Патофизиология. Часть 2

Алексей Владимирович Барон, 2019

Приведены основные разделы и понятия общей патологической физиологии, содержатся базовые сведения о заболеваниях, их диагностике, профилактике и лечении, изложенные с учетом особенностей высшего немедицинского образования. Предназначено для бакалавров и магистрантов биологических специальностей. В формате PDF A4 сохранен издательский макет.

Глава 2. Патофизиология обмена углеводов и липидов. Этиология и патогенез развития нарушений на различных этапах метаболизма жиров и углеводов. Ожирение. Сахарный диабет

Одним из важнейших компонентов пищи являются углеводы, в сутки человеку требуется 400–600 г углеводов.

Нарушения углеводного обмена могут встречаться на начальном этапе всасывания и переработки в желудочно-кишечном тракте. Это могут быть генетические дефекты ферментов, осуществляющие гидролиз полисахаридов, фосфорилирование и транспорт моносахаридов. С начала употребления углеводов в пище у детей появляется непереносимость соответствующих углеводов. Непереносимость лактозы развивается при питании молоком, сахарозы — при смешанном вскармливании. В результате патологических процессов пищеварительного тракта, таких как воспаление, опухоли, энзимопатий, развиваются приобретенные нарушения метаболизма углеводов, клинически проявляющиеся разнообразными диспепсическими нарушениями. При неблагоприятном течении у больных развивается прогрессирующее истощение, которое может закончиться гибелью больного. При наследственном генезе патологии исключаются из рациона неперевариваемые продукты с симптоматической коррекцией клинических проявлений.

В норме уровень глюкозы в крови составляет 3,3–5,5 ммоль/л. К основным нарушениям углеводного обмена относятся: гипогликемия, гипергликемия, гликогенозы, гексопентоземии, агликогенозы.

При различных состояниях наблюдается либо понижение уровня сахара в крови — гипогликемия, либо повышение — гипергликемия. Факторы, влияющие на развитие симптомов гипогликемии, — пол больного, скорость снижения глюкозы в крови, исходная концентрация глюкозы в крови. Гипогликемия сопровождается нейрогликемией (появление головных болей, утомляемости, спутанности сознания, судорог, комы) и активацией симпатоадреналовой системы (сердцебиение, возбуждение, потливость, чувство голода).

Гипогликемия бывает натощак:

— эндокринная (избыток инсулина, дефицит гормона роста, дефицит кортизола);

— печеночная (болезни гликогена, дефицит ферментов глюконеогенеза, острый некроз печени, сердечная недостаточность);

— субстратная (при беременности, новорожденных с кетозом, вследствие уремии, недостаточности питания);

— другие причины (аутоиммунная инсулиновая гипогликемия).

Гипогликемия алиментарная:

— идиопатическая спонтанная гипогликемия;

— в результате операций на пищеварительном тракте;

— сахарный диабет II типа.

Индуцированная гипогликемия:

— инсулиновая гипогликемия;

— ятрогенная гипогликемия (воздействие препаратов сульфанилмочевины);

— гипогликемия в результате воздействия алкоголя;

— в результате наследственного дефекта толерантности к фруктозе.

Основными этиологическими факторами гипогликемии являются голодание, недостаточное поступление углеводов извне, длительные перерывы в приеме пищи, активная утилизация глюкозы при интенсивной физической нагрузке, при поражении почек, печени. Гликоген печени является основным углеводным компонентом, обеспечивающим уровень сахара в крови. Образование в гепатоцитах гликогена происходит в результате его синтеза из глюкозы пищи, а расщепление до глюкозы с выделением в кровь в результате гидролитических и фосфоролитических реакций.

Клинические проявления гипогликемии:

1. Гипогликемическая реакция — острое кратковременное снижение глюкозы в крови до 4,0–3,6 ммоль/л.

2. Гипогликемический синдром — стойкое снижение уровня глюкозы до 3,3–2,5 ммоль/л. Клинические симптомы: адренергические — чувство голода, мышечная дрожь, потливость, страх смерти, тахиаритмия, нейрогенные — головная боль, головокружение, спутанность сознания, психическая заторможенность, нарушение зрения.

3. Гипогликемическая кома — снижение содержания глюкозы до 2,5–1,5 ммоль/л.

