Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности экспрессии гормонов в венозных сосудах плодов человека

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности экспрессии гормонов в венозных сосудах плодов человека"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БЫСТРОВА Ольга Владимировна

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПРЕССИИ ГОРМОНОВ В ВЕНОЗНЫХ СОСУДАХ ПЛОДОВ ЧЕЛОВЕКА

03.00.13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в лаборатории патоморфологии ГУ НИИ акушерства и гинекология им. Д.О. Отта РАМН

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Кветной Игорь Моисеевич Научный консультант: доктор медицинских наук

Полянин Альберт Альбертович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Константинова Наталья Николаевна,

доктор биологических наук Чалисова Наталья Иосифовна

Ведущее учреждение: Санкт-Петербрургский институт биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН

ч

Защита состоится « '

2004 Г. В ' ^ часов на заседании диссертационного Совета Д 212.232.10 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. А.М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета

Автореферат разослан

«¿7 шоу

2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета доктор биологических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Гемодинамические процессы в функциональной системе плацента-плод лежат в основе нормального развития и роста организма до рождения. Многие годы исследования в данной области ограничивались экспериментальными работами, которые создавали основу современных представлений о циркуляции крови в системе плацента-плод. Только с внедрением доплерометрического метода исследования представилась возможность оценить гемодинамические параметры в течение беременности. В связи с этим большое внимание стала привлекать система венозной циркуляции, поскольку, именно она ответственна за доставку и распределение оксигенированной крови из плаценты в организм плода. Таким образом, в последние годы, благодаря интенсивному изучению сердечно-сосудистой системы плода, сформировалось важнейшее направление перинатальной физиологии - антенатальная кардиология.

В настоящее время показано, что состояние и реакции венозных сосудов могут активно влиять на перераспределение крови в фетоплацентарной системе. При этом существенную роль играют местные гуморальные механизмы. Однако регулирующая роль местных гуморальных факторов в системе плацента-плод остается малоизученной. Известно, что в плацентарно-пуповинных сосудах отсутствует иннервация, поэтому регуляция кровотока может осуществляться за счет вазомоторного действия биологически активных веществ, возможно вырабатываемых эндотелием и поступающих в кровоток.

Эндотелиальные клетки еще недавно рассматривались как функционально инертные, однако в последние годы показано, что именно эндотелиальный монослой, выстилающий внутреннюю поверхность сосудов и камер сердца, является высокоспециализированным и метаболически активным. Эндотелиальные клетки,

ЯОС НАЦИОНАЛЬНАЯ | ■ИБЛИОТЕКА

представляют конечное звено нейро-гуморальной регуляции сосудистого тонуса, формирующего гемодинамические реакции (ЯиЬашу, Ро1окоА, 1994; Патарая и др., 2000).

Эти обстоятельства позволяют считать актуальным исследование возможной экспресии мелатонина, эндотелина-1 (ЕТ-1) и оксида азота (N0) в венозных сосудах плодов человека. Ранее присутствие этих веществ было обнаружено в эндотелиоцитах артериол и капилляров в постнатальном периоде развития человека, а также было показано их непосредственное участие в паракринной регуляции микроциркуляторного кровотока (Кветной, Манохина, 1986). Актуальность изучения этих веществ связана не только с их вазомоторными эффектами, но и с присущими им общерегуляторными свойствами. Кроме того, они принимают активное участие в реализации эффектов кислорода в тканях, особенно при гипоксии (М1пк, 1998; С1утап, 1998).

В настоящее время в экспериментальных работах показана роль ЕТ-1 в преэклампоии у овец (МсЕ1уу й а1., 2002), в сокращении маточно-плацентарной перфузии (Лдат8оп й а1, 1996). Кроме того, показано вазоконстрикторное действие ЕТ-1 на артериальный проток, коррелирующее со сроком беременности (Сосеаш й а1., 2002). Предполагается, что ЕТ-1 может быть маркером перинатальной асфиксии, т.к. наибольшая концентрация ЕТ-1 обнаруживается у новорожденных с низкой оценкой по шкале Апгар и у новорожденных после кесарева сечения (Ьа1о>щ1а й а1., 2001).

Показана важная роль норадреналина и гистамина во внутриутробном периоде развития человека. Данные вещества могут оказывать не только вазоактивное действие, но и морфогенетическое на ранних стадиях развития. Катехоламины при внутриутробной асфиксии способствуют выживанию плода человека, играя главную роль в поддержании периферического сопротивления крови плацентарного кровотока (Гармашева, Константинова,

1985). Во время рождения ребенка катехоламины способствует поддержанию кровотока в мозге и сердце новорожденного (Jones, 1980).

На наш взгляд верификация экспрессии гормонов в эндотелии венозных сосудов плода существенно расширит представления о регуляции тонуса сосудов, а также явится связующим сигнальным звеном между местными и общими механизмами регуляции кровотока плода человека.

