бышевский-биохимия для врача

Метаболизм в результате гипоксии переключается на анаэробный. Повышается продукция лактата и Н-ионов, падает pH. Снижение pH увеличивает приток нейтрофилов (следовательно, они преобладают в очаге в начальный период воспаления). Позднее, когда pH приближает­ ся к нормальным значениям, в зону воспаления поступают макрофаги, которые высвобождают коллагеназу, эластазу и гиалуронидазу, разру ­ шающие основное вещество соединительной ткани. Этим обеспечивает­ ся доступ макрофагов к клеткам или к их остаткам, а следовательно, фагоцитоз. Освобождение области воспаления от продуктов распада клеток — предпосылка для последующего развития пролиферативной ф азы (фазы воспалительной репарации).

Воспалительная пролиферация — общее проявление репарации — процесс, в котором участвуют клетки эндотелия, фиброциты и фибробласты, а такж е специализированные клетки, свойственные данному органу и ткани. Этот процесс достаточно полно охарактеризован с морфологических позиций. М оле­ кулярные механизмы изучены в меньшей степени и неодинаковы в разных органах и тканях. Их общая черта — повышение интенсивности биосинтеза белка с предварительным усилением продукции предшественников, нуклеоти­ дов и рибонуклеиновых кислот. Усиливается накопление фосфолипидов, акти ­ вируются процессы энергопродукции. Временной порядок процессов неодина­ ков в разных органах и тканях и зависит от степени и характера поражения.

13.2.Общая реакция организма на воспалительный процесс.

Метаболизм изменяется при воспалении не только в зоне повреждения, но и в других органах и тканях, сопровождаясь изменением функционирования систем жизнеобеспечения. В свою очередь, общие изменения отраж аю тся на течении воспалительного процесса в очаге. Главным из органов, реагирующих на альтерацию тканей с помощью производимых в нем на экспорт продуктов, является печень. Белки, синтезирующиеся здесь и выводящиеся в кровоток, определяют в известной степени течение воспалительного процесса (фибрино­ ген, кинины, компоненты комплемента). Появление некоторых из них или изменение их содержания в кровотоке рассматривается как указание на наличие очага воспаления в организме. Это и обусловило их общее название — реактанты острой фазы.

Ких числу относятся следующие белки плазмы крови:

1.Кислый а [-гликопротеид (орозомукоид) — компонент мукопротеидной

фракции крови. Концентрация в физиологических условиях — 0,2-0,4 г/л. В течение нескольких часов от начала воспаления увеличивается, по-видимому, под действием высвобождающихся при альтерации неидентифицированных веществ. Синтез гликопротеида происходит в гепатоцитах, разруш ается он такж е в печени путем отщепления концевой сиаловой кислоты.

Биологическая функция этого белка не установлена, хотя экспериментально показана его способность в зоне воспаления внесосудисто связы ваться с молекулами тропоколлагена и способствовать тем самым фибриллогенезу. На более поздних стадиях воспаления эту функцию принимают на себя гликоп­ ротеиды, синтезируемые фибробластами.

2. а 2-антитрипсин — о^-гликопротеид, концентрация которого в норме составляет 2-4 г/л плазмы. Синтезируется гепатоцитами. При воспалительном процессе синтез быстро нарастает и достигает максимума за 2-3 дня (как и орозомукоида). Главное свойство антитрипсина — способность ингибировать протеазы путем образования стехиометрических комплексов (1:1). Наиболее активен по отношению к трипсину, химотрипсину, плазмину, тромбину и протеазам, высвобождающимся при распаде лейкоцитов или чужеродных клеток.

3. С-реактивный белок в условиях физиологической нормы содержится в количествах, составляющих менее 0,01 г /л плазмы, мигрирует при электрофо­ резе с (5-глобулинами.

Концентрация С-реактивного белка во время воспаления быстро увеличива­

ется в 20 и более раз и достигает максимума через 50 ч. Как и предыдущие белки, синтезируется гепатоцитами.

