Впервые мысль о том, что дыхание плода осуществляется через пуповину, высказал Гиппократ. Он же считал, что причиной рождения ребенка является нехватка воздуха в утробе матери. Величайший живописец, ученый эпохи Возрождения Леонардо да Винчи утверждал в своих анатомических трактатах: «Вены ребенка разветвляются не в веществе матки его матери, но в плаценте, которая служит как бы сорочкой, одевающей матку изнутри, с которой последняя связана, но не соединена непосредственно с помощью ворсинок». Такое почти современно звучащее утверждение более 500 лет назад было просто непонятно. Лишь в середине XVIII века было научно доказано, что кровеносное русло плода не сообщается непосредственно с кровеносным руслом матери. Тогда было доказано, что плацента лишь прилежит к стенке матки. Через ее многочисленные ворсины и происходит обмен веществ между матерью и плодом. Приблизительно в то же время появился термин «плацентарный барьер». Он как бы провозглашал существование какой-то преграды между организмом матери и плодом, не позволявшей гибельным воздействиям окружающей среды влиять на плод. Такое ошибочное мнение просуществовало вплоть до 50–60-х годов нашего столетия. И только в начале 70-х годов стало известно, что большинство вредных факторов окружающей среды, воздействуя на организм матери, могут оказать неблагоприятное влияние и на плод. Но еще в 1925 году американский биолог и психолог Кэннон доказал, что, если страх и беспокойство испытывает беременная женщина, в ее крови появляется большое количество биологически активных веществ — катехоламинов. Они беспрепятственно проникают через плацентарный барьер к плоду, и он испытывает такое же беспокойство.
Плацента состоит из двух мембран: хориальной — той, что ближе к плоду, и базальной — обращенной к матери. Между ними находятся ворсины хориона. В межворсинковом пространстве происходит интенсивный обмен между кровью матери и плода. Рабочая поверхность ворсин с 5 квадратных метров в 28 недель увеличивается к последней неделе беременности до 11 квадратных метров. Специфический слой клеток — синцитиотрофобласт, покрывающий ворсины, обеспечивает иммунобиологическую изоляцию тканей плода от крови матери. Обмен веществ между кровью матери и плодом происходит через мембрану толщиной 5–6 нанометров — 6×10–7 сантиметра.
Плацента одновременно изолирует и избирательно пропускает нужные организму плода питательные вещества.
Процесс поступления необходимых биологических веществ от матери к плоду через мембраны плацентарного барьера называется диффузией. Переход многих необходимых плоду веществ происходит много быстрее, чем при обычной диффузии, совершающейся за счет разницы концентраций на границе раздела сред. Такое ускоренное проникновение называют облегченной диффузией. Она осуществляется с участием особых веществ, выполняющих роль транспортеров, или проводников.
Давно замечено, что у многих женщин во время беременности портятся зубы. Нередко после родов они вынуждены долго посещать стоматолога, пока не будут восстановлены все нарушения, возникшие во время беременности. Иногда женщины ощущают непреодолимую потребность разжевывать и глотать штукатурку. Но это еще не все. Одновременно с вымыванием кальция из зубов происходит «разрежение» костного скелета. Это определяют при специальных рентгеновских исследованиях. Как правило, такое разрежение не приводит к каким-нибудь осложнениям и не требует лечения. «Занятый» плодом кальций постепенно возвращается на свое место, и компактность кости полностью восстанавливается. От чего все это происходит? Кальций активно используется плодом для построения скелета. Часто случается, что концентрация некоторых веществ у плода даже выше, чем в крови у матери. И тем не менее необходимые вещества поступают через биологические мембраны к плоду. Такой переход веществ называется активным транспортом. Так, содержание некоторых аминокислот в крови плода выше, чем в организме матери.