Наследственные заболевания, связанные с нарушением ана — и катаболизма гликогена, вследствие генетических дефектов называются гликогенозами. Выделяют девять основных типов гликогенозов: болезнь Гирке (1) — дефект глюкозы-6-фосфатазы, болезнь Помпе (2) — дефект альфа-1,4-глюкозидазы, болезнь Кори (3) — дефект амило-1,6-глюкозидазы, болезнь Андерсена (4) — дефект D-1,4-глюкано-альфа-глюкозиотрансферазы, болезнь МакАрдля (5) — дефект гликогенфосфорилазы миоцитов, болезнь Гирса (6) — дефект гликогенфосфорилазы гепатоцитов, болезнь Томпсона (7) — дефект фосфоглюкомутазы, болезнь Таруи (8) — дефект фосфофруктомутазы, болезнь Хага (9) — дефект киназы фосфорилазы гепатоцитов.

Бывают печеночные, мышечные, отдельных органов, генерализованные заболевания, при этом основным симптомом является гипогликемия. В результате избыточного накопления гликогена в клетках паренхиматозных органов развиваются дистрофические изменения с появлением соответствующей клинической симптоматики.

Процесс глюконеогенеза, при котором происходит синтез глюкозы из неуглеводных источников, может компенсировать потребности организма в дополнительных углеводах. Нарушение глюконеогенеза способствует появлению гипогликемии. Причиной внезапной смерти детей в ночное время может быть наследственная недостаточность ферментов этого цикла. Этанол блокирует ферменты данного цикла, в результате у людей в состоянии алкогольного опьянения снижается устойчивость к переохлаждению, так как исчезают легкоусвояемые углеводы.

Нарушение процессов взаимодействия между инсулином и контринсулярными гормонами также приводит к гипогликемии. Повышенное влияние инсулина способствует проникновению глюкозы в клетки с вовлечением ее в различные метаболические процессы. Такое происходит при передозировке инсулина, инсуломах, опухолях, инсулинпродуцирующих, при недостаточности контринсулярных гормонов, глюкокортикоидов.

Особенности клинических проявлений, возникающие при снижении глюкозы в крови ниже 2,8 ммоль/л, состоят из компенсаторной активации симпатической нервной системы и наличия признаков энергетического голодания центральной нервной системы. Основными симптомами являются утомляемость, слабость, беспокойство, потливость, дрожь, усугубление мозговых проявлений. Развивается метаболическая гипоксия головного мозга, последовательность развития мозговых симптомов зависит от выраженности кислородного голодания различных отделов центральной нервной системы. Прогрессирует сонливость, спутанность сознания, судорожные сокращения различных мышц. Самое тяжелое проявление гипогликемии — гипогликемическая кома, с потерей сознания, отсутствием рефлексов, торможением ЦНС. Исчезновение роговичного рефлекса свидетельствует о необратимых изменениях в головном мозге. Первоочередными лечебными мероприятиями при гипогликемической коме являются внутривенное введение глюкозы, подкожное — раствора адреналина.

Гексоземии — патологические состояния, обусловленные увеличением в крови гексоз выше 6,4 ммоль/л. Клинически значимыми состояниями считаются галактоземия (наследственная патология, у новорожденных детей), фруктоземия (непереносимость фруктозы приводит к недостаточности функций печени и почек, фруктозурии).

Гипергликемией называется клиническое состояние с увеличением уровня глюкозы в крови выше 6,0 ммоль/л натощак. Гипергликемия сопровождается снижением утилизации глюкозы клетками организма. Кратковременное повышение уровня глюкозы в крови явление физиологическое, вероятно, обусловленное алиментарными причинами или преобладанием процессов возбуждения, эмоциональным напряжением.

К гипергликемии приводят эндокринные заболевания, неврологические и психогенные нарушения, переедание, заболевания печени. В первом случае к гипергликемизирующим факторам относят избыток глюкогона, глюкокортикоидов, катехоламинов, тиреоидных гормонов, соматотропного гормона, недостаток инсулина. При неврологических и психогенных расстройствах активируются симпатико — адреналовая, гипоталамогипофизарно-надпочечниковая и тиреоидная системы с избытком контринсулярных гормонов, приводящих к гипергликемии. Избыточное потребление легко усваивающихся углеводов с пищей в кишечнике стимулирует гликогенолиз в гепатоцитах, вызывая гипергликемию. При патологии гепатоцитов не происходит трансформации глюкозы в гликоген, что также провоцирует гипергликемию.

