Формирование и функционирование системы мать – плацента – плод
Система мать – плацента – плод является единой функциональной системой, возникающей сразу же после зачатия. Направлена эта система на поддержание оптимальных условий развития эмбриона, а затем плода в организме и связана со сложными и взаимообусловливающими адаптационными процессами. Впервые учение о функциональных системах было предложено П. К. Анохиным в 30–60-х гг. XX в. Тогда он определил функциональную систему как динамическую, саморегулирующуюся организацию, избирательно объединяющую структуры и процессы на основе нервных и гуморальных механизмов регуляции для достижения важных для системы и организма в целом приспособительных результатов. Функциональная система имеет разветвленный аппарат, обеспечивающий за счет присущих ей закономерностей эффект как гомеостаза, так и саморегуляции.
С физиологической точки зрения само понятие «функциональная система» несет в себе не только простое сосуществование отдельных ее элементов, но и их взаиморегулирующее и взаимозависимое содействие. Исходя из этого функциональная система мать – плацента – плод имеет ряд особенностей:
1) срок существования данной функциональной системы ограничен сроком беременности, т. е. непосредственно временем развития эмбриона и плода до момента рождения;
2) данная функциональная система может сформироваться только в организме женщины со всеми присущими ему физиологическими особенностями;
3) при формировании и становлении функциональной системы мать – плацента – плод задействованы как нормальные с точки зрения анатомии и физиологии процессы, так и патологические, которые также необходимы для прогрессирования гестационного процесса и развития плода (инвазивный рост трофобласта, гестационные изменения спиральных артерий и др.);
4) во время становления и существования данной функциональной системы имеют место определенные «критические периоды», определяющие либо само дальнейшее ее существование, либо существенные отклонения в нормальном развитии плода;
5) конечной целью функциональной системы мать – плацента – плод является не только рождение живого и жизнеспособного ребенка, но и оптимальная адаптация организма матери к гестационному процессу (т. е. физиологическому течению беременности).
Нормальное развитие центральной нервной системы плода невозможно без наличия афферентной импульсации от сердца, являющегося первым работающим органом у плода. А уже после девятой недели, когда появляются двигательные реакции плода, поступление импульсации происходит и с рецепторов скелетных мышц. В свою очередь после начала дыхательных движений (двенадцатая неделя беременности) начинается импульсация в дыхательные центры плода. Патология недоразвития мышечной системы плода происходит из-за недостатка двигательной активности плода, что в свою очередь сочетается с недостаточной импульсацией в центральную нервную систему. Все это приводит к замедлению развития центров, регулирующих деятельность мышц (в том числе дыхательных), и нарушению многих других функций развивающегося плода. Все системы жизнеобеспечения, необходимые после рождения плода, формируются до рождения, они также проходят специальные проверки на готовность и тренировки.
Как уже отмечалось, все процессы, связанные с функционированием системы мать – плацента – плод, направлены не только на нормальное формирование всех систем плода, но и на полноценную адаптацию организма матери. Следует отметить, что вся последовательность формирования и дальнейшего функционирования этой системы генетически запрограммирована. Например, получение кислорода извне обеспечивается гемодинамической функциональной системой мать – плацента – плод, являющейся подсистемой общей функциональной системы мать – плод. Ее развитие происходит первой в самом раннем периоде онтогенеза. В ней одновременно формируется фетоплацентарное и маточно-плацентарное кровообращение.
Можно выделить два потока крови в плаценте:
1) поток материнской крови, поступающей посредством гемодинамики крови в организме матери;
2) поток крови плода, зависящий от реакций его сердечно-сосудистой системы.
Во время беременности поток поступающей к плаценте крови неоднороден, наибольший приток крови отмечается к концу беременности. Основным моментом обеспечения кровью плаценты являются сокращения миометрия. Поэтому при патологических состояниях (повышение тонуса миометрия, угроза самопроизвольного выкидыша или преждевременных родов) происходит уменьшение поступления крови к плаценте, а, следовательно, и к плоду, что может вызвать нарушения со стороны нормального развития плода.
Определенное и достаточно сложное развитие имеет эндокринная функция системы мать – плацента – плод. Рассмотреть весь этот процесс возможно на примере синтеза эстриола. Изначально все ферментные системы, необходимые для продукции эстрогенов, распределены между плодом (его надпочечниками и печенью), плацентой и надпочечниками матери. Первый этап биосинтеза эстрогенов происходит во время беременности в плаценте путем гидроксилирования молекулы холестерина. Образовавшийся прегненолон из плаценты поступает в надпочечники плода, где происходит его трансформация в дегидроэпиандростерон (ДЭА). ДЭА поступает в последующем с венозной кровью обратно в плаценту, где под влиянием определенных ферментных систем подвергается ароматизации и превращается в эстрон и эстрадиол. В дальнейшем еще более сложный гормональный обмен между организмом матери и плода превращает эти соединения в эстриол (основной эстроген фетоплацентарного комплекса).
