ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Современная классификания углеводов, определяемых гистохимическими методами, сводится к следующему.

А. П о л и с a X a p и д ы. Среди них важнейшим представителем является г л и к о г e н.

Б. M у к о п о л и с a x a p и д ы, т. e. полисахариды, содержащие гексозы (нейтральные мукополисахариды) или гексуроновую кислоту (кислые мукополисахариды).

Мукополисахариды нейтральные обычно связаны с белками. Кислые мукополисахариды распространены особенно широко. K ним относится гиалуроновая и хондро тинсерная кислоты, гепарин, продуцируемый тучными клеткамщимуцин. Кислые мукопротеиды являются главной составной частью слизистого секрета желез. Гиалуроновая кислота содержится в основном веществе соединительной ткани, где она выполняет функцию цемента, в пупочном канатике, в хрящах, роговице, в стенке артерий, в сердечных клапанах, в коже. Таким образом, мукопротеиды чрезвычайно распространены в различных тканях и органах тела, в частности в структурах, с помощью которых осуществляются автоматические движения. Очень велика роль мукопротеидов как буферной системы, предотвращающей травматизм взаимно соприкасающихся поверхностей тела, особенно слизистых оболочек, а также травматизм, обусловливаемый инородными телами, приходящими в соприкосновение со слизистыми оболочками (дыхательный, пищеварительный тракты).

Увеличение количества мукополисахаридов в ткани может быть обусловлено поступлением их из крови, но чаще связанос увеличением их образования на месте, например при воспалении, в процессе регенерации.

Деполимеризация мукополисахаридов, например при нарушении окислительных процессов, при действии гиалуронидазы, дает особенно резкую реакцию с реактивом Шиффа. Миксомы, отек при микседеме могут быть примером такой деполимеризации.

O широком распространении и значении мукопротеидов в организме говорит связь их с рядом гормонов, а именно с гонадотропным, тиреотроп- ным, с сывороточной холинэстеразой, антигенными группами крови.

Рис. ІЗ.Гликогеноваяинфильтрация почкинагра- нице коры и мозгового вещества. Лупа. Окраска по Бесту.

K стр. 57

Рис. 20. Атеросклероз базилярной артерии мозга. Липоидная инфильтрация проникает в среднюю оболочку. Резкое сужение артерии.

K стр. 81

В. Г л ю к о п p о т e и д ы. Содержат незначительное количество гексоз и гексозамина. K глюкопротеидам относят гонадотропный гормон хориона, тиреотропный гормон гипофиза. K ним же относятся некоторые фракции сывороточного альбумина и глобулина. Важнейшие гликопротеиды входят в состав коллагеновых и ретикулиновых волокон основного вещества.

Bce названные соединения обнаруживаются в тканях реакцией Шиффа с йодной кислотой, являющейся окислителем.

Гликоген, вводимый с пищей как и растительный крахмал с помощью диастатических ферментов слюны, поджелудочного сока расщепляется в кишечнике до мальтозы; затем из нее под воздействием мальтозы образуется глюкоза. Циркулируя в крови, глюкоза или сгорает, являясь основным источником тепла и двигательных актов, или полимеризируется в гликоген, откладываясь в мышечной ткани, печени, в нервных клетках и других элементах тела. Синтез гликогена в органах тела происходит главным образом за счет простых сахаров. Степень полимеризации гликогена сильно колеблется, с чем связана большая лабильность его.

Углеводы могут быть продуктом секреции (молочный сахар, слизь).

Мукополисахариды (кислые и нейтральные), связанные с белками (миозин, миоглобин, глобулин) и эфирами серной кислоты (мукопротеиды, глюкопротеиды), а также аскорбиновая кислота, гликолипиды могут быть источником образования гликогена, хотя главным его источником являются углеводы пищи и ее жиры.

Углеводы и жиры обладают взаимопревращаемостью. Косвенно об этом свидетельствует обнаружение гликогена в жировых клетках [Арндт (H. Arndt, 1926)], E. В. Чернышева и А. В. Бургман, 1958].

При слабой доставке углеводов печень может вырабатывать сахар из белка и из жира.

Связывание в кишечнике глюкозы с фосфорной кислотой,т. e. фосфорилирование глюкозы, является необходимой предпосылкой для построения гликогена. Процесс фосфорилирования и последующая резорбция в кишечнике осуществляются при тесном участии гормона коры надпочечников. Тот же гормон способствует превращению в глюкозу белков и жиров, что может выразиться в гипергликемии и чтонаблюдаетсяпри болезни Иценко— Кушинга, сочетающейся с опухолями коры надпочечника.

