Плацента: Уникальный временный орган беремености

Когда говорят о беременности, внимание почти всегда сосредоточено на ребёнке. Но одновременно с ним развивается ещё одна удивительная система — плацента. Она появляется только во время беременности, быстро растёт, перестраивает кровоснабжение матки, переносит кислород и питательные вещества, удаляет продукты обмена, вырабатывает гормоны, участвует в иммунной защите малыша — а после рождения её работа заканчивается. И, пожалуй, самое удивительное начинается уже в первые дни после зачатия. Примерно на 4–5-й день после с момента начала жизни нового человека (с момента зачатия) во внешнем слое малыша уже выделяется трофэктодерма — клеточный слой, который становится предшественником трофобласта и основной фетальной части будущей плаценты. Внутренняя клеточная масса при этом даёт начало собственно телу ребёнка. То есть плацента — не орган, который организм мамы заранее «приготовил» и потом передал ребёнку. Значительная её часть развивается из клеток, возникших после зачатия, и имеет тот же генетический источник, что и ребёнок. Но у плаценты есть и материнская сторона: после имплантации эндометрий матки превращается в особую ткань — децидуальную оболочку, а decidua basalis образует материнскую часть плацентарного ложа. Поэтому правильнее представлять плаценту как уникальный интерфейс двух организмов. ОТЦОВСТВО НАЧИНАЕТСЯ С ЗАЧАТИЯ: ПЛАЦЕНТА КАК ГРАНИЦА МЕЖДУ МАМОЙ И РЕБЁНКОМ Иногда можно услышать: «Ребёнок во время беременности — часть тела женщины». Но биология устроена значительно интереснее.
Ребёнок действительно живёт и развивается внутри организма мамы — в матке, специально предназначенной для вынашивания беременности. Он получает от мамы кислород и питательные вещества, зависит от её организма и находится с ней в удивительно тесной связи. Но при этом он не является органом её тела. С момента оплодотворения начинается существование нового человека со своим геномом, своей жизнедеятельностью, своим развитием и собственной системой кровообращения.
И одна из самых наглядных биологических границ между этими двумя организмами — плацента. Плацента возникает не как заранее существовавший орган мамы. Её фетальная часть начинает формироваться из клеток организма человека, который возник после соединения материнской и отцовской половых клеток. Уже примерно на 4–5-й день после оплодотворения у бластоцисты выделяется наружный слой — трофэктодерма. Именно из него развивается трофобласт, который впоследствии образует важнейшие структуры плаценты. Внутренняя клеточная масса в это же время даёт начало телу самого ребёнка. То есть ребёнок и фетальная часть плаценты имеют общее начало — одну и ту же зиготу, возникшую в момент зачатия. Это очень важный факт. Плацента не является просто ещё одним органом женщины, подобным её печени, сердцу или почке. Это уникальный временный фетоматеринский орган: со стороны ребёнка в нём находятся ткани, происходящие от него самого, а со стороны мамы — изменённая слизистая матки, её сосуды и иммунные клетки. На этой границе два организма взаимодействуют, не превращаясь при этом в один организм. Особенно красиво это видно по кровообращению.
Через пуповину кровь ребёнка приходит в плаценту и возвращается обратно. Материнская кровь поступает к плацентарным ворсинам со стороны матки. Эти две системы подходят друг к другу чрезвычайно близко, чтобы кислород, углекислый газ, питательные вещества и продукты обмена могли переходить через плацентарный барьер. Но в норме кровь мамы и кровь ребёнка непосредственно не смешиваются. У мамы — свой кровоток. У ребёнка — свой. Между ними существует тончайшая обменная граница.
Поэтому плацента удивительным образом одновременно соединяет маму и малыша и подчёркивает их отдельность.
А теперь ещё один факт, о котором говорят гораздо реже. ОТЦОВСКИЕ ГЕНЫ УЧАСТВУЮТ В СОЗДАНИИ ПЛАЦЕНТЫ С САМЫХ ПЕРВЫХ ДНЕЙ В момент зачатия ребёнок получает один набор хромосом от мамы и один — от папы. Поэтому клетки фетальной части плаценты несут не только материнские, но и отцовские гены.
