Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Роль плаценты в обменных процессах между организ мами матери и плода 9
1.1.1. Функции плацентарного барьера в физиологических условиях 9
1.1.2. Современные представления о плацентарной недостаточности
1.2. Гипоксия, ее влияние на плод и плаценту 22
1.3. Структура, свойства и основные функции биологических мембран 29
Собственные исследования 37
Глава 2. Материал и методы исследований 37
2.1. Постановка эксперимента 37
2. 2. Характеристика клинического материала 38
2. 3. Методы исследования 40
Глава 3. Биохимическая характеристика плазматических мембран плаценты животных и человека в процессе ее нормального развития 47
3.1. Липидный состав и активность фосфолипазы А мембран плаценты животных в разные сроки внутриутробного развития 47
3.2. Процессы переписного окисления липидов мембран плаценты в разные сроки внутриутробного развития
Углеводные компоненты и активность неираминидазы мембран плаценты в разные сроки внутриутробного развития
Глава 4. Биохимическая характеристика плазматических мембран плаценты экспериментальных животных при гипоксических состояниях 92
4.1. Липидный состав и активность фосфолипазы А мембран плаценты крыс при экспериментальной гипоксии 92
4.2. Процессы переписного окисления липидов мембран плаценты крыс при экспериментальной гипоксии 104
4.3. Углеводные компоненты и активность нейраминидазы мембран плаценты крыс при экспериментальной гипоксии 110
Глава 5. Биохимическая характеристика плазматических мембран плаценты человека при развитии ее в условиях внутриутробной гипоксии 116
5.1. Липидный состав и активность фосфолипазы А плазма тических мембран плаценты человека при развитии ее в условиях внутриутробной гипоксии 116
5.2. Процессы перекисного окисления липидов мембран плаценты человека при развитии ее в условиях внутриутробной гипоксии 126
5.3. Углеводные компоненты и активность нейраминидазы мембран плаценты человека при развитии ее в условиях внутриутробной гипоксии 131
Обсуждение результатов 137
Выводы
Указатель литературы
- Современные представления о плацентарной недостаточности
- Характеристика клинического материала
- Процессы переписного окисления липидов мембран плаценты в разные сроки внутриутробного развития
- Процессы переписного окисления липидов мембран плаценты крыс при экспериментальной гипоксии
Введение к работе
Актуальность проблемы. Плацента, являющаяся взаимосвязывающим звеном между организмами матери и плода представляет собой одну из наиболее сложных тканей высших млекопитающих и человека. Этот - самый молодой в эволюционном ряду - орган отличается от других, прежде всего тем, что за небольшой период времени претерпевает быстрое развитие, достигает полной зрелости и частично «стареет». Такой темп развития, растущие потребности плода предъявляют особые требования к метаболическим процессам, лежащим в основе функциональной деятельности плаценты: они должны обладать высокой пластичностью, а регулирующие их механизмы располагать все возрастающими возможностями дифференциального контроля. Недостаточность плаценты, нередко приводящая к прерыванию беременности и сопровождающаяся хронической гипоксией и/или гипотрофией плода, является одной из основных причин перинатальной заболеваемости и смертности. Частота этой патологии при привычном невынашивании колеблется от 50 до 77%, при гестозах она составляет 30-35%, при экстрагенитальной патологии 24-45% (Г.М. Савельева и соавт., 1991; В.Е. Радзинский, И.М. Ордиянц, 1999; Cтрижаков А.Н., 2003).
Известно, что плацентарная недостаточность, представляющая собой срыв адаптационно-гомеостатических реакций органа, его неспособность поддерживать адекватный обмен между организмами матери и плода, характеризуется различными нарушениями в метаболизме плаценты и механизмах регуляции последнего (Т.Н. Погорелова и соавт., 1997; В.Е. Радзинский, П.Я. Смалько, 2001).
Однако, несмотря на увеличивающееся в последнее десятилетие количество работ, посвященных различным проблемам плацентологии, многие вопросы биохимических и особенно молекулярных механизмов, лежащих в основе становления функций плаценты в течение физиологической беременности, а также формирования плацентарной недостаточности еще весьма далеки от разрешения. В многокомпонентной системе метаболического обеспечения клеточной регуляции важная роль принадлежит ростовым факторам, обладающим ауто-, пара-, интра- и эндокринными эффектами. С развитием учения о факторах роста возрос интерес к роли этих клеточных регуляторов в период гестации, их участию в процессах эмбриогенеза, плацентации (Г.Е. Чернуха, и соавт., 1996; R.H. Li et al., 1997; D. Y. Hill et al., 1998). Появились данные о динамике факторов роста в крови женщин при различных осложнениях беременности (P. Evans et al., 1997; P. K. Lala, 1998; А.В. Орлов и соавт., 2003). В то же время сведения о продукции различных факторов роста в тканях плаценты немногочисленны и противоречивы (F. Luall et.al., 1997; M. Faxen et al., 1998), поэтому выяснение аутокринных механизмов регулирующего действия факторов роста в цито- и синцитиотрофобласте требует дальнейших исследований.
