Транспорт веществ через плаценту

В течение второй половины беременности масса тела плода экспоненциально увеличивается, при этом полностью завершается структурное формирование таких важных систем, как ЦНС. Энергетические потребности организма плода увеличиваются, при этом их оценивают так: 40-50 Ккал на кг веса в день идет на увеличение массы тела, а примерно 50 ккал на кг веса в день служат для окислительных процессов.

Обмен веществ матери максимально приспосабливается к основной цели — обеспечить оптимальный перенос питательных веществ и субстратов через плаценту к ребенку. Существенно увеличивается концентрация в крови глицерола, свободных жирных кислот, кетокислот. Благодаря ускоренному и активному транспорту аминокислот через плаценту создается парадоксальная ситуация, когда концентрация аминокислот в крови плода превышает таковую в крови матери. Многие исследования пытались связать питание матери и ее метаболизм с ростом плода. Определенные объяснения могут быть найдены на примере рассмотрения некоторых экстремальных ситуаций. Так оказалось, что показатели инсулин-резистентности матери, вес матери перед беременностью и набор веса в ходе беременности оказались связанными с процессом увеличения веса тела плода в ходе беременности и весом при рождении.

Эффект голодания матери на развитие плода был показан на примере Голландской голодной зимы, когда с ноября 1944 г. по апрель 1945 г. немецкие оккупационные войска вывезли основные продукты питания из Голландии в Германию. Оказалось, что этот голод по разному повлиял на плодов в зависимости от того на первый или третий триместр беременности пришелся период голода матери. Значительное снижение веса новорожденных отмечено было в том случае, когда наиболее интенсивное голодание пришлось на третий триместр, в то время как голодание матери в первом триместре сопровождалось компенсаторным ростом плаценты.

Большое количество исследований показало, что питание матери как в части количества, так и качества его могут иметь долговременный эффект и влиять на уровень заболеваемости и качество жизни потомства.

Основная функция плаценты — транспорт питательных веществ от матери к плоду в соответствии с метаболическими запросами и гормональными влияниями. Плацента — это не только пассивный фильтр, ее роль достаточно активна: она является главным регулятором обмена веществ между плацентой и плодом.

Нутриенты передаются плоду через плаценту с помощью сложных механизмов, включая транспортные системы микроворсин трофобластов, базальных мембран и эндотелиальных мембран капилляров плода. Плацентарная функция меняется в течение всей беременности, таким образом до середины беременности, плацента тратит половину кислорода и глюкозы на собственные нужды, а оставшуюся часть транспортирует плоду. По ходу прогрессирования беременности доля, предназначенная плоду увеличивается. Соответственно возрастает отношение массы плода к массе плаценты. При этом продолжается увеличение площади плаценты, через которую происходит транспорт субстратов от матери в сторону плода.

Транспорт глюкозы от матери к плоду представляет собой вариант облегченной диффузии, в которой участвуют трансмембранные переносчики. Несмотря на наличие переносчиков, скорость транспорта глюкозы от матери к плоду пропорциональна концентрации глюкозы в крови матери. Белковые молекулярные комплексы, предназначенные для транспорта аминокислот, также локализованы в мембранах ворсин и сосудов плаценты. Эти переносчики работают в соответствии с принципами работы активного транспорта — т.е. они тратят на транспорт аминокислот через мембраны энергию АТФ. Именно благодаря этому концентрация аминокислот в крови плода выше, чем в крови матери. Микроворсинки на клеточной мембране имеют несколько транспортных систем, включая систему А, (это зависимая от ионов Na⁺ система транспортирует нейтральные аминокислоты, такие как, аланин, серин, пролип и глицин). Так же существуют независимые от Na+ транспортные системы, такие как система L для аминокислот сложного ветвистого строения (фенилаланин) и система U для лизина.