Вышеизложенные обстоятельства, а также отсутствие подобных работ, свидетельствуют об актуальности и необходимости проведения специального исследования возможной экспрессии биологически активных веществ эндотелиоцитами вен и клетками венозного микроокружения в пренатальном периоде развития человека.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является верификация экспрессии гормонов, влияющих на локальную регуляцию кровотока в гемодинамической системе пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена и в правых отделах сердца плодов человека.

Для достижения указанной цели были поставлены и последовательно решены следующие задачи:

1. Верифицировать экспрессию мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в пупочной вене, венозном протоке, нижней полой вене и в правых отделах сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности;

2. Определить качественные и количественные параметры экспрессии мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в пупочной вене, венозном протоке, нижней полой вене и в правых отделах сердца плодов человека в течение второй половины беременности;

3. Выявить динамику изменений оптической плотности и площади экспрессии мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в пупочной вене, венозном протоке, нижней

5

полой вене и в правых отделах сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности; 4. Изучить функционально-анатомические особенности гемодинами-ческой системы пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена.

Научная новизна работы

Впервые верифицирована экспрессия мелатонина, серотонина и N0-синтазы в эндотелии пупочной вены, венозного протока, нижней полой вены и в эндокарде правых отделов сердца плодов человека.

В адвенгиции пупочной вены и в створке атрио-вентрикулярного клапана выявлены норадреналин- и гистамин-содержащие клетки.

Выявлены качественные и количественные особенности экспрессии мелатонина, серотонина, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности.

Впервые описаны функционально-анатомические особенности гемодинамической системы пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена плодов человека: два варианта расположения венозного протока по отношению к пупочной вене; угол отхождения венозного протока от воротного синуса равный прямому в большинстве случаев (62%); наличие мышечно-эластической гиперплазии интимы (интимальная «подушечка») в области перешейка венозного протока, направленная на сохранение целостности и защиту от растяжения стенки ВП в области высокой гемодинамической нагрузки.

Практическая значимость работы

Полученные результаты позволяют расширить представления о роли эндотелия венозных сосудов в фетоплацентарной циркуляции. Установленные функционально-анатомические особенности венозного протока плода человека свидетельствует о взаимосвязи гемодинамических реакций с гуморальной регуляцией сосудистого тонуса.

Положения выносимые на защиту

1. Выявлена экспрессия мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плодов человека.

2. Экспрессия мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плодов человека отражает активную роль эндотелия в локальной регуляции сосудистого тонуса.

3. Функционально-анатомические особенности венозного протока участвуют в формирование гемодинамических реакций в системе пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена плодов человека. Связь с научно — исследовательской работой Института Диссертационная работа является темой, выполняемой по основному

плану научно-исследовательской работы ГУ НИИ акушерства и гинекологии им. Д О. Отта РАМН.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и указателя литературы. Глава 1 (обзор литературы) представляет собой анализ данных литературы по эмбриональному развитию и особенностям функционирования гемодинамической системы пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена. Глава 2 посвящена описанию материалов и методов, используемых в данном исследовании. Глава 3 представляет собственные данные изучения функциональных особенностей магистральных венозных сосудов плодов человека. В главе 4 обсуждаются полученные результаты. Текст диссертации изложен на 107 страницах, содержит 1 таблицу, иллюстрирован 30 рисунками. Список литературы содержит 243 источника, из них отечественных - 50, зарубежных - 193. Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Апробация и реализация диссертации

Материалы диссертации доложены на V Российской медико-биологической научной конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2002); Международном экологическом форуме «Окружающая среда и перинатальная медицина» (Санкт-Петербург, 2003); VII Российской медико-биологической научной конференции молодых ученых «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2004); Первом Евро-Азиатском конгрессе «События года в акушерстве и гинекологии» (Санкт-Петербург, 2004); Первом Германо-Российском конгрессе по гинекологии и акушерству (Берлин, 2004).

Результаты диссертации используются в научно-практической работе ГУ НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН и педагогической работе кафедры акушерства и гинекологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова. Исследования проводимые в рамках диссертационной работы поддержаны грантом фундаментальных исследований в области естественных и точных наук для студентов, аспирантов и молодых специалистов Министерства образования Российской Федерации в 2002 г:

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Иммуногистохимическое и морфо-физиологическое и иммуногистохимическое исследование венозного протока (ВП), воротного синуса, пупочной вены, нижней полой вены (НПВ) и правых отделов сердца было проведено на аутопсийном материале у 40 плодов с 20-й по 42-ю неделю беременности. Все обследуемые плоды не имели врожденных пороков развития органов.

Макроскопическое исследование включало в себя измерение угла между ВП и левой ветвью воротной вены при помощи транспортира и

введенных зондов, а также выявление морфо-физиологических особенностей топографии ВП относительно пупочной вены.