Участие факторов роста в стимулировании процессов ангиогенеза может определять их роль в развитии сосудистой системы плаценты и формировании маточно- и фетоплацентарного кровотоков. Для оптимального обеспечения последних необходим также определенный баланс между компонентами, регулирующими тонус сосудов. Неадекватная продукция вазоконстрикторов и вазодилятаторов (эндотелинов, тромбоксанов, простациклинов и др.) плацентой может привести к нарушению фетоплацентарной гемодинамики, сопровождающемуся развитием внутриутробной гипоксии плода. Среди вазоактивных веществ особое место занимает оксид азота (NO), обладающий выраженными вазодилататорными свойствами. Определенное значение для метаболических последствий изменения генерации NO имеет его свободнорадикальная природа. Снижение антиоксидантных реакций и усиление свободнорадикальных процессов в плаценте при осложненной беременности подтверждено в исследованиях липидного компонента мембран ворсинчатого хориона (И.И. Крукиер, 1992). Однако, не менее важным субстратом воздействия кислородных радикалов являются белковые молекулы, окислительное повреждение которых приводит к их фрагментации, агрегации, подверженности протеолизу. Оценка окислительной деструкции белков при осложненной беременности позволяет выявить повреждение ряда пусковых механизмов в общей цепи реакций клеточной регуляции плацентарного метаболизма.
К числу биологически активных полипептидов, продуцируемых плацентой и осуществляющих эндогенную регуляцию многих межклеточных процессов, относятся различные представители класса цитокинов, в частности интерлейкины. Изменение уровня интерлейкинов во время гестации является важным звеном адаптационной реакции организма матери, направленной на вынашивание генетически чужеродного плода. Дисбаланс интерлейкинового профиля наряду с прямым воздействием на материнско-плодовые взаимоотношения и течение беременности, может оказывать и опосредованное влияние на биологические эффекты других клеточных компонентов, в частности путем экспрессии индуцибельной NO-синтазы, ряда ферментов синтеза простагландинов, активации свободнорадикальных реакций (В.А. Барабой 1991; T. Bai et.al., 1993).
Модификация всех этих процессов, очевидно, может инициировать развитие дисфункции плаценты. Поэтому их изучение будет способствовать выяснению молекулярных основ становления основных функций плаценты в процессе ее физиологического развития и формирования плацентарной недостаточности при осложненной гестации, что, в свою очередь, позволит разработать научно обоснованные подходы ее профилактики и терапии. Дальнейшего развития требуют также вопросы параплацентарного обмена, вносящего определенный вклад в метаболические взаимосвязи между организмами матери и плода.
Цель исследования состояла в выявлении особенностей становления процессов клеточной регуляции метаболизма плаценты в разные периоды физиологической и осложненной беременности и уточнении биохимических механизмов формирования плацентарной недостаточности.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи исследования:
-
Изучить в сравнительном аспекте динамику уровней: факторов роста, их рецепторов и интерлейкинов в плаценте в разные сроки физиологической и осложненной беременности.
-
Оценить в том же плане продукцию вазоактивных соединений: эндотелина-1, оксида азота, простациклина и тромбоксана В2 в плаценте в разные сроки физиологической и осложненной беременности.
-
Изучить в разные сроки физиологической и осложненной беременности динамику активности радикалообразующих ферментов – NO-синтазы, НАДН2-синтазы и ксантиноксидазы в плаценте.
-
Определить механизмы и степень окислительной модификации и посттрансляционного фосфорилирования белков различных субклеточных фракций плаценты в разные сроки физиологической и осложненной беременности.
-
Проанализировать динамику содержания факторов роста, вазоактивных компонентов и интерлейкинов в околоплодных водах, пуповине, плодных оболочках при физиологической и осложненной беременности для уточнения роли параплацентарного обмена между организмами матери и плода.
-
Исследовать характер влияния уровня цитокинов плодных оболочек на механизмы регуляции родовой деятельности.
-
Выработать объективные критерии для экспертной оценки метаболической полноценности плаценты и прогнозирования состояния здоровья новорожденных при различных клинических вариантах течения беременности.
