Нарушение формирования системы мать-плацента-плод на ранних этапах гестации рассматривается как фактор, во многом определяющий развитие осложнений во время беременности [4, 6, 32, 37].
В течение последних 10 лет вопросам исследования формирующейся системы мать-плацента-плод
посвящено большое число работ. Особенно много внимания уделялось патоморфологии спиральных
артерий плацентарного ложа матки и функциональной оценке маточно-плацентарного кровотока [2,
6, 5]. Накоплен большой материал, посвященный факторам, регулирующим процесс имплантации
и гестационные изменения в эндометрии. Однако к настоящему времени полученные данные недостаточно систематизированы, имеется ряд противоречий, что не позволяет в полной мере представить роль тех или иных механизмов, участвующих в фор-мировании этой системы на ранних сроках.
В связи с этим целью данного обзора является обобщение и систематизация современных данных литературы, посвященных формированию системы мать-плацента-плод на ранних этапах. Как известно, одним из пусковых моментов, включающих на ранних сроках беременности эмбрио-материнские, а в последующем – плодово-материнские взаимоотношения, является цитотрофобластическая инвазия, представляющая собой процессы миграции клеток трофобласта (поверхностного слоя клеток бластоцисты) в эндометрий и миометрий, благодаря чему создаются условия для формирования маточно-плацентарного кровообращения [1, 3, 39].
Бластоциста попадает в полость матки через 132–144 ч после оплодотворения яйцеклетки. В дальнейшем на ее поверхности начинают экспрессироваться рецепторы к LIF (leukemia inhibitory factor), который синтезируется в эндометрии в период «имплантационного окна» и обеспечивает дифференциацию цитотрофобласта в синцитиотрофобласт, а также экспрессию интегринов на поверхности эндометрия. В свою очередь бластоциста секретирует различные факторы, в том числе хорионический гонадотропин (ХГЧ) и интерлейкин-1 (ИЛ-1). Рецепторы к последнему представлены на поверхности клеток эндометрия в лютеиновую фазу цикла, и их активация приводит к секреции LIF.
На первом этапе происходит адгезия вневорсинчатого хориона. Затем у цитотрофобласта появляются инвазивные свойства за счет того, что вневорсинчатый хорион начинает экспрессировать особые виды интегринов, таких как интегрин α5β1, а также интегрин α1β1, обеспечивающих продвижение цитотрофобласта вглубь эндометрия. Адгезия клеток трофобласта к внеклеточному матриксу осуществляется за счет протеолитических свойств, которые находятся под контролем матриксных металлопротеиназ (MMPs). Установлено, что эти ферменты в основном секретируются в неактивном состоянии (в виде зимогенов) и в присутствии тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ
(TIMPs), секретируемых децидуальными клетками, теряют свою активность. Клетки трофобласта секретируют целый ряд MMPs, играющих ключевую роль в инвазии трофобласта в I триместре, среди которых особая роль принадлежит MMP-9, контролирующей глубину инвазии.
Инвазия вневорсинчатого хориона в децидуальную оболочку матки обеспечивает формирование маточно-плацентарного типа кровообращения и осуществляется в результате двух волн [16]. Первая волна инвазии цитотрофобласта начинается примерно с 5–6 нед гестации, когда вневорсинчатый трофобласт постепенно окружает наружные стенки децидуальных капилляров и внутриэндометриальных веточек спиральных артерий, в результате чего вокруг этих сосудов образуется цитотрофобластический щит. Показано, что клетки трофобласта движутся вглубь, т.е. от наружных стенок капилляров к внутренним. Сначала внутрисосудистый цитотрофобласт, замещающий эндотелиоциты, располагается на внутренней поверхности сосудистых стенок, затем его комплексы из разрозненных и примыкающих друг к другу клеток частично перекрывают просвет артерии. В заключение формируется обтурирующая цитотрофобластическая «пробка». Внутрисосудистые «пробки» закупоривают практические все децидуальные капилляры, но действуют наподобие фильтра; они не позволяют плазме (и некоторым клеткам крови – эритроцитам) проникать в кровяное
русло, из которого в дальнейшем будет образовываться межворсинчатое пространство [36].
