Плацента является провизорным органом, который развивается и существует только во время беременности. Соединяясь со стенкой и сосудами матки, она обеспечивает обмен питательных веществ и газов, защиту от ксенобиотиков и синтез ряда белков, направленных на рост и развитие плода. В этой связи поражения плаценты закономерно могут приводить к различным нарушениям как плода, так и самой беременной [1]. Это касается как нарушений развития, так и гибели плода и новорожденного.
Действительно, согласно данным Росстата за 2010 г., поражения плаценты обусловили мертворождение и раннюю неонатальную смерть соответственно в 45,3% [2] и в 17,2% случаев [3]. При этом наиболее часто поражения плаценты и пуповины регистрируются в качестве причин развития антенатальной и интранатальной гипоксии [4, 5].
Ведущую роль в обеспечении обменных процессов между матерью и плодом отводят клеткам трофобласта, выстилающим поверхность ворсин плаценты и контактирующим с материнской кровью [6]. По мнению Aplin J.D. [7], следует выделять четыре типа клеток трофобласта, отличающихся фенотипически и функционально: цитотрофобласт, синцитиотрофобласт, вневорсинковый трофобласт и гигантские клетки трофобласта.
Примечательно, что уже во время имплантации бластоцисты (через 6–8 дней после оплодотворения) отмечается разрастание трофобласта в виде тяжей клеток, контактирующих со слизистой оболочкой матки, с дифференцировкой его на цитотрофобласт и синцитиотрофобласт [8]. Последний образуется в результате процессов синцитиализации, то есть путем дифференцировки и сплавления (объединения) клеток поверхностного трофобласта. В результате синцитиотрофобласт состоит из многоядерных или гигантских клеток различной величины и формы и формирует непрерывной наружный слой ворсин плаценты.
Вневорсинковый трофобласт характеризуется инвазивным потенциалом, то есть внедрением клеток интерстициального трофобласта в децидуальную оболочку и внутреннюю треть миометрия. Помимо этого, клетки интерстициального трофобласта дифференцируются в эндоваскулярный трофобласт и эндожелезистый (внутрижелезистый) трофобласт, которые внедряются соответственно в спиральные артерии и железы матки [9].
Следует отметить, что одним из механизмов, определяющих развитие трофобластной инвазии, считается наличие градиента напряжения кислорода [10]. Так, на момент имплантации внутриматочное напряжение кислорода составляет 3% [11], а в децидуальной ткани и миометрии – 8–12% [12]. Подобный градиент напряжения кислорода приводит к прямой инвазии клеток трофобласта в децидуальную ткань и миометрий [13]. В результате эндожелезистой инвазии вневорсинкового трофобласта происходит замещение эпителия маточных желез, обеспечивающее гистиотрофное питание эмбриона до формирования маточно-плацентарного кровотока [14].
Важно, что процессы внедрения вневорсинкового трофобласта сопровождаются ремоделированием тканей и кровеносных сосудов матки в виде замещения эндотелия клетками трофобласта и увеличения просвета спиральных артерий, что приводит к уменьшению сопротивления тока крови и, соответственно, к повышению маточно-плодового обмена. При этом ремоделирование сосудов проявляется не только замещением эндотелия клетками трофобласта, но и образованием специфического волокнистого внеклеточного матрикса, замещающего эластические волокна и гладкомышечные клетки сосудов. Более того, клетки трофобласта, выстилающие артерии матки, приобретают своеобразный псевдоэндотелиальный фенотип, способствующий повышению целостности стенки сосудов, а также препятствующий свертыванию крови и иммунной реактивности [15]. Результатом вышеописанных процессов является формирование эффективного маточно-плодового кровотока к концу I триместра.
Необходимо добавить, что, помимо интерстициальной и эндоартериальной (внутриартериальной), наблюдаются эндовенозная (внутривенозная) и эндолимфатическая (внутрилимфатическая) инвазии трофобласта. Так, по данным N. He et al. [16], уже на 5-й неделе гестации примерно в 10% всех маточных вен плацентарного ложа наблюдаются признаки эндовенозной инвазии трофобласта. В результате эндовенозной и эндолимфатической инвазии клетки трофобласта, несомненно, попадают в общий кровоток беременной и, соответственно, могут лежать в основе выявления фетальной ДНК и клеток в материнской крови, начиная с 6-й недели [17]. Биологический смысл подобного явления, видимо, связан с формированием материнской иммунологической толерантности и иммунитета к развивающемуся эмбриону.
