CC BY
86
УДК 616.8-009.24-02:618.36-002
ВАРИАНТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЛАЦЕНТАРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ И ПРЕЭКЛАМПСИИ
© 2012 Магомедова Ш.М., Мурашко А.В.
Первый Московский государственный медицинский университет
им. И. М. Сеченова
Приведен обзор основных лабораторных моделей преэклампсии и плацентарной недостаточности. Преэклампсия имеет место в 3-5% случаев и служит причиной серьезных осложнений для матери и плода. Поиск новых методов прогнозирования и лечения данных патологий является крайне важным в акушерстве. Создание лабораторной модели указанных состояний позволит глубже изучить их патогенез и разработать эффективные способы их профилактики и лечения.
The authors of the article review the basic laboratory models ofpre-eclampsia and placental insufficiency. Pre-eclampsia is in 3-5% cases of pregnancy and causes serious complications for a woman and her fetus. The search for new methods of prognosticating and treating these pathologies is of great importance in the obstetrics. The creation of new laboratory model of the mentioned conditions allows deeper studying of their pathogenesis and developing the effective methods of their prophylaxis and treating.
Ключевые слова: беременность, плацентарная недостаточность, преэклампсия.
Keywords: pregnancy, placental insufficiency, pre-eclampsia.
Научный интерес к таким заболеваниям, как плацентарная недостаточность (ПН), задержка
внутриутробного роста плода (ЗРП) и преэклампсия (ПЭ), обусловлен не только высокой частотой данных
осложнений беременности, но и влиянием их на течение перинатального периода [1, 4, 5]. Преэклампсия,
характеризуемая гипертензией и
протеинурией на сроках беременности более 20 недель, имеет место в 3-5% случаев и служит причиной серьезных осложнений для матери и плода. До конца не ясно, какая (или какие) причины приводят к этому осложнению, но результатом их является (в большинстве случаев) нарушение плацентации, то есть неполноценная инвазия трофобласта в спиральные артерии матери [6]. Отсюда понятно, почему преэклампсия часто осложняется
задержкой роста плода и, наоборот, выраженная ЗРП будет сопровождаться развитием ПЭ [3]. Несмотря на многочисленные исследования в этой области истинная причина, вызывающая эти состояния, не найдена, и поэтому не существует единых эффективных методов лечения [2, 4-6].
В связи с вышеизложенным поиск новых методов прогнозирования и лечения данных патологий является крайне важным в современном акушерстве. Одним из направлений проверки существующих теорий возникновения указанной патологии является создание лабораторной модели этих состояний, что позволит глубже изучить их патогенез и разработать эффективные способы профилактики и патогенетической терапии.
Нами приведен обзор литературы основных лабораторных моделей
преэклампсии и плацентарной недостаточности. Для этой цели исследователи используют различных животных, хотя чаще предпочитают мышей и крыс в связи с тем что: 1) мышь - хорошо изученный и доступный объект; 2) геном мыши и человека содержит приблизительно одинаковое количество генов; 3) сходство
аминокислотных последовательностей всех белков человека и мыши составляет около 90%.
Однако основной причиной использования мыши в качестве модели для активации гена является возможность изолирования
эмбриональных стволовых клеток, в которых любой ген может быть
модифицирован [30]; реже для лабораторной модели используют других животных (кроликов, овец, баранов, коров и др.). Существует несколько способов вызвать описанную патологию, основанных на:
- медикаментозном воздействии, приводящем к нарушению метаболизма, например, блокирование синтеза NO [27].
- снижении кровотока в маточных
артериях путем их эмболизации,
перевязки [30].
- использовании животных с выключением ряда генов (knock-out animals) и трансгенных животных [10].
- ограничении поступления питательных веществ к плоду [16].
Ма R.Q. et al. (2010) изучали проявления симптомов преэклампсии на ранних сроках беременности по
результатам разработок
фетоплацентарной системы, использовав в качестве модели мышей. Исследование направленно на выявление ранних
симптомов преэклампсии и дальнейшее негативное влияние на
фетоплацентарный комплекс мыши. Использовались беременные мыши C57BL/6J, разделенные на контрольную группу и группу с ПЭ, которым подкожно вводили синтазу окиси азота, ингибитора L-аргинина метилового эфира (L-NAME) 50 мг/кг-1-D-L Группа с ПЭ в свою очередь была разделена на 3
подгруппы (в зависимости от
проявления симптомов заболевания): с ранней, промежуточной и поздней формами ПЭ, которые получали инъекции Ь-КАМБ, начиная с 7, 11 и 16 дней беременности. В группе контроля вводили физиологический раствор в тех же временных промежутках.