Получается, что участие папы в беременности начинается вовсе не после рождения малыша и даже не тогда, когда папа впервые видит его на УЗИ. Генетический вклад отца уже с первых дней участвует в формировании органа, который будет обеспечивать ребёнку условия для роста на протяжении всей беременности.
И именно в плаценте эта роль отцовского генома проявляется особенно интересно. Существует явление, которое называется геномным импринтингом. У большинства генов работают обе полученные копии — и материнская, и отцовская. И плацента несёт гены и мамы, и папы. Но именно плацента — один из органов человека, где геномный импринтинг проявляется особенно ярко. Среди известных импринтированных генов значительная часть активна именно с отцовской копии, и многие из этих генов играют важную роль в росте плаценты, развитии её сосудистой сети и обеспечении малыша необходимыми ресурсами. Поэтому в развитии плаценты особенно заметна роль отцовской генетической программы.
И здесь обнаруживается очень интересная природная закономерность. У целого ряда хорошо изученных генов именно отцовская копия способствует росту плаценты, развитию её сосудистой системы, работе трофобласта и увеличению поступления ресурсов к ребёнку. В то же время некоторые матерински экспрессируемые гены помогают регулировать и ограничивать чрезмерный рост. Исследователи нередко описывают эту систему как тонкий генетический баланс двух родительских программ.
Отцовская генетическая программа имеет в плаценте особое значение. И здесь есть очень красивый образ самой природы отцовства. Мама предоставляет ребёнку пространство для жизни — своё тело, матку, кровоснабжение, питание, тепло и защиту.
Но папа не остаётся где-то «за пределами беременности». Полученная от него генетическая программа уже находится в ребёнке и в клетках фетальной части плаценты. И некоторые именно отцовские гены с первых дней особенно активно участвуют в программах роста плаценты и обеспечения малыша ресурсами.
Мама носит ребёнка под сердцем, а генетический вклад папы уже с момента зачатия участвует в создании системы, которая помогает этому ребёнку расти. И плацента становится удивительным биологическим свидетельством сразу двух истин. С одной стороны — мама и ребёнок невероятно тесно связаны.
С другой — ребёнок никогда не является просто частью материнского тела. Он развивается внутри мамы, но имеет собственный геном, собственное кровообращение и собственную жизнедеятельность. Даже временный орган, который связывает его с мамой, своей фетальной частью происходит от того нового организма, который появился в момент зачатия и получил наследственную информацию и от мамы, и от папы. И, возможно, поэтому плаценту можно воспринимать не только как орган обмена веществ. Она ещё и видимая биологическая граница между двумя любящими друг друга, но раздельно существующими человеческими организмами — мамой и её ребёнком. А участие отцовских генов в её создании напоминает ещё об одном:
отцовство тоже начинается не после рождения. Оно начинается с зачатия. ПЛАЦЕНТА НЕ ПРОСТО ПРИКРЕПЛЯЕТСЯ К МАТКЕ — ОНА ПЕРЕСТРАИВАЕТ ЕЁ КРОВОСНАБЖЕНИЕ Трофобласт взаимодействует с эндометрием и участвует в перестройке материнских сосудов. Особые клетки трофобласта проникают в спиральные артерии матки и помогают превратить их из узких сосудов в расширенные сосуды, способные доставлять к плаценте большие объёмы крови. То есть ребёнок через клетки плаценты «подключается» к готовой системе кровоснабжения. Формирующаяся плацента активно участвует в перестройке этой системы. Поэтому состояние эндометрия действительно имеет большое значение. Повреждение области эндометрий–миометрий, например в зоне рубца, может нарушать нормальную децидуализацию и связано с риском патологического прикрепления плаценты. Но развитие плаценты зависит не только от целостности стенки матки: нужны нормальная децидуализация, сосудистая перестройка, иммунное взаимодействие и множество молекулярных сигналов. КАК ОРГАН РАЗМЕРОМ ПРИМЕРНО С ТАРЕЛКУ ПОЛУЧАЕТ ПОВЕРХНОСТЬ 12–14 М²? Вот один из самых впечатляющих фактов этой серии. Обычная зрелая плацента — это плоский дискообразный орган примерно 20–22 см в диаметре, несколько сантиметров толщиной и массой около половины килограмма. Но внутри неё нет просто ровной поверхности. От плацентарной пластинки отходят крупные ворсины, которые снова и снова ветвятся — почти как дерево. Большая ветка делится на более мелкие, те — на ещё более тонкие, а на концах образуется огромное количество терминальных ворсин. Если мысленно взять всю микроскопическую поверхность этих разветвлений и расправить её в один плоский лист, к концу беременности получится примерно 12–14 м² обменной поверхности. Это не размер самой плаценты и не площадь её круглой внешней стороны. Это суммарная площадь чрезвычайно разветвлённой внутренней системы, через которую происходит обмен между мамой и ребёнком. Для воображения: 12–14 м² — примерно площадь пола небольшой комнаты около 3 × 4 или 3,5 × 4 метров. И вся эта «комната» биологической обменной поверхности свёрнута внутри органа диаметром около двадцати сантиметров.
