Влияние нарушений плацентарного ангиогенеза и метаболомного профиля матери на течение и исходы беременности

Введение / Introduction

Беременность является многокомпонентным физиологическим процессом, благоприятный исход которого зависит от нормального становления и дальнейшего функционирования фетоплацентарного комплекса. Патологические состояния, такие как преэклампсия (ПЭ), задержка роста плода (ЗРП) и преждевременные роды (ПР) отягощают течение беременности и одновременно влияют на статистические показатели материнской и перинатальной заболеваемости и смертности. Согласно данным исследования J. Huang с соавт., материнская заболеваемость стоит на втором месте по интегральному показателю бремени болезни, выраженного в годах жизни, утраченных в результате смерти или инвалидности (англ. Disability-Adjusted Life Years, DALYs), среди женщин репродуктивного возраста в мире [1]. Распространенность ПЭ варьирует в диапазоне 4–6 %, при этом показатели материнской и перинатальной заболеваемости и смертности выше при ранней форме патологии (манифестирующей до 34 недель гестации) в сравнении с поздней ее формой (после 34 недель гестации) [2]. Касательно ПР, в мире ежегодно регистрируется до 15 млн недоношенных новорожденных и составляет 70 % всех случаев перинатальной смертности, при этом тяжесть выявляемых осложнений находится в обратной зависимости от гестационного срока [3][4]. На территории Российской Федерации (РФ) частота ПР в среднем составляет 6 %, а риск смерти недоношенных новорожденных в 25–35 раз выше по сравнению с доношенными [4].

Важная роль в течение гестационного периода принадлежит плаценте, которая представляет собой сложный орган с экстенсивной системой кровоснабжения, который опосредует обмен веществ между организмом матери и развивающимся плодом. Нормальный морфогенез плаценты и ее функции зависят от процесса ангиогенеза, в результате которого формируется разветвленная сосудистая сеть ворсинчатого дерева. Нарушение баланса между проангиогенными и антиангиогенными факторами является патогенетической основой нарушений плацентации, а также фактором риска развития ПЭ, ЗРП и других осложнений [5]. Одним из основных факторов, нарушающих данный баланс, является растворимая fms-подобная тирозинкиназа-1 (англ. soluble fms-like tyrosine kinase-1, sFlt-1), которая представляет собой антиангиогенный фактор: ее повышенная концентрация нарушает метаболизм эндотелиальных клеток, инициируя нарушение функций митохондрий и окислительный стресс, что в конечном итоге приводит к развитию плацентарной дисфункции [6][7].

Современные научные исследования все чаще прибегают к метаболомике, которая представляет собой дисциплину, изучающую совокупность всех метаболитов, конечных или промежуточных продуктов обмена веществ в клетке, ткани или организме. Метаболомный профиль матери представляет собой интегральный показатель состояния системы «мать–плацента–плод», отражающий как физиологические, так и патологические процессы [8]; например, при ПЭ в плазме крови и ткани плаценты выявляются отклонения в липидном и аминокислотном профилях, что приводит к нарушению синтеза стероидных гормонов, включая нарушение соотношения кортизол/кортизон и аккумуляцию тестостерона [9][10]. При этом метаболические нарушения затрагивают не только плацентарную ткань. В исследовании J. Wei с соавт. с помощью метода Менделевской рандомизации установлена причинно-следственная связь между уровнями метаболитов в сыворотке крови, таких как γ-глутамилглутамин, инозин и изолейцин и риском развития ПЭ и эклампсии [11]. Эти данные подтверждают гипотезу о том, что системные нарушения метаболизма являются важными патогенетическими факторами развития осложнений во время беременности и могут быть использованы с целью диагностики и стратификации пациентов по группам риска в течение беременности.

Цель: систематизировать данные о взаимосвязи нарушений плацентарного ангиогенеза и изменений метаболомного профиля матери, обосновав их совокупное влияние на развитие осложнений беременности.

Материалы и методы / Materials and Methods

Методология поиска источников / Literature search methodology

Настоящий обзор был проведен в соответствии с рекомендациями PRISMA 2020. Алгоритм отбора исследований представлен на рисунке 1.

Для подготовки обзора был проведен поиск публикаций, опубликованных в период с 1 января 2015 г. по 1 февраля 2025 г., в международных базах данных PubMed/Ovid MEDLINE, Science Direct, Google Scholar, а также в российской научной электронной библиотеке eLibrary. Для минимизации риска систематической ошибки, связанной с языком публикаций, поиск осуществлялся с использованием отдельных ключевых слов и их комбинаций на английском и русском языках. Применялись логические операторы (AND, OR), а также усечение терминов (*), где это было возможно: «преэклампсия», «осложнения беременности», «задержка роста плода», «плацентарный ангиогенез», «плацентарный фактор роста», «сосудистый эндотелиальный фактор роста», «растворимая fms-подобная тирозинкиназа-1», «метаболомика», «метаболомный профиль», «биомаркеры», «исход беременности», «развитие плода», «preeclampsia», «pregnancy complications», «fetal growth restriction», «placental angiogenesis», «placental growth factor», «vascular endothelial growth factor», «soluble fms-like tyrosine kinase-1», «metabolomics», «metabolomic profile», «biomarkers», «pregnancy outcome», «fetal development». Пример поискового запроса для PubMed: ((("preeclampsia"[MeSH Terms] OR "hypertension, pregnancy-induced"[MeSH Terms] OR "fetal growth retardation"[MeSH Terms]) AND ("angiogenesis"[MeSH Terms] OR "placental growth factor"[MeSH Terms] OR "vascular endothelial growth factor A"[MeSH Terms] OR "soluble fms-like tyrosine kinase-1")) OR ("metabolomics"[MeSH Terms] OR "biomarkers"[MeSH Terms])) AND ("pregnancy outcome"[MeSH Terms] OR "fetal development"[MeSH Terms]) AND (2015:2025[pdat]). Аналогичные запросы были адаптированы для поиска в каждой библиографической базе данных в соответствии с синтаксисом.

Критерии включения: оригинальные исследования (проспективные и ретроспективные когортные, рандомизированные контролируемые); систематические обзоры и метаанализы на английском и русском языках; фокус исследований на связи изучаемых механизмов с исходами беременности.

Критерии исключения: тезисы конференций; статьи без открытого полного текста; статьи, не прошедшие рецензирование; исследования на животных (за исключением фундаментальных работ, объясняющих ключевые механизмы ангиогенеза плаценты).

