новая папка / Документ

0

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА БЕЛКОВ

ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА БЕЛКОВ

Значение белкового обмена Для организма опреДеляется прежде всего тем, что основу всех его тканевых элементов составляют именно белки, непрерывно подвергающиеся обновлению за счет процессов ассимиляции и ДИССИМИляции своих основных частей — аминокислот и их комплексов. Интенсивность обмена белков в организме чрезвычайно велика. Исследования с введением аминокислот, меченых по азоту, показали, что в течение 5—7 дней половина всего белкового азота печени замещается меченым азотом, то есть подвергается обновлению. Если взять организм в целом, то полное обновление его белкового состава происходит примерно в течение 150 дней. Итак, первой особенностью белков живого организма является их непрерывный и очень интенсивный обмен.

Вторая особенность, характеризующая процессы белкового метаболизма, заключается в зависимости белков от их поступления в организм извне. В основе этой закономерности лежат следующие особенности: во-первых, белки содержат

азот, а во-вторых, животные организмы способны усваивать азот лишь в форме определенной химической структуры — аминокислот. Все растительные и животные белки состоят из комбинаций ДваДцати аминокислотных остатков. Входящие в состав белков аминокислоты подразделяются на две группы: заменимые СМИНОКИСлоты, недостаток которых в продуктах питания может быть восполнен за счет их эндогенного образования, и незаменимые (жизненно необходимые) аминокислоты, эндогенного синтеза которых не происходит, и которые, таким образом, должны поступать в организм извне, с продуктами питания. Для человека такими незаменимыми являются десять аминокислот: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейщш, твин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин. На основании большего или меньшего количественного содержания незаменимых аминокислот в различных пищевых белках судят об их большей или меньшей биологической ценности для организма. Животные белки, содержащие больше незаменимых аминокислот, чем растительные, биологически более ценны.

ТИПЫ БЕЛКОВОГО СИНТЕЗА

Поскольку белки находятся в состоянии непрерывного обновления, в клетках постоянно осуществляется генетически запрограммированный синтез белковых соединений, в котором выделяют четыре типа:

1. Синтез роста, связанный с развитием организма в целом. Он заканчивается приблизительно к двадцати пяти годам, то есть к моменту прекращения физиологического роста.

2. Стабилизирующий синтез, то есть определяющий репарацию белков, утраченных в процессе диссимиляции, и лежащий таким образом в основе их самообновления на протяжении всей жизни.

З. Регенерационный синтез, проявляющийся в период восстановления после белкового истощения, кровопотерь и т.д.

4. «Функциональный» синтез — образование белков, несущих специфические функции: ферментов, гемоглобина и др.

Уже из простого перечисления типов белкового синтеза видно, что любое воздействие, нарушающее этот процесс, может существенно повлиять на жизненные основы организма.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА БЕЛКОВ

Все виды патологии обмена белков можно свести к трем основным типам:

3. Нарушение биосинтеза белков;

4. Нарушение распада белков;

З. Извращения белкового обмена (Диспротеинозы).

Патофизиология нарушений биосинтеза белковых структур

Нарушения биосинтеза белковых структур могут возникать:

1. В результате недостаточного поступления белков с пищей — при полном или частичном (белковом) голодании, то есть при алиментарной недостаточности; 2. При патологии процессов расщештения белков в желудочно-кишешюм тракте и при нарушении всасывания аминокислот;

З. При нарушении синтеза белка в клетках.

Алиментарная недостаточность

Голод, хроническое недоедание — это бедствия, с которыми постоянно сталкивается человечество на протяжении всей своей истории. И хотя достоверной общей

статистики такого рода не существует, есть все основания полагать, что голод и сопровождающие его заболевания унесли больше жизней, нежели все войны, вместе взятые.

Как это ни парадоксально, но и в настоящее время, когда темпы научно-технической революции приняли «взрывной» характер, голод и хроническое недоедание охватывают все более значительные контингенты населения. Так, по данным ООН в настоящее время около 800 000 человек в мире голодает. В Африке южнее Сахары — это каждый третий, в Южной Азии — каждый четвертый. Ежедневно около 30 000 детей умирает от голода, а всего в мире ежегодно умирает от голода и болезней, связанных с недостаточностью питания, свыше 10 млн человек1

Существует значительное число форм алиментарной недостаточности, а также заболеваний, порожденных неполноценным питанием. Выделяют следующие основные виды голодания:

5. Абсолютное голодание полное прекращение поступления в организм пищи и воды;

6. Полное голодание — полное отсутствие приема пищи при сохранении приема воды;

З. Неполное голодание состояние, характеризующееся тем, что калорийность принимаемой пищи не покрывает всех энергетических затрат организма;

Берт де Бедер. «Solidair», Бельгия. — left.ru.

