Гипоксия плода

Под гипоксией плода следует понимать различные формы нарушения газообмена, вслед за которым возникает сложный комплекс метаболических нарушений, зависящих от степени снижения парциального давления кислорода и выраженности ацидоза. Нарушение газообмена плода может иметь место на всех стадиях его утробного развития. В различные периоды развития зародыша чувствительность его тканей к недостатку кислорода неодинаковая. Она более высокая в ранние периоды, которые получили название критических периодов развития зародыша. В эти периоды у зародышей происходит более интенсивная перестройка обмена в связи с формированием отдельных органов и функциональных систем. Если повреждение отдельных клеточных структур не достигает уровней, несовместимых с жизнью, зародыш продолжает развиваться при наличии морфологических и функциональных нарушений.

Плод может подвергаться неблагоприятным воздействиям и в более поздние периоды развития, а также в родах. Однако при этом его адаптационные возможности значительно возрастают. Ослабляют защитные и приспособительные механизмы плода многие болезни матери (гипертоническая болезнь, ревматические и врожденные пороки сердца с нарушением кровообращения, острые и некоторые хронические инфекционные болезни, профессиональные вредности и т. д.).

Мать может быть источником заражения плода некоторыми вирусами, бактериальными и паразитарными заболеваниями, которые в различной степени нарушают его функции и значительно снижают физиологические реакции на воздействие родового процесса. Отдельные морфологические структуры могут повреждаться в результате иммунологических конфликтов, генных и хромосомных аномалий. Чем чаще подвергается женщина неблагоприятным влияниям внешней среды, болезням и проявлениям генных и хромосомных аномалий, тем в большей степени снижаются физиологические функции плода в период утробного развития и особенно во время родов и в ранний постнатальный период.

У плода с поврежденными функциональными системами даже в случае нормального снабжения его кислородом в силу указанных выше обстоятельств может нарушаться функция сердечно-сосудистой системы, которая клинически определяется как угроза гипоксии и даже бывает причиной его гибели. Только при тщательных морфологических, бактерио-вирусологических исследованиях посмертно можно выявить истинную причину гипоксии. Поэтому клиническое понятие гипоксии плода далеко не всегда отражает нарушение газообмена как причины данного патологического состояния. Первичным может быть дефект функции органов (органа), которые не обеспечивают физиологического течения всего комплекса интенсивно протекающих процессов обмена в системе мать-плод или снижают адаптацию к родам.

С этой точки зрения не может быть всегда эффективным применяемый при гипоксии плода комплекс профилактических и лечебных мероприятий, если он направлен исключительно на коррекцию предполагаемого нарушения газообмена.

Частота. По данным Л. С. Персианинова, гипоксия плода наблюдается в 6% случаев, по В. И. Бодяжиной и соавт., – в 6,5 %. По данным наших наблюдений около 800 000 родов, гипоксия плода составляет 4–6% от общего числа родов. Анализ деятельности женских консультаций и акушерских стационаров свидетельствует о том, что в настоящее время еще нет тенденции к снижению частоты этой патологии, так как патологическое состояние матери и оперативные пособия в родах отмечаются довольно часто.

Этиология

Гипоксия плода может возникать вследствие действия на плод (через организм матери) большого числа неблагоприятных факторов, а также в результате генетической неполноценности функциональных систем плода. К ним относятся:

I. Болезни матери, не зависящие от беременности:
1. Сердечно-сосудистая патология с нарушением кровообращения.
2. Острые инфекционные заболевания (грипп, аденовирусные и другие вирусные и бактериальные заболевания).
3. Болезни органов обмена и выделения, эндокринных органов.

II. Патологические состояния матери, возникшие в связи с беременностью и родами:
1. Аномалии развития родовой деятельности.
2. Поздние токсикозы.
3. Анатомические нарушения в строении родовых путей и клинически узкий таз, затрудняющие рождение плода.
4. Иммунологический конфликт в системе мать-плод (по Rh-фактору, АВО-группе и другие иммунобиологические конфликты).

III. Патологические состояния плода и его структурных образований:
1. Патология прикрепления и функции плаценты, оболочек и пуповины.
2. Неправильные положения и вставления плода.
3. Уродства, врожденные и наследственные болезни плода.
4. Хронические интоксикации и неблагоприятные воздействия физических и биологических факторов (радиация, низкие и высокие температуры, магнитные поля, гормоны, медикаменты и биологически активные соединения – вакцины, аллергены и др.).

