The role of carotenoids in the physiological course of pregnancy and their significance in the development of preeclampsia and fetal development delay syndrome

Full Text

Считают, что каротиноиды играют важную роль в исходе беременности и в предотвращении многих патологий, вызванных окислительным стрессом [1–4]. Кроме того, установлено, что каротиноиды могут помочь в поддержании оптимального здоровья в детском возрасте, включая улучшение процессов развития и поддержания зрения и когнитивных функций [1, 5, 6].

Во время беременности происходят изменения энергетического обмена, а также гормональные изменения. Продукция реактивных форм кислорода (РФК) увеличивается, что связано, в частности, с функционированием плаценты [1, 4, 7]. Во время I триместра плацента ещё не связана с кровообращением матери, и поэтому концентрация кислорода в плаценте очень низкая. В результате этого гипоксического состояния вырабатываются РФК, что способствует появлению факторов, регулирующих пролиферацию клеток и ангиогенез, включая факторы, индуцируемые гипоксией (HIF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и фактор роста плаценты (PGF) [8–10]. К концу I триместра полностью устанавливается плацентарное кровообращение, что приводит к трёхкратному увеличению концентрации кислорода, что, в свою очередь, повышает уровень РФК, особенно в синцитиотрофобласте, непосредственно участвующем в метаболическом обмене между кровообращением матери и плода. В этот период вырабатывается HIF-1α, а также происходит экспрессия генов, кодирующих антиоксидантные ферменты, включая гемоксигеназу-1 и 2 (HO-1 и HO-2), супероксиддисмутазу, содержащую цинк и медь (Cu/Zn-СОД), каталазу, глутатионпероксидазу (GPx).

Неправильное формирование и развитие плаценты, недостаточная антиоксидантная защита, а также увеличение выработки РФК могут привести к окислительному стрессу. Большие количества РФК вызывают структурные и функциональные повреждения клеток и тканей и могут выступать в качестве провоспалительных агентов, что может привести к осложнённому течению беременности [11, 12].

Однако следует отметить, что физиологические уровни РФК играют решающую регулирующую роль в женской репродуктивной системе, включая пути сигнальной трансдукции, например, фолликулогенез и эмбриональную имплантацию [13–15]. Каротиноиды вместе с другими диетическими антиоксидантами могут помочь защитить человека от сильного окислительного стресса и его тяжёлых осложнений [1, 3, 16, 17].

Потребление каротиноидов беременными женщинами варьирует и зависит в первую очередь от исследуемой группы населения. Результаты исследований показывают, что потребление каротиноидов ниже среди курящих беременных женщин [18], более молодых беременных женщин и женщин, которые забеременели весной и летом (по данным исследований, проведённых в Новой Зеландии) [1]. Уровень каротиноидов в крови обусловлен доступностью их источников — фруктов и овощей, маркетинговыми и диетическими привычками, а также изменениями в питании матери во время беременности [4].

Более низкая концентрация каротиноидов в плазме у беременных может быть вызвана курением, а также другими факторами, не связанными с питанием и образом жизни, такими как многоплодная беременность, короткий интервал между беременностями, а также кормление грудью [18].

Недавние исследования подтвердили, что окислительный стресс может увеличивать риск самопроизвольного выкидыша и ряда других патологических состояний беременности, включая гестационный сахарный диабет (ГСД), преэклампсию, гестационную артериальную гипертензию, задержку внутриутробного развития плода (ЗРП), а также преждевременные роды [15, 19, 20]. Во многих исследованиях установлена роль окислительного стресса в развитии преэклампсии и защитного действия каротиноидов.

Исследования показали, что беременные женщины, страдающие преэклампсией, имеют признаки окислительного стресса и воспаления, а также более низкий уровень антиоксидантов и эндогенных антиоксидантов, в том числе каротиноидов, в плазме и плаценте. Низкий уровень эндогенных антиоксидантов наблюдается перед развитием преэклампсии.

Однако некоторые исследования ранней преэклампсии (менее 34 нед беременности) показали более высокую защитную роль каротиноидов, за исключением ликопина и токоферола, по сравнению с поздней преэклампсией. Более низкие концентрации α- и β-каротинов в плазме (на 45 и 53% соответственно) выявлены у женщин, страдающих сахарным диабетом 1-го типа и преэклампсией, развившейся в III триместре беременности, по сравнению с женщинами с сахарным диабетом, но без преэклампсии; при этом не выявлено никаких отличий в уровнях лютеина, ликопина и α-токоферола в плазме.