Установлено, что благодаря указанным изменениям, парциальное давление кислорода (PO ) над
«пробками» повышается, а под ними – снижается, в результате чего снижается перекисное окисление липидов в клетках эндотелия спиральных артерий. Эти изменения обеспечивают вазодилатацию за счет увеличения уровня простациклина, так называемого простагландина I2 (PGI2), и снижения тромбоксана A2 (TXA2). Кроме того, рост PO уменьшает продукцию вазоконстриктора – эндотелина 1 (ET-1). Показано, что в данных условиях создаются оптимальные условия для органогенеза плода [20].
Дополнительно вазодилатация обеспечивается за счет высвобождения эндотелиальными клетками спиральных артерий оксида азота опосредованно через ЕТ-1. Рост PO в плаценте (в I триместре PO плаценты ниже PO эндометрия) происходит вплоть до 8–12 нед беременности. В фундаментальных исследованиях показано, что эмбрион не имеет собственной системы защиты от свободных радикалов и его защита от оксидативного воздействия обеспечивается низким уровнем PO [30].
Можно предположить, что существование «пробок» в капиллярах эндометрия теоретически должно сопровождаться агрегацией эритроцитов матери выше «пробок», а также интенсивным образованием тромбов. Однако этого не происходит благодаря действию местных факторов (тромбомодулина, тканевого фактора и активатора плазминогена), регулирующих локальный гемостаз, которые обеспечивают постоянство кровотока в спиральных артериях и предотвращают экстравазацию, следующую за инвазией вневорсинчатого трофобласта.
Как известно, тромбомодулин (TM) секретируется эндотелиальными клетками и активируется протеином C, который в свою очередь обладает протеолитическими свойствами и блокирует образование кровяных сгустков. Таким образом, благодаря своему антикоагулянтному свойству, TM предотвращает образование внутрисосудистых тромбов [33].
Нужно отметить, что секреция прокоагулянтных тканевых факторов (TF), расположенных на мембранах клеток эндометрия в секреторную фазу и периваскулярных децидуальных клетках, регулируется прогестероном. Гемостатическое действие TF обеспечивается за счет синтеза тромбина, осуществляющего трансформацию фибриногена в фибрин. Одновременно происходит блокирование фибринолиза в децидуальной ткани за счет стимуляции ингибитора активатора плазминогена 1 (PAI-1) и снижения содержания тканевого и урокиназного активаторов плазминогена (tPA, uPA).
Таким образом, физиологическая роль «пробок» в капиллярах децидуальной ткани заключается в обеспечении защиты эмбриона от высокого сосудистого давления в лакунах. Показано, что при спонтанном прерывании беременности внутрисосудистые «пробки» не обнаруживаются, что приводит к поступлению материнской крови в наполненные внутриворсинчатые лакуны [37]. Начиная с 8-й нед беременности, парциальное давление кислорода в трофобласте резко возрастает (в 2,5 раза) за счет увеличения поступления материнской крови и усиления активности антиоксидантных ферментов – каталаз, что приводит к активации оксидативных реакций. Указанные изменения являются пусковым механизмом для дифференцировки плаценты. Однако при дефектах антиоксидантной защиты отмечается нарушение нормального формирования фето-материнского комплекса, что приводит к осложненному течению беременности как на ранних, так и на поздних сроках гестации [31].
Установлено, что нарушение первой волны инвазии цитотрофобласта клинически проявляется ранними потерями беременности в виде анэмбрионий, ранних спонтанных абортов, неразвивающейся беременности [3]. Анэмбрионические нарушения (пустые хориальные мешки и хориальные мешки с гипоплазией эмбриобласта) относят к бластопатиям, обусловленным поверхностной имплантацией.
При морфологическом исследовании соскобов эндометрия выявляется слабая инвазия цитотрофобласта, отсутствие симпластических комплексов в составе щита, окружающего хориальный мешок. В большинстве случаев данная патология обусловлена хромосомными нарушениями, представляющими собой часть нарушений общей генетической программы развития, которую несет в себе трофобластическая оболочка бластоцисты как родоначальник экстраэмбриональных провизорных органов. Кроме того, важную роль играет неадекватное клеточное окружение в эндометрии.
При изучении соскобов из полости матки при ранних спонтанных абортах удалось выявить остановку роста ворсин, проявляющуюся отсутствием формирования их якорных типов (источников пролиферирующего цитотрофобласта), которые свидетельствуют о завершении первой волны инвазии [3].