IV. Нарушение современных принципов ведения беременности и родов.

Как видно из представленных данных, большая часть факторов, вызывающих гипоксию плода, опосредуется через организм матери, его функциональные системы, различная степень повреждения которых приводит к нарушению функций плода. Часть причин реализуется непосредственно в органах плода, а организм матери является для него своеобразной внешней средой, через которую происходит это воздействие. Функциональные системы организма матери в силу высокой их устойчивости к неблагоприятным воздействиям и вредным факторам могут не повреждаться и находиться в физиологическом состоянии, в то время как у плода вследствие несовершенства функций его органов возникают различные функциональные и морфологические нарушения и даже наблюдаются летальные исходы.

Анализ 12 из 430 случаев мертворождаемости за 1970–1971 гг. показал, что различные виды аноксических состояний невыясненного генеза имели место у 29,3% всех мертворожденных (гипоксия – у 17,4%, незрелость плода, переношенность и другие невыясненные причины – у 11,8%). Гипоксия плода является симптомом большого числа патологических состояний, которые не всегда можно выявить при обычных патологоанатомических исследованиях мертворожденных. Из приведенного выше числа мертворожденных механические факторы нарушения кровообращения (преждевременная отслойка плаценты, выпадение и сдавление пуповины, предлежание плаценты) составляли 20,9%.

В первой группе мертворожденных можно было предотвратить гибель плода, своевременно применив методы, повышающие устойчивость к гипоксическим состояниям. Однако эффективной борьба с возникшей гипоксией оказывается только в том случае, если выявлена истинная причина данного состояния.

Вторая группа гипоксических и аноксических состояний обусловлена конкретными причинами, большая часть которых может быть своевременно выявлена при клиническом исследовании. Методы поддержания физиологических функций плода при возникновении механических факторов нарушения кровообращения в межворсинчатом пространстве и плодово-плацентарном круге ограничены. Реальная помощь при нарастающей гипоксии этого генеза может быть оказана путем применения бережного и быстро проведенного родоразрешения.

Указанные выше две группы причин имели место и у 50,8% всех мертворожденных.

Группа аномалий родовой деятельности и затрудненные роды в связи с наличием клинически узкого таза, неправильного положения и вставления плода занимают также значительный удельный вес – 21%. Гипоксия при данной патологии родов в большинстве случаев может быть предупреждена с помощью более рациональных и своевременно примененных методов родоразрешения. При нарастании гипоксии методы лечения становятся ограниченными, особенно при большой продолжительности родов. У большинства мертворожденных этой группы при патологоанатомическом исследовании обнаруживают кровоизлияния в мозг, разрывы намета мозжечка или отек мозга (у 70–80% всех мертворожденных). Эти морфологические изменения имеют одну и ту же причину – длительные или затрудненные роды, нередко с применением оперативных методов родоразрешения. Длительные роды создают условия для развития значительных метаболических нарушений в матке и других органах, что приводит к нарушению газообмена в функциональных системах плода и к ацидозу.

Поздний токсикоз как причина гипоксии плода и мертворождений не занимает столь большого удельного веса в связи со значительным улучшением методов его лечения и снижением общего числа тяжелых форм нефропатий и эклампсии. Мертворождаемость при данной патологии составляет 4,9% от общего числа мертворождений. Смерть наступает в связи с гипо- или анокеическим состоянием, вследствие нарушения плацентарного кровообращения и обмена. Своевременное выявление и лечение позднего токсикоза снижает частоту гипоксии этого генеза.

Все виды внутренней патологии беременных, в том числе и сердечно-сосудистые заболевания, являются причиной мертворожденное в 4,4%. Частота гипоксии при данной патологии в связи с наличием специализированных отделений для этой группы беременных имеет тенденцию к уменьшению, несмотря на некоторое ежегодное увеличение числа рожениц этой группы.

Особенности газообмена плода

Плод осуществляет внешнее дыхание через плацентарную ткань, ворсины которой имеют максимальную площадь соприкосновения (14 м2) с кровью межворсинчатого пространства. Кровоток в этом пространстве находится в прямой зависимости от состояния тонуса и периодических сегментарных сокращений матки, а также структуры и функции ее сосудов. Следует также отметить, что плод оказывает значительное влияние на кровоток в межворсинчатом пространстве, по-видимому, через гуморальную систему плаценты и плода. Прекращение кровообращения в плацентарных сосудах в связи с гибелью плода или длительным ослаблением функции его сердца приводит к резкому ухудшению, а затем полному прекращению кровообращения в межворсинчатом пространстве.