Примечательно, что в результате агрегации и слияния клеток интерстициального вневорсинкового трофобласта образуются многоядерные гигантские клетки трофобласта, ограничивающие, тем самым, процессы инвазии последнего [18].
Основным структурным элементом и регулятором функций плаценты считается синцитиотрофобласт, выстилающий ворсины плаценты [15]. Именно синцитиотрофобласт образует своеобразный эпителиальный барьер, разделяющий кровь матери и плода и непосредственно контактирующий с материнской кровью.
При этом следует отметить, что клетки синцитиотрофобласта характеризуются ограниченным периодом жизни, вследствие чего на протяжении всей беременности непрерывно «сбрасываются» в материнскую кровь [15]. Восполнение слоя синцитиотрофобласта происходит путем дифференцировки и слияния клеток цитотрофобласта, расположенных в виде непрерывного монослоя под синцитиотрофобластом.
Дифференцировка клеток цитотрофобласта в синцитиотрофобласт происходит в виде трех взаимосвязанных процессов. Во-первых, для такой дифференцировки необходима репрессия генов, способствующих самообновлению цитотрофобласта и соединительных белков, в частности, Е-кадгерина. Во-вторых, происходит индукция генов, связанных с так называемой биохимической дифференцировкой синцитиотрофобласта, которая характеризуется индукцией синтеза целого ряда гормонов клетками синцитиотрофобласта, включая: хорионический гонадотропин (кодируемый генами CGA и CGB), плацентарный лактоген (кодируемый геном CSH1), ароматазу (кодируемую геном CYP19A1), кортикотропин-рилизинг-гормон (кодируемый геном CRH), плацентарный фактор роста (кодируемый геном PGF). И, в-третьих, клетки цитотрофобласта подвергаются своеобразной морфологической дифференцировке в виде их слияния в синцитиотрофобласт. Данный процесс включает индукцию генов синцитина, ERVW-1 и ERVFRD-1, которые экспрессируются в дифференцирующихся клетках трофобласта и кодируют белки, способствующие слиянию клеток друг с другом [19].
Образующийся таким образом и выстилающий ворсины синцитиотрофобласт осуществляет многие функции плаценты, включая газообмен, транспорт питательных веществ, секрецию ряда гормонов и защиту плода. При этом любые нарушения функционирования цитотрофобласта и синцитиотрофобласта, прежде всего процессов инвазии, могут явиться причиной последующих нарушений развития беременности, роста плода и заболеваний новорожденного [20, 21]. Именно недостаточность процессов глубокой плацентации и ремоделирования маточных артерий лежит, по мнению большинства исследователей [22, 23], в основе недостаточного кровоснабжения плаценты, приводящего к целому спектру осложнений беременности: самопроизвольному выкидышу, преэклампсии, задержке роста плода.
Одним из наиболее грозных осложнений беременности считается преэклампсия, проявляющаяся развитием у беременной артериальной гипертензии и протеинурии после 20-й недели. По данным литературы [24], преэклампсия развивается у 2–8% беременных и является основной причиной материнской заболеваемости и смертности.
Согласно данным A. Narasimah et al. [25], у беременных с преэклампсией плаценты, как правило, имеют меньшую массу и размеры по сравнению с таковыми при нормальной беременности. Основными макроскопическими характеристиками плацент в наблюдениях преэклампсии являются преимущественно малокровие, а также более частое выявление инфарктов, кровоизлияний и участков обызвествления. По мнению O.M.F. Petersen et al. [26], поражения плаценты выявляются примерно в половине наблюдений тяжелой преэклампсии. Однако следует учитывать, что инфаркты плаценты встречаются не только при преэклампсии, но и при других состояниях, в частности, в наблюдениях задержки роста плода [27].