Критические периоды развития эмбриона и плода
Так, весь процесс формирования функциональной системы мать – плацента – плод происходит неравномерно. Можно, выделить периоды наибольшей чувствительности развивающихся половых клеток (в период прогенеза) и эмбриона (в период эмбриогенеза). Первыми отметили наличие таких периодов австрийский врач Норманн Грегг (1944) и русский эмбриолог П. Г. Светлов (1960). Основная мысль, заложенная в тезисах этой теории, состоит в том, что каждый этап развития эмбриона в целом и его отдельных органов начинается относительно коротким периодом качественной перестройки. Этот процесс качественной перестройки сопровождается детерминацией, пролиферацией и дифференцировкой клеток. Именно в это время отмечается наибольшее повреждающее действие многих вредных факторов (таких как рентгеновское облучение, лекарственные препараты и т. д.) на развитие плода.
Выделяются следующие периоды.
1. В прогенезе – спермиогенез и овогенез (мейоз).
2. В эмбриогенезе:
а) оплодотворение;
б) имплантация бластоцисты;
в) развитие основных зачатков органов и формирование плаценты (3–8-я неделя развития);
г) период усиленного роста головного мозга (15–20-я неделя);
д) формирование основных функциональных систем организма и дифференцировка полового аппарата (20–24-я неделя);
е) плодный период (период усиленного роста плода);
ж) рождение.
3. В постнатальном периоде:
а) период новорожденности (до одного года);
б) период полового созревания (с 7–8 до 17–18 лет).
Следует отметить следующие неблагоприятные факторы, недопустимые в критические периоды развития: химические вещества (особенно производственные и сильнодействующие лекарственные препараты), ионизирующее излучение, гипоксия, недостаточное поступление питательных веществ, алкоголь, наркотические вещества, вирусы и т. д.
Характерные изменения в организме женщины во время беременности
Ясно, что организм беременной женщины испытывает двойную нагрузку. Данная ситуация объясняется созданием оптимальных условий для развития новой жизни – плода. От начала беременности и до конца материнский организм отвечает за нормальный рост и развитие плода. В течение всей беременности потребности в связи с ростом плода постепенно возрастают, в связи с чем увеличивается и нагрузка на все органы и системы организма матери, особенно на сердечно-сосудистую систему, печень, почки, эндокринные железы, систему пищеварения и т. д. От матери плод получает необходимое количество кислорода, белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных и других жизненно важных веществ. В свою очередь продукты обмена поступают в организм матери и выводятся ее выделительной системой.
Следует отметить, что постоянно возрастающие потребности организма плода приводят к изменениям практически всех органов и систем матери, начиная с нервной системы и заканчивая опорно-двигательным аппаратом. Особенно интенсивно изменяются все виды обмена веществ в организме матери.
Разберем поподробнее изменения в отдельных органах и системах.
Обмен веществ
Изменения в обмене веществ во время беременности происходят параллельно с изменениями ферментного состава. Отмечено увеличение во время беременности фосфатаз (ферментов, катализирующих реакцию распада и синтеза фосфорных эфиров) и гистаминаз (ферментов, расщепляющих гистамин), значительно уменьшается активность холинэстеразы.
Нужно отметить, что при беременности основной обмен и потребление кислорода организмом женщины на порядок возрастают. После 16-й недели беременности можно наблюдать повышение на 15–20 %, тогда как во второй половине беременности и в родах обмен возрастает вдвое больше.
Относительно белкового обмена можно отметить накопление азота, что необходимо и организму матери, и плоду. Начиная с 17-й недели беременности задержка азота составляет 1,84 г/сут, тогда как к концу беременности уже 4,0–5,0 г/сут. Происходит уменьшение выделения мочевины, тогда как количество остаточного азота в крови не увеличивается.
В свою очередь углеводный обмен увеличивается. Так как глюкоза является основным материалом для обеспечения энергетических потребностей плода и матери, с прогрессированием беременности расход глюкозы непрерывно растет, что, несомненно, требует постоянной перестройки регулирующих механизмов. В результате увеличивается секреция как гипергликемических гормонов (таких как глюкагон, эстрогены, кортизол, гипофизарный пролактин, плацентарный лактоген, соматотропин), так и гликолитического гормона инсулина. Этот процесс обеспечивает установление динамического равновесия механизмов, регулирующих углеводный обмен. Как правило, уровень глюкозы в крови у беременной остается в пределах нормы и полностью обеспечивает потребности и материнского организма, и организма плода.