При неразвивающейся беременности цитотрофобластическая инвазия характеризуется рядом особенностей. Так, при недостаточности желтого тела ослабление цитотрофобластической инвазии обусловлено ретардацией железистого аппарата и снижением темпов децидуализации стромы эндометрия, а при антифосфолипидном синдроме циркулирующие материнские антитела непосредственно влияют на пролиферативный потенциал ворсинчатого цитотрофобласта, тем самым
ограничивая его внутрисосудистую инвазию [3]. Вторая (завершающая) волна инвазии цитотрофобласта в спиральные сосуды миометрия приходится на 13–18-ю нед гестации и сопровождается появлением большого числа многоядерных гигантских клеток. Установлено, что источником инвазивного цитотрофобласта являются якорные ворсины. Часть клеток трофобласта в «пробках» мигрирует к внутренней поверхности стенок спиральных артерий миометрия, затем попадает в периваскулярное пространство. Этот феномен обеспечивает постепенную потерю мышечного слоя средней и внутренней оболочек артерий [18]. Последняя замещается фибриновыми депозитами, которые не позволяют сосудам сокращаться. Клетки цитотрофобласта постепенно приобретают фенотипические свойства эндотелиальных [34]. Таким образом, в спиральных артериях отмечается полная гестационная перестройка с участием как интерстициального, так и внутрисосудистого цитотрофобласта, формирующего цитотрофобластические «пробки».
Указанные анатомические и гемодинамические процессы можно зарегистрировать с помощью допплерометрического исследования маточных артерий: на кривых скоростей кровотока маточных артерий исчезает отрицательный зубец и увеличивается диастолический, что свидетельствует о снижении периферического сопротивления. Данная допплерометрическая картина проявляется примерно с 18-й нед беременности, что совпадает с замещением коллагена и эластина и трансформацией спиральных артерий матки, но в отдельных случаях занимает дополнительно несколько нед (нередко дикротическая выемка при допплерометрическом исследовании выявляется и в 22–26 нед).
При наличии у беременной тромбофилии эритроциты матери оседают над «пробкой», что способствует гиперкоагуляции, ухудшению кровоснабжения формирующейся плаценты и препятствует миграции трофобласта [29]. Нарушение второй волны инвазии трофобласта приводит
к развитию преэклампсии и синдрому задержки роста плода. В современных представлениях
об этиопатогенезе этих осложнений беременности доминирует гипотеза о решающей роли недостаточности второй волны цитотрофобластической инвазии с последующей редукцией объема
маточно-плацентарного кровотока и возрастающей ишемией плаценты.
Многие авторы считают, что ослабление инвазивного потенциала цитотрофобласта определяется главным образом состоянием окружающего матрикса – снижением экспрессии интегринов либо полиморфизмом гена ТМ, или нарушением метаболизма глюкозы, а также дефектами децидуализации [21].
При развитии синдрома задержки роста плода (СЗРП) обнаруживаются нарушения цитотрофобластической инвазии, подобные таковым при преэклампсии. Однако при СЗРП нарушения
цитотрофобластической инвазии обычно имеют изолированную форму [3].
Известно, что во время беременности происходит снижение сосудистого сопротивления, как системного, так и на уровне матки, а также снижается ответная реакция на воздействие вазопрессоров (вазоконстрикторов). Тонус маточно-плацентарных сосудов регулируется различными
факторами. Эту регуляцию схематически можно представить следующим образом: вазоконстрикторами являются эндотелины и энкефалины, а вазодилататорами – оксид азота и гуанилатциклаза. Указанные вещества участвуют в регуляции сосудистого тонуса плаценты [27, 28].
В настоящее время общепризнанным является факт, что эндотелиальные клетки, а также эндокринные факторы и нервная система участвуют в регуляции вазомоторного тонуса и препятствуют агрегации тромбоцитов.
