Тема 12: Патофизиология углеводного, белкового, жирового обменов.

Цель занятия:

Изучить причины и механизмы развития типовых нарушений углеводного, жирового, белкового обменов. Проконтролировать изучение этиопатогенеза различных видов голодания, в частности, квашиоркора и алиментарного маразма, подагры; изучение современных представлений об этиологии, патогенезе, проявлениях и осложнениях, общих принципах лечения и профилактики сахарного диабета; изучение этиопатогенеза и классификацию ожирения, этиопатогенеза атеросклероза и других нарушений липидного обмена.

Задачи:

Изучить влияние инсулина на углеводный обмен у мышей

Студент должен знать:

До изучения темы

1. Роль белков, углеводов, жиров в организме.

2. Современные представления о механизмах регуляции белкового, углеводного и жирового обменов.

После изучения темы

1. Виды и стадии голодания. Изменения обмена веществ и функций организма при голодании.

2. Нарушения энергетического и основного обмена. Роль нервной и эндокринной систем в патогенезе этих нарушений.

3. Нарушения основных этапов белкового обмена. Положительный и отрицательный азотистый баланс.

4. Причина нарушений обмена аминокислот, их роль в патологии. Этиология и патогенез подагры.

5. Нарушения углеводного обмена, гипо- и гипергликемия, их причины и виды. Экспериментальные модели недостаточности инсулина.

6. Сахарный диабет, его виды. Нарушения углеводного и других видов обмена и физиологических функций при сахарном диабете.

7. Нарушение основных этапов жирового обмена. Жировая инфильтрация и дистрофия. Гиперкетонемия. Виды ожирения.

8. Нарушение холестеринового обмена. Гиперхолестеринемия. Роль нарушений липидного обмена в развитии атеросклероза

Студент должен владеть методом творческого использования материалов по данной теме для решения задач.

Должен сформировать компетенции и трудовые функции: УК-1 (1.1), ОПК-5 (5.4), ПК-6 (6.1). Трудовые функции: А/02.7

Задания для самостоятельной аудиторной работы по указанной теме

1.Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия. Белковый обмен

Биологические функции белков.

1. Структурные белки, которые в зависимости от локализации подразделяются на внутриклеточные, мембранные и внеклеточные.

2. Запасные или секретируемые белки, т.е. белки тканей, связывающие железо и др. микроэлементы.

3. Защитные белки (иммуноглобулины, комплемент, факторы свертывания)

4. Каталитические белки (ферменты)

5. Энерготрансформирующие белки, которые участвуют в транспорте и накоплении АТФ, фотосинтезе.

6. рецепторные белки

7. Регуляторные белки.

Белковая недостаточность это нарушение поступления белка в организм. Различают первичную (экзогенную), связанную с голоданием и вторичную (эндогенную).

Вторичная белковая недостаточность связана с

1. расстройством переваривания и всасывания белков (гастрит)

2. повышенный распад белка в тканях (инфекционные болезни)

3. усиленная потеря белка (кровопотеря, травма)

4. нарушение синтеза белка (гепатиты)

Рассмотрим белковую недостаточность, связанную с голоданием.

Голодание — это типический патологический процесс, возни­кающий вследствие полного отсутствия пищи или недостаточного по­ступления в организм питательных веществ, а также в условиях резко­го нарушения состава пищи и ее усвоения.

Как классифицируют голодание?

По происхождению выделяют физиологическое, патологическое и лечебное голодание. Физиологическое голодание характерно для неко­торых видов животных во время зимней (сурки, суслики) или летней (пресмыкающиеся) спячки.

В зависимости от содержания выделяют следующие виды голода­ния.

1. Полное голодание: а) с употреблением воды; б) без употребле­ния воды (абсолютное).

2. Неполное голодание (недоедание).

3. Частичное голодание (качественное), если калорийность пищи покрывает энергетические затраты организма, однако в составе пищи отсутствуют те или иные питательные вещества.

Периоды патогенеза полного голодания с употреблением воды.

I. Период неэкономной траты энергии. П. Период максимального приспособления. III. Терминальный период.

Чем характеризуется период неэкономной траты энергии!

Его продолжительность — 2-4 сут. Характерно сильное чувство голода, обусловленное возбуждением пищевого центра. При полном голодании оно продолжается до 5-ти сут, а потом исчезает. Происхо­дит быстрое падение массы тела (исхудание). Основным источником энергии в этот период являются углеводы, о чем свидетельствует вели­чина дыхательного коэффициента, равная 1,0. Возникает гипогликемия, которая усиливает выделение глюкокортикоидов корой надпочечни­ков. Следствием этого являются усиление катаболизма белков в пери­ферических тканях, в частности мышечной, и активация глюконеогенеза в печени.

Основной обмен сначала несколько увеличивается, а затем посте­пенно уменьшается и становится на 10-20% меньше исходного. Разви­вается отрицательный азотистый баланс.

Что характерно для второго периода голодания — пе­риода максимального приспособления?

Средняя его продолжительность — 40-50 сут. Темпы уменьшения массы тела замедляются и составляют 0,5-1% в сутки. Чувство голода исчезает. Основным источником энергии являются жиры, о чем свиде­тельствует величина дыхательного коэффициента, равная 0,7.

Гипогликемия увеличивает поступление в кровь липолитических гормонов (адреналина, глюкокортикоидов, глюкагона). Вследствие это­го происходит мобилизация жира из депо — развивается гиперлипацидемия. Она, в свою очередь, является причиной усиленного образова­ния кетоновых тел в печени. Возникающая кетонемия, может приво­дить к негазовому ацидозу.

Основной обмен в этот период на 10-20% ниже исходного уров­ня. Азотистый баланс отрицательный.

Каковы потери в массе разных органов и тканей во втором периоде голодания?

Потеря массы во втором периоде голодания составляет: жировая ткань — 97%, селезенка — 60%, печень — 54%, семенники — 40%, мышцы — 31%, кровь — 26%, почки — 26%, нервная система — 4%, сердце — 3,6%.

Дайте характеристику третьего периода голодания. Этот период называют терминальным, потому что он предшеству­ет смерти. Его продолжительность — 2-3 сут. Происходит интен­сивный' распад тканей, развивается интоксикация. Основным источни­ком энергии являются белки, о чем свидетельствует величина дыха­тельного коэффициента, равная 0,8. Увеличивается выделение с мочой азота, калия, фосфатов (признаки деструкции клеток и тканевых бел­ков).

