Порушення білкового обміну

Білкам належить найважливіша роль у життєдіяльності орга­нізму. Вони становлять основу структурних елементів клітини, виконують функції ферментів і гормонів, транспортують біологічно активні речовини, створюють осмотичний тиск плазми та інших рідин, є потенційним енергетичним резервом. Значних запасів білків в організмі немає, тому вони повинні постійно синтезува­тися з амінокислот, що надходять з їжею. Добова потреба в білках — близько 120 г.

У патологічних умовах білковий обмін може порушуватися на всіх етапах — від процесів травлення до виведення азотистих шлаків. Якщо шлунковий сік містить невелику кількість соляної кислоти чи ферменту пепсину, білки не розпадаються на поліпеп­тиди. У дванадцятипалій кишці цей негідролізований білок не під­дається подальшому розщепленню трипсином і пептидазами під­шлункової залози. Вільних амінокислот, спроможних всмоктати­ся у кров, утворюється мало. Те ж саме стається, якщо сік підшлункової залози взагалі не надходить у кишечник (перетискування чи закриття вивідної протоки) або при ентеритах, коли залози кишеч­ника не виділяють достатню кількість ентерокінази — активатора трипсиногену. Травленню і всмоктуванню білків перешкоджає посилена перистальтика кишечника. У результаті цих порушень виникає аліментарна білкова недостатність.

Білки, які не гідролізувалися і не всмокталися в тонкій киш­ці, переходять у товсту, де піддаються гниттю і бактеріальному розщепленню. Це супроводжується утворенням великої кількос­ті амінів (гістаміну, тираміну, кадаверину, путресцину) і арома­тичних сполук (фенолу, індолу, скатолу, крезолу), здатних ви­кликати кишкову аутоінтоксикацію.

При багатьох патологічних станах змінюється вміст білків у крові (норма — 60-80 г/л). Збільшення їх кількості (гіперпротеіїнемія) виникає, як правило, внаслідок посиленого синтезу ¥глобулінів (антитіл) при запаленнях, інфекційних хворобах. Від­носне збільшення вмісту всіх білкових фракцій (альбумінів, глобулінів, фібриногену) може зумовлюватись зневодненням організму і згущенням крові (діарея в дітей, блювота, обширні опіки). Зменшення кількості білків у крові називають гіпопротеїнемією. Вона спостерігається у випадках недостатнього синтезу біл­ків (голодування, ентерит, цироз печінки), виходу їх за межі су­динного русла (крововтрата, ексудація) або виділення із сечею . внаслідок збільшення фільтрації чи зменшення реабсорбції в нирках (протеїнурія). Гіпопротеїнемія зумовлена, головним чином, і зменшенням альбумінової фракції. Порушення співвідношення між і білковими фракціями крові називають диспротеїнемією.

Іноді синтезуються білки, взагалі не властиві здоровому орга­нізмові, вони відомі під назвою парапротеїнів. До них належать макроглобуліни з молекулярною масою 1000-1600 кД, які з'яв­ляються у хворих з мієломною хворобою, а також кріоглобуліни, що випадають в осад, коли знижується температура навко­лишнього середовища.

Загальне уявлення про білковий обмін можна скласти на ос­нові дослідження азотистого балансу. Порівнюють кількість азо­ту, що надійшов в організм, з кількістю азоту, виведеного з орга­нізму. В нормі ці дві величини рівні. За добу здорова людина споживає і виводить 12-14 г азоту. Позитивний азотистий ба­ланс зустрічається в дітей у процесі росту, при вагітності, відго­довуванні, лікуванні чоловічими статевими гормонами. Негатив­ний азотистий баланс виникає під час голодування, проносу, при масивних опіках, розпаді пухлин, нирковій недостатності, тиреотоксикозі, отруєннях фосфором, миш'яком, сулемою. Інфек­ційна гарячка супроводжується так званим токсигенним розпа­дом білка, який відбувається під впливом продуктів життєдіяль­ності мікроорганізмів.

Кінцевий етап обміну білків завершується утворенням аміаку і сечовини. Спочатку білкові молекули розпадаються до аміно­кислот. Останні дезамінуються, і аміак іде у мітохондорії гепатоцитів на синтез сечовини, яка від нього у 18 разів менш токсич­на і виводиться нирками. Тому нагромадження аміаку в нормі не буває. Отже, сечовиноутворення — важливий фізіологічний ме­ханізм захисту клітин від токсичного впливу високих концент­рацій аміаку.

