Снижение оксигенации или гипоксия плода – одно из наиболее частых последствий осложненной беременности [1]. По данным Министерства здравоохранения Российской Федерации, антенатальная смертность в 2019 г. составила 93% всех мертворождений и 73% всей перинатальной летальности [2]. К наиболее значимым установленным причинам мертворождения, по данным международных исследований, относится гипоксия плода, которая в различных популяциях составляет до 44% всех причин [1].
Учитывая превалирующее значение антенатальной гибели плодов в общей структуре летальности, методы прогнозирования, диагностики и мониторинга хронической гипоксии плода приобретают особенное значение. Обусловленная плацентарной недостаточностью хроническая гипоксия клинически проявляется синдромом задержки роста плода (ЗРП). Это состояние является одним из наиболее значимых предикторов мертворождения, и по данным Lawn J.E. et al. во всем мире примерно у половины из 2,2 млн мертворожденных был установлен диагноз ЗРП [3].
Многочисленные клинические исследования показали, что у плода с хронической гипоксией и задержкой роста обнаруживаются значительные изменения в структуре и функции сердечно-сосудистой системы [4]. Изучение вариабельности сердечного ритма предоставило доказательства в поддержку того, что человеческий плод с задержкой роста также демонстрирует скомпрометированный вегетативный контроль сердечно-сосудистой функции. Эти исследования предполагают повышенную уязвимость к нестабильности артериального давления, системную гипоперфузию, снижение концентраций кислорода и глюкозы, питающей мозг плода.
Значительное нарушение транспорта кислорода к плоду подвергает его риску смерти или длительному нарушению функций. Среди выживших с тяжелой гипоксической травмой, полученной внутриутробно, наиболее частой патологией являются неврологические нарушения, включая церебральный паралич. И в настоящее время частота регистрируемых случаев неонатальной энцефалопатии составляет 3,0 на 1000 всех родов [5].
Этиология и патофизиология гипоксических повреждений
В современной перинатологии особое внимание уделяется профилактике гипоксического повреждения органов, в частности головного мозга. Выделяют материнскую, внутриматочную, пупочную, плацентарную и плодовую причины гипоксии [6]. Гипоксия и гипоксические поражения встречаются пренатально примерно в 80%, а перинатально – в 10–20% случаев [7]. У плода есть компенсаторные механизмы для преходящей гипоксии во время родов, но продолжительная непрерывная гипоксия плода может привести к ацидозу с гибелью клеток, повреждению тканей, недостаточности функции органов и, возможно, смерти. В условиях прогрессирующей гипоксии плод переживает три стадии: преходящая гипоксия без метаболического ацидоза, гипоксия тканей с риском метаболического ацидоза и гипоксия с метаболическим ацидозом [8].
При этом реакция плода на кислородное голодание, также как и в остром случае, регулируется вегетативной нервной системой через парасимпатические и симпатические механизмы. Эти механизмы реализуются через следующие компенсаторные реакции: 1) снижение частоты сердечных сокращений; 2) снижение потребления кислорода за счет замедления нежизненно важных процессов, таких как большие движения = двигательная активность; 3) перераспределение сердечного выброса в пользу приоритетных органов, таких как сердце (cardiac sparing), мозг (brain sparing) и надпочечники и 4) переход к анаэробному клеточному метаболизму [8].
Допплерометрия
Ультразвуковое допплеровское исследование играет фундаментальную роль в диагностике плодов с задержкой роста, выявлении плодов с угрожающей степенью анемии и другой внутриутробной патологии. Сочетание допплеровского исследования пупочной, средней мозговой артерии и биометрии является лучшим инструментом для выявления плодов с задержкой роста с высоким риском неблагоприятного исхода и может сыграть важную роль в выборе оптимального времени для родоразрешения при данной патологии [9].
Плоды с задержкой роста реагируют на недостаточное потребление питательных веществ и кислорода нарушением работы эндокринной, сердечно-сосудистой, гематологической и нервной систем. У плода могут возникнуть многочисленные осложнения в неонатальном периоде – некротический энтероколит, неонатальная асфиксия, аспирация мекония, гипогликемия и другие метаболические нарушения [10]. Среди этих осложнений нарушение когнитивной функции является наиболее важным из-за его опасного воздействия на жизнь новорожденного. Кроме того, нарушение функций сердечно-сосудистой системы в антенатальном периоде является значительным фактором риска хронической гипертонии и ишемической болезни сердца для последующей жизни [11].
