Development of the conception about universe hemodynamic reactions in the functional system: mother-placenta-fetus

Abstract

In this article, one discusses the development of conceptions concerning the functional system mother—placenta—fetus and the pathogenic fnechanisms of hemodynamic reactions happening in it during pregnancy.

Full Text

Научно-исследовательский институт акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН с момента своего основания занимал видное место не только в практике родовспоможения и лечения больных женщин, но и в организации и проведении научных исследований. Профессор Д.О. Отт большое внимание уделял организации экспериментальных исследований в области физиологии и сам принимал в них участие.

С момента создания Института в нем уже была организована экспериментальная лаборатория. С 1938 года лабораторией стала заведовать профессор Н.Л. Гармашева, и вскоре лаборатория была переименована сначала в лабораторию нормальной и патологической физиологии, а затем — физиологии и патофизиологии плода.

С 1946 года отчетливо определились основные направления исследований, посвященных разработке как фундаментальных проблем, так и решению практических задач перинатологии. С 1946 года начато систематическое изучение физиологии и патологии беременности, а с начала 50-х годов — функциональных взаимоотношений организмов матери и плода. Были разработаны методы острых и хронических опытов, позволяющие одновременно регистрировать различные функции матери и плода. С 1950 года начала развиваться клиническая патофизиология. Это направление исследований определилось в связи с тем, что в лаборатории был сконструирован первый в мире фонокардиограф для матери и плода. С помощью этих исследований были заложены основы кардиологии плода и функциональной диагностики нарушений его жизнедеятельности. Одновременная кардиотокография и актография плода позволила изучать взаимодействие его сердечной деятельности и двигательной активности (моторно-кардиальный рефлекс), характеризующей .способность головного мозга плода к интеграции процессов в единый функциональный комплекс, который, в последствии, был использован в зарубежных исследованиях и получил название «нестрессовый тест».

Оценка функционального состояния центральной нервной системы плода производится и по характеристике становления отдельных фаз цикла активность—покой (прообраза цикла бодрствование-сон), продолжительность и характер которых определяется гестационным возрастом плода и функциональным состоянием его ЦНС. Эти данные послужили основанием для начала исследований по одной из фундаментальных проблем перинатологии — неврологии плода [8, 13].

В 1978 году в лаборатории был организован кабинет ультразвуковой диагностики. В настоящее время он стал отделением, оснащенным современной ультразвуковой диагностической аппаратурой. Внедрение ультразвуковых приборов, позволяющих получить объективную информацию о нормальном развитии органов и систем плода, отклонении от нормы в их развитии, позволил расширить многие представления о патогенезе нарушений состояния плода, а также заложить основы новых направлений в диагностике и лечении плода — фетотерапии и фетохирургии.

В лаборатории было создано оригинальное направление в изучении физиологических взаимосвязей в условиях нормы и патологии в функциональных системах мать—зародыш и мать—плацента—плод [3]. Одно из важных генетически обусловленных закономерностей пренатального развития получило название системогенез, т. е. формирование функциональных систем, каждая из которых состоит из периферической рабочей части и регулирующего ее деятельность отдела ЦНС и выполняет конкретную приспособительную функцию. Учение о системогенезе разработано П.К. Анохиным и его учениками [1]. Авторы изучали в основном пренатальное развитие функциональных систем, необходимых для выживания в критический период приспособления к новой внешней среде после рождения, но в которых во время развития нет жизненной необходимости. К таким системам относятся функциональная система дыхания, способность к акту сосания, у обезьян — рефлекс удержания позы (хватательный рефлекс) и другие. Авторы показали, что эти системы у плода развиваются ранее тех, которые не являются столь жизненно важными в первое время после рождения. К последним относятся, например, функциональные системы дистантной рецепции, зрелость скелетных мышц, не участвующих в упомянутых функциях, и целый ряд других.

Важной, генетически обусловленной закономерностью пренатального периода развития, является образование функциональных систем, обеспечивающих взаимоприспособительные реакции зародыша и матери [4]. Первой из них образуется гемодинамическая система, в которой одновременно формируется фетоплацентарное и маточно-плацентарное кровообращение, обеспечивающее все виды обмена веществ между ними, включая и бесперебойное поступление к плоду кислорода. Эта система хорошо адаптирована к непрерывно возрастающим потребностям плода и создает возможность его нормального развития в условиях относительно свободного поведения матери и довольно широкого спектра изменений окружающей ее внешней среды. Развитие этой системы, ее постепенные изменения в поддержании среднего высокого уровня функционирования обусловливают гормональные влияния, на фоне которых осуществляются подвижные гемодинамические реакции, обеспечивающие постоянную коррекцию объемной скорости плацентарного кровотока (материнского и фетального) в соответствии с состоянием плода в каждый данный момент и быструю регуляцию поступления кислорода в организм плода. Реализация генетического потенциала развития плода может быть полноценной лишь при достаточно адекватном развитии функциональной гемодинамической системы, обеспечивающей быстрые реакции его приспособления к непосредственно окружающей его внешней среде, которой для плода является мать.