Научная новизна
Впервые, на базе репрезентативного комплекса лабораторных исследований, проведенных в аспекте сравнительного изучения динамики факторов роста, вазоактивных соединений и интерлейкинов, участвующих в регуляции клеточных процессов в плаценте, в разные сроки физиологической и осложненной гестации, установлены принципиально новые закономерности в системообразующих особенностях становления биохимических механизмов клеточной регуляции обеспечения адекватных условий формирования фетоплацентарной системы в нормально и патологически развивающейся плаценте. При этом также впервые выявлены специфические изменения продукции факторов роста, вазоактивных соединений и интерлейкинов, характерные для плаценты в условиях формирования различных клинических вариантов осложнений беременности, и общие закономерности, свойственные развитию любого ее осложнения. Научно обоснована принципиально новая позиция о том, что плацентарная недостаточность, лежащая в основе многих осложнений беременности, развивается на фоне усиления прооксидантных процессов, а также наличия впервые обнаруженной модификации нуклеотидзависимого фосфорилирования и карбонилирования белков плаценты при ее функциональной недостаточности. Установлены ранее неизвестные различия степени и направленности изменений активности цАМФ- и цГМФ-зависимых протеинкиназ, коррелирующие с характером субклеточной локализации плацентарных белков-субстратов. Впервые выявлены и проанализированы в сравнительном аспекте особенности изменений содержания в околоплодных водах, пуповине и плодных оболочках факторов роста, интерлейкинов и вазоактивных соединений эндотелина-1 и оксида азота в зависимости от характера течения беременности и ее исхода. Объективно доказано активное участие элементов околоплодной среды в обеспечении дополнительного параплацентарного обмена между организмами матери и плода. Установлено, что продукция цитокинов плодными оболочками модулируется интенсивностью синтеза в них оксида азота и вносит существенный вклад в регуляцию процессов родовозбуждения. Научно обоснованы способы прогнозирования нарушения гестации: плацентарной недостаточности (патент N 2238567, 2004), гестоза и степени его тяжести (патенты N 2249212, 2004; N 2309412, 2006), выбора тактики родоразрешения (патент N 2193198,2000), синдрома задержки развития плода (патент N 2246733,2005), неразвивающейся беременности (патент N 2313793, 2006), энцефалопатии новорожденного (патент N 2254573, 2004).
Основные положения, выносимые на защиту
В процессе физиологического развития плаценты происходят значительные изменения продукции биохимических компонентов внутри- и межклеточной регуляции: факторов роста и интерлейкинов, а также вазоактивных соединений, участвующих в становлении маточного и фетоплацентарного кровотока. Степень метаболических изменений, направленных на создание оптимальных условий для развития плаценты и плода, различна в разные периоды гестации.
Осложненная беременность развивается на фоне дисбаланса в хорионе и плаценте важнейших клеточных регуляторов – факторов роста и интерлейкинов, а также сдвига в соотношении вазодилататоров и вазоконстрикторов, нарушающих процессы метаболического обеспечения плацентации, ангиогенеза и дальнейшего развития плаценты. Наиболее выраженные биохимические изменения в плаценте имеют место в первой половине беременности.
Активация прооксидантных процессов, окислительная деструкция белков и модификация их посттрансляционного фосфорилирования усиливает метаболические нарушения в плаценте при осложненной гестации.
Высокий уровень факторов роста и других цитокинов в плодных оболочках и пуповине свидетельствует об участии этих тканей в процессах метаболических взаимодействий в фетоплацентарном комплексе. Плодные оболочки являются важным источником цитокинов для околоплодных вод, а их содержание в этой биологической жидкости служит объективным критерием прогноза развития родовой деятельности и оценки состояния новорожденного. Продукция эндотелина и оксида азота в пуповине - дополнительный механизм паракринного воздействия на фетоплацентарное кровообращение.
Теоретическое и практическое значение работы
Проведенные исследования углубляют наши представления о становлении метаболических функций плаценты в процессе ее нормального развития и о молекулярно-биохимических механизмах формирования плацентарной недостаточности - одного из наиболее распространенных осложнений гестации. Установлены определенные закономерности, лежащие в основе повреждения процессов внутри- и межклеточной регуляции в плаценте и как следствие формирования основных видов акушерской патологии. Полученные в работе данные обосновывают научные предпосылки для коррекции метаболических дефектов в фетоплацентарном комплексе, особенно в те периоды гестации, в которые установлены наиболее значительные биохимические нарушения в плаценте. Корреляционные связи между содержанием отдельных факторов роста в плаценте и сыворотке крови, установленные при различных осложнениях беременности, позволили научно обосновать и разработать принципиально новые способы прогнозирования нарушений гестации.
По результатам исследования внедрены информативные критерии для оценки функциональной полноценности плаценты (по уровню трансформирующего и эпидермального фактора роста в сыворотке крови, патент N 2238576, 2004), прогнозирования состояние новорожденного (по величине активности НАДФН-оксидазы в плаценте, патент N 2254573, 2005) и выбора тактики родоразрешения (по уровню метаболитов оксида азота в околоплодных водах (патент 2193198, 2002).
Разработанные способы прогнозирования и диагностики акушерской патологии внедрены в работу отделения патологии беременных и родильного отделения ФГУ «Ростовский НИИ акушерства и педиатрии Росздрава», ГУЗ «Областная больница N2», МЛПУЗ «Городская больница N20, МЛПУЗ «Родильный дом N5» г. Ростова-на-Дону, МУЗ « ЦГБ г. Батайска».
Материалы диссертации используются в лекциях на семинарах по повышению квалификации врачей Учебного центра РНИИАП.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на следующих научных форумах:
Втором съезде Биохимического Общества Росс. академии наук (Москва. Пущино), 1997.
