План.
Введение.
Нарушения обмена белков.
Нарушения обмена углеводов.
Нарушения обмена липидов.
Нарушения минерального обмена.
Лечение заболеваний обмена веществ.
Список использованной литературы.
Введение.
Обмен веществ - это набор химических соединений, обеспечивающий жизнедеятельность и рост клетки. Обмен веществ – это то, что является основой живого организма, это обмен между химическим составом человека и окружающей среды.
В обменных процессах нашего организма участвуют все химические и природные элементы – белки, жиры и углеводы. Выполняя каждый свою роль - белки, создавая строительный материал, а жиры с углеводами, регулируя баланс энергетических затрат – четко и слаженно взаимодействуют друг с другом. К ним в помощь приходят минеральные вещества и витамины, которые улучшают клеточную среду.
Обмен веществ состоит из двух сторон:
1. ассимиляция – синтез, создание и усвоение организмом новых веществ
2. диссимиляция – разложение, распад питательных веществ.
Эти процессы идут параллельно и всю жизнь. Различают следующие этапы:
1. Поступление питательных веществ в организм
2. Всасывание их из пищеварительного тракта
3. Перераспределение и усвоение питательных веществ (тканевый этап)
4. Выделение остатков продуктов распада, которые не могут усвоиться в организме
Процессы обмена веществ идут в организме быстро и интенсивно, хотя в организме нет высокого давления и температуры. Эта быстрота обеспечивается участием ферментов и других веществ.
Классификация:
Нарушения обмена белков.
Нарушения обмена углеводов.
Нарушения обмена липидов.
Нарушения минерального обмена.
Нарушения белкового обмена.
Белковый обмен занимает особое место в многообразных превращениях веществ, характерных для всех живых организмов. Биологическое значение белков определяется их многообразными функциями. Белки определяют микро– и макроструктуру отдельных субклеточных образований, клеток, органов и целостного организма, т.е. выполняют пластическую функцию. Белковый обмен обеспечивает непрерывность воспроизводства и обновления белковых тел организма.
Помимо пластической роли, белки выполняют уникальную, функциональную, т.е. каталитическую роль. Этой функцией не наделены ни углеводы, ни жиры.
Белки (соответственно и продукты их гидролиза – аминокислоты) принимают непосредственное участие в биосинтезе рада гормонов, биологически активных веществ и медиаторов. К ним относятся либерины и статины гипоталамуса, инсулин, ангиотензин, кинины, гистамин, серотонин и др. В последние годы стали известны пептиды, снижающие болевую чувствительность – эндорфины.
Белки (особенно альбумины) поддерживают онкотическое давление крови. Являясь гидрофильными коллоидами, они связывают определенное количество воды и удерживают ее в кровеносном русле.
Белки участвуют в сложной системе регуляции гомеостаза. Они поддерживают рН крови, представляя собой так называемый белковый буфер.
Главную роль в процессах мышечного сокращения и расслабления выполняют актин и миозин – специфические белки мышечной ткани. Сократительная функция присуща не только мышечным белкам, но и белкам ряда субклеточных структур, что обеспечивает тончайшие процессы жизнедеятельности клеток.
Основную функцию защиты в организме выполняет иммунная система, которая обеспечивает синтез специфических защитных белков–иммуноглобулинов. В качестве другого примера защитной роли можно привести участие ряда белков крови в процессе свертывания,
Белки выполняют транспортную функцию: они соединяются с различными веществами (гормонами, витаминами, жирами, медью, железом и др.), обеспечивая их доставку в ткани–мишени.
При определенных условиях, например, голодании, сахарном диабете белки могут использоваться как энергетический материал.
Таким образом, белковый обмен координирует, регулирует и интегрирует процессы обмена веществ в организме, подчиняя его сохранения вида, непрерывности жизни. Состояние белкового обмена определяется множеством экзо– и эндогенных факторов. Любые отклонения от нормального физиологического состояния организма отражаются на белковом обмене. Поэтому знание закономерностей этих изменений при конкретном патологическом процессе имеет важное значение для правильного понимания механизмов болезни и выбора тактики терапевтических мероприятий.
Нарушения биосинтеза и распада белков в органах и тканях
Белковый обмен обеспечивает непрерывность воспроизводства и обновления белков организма. Показано, что в среднем каждые 3 недели половина белковых компонентов человеческого тела полностью обновляется путем распада и ресинтеза. При этом общая скорость синтеза белков в организме в состоянии азотистого равновесия достигает 500 г в день, т.е. почти в. 5 раз превосходит среднее потребление с пищей. Естественно, что такой результат, может быть обеспечен только за счет повторного использования аминокислотных предшественников и продуктов распада белков. Белки органов и тканей нуждаются в постоянном обновлении. В конечном счете, животным необходим не белок как таковой, а определенные аминокислоты, освобождающиеся при его гидролизе. Известно, что у детей продолжительный недостаток гистидина приводит к нарушению образования гемоглобина к возникновению экземы. Дефицит основной аминокислоты аргинина не сказывается на нормальном росте, но может привести к нарушению сперматогенеза.