Процесс отбора состоял из нескольких последовательных этапов, которые проводились исследователями независимо друг от друга. Разногласия разрешались путем консенсуса. Первично была проведена идентификация всех найденных источников в базах данных, а также импорт в менеджер библиографических ссылок Zotero, где также был проведен анализ и удаление дубликатов и ссылок, не имеющих доступа к полному тесту статьи. На I этапе скрининга был проведен отбор статей, потенциально соответствующих критериям включения, на основе анализа заголовков и аннотаций с исключением нерелевантных публикаций. На II этапе была проведена оценка полнотекстовых вариантов статей. После был сформирован финальный список публикаций для отбора.

В результате первичного поиска по ключевым словам и комбинированным запросам было идентифицировано 750 публикаций. После импорта и удаления 215 дубликатов скринингу было подвергнуто 535 записей. После первичного скрининга по заголовкам и аннотациям было исключено 408 статей, не соответствующих теме обзора. Для оценки полного текста было отобрано 127 статей. После анализа полных текстов на соответствие критериям включения/исключения было дополнительно исключено 53 статьи (основные причины: неподходящий дизайн исследования, исследование беременных без упоминания процессов ангиогенеза). В окончательный список было включено 74 источника. Ввиду высокой гетерогенности включенных исследований, синтез данных проводился в формате нарративного обзора.

Результаты / Results

Фундаментальные основы ангиогенеза плаценты / Fundamental principles of placental angiogenesis

Физиология ангиогенеза плаценты / Physiology of placental angiogenesis

Физиологическое формирование фетоплацентарного кровеносного русла начинается на ранних сроках гестации посредством васкулогенеза – процесса, который представляет собой de novo образование первичных сосудов из эндотелиальных клеток-предшественников (рис. 2) [12]. После формирования первичных сосудов наступает фаза интенсивного ветвящегося ангиогенеза, во время которой происходит почкование и разветвление преформированных капилляров, что является необходимым условием для формирования сосудистой сети, способной обеспечить достаточный обмен веществ развивающегося плода [13].

Основная регуляторная роль в описанных процессах принадлежит клеткам трофобласта, которые формируют структурную основу плацентарного барьера, а также служат основным источником паракринных сигналов, модулирующих ангиогенез [12]. Трофобласт продуцирует про- и антиангиогенные факторы, которые создают необходимые условия для направленного роста и ремоделирования сосудистой сети. На поздних сроках гестации основным процессом становится неветвящийся ангиогенез, который направлен на увеличение просвета сосудов и формирование их зрелой структуры, что обеспечивает адекватный кровоток в плаценте. Паракринное влияние трофобласта зависит от срока гестации. На ранних сроках наблюдается его стимулирующее влияние на процесс образования сосудистой сети, а на поздних, напротив, подавление и миграция эндотелиальных клеток. Описанный антиангиогенный эффект опосредован фактором, продуцируемым пигментным эпителием (англ. pigment epithelium-derived factor, PEDF), экспрессия и секреция которого значимо повышается в клетках трофобласта в III триместре беременности. PEDF не имеет самостоятельной биологической активности, а модулирует внутриклеточную передачу сигналов, индуцированных сосудистым эндотелиальным фактором роста (англ. vascular endothelial growth factor, VEGF), тем самым ингибируя избыточный рост и расширение фетоплацентарного эндотелия на поздних сроках гестации [13].

Регуляция плацентарного ангиогенеза зависит от параметров оксигенации. Развитие плаценты в условиях гипоксии на ранних сроках гестации стимулирует ангио­генез за счет экспрессии таких факторов, как фактор роста эндотелия сосудов-А (англ. vascular endothelial growth factor A, VEGF-A), представителя семейства сериновых ингибиторов протеазы Е1 (англ. serpin family E member 1, SERPINE1), и изменения соотношения ангиопоэтина-2 и ангиопоэтина-1 (англ. angiopoietin-2/angiopoietin-1, ANGPT2/1). В экспериментальном исследовании S.J. Delforce с соавт. показано, что культивирование иммортализованной клеточной линии, полученной из трофобласта I триместра беременности человека (HTR-8/SVneo), в условиях гипоксии приводит к повышенной экспрессии проангиогенных факторов VEGF-A, SERPINE1 и плацентарного фактора роста (англ. placental growth factor, PlGF), при этом одновременно снижается уровень антиангиогенных факторов, в частности растворимой fms-подобной тирозинкиназы 1, изоформа e15a (англ. soluble fms-like tyrosine kinase 1, isoform e15a, sFlt-e15a). Рассмотренный клеточный ответ опосредован путем воздействия ангиотензина II через рецептор ангиотензина II типа 1 (англ. angiotensin II receptor type 1, AT1R), который является высоко чувствительным к кислороду. При блокаде данного пути лозартаном наблюдается нивелирование увеличения экспрессии проангиогенных факторов, вызванного гипоксией, и показателей клеточной активности [14].

Помимо трофобласта и эндотелиальных клеток, важную роль в регуляции плацентарного ангиогенеза играют перициты. Трехкультуральная модель, разработанная K. Haase с соавт., имитирующая структуру плацентарного микроциркуляторного русла, демонстрирует, что перициты плаценты выполняют ингибирующую функцию, ограничивая рост сосудов с течением времени, при этом данный эффект находится под строгим контролем VEGF и сигнального пути ангиопоэтин/рецепторная тирозинкиназа (англ. tyrosine kinase with immunoglobulin-like and EGF-like domains 2, TIE-2). Нарушение равновесия в данной системе можно рассматривать как фактор риска возникновения сосудистой дисфункции, ассоциированной с такими осложнениями, как ПЭ [15]. Исходя из полученных данных, плацентарный ангиогенез представляет собой строго регулируемый, молекулярный многоэтапный процесс, зависящий от нормального функционирования трофобласта, эндотелиальных клеток-предшественников, перицитов и сложной сети про- и антиангиогенных факторов, находящихся под влиянием параметров оксигенации и обмена веществ в организме матери.