Является ингибитором агрегации тромбоцитов, активирует систему компле­ мента, фагоцитоз.

Предположительно увеличение содержания белков острой ф азы обеспечи­ вает некоторый рост онкотического давления, компенсируя его снижение, связанное с ослаблением синтеза альбуминов. Возможно, синтез альбуминов падает в результате появления этих белков. Так или иначе имеется пропор­ циональность между степенью снижения альбуминемии и ростом содержания белков острой фазы.

Условно к реактантам можно отнести гаптоглобин, гемопексин и церулоп­ лазмин — белки с12-фракции глобулинов, содержание которых при воспали­ тельном процессе растет (слг. раздел 5.1.).

С увеличением содержания суммы этих белков, близких по молекулярной массе к альбуминам, связывают повышение скорости оседания эритроцитов (СОЭ).

Характерный биохимический признак воспалительной реакции — диспротениемия, включающая гипергаммаглобулинемию, повышение содержания сх„- глобулинов, серомукоида, а такж е гипоальбуминемию.

14. Патобиохимия соединительной ткани

Все клетки соединительной ткани — регуляторы своего микроокружения. Эта функция обеспечивается за счет обратной связи между клетками одного вида и другими клетками соединительной ткани (внутри — и межпопуляционные взаимодействия), с межклеточными компонентами и микроциркуляторным руслом. Взаимодействие между клетками осущ ествляют медиаторы макрофагов (лимфокины, монокины) и фибробласты (фиброкины). В процессах взаимодействия участвуют циркулирующие в крови компоненты системы комплемента, калликреин-кининовой системы, Фагемана, простагландины, циклические нуклеотиды, лизоцим, фибронектин и протеазы. Кроме того, клетки взаимодействуют между собой путем прямых контактов, а такж е с помощью продуктов распада клеток и межклеточного вещества.

В результате столь тесного взаимодействия всех элементов соединительная ткань реагирует на внешние или внутренние (в том числе и на патогенные) стимулы как целостная система. Слабые воздействия вызывают реакцию, направленную на восстановление гомеостаза. При сильных или частых воздей­ ствиях или обширных повреждениях формируются регенераторные и фиброз­ ные процессы. При поломке регуляторных механизмов наруш аю тся или извращаются основные функции соединительной ткани, возникают непрерыв­ ные дистрофические процессы, расстройство кровообращения, хроническое воспаление, прогрессирующий склероз или незаживающ ие раны.

14.1. Изменения соединительной ткани при патологических процессах

Амилоидоз объединяет разные патологические процессы, ведущие к обра­ зованию в тканях глюкопротеида — амилоида. Основной компонет амилоида

— фибриллярные белки типа коллагена и плазменные белки (а - и ү-глобулины, фибриноген). Среди полисахаридов, входящих в состав амилоида, преоблада­ ют хондроитинсульфаты. Амилоид имеет фибриллярную структуру, каж дая фибрилла состоит из двух субфибрилл (филаментов), расположенных парал­ лельно друг другу. Фибриллы образуются внутриклеточно (мезенхимальные клетки), что позволяет считать амилоид аномальным фибриллярным белком. Кроме фибрилл в амилоиде обнаруживаются палочковидные структуры, относящиеся к глюкопротеидам сывороточного происхождения. Эти образова­ ния, отличающиеся высоким содержанием нейтральных сахаров и сиаловой кислоты, определяют антигенные свойства амилоида.

Клиническая картина зависит от локализации амилоидоза и интенсивности амилоидных отложений. Особенно четкие проявления свойственны поражени­ ям почек, сердца, нервной системы и кишечника.

При поражении почек больные жалуются на общую слабость, анорексию, отеки (вначале на нижних конечностях), боли в поясничной области. Могут развиться артериальная гипертония и почечная недостаточность.