Эритроциты плода приобретают на очень ранних стадиях его развития большую емкость в отношении связывания кислорода вследствие  значительного содержания фетального гемоглобина. Последний имеет высокое сродство к кислороду и высокие уровни его диссоциации. При физиологическом развитии беременности к плоду поступает избыточное количество кислорода, который используется им неполностью. Отдельные звенья пластических и энергетических процессов в тканях плода осуществляются в анаэробных условиях или с минимальной затратой кислорода. Об этом можно судить по артерио-венозной разнице кислорода. У взрослого человека она составляет 40%, у плода – 19,4%, то есть в 2 раза меньше. Избыточное содержание кислорода обеспечивает выживаемость плода при целом ряде патологических состояний: частичной отслойке плаценты, сдавлении пуповины, отеке ткани мозга, нарушениях кровообращения у матери. После рождения плода резко возрастают процессы окисления с повышением показателя артерио-венозной разницы кислорода, приближающегося к показателям у взрослого человека. Эти особенности дыхательной функции плода увеличивают их выживаемость при целом ряде значительных нарушений маточного и плацентарного кровообращения.

Патогенез

Наиболее частой причиной развития гипоксии является не анатомическое (или механическое) нарушение маточно-плацентарного газообмена, а так называемая биохимическая травма, обусловленная аномалией родовой деятельности и некоторыми патологическими состояниями матери, которые проявляются в родах.

Роль «биохимической травмы» в развитии гипоксии была выявлена в последние годы, когда начали интенсивно изучать особенности дыхательной функции плода.

Установлено, что в процессе родового акта возникают нарушения плацентарного газообмена, поэтому сразу после рождения насыщение крови плода кислородом обычно снижено (в крови пупочной вены у большинства новорожденных НВОг составляет 10-60%).

Однако при нормальном течении родов плод не испытывает кислородного голодания благодаря включению компенсаторных механизмов, обеспечивающих его ткани достаточным поступлением кислорода. Одним из этих механизмов является увеличение минутного объема сердца плода и увеличение количества крови, протекающей через плаценту. Это обеспечивается учащением сердечных сокращений и так называемыми внутриутробными дыхательными движениями плода. Однако учащение сердечных сокращений способствует увеличению минутного объема только до определенного предела, так как при чрезмерном учащении сокращений происходит неполное заполнение сердца кровью. Внутриутробные дыхательные движения (сокращения диафрагмы при закрытой голосовой щели) способствуют увеличению притока крови к сердцу. На фоне длительной и выраженной гипоксии и гиперкапнии голосовая щель открывается, внутриутробные дыхательные  движения  становятся  глубокими и наблюдается  аспирация.

Наиболее важным механизмом, обеспечивающим высокую устойчивость плода и новорожденного к гипоксии, является особая способность их организмов длительное время существовать за счет анаэробного гликолиза. Снижение насыщения кислородом крови плода приводит к увеличению интенсивности анаэробного гликолиза, при котором процессы окисления не доходят до получения конечных продуктов – НгО и СОг, а идут с образованием молочной и пировиноградной кислот. Увеличивается содержание продуктов межуточного обмена жиров.

При физиологическом течении родов концентрация недоокисленных продуктов в крови матери ниже, чем в крови плода, вследствие чего они своевременно диффундируют в кровь матери и нейтрализуются ее буферной системой. Поэтому в процессе родов и сразу после физиологических родов величина рН крови здоровых плодов, как правило, не ниже 7,2, а умеренное накопление кислых продуктов не приводит к значительному дефициту буферных оснований (BE не превышает 10 мэкв/л крови). При нормальных родах поступление недоокисленных продуктов плода в кровь матери не оказывает существенного влияния на кислотно-щелочное равновесие, так как объем циркулирующей крови матери намного больше, чем у плода.

Организм женщины уже в процессе беременности подготавливается к соответствующим сдвигам кислотно-щелочного равновесия, наступающим в родах. Уже в начале беременности, по-видимому, под влиянием эндокринной деятельности плаценты снижается порог возбудимости дыхательного центра по отношению к СОг, развивается гипервентиляция, приводящая к компенсированному или частично компенсированному дыхательному алкалозу. Обычно перед родами отмечается смещение рН до верхних границ нормы.

Во время родов в связи с повышенной мышечной работой в организме матери увеличивается образование молочной кислоты и других недоокисленных продуктов, однако истощения буферных оснований крови не происходит, рН смещается только до нижней границы нормы.

Поэтому развивающийся в процессе родов метаболический ацидоз при физиологическом течении родовой деятельности у здоровых рожениц остается вполне компенсированным.