4. Частичное голодание калорийность принимаемой пищи полностью покрывает энергетические затраты организма, однако в составе пищи отсутствуют или имеются в недостаточном количестве те или иные питательные вещества (белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соединения и др.).

Абсолютное и полное голодание

Абсолютное и полное голодание катастрофичны по своим последствиям для организма, если на определенном этапе этого процесса поступление пищи и воды не возобновится. На 5—7-е сутки абсолютного и на 60—70-е сутки полного голодания неизбежно наступает смерть. В наши дни эти формы голодания встречаются относительно редко и, как правило, являются следствием экстремальных обстоя-

тельств, в которые попадает человек или группа людей (при стихийных бедствиях, например). Современной медицине гораз-

до чаще приходится иметь дело с неполным и частичным голоданием. Однако ниже будут подробно рассмотрены полная форма этого процесса, поскольку она позволяет «в чистом виде» проанализировать механизмы нарушений, возникающих в организме при прекращении поступления в него питательных веществ (в том числе и в первую очередь — белков).

Полное голодание следует рассматривать как состояние, связанное с переходом организма на эндогенное питание. Иначе говоря, для сохранения необходимого уровня энергетического обмена организм вынужден утилизировать имеющиеся в нем запасы питательных веществ, а также продукты, образующиеся при деструкции тканей. Полное голодание — это и длительно протекающий стресс, в результате которого активируются и перестраиваются ферментные системы, ответственные за процессы биосинтеза гормонов, обеспечивающих развитие общего адапта-

ционного синдрома.

Утилизация жировых запасов и атрофия тканей в процессе полного голодания приводят к постепенной потере массы тела. При этом атрофия главным образом затрагивает кожу, жировую ткань, скелетную мускулатуру, печень, почки, селезенку, легкие, кишечник и практически не

распространяется на нервную систему и сердечную мышцу, чья масса остается неизменноЙ вплоть до гибели организма, к моменту которой он теряет до 50 ⁰/0 веса.

В процессе полного голодания выделяется три периода: НачальныЙ (приспособительный), стационарный и терминальныГа

Длительность первого периода составляет 2—4 суток. В течение первых суток полного- голодания энергетические потребности организма в основном обеспечиваются за счет окисления углеводов, о чем свидетельствует тот факт, что Дыхательный коэффициент в это время ћизок к еДинице. Однако уже начиная со

вторых суток энерготраты организма на 84 ⁰/0 покрываются окислением Дров и только на 396 — углеводов. Синтез белка снижается, а усиливающийся их распад приводит к возникновению отрицательного азотного баланса и возрастанию количества аммиака в моче.

Во втором, наиболее длительном по времени (55—60 суток), периоде полного и тотально перестраивает свои ферментные системы для перехода на эндогенное питание (стационарный период). Практически на всем протяжении этого периода энергетические затраты на 90 ⁰/0 обеспечиваются за счет распада жира и окисления жирных кислот. Дыхательный коэффициент меньше еДиницы и иногДа может Даже опускаться до 0,7. Медленно, но постоянно нарастает кетонемия; отмечается креатинурия. Начиная со второй половины стационарного периода возникает и по енно развивается метаболический

ццд з. Однако в целом основные жизненные функции организма (температура тела, артериальное давление, частота пульса, уровень сахара в крови) остаются в пределах нормы, приближаясь к ее нижней границе.

Характерно изменяются моторная и

секреторная функции желудочно-кишечного тракта. В начале периода его моторика резко усилена (так называемая голодная моторика), потом ее интенсивность снижается. Выделение пищеварительных соков несколько увеличивается. дочном соке и секрете поджелудочной железьт возрастает содержание белков (алг бумины и глобулины), которые после расщепления до аминокислот усваиваются организмом и используются в качестве пластического материала. Как уже указывалось выше, основные энерготраты оргаНИЗМа компенсируются благодаря усиленной утилизации собственных жиров, однако потребность мышц в энергии в значительной степени обеспечивается расщеплением углеводов. При этом синтез глюкозы базируется на использовании аминокислот и жирных кислот (один из вариантов глюконеогенеза).