Л аборат орно: олигурия (в период больших отеков), протеинурия (преиму­ щественно альбуминурия) с потерей от 2 до 20 г белка в сутки, значительная гипопротеинемия в виде диспротеинемии (снижение содержания альбуминов, повышения уровня а 2- и ү-глобулинов), рост содержания глико- и липопротеинов в ctj- и (3-фракциях, снижение титра комплемента.

Возможны гиперфибриногенемия и гиперкоагулемия. Х арактерны стойкая микро-, иногда и макрогематурия, липидурия с наличием двоякопреломляю - щих кристаллов в осадке мочи.

Амилоидоз сердца сопровождается прогрессирующей сердечной недоста­ точностью, быстрым появлением рефрактерности к лечению сердечными гликозидами, снижением вольтажа на ЭКГ, различными нарушениями внутрисердечной проводимости (вообще признаками поражения миокарда).

Нередко обнаруживается высокая протеинурия, гипопротеинемия (гипоальбуминемия и гиперглобулинемия при нормальном содержании холестерола в сыворотке).

Амилоидоз ж елудочно-кишечного т ракт а клинически проявляется сни­ жением аппетита, метеоризмом, диареей. Лабораторно: признаки мальабсорбции. Поражение капилляров кишечника устанавливается по увеличенному выведению с калом радиомеченного альбумина.

Амилоидоз кожи диагносцируется на основании типичных поражений кожи и результатов гистологических исследований биоптатов кожи.

Амгшоидоз у детей развивается чаще как вторичный, преимущественно поражая почки, нуждается в дифференцировке со сходными заболеваниями (диффузным гломерулонефритом, циррозом печени).

По данным лабораторных исследований, для амилоидаза с нефротическим синдромом у детей характерны протеинурия (в начальной стадии преходящ ая, а затем массивная), гипоальбуминемия, гипер-а2-глобулинемия и реж е гиперхолестеролемия, повышенная СОЭ, лейкоцитоз, тромбоцитов, полож ительная проба с конго красным.

Врож денный липоидны й нефроз у детей сопровождается, по данным лабо­ раторных исследований, массивной протеинурией, гипопротеинемией с повы­ шенным уровнем а 2-глобулинов и гиперхолестеролемией. Лабораторные при­ знаки воспалительного процесса отсутствуют.

Для диффузного гломерулонефрита характерны сходные изменения содер­ жания белка в моче и крови и холестерола в крови, повышенная СОЭ. Различие заключается в том, что заболеванию обычно предшествует ангина, скарлатина, ОРЗ. Окончательная дифференцировка может быть осуществлена по резуль­ татам пункционной биопсии почек: микрокистозные изменения при амилоид­ ном нефрозе и отложениях амилоида при амилоидозе с нефротическим синдромом, мембранозно-пролиферативный нефрит — при диффузном гломерулонефрите.

При циррозе печени протеинурия незначительна, изменения протеинограммы плазмы сходны с описанными выше. В моче обнаруживаются уробилин, в плазме крови повышены активность альдолазы и трансаминаз.

Мукополисахаридозы (см. раздел 7.1.1.4.). Липидозы (см. раздел 7.1.2.).

Системные первичные поражения соединительной ткани, или коллагено­ вые болезни (коллагенозы), преимущественно связаны с наруш ениями имму­ ногенеза. Морфологически эти состояния проявляю тся генерализованной альтерацией внеклеточных компонентов соединительной ткани, в основном — коллагеновых волокон и образующего их белка коллагена.

Отдельные заболевания из группы коллагенозов (ревматизм, системная красная волчанка, системная склеродермия, ревматоидный артрит, дермато­ миозит, узелковый периартериит, анкилозирующий спондилоартрит (болезнь Бехтерева-Ш трумпель-Пьер-М ари и синдром Ш егрена) значительно разн ят­ ся по клинической картине и этиологии. Общность патогенетических механиз­ мов обуславливает тем не менее однородность биохимических проявлений коллагенозов. К ним относятся прежде всего биохимические признаки воспа­ ления, выявляющиеся в период обострения заболевания:

диспротеинемия (рост уровня у- и а 2-глобулинов, серомукоида, появление С- реактивного белка, повышение содержания а -антитрипсина и а -гликопроте­ ида);

гипоальбуминемия; увеличение СОЭ; рост уровня фибриногена;

повышенное содержание в моче гликозаминогликанов; увеличенное выделение с мочОй гидрооксипролина;

рост количества N -ацетилнейраминовой кислоты в сыворотке крови; повышение концентрации белковосвязанных гексоз.