Для определения гликогена и мукополисахаридов в тканях прибегают к реакции Шиффа, а специально гликогена — к реакции Беста с кармином (рис. 13). Хотя гликоген хорошо растворим в воде, быстродействующие водные фиксаторы, например формалин, все же пригодны для определения его в тканях, поскольку в момент фиксации гликоген прочно связывается белками и может быть выявлен карминовым методом Беста. Йод окрашивает гликоген в красно-бурые оттенки. По методу Беста гликоген (а нередко и слизь) окрашивается в красный цвет.

Исследование органов на гликоген, в противоположность исследованиям на муко-гликопротеиды, необходимо производить в возможно более ранние сроки после смерти вследствие того, что он в трупе расщепляется дгастати- ческими ферментами. Уменьшение и даже исчезновение гликогена может быть связано с длительной агонией, тем более если предагональный период протекал на фоне более или менее выраженного истощения. Отсюда следует косвенный вывод, что наличие в органах, особенно в печени, больших количеств гликогена свидетельствует в пользу быстро наступившей смерти, например при тяжелой травме. Трупное окоченение, как правило, сопровождается исчезновением гликогена из мускулатуры.

Основные массы гликогена располагаются в печени (до 20% к ее весу) и в скелетных мышцах, количественно варьируя в зависимости от питания и физической работы.

При голодании, при усиленном сокращении мышц, например при судорогах тела, при длительных рвотах, а также охлаждении количество гликогена ( в печени, мускулатуре) резко падает, поскольку, являясь источником энергии, он с большой быстротой расщепляется, образуя глюкозу, которая и потребляется тканями.

Тяжелые поражения центральной нервной системы, сопровождающиеся коматозным состоянием, влекут за собой более или менее полное истощение запасов гликогена в печени.

Нормально гликоген обнаруживается в нервных клетках, в аорте, проводящей системе сердца, в тканях зародыша, в слизистой оболочке матки, особенно при децидуальном ее метаморфозе (в предменструальную фазу, при беременности). Гликоген обнаруживают также в полиморфноядерных лейкоцитах, в придатках кожи и разрастаниях ее эпителия, в эндотелии кровеносных сосудов, клетках соединительной ткани, в частности в реактивных зонах вокруг очагов омертвения (при инфарктах миокарда, почек), в опухолях и т. п.

Следует думать, что все эти локализации гликогена отвечают общей закономерности: доставлять сахар тканям на месте возникающей потребности. Удовлетворение этих потребностей может осуществляться, минуя общие запасы гликогена, например в печени. Эти запасы принято обозначать как лабильное депо гликогена в противоположность гликогену стабильному, расположенному в тканях, более или менее отдаленных от кровеносных капилляров (хрящ, многослойный эпителий, децидуальная оболочка, стенка аорты).

Вряд ли, однако, такое подразделение отложений гликогена на стабильные и лабильные правильно. Можно говорить лишь о большей или меньшей лабильности в зависимости от потребности в сахаре: при возросших общих потребностях сахар заимствуется за счет гликогена печени и мышц; местные потребности (воспаление, опухоль, регенерация) удовлетворяются в основном за счет местных отложений, а также сахара крови и системы клеток соединительной ткани и лейкоцитов, богатых гликогеном.

K уСловно стабильным следует отнести запасы гликогена в нервных клетках.

B практике клиницистов и патологов наибольшее значение получили нарушения углеводного обмена, связанные с сахарным мочеизнурением (диабет) и так называемыми гликогенозами.

Сущность сахарного мочеизнурения заключаетсявповышении продукции сахара тканями и в понижении способности организма его окислять. Сахар, недостаточно потребляемый тканями, не успевающий сгорать, в изобилии циркулирует в крови и выводится с мочой, увлекая C собой огромные количества жидкости.

Тканевый сок и в норме содержит больше сахара, чем кровь. У больных диабетом эта разница еще выше. Физиологическая сущность высокого содержания сахара в тканях приспособительная, коль скоро этим обеспечивается надлежащий уровень обменных реакций во внутренней среде организма.