Ц....дџещьем, те минадщомт=териоде

полного голодания он длится 2—3 суток) в основе лавинообразно нарастающих нарушений большинства функццц-.организма лежат глубокие расстройства ферментных систем. Повышенный распад и утилизация белков не позволяюъорганизму вовремя и в достаточном количестве синтезировать многие ферменты. Деструкция ферментных систем начинается с энзимов, принимающих участие в окислитель«Восстановительных процессах; далее в него вовлекаются и другие ферментные системы. Наиболее долго сохраняют свою активность протеолитические фермент» Распад и дезактивацию ферментнык сис^е тем довершают и неизбежные при полном голодании авитаминозы Особенно группы В). Как известно, витамины этой группы активно используются организмом в качестве кофакторов многих окислительных ферментных систем. К концу терминального периода развиваются резко ЛтражейнВ1е сдвиги КОС (нарастает метаболический ацидоз), возникает гйТго протеинемия, снижается онкотическое давление крови, что, в свою очередь, может приводить к возникновению голодных отеков. Терминальный период заканчивается агонией и смертью в результате некомпенсированного ацидоза, ИНТОКСИкации организма продуктами наруп7енно-

го -обмена веществ, полной деструкции ферментных систем или присоединения любого инфекционного заболевания 60роться с которым организм уже не в состоянии, поскольку угнетение белкового синтеза сказывается как на антителообразовании, так и на фагоцитозе.

Абсолютное голодание по своему патогенезу весьма близко к полному голоданию, однако интенсивность нарастания нарушений при абсолютном голодании во мноцкраз-больте, чем при полном. Обезвоживание организма усиливает распад белков и аутоинтоксикацию продуктами обмена. Неизбежное при аб-

солютном голодании нарушение коллоидной структуры белков особенно отягощает состояние голодающих и в конечном итоге приводит к их гибели на 5—7-е сутки голодания.

Неполное и частичное голодание

Неполное и частичное голодание отличаются от полного прежде всего тем, что организм способен длительное время поддерживать свою жизнедеятельность в условиях недостаточного питания. Так как необходимые питательные вещества хотя и в ограниченном количестве, но поступают в организм, патогенез и исход неполното и частичного голодания зависят от двух факторов: насколько велик дефицит калорийности пищи и какие конкретно питательные вещества.щсутствуют или поступают в организм в недостаточном количестве.

Из всех видов неполного и частичного голодания ниже будут рассмотрены только некоторые формы белково-калорийной недостаточности, к сожалению, встречающиеся в голодающих странах.

Алиментарный маразм (атрексия, кахексия, чрезмерное исхудание). Это патологическое состояние, возникающее в результате длительного неполного голодания-(в форме белково-калорийной неДостаточности) и характеризующееся общим исхуданием, нарушением обмена веществ и расстройством функций большинства органов и систем организма.

В развитии алиментарного маразма отмечается длительный период сбалансированного голодания, когда организ« поддерживает свой гомеостаз, знаЧительно уменьшая расход энергии. Это проявляется снижением уровня основного обмена на 15—20 ⁰/0, а в отдельных случаях на 30 ⁰ 0. Однако чаще всего организм бывает не в состоянии полностью обеспечить энергетический баланс, так как периодический физический труд не компенсируется калорийностью и составом потребляемой пищи. В этом случае на энергетические нужды начинают расходоваться собственные запасы организма: ЛИПИДЫ жировых депо, тканевые белки, жиры и углеводы. Уровень сахара крови уменьшается до нижней границы нормы, периодически возникают приступы гипогликемии. В крови снижается содержание холестерина и триглицеридов ¹ . Постепенно нарастает концентрация молочной кислоты в крови, в моче появляются (и притом в значительных количествах) кетоновые тела. Возникает сначала компенсированный, а затем и некомпенсированный ацидоз.

Поскольку ведущим этиопатогенетическим фактором является белковая недостаточность пищи, наиболее серьезные нарушения наблюдаются со стороны белкового обмена. Падает концентрация протеинов плазмы крови, изменяется соотношение между различными ее белковыми фракциями, в частности, глобулины исчезают из плазмы быстрее, чем альбумины, Нарушается секреторная и инкреторная деятельность различных желез, в первую очередь желудочно-кишечного тракта. Постепенно развивается дистрофия органов и тканей. Явления дистрофии усиливаются еще и потому, что пищеварительная система в результате нарушения секреции желез не в состоянии достаточно эффективно усвоить даже те незначительные количества питательных веществ, которые попадают в организм. Снижение содержания белка в крови и тканевых жидкостях приводит к развитию плоДных отеков. При выраженном алиментарном маразме патологические изменения можно найти практически во всех органах и системах. Позже всего они затрагивают сердечно-сосудистую систему, однако в

1 Вместо термина нейтральный жир, отражающиЙ лишь особенность био- и гистохимических реакций с участием данного соедине-, ния, здесь и далее будет употребляться термин триглицериДы, характеризующий химический состав субстрата, о котором идет речь.