На величины потребностей в определенных аминокислотах существенно влияет состав общей смеси аминокислот, получаемой организмом; так, например, потребность в фенилаланине и метионине значительно уменьшается при достаточном обеспечении тирозином и цистеином, так как фенилаланин превращается в организме в заменимую аминокислоту тирозин, а метионин метаболизируется с образованием заменимой аминокислоты цистеина. Если в эксперименте молодые крысы получают лишь минимальные количества незаменимых аминокислот, то поразительным стимулом для роста животных оказывается введение в рацион некоторых заменимых аминокислот, например, глутаминовой кислоты и аргинина. В то же время введение в рацион больших количеств других аминокислот, особенно глицина, может привести к значительному замедлению роста. Для оптимального синтеза белков, следовательно, необходима сбалансированная смесь аминокислот.
В основе развития ряда патологических состояний в организме лежат нарушения динамического равновесия двух фаз метаболизма: анаболизма и катаболизма белковых структур. Патологические изменения в анаболической фазе могут возникать вследствие дефектов генетического кода и нарушений отдельных этапов биосинтеза белков: репликации, транскрипции, трансляции и посттрансляционных модификаций молекул. Чаше всего следствием таких нарушений является дефицит одного иди нескольких белков, что в зависимости от их функциональной значимости приводит к развитию различных клинических проявлений. Так, например, при сахарном диабете снижается белок–синтезирующая активность рибосом, что, по–видимому, связано с нарушениями процесса инициации. Установлено, что некоторые виды наследственных анемий человека – талассемии – характеризуются нарушением процесса трансляции β–мРНК или нехваткой белковых факторов трансляции. Есть данные, свидетельствующие о том, что прикрепление мРНК к рибосомам, а также процессу транслокации могут тормозиться дифтерийным токсином. К ингибиторам инициации можно отнести и ряд широко используемых антибактериальных антибиотиков, тормозящих присоединение аминоацил–тРНК на всех стадиях трансляции. К ним относятся антибиотики тетрациклинового ряда, аминогликозидные антибиотики (стрептомицин, неомицин, канамицин и др.). Образование аминоацил–тРНК и белка может быть подавлено препаратами салициловой кислоты. Показано, что афлатоксины – продукты жизнедеятельности гриба Aspergillus flavus, подавляют синтез ДНК и митоз клеток. Установлено, что некоторые антибиотики (рифамицины, рифампицин) нарушают матричный синтез РНК, подавляя активность ДНК–зависимой РНК–полимеразы.
В подавляющем большинстве случаев не представляется возможным говорить об изолированных нарушениях анаболической фазы белкового обмена, так как они обязательно сочетаются с нарушениями катаболизма. Это наблюдается при общем и белковом голодании, дефиците отдельных незаменимых аминокислот, изменениях в последовательности поступления аминокислот, так как белковый синтез подчинен закону "все или ничего". Выраженный дисбаланс процессов синтеза и распада белков имеет место при нарушении гормональной регуляции и влияний центральной нервной системы.
Наследственные дефекты биосинтеза белков
Генетически обусловленные нарушения структуры, а следовательно, и свойств белков представляют собой в сущности группу моногенных наследственных болезней. Она возникают в результате точечных мутаций как структурных, так и регуляторных генов и передаются в поколениях в соответствии с законами Менделя.
Фенотипические проявления этих заболеваний обусловлены функциональными свойствами белков, их органной и тканевой принадлежностью, значимостью для метаболизма и т.д. Следует отметать, что первичный генетический дефект ряда моногенных болезней (муковисцедоз, ахондроплазия, мышечные дистрофии и др.) пока на выяснен, но роль нарушений биосинтеза белков несомненна.
Энзимопатии являются наиболее изученной и представительной группой этих заболеваний, характеризующихся наследственной недостаточностью каталитической активности отдельных ферментов. Этот дефект наследуется, как правило, по аутосомно–рецессивному типу. Фенотипические проявления во многом обусловлены нарушениями биохимических закономерностей течения реакция. К ним относятся избыток субстрата, нерасщепляемого мутантным ферментом; недостаток продуктов реакции, катализируемой этим ферментом и, наконец, появление соединений, являвшихся продуктами функционирования смежных или побочных метаболических путей (например, при алкаптонурии, альбинизме, фенилкетонурии).
Иногда симптомы заболевания появляются под влиянием провоцирующих факторов. Примером могут служить гемолитические кризы у больных с дефицитом глюкозо–6–фосфатдегидрогеназы в эритроцитах при назначении противомалярийных и некоторых других лекарственных препаратов. В ряде случаев энзимопатии представляют собой тяжелые заболевания, симптомы которых появляются в раннем детском возрасте, как это имеет место при фенилпировиноградной олигофрении.
Выделение других групп генетически обусловленных дефектов белков, помимо энзимопатий, довольно условно, так как один и тот же белок может выполнять в организме несколько функций, в том числе и каталитическую, через которую и опосредуется физиологический эффект. Примером может служить выделение в отдельную группу наследственных дефектов синтеза факторов свертывания крови.
Общность функций белков, ответственных за транспорт веществ в организме, объединяет в одну группу заболевания с самыми различными клиническими проявлениями. Наиболее распространенными среди них являются гемоглобинопатии – наследственные дефекты синтеза гемоглобина, при которых возможно развитие серьезных нарушений транспорта газов в организме. К этой же категории относятся различные типы наследственных дислипопротеидемий, проявления которых связаны с нарушением транспорта холестерина и других липидов.
