ПЛАН ЛЕКЦИИ
1.Вступительное слово.
2.Нарушение усвоения углеводов в организме.
а)нарушение всасывания;
б)нарушение синтеза,депонирования и расщепления гликогена;
в)наследственные ферментопатии.
3.Гипогликемия.
а)определение понятия;
б)классификация;
в)патогенез основных проявлений;
г)гипогликемическая кома.
4.Гипергликемия.
а)определение понятия;
б)виды.
5.Сахарный диабет.
а)этиология и эпидемиология;
б)классификация;
в)нарушения обмена веществ;
г)патогенез основных проявлений;
д)диабетическая кома.
.
- 4 -
1. 2ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО
Еще в 1657 году Уильям Гарвей утверждал, что природа может раскрыть свои тайны "...в случаях, когда следы ее деятельности оказываются за пределами проторенного пути".Пророческие слова Гарвея,написанные более 300 лет назад,предвосхитили деятельность Арчибальда Гаррода, которого многие считают основоположником принципов врожденных ошибок обмена, изложенных им в своих Крунновских лекциях.В действительности нарушения метаболических процессов организме сопровождает любое заболевание, любое отклонение от нормы, однако во многих случаях мы недооцениваем возникающие при этом изменения из-за недостатка знаний промежуточных этапов на путях обмена.
Современные студенты-медики должны разбираться в связях между обменом веществ и болезнью, представлять себе основные биохимические "протоколы" процессов жизнедеятельности, их патофизиологию и отношение к клиническим нарушениям.По существу клиническая картина болезни - это проявление лежащих в ее основе биохимических и патофизиологических нарушений.
Нарушения углеводного обмена, которым будет посвящена сегодняшняя лекция, встречаются достаточно часто как в раннем, так и в зрелом и старческом возрасте.Несмотря на огромное количество экспериментальных и клинических исследований, посвященных патологии углеводного обмена, в этой области, как вы сможете убедиться, еще очень много "белых пятен", изучению которых можно посвятить всю жизнь.
22.НАРУШЕНИЕ УСВОЕНИЯ УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ
Напомню, что углеводы представляют собой молекулы, состоящие из 3-х углеродных атомов или более, соединенных с атомами Н и О в отношении 2:1, или простые производные этих молекул.Большинство жителей Америки и Западной Европы получают с продуктами питания 40-45% калорий в виде углеводов.
Несмотря на разнообразие форм и пищевых источников углеводов, конечными продуктами переваривания, которые всасываются в кишечнике, являются гексозы: глюкоза, фруктоза, галактоза.Из этих
- 5 -
простых сахаров глюкоза по своей распространенности в качестве
углеводного компонента пищи намного превосходит все остальные.
Поскольку внутри клеток свободная глюкоза как таковая практически отсутствует, вся поглощаемая тканями глюкоза подвергается следующим основным метаболическим превращениям:
1)накопление в виде гликогена;
2)окисление через гликолиз (анаэробное окисление, или путь Эмбдена-Мейергофа) до пирувата и лактата;
3)окисление через цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса) или в меньшей степени через пентозный цикл до СО2;
4)превращение в жирные кислоты и накопление в виде триглицеридов;
5)высвобождение из клетки в виде свободной глюкозы.
Источник углеводов в питании человека - преимущественно пища растительного происхождения.Суточная потребность в углеводах составляет 400-500 г.
Переваривание углеводов начинается в тонком кишечнике.Кратковременное воздействие амилазы слюны на крахмал пищи существенной роли не играет, так как в просвете желудка кислая среда инактивирует этот фермент.
В тонком кишечнике крахмал под действием амилазы pancreas, выделяющегося в 12-перстную кишку с панкреатическим соком, расщепляется до мальтозы и изомальтозы.Эти дисахариды, а также лактоза, расщепляются специфическими ферментами, продуцируемыми эпителием кишечника.Ферменты работают не в просвете кишечника, а на поверхности клеток (т.н.пристеночное пищеварение).
Проникновение моносахаридов через клеточные мембраны происходит путем облегченной диффузии при участии специальных транслоказ.Глюкоза и галактоза всасываются еще и путем активного транспотра за счет градиента ионов Na, создаваемого Na-K АТФ-азой.Это обеспечивает их всасывание даже при низкой концентрации в кишечнике.
Столь подробное изложение физиологических механизмов всасывания должно помочь вам в последующем понимании их нарушений при различных патологических состояниях.
Прежде всего, нарушения всасывания глюкозы могут возникать при врожденной недостаточности специфического фермента или транспортной системы, необходимых для обмена определенного сахара.В
- 6 -
том и другом случаях сахар накапливается в просвете кишечника,
повышая осмолярность кишечного сока и тем дополнительно увеличивая всасываемость воды в просвет кишечника.
2Общие признаки синдромов нарушения всасывания углеводов:
1)диарея,
2)вздутие живота после приема в пищу определенного сахара,
3)кислая реакция кала (ph
4)раздражительность,
5)отставание в росте,
6)отсутствие подъема сахара в крови после сахарной нагрузки,
7)дефект определенного фермента в слизистой оболочке кишечника.
2Первичное нарушение всасывания глюкозы и галактозы 0 - встречается редко, проявляется вскоре после первого кормления профузной диареей, дегидратацией, ацидозом и гипогликемией.