Самой частой причиной хронического неблагополучия зародыша и плода является алиментарное и/или кислородное голодание, которое возникает в связи с недостаточностью плацентарной функции. Оно может возникнуть на разных сроках беременности. В ранние сроки в механизме нарушений функций развивающейся плаценты имеют значение нарушения процессов имплантации и плацентации, в поздние сроки (при сформировавшейся плаценте) — нарушение маточно-плацентарного кровообращения. И в том, и в другом случаях нарушается кровообращение во всей функциональной системе и, как следствие этого, развивается хроническая гипоксия у плода. Плацентарная недостаточность может развиться при различной акушерской и экстрагенитальной патологии. Чаще всего она развивается при осложнении беременности гестозом, а также при заболеваниях матери, в генезе которых имеются сосудистые нарушения, например, при гипертонической болезни, сахарном диабете, заболеваниях почек, а также при многоплодной беременности, при гемолитической болезни плода и при целом ряде разнообразных патогенных воздействий, в том числе повторных стрессорных, на мать и плод. Можно считать, что развитие недостаточности плаценты при различных воздействиях на материнский организм — ее универсальная реакция, одно из основных проявлений которой нарушение кровообращения — основной функции плаценты [10].

Плацентарная недостаточность сочетается обычно с отставанием плода в развитии. Оно сопутствует всем формам неблагополучия плода и является еще одной универсальной его реакцией. Отставание в развитии плода в связи с развивающейся плацентарной недостаточностью может происходить уже в ранние сроки беременности. Этот феномен рассматривается как адаптивная реакция, связанная с уменьшением интенсивности метаболических реакций при снижении поступления к плоду питательных веществ и кислорода [14]. Это подтверждается экспериментальными исследованиями. В хронических опытах на самках кролика и их плодах при термонейтральной температуре и нормальном положении самки было выявлено, что при отставании в развитии плодов в связи с экспериментально созданной плацентарной недостаточностью, температура их тела ниже, чем у плодов того же гестационного возраста, развитых нормально [7]. Подобная регуляция метаболических реакций плода может быть связана с изменением продукции лептина — гормона, определяющего интенсивность этих реакций — в плаценте и у плода [11].

Совершенствование методов ультразвуковой диагностики позволило изучать кровообращение в функциональной системе мать—плацента-плод. Изучение характера процессов возврата крови к сердцу плода позволило лучше понять реакцию его сердечно-сосудистой системы на изменение условий внутриутробного существования. Было установлено, что на протяжении физиологической беременности кровоток в венозном протоке в течение всех фаз сердечного цикла плода направлен к сердцу, что обеспечивает непрерывное снабжение головного мозга плода наиболее оксигенированной кровью, а условия оттока крови из головного мозга по сравнению с туловищем являются приоритетными [9].

В процессе эволюции у некоторых видов млекопитающих выработаны типовые универсальные реакции, обусловленные экологическими или экстремальными (ныряние, охлаждение) (ныряние, охлаждение) факторами среды. К подобным реакциям относится централизация кровообращения, под которым понимают перераспределение кровотока в сторону «ядра» тела за счет ограничения кровоснабжения «плаща». Физиологический смысл этой реакции — защита жизненно важных органов, в первую очередь мозга, от повреждения. У плода также имеется подобная универсальная реакция, проявляющаяся при остром кислородном голодании, а также при хроническом кислородном голодании, степень которого зависит от степени нарушения кровообращения в функциональной системе мать- плацента—плод. У плодов происходит перераспределение сердечного выброса в пользу мозга и сердца, сочетающееся с брадикардией, подобно тому, как это наблюдается у ныряющих животных при погружении их в воду. Эта сосудистая реакция защищает мозг от ацидоза и способствует выживанию плодов в условиях гипоксии. Подобная же реакция перераспределения кровотока у плода наблюдается при стрессе, вызванном непосредственно кордоцентезом, и при извлечении крови у плода (8-12% общего фетоплацентарного объема) для диагностики наличия у него гемолитической болезни и степени ее тяжести. Сходная реакция перераспределения кровотока сохраняется и во взрослом состоянии, как, например, при массивной потере крови, при шоке и при других экстремальных состояниях [5].