Генетические дефекты могут явиться также причиной нарушения синтеза структурных белков организма. Чаще всего это связано с патологическими изменениями структуры пластических белков соединительной ткани. Биохимические дефекты фибриллярного белка – коллагена объединяются в группу коллагеновых болезней, характеризующихся полиморфностью клинических проявлений. Врожденный адреногенитальный синдром связан с генетически обусловленной неполноценностью ферментных систем стероидогенеза в коре надпочечников. Недостаток ферментов (в первую очередь 21–гидроксилазы), участвующих в биосинтезе кортикостероидов, приводит к снижению продукции кортизола и накоплению в крови предшественников его метаболизма (17–окси–прогестерон, прогестерон). Растормаживание секреции кортикотропина стимулирует выработку андрогенов, которые оказывают вирилизирующее действие на детский организм. При глубоком дефиците 21–гидроксилазы также происходит резкое снижение биосинтеза альдостерона, в результате развивается сольтеряющий синдром.
Вторичные нарушения биосинтеза и распада белков в организме
Интенсивность фаз анаболизма и катаболизма белков в клетках зависит от их функционального состояния, изменения регуляторных влияний, характера развивающихся патологических процессов. Знание активности и соотношения этих фаз представляет определённый практический интерес. В ряде случаев реальная возможность для оценки метаболизма белков в органах и тканях появляется при исследовании белков крови. Это связано с тем, что белки плазмы крови синтезируются в клетках различных органов и систем: в печени, иммуноцитах, клетках системы мононуклеарных фагоцитов и т.д. Патологические и компенсаторные процессы в этих структурах отражаются в конечном итоге на показателях белкового состава плазмы крови. Другой механизм изменения белкового спектра крови заключается в том, что при нарушении целостности мембран клеток в кровь могут поступать белки, несвойственные нормальному составу крови. В данном случае речь идет о ферментах, определение изменений активности которых в крови имеет большое диагностическое и прогностические значение. Ряд патологических процессов в органах сопровождается повышением активности некоторых ферментов в крови – гиперферментемией. При развитии некрозов в отдельных органах (инфаркт миокарда, острые гепатиты и панкреатиты, отравления CCl4 и др.) вследствие разрушения клеток тканевые трансаминазы (аспартат– и аланинаминотгрнсферазы) поступают в кровь и повышение их активности в таких случаях является одним из диагностических тестов.
Активность кислой фосфатазы в сыворотке крови увеличивается при раке простаты, активность альдолазы возрастает при мышечной дистрофии. Увеличение активности амилазы в плазме крови наблюдается при острых панкреатитах, язве двенадцатиперстной кишки, в то время как при гепатитах, раке печени, остром алкоголизме активность этого фермента уменьшается. При заболеваниях печени и отравлении фосфорорганическими соединениями падает активность холинэстеразы. При инфаркте миокарда в плазме увеличивается содержание четвертой и пятой изоформ лактатдегидрогеназы.
Количественные изменения в белковом составе крови могут проявляться в виде: гиперпротеинемии и гипопротеинемии. Однако эти показатели далеко не всегда отражают и моющиеся изменения в белковом составе. В случае разнонаправленных изменений белковых фракций, а также при нарушениях синтеза отдельных белков, концентрация которых в плазме невелика, суммарное содержание белков остается неизменным. В связи с этим получил широкое распространение термин диспротеинемия. Его используют не только для обозначения изменений суммарного количества белков в крови, но и в случаях изменения соотношения в содержании отдельных белковых фракций. Появление в крови белков с измененной структурой, несвойственных здоровому организму, обозначается как парапротеинемия.
Уменьшение альбуминов проявляется не только в снижении содержания этой фракции в крови (гипоальбуминемии), но и сказывается на общем количестве белков – развивается гипопротеинемия, главным следствием которой является снижение онкотического давления крови и развитие отеков. Следует откатить, что гипопротеинемии могут быть связаны и с активацией процессов катаболизма при острых инфекциях, некоторых эндокринных заболеваниях и т.д. Часто встречаются гипопротеинемии, связанные с потерей белков, например, при кровопотерях, нефротическом синдроме, ожогах, обширных раневых поверхностях, в послеоперационном периоде, при злокачественных опухолях, лейкозах и т.д.
Нарушения биосинтеза некоторых белков плазмы крови часто не отражаются на общем их содержании, однако могут явиться причиной развития ряда патологических состояний. Примерами могут служить:
– геморрагические синдромы при нарушениях образования протромбина, фибриногена и других факторов свертывания крови;
– нарушения механизмов антимикробной резистентности при недостаточном синтезе компонентов системы комплемента;
– анемии, обусловленные недостаточностью трансферрина и ферритина – белков, необходимых для реутилизации железа;
– гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона) при нарушениях образования церулоплазмина, участвующего в транспорте меди.
Поступление в организм недостаточного количества белка приводит к нарушению функций кишечника и неэффективному использованию тех небольших количеств белка, которые поступают о пищей (ЛОНП, липопротеиду очень низкой плотности).
Патологические изменения белкового обмена на этапах биосинтезе и распада белков могут происходить из-за нарушения процессов регуляции, которые осуществляются нервной я эндокринной системами, Нервные влияния могут реализоваться либо прямым воздействием на метаболизм белков, либо опосредованно через железы внутренней секреции. Денервация органов и тканей приводит к нарушению их питания развитию атрофии. При этом происходит активация протеолиза и торможение биосинтеза белков. Примерами таких состояний могут служить прогрессирующие мышечные дистрофии, развивающиеся вследствие поражений вегетативной нервной система на различных уровнях.
