Фетоплацентарная недостаточность, в частности, различные изменения маточно-плацентарного кровотока, определяющие адекватность поступления кислорода и других питательных веществ от матери к плоду, все еще является одной из основных проблем акушерства [1]. Нарушенный метаболизм и микроциркуляция, возможные склеротические и альтеративные изменения ворсин хориона, сосудов матки и плаценты при различных видах сахарного диабета у матери повышают риск развития недостаточности кровообращения в системе мать—плацента—плод [2]. Данное состояние при прогрессировании приводит к развитию гипоксии, задержке роста и развития плода, интра- и антенатальной гибели плода и др. [3]. Именно поэтому детальное изучение нарушений маточно-плацентарного кровотока, включающих изменения как ворсинчатого дерева, сосудов ворсин, так и эритроцитов, с использованием методов сканирующей и атомно-силовой микроскопии [4] представляется весьма актуальным. Как можно более полное понимание процессов, происходящих при беременности, сочетанной с сахарным диабетом, в системе мать—плацента—плод позволит адекватно корригировать патологические изменения, предупреждая развитие осложнений.

Цель исследования — изучение состояния кровотока в сегменте сосуд—эритроцит как материнского организма (кровь женщины, миометрий матки), так и пуповины и плаценты для выявления нарушений маточно-плацентарного кровообращения и, возможно, последующего нахождения различных путей их корректировки и сохранения жизнедеятельности матери, плода и новорожденного.

Материал и методы

Исследования выполняли на кафедре патологии НИУ БелГУ и кафедре патологической анатомии КГМУ. В ходе проведения обследованы пациентки с сахарным диабетом (СД) 1-го типа (СД 1) — 20; гестационным СД (ГСД) — 25; СД 2-го типа (СД 2) — 10; 20 беременных без эндокринопатии и акушерской патологии. Изучен акушерский анамнез и выявлена сопутствующая экстрагенитальная патология, а также проведены необходимые дополнительные клинические обследования. Для макро- и микроскопического исследования взяты фрагменты плаценты, пуповины и матки (фрагменты матки получены путем биопсии во время абдоминального кесарева сечения); производился забор венозной крови у пациенток накануне родов. Роды у всех обследуемых женщин осуществляли путем абдоминального кесарева сечения на сроке 38—40 нед. В контрольной группе показаниями к операции были экстрагенитальные заболевания (миопия высокой степени, артериальная гипертензия).

Макроскопическое описание последов проводили по общеизвестной методике. Тканевые изменения фрагментов плаценты, пуповины и матки изучали без дополнительной обработки при помощи растрового сканирующего электронного микроскопа Quanta 600 FEG. При этом в ходе статистической обработки полученных количественных данных использовали рутинные методы описательной статистики (при сравнении средних — t-критерий Стьюдента), а при определении качественных — точный двусторонний критерий Фишера (различия между группами считали значимыми при p<0,05).

Морфологию поверхности эритроцитов венозной крови матери изучали при помощи сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) NTEGRA-AURA (компания NT-MDT, Зеленоград). СЗМ-изображения получены в режиме полуконтактной атомно-силовой микроскопии (АСМ) с использованием кантилеверов серии DCPII с радиусом кривизны 70 нм. Статистическую обработку АСМ-изображений, а также расчет таких геометрических параметров эритроцитов, как Area, Volume, MaxZ, Perimeter, Diameter, проводили, применяя программный пакет Image Analysis P9 (NT-MDT).

Результаты исследования

При макроскопическом исследовании выявлено, что средний диаметр плаценты при ГСД составил 18,80±0,29 см, при СД 1 — 19,95±0,51 см, при СД 2 — 20,30±0,77 см (контрольная группа — 20,53±2,35 см). Толщина плацентарной ткани при ГСД доходила до 2,15±0,09 см, при СД 1 — до 2,04±0,10 см, при СД 2 — до 2,05±0,14 см (контрольная группа — 2,15±0,5 см). Как видно из приведенных выше данных, средний диаметр плаценты при СД 2 был незначительно выше. Однако наличие эндокринологической патологии у беременных достоверно не влияло на увеличение диаметра, а также толщины плаценты.