Смерть наступает при уменьшении массы тела до 50% от исход­ной.

Какие факторы определяют максимально возможную продолжительность полного голодания с употреблением во­ды?

I. Эндогенные факторы: а) вид животного; б) возраст; в) пол;

г) количество и качество жировых и белковых резервов организма;

д) общее функциональное состояние организма; е) мышечная работа.

Все указанные факторы влияют на продолжительность голодания, изменяя величину основного обмена. Чем выше уровень основного обмена, тем меньше продолжительность голодания, и наоборот.

II. Экзогенные факторы. Это факторы внешней среды, которые увеличивают энергозатраты организма. К ним относятся: а) низкая температура окружающей среды; б) высокая влажность воздуха;в) большая скорость движения воздуха.

Как рассчитать максимально Возможную продолжи­тельность полного голодания с употреблением воды?

Для такого расчета нужно помнить, что, во-первых, взрослый ор­ганизм погибает при потере 50% исходной массы тела и, во-вторых, потеря массы во втором, самом продолжительном периоде голодания составляет 0,5-1% в сутки.

Так, если исходная масса тела равна 70 кг, то смерть наступает при потере 35 кг. При условии, что в сутки теряется 0,5% исходной массы (0,35 кг), максимально возможная продолжительность II перио­да, а следовательно и голодания в целом, составляет 100 дней.

Что такое абсолютное голодание? В чем его особен­ность?

Абсолютным называют полное голодание без употребления воды. Его продолжительность в 2-3 раза меньше, чем продолжитель­ность полного голодания с водой.

При абсолютном голодании происходит усиленное расщепление жиров для образования эндогенной (оксидационной воды), в результа­те чего быстро развивается кетонемия и негазовый ацидоз. Тяжесть протекания абсолютного голодания обусловлена также накоплением большого количества конечных продуктов обмена и других токсиче­ских продуктов, для выведения которых из организма нужна вода.

. Назовите особенности неполного голодания.

Неполное голодание (энергетическая недостаточность) развивается,

когда энергетическая ценность пищи не удовлетворяет энергетические потребности организма.

Неполное голодание от полного отличают следующие особенно­сти:

1) продолжительность (неполное голодание может длиться меся­цы, годы);

2) более выраженные деструктивные изменения в тканях;

3)более значительное уменьшение основного обмена (на 30-40%);

4)развитие выраженных отеков вследствие уменьшения содержания белков в плазме крови;

5) большого падения массы тела не происхо­дит из-за задержки жидкости в организме;

6) восстановить жизнедея­тельность систем организма после неполного голодания намного труд­нее.

Что такое белково-энергетическая недостаточ­ность? Приведите примеры.

Белково-энергетическая недостаточность — это состояние, возникающее как результат сочетания неполного и качест­венного белкового голодания.

Примерами являются:

а) алиментарная дистрофия: Описана в осажденном Ленинграде во время второй мировой войны. В ее патогенезе кроме белковой и энерге­тической недостаточности имеют значение и дополнительные факторы: холод, физическое утомление, нервно-психическое напряжение;

б) алиментарный маразм. Развивается чаще у детей. На первое место выступает энергетическая недостаточность. Характеризуется общим истощением, нарушением обмена веществ, атрофией мышц. В развитии алиментарного маразма выделяют период сбалансированного голодания, когда организм поддерживает свой гомеостаз, уменьшив расход энергии (основной обмен уменьшен на 30%). Однако дальше на поддержание энергетического баланса начинают расходоваться собственные запасы организма (жиры, тканевые белки, углеводы). Поэтому в крови снижается глюкоза, холестерин, нейтральный жир, а также увеличивается молочная кислота. В моче появляется ацетон. Возникает вначале компенсированный, а затем некомпенсированный ацидоз.

в) квашиоркор. Развивается у детей в возрасте 3-6 лет. Главным в патогенезе является белковая недостаточность. Энергетический дефи­цит компенсируется избыточным потреблением углеводов.

Клинические синдромы характерные для белко­во-энергетической недостаточности.

I. Недостаточное поступление в организм белков приводит к на­рушению белоксинтетической функции печени. Это является причи­ной гипопротеинемии, которая, в свою очередь, обусловливает разви­тие онкотических отеков.

1. Энергетическая недостаточность является причиной уменьше­ния основного обмена. Это проявляется снижением температуры тела (гипотермией).

2. Атрофические синдромы. Их развитие связано с нарушениями пластического и энергетического обеспечения клеток.

Атрофические изменения развиваются во всех тканях, органах и системах организма.

Проявлением атрофических изменений в ЦНС является замедле­ние умственного развития, в пищеварительной системе — расстройства всасывания и диарея, в сердечно-сосудистой системе — гипотензия, в иммунной системе — уменьшение синтеза антител и повышение чув­ствительности к инфекциям, в красном костном мозге — развитие анемии, в скелетных мышцах — гиподинамия и мышечная слабость, в костях — задержка роста скелета, остеопороз. Нарушения со стороны кожи (шелушение, кератоз). Со стороны почек – дистрофические изменения проксимальных канальцев.

. Что такое частичное (качественное) голодание? На­зовите его виды.

Частичным (качественным) голоданием называют недостаточное поступление с пищей одного или нескольких питатель­ных веществ при нормальной энергетической ценности пищи.

Видами частичного голодания являются белковое, жировое, угле­водное, витаминное, минеральное, водное голодание.

Белковая недостаточность, связанная с поступлением незаменимых аминокислот, сопровождается характерными нарушениями.

1. Недостаток триптофана вызывает васкуляризацию роговицы и катаракту, гипохромную анемию.

2. Недостаток лизина вызывает задержку роста организма, понижение гемоглобина, эритроцитов, головную боль.

3. Недостаток аргинина вызывает угнетение сперматогенеза.

4. Недостаток лейцина вызывает угнетение роста.

5. Недостаток гистидина вызывает угнетение синтеза гемоглобина, развитие экземы.