Для микроскопического исследования кусочки исследуемого материала (ВП, воротного синуса, пупочной вены, нижней полой вены и правых отделов сердца) толщиной 0,5 см фиксировали в 10% нейтральном формалине (рН 7,2), обезвоживали и заливали в парафин. В качестве обзорной окраски использовали гематоксилин и эозин. Эластические волокна выявляли окраской орсеином, коллагеновые волокна - пикрофуксином. Для обнаружения аргирофильных нервных окончаний срезы импрегнировались по Бильшовскому. Тучные клетки селективно окрашивали 1% раствором толуидиного синего (Fluka) в 0,5 М НС1 при рН 0,5. Для выявления в клетках адреналина, норадреналина, серотонина и гистамина использовали окраску по методу Севки. Популяцию нейроэндокринных клеток выявляли по методу Гримелиуса.

Иммуногистохимическое исследование проводили с использованием моноклональных мышиных антител к эндотелину-1 (1:150, R&D Systems), эндотелиальной NO-синтазе (1:150, Novocastra), серотонину (1:150, Novocastra), к маркеру эндотелиальных клеток CD34 (1:100, Novocastra) человека. Для визуализации экспрессии мелатонина использовали ультраспецифические поликлональные кроличьи антитела к мелатонину (1:100, CIDtech Res. Сотр.) В качестве вторых антител использовали биотинилированные анти-мышиные и анти-кроличьи иммуноглобулины. Визуализацию иммуногистохимических реакций проводили с применением комплекса авидина с биотинилированной пероксидазой (ABC-kit), с использованием диаминобензидина в качестве хромогена (все реагенты от Novocastra).

Морфометрическое исследование проводили с использованием системы компьютерного анализа микроскопических изображений, состоящей из микроскопа Nikon Eclipse E400, цифровой камеры Nikon DXM1200, персонального компьютера на базе Intel Pentium 4 и программного

9

обеспечения «Видеотест-Морфология 4.0». В каждом случае измерения проводили в 10 полях зрения при увеличении 400. Измерялась (в условных единицах) оптическая плотность экспрессии выявленных гормонов на разных сроках развития плода человека и площадь экспрессии гормона, которая представляла собой отношение площади, занимаемой иммунопозитивными клетками к общей площади клеток в исследуемой области, выражаемое в процентах. Указанные параметры отражают интенсивность синтеза или накопления исследуемого гормона.

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы БТЛШТГСЛ 5.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

Иммуногистохимическое исследование верифицировало экспрессию мелатонина, серотонина и эндотелиальной КО-синтазы (еК08) в эндотелии пупочной вены, венозного протока, нижней полой вены и в эндотелии эндокарда. Положительная реакция с антителами к эндотелину-1 (ЕТ-1) была зарегистрирована только в эндотелии пупочной вены плодов человека.

Скопление аргирофильных нейроэндокринных клеток выявлено в створке атриовентрикулярного клапана. Среди них, используя окраску по методу Севки, были выявлены единичные норадреналин- и гистамин-содержащие клетки. Единичные норадреналин-содержащие клетки были выявлены также в адвентиции пупочной вены. Гистамин-содержащие тучные клетки (мастоциты), выявлялись в реакции метахромазии с толуидиновым синим в адвентиции пупочной вены. Количество мастоцитов увеличивалось со сроком беременности. Так, при сроке развития 20-25 недель реакция метахромазии не обнаруживалась, при 25-30 недель выявлялись единичные клетки, дающие реакцию скрытой метахромазии, начиная с 36 недели -количество периваскулярно расположенных мастоцитов в адвентиции пупочной вены увеличивалось.

Использование компьютерного анализа микроскопических изображений позволило получить следующие результаты.

Оптическая плотность экспрессии мелатонина в пупочной вене, ВП, НПВ и правых отделах сердца уменьшалась к концу беременности от 0,49 до 0,3 (рис. 1), однако при этом площадь экспрессии мелатонина в эндотелии венозных сосудов увеличивалась к концу беременности от 70% до 73% (рис.2).

Усл. ед.

20-25 26-30 31-42

Срок беременности (нед)

Рис 1. Оптическая плотность экспрессии мелатонина в венозных сосудах и правых отделах сердца

Рис 2. Площадь экспрессии мелатонина в венозных сосудах и правых отделах сердца

Подобная тенденция отмечалась в экспрессии серотонина. К концу беременности оптическая плотность уменьшалась от 0,45 до 0,27 (рис. 3), в то время как площадь экспрессии оставалась без значительных изменений от 42,6 до 43,3 (рис. 4).

Усл. ед.