Согласно общепризнанному мнению, эндотелин является одним из мощнейших вазоконстрикторов, он регулирует циркуляцию в системе мать-плацента-плод и разрушается ферментом – энкефалиназой, продукция которого в свою очередь контролируется прогестероном. Установлено, что в середине лютеиновой фазы (пик прогестеронового влияния) соотношение эндотелин/энкефалиназа смещается в сторону снижения эндотелина, в связи с чем во время имплантации сосуды эндометрия нечувствительны к вазоконстрикции. При СЗРП и преэклампсии наблюдается повышение содержания
ЕТ-1 в кровеносном русле матери и пуповинной крови, также увеличивается его экспрессия в ворсинах плаценты [23].
В нормальных условиях эндометрий по механизму обратной связи высвобождает вазодилататор – оксид азота (NO) и триггеры, участвующие в регуляции местного кровоснабжения [22]. Оксид азота свободно диффундирует через клеточную мембрану, попадает в миоциты, окружающие сосуды, и в результате активации циклического гуанозинмонофосфата происходит вазодилатация [27]. Как известно, во время беременности продукция NO возрастает [26], что необходимо для обеспечения адекватного маточно-плацентарного кровотока, а введение блокаторов синтеза NO или гуанилатциклазы, наоборот, приводит к вазоконстрикции.
Эстрогены (в частности, эстрадиол) обладают как прямым (т.е. негеномным), так и непрямым (путем синтеза белков) вазодилатирующим эффектом на маточные сосуды (через ЕТ-1, NO и простангландины) [12]. Так, эстрогены способствуют проникновению ионов кальция в клетки эндотелия, что приводит к высвобождению NO опосредованно через активацию фермента синтазы, обеспечивают релаксирующий эффект через гуанилатциклазу, а также снижают синтез ЕТ-1. Прогестерон в свою очередь контролирует воздействие вазопрессина на маточные сосуды.
Нужно отметить, что в регуляции сосудистого тонуса участвуют также и простагландины, их воздействие осуществляется за счет аутои паракринного эффектов (вазоконстрикторами являются PGF2, TXA2; вазодилататорами – PGE2, PGD2, PGI2). В норме во время беременности соотношение простациклин/тромбоксан постепенно увеличивается. Простациклин (PGI2), который синтезируют сосуды хориона, обладает вазодилатирующим и антиагрегантным эффектами. Противоположным эффектом обладает TXA2, синтезирующийся тромбоцитами; он является мощным вазоконстриктором
и стимулирует агрегацию тромбоцитов и сократимость миоцитов. При физиологическом течении беременности внутрисосудистые «пробки», образуемые вневорсинчатым хорионом в месте разветвления спиральных артерий и в межворсинчатом пространстве, блокируют окислительные процессы липидов, расположенных на мембране, что в свою очередь приводит к снижению уровня TXA2 [27]. Превалирование PGI2 над TXA2 реализуется вазодилатацией и уменьшением сопротивления сосудистой стенки. При преэклампсии, в патогенезе которой лежит неадекватная инвазия вневорсинчатоготрофобласта в эндо- и миометрий, внутрисосудистые «пробки» не образуются, что приводит к снижению соотношения PGI2/TXA2 (за счет снижения синтеза PGI2). Это выражается, во-первых, в повышении чувствительности материнских сосудов к ангиотенизину II, во-вторых, в отсутствии вазодилатации и, в-третьих, в образовании локальных микротромбов. По данным различных авторов, у 57% у женщин с СЗРП и 74% с артериальной гипертензией при патоморфологическом исследовании последов выявляются зоны инфарктов и фибриноидные депозиты [7, 25].
Некоторые исследователи считают, что адренокортикотропный гормон (АКТГ), который выявляется как в материнском, так и в плодовом кровотоке, является более мощным вазодилататором, чем PGI2 [38]. При преэклампсии или СЗРП в артериях пуповины регистрируется повышенный уровень АКТГ (что обусловлено ответной реакцией на стресс и гипоксемию) и отмечается характерное снижение кровотока.