Артериальное давление измерялось постоянно вплоть до 14 и 18 дня, когда и была произведена операция, в результате которой были удалены и плод, и плацента. Далее анализировали
колебания артериального давления, количество белка в моче и содержание белка в крови у плода и в плаценте. Аналогичной методикой пользовались и другие авторы [11, 12, 14, 17-19]. По данным этих авторов, показатели артериального давления и белка в моче увеличивались в группе с введением Ь-КАМБ, выживаемость плодов и их вес были снижены. Скорость поглощения у плодов в группе с ранней ПЭ
увеличилась на 14 и 18 день, по
сравнению с контрольной группой. Не существовало различий в этих параметрах между группой с поздней ПЭ и соответствующей группой контроля. Вес плаценты в группах с ранней и промежуточной формой - ПЭ был значительно уменьшен в размере на 14 и 18 дни беременности по сравнению с контрольной группой. Однако в группе с поздней ПЭ существенных различий в весе и размере плаценты при сравнении с соответствующей контрольной группой не выявлялось. При морфологическом исследовании
плаценты в группах с ранней и промежуточной формой ПЭ выявлена различная степень фибриноидного некроза и отека интерстиция ворсинок. Однако значительного различия патологических изменений в плаценте в группе с поздней ПЭ и контроле не обнаружено и другими исследователями [21, 25-29].
В заключение авторы отметили, что раннее начало тяжелой преэклампсии прогностически неблагоприятно влияет на заболеваемость и смертность матери
и плода и может привести к отслойке плаценты и гибели плода.
Раннюю и позднюю формы преэклампсии авторы рассматривают как два различных проявления в патофизиологии преэклампсии.
Simona С. et al. (2007) провели исследование с добавлением плодового и амниотического инсулиноподобного фактора pocTa-(IGF-I) для улучшения темпа роста у плодов овец с синдромом внутриутробной задержки плода [26]. Известно, что IGF-I является важным регулятором роста плода и его концентрации снижаются при задержке внутриутробного роста (ЗВУР) плода [8,9,15]. Авторы исследовали три различных метода управления IGF-I у плодов овец с ЗВУР. Эксперименты были проведены на 80 беременных овцах, которым на 90-й день была проведена операция под галотановым наркозом, были катетеризированы: яремная вена плода, сонная артерия, маточные артерии, а также бедренная артерия и вена матери. Установлены амниотические катетеры, через которые проводилась антибактериальная терапия гентамицином (80 мг).
Через 3 дня после операции между 93 и 99 сроком гестации (всего срок беременности составлял 145 дней) произведена эмболизация маточных артерий микросфером полистирила (диаметром 20-50 мм) для создания условий задержки развития плода. Эмболизация прекращалась при падении в артериальной крови плода напряжения кислорода ниже 19 мм.рт.ст., концентрации лактата у плода более чем 2 мм, а также при стабилизации роста обхвата груди за 2 последних дня.
До операции овцы рандомизированы на пять экспериментальных групп: 1
группа контроля (без эмболизации и лечения), 2 группа SAL (ЗВУР, три раза в неделю им проводились инъекции 2 мл физиологического раствора в амниотической жидкости), 3 группа IGF-IV (плоды с ЗВУР, которым проводилась непрерывная инфузия плоду по 50 г/сут IGF-I), 4 группа IGF-AF (плоды с ЗВУР, которые получали три раза в неделю
инъекции по 120 г\сут IGF-I в амниотическую полость), и 5 группа ИФР-NUT (ЗВУР + три раза в неделю инъекции 120 г IGF-I в комбинации с непрерывной инфузией на глюкозе аминокислот и азота (из расчета 1,5 г / кг, глюкозы, 10% аминокислот и 0,4 г азота/кг) в околоплодные воды. Глюкозу и аминокислоты скорректировано вводили еженедельно с учетом веса плодов. Управляемые дозы были рассчитаны, чтобы обеспечить около 25% суточной потребности плода в питательных веществах. Еженедельные дозы IGF-I были одинаковыми для терапии всех IGF-I-групп. Лечение началось на 100 день гестации и продолжалось 28 дней. На 128 день гестации овцы были родоразрешены, матка с содержимым, а также органы плодов и плаценты на секции взвешены и измерены. На 78 прооперированных животных установлено, что рост плодов после эмболизации, длина передних конечностей плода, бипариетальный диаметр и окружность грудной клетки не различались между группами
экспериментов. Отмечено, что эмболизация снизила темпы роста плода: уменьшение обхвата груди на 22-30% (по сравнению с контрольной группой) и уменьшение массы плода (по сравнению в SAL группе). При этом
бипариетальный диаметр плода, обхват живота и длина конечностей заметно не изменены. Масса фетальной печени, сердца, гипофиза, щитовидной железы, а также количество и вес паранефрального жира были снижены на всех сроках.