Запасы гликогена, являющегося наиболее мобильным источником caxa- рообразования, оказываются при диабете значительно пониженными, особенно в печени (в 30—50 раз). Источником энергии, заменяющим сахар, в этих условиях являются белки и жиры организма.

Гипергликемия, гликозурия часто отмечаются при базедовой болезни, акромегалии, при некоторых опухолях надпочечников, при беременности, повреждениях или заболеваниях нервной системы (опухоли, травма, прогрессивный паралич, преждевременное слабоумие, психические аффекты); сюда же относится гликозурия в опыте Клода Бернара с уколом в дно IV желудочка и последующие наблюдения с уколами в другие области мозга.

Гликозурия может наблюдаться при почечных страданиях — так называемый п о ч e ч н ы й, и л и ф л о p и д з и н о в ы й, д и а б e т, когда выпадает нормальная функция резорбции сахара в канальцах.

Из изложенного следует, что частные симптомы сахарного мочеизнурения, как, например, гипергликемия, гликозурия, могут иметь своим пусковым механизмом самые разнообразные факторы: нервные, обменные, эндокринные.

Травма, сотрясение мозга сопровождаются этими же симптомами лишь иногда, как и гликозурия при сахарном уколе. Если при таком уколе перерезается n. splanchnicus, то соответствующий эффект исчезает.

Преобладает убеждение, что патогенетической основой диабета является поражение поджелудочной железы, ее островкового (инсулярного) аппарата. Гормон островков Лангерганса, инсулин, имеющий точкой своего приложения внутреннюю среду организма, регулирует углеводный обмен, способствуя сжиганию сахара, а также путем синтезирования глюкозы в гликоген печени, мускулатуры и центральной нервной системы, ее ганглиозных клеток. Действие инсулина приводит к падению сахара крови или удержанию его на известном уровне.

O недостаточности инсулярного аппарата при диабете свидетельствуют замечательные успехи инсулинотерапии, а также случаи, когда избыточное поступление инсулина в организм, например при передозировке в процессе лечениядиабета, при опухолях, состоящих из ткани островков (так называемых инсуломах), дает противоположный эффект, а именно гипогликемию, а иногда и гипогликемическую кому. Гипогликемический эффект инсулина связан не только с повышением синтеза гликогена, но и с усиленным распадом глюкозы в пировиноградную кислоту,.

Некоторые авторы (во главе с В. В. Пашутиным) склонны рассматривать диабет как страдание, зависящее от нарушений обмена во всех тканях организма, т. е.не связанное с предварительными процессами в каких-либо органах, в том числе и в поджелудочной железе. Эти процессы они даже относят к вторичным, связанным с гипергликемией [Люкенс и Дохан (F. Lukens и F. Dohan, 1948), Теодоссиу (Theodossiou, 1956)].

B пользу такого толкования могут свидетельствовать указания на снижение потребления сахара тканями, частые комбинации сахарного мочеизнурения с другими нарушениями обмена, часто являющимися семейным заболеванием. Общеизвестны комбинации диабета с ожирением, подагрой, артериосклерозом, гипертонией, желчнокаменной болезнью. Анатомические наблюдения также не позволяют отвергать эти доводы, поскольку в целом ряде случаев диабета поджелудочная железа не претерпевает особых изменений. И действительно, в ¹I₃ случаев диабета инсулярный аппарат при морфологическом исследовании оказывается нормальным.

Морфологически изменения островков при диабете сводятся к их атрофии, гиалинозу, уменьшению общего количества. C цитологической стороны наибольшее значение имеет состояние бета-клеток островков, т. e. наиболее мелких, составляющих в норме около 76% и несущих в своей протоплазме мелкие зерна¹. B подавляющей массе случаев диабета эти зерна или отсутствуют или количество их резко уменьшено.

Продукция инсулина бета-клетками косвенно доказывается опытами с аллоксановым диабетом (экспериментальная модель диабета, более естественная, чем депанкреатизация); аллоксан^{[23] [24] разрушает именно бета-клетки.}

При сахарном панкреатическом диабете, так же как и при аллоксановом диабете, отношение альфа- и бета-клеток испытывает, таким образом, существенный сдвиг в сторону альфа-клеток, обладающих гипергликемизирующим действием.

Согласно островковой теории диабета, укрепляемой к тому же инсу- линотерапией, указанные изменения являются основными и характерными. У юных диабетиков они действительно являются довольно постоянной находкой.