6. Недостаток метионина вызывает жировую инфильтрацию печени

7. Недостаток валина вызывает задержку роста, развитие мышечной слабости, развитие кератозов.

НАРУШЕНИЯ БЕЛКОВОГО ОБМЕНА, ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ И АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ

Что такое положительный и отрицательный азоти­стый баланс? Приведите примеры.

У взрослого здорового человека количество азотистых веществ, выводимых из организма, равняется количеству, которое он получа­ет с пищей. Такое состояние называется азотистым равнове­сием.

В растущем организме, при беременности, при введении или из­быточной выработке анаболических гормонов, при откармливании по­сле истощающих заболеваний азота выводится меньше, чем поступает. В этом случае говорят о положительном азотистом балансе.

И наоборот, если азота выводится больше, чем поступает, то раз­вивается отрицательный азотистый баланс. Это может быть при го­лодании, потере белков через почки (протеинурия), кожу (ожоги), кишки (поносы); при тиреотоксикозе, инфекционной лихорадке.

Нарушения этапов белкового обмена.

1. Нарушение поступления в организм белков (рассмотрели выше).

2. Нарушение расщепления белков в желудке (гастриты с пониженной секрецией, ахилией, при резекции желудка, опухолях)

3. Нарушение всасывания в кишечнике (панкреатиты, опухоли, дуодениты, резекция)

4. Нарушение процессов синтеза белка.

Основные причины нарушения биосинтеза бел­ков в клетках.

1. Нарушения структуры генов, кодирующих информацию о строе­нии белков (мутации). Выделяют дефекты белков ферментной природы приводящих к развитию ферментопатий (более 600 разновидностей) и дефекты белков неферментной природы.

2. Яды и специфические ингибиторы мультиферментных комп­лексов, обеспечивающих процессы транскрипции, трансляции и пост­трансляционной модификации белков.

3. Дефицит незаменимых аминокислот.

4. Дефицит АТФ.

5. Нарушения образования транспортных и рибосомальной РНК, белков рибосом.

6. Снижение синтеза белка, связанное с нарушением регуляции синтеза нейроэндокринной или субстратной природы. Пример при сахарном диабете, заболеваниях щитовидной железы, надпочечников, гипофиза.

Нарушения следующих этапов могут вызывать расстрой­ства биосинтеза белков в клетка

1. Нарушения транскрипции — образования информационнойРНК на матрице ДНК.

2. Нарушения трансляции — синтеза полипептидных цепей из аминокислот.

III. Нарушения посттрансляционной модификации белков — фор­мирования их третичной и четвертичной структур.

Изменения белкового состава крови, которые могут возни­кать в условиях патологии

I. Гипопротеинемия — уменьшение содержания белков в плазме крови. Возникает, главным образом, за счет снижения количества аль­буминов и может быть приобретенной и наследственной.

К гипопротеинемии приводят голодание, алиментарная белковая недостаточность, заболевания печени, выход белков из кровеносного русла (кровопотеря, плазмопотеря, экссудация, транссудация) и потеря белков с мочой (протеинурия).

Гипопротеинемия приводит к уменьшению онкотического давле­ния плазмы крови, в результате чего жидкость выходит из кровенос­ных сосудов в интерстициальную ткань — развиваются отеки.

II. Гиперпротеинемия — увеличение содержания белков в плазме крови. Бывает относительной (сгущение крови) и абсолютной. Абсо­лютная гиперпротеинемия чаще всего обусловлена увеличением синте­за белков плазмы крови и, главным образом, у-глобулинов (антител).

Клинические проявления гиперпротеинемии связаны с увеличе­нием вязкости крови, изменением ее реологических свойств и, как следствие, нарушениями микроциркуляции.

III. Диспротеинемия — изменение соотношения между отдельны­ми белковыми фракциями крови. Может быть наследственной и при­обретенной. Часто связана с изменением спектра а- и у-глобулинов. Характерна для острых воспалительных процессов ("белки острой фа­зы воспаления"), диффузных заболеваний соединительной ткани, ау­тоиммунных заболеваний.

Иногда в крови появляются качественно измененные белки, в ча­стности, парапротеины и криоглобулины. Парапротеины — это иммуноглобулины, являющиеся продуктами единичных клонов лим­фоцитов. Их появление обусловлено пролиферацией отдельных антителосинтезирующих клеток, что бывает при патологических процессах опухолевой природы (миеломная болезнь, макроглобулинемия Валь-денстрема). Криоглобулины— это разновидность парапротеинов. Они представляют собой патологические белки со свойствами имму­ноглобулинов, преципитирующие при охлаждении.

Что такое продукционная и ретенционная гиперазоте­мия?

Гиперазотемия — это увеличение остаточного (небелкового) азота в крови. В норме остаточный азот на 50% состоит из азота моче­вины, около 25% его приходится на долю аминокислот, остальная часть — на другие азотистые продукты.

Продукционная (печеночная) гиперазотемия возникает вследствие нарушения образования мочевины, детоксикации азотистых продуктов в печени.

Ретенционная (почечная) гиперазотемия является следствием на­рушения выделительной функции почек.

Факторы, которые могут вызывать нарушение образова­ния мочевины в печени.

Нарушение синтеза мочевины может наблюдаться на заключи­тельных этапах развития недостаточности печени как один из призна­ков нарушения ее детоксикационной функции.

Возможны наследственно обусловленные нарушения мочевинообразования. Их причиной может быть недостаточный синтез целого ря­да ферментов: аргининсукцинатлиазы (аргининсукцинатурия), карба-моилфосфатсинтетазы и орнитинкарбамоилтрансферазы (аммониемия) и аргининсукцинатсинтетазы (цитруллинурия). Вследствие дефекта этих ферментов накапливаются промежуточные продукты орнитинового цикла, которые оказывают токсическое действие и изменяют метаболизм.

Следствием нарушения синтеза мочевины является накопление аммиака в крови и целый ряд тяжелых клинических проявлений, свя­занных с этим. Накапливаясь в больших количествах, аммиак связывается с глутаминовой и а-кетоглутаровой кислотами,. Поскольку кетоглутаровая кислота является одним из центральных метаболитов цикла Кребса, связывание ее с аммиаком ведет к нарушению функционирования этого метаболического пути и, как следствие, к нарушению реакций ресинтеза АТФ.