2Врожденная недостаточность лактазы 0 - учитывая тот факт, что грудное молоко содержит около 7 г/дл лактозы, а коровье - 5 г/дл,
новорожденный получает с пищей 50-60 г лактозы в день.Гидролиз
этого дисахарида до глюкозы и галактозы опосредован лактазой кишечного эпителия.У детей с дефицитом этого фермента появляются стойкая диарея и гипотрофия.Нагрузка лактозой усиливает симптоматику.Безлактозная диета устраняет ее.
В эту же группу входят:
2- непереносимость сахарозы-изомальтозы,
2- непереносимость лактозы без недостаточности лактазы (биохи- 2мия синдрома неизвестна),
2- эссенциальная фруктозурия,
2- наследственная непереносимость фруктозы 0 - дефицит фруктозо-1-фосфатальдолазы.В этом случае после поступления фруктозы че-
рез 30 мин начинается рвота, пот, диарея и даже кома;
2- недостаточность фруктозо-1,6-дифосфатазы.
На этом мы остановимся, хотя спектр врожденных энзимопатий далеко не исчерпывается вышеприведенными синдромами.
В некоторых случаях,особенно при нарушении нейро-гуморальной регуляции, воспалении слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, отравлениях ядами типа монойодацетата и флоридзина, про-
- 7 -
цессы всасывания углеводов также могут нарушены.
Поскольку первой внутриклеточной реакцией, в которой участвует глюкоза, является ее фосфорилирование в глюкозо-6-фосфат гексокиназой и глюкокиназой, нарушение этого процесса также неблагоприятно сказывается на всасывании углеводов.
Поскольку на прием пищи человек расходует относительно мало времени, ясно, что уровень глюкозы в крови должен поддерживаться скорее за счет эндогенного топлива. Действительно, избыток пищевой глюкозы превращается в гликоген, жиры и белки для покрытия огромных энергетических потребностей организма.
После приема пищи большая часть глюкозы, метаболизирующейся в печени, превращается в гликоген, который при первой необходимости служит готовым источником глюкозы. Однако общее содержание его в печени довольно ограничено (в среднем 70-100 г) и способно обеспечить потребности организма в глюкозе в течение не более 8-12 часов.
Реакция образования гликогена зависит от активности гликогенсинтетазы, которая, в свою очередь, находится в обратной в зависимости от внутриклеточного уровня цАМФ. До сих пор нет ясности в вопросе, опосредована ли активность гликогенсинтетазы главным образом гормонами (например, инсулином, глюкагоном или адреналином
- первый ее повышает, два остальных - понижают) или субстратом, т.е. глюкозой. Херс выдвинул гипотезу, согласно которой увеличение концентрации глюкозы в клетке само по себе может повышать активность гликогенсинтетазы.
Снижение синтеза гликогена отмечается при миастении, гипоксии, тогда как повышенный распад наблюдается при охлаждении, перегревании, боли, судорогах, эмоциональном стрессе. Выделяют т.н.
_агликогеноз. - наследственное заболевание, вызванное дефектом гликогенсинтетазы. В печени почти или полностью отсутствует гликоген, выражена гипогликемия. Характерный симптом - судороги, обычно по утрам.
Следует сказать, что гликогенолиз контролируется ферментом фосфорилазой, которая, подобно гликогенсинтетазе, существует в неактивной форме и должна активироваться. Механизмы этой активации подобны ранее изложенным. Важно помнить, что гликогенолиз в печени и мышечной ткани приводит к образованию различных продуктов, а именно: в печени - к образованию свободной глюкозы, в мыш-
- 8 -
цах - к высвобождению лактата и пирувата, поскольку глюкозо-6-фосфат не может превращаться в глюкозу, а вступает на гликолитический путь.
Еще раз хочу подчеркнуть, что гликогенолиз может рассматриваться как адекватное средство адаптации только к острым потребностям организма в глюкозе.Судите сами, полный гликогенолиз мог бы обеспечить поступление в кровь не более 60 г глюкозы,или всего 240 кал.В условиях длительного дефицита глюкозы (голодание, нарушение реабсорбции глюкозы в почках,диабет) в ход идет другой,более продолжительный механизм - глюконеогенез, с которым вы подробно знакомились в курсе биохимии.Как правило,глюконеогенез сопровождается быстрым поступлением новообразованной глюкозы в кровь за счет "гипертрофии" глюкозо-6-фосфатазы.Единственной другой тканью, в которой возможен глюконеогенез и превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу, является корковый слой почек.
Особую группу представляют болезни накопления гликогена, или 2гликогенозы 0.В основе этой патологии лежит энзимдефект, который
проявляется необычной структурой гликогена или его иэбыточным накоплением.Наиболее часто встречаются 6 типов гликогенозов, о которых мы вкратце и поговорим.
2Тип I (гликогеноз Гирке) 0 - следствие дефицита глюкозо-6-фосфатазы.Встречается наиболее часто,проявляется гипогликемией, на-
коплением гликогена в печени и почках, ацидозом (за счет накопления лактата) и гепатоспленомегалией.Больные отличаются малым ростом.
2Тип II (гликогеноз Помпе) 0 - обусловлен дефектом кислой альфа-1,4-глюкозидазы.Отличается от других гликогенозов тем, что де-
фектным становится лизосомальный фермент. Проявляется генерализованным накоплением гликогена, поражением печени, почек, нервной системы, гипертрофией миокарда. Болезнь быстро прогрессирует и никакое лечение не в сосоянии предотвратить смерть больного.
