2 курс / Гистология / Золотухина_И_А_Функциональная_морфология_эпителия_ворсин_плаценты

молодых ученых по медицине (Тула, 2010); III Эмбриологическом симпозиуме Всероссийского научного медицинского общества анатомов,

гистологов, эмбриологов «Югра-Эмбрио-2011. Закономерности эмбрио-

фетальных морфогенезов у человека и позвоночных животных» (Ханты-

Мансийская государственная медицинская академия, 2011); научно-

методической конференции кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии,

кафедры нормальной анатомии, кафедры патологической анатомии ГБО ВПО МГМСУ имени А.И.Евдокимова (май, 2014).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикации материалов докторских и кандидатских диссертаций.

11

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Становление эпителия ворсин и его производных структур в течение физиологической беременности

1.1. Развитие ворсинчатого дерева

Степень развития ворсинчатого дерева плаценты определяется потребностями растущего эмбриона и впоследствии - плода. В середине имплантации вокруг погрузившейся в эндометрий бластоцисты (8 – 9-й

день п.о.) образуются выросты трофобласта, которые представлены синцитиотрофобластическим комплексом, инвазирующим вглубь эндометрия с повреждением стенок материнских капилляров. Синцитио-

трофобластический комплекс обладает высокой протеолитической активностью, вызывающей образование полостей эндометрия, куда проникают эритроциты матери из эррозированных сосудов [164].

Возникает контакт между инвазирующим цитотрофобластом (ЦТ) и

клетками эндометрия, которые в момент имплантации имеют на своей поверхности определенные белки – интегрины [117]. Образуются контакты между клетками эпителия материнского организма и клетками,

имеющими антигены отца [67], это обеспечивает успешную инвазию [24].

Такое строение соответствует преворсинчатой или лакунарной стадии развития ранней плаценты.

Начало периода плацентации характеризуется возросшей пролиферацией ЦТ, который из стенки зародышевого мешка проникает в сторону лакун и образует между ними клеточные колонны или первичные ворсины (13 – 14 день гестации п.о.), покрытые сначала прерывистым, а

затем сплошным слоем синцитиотрофобласта. Тем самым устанавливается окончательная специализация цито- и синцитиотрофобласта: первый

12

активизирует свои инвазивные способности, а второй - становится типичным покровным эпителием.

На 16 – 17 день гестации из клеточных колонн формируются вторичные ворсины путем «вторжения» в них клеток мезенхимы из стенки хориального мешка. Эти ворсины принято называть мезенхимальными по их единственному компоненту стромы [10].

В развитии ранней плаценты 20 – 21 сутки гестации представляют особое значение, так как в это время в строме мезенхимальных ворсин появляются первые капилляры, путем аутохтонного развития из мезенхимальных клеток стромы [61]. Появление капилляров в строме мезенхимальных ворсин свидетельствует об их трансформации в третичные (или васкуляризованные) ворсины. Некоторые авторы [99, 100, 101] предполагают следующую последовательность образования новых ворсин: скопление ядер синцитиотрофобласта (СТ) с центральным блоком из ЦТ → образование почки из соединительной ткани → мезенхимальная ворсина с первыми капиллярами → промежуточные незрелые ворсины (I и II триместры) → зрелые промежуточные ворсины (III триместр) →

терминальные ворсины (конец III триместра).

На 5–6-й неделях прослеживается преимущественный рост ворсинчатого дерева в длину; появляются протяженные ворсины эмбрионального типа, с небольшими ответвлениями возле хориальной пластинки или в дистальных концах. На серийных срезах плаценты данного срока опорные ворсины представлены 12 генерациями ветвления дихотомического типа [110]. Эпителиальный пласт в этих генерациях тоньше, чем в мезенхимальных ворсинах, но он сохраняет двухслойный характер, хотя ЦТ ворсин встречается реже; появились участки, где непосредственно к базальной мембране примыкает СТ. Он обладает высокой активностью: множество ветвистых микроворсинок, темных

13

гранул в цитоплазме, образование выростов с концентрацией в них до 1520 ядер [10].