Среди других факторов, ограничивающих синтез белка, следует отметить гипоксию. Дефицит кислорода в тканях вызывает нарушение всех видов обмена, в том числе и пластического. Биосинтез белка (как весьма энергоемкий процесс) снижается. Это особенно влияет на синтез тех белков, которые имеют короткое время полужизни, например, факторы свертывания. Концентрация аминокислот в крови повышается. Увеличивается содержание аммиака, снижается количество глутамина, устанавливается отрицательный азотистый баланс.
Нарушения выделения и конечных этапов метаболизма аминокислот
Одним из нарушений метаболизма аминокислот в организме является повышенное выделение их с мочой – гипераминоацидурии. Они могут быть следствием повышенного содержания аминокислот в крови, когда фильтрация аминокислот превышает возможность их реабсорбции. В этих случаях возникает генерализованная аминоацидурия, наблюдающаяся при белковом голодании, раневом истощении, тяжелых ожогах, кахектической стадии злокачественных новообразований, болезни Иценко–Кушинга и т.д. В развитии этих нарушений имеет значение относительная недостаточность процессов дезаминирования аминокислот в печени.
Гипераминоацидурии, развивающиеся вследствие нарушения реабсорбции в почечных канальцах, могут носить и наследственный характер. Генерализованная гипераминоацидурия наблюдается при синдроме Фанкони, для которого характерно усиление выведения аминокислот с мочой в сочетании с гиперфосфатурией и глюкозурией. При гепатоцеребральной дистрофии значительная экскреция аминокислот носит вторичный характер и связана с тем, что избыток выделяющейся меди образует в почках комплексные соединения с аминокислотами, которые не могут подвергаться реабсорбции.
Может наблюдаться также и избирательное снижение реабсорбции отдельных аминокислот. Примером может служить цистинурия, при которой нарушение реабсорбции цистина, обусловленное поражением транспортной системы диаминомонокарбоновых кислот, сочетается с повышенным выделением аргинина, лизина и орнитина. Ведущим в клинической картине этого заболевания является нефролитиаз – образование камней почки и мочевыводящих путей вследствие плохой растворимости цистина.
Аминокислоты в организме расщепляются до конечных продуктов. При этом углеродный скелет в общих путях катаболизма – цикле трикарбоновых кислот и терминальных механизмах биологического окисления распадается до углекислого газа и вода, а азотсодержащие функциональные группы – до конечных продуктов азотистого обмена: аммиака и мочевины. Процесс дезаминирования аминокислот осуществляется во всех органах и тканях. Синтез мочевины протекает в основном в печени. Транспортной формой аммиака в организме являются амиды дикарбоновых кислот: глутаминовой и аспарагиновой – глутамин и аспарагин. Азотистые группировки этих соединений являются поставщиками азота для синтеза мочевины в печени и процесса аммониогенеза в почках. Таким образом, ведущую роль в развитии нарушений конечных этапов метаболизма аминокислот играют патологические процессы печени и почек.
Индикаторным показателем, способным охарактеризовать состояние конечных этапов обмена аминокислот и адекватность функций печени к почек по обеспечению этих процессов, является остаточный азот крови. Наибольшей информативностью обладают не интегральные изменения этого показателя, то есть – азотемия – избыточное содержание всех азотсодержащих компонентов крови, а изменения содержания каждого из компонентов остаточного азота.
Нарушение функций гепатоцитов сказывается на активности процессов дезаминирования и трансаминирования аминокислот. Это проявляется в увеличении аминного компонента остаточного азота. Параллельно может наблюдаться нарушение мочевинообразовательной функции печени. В этих случаях увеличение содержания азота аминокислот, глутамина и аммонийных солей в крови сопровождается уменьшением концентрации мочевины. Возможно развитие изолированных нарушений мочевинообразовательной функции при наследственной недостаточности ферментов орнитинового цикла.
Наиболее частым следствием нарушения синтеза мочевины является накопление в крови аммиака, обладающего выраженным цитотоксическим эффектом, особенно для клеток нервной системы. В организме сформирован ряд компенсаторных процессов, обеспечивающих связывание аммиака. Установлено, что 80% аммиака, поступающего из кишечника через аортальную вену в печень, превращается в мочевину, четвертая часть образующейся мочевины секретируется в кишечник, остальное количество выводится почками. Аммиак, не прошедший через орнитиновый цикл, в присутствии глутаминсинтетазы и АТФ превращается в глутаминовую кислоту, а затем – в глутамин. Глутамин переносится кровью в печень и почки, где гидролизуется глутаминазой до свободного аммиака, превращающегося затем в мочевину или связывающегося с ионами водорода и выделяющегося в виде солей аммония с мочой. Последний процесс, названный аммониогенезом, является важным механизмом, направленным на поддержание кислотно-щелочного равновесия. Таким образом осуществляется цикл глутамина, представляющего собой одну из форм транспорта и резерва аммиака.
Общая активация катаболических реакций белкового обмена в организме приводит к равномерному повышению содержания всех компонентов остаточного азота. При этом повышение содержания аминокислот – гипераминоацидемия – сопровождается потерей их с мочой. Это наблюдается при преобладании катаболических гормонов – глюкокортикоидов, тироксина; при голодании, тяжелых хронических заболеван
Нарушения обмена углеводов.