В отличии от аминокислотного, механизм транспортировки жирных кислот через плаценту полностью не изучен. Плацента транспортирует в основном полиненасыщенные жирные кислоты. Клеточное потребление и внутриклеточное перемещение неэстерифицированных жирных кислот предполагает многошаговый процесс, который облегчается различными мембрансвязующими и цитоплазматическими протеинами. Хотя все жирные кислоты могут проходить через жировые слои мембраны путем простой диффузии, в мембране обнаружены специальные белки, связывающие жирные кислоты, и обеспечивающие их транспорт в обоих направлениях (как в сторону плода, так и матери). Незаменимые жирные кислоты в основном перемещаются через мембраны связываясь с неэстерифицированными жирными кислотами и в связи с триглицеридами имеющими природу из жировой ткани и печени матери. Они высвобождаются липопротеиновой липазой, высокая активность которой продемонстрирована в человеческой плаценте. Мембраны плаценты так же содержат специфические места связей для липопротеинов, которые переносят эстерифицированные липиды.

Самые важные питательные вещества, поступающие к плоду, это: глюкоза, аминокислоты и жирные кислоты (ЖК) вместе с многими микроэлементами и витаминами. В течение последних десятилетий в большом количестве исследований были изучены результаты анализов крови внутриутробного плода. Это относительно мало инвазивная процедура облегчила исследования плацентарного снабжения питательными веществами и гормональный статус плода во время второй половины беременности.

Стало возможным определить соотношение концентрации глюкозы между плодом и матерью от 18 до 40-й недели. Начиная с 20 недели, концентрация глюкозы в крови плода постепенно снижается, но она всегда меньше, чем концентрация ее в крови матери и зависит от нее. Не показано сколько-нибудь значительного глюкогенеза в плаценте плода даже в случае синдрома задержки его развития. В отличие от глюкозы концентрация аминокислот в крови плода существенно не меняется в ходе беременности.

Было показано, что заменимые аминокислоты плода синтезируются в основном в плаценте. Такие аминокислоты как глицин, серин а также глютаматы, глютамин синтезируются в результате межорганного взаимодействия плаценты и печени плода.

Жирные кислоты представляют очень хорошую модель, демонстрирующую соотношения между диетой матери, ростом плода и его благополучием. Плод нуждается в главных жирных кислотах и их производных (арахидоновая кислота и т.д). Внутриутробные запросы в основных жирных кислотах во время последнего триместра беременности до первых недель жизни оценивается как 400 мг/кг для омега-6 и 50 мг/кг для омега-3. Полиненасыщенные жирные кислоты быстро проникает в структуру жиров мозга, где они поддерживают текучесть, проницаемость и конформацию мембран и играют важную функциональную роль в развитии мозга и функции зрения. Они являются предшественниками таких важных биологически активных соединений как простагландины, лейкотриены и тромбоксаны. Они так же являются важными источниками энергии. С точки зрения энергетики, жирные кислоты менее важны на начальной стадии беременности и наоборот, становятся более важными перед родами когда они представляют собой важный энергетический субстрат, отложенный в жировой ткани.

Роль микроэлементов важна на каждой стадии внутриутробного развития. Ретиноловая кислота (или провитамин А) ответственна за формирование зрительного анализатора; другие микроэлементы такие как цинк, за стабилизацию энзимов, медь и железо за центральные компоненты каталитических процессов. Дефицит железа, связанный с анемией матери увеличивает риск кровотечений матери и увеличивает соотношение веса плаценты и плода, а также может являться предвестником сердечно-сосудистых заболеваний в зрелом возрасте. Среди витаминов, жирорастворимые витамины играют важную роль. Особенно это относится к антиоксидантам, защищающим клетки от разрушения свободными радикалами. Существует комплексное взаимодействие между n-З и n-6 жирными кислотами и жирорастворимыми витаминами. Чрезмерный прием полинасыщенных жирных кислот приводит к уменьшению антиоксидантной способности витаминов. Гиперлипидемия при нормальной беременности связана с увеличением уровня окисления ЛДЛ, хотя этот эффект противодействует окислительной резистентности. Последнее происходит благодаря повышению уровня витамина Е, хотя другие витамины антиоксиданты такие как бета-каротин и витамин А остаются относительно стабильными или уменьшаются во время нормальной беременности.