II съезде РАСПМ «Перинатальная неврология» (Москва), 1997.
II съезде акушеров-гинекологов Сев. Кавказа. (г.Ростов-на-Дону), 1998.
Национальной научно-практической конференции с международным участием «Свободные радикалы, антиоксиданты, (г.Смоленск), 2001, 2003, 2005.
Российском Форуме «Мать и дитя» (г.Москва), 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, (г. Казань), 2007.
IV съезде Российской ассоциации специалистов перинатальной медицины (г.Москва), 2002.
Международной конференции «Биоантиоксидант» (г. Москва), 2002, 2004, 2006.
Всероссийской конференции «Гипоксия. Механизмы, адаптация, коррекция. (г. Москва), 2002, 2004, 2006.
Пленуме Российской ассоциации акушеров-гинекологов, проблемной комиссии РАМН МЗ РФ «Перинатальная диагностика и беременность высокого риска», (г. Ростов н/Д), 2003.
VI Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 300-летию С.Петербурга и 205-летию Военно-медицинской академии «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения. (г. Санкт-Петербург), 2003.
International ecologic forum «Environment and human health», (St. Petersburg), 2003.
Междисциплинарной III Конференции (г.Петрозаводск), 2004.
Международном симпозиуме «Молекулярные механизмы регуляции функции клетки» (г.Тюмень), 2005.
VIII World Congress International Society for adaptive medicine, (г.Москва), 2006.
Международном симпозиуме «Активные формы кислорода, азота и хлора в регуляции клеточных функций в норме и при патологии» (г.Гродно, Беларусь), 2006.
Всероссийском конгрессе эндокринологов. «Высокие медицинские технологии в эндокринологии», (г. Москва), 2006.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 65 научных работ, в том числе 20 статей в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ, получено 5 патентов. Личный вклад автора в публикациях составляет 73%.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 274 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающего 153 отечественных и 271 иностранных источников. Работа иллюстрирована 48 таблицами и 46 рисунками.
Современные представления о плацентарной недостаточности
В процессе эволюции становление плацентарного барьера шло по пути наиболее тесного контакта между кровью матери и плода. Оптимальные условия в этом отношении характерны для гемохори-ального типа плаценты ( приматы, грызуны), в которой кровотоки матери и плода наиболее сближены и разделены лишь эпителием плодовых капилляров, стромой и эпителиальным покровом ворсин (Э. Говорка, 1970). Гемохориальная плацента является самым совершенным видом плацентации, возникшим в процессе эволюции.
Основным морфологическим субстратом гемохориального плацентарного барьера является эпителий ворсин, состоящий из двух слоев: синцития и цитотрофобласта. Электронно-микроскопические исследования ультраструктуры плаценты позволяют полагать, что наибольшей функциональной активностью обладает синцитиотрофоб-ласт, представляющий собой цитоплазму, большей частью не разделенную на отдельные клетки, имеющий безъядерные участки, примыкающие к стенке капилляра. В этих областях происходит интенсивный обмен между организмами матери и плода посредством микроворсинок, представляющих собой цитоплазматические выросты, покрытые плазматической мембраной (Н. И. Цирельников, 1980). Известно, что степень и скорость перехода химических соединений через плацентарный барьер, в определенной мере зависит от обменной поверхности плаценты, особенно микроворсинчатой части синцитиотрофобласта, интенсивности кровообращения по обе стороны плаценты и константы диссоциации веществ, проходящих через плаценту (А. П. Кирющенков, 1978).
Большое значение в проницаемости , плацентарного барьера принадлежит сроку беременности. Это связано с морфологическими и функциональными изменениями плаценты, присущими различным периодам внутриутробного рапт тил, ттго\ трн иа «rT mfi7 feonn логического старения, проницаемость плаценты прогрессивно возрастает вплоть до 32-35 недель беременности, что объясняется, с одной стороны, истончением плацентарной мембраны, с другой -увеличением числа вновь образованных ворсин (М. В. Федорова, 1982).
Трансплацентарный переход веществ зависит также от харак ! тера внутриутробного развития, состояния материнского организма и потребностей растущего плода в данном компоненте. Определенное значение для трансплацентарного перехода веществ имеет их способность растворяться в липидах. В частности, препараты хорошо растворимые в липидах, легче переходят через плаценту, чем вещества, лишенные этого химического свойства (J. G. Grudzinkas et al. , 1986). Процесс переноса химических веществ через плаценту находится также в зависимости от степени ионизации молекул: недиссоциированые и неионизированные вещества переходят через плаценту быстрее (М. Adinolfі, 1975).