В умовах патології в крові може скупчуватися багато азотов­місних продуктів метаболізму, і загальна концентрація азоту буде зростати. Це явище називають гіперазотемією. Ступінь гіперазотемії залежить від рівня залишкового азоту крові, який визна­чається після осадження білків. Він складається з азоту, що входить до складу сечовини (50 %), амінокислот (25 %), кре­атину (5 %), креатиніну (2,5 %), сечової кислоти (4 %) та інших сполук. У здорових людей небілковий азот становить 15-25 ммоль/л і мало залежить від кількості спожитих білків. У хворих він може зростати в 5-Ю разів.

Гіперазотемія за походженням буває двох видів: продукційна і ретенційна. Продукційною гіперазотемією супроводжується ін­тенсивний розпад білкових молекул. Якщо це поєднується з по­рушенням функцій печінки (гепатит, цироз), то концентрація амінокислот і аміаку в крові зростає на фоні низького вмісту сечовини. Ретенційна гіперазотемія виникає в разі затримки кін­цевих продуктів білкового обміну в крові. Виведення їх з органі­зму утруднюється при гломерулонефриті у зв'язку з ослаблен­ням екскреторної функції нирок. Різке зростання залишкового азоту при цій патології відбувається, переважно, за рахунок се­човини. Ще більше затримується азот у термінальній стадії нир­кової недостатності (уремії).

З усіх речовин, що затримуються в крові при гіперазотемії, найбільший токсичний вплив чинить аміак. Дуже чутливий до нього головний мозок. Механізм токсичної дії аміаку уявляють так. У мозку аміак зв'язується з глютаміновою кислотою, яка перетворюється на глютамін. Кількість глютамінової кислоти зменшується, а заодно зменшується і кількість ос-кетоглютаро-вої кислоти, яка є її джерелом. Внаслідок цього сповільнюється цикл Кребса і зменшується утворення енергії в нейронах.

Морфологічним проявом порушення обміну білка в клітині є паренхіматозні білкові дистрофії (диспротеїнози). Суть їх поля­гає в зміні фізико-хімічних і морфологічних властивостей внут­рішньоклітинних білків. Вони піддаються або денатурації і коа­гуляції, тобто ущільненню, або, навпаки, розрідженню, гідрата­ції і коліквації. Зв'язок білків із ліпідами порушується, настає деструкція мембран. Завершуються такі зміни коагуляційним (сухим) або коліквативним (вологим) некрозом. До паренхіма­тозних білкових дистрофій належать зерниста, гіаліново-крапельна, водянкова та рогова дистрофії.

Зерниста дистрофія не є власне проявом альтерації, вона свідчить про функціональне перенапруження клітин при інтоксикаціях, інфекційних хворобах, гіпоксії. Електронномікроскопічними і гістоферментохімічними дослідженнями доведено, що в основі зернистої дистрофії лежить не накопичення білків у цито­плазмі, а гіперплазія, тобто збільшення числа ультраструктур паренхіматозних органів. їх розміри збільшуються, стають в'я­лими і тьмяними на розрізі (тьмяне набубнявіння).

У випадку гіаліново-крапельної дистрофії дрібненькі зерна білка зливаються у великі білкові краплі, які, збільшуючись, заповню­ють усе тіло клітини. Субклітинні структури при цьому руйнують­ся. Завершується гіаліново-крапельна дистрофія коагуляційним некрозом клітини. Зустрічається найчастіше в нирках і печінці. Функція органів при цьому знижується. Зміни незворотні.

Гідропічна, або водянкова, дистрофія характеризується по­явою в клітині вакуолей, наповнених цитоплазматичною ріди­ною, тобто в клітині з'являється надлишок води. Зумовлена во­дянкова дистрофія затримкою рідини в тканинах (серцеві або ниркові набряки, запалення, травми). Вона буває загальною і місцевою. Зустрічається в шкірі, скелетних м'язах, головному мозку, нирках, печінці, надниркових залозах. Органи і тканини збільшуються, набрякають. Вакуолі внутрішньоклітинної рідини відтискують ядро на периферію, останнє зморщується, ультра­структури руйнуються. На завершення водянкової дистрофії на­стає коліквативний (вологий) некроз клітини.

