Стабильность химического состава представляет собой одно из важнейших и обязательных условий нормального функционирования организма. Основные химические элементы, играющие биологическую роль в организме, называются биогенными, к ним относятся O, C, H, Ca, N, K, P, Mg, S, Cl, Na, Fe. В свою очередь, все биогенные элементы разделяются на две большие группы: органогенные (O, C, H, N), служащие основным строительным материалом белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот, и другие макроэлементы (Ca, K, P, Mg, S, Cl, Na, F). Их перемещение, распределение и депонирование подчиняется биохимической регуляции, в результате чего изменение концентрации всех элементов взаимосвязано. Как дефицит макроэлементов, так и их повышенная концентрация могут привести к неблагоприятным последствиям для жизнедеятельности человека [1—5]. Актуальность данной проблемы возрастает при чрезвычайной нагрузке на женский организм во время беременности [6—12].

Элементозы в системе «мать — плацента — плод» остаются одними из малоизученных состояний. Среди вариантов патологии у беременных следует отметить наличие эндокринопатий, из которых лидирующие места занимают болезни щитовидной и поджелудочной желез [13—20].

В связи с изложенным целью нашего исследования явилось изучение макроэлементного состава тканей матки, пуповины и плаценты, а также особенностей строения эритроцитов в системе «мать — плацента — плод» у женщин, беременность которых протекала на фоне сахарного диабета 1-го типа (СД-1), гестационного сахарного диабета (ГСД) и патологии щитовидной железы (ЩЖ) с разными типами ее функциональной активности (эу-, гипо- и гипертиреоз).

Материал и методы

Клиническое обследование беременных, а также их лечение и родоразрешение проводились на базе Белгородской областной клинической больницы Святителя Иоасафа и Московского областного НИИ акушерства и гинекологии. Морфологические и биохимические исследования выполнялись на кафедре патологии медицинского института Белгородского национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ»), а также в Научно-образовательном и инновационном центре «Наноструктурные материалы и технологии» НИУ «БелГУ».

Для детального изучения тканевых изменений, а также особенностей изменения эритроцитов при различных эндокринных заболеваниях, сопровождавших беременность, все пациентки были разделены на следующие группы: 1-ю группу составили 56 беременных с заболеваниями ЩЖ, сопровождавшимися гипотиреозом (послеоперационный и врожденный гипотиреоз, аутоиммунный тиреоидит); 2-ю группу — 35 пациенток, беременность которых протекала на фоне гипертиреоза (диффузный токсический зоб); 3-ю группу — 36 беременных с заболеваниями ЩЖ, сопровождавшимися эутиреоидным состоянием (гипертрофия ЩЖ I и II степени, смешанный зоб); 15 пациенток с СД и 12 с ГСД вошли в 4-ю и 5-ю группы соответственно. Контрольная (6-я) группа была представлена 30 случайно отобранными беременными без эндокринопатий и другой выраженной акушерской и соматической патологии.

У всех пациенток проведено изучение акушерского анамнеза и выявление сопутствующей экстрагенитальной патологии. Помимо стандартных, общепринятых в акушерстве исследований всем женщинам проведено дополнительное обследование: ультразвуковое исследование (УЗИ) ЩЖ на аппарате Aloka-5500, а также комплекс лабораторных исследований, включающий определение в плазме крови концентрации общего и свободного тироксина, трийодтиронина и антитиреоглобулиновых антител, уровня глюкозы, в том числе с нагрузкой. Кроме того, проанализировано течение беременности и родов.

Для определения тканевых изменений плаценты, пуповины и матки были взяты их гистологические образцы. Макроэлементы определяли во фрагментах тканей матки и плаценты размером 0,25±0,1 см (по 5 образцов), полученных интраоперационно (плановое кесарево сечение в сроке 38—39 нед), при этом образцы изучали при помощи растрового сканирующего электронного микроскопа Quanta 600 FEG, интегрированного с детектором рентгеновского излучения для микроанализа (чувствительность метода — 0,1—0,3%). Продолжительность средней экспозиции материала после операции составила 45±15 мин. Статистическая обработка материала заключалась в расчете интенсивных и экстенсивных показателей средних величин, определении достоверности различия относительных и средних величин с использованием t-критерия Стьюдента.