На этапах лечения прирост обхвата груди увеличился в IGF-IV и IGF-AF группах, которые значительно
превышали, чем в SAL группе, но оставались низкими в группе IGF-NUT.
Во всех группах лечения IGF отмечено увеличение темпов роста плода с частичным восстановлением его веса. Масса отдельных органов имела различия между группами лечения. Вес печени превышал у плодов в группе IGF-AF, чем у плодов, получавших физиологический раствор, но этот эффект отсутствовал после добавления питательных веществ в
IGF-NUT группе; вес печени был средним в группе IGF-IV. В обеих группах (IGF-AF и IGF-NUT), кроме группы с терапией IGF-IV, значительно увеличился вес паранефрального жира по сравнению с группой SAL и частично восстановился вес легких плода, приближаясь к средним значениям между контрольной и SAL группами. Ни один из методов терапии не повлиял на вес щитовидной железы плода или вес плаценты, матки, плодных оболочек. Во время терапии концентрация IGF-I в плазме плода постепенно увеличивалась. Во всех группах опыта не изменилась концентрация инсулина. В материнской плазме концентрация IGF-I и инсулина была выше, чем в IGF-IV и IGF-NUT группах. В околоплодных водах концентрация IGF-I за период лечения возросла в 11-и 15-кратном объеме в IGF-AF и IGF-NUT группах.
Из исследования следует, что развитие ЗВУР можно предотвратить путем внутривенного или
интраамниального введения IGF-I и питательных веществ. Эмболизация как метод моделирования ПН была успешной в данном исследовании. Авторы показали, что все методы добавления плоду IGF-I вызывали в определенной степени инверсию ЗВУР, даже после эмболизации, что
подтверждается и другими
исследователями [9, 15, 22-24].
Не менее интересен метод, направленный на инактивацию гена или нокаут-гена (от англ. knockout, синоним
- gene targeting). Пример данной генетической модели представлен исследователями, которые изучали проявления асимметрической формы плацентарной недостаточности в поздние сроки гестации и связь ее с инсулиноподобным фактором роста, инсулином и их рецепторами [10, 28]. Для изучения молекулярного механизма возникновения этого заболевания авторы использовали генетическую модель knockout mice Cited1 на поздних сроках беременности. В ходе исследования выяснилось, что потеря плацентарного гена Cited1 приводит к асимметрической
форме задержки роста плода с уменьшением размеров его печени и почек с замедлением развития головного мозга. Доказано, что ИФР-1 и инсулин регулируют рост органов плода, а также выработку белков ИФР-1 и ИФР-2 и матричного РНК в печени, легких и почках плода. Уменьшение ИФР-1 связано со снижением активации фосфорилирования рецепторов ИФР-1 в почках, в то время как уменьшение ИФР-2 связано с уменьшением активации фосфорилирования в легких. Однако содержание сывороточного инсулина в В-клетках поджелудочной железы также было снижено у мышей с плацентарной недостаточностью, что, в свою очередь, приводило к нарушению функции печени и изменению продукции фетального инсулина. В заключение авторы отметили, что при задержке роста плода нарушена продукция ИФР и инсулина, связанных с органоспецифическими дефектами
инсулиновых рецепторов ИФР-1 и ИФР-2. При коррекции их уровня можно управлять ассиметричной формой задержки роста плода на поздних сроках гестации.
Ба18аки '. й а1. (2010) исследовали изменения уровня биохимических компонентов крови и содержание гормонов при интенсивной активизации питания у черного японского крупного рогатого скота (ЧЯКРС) с синдромом задержки роста, которым страдает значительное число этих животных, причинами которых могли быть инфекционные и паразитарные заболевания. Исследователи
предположили, что у данных животных имеются нарушения соотношения концентрации ИФР-1-ГР и сдвиг так называемой оси, а именно высокие концентрации гормона роста (ГР) и низкие концентрации ИФР-1. Также у этих животных предполагались нарушения энергетического, белкового обмена и баланса электролитов крови. Не исключались и наследственные аномалии. Все животные проходили три экспериментальных периода. В период подготовки (рге) ежедневный прирост их
веса был установлен на уровне 1,0 кг/день, который является стандартным для этой породы животных. Переходный период (transit), который начался через два месяца после предварительного периода, сопровождался дальнейшим увеличением массы тела по мере приближения следующего -
интенсивного периода (intense). В период интенсивного кормления суточный прирост массы тела установлен на уровне 1,2 кг / сутки в период 20-27 день в первой группе. На уровне 1,3 кг / в день для 2 и 3 групп, в течение периода 14-21 день и 12-19 день соответственно. Масса тела и длина измерялись ежемесячно. Питательные вещества и микроэлементы добавлялись в пищу животных в достаточном количестве.