2III тип (лимитдекстриноз, болезнь Кори, Болезнь Форбса) 0 - вызывается дефицитом амило-1,6-гликозидазы. Больным свойственны гепатомегалия, мышечная, слабость, гипогликемия натощак, "кукольное личико". Течение относительно доброкачественное.
2IV тип (амилопектиноз, болезнь Андерсена) 0 - редко встречающаяся тяжелая форма гликогенозов. Для нее характерен цирроз печени с желтухой и печеночной недостаточностью, развивающийся в грудном
- 9 -
возрасте. Отложение гликогена генерализованное, гликоген структурно изменен с очень длинными наружными ветвями. До сих пор не предложено никакого лечения, кроме симптоматического.
2V тип (недостаточность миофосфорилазы, болезнь Мак-Ардла) 0 - вызван дефицитом фосфорилазы, активирующей бета-киназу в мышцах и
печени. Интересна история этого заболевания. Первый случай был
расценен как психосоматическое нарушение. У больного в покое отсутствовали какие бы то ни было симптомы, но даже после умеренной нагрузки возникали боли в мышцах. Первые проявления болезни возникают обычно в 25-30 лет. Печень не поражается, структура гликогена нормальна, нет смертельных исходов, т.к. гамма-амилаза совместно с амило-1,6-гликозидазой расщепляют гликоген до глюкозы. Единственный признак - миастения, особенно после физической активности.
2VI тип (недостаточность печеночного фосфорилазного комплекса, 2болезнь Херса) 0 - дефект печеночной фосфорилазы, ведущий и избы-
точному накоплению нормального гликогена в печени. Отмечают гепатомегалию, легкое замедление темпов роста. Прогноз для жизни хороший, умственное развитие нормальное.
Достаточно редко встречается гликогеноз 2VII типа (дефект мы- 2шечной фосфофруктокиназы, болезнь Терье) 0, схожий с болезнь
Мак-Ардла и проявляющийся нарастанием уровня лактата и пирувата в крови после мышечной работы.
О нарушении транспорта и утилизации глюкозы мы поговорим позже, когда будем рассматривать гипо- и гипергликемические состояния.
23. ГИПОГЛИКЕМИЯ
В норме концентрация глюкозы в плазме в течение суток колеблется в относительно узких границах (от 3,5 до 5,5 ммоль/л). Однако при некоторых физиологических, а чаще патологических условиях уровень глюкозы может снижаться.
Признаки и симптомы гипогликемии относительно неспецифичны и могут быть спутаны с другими органическими нарушениями. Проблему еще больше усложняет отсутствие единого мнения в отношении точной нижней границы нормы сахара в крови. Гипогликемию легче определить в клинических понятиях, чем в количественных терминах. она
- 10 -
представляет собой снижение уровня глюкозы плазмы до таких значений, когда появляются клинические симптомы, исчезающие после нормолизации снижения глюкозы. Скорость развития гипогликемии зависит от пола больного, быстроты снижения уровня глюкозы, исходного содержания глюкозы.
В среднем принято считать, что гипогликемия развивается при снижении уровня глюкозы до 2,5-3,0 ммоль/л.
Предпринимались различные попытки классифицировать гипогликемию, породившие массу стратификаций как простых, так и очень громоздких.
Мы предлагаем вам наиболее удобную, основанную на характеристике условий, в которых развивает гипогликемия. С этих позиций можно выделить 3 основные виды гипогликемий:
I - гипогликемия натощак:
а) инсулинпродуцирующая опухоль бета-клеток;
б) гипогликемия поврежденных с кетозом.
II - гипогликемия после еды:
а) спонтанная реактивная гипогликемия;
б) ранние стадии сахарного диабета.
III - индуцированная гипогликемия:
а) алкогольная гипогликемия;
б) передозировка инсулина.
Гипогликемия натощак характеризуется неэффективностью поддержания нормального уровня глюкозы в условиях воздержания от пищи.
В состоянии натощак глюкоза в организме человека потребляется почти исключительно мозгом. Небольшие количества ее потребляются также форменными элементами крови. Совершенно иная ситуация складывается в инсулинзависимых тканях, таких, как мышцы и жировая ткань, которые практических не потребляют глюкозу при голодании, длящемся 12 ч и более. Если голодание продолжается более 12-14 часов, то включаются дополнительные механизмы поддержания эугликемии. Мозг утилизирует глюкозу со скоровстью 125 г/сут, поэтому запасов гликогена в печени явно недостаточно. На помощь приходит глюконеогенез и липолиз с последующим окислением жирных кислот и прогрессивным повышением в плазме уровня кетоновых тел (бета-оксимасляная кислота, ацетон и ацетоуксусная к-та). При более длительном голодании (дни и недели) в ход идут запасы белка, что не-
- 11 -
минуемо приводит к смерти (если вовремя не остановиться).
Таким образом, поддержание эугликемии в состоянии натощак зависит от 3-х основных факторов:
1) гормональной среды, характеризующейся исходным или сниженным уровнем инсулина и исходным или повышенным уровнем глюкагона, СТГ и кортизола;
2) печени, в которой не нарушены процессы гликогенолиза и глюконеогенеза;
3) субстратов процессов глюконеогенеза.
Следовательно, гипогликемию натощак можно подразделить на эндокринную, печеночную и субстратную. Разнообразие этиологических и патогенетических вариантов этого типа гипогликемии позволило выделить ее в отдельную категорию и дать более подробную классификацию.