При микроскопии плацент, полученных от женщин с ГСД, преобладали хаотичные склерозированные ворсины (5 случаев), причем с явлением кальциноза, встречались промежуточные дифференцированные (11 случаев), дефицит терминальных ворсин. При СД 1 было выявлено 9 случаев склероза, 9 последов с наличием промежуточных ворсин. При СД 2 обнаружено 6 случаев склероза стромы ворсин, в 4 случаях выявлена диссоциация ворсинчатого дерева плаценты. В контрольной группе такие изменения встречались значительно реже (2 последа с наличием промежуточных ворсин, 3 случая склероза стромы ворсин). Сравнение данных характеристик говорит о достоверном повышении частоты встречаемости промежуточных ворсин при СД 1, а также склероза стромы ворсин при СД 2 (точный критерий Фишера 0,017 и 0,030 соответственно).

При СД ворсинчатое дерево было более извилистым, чем в контрольной группе, что влияло и на изменение формы сосудов. Выраженность возрастания доли промежуточных ворсин в большей степени наблюдалась при СД 1, затем следовали СД 2 и ГСД (рис. 1). С помощью АСМ выявлены показатели васкуляризации. Так, перепад рельефа внутри стволовых ворсин по сравнению с контрольной группой (14,7±6,3 мкм) достоверно снижался при СД 1 и СД 2 (11,5±0,5 и 10,6±0,4 мкм соответственно), что объясняется склерозированием их ткани. Площадь стволовых, а также терминальных ворсин при СД 1 и СД 2 по сравнению с контролем была ниже, однако при ГСД, наоборот, данный показатель достоверно увеличивался. Отметим также снижение глубины сосудов стволовых и терминальных ворсин при СД 1 (21,6±2,1 и 2,5±0,3) и СД 2 (18,5±1,6 и 2,1±0,4) в сравнении с контрольной группой (34,5±3,1 и 4,2±0,5).

В сосудах наблюдались изменение складчатости эндотелиоцитов, а также их фрагментарная деструкция (см. рис. 1). Склеротические процессы возрастали в следующей последовательности: СД 1, СД 2, ГСД. По люминарному краю эндотелиоцитов при ГСД в ряде сосудов наблюдаются инвагинации и отростки плазмолеммы. В просвете выявлены проявления стаза и тромбоза (что превалировало при СД 1 и СД 2), гемолиз части эритроцитов (см. рис. 1). Наиболее характерным для плаценты женщин с ГСД было полнокровие части котиледонов. В межворсинчатом пространстве (МВП) описаны скопления измененных эритроцитов, а также нити фибрина (СД 1, СД 2, ГСД).

Рис. 1. Фрагменты пуповины и плаценты при различных типах сахарного диабета у матери.

а — фрагмент эндотелия пуповины при ГСД у матери: клетки неоднородны по величине и форме, в просвете скопление эритроцитов. Атомно-силовая микроскопия, трехмерная гистограмма; б — фрагмент ворсинчатого дерева плаценты при СД 1 на фоне гипотрофии плода, увеличение доли промежуточных ворсин, в МВП сладж эритроцитов, ×1000; в — фрагмент ворсинчатого дерева плаценты при ГСД: конечный отдел хориона хорошо выражен, окружен эритроцитами, которые частично сладжированы, ×2000; г — фрагмент ворсины плаценты при СД 2: эндотелий сосудов сглажен, с нарушением складчатости, начало образования тромбов, ×2000. б — г — СЭМ.