Степень адаптации повышается у лиц, которые проходили специальную подготовку к родам (физио-психопрофилактическая подготовка, регламентация режима питания, труда и отдыха). Адаптация к энергетическим затратам в родах снижается при сосудистых дистониях, поздних токсикозах, органических поражениях печени, почек, органов дыхания, хронических инфекциях и интоксикациях, нарушении режима питания и отдыха. Все многочисленные причины могут первично нарушать кровообращение или различные звенья энергетического обмена в матке. За этим следуют вторичные изменения кровообращения в сосудах плаценты и нарушения биоэнергетических процессов и проницаемости ее тканей. Первичная слабость родовой деятельности, затяжные роды при крупном плоде и сужении таза, токсикоз беременных в родах, сосудистые дистонии и ряд других состояний матери влекут за собой более интенсивное нарушение метаболизма со значительным смещением кислотно-щелочного равновесия в крови матери и особенно плода. Основным источником кислых продуктов в родах является молочная и пировиноградная кислота, а также продукты нарушения метаболизма жиров, накопление которых связано с торможением окислительных процессов в матке, плаценте и других органах.

Нами установлено, что при родовой слабости в мышце матки происходит разобщение сопряженности окисления и фосфорилирования. Как известно, окислительное фосфорилирование является центральным звеном энергетических процессов в биологических объектах. Показатель сопряженности этих процессов в миометрии (Р/О) при нормальных родах составляет 2,3, что указывает на высокий уровень процессов дыхания и фосфорилирования. При продолжительности родов до 24–36 ч потребление кислорода миометрием снижалось на 17,7%, 43–63 ч – на 27,9%, 99–121 ч – 31,1%, а коэффициент Р/О снижался до 1,10.

Дети, родившиеся от матерей с выраженной слабостью родовой деятельности, имеют выраженные сдвиги кислотно-щелочного равновесия крови даже при отсутствии клинических признаков асфиксии, вследствие чего увеличивается проницаемость сосудистых стенок, нарушается кровообращение в жизненно важных органах, происходят кровоизлияния и отек.

Внутриутробная гипоксия при слабости родовой деятельности и затяжных родах находится в закономерной зависимости от нарушения энергетического метаболизма и метаболизма биологически активных соединений (серотонина, катехоламинов, а возможно и других соединений). Высокое содержание молочной кислоты и, по-видимому, продуктов липидного обмена, как следствие нарушения окислительного метаболизма в матке и плаценте, создает тканевой ацидоз, наличие которого в дальнейшем приводит к морфологическим и еще большим функциональным нарушениям этих органов. Причем чем длительнее продолжаются роды при клинически выраженной слабости сокращения матки, тем выше уровни накопления лактата и ниже уровень поглощения кислорода тканями матки и плаценты. Эти процессы усугубляются нарушением кровотока в маточных сосудах в связи со снижением уровней серотонина, катехоламинов, тонуса матки и силы сокращения миометрия. Диффузия лактата и других «кислых» соединений в материнский кровоток компенсируется ее щелочными резервами, хотя при большой длительности родов может наступать их декомпенсация.

Для плода более опасной является диффузия нарастающих концентраций лактата из матки, крови межворсинчатых пространств и плаценты. Повышается концентрация лактата в околоплодной среде и наблюдается сдвиг рН ниже 7,0. Снижается поглощение кислорода плацентой, вследствие чего нарушаются окислительные процессы, накопление лактата и, по-видимому, межуточных продуктов липидного обмена, которые свободно диффундируют в сосудистую систему плода. Происходит постепенное истощение щелочных резервов системы крови плода. Возникает сначала компенсированный, а затем декомпенсированный ацидоз, который может быть самостоятельной причиной мертворождаемости или является патологической основой для нарушений проницаемости сосудов (отек ткани мозга, повышенная ломкость сосудов), снижения усвоения кислорода тканями и большого комплекса других нарушений.

В связи со сдвигом рН плода в кислую сторону происходит сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо и уменьшается кислородосвязывающая способность фетального гемоглобина. При определенных условиях это можно рассматривать как своеобразную компенсаторную реакцию, так как при этом отдача кислорода тканям облегчается. Новейшими исследованиями установлено, что кислородосвязывающая способность гемоглобина зависит не только от рН и температуры, но и от характера обмена веществ самого гемоглобина. Одним из факторов, регулирующих кислородо-связывающую способность гемоглобина, является 2,3-дифосфо-глицерат (ДФГ), образующийся в процессе метаболизма глюкозы. Специфическая связь ДФГ с десатурированным гемоглобином обусловливает уменьшение кислородо-связывающей способности эритроцитов. В крови плода фетальный гемоглобин связывает минимальные количества ДФГ, чем, по-видимому, и объясняется его высокое сродство с кислородом.