Для рогової дистрофії, або патологічного зроговіння, харак­терне надмірне утворення рогової речовини в епітелії шкіри (гіперкератоз, іхтіоз) або утворення рогової речовини там, де в нормі її не буває (патологічне зроговіння слизових оболонок — лейкоплакія).

Стромально-судинні білкові дистрофії виявляють у стромі ор­ганів і в стінках судин. До них належать мукоїдний набряк, фібриноїдний набряк, гіаліноз і амілоїдоз. Як правило, мукоїдний набряк, фібриноїдний набряк і гіаліноз є послідовними стадіями дезорганізації сполучної тканини. ^ основі ньото процесу ле­жить накопичення продуктів плазми крові в основній речовині внаслідок підвищеної судинно-тканинної проникності (плазморагія), а також деструкція основної речовини і волокнистих струк­тур з утворенням білково-вуглеводних компонентів, які не зу­стрічаються в нормі.

Мукоїдне набухання — це зворотні зміни сполучної тканини. За рахунок збільшення активності стрептокінази і гіалуронідази настає деполімеризація основної речовини. Внаслідок цього звіль­нюються глікозаміноглікани, які мають гідрофільні властивості. До них додаються білки плазми крові, переважно глобуліни. Роз­виваються гідратація і набряк основної речовини. Набрякають також колагенові волокна. Серед причин мукоїдного набухання найбільше значення мають гіпоксія, інфекційні та алергічні за­хворювання, ревматоїдні хвороби, атеросклероз, ендокринопа­тії. Патоморфологічні зміни локалізуються в стінках артерій, клапанах серця, ендо- і перикарді, стромі органів. Якщо усунути причину, то структура сполучної тканини відновлюється. Якщо ж причина продовжує діяти, то мукоїдний набряк переходить у фібриноїдний.

Фібриноїдним набряком позначають глибоку незворотну де­зорганізацію сполучної тканини, в основі якої лежить деструк­ція основної речовини і колагенових волокон з утворенням фібриноїду. Фібриноїд - складна речовина, до складу якої входять продукти розпаду колагенових волокон, основної речовини і біл­ки плазми крові. Обов'язковим компонентом фібриноїду є фібрин, звідси й назва "фібриноїдний набряк"; "фібриноїд". Як наслідок фібриноїдного набряку розвивається фібриноїдний нек­роз, тобто повна дезорганізація сполучної тканини. Зовнішній вигляд тканин при мукоїдному і фібриноїдному набряках мало змінений. Причини фібриноїдного набряку ті ж самі, що й мукоїд-ного. Він зустрічається, крім того, в артеріолах при гіпертоніч­ній хворобі й у капілярах ниркових клубочків при гломерулоне­фриті. У цих випадках фібриноїдний набряк має системний ха­рактер, але може бути й місцевим (у дні хронічної виразки шлунка, у трофічних виразках). Фібриноїдний набряк закінчується склерозом (утворенням рубця) і гіалінозом.

Паліноз, або гіалінова дистрофія, характеризується утворен­ням однорідної щільної напівпрозорої маси, подібної до гіалінового хряща. Гіалін — це фібрилярний білок, в утворенні якого беруть участь білки плазми крові, зокрема фібрин, а також про­дукти тканинного розпаду.

Розрізняють гіаліноз су­дин і гіаліноз власне сполуч­ної тканини. Гіаліноз судин розвивається, переважно, в артеріолах при гіпертонічній хворобі. Внаслідок підвище­ної проникності артеріол стінки їх просочуються біл­ками плазми крові, які разом із продуктами розпаду стінок артеріол ущільнюються, утворюючи гіалін. Такі ж зміни виникають у стінках артерій при цукровому діа­беті (діабетична ангіопатія). Гіаліноз власне сполучної тканини розвивається як нас-: лідок фібриноїдного набряку в рубцях, фіброзних злуках, у дні хронічної виразки шлунка. До гіалінозу клапанів серця при­зводить ревматичне ураження їх (рис. 6). Грубі спотворюючі руб­ці з гіалінозом, які часто виникають після опіків, особливо напал­мових, називають келоїдами. Гіаліноз — незворотний процес, хоча протягом тривалого часу рубці можуть розсмоктуватися.