При микроскопическом исследовании отмечаются признаки склероза и сужения просвета артерий и артериол. Кроме того, достаточно часто выявляются признаки поверхностной инвазии трофобласта в виде небольшого количества клеток инвазивного трофобласта и недостаточного ремоделирования спиральных артерий, в результате чего отсутствуют кровеносные сосуды крупного калибра с низким сопротивлением, необходимые для адекватной доставки кислорода и питательных веществ плоду [28].
Именно поэтому в большинстве наблюдений преэклампсии в плацентах определяются повреждения, обусловленные хронической ишемией – реваскуляризацией. Более того, состояние постоянной ишемии – реперфузии приводит к образованию свободных радикалов кислорода, обуславливающих выраженные повреждения и апоптоз клеток.
По данным литературы [28], при исследовании плацент в наблюдениях преэклампсии отмечаются более высокие, по сравнению с нормальной беременностью, уровни пролиферации и апоптоза клеток цитотрофобласта. R.M. Sheridan et al. [29] наблюдали разнонаправленные изменения количества цито- и синцитиотрофобласта в зависимости от вида преэклампсии: увеличение цитотрофобласта на 53,3% и снижение синцитиотрофобласта на 16,3% – при умеренной преэклампсии, а также уменьшение цитотрофобласта на 38,1% при отсутствии изменений синцитиотрофобласта – при тяжелой преэклампсии. Еще 30 лет назад в результате сравнительного гистологического исследования препаратов 20 нормальных плацент и 20 плацент при преэклампсии S. Sodhi et al. [30] установили линейную корреляцию между увеличением уровня пролиферации цитотрофобласта и утолщением базальной мембраны ворсинок и тяжестью преэклампсии.
Имеющиеся данные о нарушениях пролиферации и апоптоза клеток находят свое отражение и при морфометрическом анализе ворсин плаценты. Так, S. Daayna et al. [31] выявили более низкие средние значения удельной площади ядер (на 28,7%) и цитоплазмы цитотрофобласта (на 50,8%) от общей площади ворсины в наблюдениях преэклампсии, по сравнению с соответствующими показателями контрольной группы. Важным фактом, на наш взгляд, является уменьшение при преэклампсии площади поверхности терминальных и промежуточных ворсин на 15,9–25,5% и 12,5–33,3% соответственно, отражающее снижение поверхности обмена между ворсинами и материнской кровью периворсинкового пространства [32]. Согласно результатам ранее проведенного нами морфометрического анализа гистологических препаратов плаценты [33], средние размеры терминальных ворсин меньше нормальных показателей на 19,1% и 15,1% при умеренной и тяжелой преэклампсии соответственно. При этом значения площади синцитиотрофобласта имели меньшие значения при умеренной преэклампсии и бóльшие – при тяжелой форме.
Показано, что уменьшение размеров и атрофия ворсин плаценты сопровождаются увеличением ядер синцитиотрофобласта, повышением содержания коллагена и ламинина в строме ворсин, а также увеличением отложений фибрина [34]. Дегенерация синцития сопровождается его истончением и появлением широких участков, отделяющих синцитиотрофобласт от подлежащих структур. По данным H. Soma et al. [35], в плаценте беременных, страдающих преэклампсией, наблюдается уменьшение просвета капилляров ворсин, утолщение базальной мембраны трофобласта, а также уменьшение количества микроворсинок и очаговые некрозы в синцитии.
В результате электронно-микроскопического изучения образцов плаценты при преэклампсии выявлены особенности изменения ультраструктурных элементов. При анализе 23 плацент женщин, страдавших преэклампсией, C.J. Jones и H. Fox [36] отметили расширение цистерн гранулярной цитоплазматической сети, уменьшение числа пиноцитозных везикул и секреторных капель, а также признаки некроза синцития. В участках, где отмечался некроз синцития, в клетках, как правило, наблюдались набухшие митохондрии. Кроме того, в плазматической мембране отмечалось увеличение степени интердигитации, особенно в наблюдениях тяжелой преэклампсии.