Основные регуляторы ангиогенеза / Essential angiogenesis regulators

Одними из основных регуляторов ангиогенеза в плаценте являются VEGF-A и PlGF, которые реализуют свои функции путем связывания с тирозинкиназным рецептором-1 сосудистого эндотелиального фактора роста (англ. vascular endothelial growth factor receptor 1, VEGFR-1) и тирозинкиназным рецептором-2 сосудистого эндотелиального фактора роста (англ. vascular endothelial growth factor receptor 2, VEGFR-2). VEGF-A является важным фактором, необходимым для реализации васкулогенеза и ангиогенеза в плаценте, обеспечивая пролиферацию эндотелиальных клеток, а PlGF, в свою очередь, имеет собственную проангиогенную активность и потенцирует эффекты VEGF-A путем взаимодействия с рецептором fms-подобной тирозинкиназы 1 (англ. fms-like tyrosine kinase-1, Flt-1). Нарушение баланса данной системы, особенно при повышении концентрации растворимой формы рецептора Flt-1, которая функционирует как антиангиогенный фактор, связывая циркулирующие VEGF и PlGF и блокируя их взаимодействие с клеточными рецепторами, рассматривается как основной фактор патогенеза осложнений беременности, таких как ПЭ (рис. 3) [16]. Данные исследования P. Nikuei с соавт. подтверждают, что у женщин с ПЭ уровень sFlt-1 в сыворотке крови достоверно повышается на фоне снижения концентрации PlGF, а расчет соотношения sFlt-1/PlGF демонстрирует высокую диагностическую точность при дифференциальной диагностике ПЭ и нормального течения беременности [17]. При этом в ткани плаценты женщин с ПЭ наблюдается экспрессия как VEGF, так и PlGF в синцитиотрофобласте и эндотелии капилляров, что свидетельствует о глубоком нарушении процессов васкулогенеза [18].

Важную роль в регуляции ангиогенеза и созревании сосудистой сети играет система ангиопоэтинов (англ. angiopoietin, Ang) и их рецептора TIE-2. Ранее считалось, что взаимодействие Ang с TIE-2 происходит преимущественно в эндотелиальных клетках, но по данным исследования М. Teichert M. с соавт., экспрессия рецептора TIE-2 происходит также и в перицитах. Подавление экспрессии TIE-2 в перицитах ассоциировано с усилением ангиогенной активности, что меняет устоявшиеся представления о взаимодействии ангиопоэтин/TIE-2 и предлагает рассмотреть двунаправленную модель взаимодействия между эндотелиальными клетками и перицитами [19]. Не менее значимым антиангиогенным агентом, наряду с sFlt-1, является растворимый эндоглин (англ. soluble endoglin, sEng), концентрация которого повышается при ПЭ и который также участвует в развитии эндотелиальной дисфункции [16][20]. Трансформирующий фактор роста бета (англ. transforming growth factor beta, TGF-β), представляющий собой цитокин, участвует в процессах регуляции клеточного роста и дифференцировки. Как показано в исследовании S.A. Brooks с соавт., гены, отвечающие за сигнальный путь TGF-β, характеризуются повышенной экспрессией как в плацентарной ткани при ПЭ, так и в трофо­бластах, обработанных кадмием – средовым фактором развития осложнений. Данный путь находится под контролем специфических микроРНК, таких miR-26a (microRNA-26a) и miR-155 (microRNA-155), экспрессия которых изменяется при ПЭ и которые предположительно регулируют активность его компонентов [21].

Молекулярным посредником, участвующем в развитии плацентарной гипоксии и, как следствие, в нарушении ангиогенеза, является фактор, индуцируемый гипоксией 1-альфа (англ. hypoxia-inducible factor 1-alpha, HIF-1α). Развитие гипоксии клеток плаценты приводит к накоплению в их ядре HIF-1α, который, в свою очередь, активирует транскрипцию генов-мишеней [22]. Активация фактора, индуцируемого гипоксией 2-альфа (англ. hypoxia-inducible factor 2-alpha, HIF-2α), приводит к увеличению экспрессии sFlt-1 в трофобластах, что демонстрирует специфическую роль различных изоформ HIF в данном процессе [22][23]. Это положение подтверждается результатами исследования T. Sasagawa с соавт. с использованием стволовых трофобластов человека, в которых гипоксическая стимуляция значимо увеличивала секрецию sFlt-1, а данный эффект подавлялся HIF-2α и фактором, индуцируемым гипоксией 1-бета (англ. hypoxia-inducible factor 1-beta, HIF-1β), или применением ингибитора HIF-2α белзутифана [23]. При ПЭ наблюдается повышенная экспрессия как HIF-1α, так и VEGF в плацентарной ткани, а митохондриальный ферритин (англ. mitochondrial ferritin, FtMt), участвующий в защите митохондрий от окислительного стресса, обеспечивает регуляцию трофобластных клеток, действуя через сигнальный путь HIF-1α/VEGF [24]. Окислительный стресс также оказывает прямое влияние на ангиогенез. Показано, что метионин, стимулируя продукцию глутатиона, снижает уровень активных форм кислорода (АФК) в плаценте, что приводит к активации сигнального пути при участии белков семейства Wnt, активирующего Wnt/β-катениновый сигнальный путь (англ. Wingless-type MMTV integration site family, member 3A, WNT3A) и бета-катенина (англ. catenin beta 1, CTNNB1). CTNNB1, в свою очередь, связывается с промоторной областью гена PlGF, способствуя фосфорилированию VEGFR-1 и стимулируя ангиогенез, тем самым запуская регуляторную ось – АФК-WNT3A/CTNNB1-PlGF-VEGFR1 [25]. В совокупности представленные данные говорят о том, что нарушения в сложной сети ключевых регуляторов ангиогенеза – семейства VEGF и их рецепторов, системы ангиопоэтинов/TIE-2, sFlt-1, sEng, TGF-β и HIF-1α – лежат в основе плацентарной дисфункции и развития осложнений беременности.

Последствия нарушения баланса ангиогенных факторов / Consequences of dysregulated angiogenic factor balance

Нарушение регуляции процесса ангиогенеза плаценты лежит в основе осложнений беременности, таких как ПЭ и ЗРП. В основе патогенеза ПЭ лежит избыток антиангиогенных факторов и дефицит проангиогенных. Важную роль в формировании дисбаланса ангиогенных факторов играет sFlt-1, которая является рецептором, связывающим циркулирующий VEGF и PlGF, тем самым снижая их биодоступность за счет связывания. Данные экспериментального исследования A.C. Eddy с соавт. с участием лабораторных животных подтверждают роль sFlt-1 в патогенезе ПЭ. При введении sFlt-1 лабораторным животным наблюдалась индукция фенотипа ПЭ, а введение VEGF и/или PlGF эффективно снижало выраженность гипертензии и протеинурии, при этом PlGF имел наиболее высокий профиль безопасности [26].