Уменьшение содержания АТФ в нервных клетках приводит к расстройствам процессов активного транспорта катионов, нарушению генерации нервных импульсов, изменениям величины мембранного потенциала.

Нарушения обмена белка могут происходить и на уровне метаболизма отдельных аминокислот. Нарушения обмена аминокислот связаны с генетически обусловленным нарушением синтеза ферментов, осуществляющих превращение аминокислот. Рассмотрим некоторые из них.

Нарушения обмена фенилаланина.

Наследственно обусловленным нарушением обмена фенилаланина является фенилкетонурия— заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования. Его причиной является генетический дефект фермента фенилаланингидроксилазы, в норме преобразующего фенилаланин в тирозин. При отсутствии указанного фермента окисление фенилаланина идет по пути образования фенилпировиноградной и фенилмолочной кислот. Однако этот путь обладает малой пропускной способностью, и поэтому фенилаланин накапливается в большом количестве в крови, тканях и спинномозговой жидкости, что в первые же месяцы жизни ведет к тяжелому поражению центральной нервной системы и неизлечимому слабоумию.

Нарушения обмена тирозина.

В зависимости от уровня генетических дефектов наследственно обусловленные нарушения обмена тирозина могут проявляться разви­тием тирозиноза, алкаптонурии, альбинизма, гомоцистинурия. Все эти заболевания на­следуются аутосомно-рецессивно.

Тирозиноз возникает вследствие генетического дефекта фер­мента — оксидазы парагидроксифенилпировиноградной кислоты. В ре­зультате эта кислота, являясь первым промежуточным продуктом обмена ти­розина, не превращается в гомогентизиновую кислоту, и поэтому накапливается в крови и вместе с тирозином выделяется с мочой. Наблюдается поражение печени и почек. В остром проявлении наблюдается гепатомегалия, рвота , асцит, лихорадка.

Алкаптонурия является следствием нарушения синтеза фермента окси­дазы гомогентизиновой кислоты, который превращает гомогентизиновую кислоту в малеил-ацетоуксусную кислоту. В результате в крови и моче появляется гомо­гентизиновая кислота. Моча при стоянии на воздухе, а также при до­бавлении к ней щелочи становится черной, что объясняется окислени­ем гомогентизиновой кислоты кислородом воздуха и образованием алкаптона. Гомогентизиновая кислота из крови проникает в ткани —хрящевую, сухожилия, связки, внутренний слой стенки аорты, вслед­ствие чего появляются темные пятна в области ушей, носа, на склерах. Иногда развиваются тяжелые изменения в суставах.

Альбинизм обусловлен дефицитом фермента тирозиназы. Вследствие этого не образуется красящее вещество кожи и волос — меланин. Организм, лишенный пигмента, становится очень чувстви­тельным к действию ультрафиолетового излучения.

Гомоцистинурия связана с дефектом фермента цистотионин-бета-синтетазы. Происходит усиленное превращение метионина в гомоцистеин, который в избытке тормозит образование коллагена.

Нарушение обмена лизина.

Развивается гиперлизинемия, что ведет к задержке умственного развития, низкорослость, глухота, судороги, разболтанность суставов. Характерен внешний вид – сросшиеся брови.

Большой интерес с точки зрения практического врача представляют нарушение обмена пуриновых оснований.

Подагра.

Подагра — это заболевание, в основе которого лежит накопле­ние в организме мочевой кислоты — конечного продукта обмена пуриновых оснований, входящих в структуру нуклеиновых кислот.

Для больных подагрой характерно увеличение уровня мочевой кислоты в крови (гиперурикемия). Гиперурикемия может сопровож­даться отложением солей мочевой кислоты в суставах и хрящах, где в силу слабого кровоснабжения всегда имеется тенденция к закислению среды, что способствует выпадению солей в осадок. Отложение солей вызывает острое подагрическое воспаление, сопровождающееся болью, лихорадкой и заканчивающееся образованием подагрических узлов и деформацией суставов.

Увеличение мочевой кислоты может быть первичным (метаболическим). Это связано с повышенной продукцией мочевой кислоты за счет ферментопатий или связано со снижением ее экскреции при гемолитических заболеваниях, псориазе.

Увеличение мочевой кислоты может быть вторичным при миелопролиферативных заболеваниях, болезнях почек, нехватке жидкости, отравлении свинцом, дегидротации наблюдаемой при несахарном диабете.

Что является факторами риска подагры?

Факторами риска в отношении подагры могут быть:

1. избыточное поступление пуринов в организм (употребление в пищу большого количества мяса, особенно с вином и пивом);

2. избыточное поступление в организм молибдена, который вхо­дит в состав ксантиноксидазы, переводящей ксантин в гипоксантин, который затем превращается в мочевую кислоту;

3. пол (чаще болеют мужчины);

4. пожилой возраст, для которого характерна возрастная гиперу­рикемия;

1. наследственное предрасположение в виде доминантно насле­дуемого повышения уровня мочевой кислоты в крови и, возможно, изменения факторов, поддерживающих мочевую кислоту в растворен­ном состоянии.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ

Гипогликемия – снижение уровня глюкозы в плазме до уровня, обуславливающего появление клинических симптомов.

Факторы определяющие развитие симптомов гипогликемии:

1. Пол больного;

2. Скорость снижения глюкозы в плазме;

3. Концентрация глюкозы в плазме, предшествующая ее снижению.

Признаки и симптомы гипогликемии обусловлены развитием:

1) нейрогликемии;

2) стимуляцией симпатоадреналовой системы.

Нейрогликемия обуславливает появление головных болей, утомляемости, помрачения сознания, галлюцинации и, наконец, судороги и кому. Активация симпатоадреналовой системы обуславливает сердцебиение, возбуждение, потливость, дрожь и чувство голода.

Классификация гипогликемии:

1. Гипогликемия натощак:

1.1. Эндокринная:

а) Избыток инсулина или инсулиноподобных факторов:

– островковоклеточные опухоли;

– внепанкреатические опухоли.

б) Дефицит гормона роста:

– гипопитуитаризм;

– изолированный дефицит гормона роста.

в) Дефицит кортизола:

– гипопитуитаризм;

– изолированный дефицит АКТГ;

– Адиссонова болезнь.