0,8 -г-

0,40,20-

Рис 3. Оптическая плотность экспрессии серотонина в венозных сосудах и правых отделах сердца

20-25 26-30 31-42

Срок беременности (нед)

Рис 4. Площадь экспрессии серотонина в венозных сосудах и правых отделах сердца

Снижение оптической плотности норадреналина также отмечено к концу беременности от 0,44 до 0,29 (рис. 5). Площадь экспрессии норадреналина в пупочной вене и правых отделах сердца при этом оставалась без изменений (рис. 6)

Усл. ед.

0,6

0,4

0,2 0

-20-25 26-30 31-42

Срок беременности (нед)

Рис 5. Оптическая плотность экспрессии норадреналина в пупочной вене и правых отделах сердца

в ш 1

----

- --- Ч 1ЯИ - —' \ в 1 . т « ВЙН1

» 4 > ^

20-25 4 26-30- - 31-42

Срок беременности (нед) ''

.„И сердце Шпулечная вена

Рис 6. Площадь экспрессии норадреналина в пупочной вене и правых отделах сердца

Увеличение оптической плотности гистамина до 0,16 и площади экспрессии до 2,5% отмечено в пупочной вене к концу беременности. Изменение оптической плотности и площади экспрессии гистамина в правых отделах сердца зарегистрировано не было (рис. 7,8).

Рис. 7 Оптическая плотность экспрессия гистамина в пупочной вене и правых отделах сердца плодов человека

•А

20-25 26-30 31-42

Срок беременности (нед)

И сердце_■ пупочная вена

Рис. 8 Площадь экспрессия гистамина в пупочной вене и правых отделах сердца плодов человека

В пупочной вене увеличивалась оптическая плотность ЕТ-1 от 0,42 до 0,58 и площадь экспрессии ЕТ-1 от 68% до 70% (рис. 9,10).

Рис. 9. Оптическая плотность экспрессии ЕТ-1 в пупочной вене

Рис. 10. Площадь экспрессия ЕТ-1 в пупочной вене

Значимых изменений оптической плотности и площади экспрессии eNOS зарегистрировано не было (рис. 11,12).

Усл. ед. 0,5 —

0,45--

0,4 —

0,35 • —

0,3 —

20-25 26-30 31-42

Срок беременности (над)

Рис 11. Оптическая плотность экспрессии eNOS в венозных сосудах и

правых отделах сердца *

57 1 5655 ■ 5453-

Рис 12. Площадь экспрессии eNOS в венозных сосудах и правых отделах сердца

Нами была проанализирована площадь экспрессии исследуемых гормонов в каждом исследуемом венозном сосуде и правых отделах сердца. Было показано, что наибольшую площадь экспрессии в эндотелии имели мелатонин и ЕТ-1. Несколько меньшую площадь экспрессии занимала eNOS. Приблизительно в 1,5 раза меньше была площадь экспрессии серотонина (основного предшественника мелатонина), чем мелатонина. Наименьшая площадь экспрессии была связана с норадреналином.

Таким образом, уменьшение оптической плотности экспрессии мелатонина, ссротонина и норадреналина к концу беременности может свидетельствовать о снижении синтеза- или депонирования гормонов в эндотелии, однако увеличение площади экспрессии свидетельствует о том, что количество клеток, содержащих данные гормоны, возрастает к моменту рождения плода. Таким, образом, одновременное измерение двух параметров позволяет сделать вывод о том, что концентрации мелатонина, серотонина, норадреналина и оксида азота стабильно сохраняются на разных сроках беременности. Увеличение оптической плотности и площади экспрессии ЕТ-1 и гистамина свидетельствует об усилении продукции данных гормонов к концу беременности, что отражает их активное участие в механизмах облитерации пупочной вены и ВП.

Проведенное функционально-анатомическое исследование позволило выявить два варианта топографии ВП относительно пупочной вены. В первом варианте - ВП является прямым продолжением пупочной вены (в 35 случаях), во втором варианте - перешеек ВП находился на некотором расстоянии от пупочной вены (в 5 случаях) вследствие ее поворота вправо в области воротного синуса. Выявленные топографические особенности могут определять некоторые гемодинамические условия данной области. Измерение угла между ВП и левой ветвью воротной веной показало, что преобладают острые (10 случаев) и прямые углы (25 случаев), что отражает общую закономерность архитектоники сосудистого русла (Азарова, 1967; Шошенко и др, 1982). Однако известно, что конструктивная стабильность ветвлений, сочетающаяся с оптимальным расположением кровеносного русла в любом органе, может быть нарушена под влиянием различных факторов, как внутриутробно так и в постнатальном периоде при уже сформированных сосудах (Шошенко и др, 1982). Действительно, в 2 случаях данный угол был тупым: у плода матери с наркотической зависимостью и у плода с признаками внутриутробной инфекции.

Свойства, гемодинамики детерминируют некоторые особенности строения пупочной вены и венозного протока. Так, пупочная вена по своему строению соответствовала сосуду артериального типа с хорошо выраженной средней оболочкой из гладкомышечных клеток.