Итак, 2гипогликемия натощак 0 подразделяется:
21. Эндокринная
а) Избыток инсулина или инсулиноподобных факторов:
1) островковоклеточные опухоли, продуцирующие инсулин;
2) внепанкреатические опухоли, вызывающие гипогликемию.
б) Дефицит СТГ:
1) гипопитуитаризм;
2) изолированный дефицит СТГ.
в) Дефицит кортизола:
1) гипопитуитаризм;
2) изолированный дефицит АКТГ;
3) Аддисонова болезнь.
22. Печеночная
а) болезни накопления гликогена;
б) дефицит ферментов глюконеогенеза;
в) острый некроз печени:
1) отравления;
2) вирусный гепатит.
г) застойная сердечная недостаточность.
23. Субстратная
а) гипогликемия беременных;
б) гипогликемия новорожденных с кетозом;
в) уремия;
г) алиментарная недостаточность.
- 12 -
24. Прочие причины
а) аутоиммунная инсулиновая гипогликемия.
Поговорим более подробно о некоторых из них.
2Островковоклеточные 0 опухоли pancreas вызывают гипогликемию за счет гиперпродукции инсулина. В 90% случаев они обнаруживаются у лиц старше 30 лет. Состоит опухоль из гроздьев типичных бета-клеток. Патогенез гипогликемии у таких больных сводится либо к абсолютному повышению уровня инсулина в плазме натощак или во время физической работы, либо к отсутствию снижения уровня инсулина, которое в таких условиях происходит в норме.
Гиперинсулинемия ингибирует гликогенолиз и тормозит глюконеогенез за счет прямых влияний на печень и угнетения липолиза и мобилизации аминокислот. Этот эффект усугубляется еще и тем, что стимулируется поглощение глюкозы мышечной и жировой тканями.
Клинические симптомы могут носить спорадический характер, перемежаясь с бессимптомными периодами. Типично развитие гипогликемии ночью и перед завтраком или их усугубление при физической нагрузке.
У новорожденных и детей нередко встречается гиперинсулинемическая гипогликемия в отсутствие выявляемой аденомы. В таких случаях часто обнаруживают 2 незидиобластоз 0 - увеличение массы остров-
ковых клеток с непрерывным образованием их из эпителия протоков.
Масса этих клеток больше 10% от всей паренхимы, тогда как в норме она составляет менее 3%.
2Синдром Беквита 0 у новорожденных характеризуется макроглоссией, висцеромегалией, микроцефалией, пупочной грыжей и, естествен-
но, гиперинсулинемией и гипогликемией.
2Внепанкреатические опухоли 0 (карциномы, саркомы), локализованные, как правило, в забрюшинном пространстве, могут вызывать гипогликемию либо за счет:
1) секреции инсулиноподобных веществ;
2) высокой скорости утилизации глюкозы;
3) за счет неидентифицированного механизма торможения печеночной продукции глюкозы.
Такие опухоли растут медленно и могут достигать больших размеров. 2Гипогликемия при дефиците гормонов 0 2 0обусловлена снижением
или отсутствием их контринсулярного эффекта.
- 13 -
2Гипогликемия при заболеваниях печени 0 была частично нами уже рассмотрена (гликогенозы). Следует отметить, что это состояние
встречается, и нередко, при вирусных гепатитах и тяжелых токсических поражениях печени.
Помимо снижения уровня инсулина, присутствия регуляторных гормонов и сохранности глюконеогенеза в печени, продукция глюкоза натощак требует и присутствия 2 субстратов-предшественников 0, осо-
бенно аланина. У здоровых лиц скорость высвобождения аланина из
мышц определяет скорость глюконеогенеза при голодании. Физиологическое снижение уровней аланина и глюкозы встречается при нормально протекающей беременности.Дефицит аланина играет существенную роль в патогенезе гипогликемии с кетозом у новорожденных и детей; у больных с уремией, у лиц с резко выраженным истощением.
В Японии и Скандинавии наблюдали больных, у которых гипогликемия была связана с присутствием в крови антител к инсулину. Предполагаемый механизм этой 2 аутоиммунной инсулиновой гипоглике-
2мии 0 заключается во внезапном выходе свободного инсулина из большого пула связанного с антителами инсулина. Гипогликемия может
развиваться как натощак, так и после еды.
Следующая больша группа гипогликемий - это 2 гипогликемии после
2еды 0, или 2 реактивные гипогликемии 0. Это состояние можно определить как уменьшение содержания глюкозы в плазме в период перехода от состояния сытости к состоянию голода, достаточное для появления субъективных жалоб. О механизмах этого вида гипогликемии известно немного. Предполагают, что гипогликемия после еды может быть обусловлена либо отсутствием адекватного снижения утилизации глюкозы по мере уменьшения уровня глюкозы в плазме, либо неадекватностью поглощения глюкозы печенью и периферическими тканями. Гипогликемия после еды редко сопровождается угрожающими жизни состояниями в отличие от гипогликемии натощак.
В этой группе выделяют 2 идиопатическую (функциональную) гипог- 2ликемию, алиментарную гипогликемию и гипогликемию на ранних ста- 2диях сахарного диабета 0.
Первая встречается чаще у женщин 25-35 лет, больные внешне не отличаются от здоровых. Жалобы достаточно неспецифичны - тошнота, слабость, сердцебиение. Симптомы эти могут существовать годами, не прогрессируя.