Нарушения метаболизма углеводов классифицируют в соответствии с этапами процесса. Выделяют несколько таких этапов:
1. Поступление с пищей в желудочно-кишечный тракт, расщепление до моносахаридов в двенадцатиперстной кишке и верхнем отделе тонкого кишечника и всасывание их в кровь.
2. Депонирование углеводов.
З. Промежуточный обмен углеводов:
- анаэробное и аэробное расщепление глюкозы;
- взаимопревращение гексоз;
- процесс глюконеогенеза (синтез глюкозы из неуглеводных предшественников).
4. Выделение глюкозы через клубочковый аппарат почек с первичной (провизорной) мочой и ее полная реабсорбция в почечных канальцах.
Нарушение расщепления и всасывания углеводов
К числу наиболее типичных дефектов можно отнести недостаточность ферментов-дисахаридаз: сахаразы и изомальтазы, проявляющихся всегда сочетанно. В результате этого дисахариды сахароза и изомальтоза не расщепляются и не усваиваются организмом. Накапливающиеся при этом в просвете кишечника дисахариды осмотически связывают значительное количество воды, что становится причиной поноса (диарея). В этих условиях возможно также поглощение клетками эпителия некоторого количества дисахаридов. Однако они остаются метаболически неактивными и в неизмененном виде довольно быстро выводятся с мочой. При дефектах активности дисахаридаз нагрузка дисахаридами не вызывает гипергликемии в интервале 30-90 мин, как это имеет место у здоровых людей.
Нарушения всасывания.
Среди этиологических факторов нарушений всасывания углеводов выделяют следующие группы:
1) воспаление слизистой тонкого кишечника;
2) действие токсинов, блокирующих процесс фосфорилирования и дефосфорилирования (флоридзин, монойодацетат);
З) недостаток ионов Nа+, например, при гипофункции коры надпочечников;
4) нарушение кровоснабжения кишечной стенки;
5) у новорожденных и грудных детей возможна недостаточная активность пищеварительных ферментов и энзиматических систем фосфорилирования и дефосфорилирования углеводов. В качестве примера приводим синдром непереносимости лактозы без дефицита фермента лактазы и синдром врожденной недостаточности лактазы.
Нарушения депонирования углеводов.
В норме углеводы депонируются в форме гликогена. В молекуле гликогена может содержаться до миллиона моносахаридов. При этом происходит как бы кристаллизация гликогена и он не обладает осмотическим эффектом. Такая форма пригодна для хранения в клетке. Если бы такое количество молекул глюкозы было растворено, то из-за осмотических сил клетку бы разорвало. Гликоген является депонированной формой глюкозы. Он содержится практически во всех тканях. Особенно много его в печени и в мышцах, в клетках же нервной системы количество гликогена минимально. Гликоген мышц используется в качестве источника энергии при интенсивной физической нагрузке. Гликогенолиз в печени активируется в ответ на снижение концентрации глюкозы при перерывах в приеме пищи или в ответ на стрессовые воздействия. Основными гормонами, активирующими глико-генолиз, являются глюкагон, адреналин (эпинефрин) и кортизол.
К нарушениям депонирования углеводов, прежде всего, относится снижение синтеза гликогена, усиление распада гликогена и патологическое депонирование гликогена.
Снижение синтеза гликогена. Среди этиологических факторов отмечают, во-первых, токсические повреждения гепатоцитов (бактериальная и вирусная микрофлора, отравление фосфором, четыреххлористым углеродом и др.). Во-вторых, дефицит кислорода и, как следствие, выраженное снижение эффективности образования АТФ. В-третьих, снижение тонуса парасимпатической нервной системы. В четвертых, гиповитаминозы В и С. 5-я этиологическая группа включает эндокринные заболевания - сахарный диабет, тиреотоксикоз, недостаточность надпочечников (болезнь Аддисона).
Усиление распада гликогена. Усиление гликогенолиза в печени происходит во-первых, на фоне повышенной активности симпатической нервной системы; во-вторых, при увеличенной продукции гормонов - стимуляторов гликогенолиза (адреналина, глюкагона, тироксина и соматотропного гормона). Увеличение симпатических влияний и повышенная концентрация в крови гормонов-стимуляторов гликогенолиза наблюдается при интенсивной мышечной работе, шоке, лихорадке, эмоциональных нагрузках.
Патологическое депонирование гликогена. Это группа наследственных заболеваний, при которых вследствие генетических дефектов некоторых ферментов метаболизма гликогена происходит его избыточное накопление в различных органах, прежде всего в печени и скелетных мышцах. При некоторых типах гликогенозов синтезируется гликоген с нарушенной структурой. Описаны 12 форм гликогенозов. Чаще всего встречаются следующие
Нарушения промежуточного обмена углеводов
Выделяют три группы этиологических факторов, действие которых может привести к нарушению промежуточного обмена углеводов.