Особый интерес вызывают анатомо-физиологические особенности ВП. ВП имеет воронкообразную форму: диаметр его перешейка меньше диаметра устья. До настоящего времени дискутируется вопрос о значении воронкообразной формы данного сосуда.

В зоне перешейка ВП удалось обнаружить скопление гладкомышечных клеток, расположенных непосредственно под эндотелием сосуда, обозначенных как интимальная «подушечка». Согласно данным литературы подобные мышечно--эластические гиперплазии интимы (МЭГИ) были, характерны только для бифуркаций артериальных сосудов. По существу, они представляют собой очаговое утолщение субэндотелиального слоя, ' располагающегося в области ветвлений. По всей видимости, функция интимальных «подушечек» в области сочленения пупочной вены и ВП направлена на сохранение целостности и защиту от растяжения стенки ВП, поскольку данная область характеризуется высокой гемодинамической нагрузкой (гемодинамическим стрессом). По оценке различных авторов, на протяжении неосложненной беременности средняя скорость кровотока в пупочной вене у плода не превышает 16-20 см/с, в нижней полой вене — 25-30 см/с, в ВП она гораздо выше и достигает 50-60 см/с (Полянин, Коган, 2002; К^егиа ег а1.,1991).

Таким образом,- проведенное исследование позволило впервые получить данные том, что в эндотелии венозной системы плода человека происходит локальная выработка вазомоторных гормонально-активных веществ, играющих важную роль в обеспечении физиологических механизмов регуляции кровотока в системе плацента-плод во второй половине беременности.

выводы

1. При изучении венозных сосудов и правых отделов сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности выявлены качественные и количественные особенности экспрессии мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и КО-синтазы.

2. Для эндотелия пупочной вены, венозного протока, нижней полой вены и правых отделов сердца плодов характерна экспрессия мелатонина, серотонина и КО-синтазы.

3. Во второй половине беременности наблюдается увеличение площади экспрессии серотонина и мелатонина при динамическом снижении оптической плотности экспрессии указанных веществ в эндотелии пупочной вены, венозного протока, нижней полой вены и правых отделов сердца плодов с 20-й по 42-ю неделю беременности. Качественные и количественные параметры экспрессии КО-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плода не меняются в ходе его внутриутробного развития.

4. Экспрессия эндотелина-1 наблюдается только в эндотелии пупочной вены, при этом к концу беременности его экспрессия усиливается.

5. Возрастание показателей экспрессии гистамина характерны для пупочной вены, начиная с 25-й недели беременности. Экспрессия норадреналина верифицируется в пупочной вене и правых. отделах сердца плода; при этом к концу беременности отмечается ее снижение.

6. Описанные функционально-анатомические особенности гемодинамической системы пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена плода, включающие в себя расположение венозного протока по отношению к пупочной вене и наличие мышечно-эластической гиперплазии интимы в области перешейка венозного протока.

7. Локальная выработка вазоактивных гормонов в эндотелии венозных сосудов плодов человека свидетельствует о важной физиологической роли эндотелия в регуляции сосудистого тонуса в гемодинамической системе плацента-плод.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. О.В. Кириллова (Быстрова), И.Ю. Коган, И.А. Кирсанова, Е.С. Некрасова, А.А. Полянин. Морфологические особенности венозного протока// Тезисы докладов на V Российскую медико-биологическую научную конференцию молодых ученых.-СПб., апрель, 2002, С. 112-113.

2. Э.К. Айламазян, А.А. Полянин, И.Ю. Коган, О.В. Кириллова (Быстрова). Морфофункциональные особенности строения венозного протока у плодов человека // Мед.акад. журн. 2ООЗ.Т.З.№3. С.22-27.

3. Ailamazyan Е. К., Krillova (Bystrova) O.V., Polyanin A.A., Kogan I.Yu. Functional morphology of ductus venosus in human fetus// Abstract for International Ecologic Forum.-S-Petersburg, Russia, 29 June - 02 July, 2003. P. 306-307.

4. Ailamazyan E. K., Krillova (Bystrova) O.V., Polyanin A.A., Kogan I.Yu. Functional morphology of ductus venosus in human fetus// Neuroendocr. Lett.-2003.-Vol.24.№l/2.P.28-32.

5. Ailamazyan E. K., Krilova (Bystrova) O.V., Polyanin A.A., Kogan I.Yu. Functional morphology of ductus venosus in human fetus// Int J Prenatal and Perinatal Psychology and Medicinc.-2OO3.-№1. P. 8-12.

6. Polyanin A., Bystrova O., Kogan I., Kvetnoy I. Expression of melatonin in ductus venosus of human fetus// Absttact 1st Euro-Asian Congress "Year's Event in Obstetrics and Gynecology", Saint-Petersburg, 2004. P. 112.