Причём к концу беременности расстояние между материнской кровью и капиллярами ребёнка в наиболее тонких участках может составлять всего несколько микрометров — порядка 2–3 мкм. Кровь при этом не смешивается: вещества проходят через тонкий плацентарный барьер. ДВЕ СИСТЕМЫ КРОВИ — РЯДОМ, НО НЕ СМЕШИВАЮТСЯ Ребёнок не получает кровь мамы напрямую. Материнская кровь поступает из спиральных артерий в межворсинчатое пространство и омывает наружную поверхность ворсин. Внутри ворсин, в собственных капиллярах, течёт кровь ребёнка. Две системы могут находиться на расстоянии всего нескольких микрометров, но в норме материнская и фетальная кровь не смешиваются непосредственно. Через плацентарный барьер проходят кислород, углекислый газ, глюкоза, аминокислоты, электролиты и множество других веществ. Получается удивительная конструкция: два кровотока работают практически бок о бок, но остаются двумя самостоятельными циркуляциями. ВНУТРИ ПЛАЦЕНТЫ — СОТНИ КИЛОМЕТРОВ СОСУДОВ Чтобы обслужить огромную обменную поверхность, нужна огромная сосудистая сеть. Классическая анатомическая оценка длины капилляров полностью развитой плаценты — примерно 320 км. В некоторых морфометрических работах приводятся и более высокие оценки — до примерно 550 км сосудистой сети, в зависимости от метода подсчёта. Поэтому для популярного текста самая надёжная формулировка: «В одной плаценте — сотни километров сосудов». И всё это вновь упаковано в орган массой примерно полкилограмма. БОЛЕЕ ПОЛУЛИТРА КРОВИ КАЖДУЮ МИНУТУ К концу нормальной беременности материнский кровоток к плаценте достигает примерно 600–700 мл в минуту. Это необходимо потому, что ребёнок быстро растёт, и обмен кислорода и питательных веществ должен идти непрерывно. Но кровь должна не просто поступать в большом количестве — она должна поступать правильно. Именно поэтому спиральные артерии во время беременности расширяются и превращаются в сосуды низкого сопротивления. Такой механизм помогает доставлять большой объём крови к ворсинам без разрушительного высокого давления. ОДИН ОРГАН — СРАЗУ НЕСКОЛЬКО «ПРОФЕССИЙ» Иногда говорят, что до рождения плацента работает для ребёнка одновременно как лёгкие, кишечник, почки, печень и эндокринная железа. Это хорошая метафора — если помнить, что это функциональная аналогия, а не буквальная замена этих органов.