1. Гипоксия. Дефицит кислорода переключает клеточный метаболизм с аэробного на анаэробный тип, при котором основным источником энергии становится анаэробный гликолиз с образованием избытка молочной и пировиноградной кислот. При непродолжительной гипоксии избыток лактата и пирувата оказывает компенсаторное действие. Молочная кислота усиливает диссоциацию оксигемоглобина, расширяет коронарные сосуды. Кроме того, лактат поступает с кровью в печень (цикл Кори), где превращается при участии фермента лактатдегидрогеназы в пируват. Пируват в печени частично окисляется, а частично превращается в глюкозу (глюконеогенез). Таким образом лактат возвращается в метаболический фонд углеводов. Длительное существование избытка молочной кислоты в тканях приводит к дефициту субстрата окисления - глюкозы, что вызывает дальнейшее снижение эффективности синтеза АТФ. Дефицит макроэргов лежит в основе нарушения трансмембранного переноса ионов и повышения проницаемости мембран. В конечном итоге это приводит к значительным структурно-функциональным повреждениям в тканях, вплоть до гибели клеток.
2. Нарушения функций печени. В гепатоцитах часть молочной кислоты в норме ресинтезируется в глюкозу и гликоген. При поражении печени этот процесс нарушается, молочная кислота выходит в кровь, развивается ацидоз.
3. Гиповитаминоз. В1. Витамин В1 (тиамин) в результате процесса фосфорилирования превращается в кокарбоксилазу - простетическую группу ряда ферментов углеводного обмена. При недостаточности витамина В1 возникает дефицит кокарбоксилазы, что приводит к подавлению синтеза ацетил-КоА из пировиноградной кислоты. Последняя накапливается и частично переходит в молочную кислоту, содержание которой в связи с этим возрастает. Торможение окисления пировиноградной кислоты снижает синтез ацетилхолина, что вызывает нарушение передачи нервных импульсов. При возрастании концентрации пировиноградной кислоты в 2-3 раза по сравнению с нормой возникают нарушения чувствительности, невриты, параличи и др. Гиповитаминоз В1 приводит также к нарушению работы пентозофосфатного пути окисления вследствие понижения активности фермента транскетолазы.
Нарушение липидного обмена.
Выделяют два фактора риска нарушения липидного обмена:
1. Во-первых, это изменения частиц ЛПНП (гликозилирование, перекисное окисление липидов, гидролиз фосфолипидов, окисление апо В). Поэтому они захватываются специальными клетками, главным образом, макрофагами. Захват липопротеиновых частиц с помощью рецепторов протекает бесконтрольно. В отличие от апо В/Е - опосредованного эндоцитоза это не вызывает регуляторных эффектов, направленных на снижение поступления в клетку ХС, описанных выше. В результате макрофаги переполняются липидами, теряют функцию поглощения отходов и превращаются в пенистые клетки. Последние задерживаются в стенке кровеносных сосудов и начинают секретировать факторы роста, ускоряющие клеточное деление. Возникает атеросклеротическая пролиферация клеток.
2. Во-вторых, это неэффективное высвобождение холестерола из эндотелия сосудистой стенки циркулирующими в крови ЛПВП.
Факторы, влияющие на повышенный уровень ЛПНП у человека
- Пол - у мужчин выше, чем у женщин в пременопаузе, и ниже, чем у женщин в постменопаузе
- Старение
- Насыщенные жиры в диете
- Высокое потребление холестерина
- Диета с низким содержанием грубых волокнистых продуктов
- Потребление алкоголя
- Беременность
- Ожирение
- Диабет
- Гипотиреоз
- Болезнь Кушинга
- Уремия
- Нефроз
- Наследственные гиперлипидемии
Нарушения липидного обмена (дислипидемии) , характеризующиеся в первую очередь повышенным содержанием в крови холестерина и триглицеридов, являются важнейшими факторами риска атеросклероза и связанных с ним заболеваний сердечно-сосудистой системы. Концентрация в плазме крови общего холестерина (ХС) или его фракций, тесно коррелирует с заболеваемостью и смертностью от ИБС и других осложнений атеросклероза. Поэтому характеристика нарушений липидного обмена является обязательным условием эффективной профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
Нарушение липидного обмена может быть первичными и вторичными и характеризуются только повышением содержания холестерина (изолированная гиперхолестеринемия), триглицеридов (изолированная гипертриглицеридемия), триглицеридов и холестерина (смешанная гиперлипидемия).
Первичное нарушение липидного обмена детерминировано единичными или множественными мутациями соответствующих генов, в результате которых наблюдается гиперпродукция или нарушение утилизации триглицеридов и холестерина ЛПНП или гиперпродукция и нарушения клиренса ЛПВП.
Первичное нарушение липидного обмена можно диагностировать у пациентов с клиническими симптомами этих нарушений, при раннем начале атеросклероза (до 60 лет), у лиц с семейным анамнезом атеросклероза или при повышении содержания холестерина сыворотки > 240 мг/дл (> 6,2 ммоль/л).
Вторичное нарушение липидного обмена возникает, как правило, у населения развитых стран в результате малоподвижного образа жизни, потребления пищи, содержащей большое количество холестерина, насыщенных жирных кислот.
Другими причинами вторичного нарушения липидного обмена могут быть:
1. Сахарный диабет.
2. Злоупотребление алкоголя.
3. Хроническая почечная недостаточность.
4. Гипертиреоидизм.
5. Первичный билиарный цирроз.
6. Прием некоторых препаратов (бета-блокаторы, антиретровирусные препараты, эстрогены, прогестины, глюкокортикоиды).