7–8-я недели гестации характеризуются ветвлением ворсинчатого дерева на опорные и боковые ветви. Эпителий ворсин имеет очаговый двухслойный характер, причем в мелких ветвях отмечены явные признаки пролиферативной активности ЦТ ворсин. Синцитиотрофобласт – главный по толщине элемент эпителия ворсин, на его поверхности много нежных микроворсинок, которые образуют так называемую щеточную кайму,

видимую в световом микроскопе на большом увеличении [97].

В период с 9 по 10 неделю гестации появляется множество боковых ветвей, отходящих от опорных ворсин. По данным литературы [110], в 9-

недельной плаценте каждая опорная ворсина дает в среднем 23-24

генераций, что в 2 раза больше, чем при сроке 6 недель. Преобладающий тип этих ворсин отличается от эмбриональных рядом структурных особенностей. Они меньше по диаметру и толщине эпителиального покрова, за счет того, что слой ворсинчатого ЦТ становится прерывистым и очень тонким. СТ содержит много неравномерно расположенных ядер,

темных секреторных гранул и развитую сеть микроворсинок, что в целом свидетельствует об высокой функциональной активности ворсин

плаценты.

На 18 - 24 неделях ворсинчатое дерево отличается интенсивным ростом ветвей в длину и дифференцировкой их на три типа: 1) опорные, 2)

промежуточные незрелые, 3) промежуточные дифференцированные ворсины. Доминирующим типом становятся промежуточные незрелые ворсины, с появлением первых промежуточных дифференцированных ветвей. Эпителиальный покров тоньше, чем в предыдущий период.

Истончается СТ, происходит смещение его ядер в отдельные участки

клетки промежуточного и светлого типа. Клетки темного типа исчезают,

их природа и функция неизвестна [94], их цитоплазма содержит большое количество электронноплотных митохондрий и узких цистерн эндоплазматической сети, большое количество свободных рибосом и группы цитоплазматических филаментов; видны капли секрета и единичные гранулы гликогена, т.е. они не являются дегенерирующими. По данным некоторых авторов [10] темные клетки ЦТ ориентированы главным образом на синтез компонентов новообразованной базальной мембраны (ламинин, коллаген IV типа) вокруг многочисленных отростков ЦТ, внедренных в строму ворсин. Избыточная по протяженности базальная мембрана эпителия (ее толщина составляет 0,30 ± 0,022 мкм) в

дальнейшем расправляется при увеличении диаметра ворсин и появлении дополнительных ветвей. Доказательством этой гипотезы может служить четкая иммунопозитивная реакция в срезах на коллаген IV типа, при которой выявляется зубчатый характер базальной мембраны.

По данным некоторых авторов [8] базальная мембрана эпителия не отличается по характеру дисперсности от таковой на 4 месяце гестации, а

средняя его толщина равна 0,29 ± 0,017 мкм. Для данного отрезка гестации предлагается понятие "укороченная эпителиально-капиллярная дистанция". По стереогистометрическим данным [129] в серии нормальных плацент (с 23-й по

31-ю неделю) гармоническая площадь барьера достоверно уменьшилась до

3,15-3,46 мкм2 (эпителий) и 1,9-2,27 мкм2 (строма), а общая расчетная диффузионная способность плаценты увеличилась в 2-3 раза: у плодов мужского пола до 14,9 мл/мин/кПа, женского пола до 2,5 мл/мин/кПа.

Средний калибр ворсин уменьшается и равен в этом периоде 150

мкм, а общая поверхность ворсинчатого дерева, напротив, увеличивается и составляет 1,48м² и средняя эпителиально-капиллярная дистанция равна

22,4 мкм [8]. Описанные преобразования плаценты по данным литературы соответствуют второй волне цитотрофобластической инвазии, в результате

15

реализации которой происходит прирост маточно-плацентарного кровообращения, что объясняет интенсивное прибавление массы плода и основных органов. Интенсивный рост ворсин, а также их капилляров связан с изменением в кислородном напряжении, который запускает механизмы ангиогенеза и факторов роста [20, 59, 76, 104, 105, 136]. Среди этих факторов особое значение имеет сосудисто-эндотелиальный фактор роста (VEGF), фактор роста плаценты (PlGF).

В конце II триместра ворсинчатое дерево представлено главным образом разветвленной системой опорных и промежуточных дифференцированных ворсин с первыми генерациями терминальных ветвей.

Доношенная плацента имеет ярко выраженное дольчатое строение.

Структурно-функциональной единицей плаценты является котиледон.