7. Быстрова О.В. Иммуногистохимическая верификация эндотелиальной NO-синтазы в венозном протоке у плодов человека// Тезисы докладов на VII Российскую медико-биологическую научную конференцию молодых ученых.-СПб., 2004, С.43-44.

Быстрова О.В. Особенности экспрессии гормонов в венозных сосудах плодов чеолвека// Автореф. дис....канд. биол. наук: 03.00.13. - СПб., 2004.-20 с. Формат 60 х84 1/8, Объем Усл. Печ. Л. 1.0.

Тираж 100 экз. Зак. . Бесплатно. Подписано в печать 22.04.2004

Отпечатано с готового оригинал-макета ЧП свид. 104990 ИТД-13 от 19.07.98.

»11687

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Быстрова, Ольга Владимировна

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Основные закономерности морфогенеза венозной системы.

1.2. Формирование венозной системы плода человек.

1.3. Современные представления о венозной циркуляции в фетоплацентарной системе.

1.3.1. Особенности венозной циркуляции в пупочной вене.

1.3.2. Особенности венозной циркуляции в венозном протоке и нижней полой вене.

1.3.3. Особенности функционирования венозного возврата в сердце плода.

1.4. Современные представления о регуляции венозного кровообращения плода человека.

1.4.1. Нейрогуморальная регуляция венозной системы.

1.4.2. Местные механизмы регуляции венозных сосудов.

1.5. Гормональная функция эндотелия.

1.5.1. Вазоконстрикторы.

1.5.1.1. Эндотелины.

1.5.1.2. Катехоламины.

1.5.1.3. Серотонин.

1.5.2. Вазодилататоры.

1.5.2.1. Оксид азота.

1.5.2.2. Гистамин.

1.5.2.3. Мелатонин.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ.

2.1. Исследуемый материал.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. 2.2.2.

Макроскопическое исследование Гистохимические методы.

2.2.3. Иммуногистохимические методы.

2.2.4. Морфометрические исследования.

2.2.5. Статистическая обработка результатов.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Функционально-анатомические особенности строения ВП.

3.2. Функциональная морфология исследуемых сосудов.

3.3 .Компьют^

3.4. Морфометрия стенок пупочной вены, воротного синуса, венозного протока и нижней полой вены.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

4.1. Функционально-анатомические особенности строения ВП.

4.2. Локальные механизмы регуляции венозных сосудов.

4.2.1. Норадреналин в венозных сосудах плодов человека.

4.2.2. Гистамин в венозных сосудах плодов человека.

4.2.3. Экспрессия eNOS в венозных сосудах плодов человека.

4.2.4. Экспрессия ЕТ-1 в венозных сосудах плодов человека.

4.2.5. Экспрессия мелатонина в венозных сосудах плодов человека.

4.2.6. Экспрессия серотонина в венозных сосудах плодов человека.

ВЫВОДЫ.

Указатель литературы.

Список сокращений вп венозный проток

ЕТ эндотелии

N0 оксид азота eNOS Эндотелиальная синтаза оксида азота

МЭГИ Мышечно-эластическая гиперплазия интимы

НПВ Нижняя полая вена

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности экспрессии гормонов в венозных сосудах плодов человека"

Актуальность темы

Гемодинамические процессы в функциональной системе плацента-плод лежат в основе нормального развития и роста организма до рождения. Многие годы исследования в данной области ограничивались экспериментальными работами, которые создавали основу современных представлений о циркуляции крови в системе плацента-плод. Только с внедрением доплерометрического метода исследования представилась возможность оценить гемодинамические параметры в течение беременности. В связи с этим большое внимание стала привлекать система венозной циркуляции, поскольку, именно она ответственна за доставку и распределение оксигенированной крови из плаценты в организм плода. Таким образом, в последние годы, благодаря интенсивному изучению сердечно-сосудистой системы плода, сформировалось важнейшее направление перинатальной физиологии - антенатальная кардиология.

Среди структурно-функциональных элементов венозной системы плода особое место занимает венозный проток, который первым из трех физиологических шунтов начинает функционировать на этапе внутриутробного кровообращения. Венозный проток является не только важным звеном, соединяющим маточно-плацентарное кровообращение с венозным кровотоком плода, но ультразвуковая оценка его состояния может являться информативным маркером состояния плода (Полянин, Коган, 2002). Несмотря на это, роль венозного протока в кровообращении плода изучена недостаточно.

В настоящее время показано, что состояние и реакции венозных сосудов могут активно влиять на перераспределение крови в фетоплацентарной системе. При этом существенную роль играют местные гуморальные механизмы. Однако регулирующая роль местных гуморальных факторов в системе плацента-плод остается малоизученной. Известно, что в плацентарно-пуповинных сосудах отсутствует иннервация, поэтому регуляция кровотока может осуществляться за счет вазомоторного действия биологически активных веществ, возможно вырабатываемых эндотелием и поступающих в кровоток.