Исследования J.M. Santoyo с соавт. [27] и A.-F. Tataru-Copos с соавт. [28] подтверждают, что соотношение sFlt-1/PlGF имеет высокую диагностическую точность при дифференциальной диагностике женщин с ПЭ со здоровыми беременными. Корреляция данных маркеров не только говорит о наличии заболевания, но и отражает степень его тяжести, так как более высокий статистически значимый уровень sFlt-1 наблюдается при тяжелых формах ПЭ по сравнению с ПЭ средней степени тяжести [28][29]. Пороговые значения sFlt-1/PlGF, установленные A. Ohkuchi с соавт., равные ≤ 38, для исключения риска развития ПЭ в течение недели, имеют отрицательную прогностическую ценность [30]. При этом у женщин с ПЭ, находящихся в отделениях интенсивной терапии, регистрируется крайне высокое соотношение sFlt-1/PlGF, соответствующее уровню, при котором имеется высокий риск прерывания беременности [31]. Помимо sFlt-1, важным антиангиогенным фактором является sEng, концентрация которого также повышается при ПЭ [32][33]. Наиболее выраженные нарушения баланса антиангиогенных маркеров наблюдаются в группе женщин с ПЭ, осложненной ЗРП, у которых регистрируются максимально высокие значения соотношения sFlt-1/PlGF [32]. При беременности с ранним началом ПЭ и не соответствующей гестационному возрасту низкой массой плода снижение продукции PlGF является основной причиной низкого уровня его свободной фракции, и в таких условиях снижение уровня sFlt-1 не приведет к полному восстановлению ангиогенного баланса [34].

В отличие от ПЭ, при которой наблюдается избыток антиангиогенных факторов, ЗРП в большей степени связана с нарушениями ангиогенеза на ранних этапах плацентации. Патогенез ЗРП связан с нарушением процесса инвазии трофобласта и ремоделирования спиральных артерий в первой половине беременности, что приводит к недостаточности плацентарной перфузии во второй ее половине (рис. 4). Неполное ремоделирование спиральных артерий препятствует адекватному кровотоку в межворсинчатом пространстве, приводя к возникновению гипоперфузии, которая повреждает структуру ворсинок и ведет к нарушению обменных процессов в системе «мать–плод» [35]. Гистологический анализ плаценты при раннем начале ЗРП демонстрирует характерные изменения, включающие ретроплацентарную геморрагию, ускоренное созревание ворсин и отложения фибрина; при этом материнская мальперфузия считается одним из основных компонентов патогенеза [36]. В ответ на гипоксию при ЗРП активируется альтернативный сплайсинг гена Flt-1, что приводит к гиперпродукции sFlt-1, которая секретируется в материнский кровоток, где приводит к нарушению баланса ангиогенных факторов [35].

С целью ранней, доклинической диагностики ЗРП перспективным направлением является поиск новых биомаркеров, циркулирующих в системном крово­токе матери. В исследовании X. Bai с соавт. продемонстрировано, что в I триместре у беременных с ранней формой ЗРП уровень растворимого нейропилина-1 (англ. soluble neuropilin-1, sNRP-1) и растворимой тромбоцитарной и эндотелиальной клеточной адгезивной молекулы 1 (англ. soluble platelet endothelial cell adhesion molecule-1, sPECAM-1) статистически значимо выше, а концентрация фактора роста, полученного из тромбоцитов AB/BB (англ. platelet-derived growth factor AB/BB, PDGF-AB/BB), и ассоциированного с беременностью протеина-А плазмы (англ. pregnancy-associated plasma protein-A, PAPP-A) статистически значимо ниже в группе женщин с ЗРП, чем в контрольной группе. Комбинированная оценка описанных маркеров имеет высокую прогностическую ценность при диагностике ранней формы ЗРП [37]. При изолированной форме ЗРП нарушение баланса ангиогенных факторов также имеет место, однако характер его проявления сильно отличается от описанных выше вариантов и характеризуется повышенным соотношением sFlt-1/PlGF в кровотоке матери; увеличение данного соотношения является клиническим показанием к искусственному родоразрешению в связи с риском для плода [32]. Результаты исследования W. Dymara-Konopka с соавт. демонстрируют, что при уровне PlGF ≥ 52,7 пг/мл и соотношении sFlt-1/PlGF ≥ 1118,12 существует высокий риск ухудшения состояния плода при ЗРП, что говорит о высокой прогностической ценности данных маркеров [37]. Сравнительные данные уровней прогностических маркеров в норме и патологии представлены в таблице 1. Исходя из полученных данных, нарушение баланса ангиогенных факторов является центральным звеном в патогенезе плацента-ассоциированных осложнений беременности, которые между тем открывают перспективы для решения задачи их ранней, доклинической диагностики, прогнозирования и разработки таргетных терапевтических стратегий.

Метаболомный профиль матери при нормальной беременности и патологии / Maternal metabolomics profile in normal versus pathological pregnancy

Методы исследования метаболома и метаболический профиль матери при нормальной беременности / Methods for metabolomic investigation and metabolic profiling in normal pregnancy

В современных исследования все чаще освещается область метаболомики, которая углубляет понимание патогенеза осложнений различных заболеваний, в том числе акушерских и гинекологических. Основными методами анализа метаболома на сегодняшний день являются масс-спектрометрия (МСМ) и ЯМР (ядерный магнитный резонанс)-спектроскопия, которые имеют высокую аналитическую чувствительность и дают возможность одновременно и количественно определять широкий спектр низкомолекулярных соединений в биоматериале, что позволяет получить характеристику метаболического профиля организма [38][39]. Использование данных технологий, например, комбинации жидкостной хроматографии, сопряженной с МСМ, дает возможность описать детальную характеристику динамики метаболического профиля при нормальном течении беременности [40]. Исследование Т. Jääskeläinen с соавт. демонстрирует, что во время гестации происходит изменение метаболического профиля крови: при сравнительном анализе на ранних и поздних сроках отмечено увеличение концентрации 50 и снижение 49 метаболитов, при этом данные изменения в значительной степени были одинаковыми у женщин с ПЭ и у здоровых беременных [41].