При извлечении крови во время кордоцентеза у плодов в ранние сроки беременности (с 18 по 22 неделю) его объем является значимым для функционального состояния плода. При этом наблюдались реакция снижения сопротивления кровотоку в сосудах его головного мозга (как вариант brain-sparing effect). В конце П триместра беременности изменений фето- плацентарной гемодинамики при этих процессах не наблюдалось. Различие гемодинамических реакций плодов разного гестационного возраста связаны с различием величины относительной кровопотери у него при извлечении одинакового объема крови. Пункция сосудов пуповины и извлечение крови у плодов сопровождается комплексом универсальных адаптивных реакций как рефлекторных, так и гуморальных, направленных на поддержание гемодинамики в условиях стресса [6].

Приспособительные универсальные реакции самого плода при хроническом недостатке кислорода в непосредственно окружающей его внешней среде в основном такие же, как и во взрослом организме — усиление гемопоэза и стимуляция внешнего дыхания. Последнее у плода заключается в увеличении интенсивности кровотока через плаценту. В этом процессе имеет большое значение усиление у плода его двигательной активности [2]. Эти данные подтверждены в клинических условиях при обездвиживании плода введением ему миорелаксанта ардуана (пипекурония бромида) перед проведением внутрисосудистого внутриматочного переливания ему донорской крови при лечении гемолитической болезни. При введении плоду пипекурония в дозе 0,1мг/кг его массы наступает миорелаксация продолжительностью 50 минут. При этом у него не было выявлено изменений частоты сердцебиения, однако изменялись его адаптивные реакции в условиях острого стресса и относительной кровопотери, связанной с диагностическим кордоцентезом и извлечением крови. При кордоцентезе на фоне миорелаксации отсутствовало компенсаторное снижение сосудистого сопротивления в плаценте, а гемодинамические изменения в мозгу у плода были выражены в большей степени по сравнению с таковыми при кордоцентезе на фоне сохраняющейся двигательной активности плода. Еще более четкая зависимость интенсивности плацентарного кровообращения и двигательной активности плода на фоне введения ардуана была показана в хронических опытах на самках кролика. Внутриматочное введение ардуана через введенный подкожно плодам катетер приводило к полному их обездвиживанию через 15 минут после инъекции. Обездвиживание плодов сопровождалось повышением их ректальной температуры, в то время как ректальная температура самки не изменялась. Величина градиента между ректальными температурами плодов и самки возрастала, что является показателем нарушения гемодинамики в функциональной системе мать—плацента- плод. Повышение температуры у плодов в этих опытах связано с изменением у них условий теплоотдачи из-за снижения интенсивности кровообращения в плаценте. У плодов возникала тахикардия, что является обычной реакцией плодов на повышение температуры их тела и на нарушение кровообращения в плаценте [12].

Плацента также обладает универсальной генетически закодированной реакцией, защищающей плод при гипоксии и изменении гемодинамики в функциональной системе мать—плацента—плод. Она заключается в разрастании фетальной плаценты, что сопровождается увеличением объема ее материнской части. В результате в плаценте увеличиваются потоки как фетальной, так и материнской крови. Гемодинамические реакции, развивающиеся в плаценте при гипоксемии у матери, наиболее интенсивны в начале беременности.

Обширная информация о плоде и о его связи с процессами, происходящими в материнском организме, дала возможность не только уточнить патогенез многих нарушений развития плода, но и разработать некоторые методы лечебной коррекции нарушенных взаимосвязей между матерью и плодом с использованием фармакологических средств, регулирующих кровообращение в функциональной системе мать-плацента—плод. Лечение и реабилитация плода должна проводиться с учетом явлений, происходящих не только в организме самого плода, но и в плаценте, и в материнском организме. Для реабилитации плода при плацентарной недостаточности используют главным образом препараты, стимулирующие маточно-плацентарный кровоток. Однако для их применения необходимы соответствующие показания, а именно данные о наличии нарушений кровообращения в функциональной системе мать- плацента—плод. В противном случае эти препараты могут быть либо неэффективны, либо вызывать ятрогенное нарушение гемодинамики в плаценте в связи с переполнением ее кровью, а следовательно, и нарушение функционального состояния плода. Поскольку плацентарная недостаточность нередко развивается при различных осложнениях беременности и заболеваниях матери, сопровождающихся сосудистыми нарушениями, выбор вазоактивных препаратов и длительность терапии ими должны определяться в каждом отдельном случае в зависимости от степени нарушений гемодинамики в функциональной системе мать—плацента- плод.

Большая научно-исследовательская работа, проводимая в течение 50 лет в лаборатории физиологии и патофизиологии плода под руководством талантливого ученого Н.Л. Гармашевой, явилась основой для формирования нового направления медицинской науки — перинатологии. Ею создана школа, обеспечивающая знаниями и методологией исследования в этом научном направлении акушеров-гинекологов и перинатологов не только в различных городах нашей страны, но и за рубежом.