Прочая (экскреторная) паренхима железы при диабете обычно также несколько атрофична, строение ее стерто. Особенно резкие степени атрофии отмечаются при липоматозе железы, когда островковый аппарат сохраняется сравнительно хорошо, иногда как бы избирательно.

B п о ч к a X всегда отмечаются характерные изменения, наличие которых для патологоанатомической диагностики сахарного диабета имеет важнейшее значение. Речь идет о гликогеновой инфильтрации (см. рис. 13), главным образом эпителия генлевских петель, отчасти извитых канальцев и самих клубочков. Зерна гликогена нередко выполняют и просветы канальцев, а также лежат в просвете капсулы клубочков.

Отложения гликогена в почечном эпителии следует рассматривать как процесс синтетический, связанный с реабсорбцией глюкозы, нормально выделяемой клубочками. Таким образом, гликозурия отражает недостаточность реабсорбции сахара. Синтез же гликогена в эпителии канальцев как таковой обусловлен, по-видимому, понижением окислительных процессов и нарушением фосфорилирования сахара. Это доказывается тем, что для гликогеновых отложений в почках ни гипергликемия, ни гликозурия необязательны.

Электронномикроскопические исследования показали, что базальная мембрана капилляров клубочков при диабете резко утолщается, что в сочетании с расширением микропор в мембране увеличивает их проницаемость. C этим связана и протеинурия при диабете.

Количество гликогена в печени при диабете значительно колеблется, чаще оно уменьшено; при смерти от комы гликоген может исчезать полностью. Иногда печень сильно инфильтрирована жиром, что может быть отражением особенностей питания или усиленного лечения инсулином, способствующим переходу углеводов в жиры.

Отложение гликогена в самих ядрах печеночных клеток (главным образом перипортально) сопровождается пузырькообразным вздуванием их (В. В. Подвысоцкий, 1899).

Гликоген располагается в дольке или диффузно, или только в периферических частях ее. Такие колебания в распределении отражают ритмические колебания в гликогенообразовательной функции органа.

B физиологических условиях накопление гликогена в печени обычно происходит от центра дольки к периферии. Потери гликогена, например, при голодании происходят в обратном направленищт. e. начиная с периферии дольки. Наблюдается и равномерное исчезновение гликогена, например в опытах с сахарным уколом, с воздействием на животное адреналином. Иногда гликоген находят в лимфатических щелях и в кровеносных сосудах, в чем можно усматривать момент патологической секреции гликогена, происходящей в форме молекулярного распада клеток без участия диастатического фермента.

Суждение о закономерном уменьшении и даже исчезновении гликогена в печени больных диабетом в значительной мере навеяно опытами на собаках, лишенных поджелудочной железы, и фактически не вполне правильно. Ктомуже колебания количества гликогена в печени лишь в известной мере доказываются гистологически, так как значительная часть его посмертно разлагается диастазой, обладающей, как полагают, при диабете особой активностью.

Исчезновение гликогена из печени может быть связано со всасыванием в кровь панкреатической диастазы, например при закупорке протоков поджелудочной железы сгущенным секретом, что наблюдается при диабете.

При диабете обнаруживается много гликогена в головном мозгу (В. В. Пашутин), особенно в сером веществе, в сетчатке, в зрительных нервах, вмозговых оболочках, в миокарде. При диабетической коме в веществе мозга, например в оливах продолговатого мозга, наблюдается значительное отложение гликогена. Это делает понятным резкое увеличение количества глюкозы в ликворе.

Гликогеноз [или болезнь Гирке (Gierke)] является врожденным нарушением углеводного обмена, при котором уже в детстве обнаруживаются обильные отложения гликогена в печени, почках, миокарде, мускулатуре скелета и в других органах, что сопровождается чрезвычайным увеличением этих органов, особенно печени.

Описываются особые нейромускулярныеформы гликогенозов с обильной гликогеновой инфильтрацией ганглиозных и глиозных клеток мозга. Нагруженные гликогеном клетки резко увеличиваются в размерах.

Увеличение печени, сердца приводит обычно к нарушению дыхания и к смерти от асфиксии.

Заболевание связано с утратой организмом способности мобилизовать гликоген. Высказывается предположение,что в основе болезни лежит нарушение центральной регуляции углеводного обмена со стороны гипоталамуса, где также отмечается обилие гликогена. Роль желез внутренней секреции неясна.