В то же время кортикотропин-рилизинг фактор (КРФ) является еще более мощным вазодилататором, его активность в 50 раз сильнее, чем у PGI2. Уровень КРФ повышается у беременных с артериальной гипертензией или при СЗРП, при этом пусковым механизмом считается снижение плацентарного кровотока. При повреждении эндотелия вазодилатирующая активность кортикотропинов снижается. Однако в регуляции маточно-плацентарного кровотока могут участвовать вазомоторные пептиды, такие как вазоинтерстициальный пептид (ВИП), вещество P (SP) и пептид, участвующий в синтезе
кальцитонина (CGRP – calcitonin generelated peptide), которые синтезируются нервными волокнами, расположенными вблизи маточных сосудов. ВИП и SP оказывают вазодилатирующее действие на сосуды матки, чувствительные к вазопрессину, и на сосуды ворсин, контролируемые PGF2. КРФ является ростовым фактором для эндотелиальных клеток сосудов пупочной вены и ангиогенным фактором при ишемии [35]. В экспериментальных исследованиях показано, что КРФ подавляет артериальную гипертензию, стимулированную введением L-NAME (аналога L-аргинина, который блокирует синтазу NO), а также снижает артериальное давление у плода. При этом КРФ не влияет на массу плода [14], так как не проникает через фетоплацентарный барьер, а только корригирует дефицит NO у матери.
На формирование и функционирование комплекса мать-плацента-плод существенное влияние оказывают иммунологические взаимоотношения между матерью и плодом [8]. Во время имплантации эмбрион подвергается различным видам иммунных атак: клеточноопосредованному лизису (с участием естественных киллеров – NK) и лизису за счет цитотоксических антител, активируемых комплементом. В физиологических условиях эмбрион защищен от воздействия указанных факторов, благодаря секреции цитокинов и локальных иммуносупрессоров.
Огромную роль в обеспечении адекватной инвазии трофобласта играют молекулы главного комплекса гистосовместимости, которые представлены классическими молекулами HLA I и II классов (HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DR, HLA-DQ, HLA-QP), а также неклассическими молекулами (HLA-G, HLA-E, HLA-C). Клетки трофобласта при контакте с материнской кровью не могут синтезировать HLA-антитела I и II классов. В то же время на вневорсинчатом хорионе в области взаимодействия эмбриона с эндометрием экспрессируется HLA-G, где отсутствуют антигены HLA I и II классов, что обеспечивает иммунную
толерантность во время беременности, одновременно блокируется NK-опосредованный ответ,
так как клетки трофобласта распознаются как свои собственные [15].
К иммунным факторам, принимающим участие в становлении системы мать-плацента-плод, также относятся цитокины, в частности интерлейкины, которые участвуют в различных этапах инвазии трофобласта. Так, роль провоспалительных (ИЛ-2) и противовоспалительных цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-13) заключается в обеспечении взаимодействия между иммунной системой матери и эмбриона, а в дальнейшем – плода. Эти процессы в настоящее время продолжают активно изучаться, так как не полностью расшифрованы механизмы их прямого влияния на клетки трофобласта. Среди цитокинов необходимо особо упомянуть об ИЛ-1 и ИЛ-6, продуцируемых трофобластом, которые по механизму аутокринной регуляции стимулируют дифференцировку вневорсинчатого хориона [10]. ИЛ-1b блокирует действие трансформирующего ростового фактора TGF-b по механизму обратной
связи и таким образом стимулирует инвазивные свойства [24]. И наоборот, ИЛ-12 блокирует инвазию трофобласта путем воздействия на MMPs и TIMPs.
Цитокины также участвуют в развитии трофобласта: CSF-1, GM-CSF и G-CSF секретируются в больших количествах децидуальной тканью и связываются с рецепторами трофобласта на ранних этапах инвазии. CSF-1 участвует в росте трофобласта, в то время как GM-CSF напрямую контролирует его адгезивные свойства. Рецепторы к G-CSF необходимы для имплантации и выявляются на трофобласте и децидуальной ткани.
Иммуносупрессивные цитокины ИЛ-6 блокируют экспрессию рецепторов ИЛ-2, которые стимулируют пролиферацию цитотоксических клеток (T-лимфоцитов и NK-клеток), B-лимфоцитов и развитие антителзависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности. Интерлейкин-10 играет ключевую роль в предотвращении резорбции эмбриона за счет блокирования действия интерферона-γ и фактора некроза опухоли α.