1.2. Печеночная:

а) болезни откладывания гликогена;

б) дефицит ферментов глюконеогенеза;

в) острый некроз печени:

– отравления гепатотропными веществами;

– вирусный гепатит.

г) застойная сердечная недостаточность.

1.3. Субстратная:

а) гипогликемии натощак при беременности;

б) гипогликемии новорожденных с кетозом;

в) уремия;

г) тяжелая недостаточность питания.

1.4. Прочие причины:

а) Аутоиммунная инсулиновая гипогликемия.

2. Гипогликемия после еды:

2.1. Спонтанная реактивная гипогликемия (идеопатическая).

2.2. После операций на ЖКТ (алиментарный синдром).

2.3. Ранние стадии сахарного диабета (диабет взрослых II тип).

3. Индуцированная гипогликемия:

3.1. Инсулиновая гипогликемия.

3.2. Гипогликемия, вызываемая препаратами сульфанилмочевины.

3.3. Алкогольная гипогликемия.

3.4. Наследственное нарушение толерантности к фруктозе.

Причинами гипогликемии могут быть

1. нарушения общего углеводного баланса: а)недостаточное поступление сахаров извне при голодании или длительных перерывах в приеме пищи; б)активное использование глюкозы в организме, например, при интенсивной мышечной работе;в) при поражениях почек, ведущих к потере глюкозы с мочой из-за нарушения реабсорбции.

2.Поражение печени, т.к. гликоген печени является основным углеводным ресурсом, поддерживающим уровень сахара в крови. Накопление гликогена в гепатоцитах обеспечивается синтезом его из глюкозы, поступившей в составе пищи, или синтезированной в процессе глюконеогенеза. Наследственные заболевания, обусловленные генетическими дефектами метаболизма гликогена, ведущие к нарушению синтеза и распада его, называются гликогенозами. Наиболее характерным, общим для них симптомом является гипогликемия. Помимо этого накопление избыточного гликогена в паренхиматозных клетках приводит к дистрофическим повреждениям органа с развитием соответствующей клинической симптоматики.

3.Нарушение глюконеогенеза, который обеспечивающий синтез глюкозы из неуглевод­ных источников. Любой механизм блокады этого цикла ведет к гипогликемии. Ингибирование ферментов этого цикла этанолом объясняет снижение устойчивости к переохлаждению у лиц в состоянии алкогольного опьянения, поскольку организм лишается легкоусвояемого источника энергии и тепла.

4. Нарушение баланса между регуляторными взаимодействиями инсулина и контринсулярными гормонами. Преобладающее влияние инсулина способствует проникновению глюкозы в клетки и активизирует вовлечение ее в метаболические реакции. Эта картина может сложиться при передозировке инсулина, при инсуломах и других опухолях инсулинпродуцирующих клеток панкреатической и внепанкреатической локализации, при недостаточности глюкокортикоидов и других контринсулярных гормонов.

Патогенез развивающихся нарушений и клинические проявления после уменьшения содержания глюкозы в крови ниже критического уровня – 2,8 ммоль/л – складываются

1.из компенсаторной активации симпатической нервной системы и

2. признаков энергетического голодания центральной нервной системы. Появляющиеся в начале субъективные проявления ухудшения состояния: утомляемость и слабость, беспокойство и внутренняя тревога, потливость и дрожь, в дальнейшем усугубляются мозговыми симптома­ми. Последовательность их развития предопределяется степенью зависимости различных отделов головного мозга от недостатка кислорода, так как дефицит глюкозы приводит к энергетическому голоданию, формируя состояние, получившее название «метаболической гипоксии». Прогрессирует слабость, сонливость, появляется спутанность сознания, некоординированные сокращения различных мышечных групп. Дальнейшее углубление гипогликемии вызывает гипогликемическую кому, ведущими проявлениями которой будут: глубокое торможение ЦНС, потеря сознания, снижение или отсутствие рефлексов. Крайним проявлением этого состояния будет исчезновение роговичного рефлекса, отсутствие которого в течение нескольких минут свидетельствует о наступлении необратимых изменений в головном мозге. Первоочередными терапевтическими мероприятиями при гипогликемической коме являются: внутривенное введение глюкозы и подкожное – раствора адреналина.

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ – увеличение количества глюкозы в плазме выше 6,6 ммоль/л. Кратковременное повышение уровня глюкозы представляет собой явление физиологическое и возникает после одномоментного приема больших количеств углеводов – так называемая алиментарная гипергликемия. Преобладание процессов возбуждения над тормозными, выраженное эмоциональное напряжение – также вызывают скоропроходящую гипергликемию.

Стойкая гипергликемия является, как правило, следствием дисбаланса в гормональной регуляции углеводного обмена, с превалирующим воздействием контринсулярных гормонов, что может быть результатом их избыточной продукции или инсулиновой недостаточности.

Гормоны, принимающие участие в регуляции углеводного обмена, разделяют на две группы: инсулин и контринсулярные гормоны.

Контринсулярными называют гормоны, которые по своим биологическим эффектам являются антагонистами инсулина. К ним относятся адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, соматотропный гормон.

Органы на которые действует инсулин.

В зависимости от чувствительности к инсулину все структуры ор­ганизма делят на три группы.

I. Абсолютно зависимые от инсулина. К ним относятся печень, мышцы (скелетные, миокард), жировая ткань.

2. Абсолютно нечувствительные. Это головной мозг, мозговое вещество надпочечников, эритроциты, семенники.

2. Относительно чувствительные (все остальные органы и ткани).

Основные биологические эффекты инсулина.

1. Гипогликемическое действие. Инсулин уменьшает содержание глюкозы в крови за счет:

а) угнетения процессов, обеспечивающих выход глюкозы из пече­ни в кровь (гликогенолиза и глюконеогенеза);

б) усиленного использования глюкозы инсулинозависимыми тка­нями (мышечной, жировой).

2. Анаболическое действие. Инсулин стимулирует липогенез в жи­ровой ткани, гликогенез в печени и биосинтез белков в мышцах.

3. Митогенное действие. В больших дозах инсулин стимулируетпролиферацию клеток

Под действием адреналина увеличивается содержание глюкозы в крови, так как он активирует гликогенолиз в печени и в мышцах .При этом молочная кислота, освобождаю­щаяся из мышечной ткани в кровь, идет на образование глюкозы в гепатоцитах .