Наиболее выраженные изменения наблюдаются в липидном обмене. Комплексное липидное профилирование, проведенное в исследовании L. Chen с соавт., свидетельствует о том, что концентрация липидов у приблизительно 56 % беременных повышается, а у 24 % – снижается в течение беременности и нормализуется уже в послеродовом периоде. Однако около 11 % липидных соединений претерпевают изменения в период гестации без последующего восстановления исходной концентрации после родов, что говорит о глубокой перестройке метаболизма матери в связи с родами. Авторами также отмечается, что низкие концентрации фосфолипидов и сфингомиелинов выявляются у беременных с высоким индексом массы тела (ИМТ) еще до наступления беременности [42]. По данным А. Traila A. с соавт., липидные молекулы, такие как производные эстрогена, жирные кислоты и церамиды, могут рассматриваться в качестве потенциальных биомаркеров, с помощью которых появляется возможность дифференцировать ранние и поздние стадии гестационного процесса [40]. Параллельно с изменениями липидного обмена также отмечаются свдиги в углеводном обмене: при физиологической беременности наблюдается снижение концентрации глюкозы в плазме крови натощак и уровня гликированного гемоглобина (HbA1c), в то время как уровень глюкозы через 2 часа после теста с нагрузкой глюкозой и концентрация инсулина натощак повышаются по сравнению с небеременными [42]. Также были выявлены специфические липидные сигнатуры, коррелирующие с показателями гликемии, и наибольшая доля (58,9 %) выявленных корреляций приходилась на индекс инсулинорезистентности (англ. Homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance, HOMA-IR) [42].

Метаболизм аминокислот также претерпевает изменения при беременности. По данными проспективного исследования Y. Cao с соавт., нарушения в метаболизме аминокислот являются важным компонентом патофизиологии таких осложнений, как ПЭ [43]. При гестационном сахарном диабете (ГСД) изменение спектра метаболитов, включающего аминокислоты, желчные кислоты и фосфолипиды, отмечаются уже в I триместре, до манифестации заболевания соответственно [44]. При анализе метаболома мочи во II триместре выявляются статистически значимые изменения в путях метаболизма глицина, серина и треонина у женщин с ожирением и у пациенток с последующим развитием ГСД по сравнению со здоровыми беременными. При этом при пре-ГСД отмечается снижение уровней диметиламина и галактозы [38].

Прогностический потенциал метаболомного анализа подтверждается тем, что комбинированный анализ, включающий оценку факторов риска и данные о метаболитах, позволяет достоверно прогнозировать ГСД, гипертензию у беременных и макросомию плода по сравнению со стратегиями, основанными исключительно на анализе клинических проявлений. [39]. Таким образом, метаболомный профиль женщины представляет собой динамическую систему, отражающую физиологические адаптации при физиологической беременности и тонкие молекулярные изменения, лежащие в основе патогенеза ее осложнений. Эти данные открывают перспективы для разработки персонализированных стратегий ранней доклинической диагностики и подхода к ведению беременности.

Метаболомные изменения при патологии / Metabolomic changes in pathology

Метаболомный профиль матери при патологии беременности имеет характерные нарушения, отражающие патофизиологические механизмы таких осложнений, как ПЭ, ЗРП и ГСД. При ПЭ системный метаболомный анализ позволяет выявлять комплексные сдвиги, касающиеся метаболизма липидов и аминокислот. Данные, полученные в исследовании X. Wang с соавт., подтверждают возникающие нарушения в метаболизме фосфолипидов и сфинголипидов, что подтверждено при идентификации таких дифференциальных метаболитов, как сфингомиелин (D18:1/16:0), концентрация которого повышена в сыворотке пуповинной крови новорожденных от матерей с ПЭ [45]. Анализ ткани плаценты при ПЭ демонстрирует значительные изменения в содержании фосфатидилхолина, сфингомиелина и фосфатидилсерина, а также большинства ненасыщенных триглицеридов, что свидетельствует о нарушении метаболизма глицерофосфолипидов [46].

Параллельно с нарушениями липидного обмена наблюдаются изменения в метаболизме аминокислот и энергетическом обмене. Метаболомный анализ позволяет выявлять нарушения в цикле трикарбоновых кислот и метаболизме аргинина [45][47]. Вовлечение в процесс биосинтеза аргинина особенно показательно, учитывая роль аргинина как предшественника оксида азота – сильного вазодилататора, дефицит которого приводит к развитию гипертензии, которая является одним из клинических проявлений ПЭ [47][48]. Концентрации таких метаболитов, как креатинин, глицин и L-изолейцин изменяются при ПЭ, что отражает сопутствующее нарушение функции почек и развитие инсулинорезистентности [49].

При ЗРП отмечается выраженное нарушение метаболизма аминокислот, что также является маркером нарушения синтеза белка и у плода. По данным систематического обзора F. Chen с соавт., метаболизм аминокислот, таких как аланин, валин и изолейцин стабильно меняется как у новорожденных, так и у матерей [50]. Анализ амниотической жидкости, проведенный в исследовании А. Conde-Agudelo с соавт., продемонстрировал, что при ЗРП наблюдается снижение уровня таких аминокислот, как глутамат, фенилаланин, валин и лейцин, что указывает на нарушение их биодоступности для метаболизма у растущего плода [51]. Эти изменения сопровождаются активацией метаболических путей биосинтеза фенилаланина, тирозина и триптофана, а также валина, лейцина и изолейцина [52].

При ЗРП, помимо вышеописанных изменений, наблюдается перестройка липидного и энергетического обмена с повышением зависимости от креатин-фосфокреатиновой системы и изменениями в циклах окисления жирных кислот [53]. Важным аспектом является также нарушение метаболизма кетоновых тел. У новорожденных с ЗРП от матерей с ПЭ наблюдается снижение содержания 3-гид­роксибутирата, что в свою очередь указывает на изменения в энергетическом метаболизме, связанными с гипоксией и нутритивной недостаточностью [45]. Корреляционный анализ Н.Е. Кан с соавт. подтверждает диагностическую ценность определенных аминокислотных профилей, демонстрируя умеренную корреляционную связь ЗРП с β-аланином, цистином и орнитином, причем уровень последних двух метаболитов коррелирует с показателями нарушения маточно-плацентарного и плодово-плацентарного кровообращения [54].