В 3 клинических исследованиях, проведённых на небольшой группе беременных в Индии, проанализировали влияние приёма добавок с ликопином в дозе 2 мг/день в течение I триместра беременности. Результаты одного из исследований показали некоторое снижение риска развития преэклампсии (8,6% случаев по сравнению с 17,7%; р = 0,043), в то время как 2 других исследования не подтвердили такой связи [21]. Оба исследования, не выявивших влияния каротиноидов, имели небольшой размер выборки и проводились на женщинах, имеющих различия в исходном состоянии здоровья (n = 54, высокий риск развития преэклампсии; и n = 159, низкий риск развития преэклампсии), и характеризовались низким качеством [16]. Исследование, проведённое в группе с низким риском развития преэклампсии, также выявило неблагоприятный эффект добавок с ликопином на возникновение преждевременных родов (10,4% по сравнению с 1,2%; p = 0,02) и низкий вес при рождении (22,1% по сравнению с 36,6%; p = 0,05).

Эти эффекты могут быть вызваны возможностью окисления ликопина и наблюдаются при некоторых состояниях, например при воздействии сигаретного дыма, которое было найдено в β-каротине. Таким образом, роль каротиноидов в профилактике преэклампсии не доказана и есть вероятность предвзятых публикаций [1, 4, 10].

Окислительный стресс также отмечается при ГСД, который наблюдается у 1–14% всех беременных. Содержание антиоксидантов в плазме у женщин с ГСД ниже по сравнению со здоровыми беременными женщинами, но не было проведено исследований, определяющих существование каких-либо различий в концентрации каротиноидов в плазме [20, 22].

В ходе интервенционного исследования, связанного с ролью каротиноидов в защите от окислительного стресса, установлено, что приём добавок с каротиноидами не снижает сывороточные уровни гидроперекисей у беременных. Однако наблюдалась значительная разница в значениях окислительного стресса среди новорождённых от матерей, получавших лютеин, и новорождённых от матерей, которые не получали лютеин, в течение 2 ч жизни (р = 0,01). Оценка влияния сезонных изменений в рационе во время беременности показала положительную корреляцию между потреблением β-каротина на 4-м месяце беременности и окружностью головы при рождении, но не обнаружено никакой связи между сезонными колебаниями потребления питательных веществ и параметрами рождения [16].

Абсорбция и перенос каротиноидов аналогичны процессам, происходящим с жирами. После всасывания из тонкой кишки каротиноиды первоначально транспортируются через лимфатическую систему, а затем вместе со следами хиломикрона попадают в кровеносную систему и переносятся в печень. В печени они подвергаются изменениям, а также хранению или поступают обратно в систему кровообращения вместе с липопротеинами [2, 5].

Каротины транспортируются с липопротеинами низкой плотности (ЛПНП), в то время как ксантофиллы благодаря их более высокой полярности транспортируются с липопротеинами высокой плотности (ЛПВП) и в меньшей степени с липопротеинами очень низкой плотности (ЛПОНП). Сходство каротиноидов с различными фракциями липопротеинов, а также количество и пропорции их рецепторов в различных вопросах определяют различия в степени насыщения органов каротиноидами [10].

По этой причине наибольшее количество каротинов обнаруживают в печени, яичках и надпочечниках, где преимущественно находятся рецепторы ЛПНП, тогда как ксантофиллы преимущественно транспортируются в нервную ткань сетчатки глаза и центральную нервную систему из-за присутствия ЛПВП-рецепторов. Белки, включая альбумин и лактоглобулин, также участвуют в транспортировке каротиноидов [6–8].