Адреналин также угнетает поглощение глюкозы инсулинозависимыми тканями с одновременной активацией липолиза в жировой ткани; и подавляет секрецию инсулина

Глюкагон вызывает

1. Активацию гликогенолиза в печени.

2. Активацию глюконеогенеза в гепатоцитах.

Оба механизма являются цАМФ-опосредованными.

Глюкокортикоиды активируют процессы глюконеогенеза в печени, так как увеличивают

а) синтез соответствующих ферментов и увеличивают

б) содержание в крови субстратов глюконеогенеза — аминокис­лот — за счет усиления протеолиза в мышцах.

Кроме того, глюкокортикоиды уменьшают поглощение глюкозы инсулинозависимыми тканями.

Длительное воздействие больших доз соматотропного гормона сопровождается развитием инсулинорезистентности мышц и жировой ткани — они становятся нечувствительными к действию инсулина. Ре­зультат этого — гипергликемия.

Продолжительность гипергликемического эф­фекта контринсулярных гормонов.

Гипергликемическое действие адреналина продолжается до 10 мин, глюкагона — 30-60 мин, глюкокортикоидов — от нескольких часов до нескольких суток, соматотропного гормона — недели, месяцы, годы.

Стойкая гипергликемия развивается при серьезных нарушениях регуляции углеводного обмена и, чаще всего, является свидетельством формирующегося сахарного диабета. При этом возникает ряд повреждающих факторов:

Повреждающие факторы при гипергликемии:

1. увеличение осмотического давления плазмы;

2. выведение глюкозы с мочой;

3. нарушение обмена веществ (микроангиопатии, гликозилирование гемоглобина и т.д.).

сахарный диабет

Сахарный диабет— это болезнь, которая в нелеченном со­стоянии проявляется хроническим увеличением содержания глюкозы в крови — гипергликемией (определение ВОЗ, 1987).

Экспериментальные модели сахар­ного диабета

1. Панкреатический сахарный диабет — удаление у собак 9/10 поджелудочной железы (Меринг и Минковский, 1889).

2. Аллоксановый сахарный диабет — однократное введение живот­ным аллоксана — вещества, избирательно повреждающего р-клетки островков поджелудочной железы.

3. Стрептозотоциновый сахарный диабет — введение животнымантибиотика —стрептозотоцина, избирательно повреждающего [3-клет­ки островков.

4. Дитизоновый сахарный диабет — введение животным дитизона — вещества, связывающего цинк и таким образом нарушающего де­понирование и секрецию инсулина.

5. Иммунный сахарный диабет — введение животным антител против инсулина.

6. Метагипофизарный сахарный диабет — длительное введение животным гормонов аденогипофиза — соматотропного гормона, АКТГ.

7. Метастероидный сахарный диабет — длительное введение жи­вотным глюкокортикоидов.

8. Генетические модели сахарного диабета — выведение чистых линий мышей и других животных с наследственно обусловленной формой болезни.

Патогенетическая классификациясахар­ного диабета.

1. Спонтанный сахарный диабет (первичный) — представляет со­бой самостоятельную нозологическую единицу. На его долю прихо­дится около 90% всех случаев сахарного диабета.

Выделяют две разновидности спонтанного диабета: тип I, или инсулинозависимый (юношеский), и тип II, или инсулинонезависимый (диабет взрослых).

2. Вторичный сахарный диабет — является только признаком других заболеваний. Он, в частности, развивается при поражениях поджелудочной железы, эндокринных болезнях, сопровождающихся увеличением секреции контринсулярных гормонов, при сложных наследственно обусловленных синдромах (например, атаксия-телеангиэктазия).

Сравнительная характеристика сахарного диабета I и II типов.

Сахарный диабет I типа — инсулинозависимый. Он характеризует­ся абсолютной инсулиновой недостаточностью, которая возникает в результате гибели (3-клеток панкреатических островков. Развивается у особей молодого возраста, обычно до 30 лет. Поэтому его еще называ­ют ювенильным, или юношеским. Сопровождается кетозом — накоп­лением кетоновых тел. Необходимо лечение инсулином.

Сахарный диабет II типа — инсулинонезависимый. Он характери­зуется относительной недостаточностью инсулина или инсулинорезистентностью. Развивается у взрослых, обычно после 40 лет. Не сопро­вождается кетозом. В его лечении инсулин не применяют.

Причины развития сахарного диабета I типа. Сахарный диабет I типа является заболеванием с генетической предрасположенностью, в возникновении которого важная роль при­надлежит факторам внешней среды

Наследственная предрасположенность к диабету I типа обуслов­лена антигенассоциированым характером этого заболевания. Так, до­казана связь между возникновением сахарного диабета I типа и нали­чием определенных НЬА-генов (В8, В\у15, В\уЗ, В\у4) в главном ком­плексе гистосовместимости (МНС). Это наводит на мысль о значении аутоиммунных механизмов в развитии этой болезни.

Среди факторов внешней среды, способных повреждать (3-клетки панкреатических островков, большое значение имеют (3-цитотропные вирусы (вирусы Коксаки, эпидемического паротита, кори) и (3-цито-тропные химические агенты (например, аллоксан, стрептозотоцин).

Механизмы, которые лежат в основе развития абсолют­ной инсулиновой недостаточности при сахарном диабете I типа.

Генетическая предрасположенность, связанная с генами МНС, проявляется, с одной стороны, образованием аутоантител, способных избирательно повреждать (3-клетки островков поджелудочной железы, с другой, — уменьшением резистентности клеток к действию экзоген­ных повреждающих факторов ((3-цитотропных вирусов и химических агентов).

Все это вместе приводит к повреждению инсулярного аппарата и гибели (3-клеток (рис. 64). Образование инсулина прекращается.

Причины развития сахарного диабета II типа

1. Наследственная предрасположенность. Она, однако, в отличие от диабета I типа, не связана с генами главного комплекса гистосовме­стимости (МНС).

2. Ожирение. Оно отмечается у 80% больных. Поэтому выделяют две формы сахарного диабета II типа: а) с ожирением; б) без ожире­ния.