конечном итоге страдает и она: развивается браДикарДия, гипотония, замеДляется скорость кровотока.

Со стороны нейрогуморальной регуляции отмечаются расстройства функции ряда эндокринных желез (гипофиз, надпочечники, щитовидная и половые железы), а также определенные функциональные изменения в деятельности диэнцефально-гипоталамических отделов ЦНС. Могут наблюдаться явления паркинсонизма, снижение памяти. В дальнейшем при прогрессировании алиментарного маразма происходит распад личности. Снижается напряженность иммунитета, организм становится гораздо более восприимчивым к инфекционным заболеваниям — дизентерии, туберкулезу, пневмониям.

Если режим питания радикально не меняется, алиментарный маразм неизбежно приводит организм к гибели. Чаще все-

Рис. 47.

Детский алиментарный маразм, осложненный авитаминозом D, — тяжелый рахит (По: D.B. Jelliffe. The assessment of the nutritional status ofthe community. WHO. Geneva, 1966).

го смерть наступает как прямое следствие коматозного состояния, или ее вызывает присоединившаяся инфекция.

Алиментарный маразм в детском возрасте имеет много общего с алиментарным маразмом взрослых. Однако благодаря большой и постоянно растущей потребности детского организма в белках этот вид белково-калорийной недостаточности развивается более высокими темпами и при отсутствии качественных изменений в питании чаще, чем у взрослых, является непосредственной причиной смерти.

Дети при белково-калорийной недостаточности отстают в росте и психическом развитии, у них обнаруживаются истончение, поредение и депигментация волос, диффузная депигментация кожи, слоисто-пигментированный дерматоз, мышечное истощение, гепатомегалия. Наблюдаются характерные изменения внешнего облика (рис. 47): явления общего истощения, относительное увеличение мозговой части черепа, печень, выступающая из-под реберной дуги.

Дальнейшее развитие алиментарного маразма ведет к падению массы тела, значительному снижению количества белка в сыворотке крови, жировой дистрофии печени, возникновению голодных отеков.

Особого внимания заслуживает влияние белково-калорийной недостаточности на рост и развитие нервной ткани — корковые и подкорковые структуры головного мозга, особенно у детей в возрасте от 6 месяцев до З лет, когда в центральной нервной системе человека осуществляются процессы глиогенеза, миелинизации нервных волокон, происходит рост нервных клеток и устанавливаются нервные связи. Таким образом, даже если впоследствии, на более поздних этапах развития детского организма, алиментарная недостаточность устраняется, это обстоятельство не может полностью компенсировать вред, нанесенный психическому развитию ребенка.

Частной формой алиментарного маразма является психическое заболевание, получившее название «нервная анорексия». Нервная анорексия — это патология, характерная для лиц подросткового и юношеского возраста, преимущественно девушек, выражающаяся в чрезмерно упорном стремлении к похуданию. Для достижения этой цели больные ограничивают себя в еде вплоть до полного отказа от пищи, применяют интенсивные физические упражнения, ходьбу или бег на длинные дистанции, принимают большие дозы слабительных и мочегонных средств. При невозможности вынести длительное голодание больные едят, даже объедаются, но вызывают искусственную рвоту. Нервная анорексия очень тесно связана с другой патологией — дисморфоманией. Болезненное убеждение в излишней полноте приводит больных к мысли избавиться от этого недостатка, и начинается похудание «любой ценой» (по МВ. Коркиной с соавт.).

Патология расщепления белков и всасывания аминокислот

Причиной патологии процессов белкового синтеза являются заболевания пищеварительного тракта, которые приводят к нарушению расщепления белковых компонентов пищи и всасывания-аминокислот. Такие состояния могут возникать при оперативных вмешательствах на желудке и кишечнике, например, при резекции желудка и гастрэктомии, а также при массивной резекции тонкого кишечника.

При удалении значительной части желудка нарушение обмена белков будет связано не с тем, что пищевой комок не подвергается действию пепсина — протеолитические ферменты многократно сдублированы в желудочно-кишечном тракте,

а будет возникать в результате нарушения эвакуаторной функции оставшейся части желудка. Вследствие этого пищевой комок не подготавливается в достаточной степени к переработке ПРОТеОЛИТИЧеСКИми ферментами кишечника.