Примечательно, что еще в 1972 г. A.H. MacLennan et al. [37] опубликовали серию статей, посвященных ультраструктурным изменениям клеток трофобласта при культивировании их в условиях гипоксии. При этом авторы провели сравнительный анализ культур клеток, полученных из нормальной плаценты и после гипоксии. В результате исследования авторы выявили достаточно быстрое развитие при гипоксии повреждений синцития в виде утолщения базальной пластинки и увеличения количества внутриворсинкового коллагена, а также уменьшения размеров и нарушения структуры митохондрий. Помимо этого, авторы наблюдали вакуолизацию синцитиотрофобласта, увеличение складчатости его базальной мембраны и булавовидную трансформацию микроворсинок. Итогом наблюдающихся изменений ультраструктур являлся некроз клеток, наблюдающийся во всех плацентах, но более выраженный и быстрее развивающийся в наблюдениях преэклампсии.
Необходимо добавить, что еще 80 лет назад B. Tenney и F. Parker [38], исследуя плаценты при преэклампсии, отметили признаки ускоренного созревания ворсинкового дерева, а также дегенеративные изменения синцития в большинстве терминальных ворсин. В некоторых наблюдениях такие дегенеративные изменения наблюдались во всех ворсинах. По мнению B. Tenney и F. Parker [38], первая стадия дегенерации синцития характеризуется агрегацией ядер с явлениями лизиса, а заключительная – исчезновением ядер синцития с оставлением микроворсинок, неравномерно окруженных тонким слоем гиалина. В более поздних исследованиях было показано, что при преэклампсии слой синцития более тонкий и прерывистый с шаровидными участками и наличием внутриклеточных вакуолей. По данным K.D. Sankar et al. [39], в плацентах при преэклампсии отмечается статистически значимое двукратное утолщение синцитиокапиллярной мембраны по сравнению с нормальными плацентами, а также увеличение количества и размеров синцитиальных узелков.
Справедливости ради следует отметить, что синцитиальные узелки обнаруживаются в 10–15% терминальных ворсин в наблюдениях нормальной беременности [40]. Истинные синцитиальные узлы состоят из плотно упакованных ядер синцитиотрофобласта. К сожалению, до настоящего времени нет четкого заключения о точном количестве ядер синцитиотрофобласта; по мнению ряда исследователей, их должно быть не менее 5.
Характерной особенностью таких ядер является преобладание крупных гранул гетерохроматина в отсутствие признаков кариорексиса, что не всегда возможно оценить при традиционной световой микроскопии. При электронно-микроскопическом исследовании между ядрами отмечаются пучки микрофиламентов, соединяющие их в узлы по типу кольцевых чешуек. Клеточная мембрана синцитиальных узелков имеет обычное строение, хотя в ряде случаев в ней могут отсутствовать микроворсинки, что может отражать начальные процессы формировании мостиков.
Выраженность синцитиальных узелков зависит от срока гестации; большее их число установлено при переношенной беременности. При этом их количество не зависит от возраста и паритета беременной. Однако увеличение их количества считается признаком нарушения кровоснабжения и ишемии плаценты. По данным G. Ogge et al. [41], именно синцитиальные узелки явились наиболее частым признаком повреждения ворсин плаценты при снижении маточно-плацентарного кровотока.
На основании проведенных исследований L. Devisme et al. [42] считают, что увеличение числа синцитиальных узелков, наряду с ускоренным созреванием ворсин, отражает развитие преэклампсии. В результате гистологического изучения ткани плацент нами установлено повышение частоты выявления синцитиальных узелков в ворсинах плаценты при преэклампсии [43], а также увеличение количества синцитиальных узелков, которое отличалось при ранней и поздней преэклампсии [44]. По данным S. Saldago et al. [45], наблюдается пропорциональное увеличение числа синцитиальных узелков с возрастанием степени тяжести преэклампсии.
Развитие синцитиотрофобласта ворсин неразрывно связано с формированием так называемых синцитиокапиллярных мембран, представленных синцитиотрофобластом, эндотелиоцитами капилляров ворсин и расположенной между ними базальной мембраной. Основной функцией синцитиокапиллярных мембран считается обеспечение необходимых условий для обмена между кровью матери и плода, зависящих, прежде всего, от ее толщины и площади поверхности. Толщина мембраны в нормальных терминальных ворсинах составляет 0,5–2,0 мкм.