Все эти показатели не столь важны для постановки диагноза, который базируется на клинической картине и результатах специального обследова­ ния, сколько для оценки активности процесса и эффективности терапии.

Ревмат изм характеризуется (наряду с проведенными выше сдвигами) повышенным содержанием противострептококковых антител — антистрептолизиновых и антистрептокиназных, возможен рост количества антител к ДНКазе. Степень активности ревматического процесса определяется интен­ сивностью изменения показателей, представленных в табл. 35.

Таблица 35

Показатели активности ревматического процесса

Ревмат оидный арт р и т отличается высокими титрами ревматоидных факторов в сыворотке крови, содержание антиглобулиновых антител к имму­ ноглобулинам А и М, Диагностическое значение имеет выявление антител к иммуноглобулину М с константой седиментации 19S — это аутоантитело со специфической активностью к Ғ с-фрагментам lg§.

Существенный признак — повышение содержания в моче гидрооксипролина.

Дермат омиозит лабораторно диагносцируется по появлению признаков декструкции мышечной ткани:

выраженная креатинурия; активация креатинфосфокиназы; активация альдолазы; активация трансфераз; транзиторная протеинурия.

Системная красная волчанка. В установлении диагноза важно выявление антинуклеарного фактора (антитела к цельным ядрам клеток), антител к лизосомам, митохондриям, нуклеопротеидам и кардиолипидам, а такж е к факторам свертывания крови. Эти антитела формируют циркулирующие иммунные комплексы, которые фиксируются на базальных мембранах в почках, коже, слизистых и серозных оболочках, вызывая их альтерацию как инициирующий компонент воспалительной реакции.

По данным лабораторных исследований: снижено содержание гемоглобина;

повышена СОЭ (I степень тяж ести — до 16-20, вторая — до 30-40 и третья

— до 45 и более мм/ч); гипоальбуминемия (до 30-35% общего содержания белка);

гипергаммаглобулинемия (на 20-40% общей концентрации белка); обнаруживаются LE-клетки (5 и более на 1 тыс. лейкоцитов);

рост антинуклеарного титра (I степень — 1:35, II — 1:2128 и еще выше при III степени);

падает активность комплемента.

Содержание фибриногена повышено и остается примерно на одинаковом уровне, вне зависимости от степени поражения.

Синдром Ш егрена отличается высокими титрами ревматоидных и антинуклеарных факторов в сыворотке крови.

14.2Нормальные значения основных показателей, изменяющихся при коллагенозах

3.Титр антистрептолизина — 30-100 ед./мл сыворотки — у детей, 70-200 т—

увзрослых.

4.Антитела к тканям миокарда и другим — титр I степени.

5.Гидроксипролин в моче — 120-200 мкмоль/24 ч (общий), на долю свободного приходится 5-10% от этого количества.

нейшему падению минутного объема и ухудшению коронарного кровотока. Это в результате прогрессирующего ухудшения работы сердца сопровождается уменьшением артериального давления. Таким образом, положительная обрат­ ная связь приводит к декомпенсации шокового состояния.