Как лёгкие — плацента обеспечивает переход кислорода к ребёнку и углекислого газа обратно. Как пищеварительная система — помогает доставлять глюкозу, аминокислоты, жирные кислоты, витамины и минералы. Как выделительная система — позволяет продуктам обмена переходить из кровотока ребёнка в материнский кровоток, после чего их выводят уже органы мамы. Как метаболический орган — сама активно потребляет и преобразует вещества. Как эндокринная железа — производит целый набор гормонов. И плацента вовсе не является пассивным фильтром. Это метаболически очень активная ткань. ПЛАЦЕНТА — ЕЩЁ И ГОРМОНАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
Плацента самостоятельно вырабатывает гормоны, без которых нормальное течение беременности было бы невозможно. Один из первых — ХГЧ. Именно его определяют обычные тесты на беременность. Затем плацента активно участвует в продукции прогестерона, эстрогенов, плацентарного лактогена и множества сигнальных молекул. Плацентарный лактоген, например, участвует в перестройке обмена веществ мамы таким образом, чтобы растущий ребёнок получал необходимые ресурсы. Получается удивительный принцип: плацента не просто переносит питание из организма женщины к ребёнку — она ещё и посылает организму мамы гормональные сигналы, меняющие её физиологию под потребности беременности. ЧЕРЕЗ НЕЁ МАЛЫШ ПОЛУЧАЕТ ЧАСТЬ МАМИНОЙ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ Ещё до рождения ребёнок начинает получать от мамы антитела класса IgG. Этот перенос не является простым «просачиванием». В плаценте существует специальный механизм активного транспорта с участием рецептора FcRn. Перенос усиливается ближе к концу беременности. Поэтому у доношенного ребёнка при рождении уже есть запас некоторых материнских антител, которые помогают защищать его в первые месяцы жизни, пока собственная иммунная система ещё созревает. ПЛАЦЕНТА ПОСТОЯННО ПЕРЕСТРАИВАЕТСЯ
Она не строится один раз в начале беременности и не остаётся одинаковой девять месяцев. Ворсины продолжают ветвиться. Площадь обмена увеличивается. Сосудистая сеть становится всё сложнее. Плацентарный барьер в зонах наиболее активного обмена становится тоньше. И всё это происходит параллельно с ростом потребностей ребёнка. Поэтому плаценту можно назвать адаптивным органом: она буквально меняет собственную архитектуру вместе с развитием малыша. ПЛАЦЕНТА «РАЗГОВАРИВАЕТ» С ОРГАНИЗМОМ МАМЫ МИКРОСКОПИЧЕСКИМИ СООБЩЕНИЯМИ Плацента выделяет в кровоток женщины внеклеточные пузырьки — экзосомы и другие extracellular vesicles. Они могут содержать белки, липиды, РНК и другие сигнальные молекулы и рассматриваются как один из механизмов связи между плацентой и организмом мамы. ВРЕМЕННЫЙ ОРГАН. ОГРОМНАЯ РАБОТА. Примерно девять месяцев формируется и работает орган с десятками квадратных метров микроскопической обменной поверхности, сотнями километров сосудов, огромным кровотоком, собственной гормональной системой, иммунным транспортом и сложнейшей сетью молекулярных сигналов. А затем ребёнок рождается. Он начинает дышать лёгкими, питаться через пищеварительную систему, выводить продукты обмена собственными почками. Работа временного органа заканчивается.
Плацента существует недолго. Но за эти месяцы она выполняет работу, без которой развитие человека до рождения было бы невозможно. Она не просто «послед». Она — один из самых сложных временных органов человеческого организма. Орган, который появляется вместе с новой жизнью, работает для неё каждый день беременности — и завершает свою миссию после рождения. ИСТОЧНИКИ
1. Burton G.J., Fowden A.L. The placenta: a multifaceted, transient organ. Philosophical Transactions of the Royal Society B.
2. NCBI Bookshelf. Placental Blood Circulation — Vascular Biology of the Placenta.
3. Turco M.Y., Moffett A. et al. Human placenta and trophoblast development.
4. Frost J.M., Moore G.E. The Importance of Imprinting in the Human Placenta.
5. Coan P.M., Burton G.J., Ferguson-Smith A.C. Imprinted genes in the placenta — a review.
6. ACOG. Placenta Accreta Spectrum.
7. Palmeira P. et al. IgG placental transfer in healthy and pathological pregnancies. С
8. The endocrinology of the human placenta.
9. Blood flow and transport in the human placenta.
10. Circulating Placental Extracellular Vesicles and Their Potential Roles During Pregnancy.
11. Cell-free placental DNA: What do we really know? #ВСЁБЕРЕМЕННЫМРФ #Плацента #Беременность