При патологических процессах в тонком кишечнике, при панкреатитах, которые ведут к нарушению поступления сока поджелудочной железы в кишечник, при камнях и опухолях протока поджелудочной железы возникают нарушения всасывания аминокислот. При воспалении стенки тонкого кишечника нарушается выработка фермента энтерокиназы, под влия-

нием которого трипсиноген переходит в трипсин, а последний, в свою очередь, катализирует трансформацию хемотрипсиногена в хемотрипсин. Следовательно, в этом случае произойдет серьезное нарушение расщепления белков до аминокислот, а это, в свою очередь, поведет к нарушенико белкового синтеза. Энтериты, как правило, усиливают перистальтику кишечника, вследствие чего пищевой комок быстро проходит по пищеварительному тракту и не успевает в достаточной степени расщепиться кишечными пептидазами. Наконец, Длительные воспалительные процессы в кишечнике грубо повреждают его стенку и нарушают выработку в ней АТ Ф. Процесс транспорта аминокислот через кишечную стенку идет с потреблеНИеМ энергии, недостаток которой может привести и к патологии белкового синтеза.

Нарушение синтеза белка в клетке

Для того чтобы на рибосомах могли осуществляться процессы белкового синтеза, необходима доставка к ним аминокислот. Поэтому все патологические состояния, привОДяЩИе к затруДнению мембранного транспорта, неизбежно будут сказываться на синтезе белка. К таким патологическим процессам относятся некоторые эндокринные расстройства, поскольку многие гормоны весьма существенно влияют на транспорт через клеточнут мембрану. Так, при сахарном диабете будет наблюдаться торможение белкового синтеза, поскольку инсулин обеспечивает

транспорт аминокислот в клетку. Соматотропный гормон гипофиза (соматотропин, СТГ) способствует формированию из рибосом их комплексов — полисом, на которых и осуществляется «сборка» белковой молекулы. СТ Г также оказывает влияние на процессы формирования инфорМаЦИонноЙ РНК в ядре клеток. Поэтому гипофункция передней доли гипофиза, ответственной за инкрецию СТ Г, ведет к резкому торможению белково-синтетических процессов и к замедлению развития организма. Малые дозы тиреоиДных гормонов стимулируют синтез белка. Именно поэтому при врожденной гипо-

функции щитовидной железы наблюдается резкое отставание организма в росте и развитии — возникает болезнь, известная под названием кретинизм.

Важная роль в регуляции рассматриваемых процессов принадлежит глюкокорТИКОИДНЫМ гормонам, вырабатываемым корой надпочечников. Во всех органах, кроме печени, на белковый синтез глюкокортикоиды влияют антианаболически, то есть они его тормозят. В печени глюкокортикоиды усиливают синтез белков, причем это характерно не только для здоровой, но и для патологически измененной печени. Механизм этого явления связан с тем, что эти гормоны стимулируют поступление в гепатоциты аминокислот. Поскольку во всех остальных органах кортикоиды проявляют свое антианаболическое действие, а на процессы распада белков не влияют, количество аминокислот в крови в этом случае будет нарастать. Циркулируя по сосудистому руслу, аминокислоты улавливаются печенью, вследствие чего в ней белковый синтез усиливается. Патология коры надпочечников, ведущая к ее гипофункции, неизбежно скажется на синтезе белков в печени, в которой, в частности, образуется такой важнейший для свертывания крови белок, как фибриноген.

Стимулирующим влиянием на белковый синтез обладают и половые гормоны, причем они облегчают проникновение аминокислот в основном в специфические для этих гормонов ткани, имеющие отношение к репродуктивной активности. Именно по данной причине угасание половой функции ведет к гипотрофии и обратному развитию этих тканей и органов. Естественно, что такие же изменения будут наступать и при патологических процессах, подавляющих выработку половых гормонов или гонадотропных гормонов передней доли гипофиза.

Говоря о влиянии нервной системы на процессы синтеза белка, необходимо отметить, что последние находятся под постоянным контролем и регулирующим влиянием нервных центров. При денервации органов в них резко снижается интенсивность белкового синтеза, что в дальнейшем приводит к развитию трофических расстройств — появлению в паренхиме органов атрофических изменений, образованию язв и т.д. Кроме того, нервная система опосредует свое влияние на процессы белкового синтеза через регуляцию деятельности эндокринных органов.

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ НАРУШЕНИЯ

РАСПАДА БЕЛКОВ В орпнизмЕ

Усиление распаДа белков может происхоДить при тяжелых Деструктивных процессах. Наиболее ярко эта форма патологии белкового обмена выражена при таком заболевании почек, как нефрозы. Разрушение почечной паренхимы, наступающее при этом заболевании, приводит к тому, что с мочой теряется очень большое количество белка, вследствие чего возникает значительный отрицательный азотистый баланс. Такая же картина наблюдается и при раковой кахексии, то есть при истощении организма, наступающем на заключительной стадии опухолевой 60лезни.