Зрелая плацента состоит из 25-30 котиледонов, каждый из которых представлен древовидным ветвлением опорной ворсины I порядка,

отходящими от нее опорными ворсинами II порядка, III порядка,

промежуточными дифференцированными ворсинами от которых отходят терминальные ворсины [10]. Эпителиальный покров крупных опорных ворсин чаще всего истончен, он однослойный, нередко с обширными дефектами, закрытыми фибриноидом. Боковые мелкие ветви обычно отсутствуют. От них почти параллельно хориальной пластинке ветвятся длинные опорные ворсины II порядка, калибром от 500 до 1000 мкм. В их составе происходит переход плодных артерий в артериолы, вен — в венулы за счет истончения мышечной оболочки. Стволовые ворсины III порядка

(диаметром 160—500 мкм) окружают центральную полость котиледона. В

их строме обычно видна одна артериола и одна венула в плотном коллагеновом теле. Эпителий обычно однослойный, ядра синцитиотрофобласта распределены равномерно. Все стволовые ворсины составляют примерно 20% в микропрепаратах ткани доношенной плаценты.

16

Промежуточный уровень ветвления ворсинчатого дерева представлен многочисленными мелкими веточками калибром 70—150 мкм, которые отходят от опорных ворсин II и особенно III порядка. Главной их особенностью является наличие разветвленной капиллярной сети в строме.

По общепринятой классификации [99], они называются промежуточными зрелыми ворсинами. Терминальные (или концевые, резорбтивные) ворсины

— самая многочисленная разновидность в доношенной плаценте (около

45—50 % всех ворсин). Диаметр их колеблется от 30 до 80 мкм. Именно этот вид ворсин обеспечивает кислородом растущий плод в конце беременности. Рост сосудов в ворсинчатом дереве регулируется местной концентрацией кислорода, который в свою очередь стимулирует рост эндотелиальных клеток. Это происходит благодаря кислородному воздействию на васкуло-эндотелиальный фактор и на ангиопоэтин 2 [53].

Следовательно, распределение перечисленных типов ворсин далеко не случайно, оно строго соответствует их функциональной специализации.

Все крупные ветви и якорные ворсины играют главным образом опорную роль, составляя каркас котиледона вокруг центральной полости.

Промежуточные и многочисленные терминальные ветви формируют условную стенку котиледона и являются основным местом диффузионных процессов. Важно также подчеркнуть, что, кроме вышеописанной плацентарной части, в состав котиледона входит также материнский

(маточно-плацентарные артерии и вены, децидуальные клетки базальной пластинки) и смешанные компоненты (септы, полосы фибриноида Рора и Нитабух).

Для более полной расшифровки функциональной морфологии плаценты важно подробнее остановиться на строении терминальных ворсин, которые появляются на 23—24-й неделе гестации и последовательно увеличиваются в числе к 36-й неделе. Далее до момента родов, не прибавляя в количестве, они претерпевают существенную

17

трансформацию, способствующую усилению процессов диффузии газов и питательных веществ от матери к плоду. Некоторые авторы [10] их разделяют на две разновидности: терминальные и терминальные специализированные ворсины. Терминальные ворсины составляют весомую часть ворсинчатого дерева на 8 и 9 месяцах гестации. В

доношенной плаценте они покрыты преимущественно синцитиотрофобластом, но более 20 % их поверхности занимают двухслойные участки с подлежащим цитотрофобластом. Их строма содержит до 5—8 капилляров, в которых встречаются синцитиокапиллярные мембраны. Происходит структурная специализация мелких ворсин, которые максимально адаптированы для диффузии.

Терминальные специализированные ворсины в доношенной плаценте составляют примерно 20% всех ворсин. Их диагностика и количественная оценка, так как они являются своеобразным маркером зрелости ворсинчатого дерева, и максимум их формирования приходится на 38—40-

ю недели. По данным некоторых авторов [33], в конце беременности общая поверхность всех ворсин составляет — 12,5м2. Плацентарный барьер представлен микровезикулами тонкого, безъядерного синцитиотрофобласта, общей базальной мембраной и истонченным отростком эндотелиоцита плодного капилляра. Конечный этап становления плацентарного барьера — истинная синцитиокапиллярная мембрана. Таким образом, формирование плацентарного барьера идет в направлении укорочения пути транспорта, что подтверждено в исследованиях многих авторов [1, 8, 10].