Достаточно детально в настоящее время изучен транспорт через плаценту основного пластического материала - аминокислот. Они переносятся как путем обменной диффузии, так и с помощью механизмов активного транспорта против градиента концентрации (Н. Scheider et al. , 1988). Доказано наличие специфических транспортных систем для отдельных, групп аминокислот (В. Н. Enders et al. , 1976). Относительно транспорта белков известно, что наряду с расщеплением протеинов, поступающих из кровеносного русла матери, и последующим ресинтезом молекул, необходимых плаценте и плоду, возможно трансплацентарное прохождение интактных белков (G. Muralt, 1975; Т. F. Roth et al. , 1976). Этот процесс происходит значительно медленнее, чем транспорт аминокислот, но он может быть чрезвычайно важен в -обеспечении плода некоторыми специфическими белками, в частности иммуноглобулинами G (P.M. Johnson et al. , 1976).
В препаратах мембран плаценты обнаружены рецепторы для иммуноглобулинов G, изучены некоторые их свойства (С. С. Васи-лейский, 1982). Показана зависимость транспорта белков от селективной способности t связывания их с рецепторными участками синцитиотрофобласта. \
Трансплацентарный переход белков к плоду является процессом избирательным и относительно независящим от их молекулярной массы. Необходимо однако отметить, что наряду с возможностью активного транспорта белков из материнской крови в плаценту, основные пластические потребности плацентарной ткани удовлетворяются за счет ее собственных синтетических реакций.
Поскольку одним из основных субстратов внутриутробного питания плода являются углеводы, транспорт их через плаценту является весьма важным физиологическим процессом. Плаценте принадлежит ведущая роль в снабжении плода продуктами углеводного обмена. Прежде всего это относится к глюкозе, которая транспортируется из организма матери через плаценту путем избирательной диффузии. Быстрый трансплацентарный переход глюкозы, по мнению ряда авторов, обусловлен существованием системы переносчиков, обладающих высокой специфичностью к глюкозе (H.Schneider et al. , 1981). Это положение подтверждено фактом выделения из мембран микроворсин плаценты человека транспортного белка для глюкозы (D.A.Meier, С. W. Garner, 1985). Механизмы транспорта глюкозы в плаценте (как и транспорта аминокислот) отличаются стереоспецифичностью (L. D. Stegnik et al. , 1979).
Характеристика клинического материала
Фосфолипиды, как указывались выше, являются важнейшими компонентами биологических мембран. От качественного состава Фосфолипидов зависят основные свойства мембран -микровязкость, неоперативность во взаимосвязях со структурными белками, плотность пространственной упаковки молекул, мобильность фиксированных в мембране каталитических белков С Л,Д,Бергельсон, 1981, 1984; В.Ф.Антонов, 1982; В.Г.Ивков, Г.Н.Верестовский, 1982). В недавнем прошлом липидам отводилась в основном структурная роль, однако исследования последнего времени убедительно показали их функциональную роль в биологических мембранах.
Фундаментальные процессы в клетках - транспорт веществ и ионов, трансформация и аккумуляция энергии, передача информации и другие - протекают при непосредственном участии фосфолипидов (К.Г.Карагезян, 1972; Г.Галлер, 1979; Е.М,Крепе, 19 81), Из в е с т н о де й с т в и е фо с Ф о л и п ид ов н а систему с в е рты в а н ия крови (R.F.A.Zwaal, 1978; Г.А.Серебренникова, К.Ю.Гордеев. 1985), Фосфолипиды принимают активное участие в рецепции гормонов и реализации их метаболических эффектов (G.S.Levey, -1973; Т. А. Саатов, 1979; 1985; Я. ХЛуракулов, Т. С. Саатов, 1981; Н.-Н. Tai, С. L. Таї, 1982; J. Н. Exton, 1985; Н. Е. Кучеренко, Я. Б. Блюм, 1986). Значительное влияние на функциональную активность клетки фосфолипиды могут оказывать, подвергаясь метаболическим превращениям с освобождением арахидоновой кислоты, являющейся предшественником таких биологически активных веществ, как простагландины, гидрооксикислоты, лейкотриены (В. 3. Ланкин, 1984, 1985; Р. П. Евстигнеева, 1985).
Фосфолипиды входят в состав сложных мембраносвязанных ферментных систем, регулируя их каталитические функции (Л. Г. Бергельсон, Э. В. Дятловицкая, 1981; К. Г. Карагезян, 1985). Имеются работы об участии липидов мембран в регуляции биосинтеза ферментов (И. С. Кулаев, 1979). Определенную роль играют фосфолипиды в обеспечении термостабильности мембранных белков (В. Е. Каган и соавт. , 1985). Важная биологическая функция мембранных липидов определяется также их адаптивной ролью при изменении условий внешной среды (Е. М. Крепе, 1979; Е. В. Зубарева и соавт. , 1991).
В связи с многофункциональным значением фосфолипидов мембран большое значение приобретает изучение активности ферментов их обмена - фосфолипаз. Исследование фосфолипаз представляет интерес с позиций уточнения их физиологической роли, а также выяснения возможного участия этих ферментов в развитиии экстремальных и патологических состояний.