Содержание дискоцитов в ворсинчатом хорионе и МВП составляло 70,0±4,5% (ГСД), 65,5±3,9% (СД 1) и 66,0±4,3% (СД 2), 86,5±3,6% (контроль). Следует отметить выраженную тенденцию к изменению формы эритроцитов: неправильный овал, вытянутая форма с множественными выростами, сферическая. Неизмененных дискоцитов наблюдалось соответственно 52,5±3,6, 25±2,3 и 36,4±4,3 (89,5±%4,6% — контрольная группа). При СД 1 и СД 2 часто наблюдались эритроциты в виде спущенного мяча, а также дистрофически измененные. При этом нарушение формы клеток коррелировало со степенью выраженности сосудистых осложнений и длительным стажем заболевания. Также были найдены микроциты (5,49±0,35 мкм) и макроциты (8,56±0,20 мкм), что свидетельствовало о пойкилоцитозе, характерном в большей степени для СД 1 и СД 2 (6,70±0,60 мкм в контрольной группе). В матке сосуды имели большую извилистость, чем в контрольной группе, особенно при СД 1 и СД 2. При этом диаметр их значительно варьировал, особенно при СД I. Протяженность сосудов на гистограммах (до значительного изгиба) составляла 2,1±0,4 мкм (ГСД), 1,9±0,2 мкм (СД 2), 1,6±0,2 мкм (СД 1) при 3,1±0,5 мкм в контрольной группе. При микроскопии сосудов матки обнаруживались нарушения строения плазматических мембран эндотелиоцитов, а также их складчатости (рис. 2, б). В эндотелии выявлены фрагменты деструктивного поражения тканей, находящиеся в прямой зависимости от длительности заболевания (СД 1, СД 2). Помимо этого выявлены утолщения, иногда до 60% закрывающие просвет сосудов (СД 2, СД 1), где чаще наблюдалось тромбообразование (рис. 2, г). В просвете части сосудов определялись нити и пласты фибрина, тромбоциты, эритроциты со стазом и сладжем. Эритроциты чаще были в виде сферы. Размер их варьировал от 3,5 до 8,3 мкм, причем увеличение содержания микроцитов в спиральных артериях в большей степени было характерно для ГСД (см. рис. 2, б). Появление макроцитов в свою очередь наблюдалось при длительном течении эндокринопатии, особенно СД 2.

Рис. 2. Фрагмент матки женщин при различных видах сахарного диабета у матери.

а — контрольная группа: миометрий не изменен, строение спиральных артерий не нарушено; б — фрагмент спиральной артерии при ГСД: поверхность эндотелия несколько сглажена, размеры эритроцитов варьируют, ×5000; в, г — фрагменты сосудов при СД 2: в просвете образование тромба. а—в — СЭМ; г — атомно-силовая микроскопия, трехмерная гистограмма; а, в — ×1000.

При АСМ в полуконтактном режиме определены геометрические параметры эритроцитов венозной крови матери. Данные показатели определяют их физические свойства, в частности, деформируемость (рис. 3). Так, площадь сечения частицы на уровне половины высоты эритроцитов (Area) достоверно снижалась при СД 1 (38,5±1,3 мкм²⁾ и ГСД (42,5±2,4 мкм²⁾ при сравнении с контрольной группой (44,6±1,8 мкм^2). Однако при СД 1 (5,8±0,3 мкм³⁾ и СД 2 (6,7±0,4 мкм³⁾ объем эритроцитов увеличен. Значение локального максимума (Max Z), т.е. высота эритроцита, рассчитанная от общего нулевого уровня, при СД 2 достоверно увеличивалось (0,62±0,14 мкм в сравнении с 0,57±0,11 мкм в группе контроля), а при ГСД, наоборот, снижалось (0,43±0,09 мкм). Периметр сечения эритроцитов снижался в следующей последовательности: СД 2 (33±1,2 мкм), ГСД (30,0±2,1 мкм), СД 1 (28,8±1,6 мкм). При ГСД снижен эффективный диаметр эритроцитов (6,8±0,6 мкм в сравнении с 7,4±0,6 мкм в контрольной группе).

Рис. 3. Эритроциты при различных видах сахарного диабета у матери.

а — контрольная группа; б — ГСД; в — СД 1; г — СД 2. Атомно-силовая микроскопия, двухмерная гистограмма.

Изменение геометрических параметров эритроцитов при различных типах сахарного диабета приводит к ухудшению реологических свойств крови и нарушению кровоснабжения, что в совокупности с сосудистыми изменениями способствует усугублению нарушений маточно-плацентарного кровотока и прогрессированию фетоплацентарной недостаточности.

Заключение

Таким образом, гипергликемия матери при разных типах сахарного диабета вызывает различные нарушения маточно-плацентарного кровотока, начиная с изменения строения сосудов и заканчивая геометрическими параметрами эритроцитов и нарушением их деформируемости.

Данные, полученные в ходе исследования, еще раз подтверждают факт того, что возможности современных методов микроскопии могут использоваться для диагностики, а следовательно и предотвращения прогрессирования фетоплацентарной недостаточности.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Т.В. Павлова, Е.С. Малютина, А.Н. Каплин

Сбор и обработка материала — И.Ю. Гончаров, Л.О. Землянская, А.В. Нестеров

Статистическая обработка — А.Н. Каплин

Написание текста — А.Н. Каплин, Т.В. Павлова

Редактирование — Т.В. Павлова, А.В. Нестеров

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.