1.2. Щеточная кайма синцитиотрофобласта

Впервые «щеточная кайма» СТ была описана отечественным морфологом Кащенко Н.Ф. [97]. Вся поверхность синцитиотрофобласта полностью покрыта микроворсинками, которые представляют собой

18

самую большую зону материнско-фетального контакта, в местах синтициальных повреждений они отсутствуют [47]. В течение беременности микроворсинки изменяются по высоте, достигая максимальных величин на 10-11-й неделях, а затем постепенно укорачиваются [47]. В основном они имеют цилиндрическую форму, реже булавовидную, лопатковидную форму [79]. Сканирующая электронная микроскопия показала, что микроворсинки на ранних стадиях беременности распределены на поверхности синцитиотрофобласта хаотично и придают его поверхности «зубчатый» контур [47].

Изучению микроворсинок посвящено несколько крупных работ

[161, 166]. Морфологические исследования структуры микроворсинок и их функционального значения были представлены рядом авторов [23, 40, 41, 47, 71, 79, 166, 170]. Микроворсинки являются объектом многочисленных гистохимических [42, 144, 153] и морфометрических исследований [163].

Микроворсинки покрыты гликокаликсом, представленным гликозаминогликанами, гиалуроновой кислотой, а также гликосфинголипидами, олигосахаридами и остатками сиаловой кислоты

[94]. Рядом авторов на поверхности микроворсинок были обнаружены:

щелочная фосфатаза [96, 124], аннексин V – Ca зависимый фосфолипидосвязывающий протеин, обладающий антикоагулянтными свойствами и нейтрализующий нарастающую гиперкоагуляцию материнской крови по мере развития беременности [101],

галактозилтрансфераза [135], мембранный белок, отвечающий за транспорт глюкозы (GLUT-3) [43], cc-амилаза [69]; протеинкиназа [22], Ca-ATФ-аза

[125], цикло 3,5-нукулеотид фосфатаза [126], и 5-нуклеотидаза [124]. Анализ поверхностных рецепторов, вовлеченных в трансплацентарную передачу помог достичь понимания тонких механизмов транспорта через плацентарный барьер [51, 86, 93, 102, 112, 166]. Рецепторы группируются на плазматической мембране синцитиотрофобласта, поэтому одна из

19

основных функций синтициальных микроворсинок – увеличение поверхности мембраны, содержащей многочисленные рецепторы [139, 151].

1.3. Щелочная фосфатаза

Плацентарную щелочную фосфатазу (ПЩФ), источником которой в организме матери является плацента, синцитиотрофобласт, эндотелий новообразующихся сосудов [103], а также эндоцервикс и фаллопиевы трубы, относят к белкам, ассоциированным с беременностью и опухолевым ростом [3, 70, 169]. Синтез ПЩФ стимулируется эстрогенами

[3, 34, 70, 143].

ПЩФ – термостабильная плацентарная щелочная фосфатаза состоит из двух идентичных субъединиц с молекулярной массой 66 кД [82].

Различают 6 общих фенотипов ПЩФ (S, FS, F, I, SI и FI) согласно их изоэлектрической подвижности в крахмальном геле: S - медленная, F -

быстрая и I – промежуточная [68, 95]. Три общих аллеля ответственны за

97,5% плацентарных фенотипов, в связи с чем, частота редких аллелей достигает 2,5%. Это приводит к появлению редких гибридных фенотипов.

Так, при исследовании 5000 плацент разных рас людей выявлено 48

фенотипов ПЩФ [3, 31, 111]. Ещё большее многообразие вариантов ПЩФ может быть выявлено с помощью моноклональных антител [130].

Исследование ДНК и энзимного полиморфизма ПЩФ используется при изучении популяционных отличий [31, 111, 130].

По вопросу о месте локализации ПЩФ в плаценте в литературе нет единого мнения. По данным одних авторов ПЩФ экспрессируется в микроворсинках синцитиотрофобласта [141] и является маркером их появления и функциональной активности. По данным [124] в доношенной плаценте ПЩФ локализуется на мембране щеточной каймы, где напрямую контактирует с материнской кровью и обладает способностью подавлять агрегацию тромбоцитов [77]. Также имеются сведения, что ПЩФ