Стойкая гипергликемия обусловлена нарушением баланса гормональной регуляции с преобладанием контринсулярных гормонов и инсулиновой недостаточности. Повышенное содержание глюкокортикоидов стимулирует глюконеогенез и гликогенолиз в печени, увеличивая уровень глюкозы в крови. Дополнительно активируется протеолиз и ингибируется анаболизм белков. Аналогичный эффект наблюдается при повышенной выработке гипофизом кортикотропина. Усиленное выделение в кровь глюкагона, адреналина повышает фосфоролитический и гликогенолитический распад гликогена в печени и мышцах. Другие гормоны, такие как соматотропный гормон, тиреоидные и половые, воздействуя на углеводный обмен, подавляя инсулиновую активность, вызывают гипергликемию.

Клинически выделяют гипергликемический синдром и гипергликемическую кому. Гипергликемический синдром характеризуется повышением глюкозы в крови до 10,5–11,5 ммоль/л, сопровождается глюкозурией, полиурией, полидипсией, дегидратацией организма, артериальной гипотензией. Гипергликемическая кома — тяжелое состояние, обусловленное повышением глюкозы в крови до 22,0–28,0 ммоль/л с потерей сознания и тяжелыми расстройствами всех систем жизнедеятельности.

Стойкая гипергликемия свидетельствует о значительных нарушениях углеводного обмена и свидетельствует о развитии сахарного диабета. Основными повреждающими факторами при гипергликемии являются повышение осмотического давления плазмы крови, глюкозурия, сопутствующее нарушение обмена веществ в виде макро — и микроангиопатий, гликолизирование гемоглобина и т. д.

Сахарный диабет — хроническое заболевание, обусловленное абсолютной или относительной инсулиновой недостаточностью и сопровождающееся комплексным нарушением всех видов обмена веществ. Основные этиологические факторы: дефицит инсулина (в результате наличия генетических дефектов, воздействия иммунных факторов, вирусов, эндогенных токсичных веществ, воспалительных процессов в поджелудочной железе), недостаточность эффектов инсулина (обусловлено нейро — и психогенными, контринсулярными факторами, в результате блокировки рецепторов инсулина, или вследствие нарушения реализации эффектов инсулина в клетках-мишенях). Факторы риска развития сахарного диабета: ожирение, стойкая и значительная гиперлипидемия, артериальная гипертония, наследственная или врожденная предрасположенность, женский пол, длительный стресс. Наличие нескольких факторов риска значительно увеличивает вероятность появления сахарного диабета.

Сахарный диабет бывает двух типов. Тип 1 — инсулинозависимый сахарный диабет, чаще всего обусловленный наличием генетических дефектов, связанных с HLA-комплексом (HLA-DR3, HLA-DR4, HLA-DQ). Чаще всего появление сахарного диабета обусловлено повреждением инсулярного аппарата вследствие аутоиммунных реакций от воздействий факторов внешней среды. Поражает чаще лиц молодого возраста, течение заболевания нестабильное, возможны кетоацидоз и кетоацидотическая кома, через 5–10 лет от начала заболевания развивается микроангиопатия, основной вид лечения — инсулинотерапия.

Тип 2 — и нсулинорезистентный сахарный диабет. В этиологии — наследственная предрасположенность, не связанная с HLA-генами. Содержание инсулина нормальное или чуть-чуть сниженное, при этом снижается чувствительность клеточных рецепторов к гормону, в результате их абсолютного уменьшения, разрушения антителами, повышения зависимости бета-клеток от стимуляторов продукции инсулина. Дефицит инсулина относительный. В типичной картине заболевания — ожирение и избыточное питание углеводами, поэтому чаще страдают лица пожилого возраста, течение относительно стабильное, редко развивается кетоацидоз (чаще на фоне стресса), через 2–5 лет после начала заболевания развиваются микро — и макроангиопатии, основной вид лечения — диетотерапия, сахароснижающие и повышающие чувствительность рецепторов к инсулину препараты, редко инсулин.

Основные звенья патогенеза инсулиновой недостаточности характеризуются повреждающим воздействием патогенных факторов на бета-клетки поджелудочной железы с подавлением биохимических процессов (биосинтеза проинсулина, транспорта проинсулина к аппарату Гольджи, расщепления проинсулина до инсулина, везикуляции инсулина, девезикуляции и выделения инсулина в кровь). Если развивается иммуноагрессивный вариант сахарного диабета, то на чужеродный антиген, сходный с антигеном бета-клеток поджелудочной железы, начинают формироваться антитела и цитотоксические лимфоциты, которые вызывают разрушение β-клеток с абсолютной инсулиновой недостаточностью.

