Введение к работе
Актуальность научного исследования
Нарушения внутриутробного развития плода влекут за собой риск формирования психомоторных и соматических расстройств, нередко не компенсируемых в течение всей последующей жизни (Барашнев Ю. И., 2002; Попова Ю. Ю., 2007; НабиеваТ. Н., 2009; Володин Н. Н., 2010; Николаева Т. Н., 2011). Общеизвестным является тот факт, что патологическое течение перинатального периода часто приводит к невынашиванию беременности, задержке внутриутробного развития плода, повреждению различных органов и систем, что в свою очередь обусловливает высокие показатели перинатальной смертности и отрицательно влияет на здоровье будущего поколения.
Среди факторов, неблагоприятно отражающихся на течении антенатального периода, большое значение имеет нарушение маточно-плацентарного кровообращения (МПК), причиной которого могут быть экстрагенитальная патология у матери, наличие острых и хронических инфекций, гестоз и т. п. (Васильева О. А., 2007; Driul L., 2008; Байбарин Е. Н., 2009). Нарушение МПК приводит к развитию гипоксии, являющейся центральным звеном патогенеза внутриутробного повреждения плода, и в первую очередь центральной нервной системы (Баранов А. А., 2001; Silveria R. С, 2003; NeerhofM. G., 2008; Фадеева Н. И., 2010). В структуре детской инвалидности патология нервной системы составляет около 40%, причем в 70-80% случаев она ассоциирована с перинатальными поражениями мозга (Пальчик А. Б., 2000; Барашнев Ю. И., 2002).
Неблагоприятный исход перинатальных поражений центральной нервной системы, приводящих к нарушению жизнедеятельности растущего организма, в значительной степени обусловлен несовершенством диагностики, прогноза и профилактики (Баранов А. А., 2001; Голосная Г. С, 2004; Володин Н. Н., 2010). Внедрение новых автоматизированных технологий и принципов интенсивной терапии позволило резко снизить перинатальную и неонатальную смертность, однако улучшения неврологического здоровья новорожденных, перенесших гипоксию, не произошло. В связи с этим в последние годы возрос интерес к изучению патогенеза изменений мозговых структур, подвергшихся гипоксическому воздействию, с целью проведения патогенетически обоснованной терапии в восстановительном периоде.
В клинической практике изучение недостаточности МПК и ее влияния на развивающийся плод представляет собой трудную задачу вследствие невозможности проведения биохимических исследований на уровне органов и тканей. Поэтому наиболее адекватными для решения этих вопросов являются экспериментальные исследования.
Работами ряда авторов в этой области установлен целый комплекс физиологических приспособительных реакций плода к неблагоприятным условиям развития, в частности, к гипоксии (Сизяко-ваГ. Л., 1991; Томилова И. К., 1995; Васильева Е. М., 2005; Richardson В. S., 1998; Jones С. Т., 1998; Silveria R. С, 2003). Однако информация о биохимическом статусе фетального мозга при данной форме патологии практически отсутствует. Вместе с тем, для понимания патогенетических механизмов антенатального повреждения головного мозга при нарушении МПК целесообразность проведения такого рода исследований вполне очевидна. Они необходимы также в плане обоснования эффективной медикаментозной коррекции перинатальных поражений ЦНС, учитывая, что назначение некоторых препаратов является до настоящего времени спорным и приводит к по-липрагмазии.
Цель исследования - установить биохимические механизмы повреждения головного мозга у плодов и новорожденных крысят, развивавшихся в условиях недостаточности маточно-плацентарного кровообращения, и обосновать подходы к коррекции выявленных сдвигов на основании показателей, характеризующих особенности процессов энергетического и углеводного обмена, метаболизма глутаминовои кислоты и оксида азота, уровня свободнорадикальных процессов, элементного статуса и структурных изменений.
Задачи научного исследования
-
Исследовать особенности энергетического и углеводного обмена в головном мозге плодов крыс, развивавшихся в условиях недостаточности маточно-плацентарного кровообращения.
-
Выявить особенности обмена глутаминовои кислоты в мозге плодов и новорожденных крысят при нарушении маточно-плацентарного кровотока.
-
Оценить уровень свободнорадикальных процессов (перекисного окисления липидов и обмена оксида азота) и антиоксидантной защиты в мозге плодов и новорожденных крысят при патологической беременности и применении экзогенного донатора оксида азота.
-
Охарактеризовать микроэлементный статус в головном мозге новорожденных крысят, развивавшихся в условиях нарушения маточно-плацентарного кровообращения и применения препарата МагнеВб, а также его влияние на метаболические процессы.
-
Проанализировать структурные изменения в головном мозге плодов и новорожденных животных, развивавшихся в условиях антенатальной гипоксии и применения препарата МагнеВ6.
-
На основе выявленных адаптационных и дезадаптационных метаболических изменений и установленных коррелятивных связей между характеризующими их показателями определить метаболические маркеры повреждения головного мозга плода и новорожденного при нарушении маточно-плацентарного кровообращения.
-
Выделить приоритетные патогенетические составляющие для обоснования возможной биохимической коррекции метаболических нарушений в головном мозге плода и новорожденного, развивавшихся в условиях недостаточности маточно-плацентарного кровообращения.
Научная новизна исследования
Полученные в ходе исследования результаты существенно расширяют фундаментальные представления о возрастных аспектах метаболизма нервной ткани, а также о патогенетических механизмах повреждения головного мозга плода и новорожденного при нарушении маточно-плацентарного кровообращения.