Эндотелиальные клетки еще недавно рассматривались как функционально инертные, однако в последние годы показано, что именно эндотелиальный монослой, выстилающий внутреннюю поверхность сосудов и камер сердца, является высокоспециализированным и метаболически активным. Эндотелиальные клетки, выполняя разнообразные функции, представляют конечное звено нейрогуморальной регуляции сосудистого тонуса, формирующего гемодинамические реакции (Rubaniy, Polokoff, 1994; Патарая и др., 2000).

Эти обстоятельства позволяют считать актуальным исследование возможной экспресии мелатонина, эндотелина-1 (ЕТ-1) и оксида азота (NO) в венозных сосудах плодов человека. Ранее присутствие этих веществ было обнаружено в эндотелиоцитах артериол и капилляров в постнатальном периоде развития человека, а также было показано их непосредственное участие в паракринной регуляции микроциркуляторного кровотока (Кветной, Манохина, 1986). Актуальность изучения этих веществ связана не только с их вазомоторными эффектами, но и с присущими им общерегуляторными свойствами. Кроме того, они принимают активное участие в реализации эффектов кислорода в тканях, особенно при гипоксии (Wink, 1998; Clyman, 1998).

В настоящее время в экспериментальных работах показана роль ЕТ-1 в преэклампсии у овец (McElvy et al., 2002), в сокращении маточно-плацентарной перфузии (Adamson et al, 1996). Кроме того, показано вазоконстрикторное действие ЕТ-1 на артериальный проток, коррелирующее со сроком беременности (Coceani et al., 2002). Предполагается, что ЕТ-1 может быть маркером перинатальной асфиксии, т.к. наибольшая концентрация ЕТ-1 обнаруживается у новорожденных с низкой оценкой по шкале Апгар и у новорожденных после кесарева сечения (Laforgia et al., 2001).

Показана важная роль норадреналина и гистамина во внутриутробном периоде развития человека. Данные вещества могут оказывать не только вазоактивное действие, но и морфогенетическое на ранних стадиях развития млекопитающих и человека. Катехоламины при внутриутробной асфиксии способствуют выживанию плода человека, играя главную роль в поддержании периферического сопротивления крови плацентарного кровотока (Гармашева, Константинова, 1985). Во время рождения ребенка катехоламины способствует поддержанию кровотока в мозге и сердце новорожденного (Jones, 1980).

На наш взгляд верификация экспрессии гормонов в эндотелии венозных сосудов плода существенно расширит представления о регуляции тонуса сосудов, а также явится связующим сигнальным звеном между местными и общими механизмами регуляции кровотока плода человека.

Вышеизложенные обстоятельства, а также отсутствие подобных работ, свидетельствуют об актуальности и необходимости проведения специального исследования возможной экспрессии биологически активных веществ эндотелиоцитами вен и клетками венозного микроокружения в пренатальном периоде развития человека. Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является верификация экспрессии гормонов, влияющих на локальную регуляцию кровотока в гемодинамической системе пупочная вена - венозный проток - нижняя полая вена и в правых отделах сердца плодов человека.

Для достижения указанной цели были поставлены и последовательно решены следующие задачи:

1. Верифицировать экспрессию мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в пупочной вене, венозном протоке, нижней полой вене и в правых отделах сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности;

2. Определить качественные и количественные параметры экспрессии мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и

NO-синтазы в пупочной вене, венозном протоке, нижней полой вене и в правых отделах сердца плодов человека в течение второй половины беременности;

3. Выявить динамику изменений оптической плотности и площади экспрессии мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в пупочной вене, венозном протоке, нижней полой вене и в правых отделах сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности;

4. Изучить функционально-анатомические особенности гемодина-мической системы пупочная вена - венозный проток - нижняя полая вена.

Научная новизна работы

Впервые верифицирована экспрессия мелатонина, серотонина и NO-синтазы в эндотелии пупочной вены, венозного протока, нижней полой вены и в эндокарде правых отделов сердца плодов человека.

В адвентиции пупочной вены и в створке атрио-вентрикулярного клапана сердца выявлены норадреналин- и гистамин-содержащие клетки.

Выявлены качественные и количественные особенности экспрессии мелатонина, серотонина, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности.

Впервые описаны функционально-анатомические особенности гемодинамической системы пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена плодов человека: два варианта расположения венозного протока по отношению к пупочной вене; угол отхождения венозного протока от воротного синуса равный прямому в большинстве случаев (62%); наличие мышечно-эластической гиперплазии интимы (интимальная «подушечка») в области перешейка венозного протока, направленная на сохранение целостности и защиту от растяжения стенки ВП в области высокой гемодинамической нагрузки.