Патогенез нарушений обмена веществ при сахарном диабете обусловлен диссимиляторным влиянием контринсулярных гормонов. В обмене углеводов — стойкая гипергликемия натощак, снижение поступления глюкозы в клетки, ее ассимиляции во внутриклеточных процессах, активируется глюконеогенез, который еще больше способствует гипергликемии, глюкозурии.

При недостатке инсулина увеличивается протеолиз, в крови возрастает содержание свободных аминокислот, гипераминоацидурия и отрицательный азотистый баланс. В жировом обмене усиливается липолиз, в крови увеличивается содержание неэстерефицированных жирных кислот, хиломикрон, липопротеидов очень низкой плотности. Активируется кетогенез, гиперкетонемия, кетонурия, метаболический ацидоз. Утилизация ацетил-КоА блокируется, доминирует кетогенез.

Клинические проявления сахарного диабета обусловлены нарушениями всех видов обмена веществ: углеводного (гипергликемия, гиперлактатемия, глюкозурия), белкового (гиперазотемия, повышение содержания остаточного азота в крови, азотурия), жирового (гиперлипидемия, кетонурия, кетонемия, ацидоз), водно-солевого (полиурия, полидипсия).

Биохимические симптомы сахарного диабета с положительными диагностическими тестами и клиническими признаками (полиурия, полидипсия) позволяют верифицировать диагноз сахарного диабета. Осложнения сахарного диабета бывают острые (диабетический кетоацидоз, ацидотическая кома, гипогликемическая кома, гиперосмолярная кома), хронические (ангиопатии, неврологические нарушения, энцефалопатии, ретинопатии, нефропатии).

Течение сахарного диабета может осложниться диабетической, гиперкетонемической и гиперосмолярной комами. При диабетической коме выражен метаболический ацидоз, при остальных комах — гиперосмолярность и дегидратация клеток. В патогенезе гиперосмолярной комы ведущая роль принадлежит глюкозурии и дегидратации, повышается концентрация электролитов в крови и интерстиции. Клиническая картина обусловлена гиповолемией, дегидратацией нейронов, тромбозами и тромбоэмболическими осложнениями обоих кругов кровообращения. Летальность при гиперосмолярной коме высокая, более 50 %. При кетоацидотической коме в механизмах возникновения играют кетоацидоз, кетонурия, гипонатриемия, гипокалиемия, дегидратация, активация процессов тканевого распада.

У больных сахарным диабетом снижены неспецифическая и иммунная резистентность, что проявляется развитием инфекционно-воспалительного синдрома: обострение инфекционных заболеваний, фурункулез. Неблагоприятными осложнениями сахарного диабета являются хронические ангиопатические и неврологические осложнения (периферическая, вегетативная невропатия, радикулопатия, мононевропатия). Гипергликемия вызывает избыточное гликолизирование белков нервной ткани, активирует альдозоредуктазу нейронов, снижает активность протеинкиназы С. Все это способствует образованию антител к модифицированным белкам с последующей иммунологической реакцией. Увеличивается биосинтез сорбитола в клетках нейроглии и нейронах с истощением запаса НАДФН и торможением образования NO. Выраженные биохимические изменения способствуют нарушению кровоснабжения в нервах, вызывая хроническую ишемию и гипоксию, прогрессирование неврологических нарушений. Наиболее часто поражаются микрососуды почек, сетчатки глаза, конечностей. Повреждение сосудов нервных стволов сопровождается клиникой полиневрита с нарушением чувствительности по типу «носков», «перчаток». Иногда полиневрит сопровождается выраженным болевым синдромом, в тяжелых случаях — нарушение двигательной активности с мышечной слабостью.

При сахарном диабете может развиться NO-опосредованный механизм ишемии тканей. Гипергликемия вызывает активацию альдозоредуктазы, в клетках интенсифицируется биосинтез из глюкозы сорбита, истощаются запасы НАДФН в клетках, одновременно снижается активность протеинкиназы С. Все это приводит к торможению образования NO в клетках, уменьшается вазодилатация, появляется ишемия.