Следовательно, для прогнозирования и предотвращения этих осложнений приоритет в исследовании должен быть у маркеров нарушения функции центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы.
Помимо уже стандартных расчетных индексов кровотока – систоло-диастолического соотношения и пульсационного индекса, новые оцениваемые параметры могут иметь значение для прогнозирования исходов в отношении поражения центральной нервной системы. Это, например, увеличение пиковой систолической скорости в средней мозговой артерии у плодов с ЗРП без анемии [8], определение А-волны в ductus arteriosus и церебро-плацентарное соотношение [5], признаки церебральной вазодилатации и перераспределения кровотока при brain-sparing эффекте [8]. Кроме того, исследуются и в настоящий момент известны характерные для плодов с задержкой роста признаки повышения сосудистого сопротивления в плаценте, сокращение длины систолических скоростей в аорте и легких и пиковой скорости в легочных сосудах, но увеличении пиковой скорости в аорте [10]. Также у плодов с задержкой роста может формироваться cardiac-sparing эффект, характеризующийся уменьшением фракции выброса обоих желудочков, гипертрофией миокарда без дилатации желудочков, что связано с тяжелым ацидозом плода и является прогностически неблагоприятным. У плодов с асфиксией cardiac-sparing эффект может включать ишемию и некроз миокарда [12].
Обнаружение гипоксически индуцированной циркулирующей внеклеточной РНК плода в крови матери
В то время как наиболее широко используемые тесты либо регистрируют частоту сердечных сокращений плода (для выявления паттернов, связанных с низким уровнем кислорода у плода), либо основаны на допплерометрических параметрах кровотока (например, признаках повышенного сосудистого сопротивления в пупочной артерии), хотя и позволяют определить наличие значительной гипоксии плода, но ни один из них не является абсолютно достоверным при определении уровня тяжести гипоксии, не может оценить ацидемический статус плода в количественном выражении (например, pH крови плода). Кроме того, возможное объяснение того, почему результаты этих исследований недостаточно точны, заключается в том, что они сообщают о реакции плода на гипоксию. И, вероятно, значительная гетерогенность будет наблюдаться между плодами в ответ на разные уровни гипоксии. Поэтому поиск неинвазивных способов определения биохимического/молекулярного выхода при гипоксии плода особенно актуален.
Измерение циркулирующей внеклеточной ДНК для скрининга анеуплоидии плода, впервые продемонстрированное 12 лет назад [13], уже получило широкое клиническое применение. Нуклеиновые кислоты выделяются из многих органов, но в периоде беременности многие из них имеют плацентарное происхождение, в то время как другие могут быть отнесены к тканям плода и материнской иммунной системе [14]. При этом, циркулирующие нуклеиновые кислоты, инкапсулированные внутри липидной мембраны, защищающей их от расщепления ДНКазами и РНКазами, уникально стабильны в материнском кровотоке, в отличие от циркулирующих внеклеточных РНК, период жизни которых в кровотоке очень недолог. Первоначально считалось, что этот клеточный «мусор» неактивен, но недавние данные показали, что циркулирующие нуклеиновые кислоты могут играть роль в межклеточном взаимодействии. РНК может секретироваться в определенной упаковке, что позволяет их эндоцитоз удаленными клетками, где они могут реализовывать свою функцию, например, стимулируя провоспалительный ответ, характерный для преэклампсии [15, 16].
Концентрации циркулирующих плодовых внеклеточных РНК некоторых генов изменяются с такой предсказуемостью в течение всей беременности, что по их материнской сигнатуре можно определить гестационный возраст с точностью, сравнимой с ультразвуковыми измерениями плода [17]. Какие конкретные механизмы увеличивают уровни циркулирующих плодовых вкРНК – клеточная гибель, метаболические (регуляторные) процессы или то и другое, в настоящий момент остается открытым вопросом [15, 16].