Точные механизмы переноса, метаболизма и утилизации каротиноидов плодом ещё предстоит выяснить. Во время беременности количество материнских липопротеинов увеличивается, что облегчает поглощение каротиноидов плацентой. Доминирующей фракцией липопротеинов в пуповинной крови являются ЛПВП, тогда как ЛПНП и ЛПОНП обнаруживаются в крови плода в небольших количествах. Также обнаружено, что в отличие от взрослых, ЛПВП, присутствующие в пуповинной крови, участвуют в транспорте β-каротина в большей степени, чем ЛПНП (55% против 45%). В исследовании на мышах отмечено, что пероральное введение β-каротина обладает способностью регулировать синтез и активность микросомального белка, переносящего триглицериды (MБПТ), а также плацентарного аполипопротеина B (АпоB), факторов, необходимых для биосинтеза липопротеинов, что в целом приводит к увеличению переноса β-каротина в плаценту. Выявлено, что дефицит витамина А вызывает снижение уровня каротиноидов в плаценте, что может быть связано с их недостаточной транспортировкой в этот орган [12, 13].

Существует мало данных и исследований об уровне каротиноидов в различных тканях плода. Анализ концентрации каротиноидов в тканях стекловидного тела абортированного плода показал, что максимальные значения общего альбумина (1,42 мг) и каротиноидов (276 нг) имели место примерно в течение 20–22 недель беременности. Концентрации альбумина и каротиноидов достигали максимума на 17-й и 16–17-й неделях внутриутробного развития соответственно. Позднее концентрация каротиноидов постепенно снижалась и к 31-й неделе беременности была ниже порога обнаружения [6–8].

Заключение

Каротиноиды — питательные вещества с доказанными антиоксидантными, противовоспалительными и нейропротекторными свойствами. Данные эпидемиологических, клинических и интервенционных исследований подтверждают связь между адекватным потреблением каротиноидов, находящихся в продуктах питания, или их пищевых добавок и снижением риска некоторых хронических неинфекционных заболеваний и возрастного снижения когнитивных функций [14–16].

Однако роль каротиноидов в снижении риска возникновения патологиии беременности, а также в исходах беременности является недостаточно доказанной. Данные наблюдательных и немногочисленных рандомизированных контролируемых исследований (РКИ) зачастую противоречивы. Некоторые исследования подтверждают положительное влияние каротиноидов на профилактику преэклампсии, преждевременных родов и показатели рождения ребёнка; в других работах обнаружена небольшая или нулевая корреляция или даже выявлен обратный эффект. Однако большинство проведённых РКИ были небольшими и нерандомизированными, поэтому необходимы дальнейшие исследования в этой области. Более высокое потребление каротиноидов может быть связано с более здоровым питанием и образом жизни, что уже само по себе полезно для здоровья [22–24].

Лютеин — один из каротиноидов, полезные свойства которых наиболее изучены. Адекватное потребление лютеина в неонатальном периоде может быть особенно важным в связи с его антиоксидантной активностью и участием в развитии зрения и нервной системы [17, 19].

На ранних этапах жизни зрительные стимулы являются очень важными элементами стимулирования развития мозга и могут иметь решающее значение для когнитивного развития ребёнка.

Каротиноидный статус новорождённых и грудных детей из-за отсутствия этих компонентов в большинстве детских смесей зависит от состояния питания матери, а также от способа кормления ребёнка.

Выдвинуто предположение, что лютеин и зеаксантин в раннем детстве играют ключевую роль в нормальном развитии зрения, а также нейрокогнитивном развитии мозга [18, 20, 25]. Тем не менее это получило подтверждение только в экспериментах, проводимых над животными. Недостаток данных и неубедительные результаты исследований говорят о необходимости дальнейших исследований в этой области, в особенности РКИ, направленных на установление роли каротиноидов в развитии и здоровье новорождённых и грудных детей.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

R. Kh. Shavayeva

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» (Сеченовский университет) Минздрава России, 119991, г. Москва, Россия

Author for correspondence.
Email: ruzanna-shavaeva@mail.ru
Russian Federation, Шаваева Рузанна Хусеновна, аспирант ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет), 119991, г. Москва; е-mail: ruzanna-shavaeva@mail.ru

A. V. Murashko

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» (Сеченовский университет) Минздрава России, 119991, г. Москва, Россия

Email: ruzanna-shavaeva@mail.ru
Russian Federation, Шаваева Рузанна Хусеновна, аспирант ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет), 119991, г. Москва; е-mail: ruzanna-shavaeva@mail.ru

References

Supplementary files