2Алиментарная гипогликемия 0 наблюдается иногда у больных с опе-
- 14 -
рациями на ЖКТ. Гипогликемия выражена больше, чем у больных с
2идиопатической гипогликемией 0.
Считают, что гипогликемия у них обусловлена кишечными, а не панкреатическими дефектами.
Давно известно, что гипогликемия после еды может быть проявлением инсулиннезависимого СД (II типа, диабета взрослых).
У таких больных натощак уровень глюкозы находится в пределах нормы, но рано повышается вследствие недостаточной секреции инсулина и отмечается поздняя гиперинсулинемия.
Из других причин гипогликемию после еды наблюдали при ожирении, почечной глюкозурии и различных гормондефицитных состояниях.
2Индуцированные гипогликемии 0 возникают при:
1) передозировке инсулина и других ССП;
2) приеме алкоголя;
3) врожденных дефектах метаболизма.
Более подробно остановимся на 2 алкогольной гипогликемии 0 ввиду чрезвычайной распространенности ее этиологического фактора. Вна-
чале считалось, что гипогликемию может вызвать самогон и другие
суррогаты алкоголя, но впоследствии было доказано, что этот эффект присущ и чистому этанолу.
2Алкогольная гипогликемия 0 распространена среди пьющих, но мало или совсем не закусывающих лиц. Синдром развивается спустя 6-24 часа после алкогольного эксцесса и поэтому запах алкоголя может не ощущаться. 2 Алкогольная гипогликемия 0 приводит к коме без предшествующих адренергических симптомов, что затрудняет диагностику.
Механизм развития 2 алкогольной гипогликемии 0, вероятно, заключается в уменьшении продуцирования глюкозы печени из-за угнетения
алкоголем глюконеогенеза (снижение использования лактата и аланина).
Клинические проявления гипогликемии обусловлены двумя факторами: 1) снижением уровня глюкозы в головном мозге (нейрогликопения); 2) стимуляцией симпатоадреналовой системы.
Почему именно клетки головного мозга наиболее чувствительны к гипогликемии? Они получают энергию за счет аэробного окисления глюкозы и не способны: 1) накапливать глюкозу в значительных количествах; 2) синтезировать глюкозу; 3) метаболизировать другие субстраты, кроме глюкозы и кетоновых тел. Причем, последние удовлетворяют энергетические потребности мозга в незначительной сте-
- 15 -
пени; 4) извлекают в недостаточных количествах глюкозу из внеклеточной жидкости; инсулин не способствует поступлению глюкозы из внеклеточной жидкости в нейроны.
2Нейрогликопения 0 проявляется головной болью, утомляемостью, помрачением сознания, галлюцинациями, судорогами и комой. Судоро-
ги могут быть как местными, так и генерализованными. Кроме того
могут быть локальные нарушения ЦНС, такие, как гемиплегия и афазия.
2Симптомы адренергической стимуляции 0 включают сердцебиение, возбуждение, потливость, дрожь и чувство голода. Они появляются
раньше, чем все прочие, предупреждая о надвигающейся коме. Приступ можно оборвать, приняв глюкозу или углеводсодержащую пищу. Лечение гипогликемии заключается в замедленном введении 50-70 мл 40% р-ра глюкозы, можно повторно.
Гипогликемическую кому, безусловно, определяет нейрогликопения. Если вспомнить классическое определение комы как "ареактивного состояния, при котором пробуждение субъекта невозможно", то становится понятной и такая формулировка этого состояния как "недостаточность мозга".
Состояние, связанное с повышением уровня глюкозы в плазме вы-
ше нормы называют 2 гипергликемией 0. Чаще всего это признак сахарного диабета, но вы должны помнить и о том, что гипергликемия может встречаться у больных с различными видами стрессов (обширные ожоги тела, сепсис и т.д.). Этот феномен определяется избыточной продукцией, а также снижением утилизации глюкозы, и является следствием взаимодействия инсулина и контринсулярных гормонов (таких, как глюкагон, катехоламины, СТГ и кортизол). Транзиторная гипергликемия может развиться у здоровых лиц после приема богатой углеводами пищи, или при внутривенном введении глюкозосодержащих растворов пациентам.
Но чаще всего гипергликемия сопровождает такое заболевание как сахарный диабет.
Первое упоминание о нем относится к 600 г до н.э.: "Когда врач находит у больного сладкую мочу, он считает, что болезнь не излечима". Свою лепту внесли в изучение сахарного диабета Цельс, Аретий и Авиценна, но только в 1877 году Лансерэ предположил существование причинно-следственной связи между повреждением pancreas и развитием диабета у человека.
- 16 -
В 1889 году фон Мерингом и Минковским получен экспериментальный сахарный диабет у собаки после панкреатэктомии. В 1909 году де Мейер назвал гипотетический гормон островко Лангерганса "инсулином", а в 1921 году Бантинг и Бест открывают этот гормон у собак и становятся Нобелевскими лауреатами.
История изучения диабета, инсулина, его антагонистов, а также регуляции обмена веществ организма отражает по существу историю биологии и медицины.
2Сахарный диабет 0 представляет собой хроническое нарушение всех видов обмена веществ (преимущественно углеводного), обусловленное абсолютной или относительной инсулиновой недостаточностью и характеризующееся стойкой гипергликемией.
Сахарным диабетом страдают около 2% всего населения Земли и с каждым годом эта цифра увеличивается.