Гестационный сахарный диабет является причиной специфических метаболических изменений согласно данным исследования Y. Liu с соавт., в котором был выявлен широкий спектр метаболитов, связанных с инсулинорезистентностью во время беременности [55]. Анализ, проведенный авторами, показал обратную связь чувствительности к инсулину с уровнем аминокислот с разветвленной цепью, кетокислот и карнитиновых эфиров, ароматических аминокислот (тирозина и фенилаланина), а также лактата, пирувата, триацилглицеридов и 2-гидроксибутирата. В отличие от результатов, полученных у небеременных, в данном исследовании коротко-, средне- и длинноцепочечные ацилкарнитины, а также пальмитолеиновая кислота и 1,5-ангидроглюцитол были ассоциированы с чувствительностью тканей к инсулину. Помимо этого, в результате полногеномного анализа была выявлена связь варианта rs1260326 в локусе гена GCKR (англ. glucokinase regulatory protein), кодирующего регуляторный белок глюкокиназы, с инсулинорезистентностью во время беременности. Этот же аллель присутствовал при более низких уровнях ряда метаболитов, таких как триацилглицериды, 2-гидроксибутират, лактат и пальмитолеиновая кислота [55].

Метаболомный анализ при ГСД демонстрирует, что липиды и липидоподобные молекулы составляют 62,1 % от всех метаболитов, причем наиболее значимые изменения наблюдаются в путях биосинтеза ненасыщенных жирных кислот и жирных кислот в целом [56]. На основании вышеописанного можно сделать вывод о том, что характерные метаболомные нарушения при патологиях беременности не только отражают патофизиологические механизмы, но и открывают пути для разработки методов ранней диагностики и персонализированных стратегий профилактики и лечения. Генетические исследования дополняют полученые ранее данные. Выявлены ассоциации между вариантами в генах регулятора глюкокиназы (англ. glucokinase regulator, GCKR) и рецептора мелатонина 1В (англ. melatonin receptor 1B, MTNR1B) и метаболитами, связанными с инсулинорезистентностью при ГСД, такими как триацилглицерины, 2-гидроксибутират и пальмитолеиновая кислота [57]. Сводные данные об изменениях метаболомного профиля женщины при нормальной беременности и при патологии представлены в таблице 2.

Взаимосвязь ангиогенеза и метаболомного профиля / The interplay between angiogenesis and metabolomic profile

Согласно данным современных исследований, существует тесная взаимосвязь между нарушениями ангиогенеза плаценты и системными изменениями метаболомного профиля матери при осложнениях течения беременности. Связующим звеном патологических процессов является оксидативный стресс, который возникает на фоне ишемии плаценты, которая, в свою очередь, связана с нарушением ангиогенеза и ремоделирования спиральных артерий. Гипоксия приводит к секреции прооксидантных ферментов, таких как НАДФН-оксидаза и ксантиноксидаза, что сопровождается гиперпродукцией АФК и возникновением окислительного стресса. Данный процесс оказывает влияние на метаболомный профиль, индуцируя перекисное окисление липидов, что сопровождается накоплением первичных (диеновых конъюгатов) и вторичных (оснований Шиффа) продуктов липопероксидации [58]. Метаанализ, проведенный D. Afrose с соавт., в котором проведена комплексная оценка маркеров окислительного стресса, подтверждает, что малоновый диальдегид – один из ключевых продуктов перекисного окисления липидов статистически значимо повышается при ПЭ (отношение шансов (ОШ) = 2,37), что позволяет рассматривать его в качестве достоверного индикатора окислительного стресса [59].

Связь нарушения функции эндотелиалия и метаболизма / An interplay between endothelial dysfunction and metabolism

Нарушение функции эндотелия, которое является следствием нарушения баланса активности ангиогенных факторов ввиду повышения соотношения sFlt-1/PlGF, оказывает влияние на метаболизм сосудорасширяющих факторов. Результаты исследования W. Tashie с соавт. демонстрируют, что при ПЭ наблюдается снижение биодоступности оксида азота (NO) и уменьшение соотношения L-аргинин/асимметричный диметиларгинин (АДМА) – эндогенного ингибитора NO-синтазы [60]. Нарушение метаболизма аргинина имеет прямую корреляцию с тяжестью течения гипертензии и рассматривается в качестве маркера нарушений эндотелиальной функции. При ГСД с сопутствующей дислипидемией отмечается снижение активности эндотелиальной NO-синтазы в пупочной вене, что ведет к развитию нарушений функции эндотелия в плаценте [61]. В условиях окислительного стресса NO может вступать в реакцию с супероксидом с образованием пероксинитрита – мощного окислителя, действие которого ведет к развитию нитрозативного стресса и последующему повреждению биологических макромолекул [62][63].

Иммуно-метаболические взаимодействия / Immunometabolic interactions

Связь иммунометаболизма с ангиогенезом плаценты отражается в исследовании M. Mirabelli с соавт., в котором продемонстрирована ко-регуляция воспалительных цитокинов, ангиогенных факторов и метаболитов. При патологии беременности, например, ГСД, уровни провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины (англ. interleukin, IL) IL-8, IL-1α фактор некроза опухолей альфа (англ. tumor necrosis factor alpha, TNF-α) снижаются, в то время как VEGF и эпидермальный фактор роста (англ. epidermal growth factor, EGF) повышаются и являются предикторами ускоренного роста плода [64]. Эти данные демонстрируют сложный характер взаимодействий между воспалительными процессами, ангиогенезом и метаболической регуляцией роста плода. При повторных спонтанных прерываниях беременности выявляется специфический метаболомный профиль, характеризующийся нарушением метаболизма аминокислот, таких как цистин и тирозин, которые коррелируют с уровнями цитокинов, что позволяет предполагать их участие в модуляции иммунного ответа [65].