Однако при продолжительном снижении рН происходит нарушение метаболизма эритроцитов с резким снижением содержания ДФГ, с усилением связи кислорода с гемоглобином и затруднением его отдачи тканям. Это еще больше усугубляет гипоксию тканей, особенно после рождения плода.

Глубокий ацидоз ведет к извращению ферментативных процессов, так как нормальное их течение возможно только при определенных уровнях рН. В результате этого уменьшается способность тканей использовать кислород, и таким образом замыкается патологический круг.

Ацидоз приводит к изменению проницаемости мембран, увеличению гидрофильности тканей плода, следствием чего могут быть расстройства мозгового кровообращения и отек мозга. Как показали наши исследования, отек мозга у плода, развившийся в результате ацидоза, является одной из основных причин задержки появления первого вдоха и установления самостоятельного дыхания у новорожденных.

Нарушение ферментативных процессов в клетках приводит к резким изменениям состава электролитов. Проведенные нами исследования показали, что при возникновении ацидоза происходит усиленный выход калия из клеток во внеклеточное пространство и в кровь, вследствие чего развивается гиперкалиемия. В начальных стадиях гипоксии в крови повышается концентрация ионизированного кальция, что, вероятно, играет защитную роль и препятствует влиянию гиперкалиемии на сердечную деятельность. Однако при дальнейшем нарастании ацидоза рост концентрации ионов кальция отстает от роста концентрации калия. Как известно, эти электролиты оказывают противоположные влияния на сердечную деятельность плода (калий – ваготропное, а кальций – симпатикотропное). При глубоком ацидозе коэффициент К/Са резко увеличивается и гиперкалиемия вызывает замедление и ослабление сердечных сокращений, вплоть до остановки сердца.

Следует отметить, что замедление сердечных сокращений у плода может возникнуть и на более ранних стадиях гипоксии, еще до развития гиперкалиемии, в результате перевозбуждения парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Этот механизм развития брадикардии имеет место при чрезмерном повышении внутриматочного давления и сдавлении головки плода.

По данным Л. С. Персианинова, при патологическом ацидозе нарушается соотношение величин общей и удельной карбоангидразы – дыхательного фермента, под действием которого осуществляется гидратация и дегидратация СОг, уменьшается активность ферментов, участвующих в биосинтезе белка (аспарагиновой и аланиновой трансаминаз).

При декоменсированном ацидозе нарушаются функции многих органов и систем; нередко он является основной причиной смерти новорожденных.

Под влиянием гипоксии, ацидоза и электролитных сдвигов в организме плода развиваются различные нарушения гемодинамики, препятствующие своевременной перестройке кровообращения для новой, внеутробной формы существования.

Имеются основания предполагать, что при хронической гипоксии (перенашивание, токсикоз беременных) плод обладает способностью компенсировать снижение доставки кислорода так называемой централизацией кровообращения. При этом благодаря спазму периферических сосудов (мускулатуры, кожи, кишечника, легких и, по-видимому, почек и надпочечников) расход кислорода снижается и происходит нормализация его содержания в артериальной крови, поступающей к жизненно важным органам (мозг, сердце, печень). В процессе централизации кровообращения в периферических органах местная гипоксия усугубляется, что приводит к интенсивному образованию молочной кислоты, которая затем выделяется в общий круг кровообращения. Этим можно объяснить наблюдающееся иногда сочетание ацидоза с нормальным или незначительным  снижением насыщения крови кислородом (так называемый первичный метаболический ацидоз).

Спазм периферических сосудов приводит к местной гипоксии кишечника, стимулирующей расслабление ануса и усиливающей перистальтику, в результате чего происходит отхождение мекония.

Плод может использовать в большой степени анаэробный гликолиз для покрытия энергетических потребностей, что повышает относительную устойчивость его к гипоксии. Однако плод не может неограниченно долго жить за счет анаэробных процессов, так как этот путь получения энергии неэкономен и малоэффективен. Высвобождающееся при этом количество энергии на единицу субстрата почти в 18 раз меньше, чем при аэробном гликолизе, уменьшаются запасы гликогена. Л. С. Персианинов с соавт. (1966) обнаружил уменьшение гликогена в нейтрофильных лейкоцитах при тяжелой гипоксии. Истощение запасов гликогена в миокарде плода приводит к развитию сердечной слабости.

И, наконец, как указывалось выше, анаэробный гликолиз приводит к развитию глубокого патологического ацидоза, вызывающего общее нарушение обмена веществ и срыв функций центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.

Следовательно, источником «выброса» большого количества недоокисленных продуктов обмена могут быть ткани матери (матка, скелетная мускулатура и другие органы при нарушении гемодинамики), а также плод, если снижаются свойственные для него процессы окисления.