Практическая значимость работы

Полученные результаты позволяют расширить представления о роли эндотелия венозных сосудов в фетоплацентарной циркуляции. Установленные функционально-анатомические особенности венозного протока плода человека свидетельствует о взаимосвязи гемодинамических реакций с гуморальной регуляцией сосудистого тонуса. Положения выносимые на защиту

1. Выявлена экспрессия мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плодов человека.

2. Экспрессия мелатонина, серотонина, эндотелина-1, норадреналина, гистамина и NO-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плодов человека отражает активную роль эндотелия в локальной регуляции сосудистого тонуса.

3. Функционально-анатомические особенности венозного протока участвуют в формирование гемодинамических реакций в системе пупочная вена - венозный проток - нижняя полая вена плодов человека.

Связь с научно-исследовательской работой Института

Диссертационная работа является темой, выполняемой по основному плану научно-исследовательской работы ГУ НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН.

Структура и объем диссертации

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Быстрова, Ольга Владимировна

ВЫВОДЫ

1. При изучении венозных сосудов и правых отделов сердца плодов человека с 20-й по 42-ю неделю беременности выявлены качественные и количественные особенности экспрессии мелатонина, серотонина, эндотелина-1, иорадреналина, гистамина и NO-синтазы.

2. Для эндотелия пупочной вены, венозного протока, нижней полой вены и правых отделов сердца плодов характерна экспрессия мелатонина, серотонина и NO-синтазы.

3. Во второй половине беременности наблюдается увеличение площади экспрессии серотонина и мелатонина при динамическом снижении оптической плотности экспрессии указанных веществ в эндотелии пупочной вены, венозного протока, нижней полой вены и правых отделов сердца плодов с 20-й по 42-ю неделю беременности. Качественные и количественные параметры экспрессии NO-синтазы в венозных сосудах и правых отделах сердца плода не меняются в ходе его внутриутробного развития.

4. Экспрессия эндотелина-1 наблюдается только в эндотелии пупочной вены, при этом к концу беременности его экспрессия усиливается.

5. Возрастание показателей экспрессии гистамина характерны для пупочной вены, начиная с 25-й недели беременности. Экспрессия иорадреналина верифицируется в пупочной вене и правых отделах сердца плода; при этом к концу беременности отмечается ее снижение.

6. Описанные функционально-анатомические особенности гемодинамической системы пупочная вена-венозный проток-нижняя полая вена плода, включающие в себя расположение венозного протока по отношению к пупочной вене и наличие мышечно-эластической гиперплазии интимы в области перешейка венозного протока.

7. Локальная выработка вазоактивных гормонов в эндотелии венозных сосудов плодов человека свидетельствует о важной физиологической роли эндотелия в регуляции сосудистого тонуса в гемодинамической системе плацента-плод.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Быстрова, Ольга Владимировна, Санкт-Петербург

1.М. Симпатоадреналовая система. Методы исследованиявысвобождения, рецепции и захвата катехоламинов. Л.: Наука, 1977.-184 с.

2. Азарова A.M. О внутриорганной иннервации печени// Арх.АГЭ.-1967.-Т.52, №2.-С.72-75.

3. Айламазян Э.К., Константинова Н.Н., Полянин А.А., Коган И.Ю. Современное представление о венозной циркуляции в фетоплацентарной системе // Жур. Акуш. и жен. бол.- 1999. Т. XLVIII, №3. - С. 10-14.

4. Айламазян Э.К., Полянин А. А., Коган И.Ю., Кириллова О.В. Морфофункциональная характеристика венозного протока у плодов человека // Мед. акад. журн.- 2003. Т.З., №3.- С.22-27.

5. Александров П.Н., Горизонтова М.П., Сперанская Т.В. Система тучных клеток в регуляции кровотока и проницаемости микрососудов.-В кн: Актуальные проблемы патологии и патофизиологии. М.: Медицина, 1976, с.236.

6. Барыкина О.П., Южаков В.В., Чалисова Н.И. Исследование роли пептидов в механизмах ангиогенеза и формирования микроокружения опухолей у старых крыс // Успехи геронтологии. 2004. - №13. - С. 130-142.

7. Вайсфельд И.Л., Кассиль Г.Н. Гистамин в биохимии и физиологии. М.: Наука, 1981,-278с.

8. Банков В.Н. Строение вен.-М.: Медицина, 1974.

9. Власов Т.Д. Механизмы гуморальной регуляции сосудистого тонуса // Регионар. кровообращение и микроциркул. -2002. №4. - С.68-74.

10. Волкова К.Г. Распространение и особенности атеросклероза в артериальной системе в целом // Сб.тр., посвящ. 35-летию науч.деят. Н.Н. Аничкова. Л., 1946.-С. 49-61.

11. Волкова О.В., Пекарский М.И. Эмбриогенез и возрастная гистология12,13,14,15