Исследования показали, что концентрация IGF-1 в сыворотке в период предварительной подготовки была ниже, чем в группе контроля, и его концентрация возросла в «интенсивный» период во всех случаях. Тем не менее, концентрации ИФР-1 в 1 и 3 группах в «интенсивный» период оставались ниже, чем в контрольной. Содержание инсулина в сыворотке крови в 3 группе в «предварительный» период было ниже,
чем в контрольной, и увеличилось в «интенсивный» период во 2 и 3 группах. Концентрация ГР в «предварительный» период была выше, чем в группе контроля, и снижалась в «интенсивный» период во всех случаях [16]. По данным авторов, среднесуточный прирост массы тела для указанных животных возрастом 10-30 месяцев составил 0,65-0,85 кг в день (в норме среднесуточный прирост для здоровых животных данной возрастной категории составляет 0,751,00 кг /в день).
Исследователи сделали вывод, подтвержденный и другими авторами, что причин отставания прироста множество, однако к основным из них можно отнести нарушение метаболизма, нарушение оси ГР-ИФР-1 или задержка ее созревания, которые приводят к нарушению всасывания питательных веществ [7, 13, 16, 28].
Таким образом, анализ данных литературы показал, что не существует единого универсального метода экспериментального моделирования ПЭ и ПН. Представленные методики вполне могли бы быть использованы с целью изучения отдельных патогенетических механизмов развития ПЭ и ПН и оценки эффективности их коррекции.
Примечания
1. Данилова О. С. Интранатальное состояние плода при хронической плацентарной недостаточности: Автореф. дисс. ... канд. мед. наук. М., 2001. 2. Демин Г. С. Генетические аспекты предрасположенности к гестозу // Журнал акушерства и женских болезней. Т. LVI. B. 4. 2007. С. 74-86. 3. Орлов В. И., Авруцкая В. В., Крымшокалова 3. С., Крукпер И. И. Продукция факторов роста и вазоактивных веществ при синдроме задержки роста плода // Журнал акушерства и женских болезней. Т. LVII. В. 2. 2008. С. 84-89. 4. Савельева Г. М., Федорова М. В., Клименко П. А., Сичинава Л. Г. Плацентарная недостаточность. М. : Медицина, 1991. С. 272. 5. Тарабина Т. В. Клиническое значение исследования ангиогенных факторов роста в прогнозировании синдрома задержки и развития плода: Автореф. дисс. ... канд. мед. наук. М., 2010. 6. Стрижаков А. Н., Тимохина Т. Ф., Баев О. Р. Фетоплацентарная недостаточность: патогенез, диагностика, лечение // Вопросы гинекологии, акушерства, перинатологии. 2003. № 2(2). 7. Aron P. Agriculture, Forestry and Fishers Research Council Secretariat, MAFF. Japanese feeding standard for beef cattle. Current research on growth hormone (GH) // J. Livestock Industry Association. Tokyo, 2000. P. 386-391. 8. Bloomfield FH, Bauer MK, van Zijl PL, Gluckman PD, Harding JE 2002 Amniotic IGF-I supplements improve gut growth but reduce circulating IGF-I in growth-restricted fetal sheep // Am J Physiol. V. 282. P. 269-289. 9. Brubaker PL The glucagon-like peptides: pleiotropic regulators of nutrient homeostasis // Ann NY Acad Sci. 2006. V. 70. P. 10-26. 10. Bloomfield FH, van Zijl PL, Bauer MK, Harding JE 2002 A chronic low dose infusion of insulin-like growth factor-I alters placental function but does not affect fetal growth // Reprod Fertil. V. 14. P. 393-400. 11. Coates BJ, Broderick TL, Batia LM, Standley CA. MgSO4 prevents left ventricular dysfunction in an animal model of pre-eclampsia // Am J Obstet Gynecol 2006. V. 195. P. 1398-