Терапия сахарного диабета направлена на компенсацию клинического состояния с нормализацией содержания глюкозы в крови и достигается назначением диеты, лечебной физкультуры, инсулинотерапией и сахароснижающими таблетированными препаратами. Коррекция водного и электролитного обменов, острых и хронических осложнений составляет патогенетический принцип терапии заболевания. Симптоматическое лечение направлено на устранение симптомов, ухудшающих течение сахарного диабета.

Вторичные формы сахарного диабета характеризуются наличием основного заболевания, вызывающего повреждение поджелудочной железы (острые и хронические воспалительные заболевания поджелудочной железы, семейный полиэндокринный аденоматоз, токсическое воздействие физических и химических агентов на поджелудочную железу).

Липиды представляют собой комплекс сложных эфиров и жирных кислот, растворимы в органических веществах. Потребность человека в жирах в сутки 80–100 г. Особенности метаболизма липидов определяются химическим строением, особыми физико-химическими и биологическими свойствами. Основные функции липидов: структурная (в составе мембран), регуляторная (влияет на проницаемость мембран, их текучесть, активность рецепторов и липидозависимых ферментов), энергообеспечивающая (источник энергии поперечнополосатой мускулатуры, печени, почек, нервной ткани).

В желудочно-кишечном тракте эмульгируются липиды для эффективного расщепления, а всасывание полу ченных продуктов происходит с участием поверхностно-активных желчных кислот. Следовательно, наиболее частыми этиологическими факторами нарушения липидов является патология желчеобразовательной и желчевыделительной функций печени. Стеаторея — жировой стул, проявление нарушений липидного обмена. Хроническая стеаторея приведет к истощению больных, развитию недостаточности полиненасыщенных жирных кислот и жирорастворимых витаминов. При этом поражается кожа и эпителиальные ткани, репродуктивная функция, развиваются гиповитаминозы.

В организме липиды транспортируются в виде липопротеидов. Синтез липопротеидов происходит в печени, в кишечнике, где образуются хиломикроны. Нарушения синтеза, метаболизма липидов изменяют состав и содержание липопротеидов в крови — дислипопротеидемии. Выделяют гиперлипопротеидемии — состояния, сопровождающиеся общим увеличением содержания липопротеидов в крови или отдельных их фракций. Гипо — или алипопротеидемии характеризуются уменьшением либо отдельных фракций, либо общего содержания липопротеидов в крови. Наибольший интерес связан с гиперлипопротеидемиями, которые бывают первичными — наследственно обусловленными и вторичными — развиваются на фоне заболеваний и патологических состояний.

Основные виды липопротеинов

1. Хиломикроны (ХМ) — размер частиц 75–1200нм, состав: триглицериды (80–95 %), холестерин (3–7 %), фосфолипиды (3–6 %), белок (1–2 %), образуются в тонком кишечнике, поступают с пищей, неатерогенны.

2. Липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП) — размер частиц 40–70нм, состав: триглицериды (50–65 %), холестерин (20–30 %), фосфолипиды (15–20 %), белок (6–10 %), образуются в печени, тонком кишечнике, атерогенность не доказана.

3. Липопротеиды промежуточной плотности (ЛППП) — размер частиц 5–35нм, состав: холестерин (30–50 %), триглицериды (30–40 %), фосфолипиды (20–25 %), белок (10–15 %), образуются из ЛПОНП, атерогенны.

4. Липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) — размер частиц 22–28нм, состав: холестерин (51–58 %), фосфолипиды (18–24 %), белок (18–22 %), триглицериды (4–10 %), образуются из ЛПОНП, обладают высокой атерогенностью.

5. Липопротеиды высокой плотности (ЛПВП) — размер частиц 5–12нм, состав: белок (45–55 %), фосфолипиды (24–32 %), холестерин (18–25 %), триглицериды (3–7 %), образуются в печени, тонком кишечнике, антиатерогенны.

Следовательно, к атерогенным липопротеинам относят ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, к антиатерогенным — только ЛПВП. Антиатерогенный эффект ЛПВП обусловлен их способностью выводить холестерин из интимы сосудов, повышенным сродством с апоЛП Е — и апоЛП В-рецепторами, что нарушает захват частиц с холестерином. Оценить атерогенность ЛП можно определяя холестериновый коэффициент атерогенности: общий холестерин — ЛПВП холестерин / ЛПВП холестерин, в норме — 3,0 и ниже.

Конец ознакомительного фрагмента.