Что касается жирового обмена, можно отметить, что у беременных женщин имеется некоторое повышение уровня свободных жирных кислот. Этот момент приводит к накоплению запасов жира и увеличению спонтанного липолиза. Вследствие усиленной утилизации жирных кислот в печени и гиперинсулинемии происходит увеличение синтеза триглицеридов, холестерина, липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) и липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП). Основные траты жирных кислот, холестерина, фосфолипидов и других липидов приходится на формирование плода. Наиболее интенсивно накопление жировых запасов в организме идет до 30-й недели беременности. В дальнейшем происходит приостановление этого процесса. В дальнейшем наблюдается интенсивный переход жирных кислот, глюкозы через плаценту, поэтому жировые запасы прогрессивно увеличиваются уже у плода.
В связи с тем что в организме беременной женщины происходят задержка и накопление многих неорганических веществ, ясно, что идет перестройка минерального и водного обменов ее организма. Усиливается усвоение фосфора, идущего на развитие нервной системы и скелета плода, солей кальция, принимающих участие в построении костной системы плода. Можно отметить процесс накопления железа, которое используется не только организмом беременной в связи с повышением костномозгового кроветворения, но и интенсивно расходуется на нужды организма плода, на построение плаценты, откладывается в мускулатуре матки и, наконец, теряется при лактации. Не стоит забывать и о многих других неорганических веществах, необходимых для правильного развития плода (калии, натрии, магнии, хлоре, кобальте, меди и др.). В связи с задержкой минеральных веществ при беременности имеется склонность к задержке воды в организме, что в свою очередь также связано с накоплением жидкости плодом, последом, околоплодными водами, увеличением матки и молочных желез. Отмечается также рост объема циркулирующей плазмы крови матери. В результате общее количество жидкости в организме беременной может достигать 7 л.
Не стоит забывать о большой роли витаминов в организме беременной женщины. Естественно, что во время беременности потребность в них значительно возрастает. К примеру, суточная необходимость в витамине С возрастает в 2–3 раза, что объясняется его участием в развитии всех элементов плодного яйца. Такие витамины, как А и В, участвуют в росте и ферментативных процессах плода, а также в становлении его нервной системы, а витамин D необходим для полноценного развития скелета плода. Еще более важным является присутствие достаточного количества витамина Е для течения беременности, так как при дефиците его наступают некротические изменения и гибель плода.
Эндокринная система
Как уже отмечалось, железы внутренней секреции имеют огромное влияние на течение и развитие беременности и, естественно, претерпевают определенные изменения в своей структуре в связи с беременностью.
Если начать рассмотрение с регулирующих желез внутренней секреции, то изменения, происходящие в гипофизе, следующие: передняя его доля во время беременности увеличивается в 2–3 раза, а также происходит и морфологическая перестройка в ней. Основным моментом является увеличение с третьего месяца беременности числа крупных клеток с ацидофильной зернистостью, которые продуцируют пролактин. На начальных этапах беременности пролактин с лютропином стимулируют функцию желтого тела и прекращают фолликулогенез. В дальнейшем происходит увеличение продукции пролактина, подготавливающего молочные железы, а секреция лютропина и фоллитропина снижается.
В свою очередь в задней доле гипофиза происходит накопление нейрогормонов гипоталамуса – окситоцина и вазопрессина. Окситоцин обладает тономоторным действием на миометрий, что необходимо в родах. Накопление этого гормона в первую очередь зависит от содержания в плаценте эстрогенов и серотонина, которые блокируют окситоциназу. Именно под действием этого фермента происходит активация окситоцина в крови женщины.
Немаловажная роль во время беременности отводится и нормальному функционированию секреторной функции яичников. Несмотря на то что циклические процессы в яичниках во время беременности прекращаются, в одном из яичников продолжает функционировать желтое тело. Выделяемые им гормоны, а именно прогестерон и эстрогены, дают нормальную возможность для развития беременности. Последнее обеспечивается за счет их воздействия на гипертрофию и гиперплазию мышечных волокон матки, на накопление контрактильных белков (актина и миозина), увеличение запасов фосфорных соединений, обеспечивающих использование углеводов мышцей матки. Также под действие эстрогенов происходит расширение сосудов, а прогестерон оказывает защитное действие на оплодотворенную яйцеклетку и матку. Последний также способствует росту матки во время беременности и развитию железистой ткани молочных желез. Пик уровня прогестерона приходится на первые недели беременности, тогда как с седьмой недели его содержание в крови снижается.