В отличие от диабета I типа факторы внешней среды не имеют особого значения в этиологии диабета II типа.

Патогенез сахарного диабета II типа с ожирением.

Условно выделяют два этапа патогенеза.

I. Гиперинсулинемический этап. Потребление большого количества пищи лицами с ожирением вызывает увеличение секреции инсулина (гиперинсулинемия). Эта реакция направлена на активацию процессов депонирования питательных веществ в жировой ткани.

В мышцах нет необходимости в действии инсулина. Поэтому они охраняют себя от избытка этого гормона уменьшением количества ре­цепторов на поверхности мышечных клеток. Развивается явление ин­сулинорезистентности мышечной ткани — ее чувствительность к дей­ствию инсулина падает.

II. Гипоинсулинемический этап . Повышенная нагрузка на инсулярный аппарат может приводить к функциональному истоще­нию (3-клеток. Этому способствуют генетически обусловленные их де­фекты и избыток в организме контринсулярных гормонов. Как следст­вие, количество секретируемого инсулина падает и развивается его от­носительная недостаточность. При этом действие инсулина на жиро­вую ткань сохраняется, так как на жировых клетках много рецепторов к ин­сулину, а на мышечную ткань уменьшается вследствие развившейся инсулинорезистентности.

Клинически это проявляется развитием гипергликемии, так как нет дей­ствия инсулина на мышечную ткань и отсутствием кетоза, так как сохра­няется действие инсулина на жировую ткань.

Внепанкреатическую недостаточность инсулина могут вызвать следующие причины:

а) нарушение превращения проинсулина в инсулин;

б) образование аномального инсулина;

в) высокая активность печеночных инсулиназ;

г) связывание инсулина сывороточными белками;

д) образование антител против инсулина;

е) аномалии инсулиновых рецепторов на поверхности перифери­ческих клеток.

Нарушения обмена веществ при сахар­ном диабете.

Сахарный диабет— это заболевание, при котором наруша­ются все виды обмена веществ: углеводный, жировой, белковый, вод­но-электролитный обмен, кислотно-основное состояние.

механизмы развития гипергликемии при сахарном диабете.

Абсолютная или относительная недостаточность инсулина при са­харном диабете вызывает развитие гипергликемии, в основе чего ле­жат следующие механизмы.

1. Увеличение поступления глюкозы в кровь из печени. Это объяс­няется тем, что снимается тормозное влияние инсулина на ферменты гликогенолиза и глюконеогенеза, вследствие чего увеличивается ин­тенсивность этих процессов в печени.

2. Уменьшение использования глюкозы инсулинозависимыми тканями. Это связано с тем, что при дефиците инсулина: а) уменьшается прони­цаемость клеточных мембран для глюкозы в мышечной (при обоих ти­пах сахарного диабета) и жировой (только при диабете Iтипа) ткани; б) уменьшается образование гликогена в печени и мышцах;

в) падает ак­тивность пентозного цикла в печени и жировой ткани;

г) уменьшается активность гликолиза во всех инсулинозависимых тканях;

д) происходит угнетение ферментов цикла Кребса в печени и мышцах;

е) нарушается превращение глюкозы в жиры в печени и жировой клетчатке.

Клинические признаки сахарного диабета обу­словлены гипергликемией

Можно выделить три группы таких признаков.

I.группа Гипергликемия, глюкозурия, полиурия, полидипсия (жажда). Глюкозурия возникает тогда, когда концентрация глюкозы в крови превышает так называемый "почечный порог", т.е. 10 ммоль/л.

Вследствие появления глюкозы во вторичной моче в ней увели­чивается осмотическое давление. Это вызывает осмотический диурез и полиурию.

Как результат полиурии развивается обезвоживание и жажда.

II.группа Высокая гипергликемия (свыше 30 ммоль/л) вызывает увели­чение осмотического давления крови, вследствие чего развивается де­гидратация тканей, особенно мозга. Это является причиной так назы­ваемой гиперосмолярной комы.

III группа . При гипергликемии существенно возрастает скорость нефер­ментативного гликозилирования белков то есть химического взаимодействия белков с глюкозой крови. Это вызывает структурные и функциональ­ные нарушения многих белков, что проявляется различными измене­ниями в организме, среди которых деформация и гемолиз эритроци­тов, нарушения свертывания крови, повышение проницаемости сосу­дистой стенки, помутнение хрусталика и др.

Нарушения жирового обмена при сахарном диабете.

1. Гиперлипацидемия — увеличение содержания в крови свобод­ных жирных кислот. Связана с активацией липолиза и подавлением липогенеза в жировой ткани вследствие нарушения баланса между ин­сулином и контринсулярными гормонами

2. Кетоз (гиперкетонемия и кетонурия). Увеличение содержания кетоновых тел в крови и появление их в моче связано с гиперлипацидемией

3. Гиперлипопротеинемия. Характеризуется увеличением содержа­ния в крови липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП).

4. Жировая инфильтрация печени. Как и Гиперлипопротеинемия, она является следствием избыточного поступления в печень свобод­ных жирных кислот. Последние выводятся из печени, превращаясь в триглицериды, а затем вовлекаясь в образование ЛПОНП, — развива­ется Гиперлипопротеинемия. Если возможности гепатоцитов формиро­вать мицеллы ЛПОНП исчерпываются, избыток триглицеридов откла­ дывается в печеночных клетках.

5. Похудение. При нелеченном сахарном диабете нарушается спо­собность жировой ткани превращать свободные жирные кислоты плазмы крови в триглицериды. Это связано с торможением липогенеза при отсутствии инсулина и подавлением реакций гликолиза, необхо­ димых для этого процесса.

Усиление липолиза под действием контринсулярных гормонов также способствует уменьшению массы жировой клетчатки.

6. Атеросклероз

Нарушения белкового обмена при сахарном диабете.

1. Аминоацидемией — увеличением содержания аминокислот в плазме крови .

В основе этого лежит уменьшение транспорта аминокислот в мы­шечные клетки , так как при отсутствии инсулина уменьшается проницаемость клеточных мембран для аминокислот и усиление протеолиза в мышцах, вследствие чего освободившиеся аминокислоты поступают в кровь.