Наследственные нарушения липидного обмена:
У небольшого числа людей наблюдаются наследственные нарушения обмена липопротеинов, проявляющиеся в гипер- или гиполипопротеинемии. Причиной их является нарушение синтеза, транспорта или расщепления липопротеинов.
Нарушения минерального обмена.
Нарушения минерального обмена - минеральные дистрофии. Минералы участвуют в построении структурных элементов клеток и тканей и входят в состав ферментов, гормонов, витаминов, пигментов, белковых комплексов. Они являются биокатализаторами, участвуют во многих обменных процессах, играют важную роль в поддержании кислотно-основного состояния и в значительной мере определяют нормальную жизнедеятельность организма.
Причины, частота и факторы риска.
Нарушения минерального обмена могут быть связаны с генетическими факторами или быть приобретенными состояниями (голодание, неправильное питание, лекарственные препараты, диарея, алкоголизм и др.).
Алиментарная профилактика нарушений обмена веществ.
Лечение болезней обмена веществ основывается на подборе соответствующей диеты, гормонотерапии, использовании для лечения веществ, имеющих специфическое сродство к отдельным железам внутренней секреции, терапии заболевания, являющегося причиной нарушения обмена веществ и энергии, и т. д. Кардинальное решение задачи лечения этих болезней связано с успехами генетической инженерии и направленной регуляции активности ферментов. Любое вмешательство в обменные процессы больного ребенка должно контролироваться с помощью соответствующих биохимических тестов. Энзимотерапия и индуцирование ряда ферментов с помощью введения гормонов коры надпочечников или щитовидной железы, а также нек-рых лекарственных средств и витаминов занимают все более заметное место в ряду мероприятий по коррекции нарушенного обмена веществ и энергии у детей. Отмечается так наз. пубертатный скачок роста, в механизме которого соматотропный гормон (гормон роста) не играет существенной роли (его концентрация в крови в этот период не повышается). Несомненное стимулирующее влияние на метаболизм в пубертатном периоде оказывает активация функции щитовидной железы. Допускают также, что в период полового созревания снижается интенсивность липолитических процессов. В дальнейшем регуляция гомеостаза у подростков становится устойчивой, поэтому тяжелых клин. синдромов, связанных с нарушением регуляции обмена, ионного состава жидкостей тела, кислотно-щелочного равновесия, в этом возрасте почти не встречается.
Основными путями профилактики нарушений обмена веществ и энергии являются сбалансированное питание, т. е. питание, качественный и количественный состав к-рого научно обоснован, включающее все витамины и микроэлементы в оптимальных для организма соотношениях, а также рациональный режим труда и отдыха, защита окружающей среды от токсичных веществ; в профилактике эндогенных нарушений (молекулярных болезней) - медико-генетическое консультирование, ранняя диагностика и лечебное питание.
Важное место в профилактике нарушений белкового обмена отводится рациональному питанию. При этом важное значение имеет присутствие в рационе всех видов незаменимых аминокислот. Особенно важно это для детского и подросткового организма, который использует большое количество белков в качестве строительного материала.
Полноценное белковое питание важно и для нормальной работы иммунной системы, которая синтезирует антитела.
В профилактике развития подагры, а также для уменьшения количества и частоты приступов большое значение имеют диетические ограничения в питании.
Это касается продуктов, содержащих большое количество пуриновых оснований (мясо, рыба и продукты из них). Необходимо также отказаться от употребления алкоголя.
Здоровье человека напрямую связано с качеством и сбалансированностью питания, и в результате - с правильным обменом веществ. "Мы есть то, что едим", - утверждает древняя мудрость.
В самом деле, издавна замечено, что наше здоровье и долголетие зависят от правильно сбалансированного питания, а с нарушением его связаны почти все существующие заболевания.
Основой рациона должна быть сырая растительная пища. Такие продукты содержат большое количество витаминов и антиоксидантов. Веским аргументом в пользу сырой пищи является и то, что клетчатка этих продуктов способствует развитию нормальной микрофлоры кишечника. А здоровая микрофлора продуцирует вещества, участвующие в процессе всасывания веществ в организм. Необходимо регулярно включать в пищевой рацион достаточное количество растительных волокон - целлюлозу, пектин, гемицеллюлозу, лигнин и др. Много растительных волокон содержится в любых видах капусты, в горохе, бобах, яблоках, сливах, огурцах, моркови, брюкве, злаках и других растительных продуктах.
В недельное меню должны быть включены продукты не менее 30 наименований. Предпочтение должно быть отдано хлебу из муки более грубого помола, менее обработанным крупам и растительным маслам. Должно быть ограничено потребление белого сахара и других очищенных углеводов.
Пища должна содержать сбалансированные количества белков, жиров, углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов. Сокращение одного из видов питания может отразиться на здоровье людей. Синтетические добавки к пищевым продуктам, их токсическое действие нарушают физиологическое равновесие организма на всех уровнях (Востоков В. Ф., 1991).
Пища не всегда содержит необходимое для жизнедеятельности человека количество витаминов и микроэлементов.
По мере углубления экономического кризиса значительные изменения претерпела структура питания населения. Так, дефицит полноценных белков в среднем составляет 25 % на душу населения, аскорбиновой кислоты - 70-80 %, недостаточность витаминов группы А, В, РР, фолиевой кислоты выявляется у одной трети населения, во многих случаях поливитаминная недостаточность сочетается с дефицитом железа.