В зависимости от места атаки фермента на молекулу фоефо ЛйПИДа раЗЛйЧаЮТ НсСКОЛЬКи ГруїШ фиифиЛИІіаЗ: A,, Hi, им д (А. А. Покровский, В. А. Тутельян, 1976; Я. Мусил с соавт. , 1981). В соответствии с обычным планом строения фосфолипидов фосфоли-пазы А., и Аг (КФ 3.1.1.4) соответственно отщепляют ацильные -остатки от углеродов С, и С&. Фосфолипаза С (КФ 3.1.4.3) разрывает в молекуле фосфоглицерида связь между диглицеридом и фосфорной кислотой. Фосфолипаза Д (КФ 3.1.4.4) гидролизует в фосфоглицеридах фосфоэфирную связь между фосфатидной кислотой и азотистым компонентом в положении 3. Известен также фермент лизофосфолипаза (КФ 3.1.1. 5), специфически гидролизующий в лизофосфатидах эфирную связь в положении 1 или 2. Установлено, что этот фермент катализирует как отщепление жирных кислот, так и образование фосфолипидов, однако первая реакция происходит в несколько раз активнее (G. Brurnley, H.Bosch, 197 7; У.З.Муратова с соавт. 6 1987; J. М. Beutham et al. ,1987). Роль данного фермента, очевидно связана с предупреждением накопления мембранолитичееких метаболитов - лизофосфолипидов. Наличием лизофосфолипазы А , по-видимому, объясняется отсутствие в ряде случаев накопления лизофосфатидилхолина под действием фосфолипазы А&, поскольку этот фосфолипид подвергается ферментативной деградации (М. М. Рахимов, 1985).
Наиболее изучены свойства фосфолипазы А , выделенной из различных тканей животных. Фосфолипаза А лизосомального и ми-тохондриального происхождения имеет оптимум рН 4,0-5,0 (MBartolf, R. С. Franson, 1984). В гранулоцитах обнаружена фосфолипаза А с максимумом активности при рН 7,0-9,0 (Ю. В. Вельтищев и соавт., 1981), сывороточный фермент имеет оптимум действия рН 5,5-6,5 (Е. Vieira, М. Р. Т. Gil let, 1987). Общими свойствами для фосфолипаз А различного происхождения является их термоустойчивость, небольшая молекулярная масса (от 10000 до 19000 дальтон) и зависимость биологической активности от ионов Са . Последние способствуют связыванию фермента с отрицательно заряженными фосфолипидами и образованию фермент-Са субстратного комплекса (Л Я. Юкельсон, 1975; D. J. Winter et al. , 1984).
Активность фермента легко модифицируется при действиии ряда веществ: витаминов А, Е (Chandhary et al. , 1978), продуктов гидролиза фосфолипидов (Н.Waite, К. Sisson, 1973), некоторых медиаторов (Н. М. Литвиненко и соавт. , 1976). Значительно повышается активность фосфолипазы А в присутствии стероидных гормонов (F. A. Lewis, 1974 ; S. Hiroshi et al. , 1984; R. С. Bonney, S.Franks, 1987 ).
В настоящее время значительно возрос интерес к изучению эндогенных фосфолипаз в мембранных структурах. Проведенные в последние годы интенсивные исследования мембранных липолити-ческих ферментов и особенно фосфолипазы А из различных мембран клеток животных привели к важному заключению о том, что основное назначение этих ферментов - регуляция фосфолипидного состава, целостности структуры и функции мембран ( М. М. Рахимов, 1982; J.M. Beutham, A. J. , Fligging, 1987; L. М. Winter et al. , 1987; 0. R Горбатая и соавт., 1988).
Максимальная активность мембраносвязанной фосфолипазы Аг в зависимости от ее тканевой принадлежности проявляется при рН 7,0-8,0 (Т. Takashi et al. , 1983; W. В. Weglicki, M. G. Low, 1987). Идентифицированы мембранные белки, регулирующие активность фермента. Так, из мембран тромбоцитов выделен полипептид, алкилирование которого связано с ингибированием мембранной фосфолипазы A8(L. Т. Silk, М. Е. DeMarco, 1987).
Процессы переписного окисления липидов мембран плаценты в разные сроки внутриутробного развития
Динамика сиаловых кислот в мембранах развивающейся плаценты человека свидетельствует о том, что аналогично ситуации, выявленной в плацентарных мембранах крыс, их концентрация возрастает от 0,082+0,005 мкмоль/мг белка в 6-12-недельном хорионе до 0,103+0,06 в і 3-і 9 недель беременности, что на 25,6% (р 0,01) превышает аналогичную величину в предыдущий срок (табл,8, рис.6). По мере дальнейшего развития плаценты содержание нейраминовых кислот сохраняется на одном уровне до 27 недель, а к концу беременности (39-40 нед, ) снижается до 0,079+0,004, достигая уровня 6-12-недельного хориона.