Естественно, наряду с макроциркуляцией страдает и микроциркуляция. Вли­ яние избытка катехоламинов и симпатических медиаторов на гладкие мышцы пре- и посткапиллярных сфинктеров приводит к сужению сосудов в капиллярных областях, испытывающих воздействие гиповолемии. Компенсируется 20% потери объема циркулирующих жидкостей. При наступлении декомпенсации, когда в связи с нарастающей гипоксией развивается ацидоз, под его воздействием наступает дилатация прекапиллярных сфинктеров и как следствие — стаз в капиллярах с последующим выходом воды в интерстициальное пространство. Это сопровождается ростом вязкости крови, ускоренной агрегацией эритроцитов и тромбоцитов. Высвобождение тромбоцитарных и эритроцитарных факторов свер­ тывания усиливает процессы гемокоагуляции до степени диссеминированного внутрисосудиетого свертывания крови. Нарастающее потребление факторов свертывания вызывает вторичную кровоточивость. Образующиеся при ДВС микросгустки усугубляют гипоксию тканей.

Схематически причинно-следственную связь между макро- и микроцирку­ ляцией при всех видах шока можно охарактеризовать следующим образом:

1.Инициирующее воздействие (уменьшение объема крови, острая сердечная недостаточность или нарушения в периферических сосудах) влечет за собой снижение минутного объема сердца, в результате — гипотония.

2.Гипотония имеет два следствия: повышение уровня катехоламинов и симпатических медиаторов и гипоксию.

3.Рост уровня катехоламинов и симпатических медиаторов усугубляет эффект инициирующих воздействий, что ведет к замыканию порочного круга

—продолжающемуся снижению минутного объма сердца и нарастанию гипотонии-гипоксии.

4.Гипоксия вызывает лактат-ацидоз.

5.Лактат-ацидоз вызывает дилатацию прекапиллярных сфинктеров, след­ ствие — стаз в капиллярах.

6.Стаз обусловливает выход жидкости во внесосудистое пространство и рост вязкости крови.

7.Стаз и повышенная вязкость крови активируют агрегацию эритроцитов и тромбоцитов. Образуются микротромбы (в первую очередь в капиллярном русле);

8.Н аруш ается микроциркуляция, усугубляется гипоксия и начинается альтерация (отек, некроз, высвобождение энзимов). Она способствует разви­ тию дессеминированного внутрисосудиетого свертывания, сопровождающего­ ся коагулопатией потребления. В итоге нарастает гипоксия, зам ы кается цикл.

Нарушения микроциркуляции — результат расстройств гемодинамики — усугубляют через этап гипоксии первично возникающие дефекты макроцир­ куляции.

М етаболические наруш ения при шоке. Первичная метаболическая причи­ на процессов, сопровождающихся или вызывающих шок, — недостаточность кислорода, приводящая к недостатку энергии, кумулированной в форме АТФ. Выраженный дефицит энергии может явиться и причиной необратимых изменений метаболизма при шоке.

Все другие процессы в этих условиях могут рассматриваться как направ­ ленные на устранение гипоксии или на ее частичную компенсацию. К числу компенсаторных реакций прежде всего относится усиленное высвобождение из ядер гипоталямуса кортиколиберина. Под его действием из клеток адено­ гипофиза высвобождается АКТГ (кортикотропин). АКТГ стимулирует продук­ цию кортикостероидов, в первую очередь кортизола.

В гепатоцитах под действием кортизола индуцируется продукция фермен­ тов, участвующих в глюконеогенезе, что ведет к росту уровня глюкозы в крови. Рост гликемии усиливает выброс инсулина, стимулирующего синтез гликогена. В мышечных клетках, остеоцитах, лимфоцитах, фибробластах под действием кортизола замедляется синтез белка и освобождающиеся в результате непре­ рывного протеолиза аминокислоты поступают в гепатоциты, где используются в качестве субстрата для глюконеогенеза. В адипоцитах кортизол активирует липолиз.

Суммируя эф ф ект кортизфла, отметим, что под его воздействием усиливается распад белков и липидов, ускоряется синтез глюкозы из продуктов распада. Организм обогащается наиболее мобильным энер­ гетическим субстратом.