Прогестерон также участвует в поддержании беременности за счет своей противовоспалительной активности. Он блокирует фагоцитоз и пролиферацию лимфоцитов в матке либо напрямую (за счет блокирования CD4+ на T-лимфоцитах и пролиферации ИЛ-1), либо опосредованно (за счет стимуляции высвобождения лимфоцитами двух иммуносупрессорных факторов – Т-супрессор-индуцированного
фактора и прогестерон-индуцированного блокирующего фактора – PIBF). PIBF блокирует лизис фибробластов эмбриона, осуществляемый NK-клетками, и предотвращает секрецию фактора некроза опухоли α цитотоксическими клетками (T-лимфоцитами, NK-клетками и др.). Прогестерон также обладает иммуносупрессивным свойством и действует совместно с PGE, что в итоге блокирует пролиферацию Т-лимфоцитов [13].
Противокомплементарная активность обеспечивается за счет экспрессии на поверхности эмбриона антикомплементарных молекул: мембранных белков комплемента (CD46), протектинов (CD59, препятствующих связыванию комплемента с антителом) и фактора, ускоряющего инактивацию комплемента DAF (CD55). Указанные молекулы экспрессируются на мембранах гамет, оплодотворенных яйцеклетках и бластоцистах, что обеспечивает трансформацию цитотоксических клеток в блокирующие антитела. При недостаточной экспрессии указанных молекул происходит гуморально-опосредованное прерывание беременности [13] .
Рецепторы, активирующие пролиферацию пероксисом (PPARs), являются факторами транскрипции, они относятся к семейству лигандов, активирующих ядерные рецепторы, и играют важную роль в энергетическом метаболизме. PPARγ экспрессируются исключительно на ворсинчатом цитотрофобласте и синцитиотрофобласте, а также на вневорсинчатом цитотрофобласте. Функция PPARγ заключается в регуляции инвазии трофобласта и контроле его метаболизма. В экспериментах на животных установлено, что при недостаточном поступлении кислорода к трофобласту за счет снижения перфузии стимуляция PPARγ-рецепторов предотвращает развитие гипоксии [17]. Механизм действия заключается в стимуляции дифференцировки цитотрофобласта под влиянием PPARγ в синцитиотрофобласт, который менее чувствителен к гипоксии, одновременно происходит блокирование процессов апоптоза.
Кроме того, в процессах инвазии трофобласта участвует ингибитор активаторов плазминогена-1 (PAI-1). Он относится к группе ингибиторов сериновых протеаз (серпинам) и называется также Серпин-1. PAI-1 является основным антагонистом тканевого активатора плазминогена (tPA) и активатора урокиназного типа (uPA). Экспрессия uPA была выявлена на вневорсинчатом трофобласте, гена uPA mRNA – на цитотрофобласте. Более того, рецептор uPA экспрессируется и на вневорсинчатом трофобласте. Помимо uPA на трофобласте обнаружены блокаторы uPA и tPA (т.е PAI-1 и PAI-2) [9]. В процессе подготовки к имплантации под влиянием прогестерона в эндометрии происходит повышение содержания PAI-1 и снижение уровней активаторов плазминогена тканевого и урокиназного типов, металлопротеиназ матрикса и вазоконстриктора – ЕТ-1. Эти физиологические механизмы направлены на предотвращение образования геморрагии при дальнейшей инвазии трофобласта. На инвазивном цитотрофобласте экспрессируется только PAI-1, который контролирует
процесс инвазии [19]. Гонадотропин-рилизинг гормон (GnRH) I и II типов усиливает инвазию трофобласта путем увеличения соотношения экспрессии uPA/PAI-1 опосредованно через рецепторы [11], а tPA и PAI-2 были обнаружены на ворсинчатом синцитиотрофобласте, где они участвуют в регуляции фибринолиза.
Таким образом, цитотрофобластическая инвазия является ключевым моментом формирования системы мать-плацента-плод и осуществляется как последовательный многоступенчатый процесс структурноункциональных изменений. В регуляции этого процесса участвуют многочисленные гормональные, сосудистые, иммунологические, молекулярно-генетические и другие факторы. Нарушение механизмов имплантации и плацентации может быть вызвано повреждением на любом из этапов их взаимодействия, что сопровождается неадекватной гестационной перестройкой и в дальнейшем приводит к широкому спектру патологии: неразвивающейся беременности, спонтанному аборту, преэклампсии, преждевременной отслойке нормально расположенной плаценты, задержке внутриутробного роста плода и перинатальным потерям.