Наибольшее количество исследований проводилось в группах пациенток с такими осложнениями беременности, как преэклампсия, преждевременные роды и ЗРП. При этом интересно отметить, что для преэклампсии характерным является более высокие уровни обнаруживаемых нуклеиновых кислот, что можно объяснить процессами апоптоза в синцитиотрофобласте ускоренных гипоксией и оксидативным стрессом, в то время как для ЗРП и нормотензии эти процессы не характерны [18]. В случае с ЗРП поиск специфичных нуклеиновых кислот, помимо прогностической ценности, имеет еще и другую важную цель – отличить плоды с хронической гипоксией от тех, чьи размеры меньше нормальных, но не обусловлены патологическими процессами.
В настоящее время изучается возможность использования анализа циркулирующих нуклеиновых кислот для диагностики или прогнозирования таких осложнений беременности как преэклампсия, ЗРП, спонтанные преждевременные роды, трофобластическая болезнь, приращение плаценты, синдром фето-фетальной трансфузии и пороки сердца плода [19]. Данные уже имеющихся исследований многообразны, иногда уникальны и требуют уточнения [19]. В недавнем исследовании Hannan N.J. et al. обнаружение сочетания двух мРНК EMP1 (Epithelial Membrane Protein 1) и PGM5 (Phosphoglucomutase 5) имело высокую предсказательную ценность для ЗРП (AUC 0,92, 95% CI 0,86–0,98). Авторы этого же исследования считают, что мРНК EMP1 представляется наиболее многообещающим маркером плацентарной недостаточности [20].
Открытие циркулирующих плацентарных и плодовых нуклеиновых кислот — это совершенно новый неинвазивный подход к пониманию патофизиологии беременности и, возможно, наиболее перспективный в разработке новых методов прогнозирования осложнений беременности и мониторинга состояния плаценты.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) в диагностике плацентарной недостаточности
В настоящее время золотым стандартом для диагностики и прогнозирования ЗРП остаются ультразвуковая биометрия и допплерография маточных и пупочных сосудов. Эти методы являются косвенной и вторичной оценкой, потому что основная причина ЗРП – плацентарная недостаточность – исследуется незначительно. Хорошо известные разнообразные макроскопические и гистологические изменения плаценты, особенности ее структуры, а также некоторые параметры ее физиологии (перфузия) могут быть исследованы при МРТ антенатально.
При этом измерение перфузии плаценты является наиболее многообещающим. МРТ с диффузионным взвешиванием (DWI или DW-MRI) или диффузно-тензорная МРТ (DTI) могут предоставить дополнительную функциональную информацию о плаценте [21]. Изображение DWI с измеряемым коэффициентом диффузии (ИКД) (ADC — Apparent Diffusion Coefficient) показывает изменения диффузии и перфузии из-за диффузионного движения молекул воды [22]. Известно, что значения ИКД быстро снижаются в ответ на острые ишемические события без реперфузии [23]. Основываясь на этом принципе, недавние исследования показывают, что DWI как часть МРТ плода является дополнительным инструментом для выявления любых ишемических изменений плаценты для прогнозирования тяжести ЗРП и выбора тактики их ведения. Кроме изучения структуры и функциональности плаценты, МРТ также имеет большую перспективу в исследовании функционального состояния плодов. В сравнительном исследовании Perrone S. et al. показателей МРТ легких плодов с задержкой роста было выявлено несколько потенциальных маркеров зрелости легочной ткани, что в дальнейшем может способствовать принятию решения об оптимальном времени родоразрешения [24].
Заключение
Адекватная оценка функционального состояния плода, своевременная диагностика гипоксических состояний плода остаются нерешенными проблемами акушерства. На сегодняшний день существуют разные методы оценки функционального состояния плода. К сожалению, у каждого из них существуют свои ограничения и недостатки, и это не позволяет достаточно точно прогнозировать тяжелые исходы для новорожденных или мертворождение.
При этом следует признать отсутствие единых подходов к диагностике гипоксии плода и алгоритмов действий при ее выявлении, что требует от современного акушерства дальнейших исследований в этом направлении.
Перспективным исследованием в антенатальном периоде остается допплерометрическая оценка кровотоков; в то же время большие надежды связаны с МРТ-исследованием плацентарной недостаточности и оценкой функционального состояния плода, анализом циркулирующих плодовых нуклеиновых кислот в крови матери как маркеров акушерской или плодовой патологии.