Результаты

При УЗИ декомпенсированная фетоплацентарная недостаточность (ФПН), сопровождавшаяся синдромом задержки роста плода (СЗРП), была диагностирована в 1-й группе в 29,6% наблюдений, во 2-й — в 32,1%, в 3-й — в 21,6%, в 4-й — в 30,5%, в 5-й — в 23,4%, в контрольной группе данный показатель составил 8,3%. Недостаточность маточно-плацентарного и плодового кровотока выявлена у беременных с врожденным гипотиреозом, полигландулярным синдромом и СД-1. У пациенток с СД-1, заболеваниями ЩЖ, сопровождавшимися гипотиреозом, и полигландулярным синдромом выявлено повышение резистентности стенок артерий пуповины.

При изучении осложнений беременности и течения родов у пациенток с эндокринопатиями установлено, что среди осложнений беременности повышение частоты преэклампсии и угрозы прерывания беременности чаще встречалось у беременных с заболеваниями ЩЖ, сопровождавшимися гипотиреозом, и СД-1, а среди осложнений течения родов аномалии родовой деятельности, приводящие к гипоксии плода и разрывам шейки матки и влагалища, чаще встречались у пациенток с заболеваниями ЩЖ, сопровождавшимися гипотиреозом, ГСД и СД-1.

При изучении макроэлементного состава эритроцитов артерий пуповины установлено, что наиболее значительные изменения претерпевал кислород (табл. 1). Как видно их данных табл. 1, содержание кислорода в эритроцитах артерий пуповины у беременных всех 5 групп с эндокринопатиями было значительно снижено по сравнению с таковым в контрольной группе (p<0,05).

Таблица 1. Органогенные элементы в эритроцитах артерий пуповины при патологии щитовидной железы и сахарном диабете у пациенток обследованных групп, %

Органогенный макроэлемент	Контрольная группа	1-я группа (гипотиреоз)	2-я группа (гипертиреоз)	3-я группа (эутиреоз)	4-я группа (СД-1)	5-я группа (ГСД)
C	51,29±3,21	64,43±3,01*	64,41±2,85*	59,81±3,32*	65,04±3,32*	62,94±3,52*
N	3,11±0,11	4,14±0,01*	3,26±0,05	2,52±0,02	3,11±0,03	2,55±0,03
O	45,60±2,15	31,43±2,10*	32,33±1,34*	37,67±2,31*	31,85±2,31*	34,51±2,20*

Примечание. Здесь и в табл. 2—6: * — различие показателя по сравнению с таковым в контрольной группе достоверно (p<0,05).

Содержание натрия и калия при заболеваниях ЩЖ, сопровождавшихся гипотиреозом, гипертиреозом, и при СД-1 было увеличено, а магния и фосфора — уменьшено по сравнению с показателями в контрольной группе (табл. 2). Причем при дальнейшем уменьшении концентрации фосфора и магния возрастала концентрация натрия (при СД-1) и кальция (при ГСД). Выявлено достоверное (p<0,05) снижение концентрации магния и фосфора в крови артерии пуповины в обследованных группах в следующей их последовательности: эутиреоз, гипотиреоз, гипертиреоз, СД-1.

Таблица 2. Другие макроэлементы в эритроцитах артерий пуповины при патологии щитовидной железы и сахарном диабете у матери, %

Другие макроэлементы	Контрольная группа	1-я группа (гипотиреоз)	2-я группа (гипертиреоз)	3-я группа (эутиреоз)	4-я группа (СД-1)	5-я группа (ГСД)
Na	8,26±0,28	18,87±0,24*	15,67±0,31*	6,22±0,43*	14,36±0,41*	6,54±0,22
Mg	5,31±0,54	2,83±0,26*	2,49±0,62*	3,46±0,45*	1,06±0,45*	2,34±0,48*
P	11,21±0,59	8,18±0,31*	7,21±0,57*	8,29±0,22*	5,64±0,37*	8,18±0,27*
S	23,88±0,82	27,67±0,34	5,22±0,92	19,12±2,38	18,58±2,31	19,39±2,03
K	7,37±0,52	12,58±2,89*	18,41±3,10*	5,76±0,87	11,61±0,82	6,07±0,67
Ca	29,50±0,28	9,75±3,12	13,68±0,67	46,08±0,68	21,11±0,57	46,96±0,47
Cl	14,45±0,61	12,58±0,96	16,67±0,70	11,07±0,49	9,92±0,48	10,52±0,71
Fe	0	7,54±0,42*	20,65±0,32*	0	17,72±0,41*	0

При дальнейшем проведении элементного анализа при заборе материала близко к сосудистой стенке пуповины у женщин, имеющих патологию ЩЖ, было установлено достоверное снижение содержания кислорода наряду со снижением магния, фосфора и кальция. Изменения состава натрия и калия были статистически недостоверны.

