Нарушение регуляции углеводного обмена

Для непрерывности процесса гликолиза и цикла Кребса глюкоза должна постоянно поставляться в ткани организма. Это достигается ста­бильной концентрацией глюкозы крови (3,3—5,5 ммоль/л), которая в фи­зиологических условиях никогда не падает ниже критических величин (ко­лебания глюкозы в норме ±30 %, для сравнения: колебания содержания жирных кислот ±500 %).

Показана возможность получения условнорефлекторной гипер- или гипогликемии у животных. Имеется также указание на то, что экспери­ментальный невроз сопровождается развитием гипергликемии, что со­ответствует и клиническим наблюдениям. Различные эмоции (испуг, боль, 230

страдание и т.п.) могут вызвать изменения в функции эндокринных орга­нов и способствовать развитию диабета.

Нарушение гормональной регуляции приводит к развитию гиперг­ликемии и в дальнейшем может вызвать сахарноый диабет. Ведущую роль при этом играет недостаток инсулина, связанный либо с уменьшением секреции инсулина, либо с гиперпродукцией контринсулярных гормонов. В то время как инсулин оказывает мощное гипогликемическое действие, контринсулярные гормоны препятствуют выраженному снижению глюко­зы в крови (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Гормональная регуляция углеводного обмена

Увеличение концентрации глюкозы в крови вызывает секрецию ин­сулина путем стимуляции р-клеток островков Лангерганса, являющихся сенсорами глюкозы. При этом влияние контринсулярных гормонов на обмен углеводов уменьшается. Концентрация глюкозы в крови снижает­ся до нормы.

Стимуляторами скорости высвобождения инсулина могут быть гас­трин, секретин, холецистокинин. Содержание инсулина в плазме крови (у здорового человека натощак 10—20 мкмЕД) определяется не только скоростью его секреции, но и скоростью его метаболизма в печени и поч- 231

ках благодаря работе инсулининактивирующих (глютатионинсулинтранс- дегидрогеназа) и инсулиндеградирующих (протеазы) ферментных систем.

Таким образом, разные этапы углеводного обмена контролируются сложным комплексом стимуляторов и ингибиторов.

Гипогликемия — снижение концентрации глюкозы крови ниже 3,3 ммоль/л. Общими причинами гипогликемии являются недостаточное по­ступление глюкозы в кровь, ускоренное ее выведение из крови, комбина­ция этих факторов.

Различают физиологическую и патологическую гипогликемию.

Физиологическая гипогликемия встречается у здоровых людей при усиленной мышечной работе, приводящей к значительному потреблению глюкозы как источника энергии.

Неонатальная гипогликемия — гипогликемия новорожденных, осо­бенно если масса новорожденного ниже 2500 г; часто наблюдается у млад­шего из родившихся близнецов. Гипогликемия развивается в течение нескольких суток или часов после рождения. Ее развитию способствуют охлаждение ребенка и несовершенство механизмов регуляции углевод­ного обмена. У ребенка в период голодания после рождения резко воз­растает гликогенолиз, в результате чего запас гликогена в печени умень­шается. Гипогликемия может быть значительной, когда уровень глюкозы в крови снижается до 1 ммоль/л и ниже, сопровождаться тремором, циа­нозом, возбуждением, иногда судорогами. Неонатальная гипогликемия может привести к тяжелым отдаленным последствиям: отставанию в интеллектуальном развитии, атрофии зрительного нерва, снижению ост­роты зрения.

Однако чаще гипогликемия является следствием патологических расстройств:

• передозировки инсулина при лечении сахарного диабета;

• повышенной продукции инсулина при гиперфункции инсулярного ап­парата поджелудочной железы (гиперплазия, инсулинома);

• недостаточности продукции гормонов, способствующих катаболиз­му углеводов: СТГ, тироксина, адреналина, глюкокортикоидов и др.;

• недостаточном расщеплении гликогена при гликогенозах;

• мобилизации большого количества гликогена из печени (длитель­ная физическая работа), невосполняющаяся алиментарно;

• поражении клеток печени (острые и хронические гепатиты);

• нарушении всасывания углеводов в кишечнике.