Примерно до 1950 года сахарный диабет считался единым заболеванием, наследуемым одинаково. Впоследствии эти представления были пересмотрены и в 1979 году принимается следующая классификация сахарного диабета:
21. 0 2Спонтанный сахарный диабет
- тип I, или инсулинозависимый (ювенильный), возникает в результате недостаточной секреции инсулина бета-клетками.
- тип II, или инсулинонезависимый (диабет взрослых), инсулиноплеторический, обусловлен нечувствительностью клеток к инсулину. Инсулинорезистентность вызвана различными рецепторными и пострецепторными нарушениями. Различают следующие группы собственно рецепторных нарушений:
1) 2количественные 0 нарушения рецепторов инсулина:
а) усиленная деградация
б) нарушение биосинтеза рецептора
2) 2 качественные 0нарушения рецептров инсулина:
а) нарушение фосфорилирования рецептора
б) ненормальная связь рецептора с гормоном
Пострецепторные формы подразумевают нарушения во внутриклеточных звеньях реализации гормонального эффекта (начиная с ингибирования аденилатциклазы и понижения содержания цАМФ).
22. Вторичный диабет
- заболевания поджелудочной железы (pancreatectomia, недостаточность функции)
- 17 -
- гормональные нарушения: избыточная секреция контринсулярных гормонов (акромегалия, синдром Кушинга)
- лекарственный
- связанный со сложными генетическими синдромами (атаксия-телеангиэктазия и т.п.)
23. Нарушение толерантности к глюкозе 0 (латентный диабет)
24. Диабет беременных 0 (нарушение толерантности к глюкозе во время беременности).
В настоящее время и эта классификация перестала удовлетворять клиницистов, поскольку появились новые формы сахарного диабета, например, MODY-диабет (диабет взрослого типа типа у детей).
Не удалось обнаружить единого причинного фактора, который лежал бы в основе этиологии спонтанного диабета. Считают, что диабет представляет собой гетерогенную группу расстройств с различной этиологией.
Основными идентифицированными факторами являются наследственность, аутоиммунные процессы, вирусные инфекции и питание.
Подробное исследование монозиготных близнецов позволило обнаружить интересный факт: если конкордантность по диабету II типа составляет 100 %, то среди лиц, заболевших до 45 лет, она не превышает 50%.Таким образом, хотя эти высокие показатели подтверждают роль генетического фактора, меньшая конкордантность у более молодых людей указывает и на значение факторов внешней среды.
Недавно было показано, что предрасположенность к диабету I типа связана с локусом HLA-D на коротком плече 6-й хромосомы. Этот участок обусловливает иммунологические реакции. Повреждение генов этой области создает предрасположенность к аутоиммунной деструкции бета-клеток, вызываемой факторами внешней среды, сочетание которых в каждом отдельном случае может быть различным.
Можно утверждать, что генетические факторы играют роль в развитии всех клинических форм спонтанного диабета, но каждый из них характеризуется специфическим способом наследования.
У больных инсулинзависимым сахарным диабетом часто обнаруживаются антитела к белкам бета-клеток, что указывает на аутоиммунный компонент патогенеза заболевания. Эти антитела принадлежат к классу Ig G и являются органоспецифическими.
Особый интерес из потенциальных средовых факторов развития сахарного диабета представляют вирусные инфекции. Показано, что
- 18 -
бета-клетки могут избирательно поражаться бета-тропными вирусами
типа Коксаки, Кори, эпидемического паратита и т.д.), что под-
тверждается сезонными колебаниями частоты развития сахарного диа-
бета I типа, прямой передачей сахарного диабета от человека экс-
периментальным животным и гистоморфологической картиной на пос-
мертной аутопсии.
Еще в XIX обращали внимание на частое сочетание сахарного диабета и ожирения. Особенно эта связь характерна для диабета II типа. У генетически предрасположенных лиц с ограниченной способностью секретировать инсулин развитие ожирения создает такие потребности в гормоне, которые превышают секреторную способность бета-клеток и приводят к развитию сахарного диабета.
Насколько неоднородна этиологическая палитра сахарного диабета, настолько сложен и до сих пор до конца не изучен его патогенез.
Основой, вокруг развертываются все звенья сахарного диабета, является дефицит инсулина. Что же это за гормон и каковы его основные функции в организме?
2Инсулин 0 - филогенетически очень древняя молекула. Инсулиноподобные вещества обнаруживаются уже у бактерий и дрожжей, что дает основание предположить возраст инсулина не менее 500 млн. лет.
У человека инсулин состоит из 2-х полипептидных цепей, обозначаемых как А- и В-цепи, соединенные двумы дисульфидными мостиками. Полная молекула содержит 51 аминокислоту с молекулярной массой 5800.
Инсулин синтезируется бета-клетками в виде одноцепочечного предшественника - 2 проинсулина 0, а тот, в свою очередь, из 2 препро-
2инсулина 0. Скорость секреции инсулина колеблется от 0.25 до 1.5 Ед/час.
К стимуляторам синтеза и секреции инсулина относятся: глюкоза,манноза, лейцин, СТГ, глюкагон. Адреналин ингибирует синтез инсулина.
В нормальных островках бета-клетки составляют 60%, альфа-клетки - 25% (глюкагон) и дельта-клетки - 10% (соматостатин). Островок Лангерганса представляет собой маленький орган (мини-орган), все клетки которого координированно отвечают на стимулы извне и собственные паракринные влияния.