Еще быстрее под влиянием стрессового фактора осущ ествляется усиленный выброс катехоламинов. Они ускоряют распад гликогена в печени с выходом глюкозы в кровоток, а такж е активируют липолиз, способствуя высвобожде­ нию жирных кислот. Таким образом, катехоламины, как и кортизол, обогащают организм мобильными энергетическими субстратами.

Однако недостаточность кислорода, вызвавш ая эти компенсаторные изме­ нения, одновременно приводит к снижению скорости аэробных метаболичес­ ких процессов. Глюкоза распадается преимущественно по анаэробному меха­ низму, что приводит к накоплению лактата и продукта обмена жирных кислот, в том числе ацетил-КоА и кетоновых тел.

Концентрация лактата все время увеличивается (вначале в клетках, а затем и в интерстициальном пространстве). Емкость буферных систем снижается (за 1 мин значение BE может упасть на 20-30 ммоль), развивается метаболический ацидоз (лактат-ацидоз). Падает pH, повышается проницаемость капилляров, изменяются структура и функции мембран. В частности, снижается мембран­ ный потенциал (с 70 до 50 мВ). Это вызывает выход жидкости и ионов в интерстициальное пространство. Существенно, что в силу дефицита АТФ снижается активный транспорт. В частности, начинается выход ионов калия из клетки и как следствие — гиперкалиемия распределения.

Лабильность клеточных мембран, в частности лизосомальных, приводит к высвобождению гидролаз. Эти ферменты, активируясь в кислой среде, гидро­ лизуют белки и липопротеиды, вызывая некротические изменения клетки, что, в свою очередь, сопровождается выходом в кровоток трансаминаз, ф осф атаз и лактатдегидрогеназ, а при глубоких повреждениях — глутаматдегидрогеназы и митохондриального изофермента глутамат-оксалоацетат-трансаминазы .

Важно отметить, что нарушения транспорта ионов, структуры мембран и целостности лизосом в первые минуты шока как бы скрыты в связи с нарушением микроциркуляции и со способностью интерстиции связы вать ионы, в том числе ионы водорода. Описанные нарушения проявляются после проникновения продуктов метаболизма гипоксических тканей в общий крово­ ток. Это происходит после восстановления кровотока в участках гипоксии либо вследствие частичной компенсации нарушений в макроциркуляции, либо под влиянием терапевтических процедур (например, при переливании крови или ее заменителей). Такие процедуры могут не принести успеха, так как жидкость уходит в интерстиций, способствуя высвобождению связанных в нем метабо­ литов, что может привести к резкому утяжелению состояния.

Следовательно, нарушения метаболизма при шоке обратимы, пока еще не наступила обширная и глубокая гипоксия.

Наиболее существенный вклад в развитие и исход шока принадлежит легким, печени и почкам.

Легкие — орган, через который протекает вся кровь организма, инактиви­ рует значительную долю гистамина, кининов и серотонина. С другой стороны, эти медиаторы, проходя через легкие, повышают проницаемость мембран. Это вызывает усиленный выход плазмы в полости альвеол и в интерстиций — отек. Он сопровождается снижением насыщения гемоглобина кислородом на 2030%, усугубляющего гипоксию. Этому жі> способствует появление артериовенозных шунтов (протекающая по ним кровь не подвергается оксигенации). Пневмоциты в условиях дефицита кислорода ослабляют продукцию компонен­ тов сурфактанта. В результате этого альвеолы спадаются (коллабируют), что дополнительно ослабляет газообмен и может в тяж елы х случаях вести к гиперкапнии.

Печень в физиологических условиях получает около 70% необходимого кислорода из портальной системы. Сосуды из этой системы отличаются высоким содержанием а-рецепторов, поэтому при шоке под действием адре­ налина здесь замедляется кровоток и снижается обеспечение гепатоцитов кислородом. Кроме того, в условиях общей гипоксии в печень с кровью из других органов поступает лактат в повышенном против нормы количестве. Лактат усиленно образуется и в самой печени за счет активации гликогенолиза