Амілоїдоз характеризується появою аномального білка, якого в нормі немає. Цей складний фібрилярний білок фарбується, подібно до крохмалю, йодом у синій колір, звідси й назва "аміло­їд" - подібний до крохмалю. Механізм утворення амілоїду склад­ний і проходить чотири послідовні стадії: 1) передамілоїдна ста­дія, суть якої полягає в трансформації мезенхімальних клітин, що синтезують білки, в амілоїдобласти; 2) синтез амілоїдобластами основного компонента амілоїду — фібрилярного білка (фі­брил); 3) агрегація фібрил у каркас амілоїду (сітку); 4) з'єднан­ня каркаса з глікопротеїдами плазми і глікозаміногліканами тка­нини, в результаті чого утворюється складний глікопротеїд — амілоїд. Він локалізується, переважно, в стінках дрібних судин. Часті­ше уражаються капіляри ниркових клубочків (рис. 7), селезінки, рідше — міокарда, печінки, надниркових залоз, кишечника. Роз­різняють такі види амілоїдозу: первинний (ідіопатичний), причи­на якого невідома; спадковий (сімейний); набутий (вторинний), який виникає при масивному розпаді тканин в організмі; старе­чий; локальний пухлиноподібний.

Найбільше практичне значення має набутий (вторинний) амі­лоїдоз, який розвивається як ускладнення захворювань, що су­проводжуються розпадом тканини (кавернозний туберкульоз, абсцеси легень, бронхоектатична хвороба, масивні опіки, остео­мієліт) з утворенням амілоїдних речовин. Вони виводяться нир­ками, засмічують стінки капілярів клубочків і накопичуються в нирці. Орган ущільнюється, збільшується, набуває білого кольо­ру, а на розрізі — сального вигляду ("велика сальна нирка"). Такі зміни зумовлюють хронічну ниркову недостатність (уремію). Відкладається амілоїд і в органах по ходу колагенових волокон і в ретикулярній стромі. У селезінці він нагромаджується спочат­ку навколо артерій у вигляді напівпрозорої маси, подібної до зерен саго ("сагова селезінка"), а потім розповсюджується на всю пульпу органа ("сальна селезінка").

Змішані білкові дистрофії пов'язані з порушенням метаболіз­му як у паренхімі, так і в стромі органів і тканин. Вони виника­ють при розладах обміну складних білків — хромопротеїдів, нуклеопротеїдів й ліпопротеїдів.

Хромопротеїдами називають кольорові речовини, які надають тканині певного забарвлення. Вони поділяються на три групи: гемоглобіногенні, альбуміногенні й ліпогенні. До першої групи належать похідні гемоглобіну, міоглобіну, цитохромів і каталази (гемосидерин, гематоїдин, білівердин, білірубін), до другої — меланін (похідне амінокислоти тирозину), до третьої — жиро­розчинні пігменти (ліпофусцин, каротин).

Гемоглобіногенні пігменти. Гемоглобін складається з двох частин: білкової (глобін) і простетичної (гем, у структурі якого є чотири пірольних кільця і залізо). Гемоглобін знаходиться в ери­троцитах і виконує функцію переносника кисню від легень до тканин. Коли старі еритроцити руйнуються в макрофагах системи мононуклеарних фагоцитів (печінка, селезінка, кістковий мозок, легені), частина вільного гемоглобіну виходить у кров і забарв­лює плазму в червоний колір. У випадках масивного розпаду (гемолізу) еритроцитів він виводиться із сечею (гемоглобінурія). При цьому пошкоджуються артеріоли ниркових клубочків і утворюються гемоглобінові циліндри, які закривають просвіт ниркових канальців, перешкоджаючи відтоку сечі. Нирка збіль­шується, подразнюються навколониркові нервові сплетення, з'яв­ляється біль у попереку.

У тканинних макрофагах гемоглобін, який вивільнився внас­лідок руйнування еритроцитів, піддається деградації. Від нього відщеплюється глобін, а гем втрачає циклічну структуру і залі­зо. При фізіологічному розпаді еритроцитів з гему послідовно утворюються гемосидерин, білівердин і білірубін. За патологіч­них умов, коли посилюється внутрішньосудинний гемоліз ерит­роцитів (масивні опіки, травми, інтоксикації, гемолітичні анемії, переливання несумісної крові), названих вище пігментів утво­рюється більше і, крім того, з'являються нові — гематоїдин, гематини і порфирини.