Концентрация других углеводсодержащих компонентов (гексоз и гексозаминов) мембран плаценты человека в процессе развития беременности, подобно содержанию сиаловых кислот, максимально возрастает к 13-19 неделям (0,45±0,03 и 0,39±0,03 мкмоль/мг белка соответственно) и превышает аналогичные величины в раннем хорионе на 40,6% и 30,0% (р 0,001). В последующие сроки беременности содержание гексоз и гексозаминов в мембранах плаценты человека сохраняется на том же уровне до 27 недель, затем проявляет тенденцию к снижению и в концу беременности достоверно снижается по сравнению с максимальными величинами соответственно на 22% и 15,4% (р 0,05).
Активность нейраминидазы в мембранах плаценты человека растет по мере развития беременности и достигает своего максимума к концу беременности (39-40 нед.), К этому сроку нейрами-нидазная активность возрастает в 1,5 раза по сравнению с таковой в раннем хорионе (р 0,001).
Следует отметить, что в первый триместр беременности, несмотря на повышение активности нейраминидазы, содержание N-ацетилнейраминовой кислоты в гликопротеинах также возрастает, очевидно, в связи с преобладанием биосинтеза сиаловых кислот над отщеплением их от молекул белка. По-видимому, усиление биосинтеза сиалосодержащих гликопротеинов связано с активацией сиалилтрансфераз, активность которых может повышаться на этапе наиболее интенсивного развития плаценты, В доношенной плаценте, когда синтетические процессы снижаются, повышение активности неираминидазы сопровождается уменьшением уровня мембраносвязанных сиаловых кислот,
Анализируя полученные результаты, можно отметить следующую общую для гемохориальной плаценты человека и животных закономерность, Относительно низкая в начале формирования органа концентрация углеводсодержащих компонентов мембран (сиаловых кислот, гексоз и гексозаминов) повышается и достигает значительных величин примерно в середине внутриутробного развития, В дальнейшем количество углеводсодержащих компонентов плацентарных мембран снижается и к концу беременности приближается к начальным величинам,
Параллелизм в динамике уровня различных углеводных компонентов, очевидно, свидетельствует о преимущественно количественном изменении в продукции гликопротеинов по мере развития плаценты, В то же время некоторое различие в степени изменений отдельных мембраносвязанных углеводов можно рассматривать как модификацию качественного состава гликопротеинов плазматических мембран развивающейся плаценты,
Изменение в составе углеводных компонентов мембран в процессе физиологического развития плаценты свидетельствует о структурных перестройках мембран, модификации их лабильности, повышении "зрелости" ферментативных систем, направленных на обеспечение транспортных и других процессов в соответствии с -потребностями плода.
Заключая материалы, представленные в этой главе, следует отметить, что проведенные нами исследования охватывают весь период развития гемохориальной плаценты от начала ее формирования, последующей полной зрелости до последних стадий Функционирования, т.е. сроки, которые характеризуются существенными изменениями в морфологических субстратах, химическом составе и физиологических функциях органа, В то же время эти периоды связаны с важными моментами в развитии плода. Так, предплодный период (6-іі недель) развития человека отличается быстрой диф-ференцировкой органов и интенсивным гистогенезом (Б.П.Токин, 1977), Последующие сроки совпадают со значительными преобразованиями в биохимической, морфологической и функциональной диф-ференцировке плода, а также усилением его роста,
К концу первой половины беременности в организме плода происходят важные изменения, определяющие возникновение нового качественного состояния основных его функций ( А.Д.Макаричева, 1979), Именно в это время для большинства изученных нами показателей отмечены максимальные изменения, 27-36-недельный плод человека имеет органы и системы, которые могут функционировать при создании соответствующих условий и вне организма матери, Степень модификации мембран в данный период весьма незначительна, Содержание структурных компонентов мембран и активность мембраносвязанных ферментов в плаценте этого срока почти нр отличаются от г"пптвет ""гві!!п !!их ппказатрлей р ппнг"! енн й плаценте.