Для большей сбалансированности питания в последние годы широко используются пищевые добавки (нутрицевтики).
Пищевые добавки не лечат в прямом понимании этого слова, а мобилизуют на борьбу с болезнью внутренние резервы организма, кроме того, многие из них способствуют эффективной очистке организма от продуктов распада и полураспада ("шлаков").
Наиболее простой, доступный и давно известный метод очистки организма - энтеросорбция, а вещества, используемые с этой целью, называются энтеросорбентами. Попадая в желудочно-кишечный тракт, сорбенты поглощают (осаждают) и выводят из организма микробы и их токсины, яды, продукты нарушенного обмена, аллергены и пр. Кроме того, пищевые добавки, а выбор их огромен, оказывают большую помощь в сбалансированности питания.
Поступление с пищей достаточного количества витаминов способствует нормализации обмена веществ в организме. Как известно, витамины регулируют обменные процессы и повышают резистентность (устойчивость) к неблагоприятным воздействиям среды. Витамин А способствует правильному созреванию эпителия желудочно-кишечного тракта, легких. Витамин Е предотвращает повреждающее действие продуктов распада жиров. Витамин С обладает противострессорным действием, уменьшает образование в желудке химических канцерогенов из белков и азотистых солей (они содержатся в качестве консервантов во многих пищевых продуктах). Эти витамины относятся к антиоксидантной (антиокислительной) системе. Эти вещества способны наряду с другими ферментами-антиокислителями обезвреживать свободные радикалы и другие токсические продукты.
Витамины В6 (пиридоксин) и В3 (никотиновая кислота) улучшают обмен веществ и настроение, так как увеличивают в мозге содержание одного из основных передатчиков нервного сигнала - серотонина.
Витамины Е и В6 содержатся в непросеянной муке и хлебе. Кроме того, витамина Е много в желтке яйца, салате-латуке, коричневом рисе, кашах из цельных зерен, в проросшей пшенице, а витамина В6 - в пивных дрожжах, печени, молоке, хлебе крупного помола.
Бета-каротин нетоксичен даже в больших дозах (в отличие от витамина А). Он оказывает антиоксидантное, антимутагенное действие, повышает устойчивость организма. При эпидемических обследованиях жителей различных стран установлено, что вероятность развития заболеваний возрастает при снижении бета-каротина в крови. По данным института питания РАМН, практически во всех регионах России и СНГ (особенно в крупных городах) в крови у взрослых и детей наблюдается снижение уровня бета-каротина, высокий дефицит бета-каротина обнаружен у курящих, больных или перенесших тяжелое заболевание, у лиц преклонного возраста. Физиологическая потребность в бета-каротине составляет 5-6 мг в сутки.
В настоящее время разработаны профилактические препараты бета-каротина. Водорастворимые его формы представлены такими препаратами, как "Бетавитон", "Веторон", хорошо зарекомендовал себя "Липосомальный бета-каротин". Для профилактического приема можно рекомендовать липосомальный бета-каротин, веторон. Дозу препарата и длительность курса установит врач.
Препарат "Бетавитон" - водная эмульсия бета-каротина с добавлением витаминов Е и С. В 1 мл эмульсии содержится 20 мг бета-каротина, 0,5 % токоферола ацетата (витамин Е) и 0,02 % аскорбиновой кислоты (витамин С). Дневную физиологическую потребность в бета-каротине обеспечивают 2-3 капли (0,3 мл) бетавитона. Бета-каротин не токсичен в больших дозах, и при длительном его применении никаких ограничений не существует.
Уменьшение потребления насыщенных животных жиров с 40 до 25 % или менее от общей калорийности пищи снижает риск возникновения атеросклероза, ожирения.
Журнал "Archives of Internal Medicine" сообщает о пользе средиземноморской диеты и ее эффективности для профилактики ожирения. Средиземноморская диета, т. е. питание, принятое в странах средиземноморского побережья, богата свежими фруктами, овощами, злаками, бобовыми и рыбой. Можно есть все перечисленные продукты, хлеб, небольшое количество красного вина, широко использовать оливковое масло. При этом необходимо ограничить употребление деликатесов, мяса, свинины, сливочного масла или сливок.
Оказалось, что люди, придерживающиеся средиземноморской диеты, реже болеют нарушениями обмена веществ, болезнями сердца и живут дольше. Ученые связывают этот феномен с особенностями самой диеты.
Список использованной литератцуры:
Мак–Мюррей У. Обмен веществ у человека. – М.: Мир, 1980. – 366 с.
Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов.– M.: Медицина, 1995. – 430 с.
Вельтищев Ю.Е., Ермолаев М.В., Ананенко А.А., Князев Ю.А. Обмен веществ у детей. – М.: Медицина, 2003. – 462 с.
Галлер Г., Ганефельд М, Яросс В. Нарушения липидного обмена. - М.: Медицина, 1999. - 334 с
Кон Р.М.,Рот К.С.Ранняя диагностика болезней обмена веществ. - М.:Медицина. - 1996. - 640 с.
Международная классификация болезней 10-го пересмотра (МКБ-10).
МР 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации.
Министерство здравоохранения и социального
Развития Российской Федерации
ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская
академия Росздрава»