Диагностическая и прогностическая ценность / Diagnostic and prognostic significance

По данным проспективного исследования S.M. Lee c соавт., панель метаболомных маркеров во II триместре, которая включает сфингомиелины (SM C28:1, SM C30:1) и лизофосфолипиды (LysoPC C19:0, LysoPE C20:0), по своей прогностической ценности при диагностике ПЭ превосходит оценку соотношения sFlt-1/PlGF, достигая площади под ROC-кривой (AUC) = 0,868 [66]. Это говорит о том, что нарушения метаболизма сфинголипидов и фосфолипидов предшествуют нарушениям баланса ангиогенеза. Другое исследование S.M. Lee с соавт. подтверждает данные о том, что у женщин с системной красной волчанкой комбинированный анализ лизофосфатидилхолина C22:5 (LysoPC C22:5) и триптофана имеет высокую прогностическую ценность в отношении прогнозирования неблагоприятных исходов беременности (AUC = 0,944), сопоставимой с эффективностью анализа соотношения sFlt-1/PlGF [67]. Исследование женщин с ГСД, проведенное A. Lara-Barea с соавт. продемонстрировало, что изменение соотношения sFlt-1/PlGF является независимым предиктором развития артериальной гипертензии, увеличивая вероятность развития осложнений в 2,70 раза, что подтверждает связь между нарушением баланса ангиогенных факторов и метаболизма [68]. Совокупность полученных данных говорит о существовании тесной связи между нарушениями ангиогенеза плаценты и системными нарушениями метаболизма. Связующими компонентами являются оксидативный стресс; нарушение функции эндотелия и иммунометаболические перестройки выступают в качестве патофизиологических механизмов.

Практические аспекты и перспективы / Practical aspects and perspectives

Традиционные диагностические методы зачастую имеют низкую эффективность в контексте прогнозирования ранних этапов развития осложнений беременности, что делает актуальным поиск новых подходов, основанных на комплексной оценке компонентов плацентарного ангиогенеза и метаболомного профиля матери. Потенциал комбинированной оценки маркеров при скрининге беременных в I триместре имеет высокую диагностическую точность; в частности, оценка уровня 5 иммуно-метаболических биомаркеров, определяемых в I триместре, такие как общий иммуноглобулин M, общий иммуноглобулин G, плацентарный фактор роста, антитела к фосфатидилсерину класса G и общий иммуноглобулин A достигает площади под ROC-кривой (AUC) = 0,983, что значимо превосходит прогностическую ценность изолированного определения PlGF или соотношения PlGF/sFlt-1 [69]. Эти данные говорят о возможности разработки мультимаркерных панелей для диагностики женщин групп высокого риска на ранних сроках гестации, что имеет важное значение для своевременного начала мониторинга и реализации раннего начала профилактики.

Метаболомные технологии в контексте мониторинга течения беременности позволяют идентифицировать метаболические нарушения, предшествующие манифестации осложнений. Проведенное Y. Tian c соавт. исследование продемонстрировало, что у женщин с ПЭ имеются значительные метаболические отклонения по сравнению со здоровыми беременными, включающие изменение концентрации изобутирил-L-карнитина и ацетил-лейцина, комбинированная оценка которых имеет высокую диагностическую эффективность (AUC = 0,878) [70]. Данные метаболические сигнатуры являются не только инструментом для диагностики, но и могут использоваться для оценки ответа на терапию и определения оптимальных сроков родоразрешения. Помимо диагностики, метаболомный анализ позволяет углубить понимание патогенеза нарушений палцентации. При ЗРП выявляются перестройки, касающиеся метаболизма аргинина, который смещается в сторону синтеза фосфокреатина – важного энергетического резерва для трофобласта, а также определяется дефицит полиаминов вследствие повышенной экспрессии гена спермидин/спермин-N¹-ацетилтрансферазы 1 (англ. spermidine/spermine N¹-acetyltransferase 1, SAT1) [71]. Определение таких специфических изменений метаболизма открывает перспективы для таргетной коррекции выявленных нарушений.

Важным аспектом является дифференциальная диагностика различных форм акушерских патологий. Повышение уровня α-фетопротеина во II триместре беременности ассоциировано с дефектами формирования нервной трубки плода, а также с осложнениями течения самой беременности, включая развитие ПЭ раннего начала (ОШ = 8,58) и самопроизвольные аборты [72]. Данный маркер может использоваться как индикатор плацентарной дисфункции, позволяя дифференцировать этиологические факторы ЗРП.

Несмотря на перспективность описанных выше методов, внедрение данных технологий в рутинную клиническую практику сопряжено с рядом методологических и технологических трудностей. Основными ограничениями являются высокая стоимость оборудования для масс-спектрометрии и хроматографии, а также сложность обработки больших массивов данных, получаемых в такого рода исследованиях. Важным этапом интеграции таких технологий в клиническую практику является валидация и стандартизация методов в различных популяционных когортах, поскольку существующие исследования, как правило, ограничены по размеру выборки и этническому составу [73]. Для перехода от прогнозирования к терапии необходима разработка таргетных средств. В этом аспекте перспективными являются исследования, раскрывающие конкретные механизмы развития осложнений, в частности, роль гена SAT1 в истощении пула полиаминов при ЗРП, который является потенциальной мишенью для таргетной терапии [71].

Обсуждение / Discussion

В настоящем обзоре раскрывается патогенетическая связь между нарушениями плацентарного ангиогенеза и изменениями системного метаболомного профиля матери в контексте развития таких осложнений беременности, как ПЭ, ЗРП и ГСД. Полученные результаты позволяют рассматривать данные процессы не изолированно, а в качестве интегративной модели, согласно которой нарушение ангиогенеза и метаболические сдвиги выступают как взаимосвязанные звенья единого патологического каскада [5][8][35].

Основой является нарушение баланса про- и антиангиогенных факторов, включающего повышение уровня sFlt-1 на фоне снижения концентрации PlGF [16][17][26]. Нарушение этого баланса напрямую ведет к нарушению функции эндотелия, оксидативному стрессу и системному воспалению, формируя фенотип, выраженный при ПЭ [6][7][27]. Наиболее значимым выводом является демонстрация того, что специфические нарушения метаболизма предшествуют клинической манифестации осложнений и выраженному балансу ангиогенных факторов [41][44][67]. Нарушения в метаболизме сфингомиелинов и фосфолипидов являются ранними прогностическими факторами ПЭ [45][67], а изменения в профиле ацилкарнитинов и аминокислот с разветвленной цепью характерны для ранних стадий ГСД [44][55]. Это указывает на то, что изменения метаболизма могут быть одним из самых ранних маркеров нарушения плацентарно-материнского гомеостаза.

Важным выводом настоящего обзора является подтвержденние эффективности применения мультимаркерных панелей над оценкой отдельных биомаркеров [66][67][69]. Данные, приведенные в разделе «практические аспекты и перспективы», убедительно демонстрируют, что комбинации, включающие ангиогенные (sFlt-1, PlGF) и метаболомные (специфические сфингомиелины, лизофосфолипиды или аминокислоты) маркеры, имеют более высокую диагностическую и прогностическую точность (AUC до 0,983) [69]. Это позволяет рассматривать интегративную оценку не только как расширение диагностических возможностей, а как принципиально новый подход, основанный на понимании многокомпонентности патогенеза.