При изучении макроэлементов в ворсинчатом хорионе было показано, что содержание кислорода у обследованных беременных достоверно снижалось: в контрольной группе — 23,29±1,41%, при эутиреоидном состоянии — 19,35±1,03%, при ГСД — 17,65±1,05%, при гипертиреозе — 16,86±1,05%, при СД-1 — 15,81±1,03%, при гипотиреозе — 14,88±1,01%. В аналогичной последовательности уменьшалось содержание натрия, магния, фосфора, кальция и калия.

В ходе электронной микроскопии во всех образцах были выявлены множественные структурные изменения плаценты, которые могут лежать в основе нарушения элементного состава тканей: увеличение площади плаценты со скоплением эритроцитов в межворсинчатом пространстве, уменьшение площади ворсинчатого хориона с преобладанием промежуточных ворсин, полнокровие сосудов, выпадение нитей фибрина (рис. 1).

Рис. 1. Фрагмент плаценты пациентки с послеоперационным гипотиреозом (а, б) и сахарным диабетом 1-го типа (в, г).

а — увеличение площади со скоплением эритроцитов в межворсинчатом пространстве; б — уменьшение площади ворсинчатого хориона, преобладание промежуточных ворсин; в — ворсины близко подходят друг к другу и связаны нитями фибрина, преобладание промежуточных ворсин, сосуды полнокровны, увеличение площади со скоплением эритроцитов в межворсинчатом пространстве; г) 1 — место определения форменных элементов в сосудах ворсин, 2 — за их пределами. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ): а — ув. 200, б — ув. 5000, в — ув. 500, г — ув. 3000.

При изучении макроэлементов в эритроцитах, находящихся внутри сосудов ворсин, установлено достоверное снижение кислорода при гипертиреозе у беременных (35,34±2,65%) и при СД-1 (38,85±2,06%), при этом уровень данного показателя в контрольной группе — 46,43±2,31% (табл. 3).

Таблица 3. Органогенные элементы в эритроцитах сосудов ворсин при патологии щитовидной железы и сахарном диабете у пациенток обследованных групп, %

Органогенный макроэлемент	Контрольная группа	1-я группа (гипотиреоз)	2-я группа (гипертиреоз)	3-я группа (эутиреоз)	4-я группа (СД-1)	5-я группа (ГСД)
C	44,82±2,05	47,14±3,45	54,71±3,54*	49,68±2,86	53,59±2,86	51,38±2,36
N	8,75±1,05	9,29±0,47	9,96±1,50	7,20±1,06	7,56±1,06	7,69±1,05
O	46,43±2,31	43,57±2,03	35,34±2,65*	43,11±2,06	38,85±2,06*	40,93±2,06

Кроме того, в эритроцитах сосудов ворсин при заболеваниях ЩЖ, сопровождающихся гипертиреозом, установлено достоверное увеличение содержания натрия (15,33±0,91%), калия (19,67±1,52%), а также железа (11,83±0,28%) на фоне резкого снижения уровня фосфора (8,50±0,31%) и серы (15,17±0,76%) (табл. 4). Аналогичные, но менее выраженные изменения натрия и калия выявлены при гипотиреозе, однако при таком функциональном состоянии ЩЖ обнаруживается более высокое процентное содержание кальция (17,33±1,90%) и железа (18,28±2,05%) и более низкое содержание серы (9,71±0,45%) (p<0,05). При эутиреозе, СД-1 и ГСД достоверных изменений состава других макроэлементов не выявлено (см. табл. 4).

Таблица 4. Другие макроэлементы в эритроцитах сосудов ворсин при патологии щитовидной железы и сахарном диабете у пациенток обследованных групп, %

Другие макроэлементы	Контрольная группа	1-я группа (гипотиреоз)	2-я группа (гипертиреоз)	3-я группа (эутиреоз)	4-я группа (СД-1)	5-я группа (ГСД)
Na	7,59±1,69	10,29±0,32*	15,33±0,91*	8,33±0,87	22,01±0,74	7,86±0,87
Mg	4,22±0,42	5,90±0,16	2,50±0,15	0	0	0
P	21,52±3,38	8,19±0,32*	8,50±0,31*	21,93±0,131	14,93±1,12	22,27±1,31
S	25,32±0,84	9,71±0,45*	15,17±0,76*	26,32±1,42	22,76±0,72	26,64±1,28
K	10,97±1,27	16,38±1,74*	19,67±1,52*	10,53±0,82	8,58±0,78	9,61±0,38
Ca	8,86±0,41	17,33±1,90*	5,84±0,29	10,09±0,45	8,96±0,41	10,48±0,42
Cl	12,66±2,11	13,91±0,30	21,17±0,45*	14,47±1,27	11,94±0,76	14,85±1,43
Fe	8,86±0,42	18,28±2,05*	11,83±0,28*	8,33±1,41	10,82±0,37	8,30±1,74