2Инсулин 0 и 2 его антагонисты 0, о которых уже говорилось, контро-
- 19 -
лируют все метаболические процессы, происходящие в печени, жировой ткани и мышцах. Поговорим более подробно о тех нарушениях в обмене веществ, которые инициирует дефицит инсулина при сахарном диабете.
2Углеводный обмен 0: снижается способность печени утилизировать глюкозу, резко повышается гликогенолиз и глюконеогенез (последний
за счет активации цикла Кори, связывающего его с гликолизом),
снижается активность цикла Кребса и пентознофосфатного окисления
глюкозы, зато возрастает использование глюкозы в биосинтезе гликопротеинов и сорбитоловом пути окисления. Последние представляют альтернативные пути метаболизма глюкозы, имеющие важное значение в патогенезе осложнений сахарного диабета, о чем мы поговорим позже.
2Жировой обмен 0: сахарный диабет сопровождается значительным "опустошением" жировых депо, т.е. активацией липолиза (процесс,
который контролируется инсулинзависимой липазой). В результате
может возникнуть вторичная гипертриглицеридемия. В печени увеличивается содержание жиров, большую часть которых она способна окислять только до уровня ацетил-К 4о 0-А. Затем двухуглеродные фраг-
менты образуют ацетоуксусную, бета-оксимасляную кислоту и ацетон.
Эти вещества и носят собирательное название 2 кетоновых тел 0. Присутствуя в избыточных количествах, они усугубляют метаболический
ацидоз, ацетон же способствует появлению у больного характерного фруктового запаха при дыхании. На фоне повышения продукции кетоновых тел увеличивается образование ТГ в печени, что приводит к ее жировой дистрофии. Образуемые в печени ацетоацетат и бета-оксимасляная кислота попадают в кровь и циркулируют в отношении 1:3. Они подвергаются окислению в мышечной ткани и частично утилизируются клетками мозга как альтернативный глюкозе энергосубстрат.
2Белковый обмен 0: снижается синтез белка и повышается его катаболизм, прежде всего в инсулинчувствительных тканях (мышцах). Этот процесс сопровождается потерей организмом азота, а также выходом К и других внутриклеточных ионов в кровь с последующей экскрецией К с мочей.
Таким образом, дефицит инсулина характеризуется невозможностью восстановления или увеличения запасов энергетических веществ в организме при потреблении пищи.
- 20 -
Симптомы и признаки диабета можно разделить на три группы:
1) непосредственно связанные с повышением уровня глюкозы в плазме
(например,полидипсия и полиурия);
2) обусловленные специфическими отдаленными проявлениями диабета (микро- и макроангиопатии, нейропатии);
3) связанные с ускорением развития или повышенной предрасположенностью к патологическим процессам, встречающимся в общей популяции (атеросклероз, кожные и мочевые инфекции).
Если гипергликемия выражена настолько, что приводит к постоянной глюкозурии (50-300 г/сут), то появляются "поли" признаки диабета: полидипсия, полиурия, полифагия.
Резкие колебания глюкозы в крови могут вызывать "затуманивание" зрения из-за изменения содержания воды в хрусталике в ответ на изменение осмоляльности плазмы.
Как бы ни были тяжелы клинические симптомы сазарного диабета, большая часть смертельных осложнений связана с одним или несколькими поздними проявлениями сахарного диабета:
1) 2 макроангиопатиями 0 (атеросклероз сосудов мозга, сердца, почек или сосудов нижних конечностей);
2) 2 микроангиопатией 0 (капилляры почек или сетчатки глаза);
3) 2 нейропатией 0 - нарушением проводимости периферических и/или вегетативных нервов.
Атеросклероз у больных сахарным диабетом развивается раньше обычного. Более того, принято считать, что сахарный диабет сопровождается ускоренным старением организма. Предполагают, что атеросклероз при этом может быть усилен по крайней мере тремя путями:
1) под действием избыточного количества СТГ может усиливаться пролиферация гладкомышечных клеток;
2) повышенный синтез тромбоксана способствуют адгезии тромбоцитов и выделению митогена;
3) при диабете как одно из проявлений характерной липемии повышен уровень ЛПНП и снижению содержания ЛПВП. В результате пагубный эффект ЛПНП усиливается.
Рядом с геном инсулина обнаружен участок ДНК, состоящий из 2500 пар оснований (U-аллель), который служит постоянным генетическим маркером предрасположенности к атеросклерозу не только при типе II, но при типе I, а также у лиц без диабета. Таким образом, предрасположенность к атеросклерозу может быть генетической и ре-
- 21 -
ализоваться у больных сахарным диабетом чаще, чем у лиц без него.
2Микроангиопатии 0 при сахарном диабете чаще всего проявляются поражениями капилляров почек и сетчатки глаза. Поражение почек
(синдром Киммелстила-Уилсона) при сахарном диабете является основной причиной смерти молодых лиц. Диабетическая ретинопатия в настоящее время в США является одной из ведущих причин слепоты (85%).
В основе этих состояний лежат биохимические изменения при сахарном диабете. Базальная мембрана клубочков при сахарном диабете содержит избыточное количество гликопротеинов. Более того, в почках возрастает активность фермента глюкозилтрансферазы, ответственной за модификацию гликопротеинов. Избыточное гликозилирование белков (гемоглобина, альбумина и других) приводит к их повышенному отложению в микроциркуляторном русле, что и проявляется в виде микроангиопатии.