Показана взаимосвязь и взаимообусловленность изменений энергетического, углеводного, нейромедиаторного обменов, интенсивности свободнорадикальных процессов и структурных изменений в головном мозге животных при нарушении маточно-плацентарного кровообращения.
Доказана однонаправленность структурно-метаболических процессов в головном мозге плодов и новорожденных крысят разной степени выраженности, что свидетельствует о стадийности патологических изменений при переходе от внутриутробного периода жизни к внеутробному.
Показано, что метаболические изменения в головном мозге плодов, обусловленные цереброваскулярными механизмами, носят компенсаторно-приспособительный характер к гипоксическому фактору, однако их последствия приводят к проявлениям эксайтотоксичности глутамата и окислительного стресса, являющимся патогенетическими звеньями повреждения нервной ткани.
Впервые предложены биохимические маркеры для оценки структурно-метаболических изменений в мозге плодов и новорожденных экспериментальных животных при патологической беременности.
Впервые показано, что при действии гипоксического фактора метаболическим маркером повреждающего действия NO является концентрация цитруллина, повышение содержания которого отражает активность NO-синтазы как локальной компенсаторно-приспособительной реакции, лимитирующей интенсивность нитритредук-тазной компоненты цикла и гиперпродукции оксида азота. Уменьшение концентрации цитруллина при повышении уровня нитритов указывает на дезадаптивный характер изменений и является неблагоприятным признаком развития патогенетических механизмов гиперпродукции N0, обусловливающих нитрозильный стресс.
Впервые показано, что при недостаточности маточно-плацентарного кровообращения имеет место нутриентная недостаточность, в частности нарушение гомеостаза микроэлементов и их перераспределение, усугубляющие развитие и проявления биохимических изменений.
Работа поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 09-04-97552.
Практическая значимость исследования
Представленные новые данные о стадийности и различной степени выраженности структурных и метаболических изменений дают возможность применять дифференцированный подход к диагностике и фармакологической коррекции последствий антенатальной гипоксии у плода и новорожденного.
Предложенные метаболические маркеры, отражающие состояние энергетического, нейромедиаторного обмена, свободнорадикаль-ных процессов и элементного статуса, являются дополнительными объективизирующими критериями диагностики гипоксических поражений центральной нервной системы у ребенка и определения эффективности их лечения.
Доказана высокая эффективность применения и целесообразность включения в комплекс лечебных и профилактических мероприятий при нарушении маточно-плацентарного кровообращения препаратов магния в сочетании с пиридоксином.
Показано, что биохимическая коррекция элементного гомеостаза плода и новорожденного должна проводиться на ранних сроках беременности матери с профилактической целью.
Основные положения, выносимые на защиту
-
При действии гипоксического фактора в условиях нарушения маточно-плацентарного кровообращения в головном мозге плодов и новорожденных крысят происходят однонаправленные компенсаторно-приспособительные и дезадаптивные изменения углеводного, энергетического и нейромедиаторного метаболизма.
-
Выявленные биохимические сдвиги сопряжены с выраженностью окислительного стресса и свободнорадикальных процессов и отражают фазовость структурных изменений ткани мозга.
-
Биохимические маркеры установленных изменений могут быть использованы для оценки структурно-метаболических нарушений и эффективности терапевтических мероприятий при диагностике, лечении и профилактике антенатальных поражений головного мозга плода и новорожденного.
-
Включение в комплекс фармакологической коррекции при недостаточности маточно-плацентарного кровотока у беременных крыс экзогенных донаторов оксида азота и препаратов магния в сочетании с пиридоксином оказывает нейропротективный эффект на головной мозг плода и новорожденного.
Апробация работы
Результаты исследования доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы пери-натологии» (Екатеринбург, 1996); VI Научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и медицинская наука на пороге XXI века» (Киров, 2000); Международной конференции «Проблемы медицинской энзимологии» (Москва, 2002); межрегиональной конференции «Анестезиология и реаниматология Тюменской области: вчера, сегодня, завтра» (Тюмень, 2004); II Российской научной конференции «Молодые женщины в науке» (Москва, 2004); II Российской конференции по иммунотерапии и иммунореабилита-ции (Москва, 2005); XIII Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (2008); IX Международном конгрессе «Здоровье в XXI веке» (Москва, 2008); XIV Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Дубай, 2009); X Международном конгрессе «Здоровье в XXI веке», «Инновационные технологии в биологии и медицине» (Москва, 2009); научно-практической конференции студентов и молодых ученых Ивановской государственной медицинской академии «Неделя науки - 2009» (Иваново, 2009), III Всероссийской студенческой науч-
ной конференции Самарского государственного медицинского университета (Самара, 2009), XV Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Дубай, 2010); XI Международном конгрессе «Здоровье в XXI веке» (Москва, 2010), II Международной научной интернет-конференции «Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологий» (Pax Grid, 2011).
Публикации и сведения о внедрении в практику
По материалам диссертации опубликовано 34 работы, из них 17 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Результаты исследования используются в работе научно-исследовательской лаборатории ФГБУ «Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В. Н. Городкова», научно-исследовательской лаборатории ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, а также в лекционном курсе на кафедрах биологической химии, фармакологии с клинической фармакологией, акушерства, гинекологии и неонатологии педиатрического факультета ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России и на кафедре органической и биологической химии ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный университет».
Объем и структура диссертации
Работа изложена на 221 странице машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, и списка литературы, включающего 395 источников, в том числе 209 отечественных и 186 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 20 таблицами и 26 рисунками.