Особое внимание нами было уделено изучению элементного состава миометрия. При исследовании элементозов в спиральных артериях было установлено снижение уровня кислорода во всех группах с патологией ЩЖ у матери как внутри спиральных артерий, так и вне их контура. В эритроцитах спиральных артерий содержание кислорода достоверно снижалось у пациенток обследованных групп: от 27,99±2,03 при гипотиреозе до 21,06±2,50% при СД-1 (табл. 5). Тенденция к изменению содержания была отмечена и для других изучаемых органогенных макроэлементов миометрия (см. табл. 5).

Таблица 5. Органогенные элементы в эритроцитах спиральных артерий миометрия у пациенток обследованных групп, %

Органогенный элемент	Контрольная группа	1-я группа (гипотиреоз)	2-я группа (гипертиреоз)	3-я группа (эутиреоз)	4-я группа (СД-1)	5-я группа (ГСД)
C	50,93±2,05	57,82±3,45	61,93±3,54*	56,68±2,86	62,38±3,41*	55,67±2,32
N	14,48±2,31	14,19±2,03	14,19±1,65	15,46±1,06	16,56±1,50*	19,23±1,04*
O	34,59±2,31	27,99±2,03*	23,88±2,65*	27,86±2,06*	21,06±2,50*	25,11±2,06*

При изучении концентрации других макроэлементов в эритроцитах спиральных артерий (табл. 6) установлено достоверное снижение таковой фосфора, магния и калия во всех группах беременных с эндокринопатиями по сравнению с данными контрольной группы (p<0,05), а также увеличение содержания кальция и железа (p<0,05).

Таблица 6. Макроэлементный состав эритроцитов в спиральных артериях миометрия у пациенток обследованных групп, %

Другие макроэлементы	Контрольная группа	1-я группа (гипотиреоз)	2-я группа (гипертиреоз)	3-я группа (эутиреоз)	4-я группа (СД-1)	5-я группа (ГСД)
Na	3,11±1,56	7,69±0,83*	3,38±1,46*	2,89±0,71*	2,98±0,78*	4,34±1,12*
Mg	3,89±0,39	0	0	1,80±0,74*	0,59±0,27*	1,58±0,41*
P	19,84±3,50	11,5±0,80*	5,92±0,47*	11,91±1,01*	7,46±0,81*	11,86±1,51*
S	23,35±0,77	37,02±0,95	17,18±1,22	32,49±1,08	15,23±1,31	31,62±1,09
K	29,57±1,13	12,2±2,91*	7,88±2,43*	7,22±0,65*	8,36±1,58*	7,90±1,21*
Ca	8,17±0,41	14,43±4,98*	9,86±0,42*	22,74±0,39*	13,43±1,04*	20,96±0,43*
Cl	11,67±1,94	5,28±0,83*	35,78±0,73	12,63±1,04	30,15±0,82*	13,84±1,47
Fe	0,39±0,37	12,50±2,87*	20,00±0,47*	8,31±1,21*	21,79±0,69*	7,90±1,14*

При электронной микроскопии полученных препаратов матки определялись полнокровие сосудов, нарушение складчатости эндотелия и начало тромбообразования при всех изучаемых эндокринопатиях в отличие от образцов контрольной группы, в которых указанные изменения отсутствовали (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент матки (а, б) пациентки с патологией ЩЖ (эутиреоидное состояние, узловой зоб) и пациентки с СД 1-го типа (в, г).

а — миометрий изменен, сосуды полнокровны, начало образования тромба; б — нарушение складчатости эндотелия и адгезия эритроцитов: 1 — место определения форменных элементов в спиральной артерии, 2 — за ее пределами; в — миометрий изменен незначительно, сосуды полнокровны в различной степени, нарушение строения эндотелия и адгезия эритроцитов, г — образование тромба и скопление фибрина.

СЭМ: а — ув. 200, б — ув. 5000, в — ув. 2000, г — ув. 1000.

