пуповины крыс на воздействие гипобарической гипоксии и кровопотери / Н.А. Пятышкина, И.А. Брыкина // Научные труды I съезда физиологов СНГ.- Сочи, Дагомыс.-Т.2-2005.-С. 7. Пятышкина Н.А. Реакция пуповины крыс на гипобарическую гипоксию в различные периоды эмбриогенеза / Н.А. Пятышкина, И.А. Брыкина // Естествознание и гуманизм.-Томск.-2005.- Т.2,№4.- С.19- 8. Пятышкина Н.А. Реакция плаценты крыс на гипобарическое воздействие в различные эмбриональные периоды / Н.А. Пятышкина // XIII международное совещание и VI школа по эволюционной физиологии: материалы докладов и лекций.-Спб.-2006.-С.182- 9. Пятышкина Н. А. Влияние гипобарической гипоксии на внутриутробный плод. / Н. А. Пятышкина, Д. В. Щепкин // Материалы XI всероссийской научно-практическая конференции «Молодые ученые в медицине».—Казань.-2006.-С.219- 10. Пятышкина Н.А. Реакция плода на кровопотерю в различные этапы его формирования / Н.А. Пятышкина // XIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006».-Москва, 2066.-С.514- _ Подписано в печать 19.05.2008 г. Формат 60х84 1/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 150 экз. Заказ № 45.
Отпечатано в типографии ГОУ ВПО УГМА Росздрава, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3.