Эмбриональное развитие крыс характеризуется относительно большим, чем у человека, предплодным периодом (Г,А.Шмидт, 1977), что по всей вероятности, может вызвать некоторый временной сдвиг в аналогичных периодах развития. Однако наиболее выраженные изменения в указанных биохимических параметрах имеют место на і 3-і 4 дни беременности, т.е. к середине развития плаценты, (как и в плаценте человека), учитывая, что начало плацентации у крыс приходится на 7-9 дни,
Становление мембранных структур плаценты свидетельствует о том, что за время своего существования она в чрезвычайно сжатые сроки, по сравнению с развитием других органов и систем, проходит путь от начального становления метаболичест-ких функций до достоверного их снижения после максимального развития в период функциональной зрелости плаценты. Отличия метаболической ситуации в разные периоды развития плаценты позволяют полагать, что влияние внешних факторов, в частности гипоксических состояний, по разному будет сказываться на биохимической характеристике плаценты в зависимости от срока их воздействия,
Процессы переписного окисления липидов мембран плаценты крыс при экспериментальной гипоксии
Представляет интерес накопление в мембранах плаценты в процессе ее физиологического развития лизофосфатидилхолина, обладающего мембранолитическими свойствами. Этот факт можно рассматривать не только как деструктивный процесс, но и как определенный компенсаторный механизм, направленный на поддержание текучести липидной фазы мембран формирующейся и затем "стареющей" плаценты. Причинами увеличения лизофосфатидилхолина могут быть: снижение процессов его ацилирования, а также повышение активности фоефолипазы А . Как показали наши иссле - 133 -дования, последнее действительно имеет место в развивающейся плаценте животных и человека. Увеличение активности фосфолипа-зы А , очевидно, связано с выполнением основных ее функций -регуляцией фосфолипидного состава, поддержанием целостности структуры и функций мембран на каждой стадии развития плаценты. Кроме того, катализируя реакцию освобождения арахидоновой кислоты из мембранных фосфолипидов, она лимитирует каскад превращения этой кислоты и в значительной мере регулирует синтез простагландинов, участвующих в механизмах рязвязывания родовой деятельности. Возможно, что максимальное увеличение активности фосфолипазы А в мембранах плаценты к концу физиологической беременности вносит определенный вклад в осуществление этого процесса.
Наряду с изменением общего уровня и фракционного состава фосфолипидов в процессе развития плаценты имеет место и изменение содержания холестерина. Количество этого важного стери-нового компонента мембран, присутствие которого придает им морфологическую стабильность, возрастает по мере прогрессиро-вания беременности. Поскольку это увеличение превосходит по степени нарастание уровня фосфолипидов, наблюдаются параллельное увеличение молярного соотношения холестерин/фосфолипиды, что способствует уплотнению мембран при одновременном изменении функциональной подвижности их структуры, модификации прочности связи липидно-протеидных комплексов.
Выявленная динамика липидов, очевидно, связана с их важной ролью в формировании мембран, регуляции процессов проницаемости, поддержании активности мембраносвязанных ферментов и обусловлена адаптацией плаценты к меняющимся потребностям системы мать-плацента-плод и необходимостью сохранения гоме-остаза в этой системе.
Известно, что структура мембран, является одним из факторов, определяющих скорость евободнорадикального окисления ли-пидов, которое, в свою очередь, служит важным ее модификато І ром. Направленность процесса ПОЛ зависит от взаимодействия систем, продуцирующих и элиминирующих липоперекиси от структурированности липидкой фазы мембран, качественного и количественного состава фосфолипидов, степени присутствия в них ненасыщенных жирных кислот и уровня природных антиоксидантов.
В процессе физиологического внутриутробного развития ин тенсивность процессов ПОЛ возрастает, достигая максимальных значений в плаценте крыс к 14 дню, а в плаценте человека к 13-19 неделям беременности, в более поздние сроки происходит ее снижение. Однако в конце беременности содержание первичных и конечных продуктов ПОЛ все же превышает их количество в раннем хорионе. Наиболее высокий уровень ПОЛ приходится на период максимального роста и дифференциации клеточных структур плаценты . Это согласуется с представлениями о переокислении лйпидов как процессе не чуждом клетке и, в определенной мере, являющемся способом осуществления обмена компонентами мембран с внутриклеточной средой (А.А.Болдырев, 1986). Для его регулирования в физиологических пределах плацента обладает мощной антиоксидантной системой, активность которой во второй половине беременности более высока (Т. Н. Погорелова и соавт., 1933),что соответствует снижению в этот период продуктов ПОЛ.
В свою очередь, уменьшение интенсивности процессов ПОЛ может явиться причиной снижения в "зрелой" плаценте скорости адаптивной перестройки мембран. ;
Изменение липидного состава и активация ПОЛ приводят к модификации свойств мембран, важным показателем которых является микровязкость. Полученные нами данные выявили повышение микровязкости липидного бислоя мембран плаценты по мере развития беременности. Корреляционные взаимоотношения между величиной микровязкости и молярным соотношением холестерин/фосфоли-пиды свидетельствуют о важной роли последнего в становлении физико-химического состояния мембран плаценты.
Существенный вклад в формирование мембранных структур плаценты вносит динамика их углеводных компонентов. Содержание нейраминовых кислот, гексоз, гексозаминов в процессе развития плаценты постепенно возрастает и достигает значительных величин примерно к середине беременности. В мембранах доношенной плаценты их і уровень снижается, соответствуя таковому в раннем хорионе. Выявленная динамика, очевидно, свидетельствует об увеличении синтеза углеводных компонентов мембран в период интенсивного развития плаценты. К концу беременности, когда синтетические процессы снижены, содержание всех изученных мембраносвязанных углеводов уменьшается. В этот период обнаружена наиболее тесная корреляционная связь между уровнем сиаловых кислот и активностью нейраминидазы.
Полученные результаты свидетельствуют о перестройке плазматических мембран плаценты, модификации их структурных и функциональных характеристик в процессе физиологического развития органа, направленной на обеспечение потребностей растущего плода.