На основании гистологических исследований препаратов плацент при преэклампсии было установлено статистическое значимое увеличение на 21,9% толщины синцитиокапиллярных мембран по сравнению с показателями нормальных плацент. Одновременно с этим отмечалось увеличение на 26,4% диаметра и на 60% – объемной плотности синцитиальных узелков [39]. В свою очередь, N. Dimitrovska [46] наблюдала уменьшение количества ворсин с синцитиокапиллярными мембранами в ткани плацент пациенток с преэклампсией. Нами также было выявлено уменьшение выраженности синцитиокапиллярных мембран в терминальных ворсинах плацент при ранней и поздней преэклампсии [47].
Согласно данным литературы [48], важная роль в развитии и функционировании синцитиотрофобласта принадлежит синцитину-1 (ERVWE1 – endogenous retroviral family W, Env(C7), member 1), представляющему собой гликопротеин слияния, кодируемый геном эндогенного ретровируса, расположенного на хромосоме 7. В физиологических условиях синцитин-1 экспрессируется исключительно в клетках трофобласта, как цитотрофболаста, так и, в большей степени, синцитиотрофобласта. Уровень экспрессии синцитина-1 в трофобласте ворсин увеличивается на ранних (с 6-й по 12-ю неделю) сроках беременности и существенным образом снижается на поздних сроках беременности. Кроме того, в I триместре беременности незначительная экспрессия синцитина-1 наблюдается и в клетках вневорсинкового цитотрофобласта [49].
Считается [48], что синцитин-1 выполняет две основные функции:
- обеспечивает способность клеток трофобласта к агрегации и последующему слиянию с формированием синцитиотрофобласта;
- участвует в иммунной защите плаценты и плода со стороны матери.
При этом регуляция пролиферации трофобласта ворсин и вневорсинкового цитотрофобласта синцитином-1 осуществляется совместно с трансформирующими факторами роста (TGF)-β1 и/или TGF-β3, а также через механизм угнетения апоптоза синцитиотрофобласта при помощи Bcl-2.
При преэклампсии отмечается усиление процессов регенерации клеток синцития, обусловленное необходимостью репарации поврежденных клеток в условиях ишемии. Подобные изменения в основном характерны для ранней стадии и легкой формы течения заболевания, когда еще не нарушен принцип работы обратной связи. При тяжелой форме преэклампсии отмечены признаки выраженной активации апоптоза.
По данным M. Langbein et al. [50], развитие преэклампсии сопровождается снижением уровня экспрессии синцитина-1 и, соответственно, угнетением процессов слияния клеток трофобласта. В наблюдениях преэклампсии в сочетании с задержкой роста плода уровень транскрипции копий синцитина-1 снижен в 8,1 раза по сравнению с показателями контрольной группы, а при HELLP-синдроме с задержкой роста плода – в 222,7 раза [50].
По мнению Q. Huang et al. [51], основной причиной снижения экспрессии синцитина-1 в клетках плаценты при преэклампсии является угнетение гена синцитина-1 вследствие развития гипоксии. В качестве возможного механизма такого снижении экспрессии синцитина-1 предполагается нарушение экспрессии метилтрансферазы ДНК – фермента, осуществляющего метилирование геномной ДНК.
Весьма убедительные данные были получены X. Lee et al. [52] в результате проведенного сравнительного анализа методом гибридизации in situ и иммуногистохимии уровня экспрессии и локализации синцитина-1 в структурах плаценты при нормальной беременности и преэклампсии. Авторы выявили, что в наблюдениях преэклампсии уровень экспрессии синцитина-1 был в 25 раз ниже по сравнению с нормальными плацентами. Примечательно, что при физиологическом течении беременности синцитин-1 локализовался в основном в базальных отделах цитоплазматической мембраны синцитиотрофобласта, а при преэклампсии наблюдался лишь в виде тонкой линии в микроворсинках апикальной мембраны синцитиотрофобласта. Результатом выявленного нарушения локализации синцитина-1 является, по мнению авторов [52], невозможность слияния клеток синцитиотрофобласта, что характерно для преэклампсии.