Гемосидерин — залізовмісний пігмент, який при надмірному утворенні відкладається в тканинах. Розрізняють загальний і місцевий гемосидероз. Загальний гемосидероз виникає при по­силеному внутрішньосудинному гемолізі еритроцитів. Гемогло­бін поза еритроцитами поглинається макрофагами, які містяться в селезінці, лімфатичних вузлах, кістковому мозку, загрудинній залозі (тимусі), печінці. Внутрішньоклітинно гемоглобін пере­творюється в гемосидерин і скупчується в цитоплазмі. Такі мак­рофаги називають сидерофагами. Гемосидерин має коричнево-буре забарвлення, такого ж кольору набувають селезінка, печін­ка, лімфатичні вузли, кістковий мозок, загрудинна залоза.

Місцевий гемосидероз виникає в місцях крововиливів. Поза судинами еритроцити швидко фагоцитуються макрофагами, де гемоглобін перетворюється в гемосидерин. Якщо сидерофаги руйнуються, пігмент вільно відкладається у тканинах і зберігаєть­ся дуже довго. Це використовується в судовій медицині для агностики колишньої травми. Гемосидероз легень належить до місцевого, він розвивається при венозному повнокрів'ї. Переповнені венозною кров'ю судини розширюються, а проникність їх збільшується настільки, що еритроцити виходять у позасудинний простір (діапедез). В альвеолярних і стромальних макрофагах гемоглобін перетворюється в гемосидерин . Легені збувають коричневого забарвлення. Сидерофаги в харкотинні ззивають "клітинами серцевих вад".

Білівердин — продукт більш глибокої деградації гему в мак­рофагах: із нього видаляється залізо, а пірольне кільце розрива­ється ферментом гемоксигеназою.

Білірубін утворюється з білівердину. Він надходить у кров і :ає початок усім іншим жовчним пігментам. Спочатку утвоворюється так званий некон'югований (незв'язаний) білірубін. Він надходить у печінку, проникає в гепатоцити і зв'язуєть­ся там із глюкуроновою кислотою.

Утворюється розчинний кон'югований білірубін, який виводиться з жовчю у дванадцятипалу кишку. Далі він перетворюється на стеркобіліноген і в окисленій формі (стеркобілін) виводиться з калом і сечею. У жовчному міхурі й кишечнику під дією бактеріальних ферментів частина білірубіну відновлюється до уробіліногену, який через ворітну В вену повертається в печінку і розщеплюється нею до піролів. Унормі уробіліноген ніколи назовні не виводиться.

Якщо жовчні пігменти нагромаджуються в організмі, вони забарвлюють шкіру, слизові, склери, серозні оболонки і внутрішні органи в жовтий колір. Цей синдром називають жовтяницею.

Описані нижче гемоглобіногенні пігменти не належать до жовчних.

Гематоїдин — беззалізистий кристалічний пігмент яскраво-рожевого кольору, утворюється в центрі гематоми.

Гематини бувають трьох видів: малярійний пігмент, солянокислий гематин і формаліновий пігмент. Малярійний пігмент утворю­ється під впливом плазмодіїв малярії, які паразитують в еритроци­тах. Він забарвлює печінку, селезінку, лімфатичні вузли, головний мозок у чорно-бурий колір. Солянокислий гематин утворюється І при дії на гемоглобін соляної кислоти. Він з'являється в шлунку під час кровотечі, тому краї ерозії і виразки шлунка темно-коричневого кольору, а блювотні маси мають колір кави. Формаліновий пігмент : утворюється при фіксації тканин у формаліні.

Порфирини не відіграють помітної ролі в життєдіяльності організму. Невелика кількість їх виявляється в крові, тканинах і сечі здорових людей. Вони мають властивість підвищувати чутливість шкіри до світла і в цьому відношенні є антагоністами меланіну. Порушення обміну порфиринів називають порфиріями. Усі вони спадкового походження. При цьому підвищується рівень пігментів у крові (порфиринемія) і сечі (порфиринурія), виникають світлобоязнь, еритема, дерматит.

Із гемоглобіногенними пігментами пов'язане цвітіння синців:

синій колір зумовлений відновленим гемоглобіном, перехід до жовто-червоного — білірубіном, далі до яскраво-рожевого — ге-

матоїдином. Коричнева облямівка синця — гемосидерином.