2Диабетическая нейропатия 0 может затрагивать деятельность практически любой системы организма и имитирует многочисленные неврологические заболевания. В процесс могут вовлекаться чувствительные, двигательные и вегетативные нервы. Нейропатия может протекать с демиелизацией волокон или без нее. Вегетативная дисфункция при сахарном диабете, как правило, проявляется постуральной гипотензией, импотенцией, нарушениями функции ЖКТ и т.д.
На сегодняшний день можно только предположительно назвать патогенетические механизмы, определяющие развитие этого вида осложнений.
Несомненно, что свой вклад вносит 2 сорбитоловый 0 путь метаболизма глюкозы:
1) глюкоза _ 5 альдозоредуктаза. 0 сорбитол + НАДФ
2) сорбитол _ 5 сорбитолдегидро. 0 фруктоза + НАД 5. 0Н Интенсивность этого пути определяется доступностью глюкозы.
Таким образом, гипергликемия активирует эту реакцию, что приводит к накоплению сорбитола и фруктозы и тем самым к осмотическим сдвигам во внутриклеточной среде.
Последнее сопровождается гипоксией нервных клеток и нарушением их функции.
Нарушение нервной проводимости при сахарном диабете может быть связано со снижением уровня миоинозитола в нервной ткани. Это циклический гекситол, синтезируемый в нервной ткани из глюко-
- 22 -
зы и необходимый для синтеза фосфолипидов клеточной мембраны.
Показано, что при сахарном диабете нарушается 2 аксоплазмати- 2ческий ток 0, т.е. транспорт белков и нейромедиаторов из тела клет-
ки по аксонам различной длинны.
Общая черта всех описанных нарушений - их исчезновение в условиях лечения сахарного диабета, по крайней мере, до развития макроморфологических изменений.
Осложнение сахарного диабета, требующее немедленной помощи и точной диагностики - 2 диабетическая кома 0. В зависимости от того,
какой метаболический компонент сахарного диабета ее определяет,
различают кетоацидотическую, гиперосмоляльную и лактацидемическую
кому.
2Кетоацидотическая кома 0 - возникает при накоплении большого количества кетоновых тел (до 3-5 ммоль/л) в крови, а затем и в
моче. Плазменная гипергликемия вызывает осмодиурез, дегидратацию,
вторичную гипоNа- и гипоКемию. У больных развивается дыхание типа
Куссмауля, гипотензия и ацидоз, от больного пахнет ацетоном. По-
тери воды составляют иногда 5-8 л, Nа 5+ 0 и К 5+ 0 - по 300-500 ммоль.
Гиперосмолярный синдром способствует отеку мозга. Сахар в крови повышается до 22-55 ммоль/л, в моче - 220-250 ммоль/л. Довольно быстро развивается депрессия ЦНС. При тяжелом кетоацидозе больные приобретают резистентность к инсулину. По-видимому, это обусловлено различными причинами, а именно: 1) высоким уровнем СЖК в крови; 2) высокими концентрациями антагонистов инсулина; 3) самим ацидозом.
Некоторые исследователи считают, что основной причиной инсулинорезистентность в этих условиях служат сами ионы Н 5+ 0. Ацидоз
препятствует действию инсулина, нарушая гормон-рецепторные взаимодействия на мембране, а также угнетает гликолиз на этаже фосфофруктокиназы.
2Гиперосмолярная кома без кетоза 0 возникает за счет гипергликемии (выше 325-350 мосмоль/кг) и гипернатриемии, которая возникает вследствие неравномерной потери Nа и воды при глюкозурии. Этот вид комы проявляется беспокойством больного, делирием, мышечной гипертонией, судорогами. Смертность при этом виде комы около 40%. Наблюдается выраженный осмодиурез, глюкозурия, глюкоза в плазме увеличивается до 30-100 ммоль/л. Не сопровождается кетозом, поскольку наблюдается только у больных с частично сохранившимся ост-
- 23 -
ровковым аппаратом. При этом сохранившееся количеством бета-клеток обеспечивает выделение некоторого количество инсулина, достаточного для торможения липолиза и предупреждения кетоза.
2Лактацидемическая кома 0 может возникать как больных с сахарным диабетом, так и без него, при других заболеваниях. При сахарном диабете лактацидоз может возникать: 1) в сочетении с кетозом; 2) в сочетании с гиперосмоляльной комой без кетоза (у 40-60% больных); 3) как спонтанное нарушение обмена веществ; 4) в связи с недостаточностью кровоснабжения тканей вследствие кардиогенного, гиповолемического или септического шока.
Из-за нарушения ресинтеза гликогена из лактата и затруднением его метаболизма в цикле ТКК, содержание молочной кислоты возрастает в 1,5-2 раза. Клинически это проявляется глубоким затрудненным дыханием, дегидратацией, болями в животе.
2О гипогликемической коме 0 мы уже говорили.
Подводя итог нашей лекции, следует сказать, что нарушение метаболизма углеводов, помимо собственно нозологических форм, встречается практически при любой, казалось бы, никак не связанной с этим, патологии. Прошли времена, когда начинающему студенту можно было сказать: "Вот те физиологические факты, которые вы должны знать, чтобы стать врачом". Современная медицина содержит больше вопросов, нежели ответов. Ваша задача - интегрировать для себя основные постулаты патофизиологии и клинических дисциплин, ни одна из которых не может существовать без связи с метаболизмом.