1403. 12. Crispi F., Dominguez C., Llurba E., Martin-Gallan P., Cabero L et al. Placental angiogenic growth factors and uterine artery Doppler findings for characterization of different subsets in preeclampsia and in isolated intrauterine growth restriction // Am J Obstetric and ginecologis 2006. V. 195. P. 201-207. 13. Cristian D. Components and Hormone Profiles byintensified Nutrition in Growth Retarded Japanese Black Cattle // J. Vet. Med. Sci. V. 72(9). P. 1203-1208. 14. Cuhen YP, Pfab T., Slowinski T., Richter CM, Godes M., Hocher B. Impact of genetic variation of tumor necrosis factor-a on gestational hypertension // Chin Med J. 2006. V. 119. P. 719-724. 15. De Boo HA, Harding JE. The developmental origins of adult disease (Barker) hypothesis // J Obstet Gynaecol. 2006. V. 46. P. 4-14. 16. Daisaku W., Hiroki I., Hiroyuki K., Takaaki A. et al. Alterations of Growth // Blood Biochemical. 2010. V. 52. P. 28-36. 17. Davisson RL, Hoffmann DS, Butz GM et al. Discovery of a spontaneous genetic mouse model of preeclampsia // Hypertension. 2002. V. 39. P. 337-342. 18. Egbor M., Ansari T., Morris N., Green CJ, Sibbons PD. Morphometric placental villous and vascular abnormalities in early- and late-onset pre-eclampsia with and without fetal growth restriction // BJOG 2006. V. 113. P. 580-589. 19. Faas MM., Broekema M., Moes H., van der Schaaf G et al. Altered monocyte function in experimental preeclampsia in the rat // Am J Obstet Gynecol. 2004. V. 191. P. 1192-1198. 20. Hutchinson ES, Brownbill P., Jones NW., Abrahams VM et al. Uteroplacental haemodynamics in the pathogenesis of pre-eclampsia // Placenta 2009. V. 30. P. 981987. 21. Hoffmann DS, Weydert CJ, Lazartigues E., Kutschke WJ Kienzle MF et al. Chronic tempol prevents hypertension, proteinuria, and poor feto-placental outcomes in, BPH/5 mouse model of preeclampsia // Hypertension. 2008. V. 5. P. 1058-1065. 22. Kitamura S., Yokota I., Hosoda H., Kotani Y., Matsuda J et al. Ghrelin concentration in cord and neonatal blood: relation to fetal growth and energy balance // J Clin Endocrinol Metab. 2003. V. 88. P. 5473-5477. 23. Kim WK, Ryu YH, Seo DS, Lee CY, Ko Y 2006 Effects of oral administration of insulin-like growth factor-I on circulating concentration of insulin-like growth factor-I and growth of internal organs in weanling mice // Med. Sci. V. 63. P. 167-170. 24. Kitagawa, H., Kitoh, K., Ito, T., Ohba, Y., Nishii, N., Katoh. K., Obara, Y., Motoi, Y. and Sasaki, Y. 2001. Serum growth hormone and insulin-like growth factor-1 concentrations in Japanese black cattle with growth retardation. J. Vet. 45. 25. Kanda T., Hayashi K., Wakino S., Homma K., Yoshioka K., Hasegawa K., et al. Role of Rho-kinase and p27 in angiotensin II-induced vascular injury. Hypertension 2005. V. 45. P. 724-729. 26. Kunnen A., Blaauw J., van Doormaal JJ, van Pampus MG, van der Schans CP, Aarnoudse JG, et al. Women with a recent history of early-onset pre-eclampsia have a worse periodontal condition. J. Clin Periodontol. 2007. V. 34. P. 202-207. 27. MA Rui-qiong, SUN Min-na and YANG Zi Effects of preeclampsia-like symptoms at early gestational stage on feto-placental outcomes in a mouse model.Chinese Medical Journal. 2010. V. 123(6). P. 707-712. 28. Oh SY, Song SE, Seo ES, Kim KH, Choi SJ, Suh YL, et al. The expression of connective tissue growth factor in pregnancies complicated by severe preeclampsia or fetal growth restriction. Placenta. 2009. V. 33. P. 891-897. 29. Rasmussen S., Irgens LM. History of fetal growth restriction is more strongly associated with severe rather than milder pregnancy-induced hypertension. Hypertension. 2008. V. 5. P. 1231-1238. 30. Simona C. Eremia, Hendrina A. de Boo, Frank H. Bloomfield, Mark H. Oliver and Jane E. Harding Fetal and Amniotic Insulin-Like Growth Factor-I Supplements Improve Growth Rate in Intrauterine Growth Restriction Fetal Sheep J Endocrinology 148:2963-2972 originally published online Mar 8, 2007. doi: 10.1210/en. 20061701.
CmambH nocmynrna epedaKV,uw 22.02.2012 s.