Полученные результаты соответствуют современной научной концепции, согласно которой осложнения беременности возникают из-за серьезных нарушений в работе системы «мать–плацента–плод». Ранее было установлено, что ключевую роль в этом процессе играет дисбаланс факторов роста сосудов, в частности, соотношение sFlt-1/PlGF, которое детально было изучено и уже внедрено в некоторые клинические протоколы [17][28][30]. Проведенный анализ позволяет предложить концепцию «метаболического и ангиогенного континуума». Согласно данной модели, первичные метаболические изменения, обусловленные генетической предрасположенностью, гестационным статусом или факторами среды, формируют в плаценте и материнском организме среду, предрасполагающую к развитию гипоксии, окислительного стресса и воспаления [58][59]. Такая среда служит триггером для активации транскрипционных факторов, таких как HIF-1α и HIF-2α, которые в свою очередь индуцируют гиперэкспрессию основных антиангиогенных факторов, таких как sFlt-1 и растворимый эндоглин (sEng) [22][23][32]. Таким образом, формируется порочный круг, в котором метаболические нарушения прямо ведут к нарушению функции сосудов, которая усугубляет исходный метаболический дисбаланс. Конкретным молекулярным примером такого взаимодействия является продемонстрированный в обзоре механизм, связывающий активные формы кислорода, сигнальный путь Wnt/β-катенина и регуляцию экспрессии PlGF [25].

Одним из наиболее важных выводов является выявление отчетливой гетерогенности метаболомных сдвигов при различных осложнениях. При ПЭ центральное место занимают нарушения метаболизма фосфолипидов и аргинина, при этом последнее напрямую ассоциировано с дефицитом оксида азота и эндотелиальной дисфункцией [45][47][60]. В случае ЗРП метаболомный профиль смещается в сторону изменений аминокислотного и энергетического обмена, что является прямым отражением фетоплацентарной недостаточности [50–52]. ГСД, в свою очередь, имеет внутреннюю неоднородность и делится на подтипы с преобладанием либо инсулинорезистентности, либо дефицита инсулина, каждый из которых имеет уникальную метаболическую сигнатуру [56]. Эта дифференциация демонстрирует, что интегративный метаболомный подход позволяет не только проводить диагностику в более ранней, доклинической фазе, но и проводить более точную фенотипическую стратификацию групп по уже выявленной патологии. Такая детализация открывает возможности персонализированного ведения женщин, у которых терапевтическая стратегия может быть адаптирована к конкретному молекулярному подтипу заболевания.

Несмотря на убедительность представленных в процессе синтеза данных и внутреннюю согласованность предлагаемой модели, важно критически оценивать существующие методологические ограничения. Большая часть данных, формирующих современное понимание метаболомного профиля, получена в рамках небольших когортных исследований. Для рассмотрения применения мультимаркерных панелей не только в исследовательской области, но и в клинической практике необходима их строгая валидация в независимых, крупных и многоцентровых РКИ с разнообразным этническим составом [73].

Широкому внедрению метаболомики в рутинную практику препятствуют технологические барьеры. Высокая стоимость и сложность оборудования для масс-­спектрометрии и хроматографии, а также необходимость в нетривиальной биоинформатической обработке получаемых массивов данных делают эти методики малодоступными для рядовых клинических лабораторий [38][39]. Основной задачей является переход от высокопроизводительных исследовательских платформ к разработке стандартизированных и экономически эффективных диагностических тестов. Отдельной проблемой остается контроль преаналитических факторов: условий забора, транспортировки, хранения и подготовки биологических образцов, которые влияют на воспроизводимость метаболомных профилей и требуют тщательной стандартизации.

Полученные данные открывают практические перспективы, и наиболее очевидной из них является потенциальная модернизация системы пренатального скрининга. Интеграция комбинированных метаболомно-ангиогенных панелей в конце I – начале II триместра позволяют изменить подход к диагностике ПЭ, ЗРП и ГСД. Вместо констатации уже развившегося синдрома специалисты получают инструмент для предиктивной, доклинической диагностики [66][69][70]. Это позволит не просто наблюдать женщин из групп риска, а осуществлять их раннюю, основанную на молекулярных данных стратификацию и, что самое важное, заблаговременно инициировать профилактические мероприятия.

Идентификация специфических метаболических путей создает фундамент для разработки принципиально новых таргетных терапевтических стратегий [71]. Вместо симптоматического лечения (например, контроля артериального давления при ПЭ) появляется возможность воздействовать на основные звенья патогенеза. Яркой иллюстрацией этого подхода является выявленная роль полиаминового обмена и гена SAT1 при ЗРП как потенциальной терапевтической мишени [71]. Коррекция лежащих в основе осложнений беременности метаболических нарушений с помощью модуляторов липидного обмена, доноров аргинина или иных средств может стать новым перспективным направлением, которое позволит устранить именно исходную причину заболевания, а не симптомы.

Заключение / Conclusion

Центральным патогенетическим звеном рассматриваемых осложнений беременности является нарушение баланса ангиогенных и антиангиогенных факторов, который характеризуется повышением уровня sFlt-1 и сопутствующим снижением концентрации PlGF. Эти изменения в совокупности инициируют развитие нарушений функции эндотелия и системного воспалительного ответа. Метаболомный анализ, в свою очередь, позволяет выявлять специфические нарушения в липидном и аминокислотном обмене, которые не только объективно отражают патофизиологические процессы, но и имеют высокий диагностический и прогностический потенциал. Отдельное внимание следует уделить роли оксидативного стресса, иммуно-метаболических нарушений и нарушений процессов плацентации, формирующими порочный круг патогенеза, поддерживающий и усугубляющий течение патологии беременности. Полученные данные убедительно демонстрируют перспективность и клиническую значимость разработки мультимаркерных панелей, комбинирующих оценку ключевых ангиогенных маркеров и метаболитов. Внедрение данных технологий в рутинную клиническую практику открывает новые возможности ранней, доклинической диагностики и разработки таргетных терапевтических стратегий, направленных на разрыв ключевых патологических механизмов и значительное улучшение течения осложненной беременности.