Обсуждение

Таким образом, в ходе проведенного анализа установлено, что при эндокринопатиях на фоне многочисленных структурных изменений тканей матки, пуповины и плаценты определяется дисбаланс макроэлементного состава тканей и элементов кровеносной системы маточно-плацентарного комплекса. Наиболее значимые изменения претерпевает кислород: установлено резкое снижение его доли во всех исследуемых тканях (матка, плацента, пуповина). Результатом таких морфофункциональных изменений является более высокая распространенность осложнений у плода, включая асфиксию, синдром дыхательных расстройств, гипоксически-ишемическое поражение ЦНС, формирование аномалий развития и СЗРП. При этом самое значительное число осложнений характерно для новорожденных, родившихся у матерей с СД-1, полигландулярным синдромом и врожденным гипотиреозом.

При изучении других жизненно необходимых макроэлементов было показано, что при заболеваниях ЩЖ, сопровождающихся гипер- и гипотиреозом, содержание калия значительно повышалось как в сосудах терминальных ворсин плаценты, так и в сосудах пуповины, что также оказывает неблагоприятное влияние на развитие плода и новорожденного.

Нами показано достоверное увеличение содержания натрия в сосудах пуповины и в плаценте, в том числе в терминальных ворсинах, особенно у пациенток с беременностью, осложненной гипо- и гипертиреозом. Выявленная гипернатриемия может способствовать гиперосмоляции крови в связи с участием натрия в поддержании кислотно-щелочного равновесия посредством буферных систем, следствием чего могут стать гипогидратация и деструкция клетки, а в последующем — развитие отека и алкалоза, что и служит причиной развития критического состояния плода и прогрессирующей ФПН. Именно гипернатриемия является наиболее вероятной причиной выявленной гипергидратации эритроидных клеток, их набухания, утраты дискоидной формы и округления (сфероцитоз), а также нарушения строения мембран эритроцитов пуповины и плаценты в связи с утратой ряда изученных нами макроэлементов (калий, фосфаты, магний).

Выявленная достоверная гипокальциемия во всех компонентах пуповины может быть следствием нарушения регуляции фосфорно-кальциевого обмена, которое наблюдается при гипофункции паращитовидных желез, часто возникающей при патологии ЩЖ. Вследствие недостатка кальция во внеклеточной воде и крови растет проницаемость биологической мембраны для ионов, повышаются возбуждение нервной системы и сократимость мышечной ткани, что может спровоцировать самопроизвольные выкидыши и преждевременные роды, часто встречающиеся у женщин с патологией ЩЖ.

Выявленная достоверная гипофосфатемия в пуповине и, как следствие, в плаценте при таких эндокринопатиях, как эутиреоидное состояние, ГСД, гипотиреоз, гипертиреоз, СД-1, может способствовать снижению скорости образования макроэргических соединений (аденозинтрифосфат, креатинфосфат) в результате ингибирования ферментов, участвующих в их синтезе, нарушению образования рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот, а также в сочетании с гипокальциемией привести к задержке минерализации костей, развитию рахита, остеомаляции, остеопороза.

Авторами статьи показан абсолютный дефицит магния во всех изучаемых компонентах пуповины и плаценты, вплоть до полного его исчезновения. Среди последствий, наступающих в системе «мать — плацента — плод» при гипомагниемии, особо следует выделить деструктивные расстройства, идущие с нарушением обмена углеводов и белков, а также кальцификацией тканей.

Заключение

Таким образом, нарушение макроэлементного состава служит отображением нарушения функции структурно измененных тканей фетоплацентарного комплекса. В результате исследования установлено, что при патологии ЩЖ и СД у беременной наблюдается маточно-плацентарная ишемия на фоне изменений в анатомо-функциональном состоянии эритроцитов и макроэлементного состава, следствием чего является развивающаяся деструкция в тканях системы «мать — плацента — плод», которая, в свою очередь, способствует дальнейшему прогрессированию тканевой и циркуляторной гипоксии.

Выявленные нарушения макроэлементного состава диктуют необходимость дальнейшего более детального изучения основ нарушения структуры тканей и последующего нарушения состава макроэлементов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Т.В. Павлова, В.А. Петрухин

Сбор и обработка материала— А.Н. Каплин, Е.С. Малютина, Л.О. Землянская

Статистическая обработка — А.Н. Каплин

Написание текста — Т.В. Павлова, А.Н. Каплин, Е.С. Малютина

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

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Participation of authors:

Concept and design of the study — T.V. Pavlova, V.A. Petrukhin

Data collection and processing — A.N. Kaplin, E.S. Malyutina, L.O. Zemlyanskaya

Statistical processing of the data — A.N. Kaplin

Text writing — T.V. Pavlova, A.N. Kaplin, E.S. Malyutina

Seiting — T.V. Pavlova, V.A. Petrukhin

Authors declare lack of the conflicts of interests.