Избыток свободных аминокислот поглощается печенью, где уси­ливаются процессы их превращения в глюкозу (глюконеогенез). Это, в конечном итоге, приводит к дальнейшему увеличению уровня гиперг­ликемии.

2.Нарушение биосинтеза белка. Это напрямую связано с выпадением анаболического действия инсулина.

Клинически угнетение белковосинтетических процессов проявляются нарушением физического и умтственного развития детей, замедлением заживления ран, замедленным образованием антител, вследствии чего увеличивается чувствительность к инфекциям часто развивается фурункулез.

Нарушения вводно-электролитного обмена характерного для сахарного диабета

1. Обезвоживание (дегидратация) Является следствием полиурии. Усугубляет дегидратацию рвота, которая часто сопровождает ацидоз, развивающийся у больных сахарным диабетом.

2. Гиперкалиемия. Является следствием активации внутоиклеточного протеолиза. Происходит освобождение связанного с белками калия и его ионы выходят из клеток в тканевую жидкость и кровь.

3. Гипонатремия. Если процессы ацидогенеза в дистальных извитых канальцах почек не обеспечивают полного оттитрования гидрокарбонатного буфера, то какая-то часть ионов натрия теряется с мочой вместе с анионами органических кислот (ацетоук-сусной, (3-оксимасляной).

Нарушения кислотно-основного состояния раз­виваются при сахарном диабете

Для сахарного диабета характерным является развитие негазового ацидоза. В зависимости от механизмов его развития выделяют:

а)кетонемический метаболический ацидоз — связан с накоплени­ем кетоновых тел;

б) лактацидемический метаболический ацидоз — связан с накоп­лением молочной кислоты. Причиной образования последней является обезвоживание, приводящее к гиповолемии, сгущению крови (гемоконцентрации) и, как следствие, — к гипоксии .

Варианты коматозных состояний могут при сахарном диабете

1. Диабетическая кетонемическая кома. В основе ее развития ле­жат ацидоз и интоксикация, обусловленные кетоновыми телами.

2. Гиперосмолярная кома. Развивается вследствие дегидратацииголовного мозга, обусловленной высокой степенью гипергликемии

3. Лактацидемическая кома. Обусловлена накоплением молочной кислоты и связанным с этим ацидозом.

4. Гипогликемическая кома. Может развиваться в результате пере­дозировки инсулина при лечении сахарного диабета.

Осложнения характерны для сахарного диабе­та.

Макроангиопатии, микроангиопатии, нейропатии.

Механизмы, которые лежат в основе развития макроангиопатий при сахарном диабете.

Макроангиопатии характеризуются ускоренным развитием атеросклероза в артериях больных сахарным диабетом: Чаще всего по­ражаются венечные артерии сердца, артерии головного мозга и ниж­них конечностей. Это может приводить к развитию таких осложнений, как инфаркт миокарда, инсульт, гангрена пальцев ног и всей стопы.

Существуют две концепции, объясняющие патогенез макроангио­патий.

I. Концепция нарушенного гомеостаза (собственно диабетиче­ская). Главное значение в развитии атеросклероза при сахарном диа­бете придает общим нарушениям обмена веществ в организме, а имен­но гипергликемии, гиперлипопротеинемии и ацидозу.

Патогенетическое значение гипергликемии состоит в том, что она: 1) является причиной неферментативного гликозилирования липопротеидов плазмы крови, вследствие чего существенно увеличивается их атерогенность; 2) вызывает неферментативное гликозилирование мем­бранных белков эндотелиальных клеток и, как следствие, приводит к повышению проницаемости сосудистой стенки; 3) активирует сорбитоловый путь превращения глюкозы в гладкомышечных клетках сосу-дов. Последнее происходит, если концентрация глюкозы в крови пре­вышает 20 ммоль/л.

Результатом активации сорбитолового пути является образование в клетках фруктозы. Поскольку плазматическая мембрана не прони­цаема для этого вещества, оно накапливается в цитоплазме, повышая осмотическое давление внутриклеточной жидкости, вызывая отек и повреждение клеток.

Гиперлипопратеинемия при сахарном диабете характеризуется увеличением содержания в крови липопротеидов очень низкой плот­ности (ЛПОНП

С возникновением ацидоза связаны повышение проницаемости сосудистой стенки и повреждение ее гладкомышечных и эндотелиальных клеток — факторы, способствующие атеросклерозу.

II. Инсулиновая концепция. Ее сторонники считают, что веду­щим звеном в патогенезе диабетических макроангиопатий является гиперинсулинемия. Увеличение содержания инсулина в крови может быть эндогенным, как при сахарном диабете II типа, и экзогенным, как результат передозировок инсулина при лечении диабета I типа.

Инсулин в больших количествах, обладая митогенным действием, вызывает пролиферацию гладкомышечных клеток артериальной стен­ки, что приводит к формированию фиброзных атеросклеротических бляшек.

Механизмы развитие микроангиопатий при сахар­ном диабете.

Микроангиопатий — это поражения сосудов микроциркуляторного русла (артериол, капилляров), возникающие как осложнение сахарного диабета. Сущность этих поражений состоит в значительном увеличении толщины базальной мембраны микрососудов, что затруд­няет обмен веществ между кровью и тканями.

Среди механизмов развития микроангиопатий большое значение имеют увеличение синтеза гликопротеинов базальной мембраны и не­ферментативное гликозилирование ее компонентов.

Микроангиопатий чаще всего проявляются поражением сосудов почек (диабетическая нефропатия) и сетчатки глаз (диабетическая ре­тинопатия). Как следствие, могут развиваться хроническая почечная недостаточность, отслоение сетчатки.

Механизм нейропатий при сахарном диабете. Нейропатии — это специфические поражения нервных проводников у больных сахарным диабетом. Они проявляются расстройствами чувствительности, вегетативных и двигательных функций, нервной трофики.

В основе патогенеза диабетических нейропатий лежат процессы демиелинизации нервов и нарушение аксоплазматического транспорта.

Демиелинизация включает в себя разрушение миелиновой обо­лочки нервных волокон и нарушение образования миелина. Эти рас­стройства связывают с: а) активацией сорбитолового пути превраще­ния глюкозы в шванновских клетках, что вызывает их повреждение и гибель; б) нару­шение образование миоинозитола — вещества, необходимого для по­строения миелина.