Снижение уровня экспрессии синцитина-1 сопровождается также активацией процессов апоптоза [53], что закономерно приводит к депортации как микрочастиц, так и более крупных участков синцитиотрофобласта в материнский кровоток. Выраженное усиление процессов апоптоза в синцитиотрофобласте ворсин плаценты при преэклампсии, по сравнению с нормальной беременностью, было подтверждено при помощи иммуногистохимических методов исследования. Такие апоптотические клетки определялись преимущественно в участках выбухания синцитиотрофобласта, где на серийных срезах также наблюдалась и более высокая экспрессия апоптоз-индуцирующего фактора и калпаина.
Возвращаясь к роли синцитина-1, следует добавить, что, по данным J.M. Tolosa et al. [54], наличие синцитина-1 способствует снижению продукции ряда цитокинов, включая фактор некроза опухоли альфа, интерферон-γ-индуцибельный протеин-10 (IP-10, или CXCL10), интерферон-γ. Соответственно, снижение уровня экспрессии синцитина-1 является одним из механизмов индукции синтеза провоспалительных цитокинов и развития признаков системной воспалительной реакции у беременных при преэклампсии [51].
Еще одним важным моментом, указывающим на значение синцитиотрофобласта в развитии и прогрессировании преэклампсии, является его участие в продукции проангиогенных факторов роста. Наибольшую роль в формировании ангиогенеза плаценты отводят сосудисто-эндотелиальному фактору роста (VEGF), плацентарному фактору роста и их рецепторам (VEGFR-1 и VEGFR-2). Сбалансированное взаимодействие этих факторов и их рецепторов определяет последовательность развития процессов васкуляризации ворсин с ранних сроков беременности до окончательного формирования их капиллярной сети.
В случае развития гипоксии плаценты отмечается повышение продукции VEGF и растворимой формы sVEGFR-1 клетками трофобласта с высвобождением их в межворсинковое пространство [55]. Так, в плазме крови беременных, страдающих преэклампсией, выявлены более высокие концентрации VEGF и sVEGFR-1, по сравнению с женщинами контрольной группы; более высокие их концентрации наблюдались при ранней преэклампсии по сравнению с поздней формой [55, 56].
По данным R. Tripathi et al. [57], у беременных, страдающих преэклампсией, наблюдается снижение уровня как растворимого VEGFR-2 в плазме крови, так и мембранного VEGFR-2 в структурах ворсин плаценты. В результате иммуногистохимического исследования препаратов плацент, полученных от женщин с преэклампсией, нами установлено повышение экспрессии VEGF и VEGFR-1 при одновременном снижении экспрессии VEGFR-2 в синцитиотрофобласте ворсин [58].
Не касаясь важной проблемы толерантности и «неотторжения» плода плацентой, заслуживающей отдельного обсуждения, следует указать, что нами были установлены изменения состава гликокаликса синцитиотрофобласта ворсин при тяжелой преэклампсии [59]. Данный факт, несомненно, указывает на важность нарушений состояния гликома синцитиотрофобласта при преэклампсии в формировании толерантности к фетальным антигенам при беременности.
Заключение
Таким образом, согласно проведенному анализу данных литературы, основным структурным элементом и регулятором функций плаценты считается синцитиотрофобласт, выстилающий ворсины плаценты. Благодаря непосредственному контакту с материнской кровью, синцитиотрофобласт осуществляет многие функции плаценты, включая газообмен, транспорт питательных веществ, секрецию ряда гормонов и защиту плода. При этом любые нарушения функционирования цитотрофобласта и синцитиотрофобласта, начиная с процессов инвазии, могут явиться причиной последующих осложнений развития беременности, роста плода и заболеваний новорожденного. Основным звеном патогенеза преэклампсии считается нарушение плацентации с недостаточной инвазией трофобласта в структуры матки и неполноценным преобразованием спиральных артерий матки, приводящее к снижению кровоснабжения и ишемии плаценты. К характерным морфологическим изменениям плаценты при преэклампсии относят повреждения ультраструктур, пролиферации и апоптоза клеток синцитиотрофобласта, а также нарушения формирования синцитиальных узелков и синцитиокапиллярных мембран. Важная роль в регуляции развития и функционирования синцитиотрофобласта в норме и при преэклампсии принадлежит синцитину-1. Важно, что любые нарушения функционирования цитотрофобласта и синцитиотрофобласта, начиная с процессов инвазии, могут явиться причиной последующих осложнений развития беременности, роста плода и заболеваний новорожденного.