При уровне сахара в крови ниже 3—4 ммоль/л развиваются тахи­кардия, тремор рук, обусловленные компенсаторной гиперпродукцией адреналина, чувство голода (возбуждение вентролатеральных ядер ги­поталамуса, связанное с низким уровнем глюкозы в крови), появляются 232

симптомы поражения нервной системы: слабость, раздражительность, повышенная возбудимость, чувство страха. При нарастающей гипогли­кемии к этим симптомам присоединяется снижение чувствительности. Иногда появляются галлюцинации. При гипогликемии резко понижается потребление мозгом кислорода, поэтому продолжительные и часто по­вторяющиеся периоды гипогликемии приводят к необратимым измене­ниям в нервных клетках. Сначала нарушаются функции коры головного мозга, а затем и среднего мозга (церебральная гипогликемия).

Падение концентрации глюкозы в крови ниже 2,5 ммоль/л резко на­рушает деятельность ЦНС. Снижение окислительных процессов и наруше­ние обмена веществ в головном мозге приводят к потере сосудистого то­нуса, расширению сосудов микроциркуляторного русла, увеличению их проницаемости, отеку мозга. Возникают судороги типа эпилептических. Может развиться гипогликемическая кома. Судороги имеют определенное компенсаторное значение, так как способствуют расщеплению гликогена мышц. При этом из образовавшейся молочной кислоты в печени синтези­руется глюкоза и уровень сахара в крови возрастает.

Гипергликемия — повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л. Может развиваться в различных условиях.

Физиологическая гипергликемия имеет приспособительное значе­ние, так как обеспечивает доставку тканям легко утилизируемого энерге­тического материала.

Алиментарная гипергликемия появляется после приема большого количества легко усвояемых углеводов (сахар, конфеты, мучные изделия и др.), при этом из кишечника быстро всасывается большое количество глюкозы, превышающее возможности печени и других тканей ассимили­ровать ее. Если это количество превышает 8,88 ммоль/л (почечный по­рог), то сахар появляется в моче (глюкозурия).

Эмоциональная гипергликемия развивается при волнениях, эмоци­ональном возбуждении, сильной боли. Процесс возбуждения из коры го­ловного мозга иррадиирует на подкорковую область. Импульсы по сим­патическим путям идут к печени, где усиливают гликогенолиз и тормозят липогенез.

При стойком нарушении того или иного звена регуляции углеводно­го обмена возникают патологические гипергликемии.

Гормональная гипергликемия обусловливается нарушением функ­ции эндокринных желез, гормоны которых участвуют в регуляции угле­водного обмена. Так, при глюкагономе — опухоли из клеток Лангерганса, возрастает продукция глюкагона, при болезни и синдроме Иценко—Ку­шинга — глюкокортикоидов; при феохромоцитоме — адреналина. Избы­ток этих гормонов через механизмы, описанные выше, приводит к повы­шению концентрации глюкозы в крови, несмотря на нормальный или даже увеличенный уровень инсулина.

Гипергликемия при недостаточности инсулина является наиболее выраженной и стойкой. Она может сопровождаться определенными симп­томами — сухостью во рту, жаждой, полиурией, похуданием.

Сахарный диабет (греч. diabaio — прохожу сквозь) — заболевание, в основе развития которого лежит абсолютная и /или относительная не­достаточность инсулина в организме, вызывающая нарушение обмена веществ. Термин «диабет» введен в литературу Аретием Каппадокийс­ким (ок. 20 г. н.э.), «сахарный диабет»— Томасом Уиллисом (1679). За­нимает первое место среди эндокринной патологии, третье место как причина смерти (после сердечно-сосудистых и онкологических заболе­ваний), которая может наступить из-за острых (кома) или поздних ослож­нений диабета.

Выделяют следующие формы сахарного диабета:

• инсулинзависимый диабет (ИЗД), или сахарный диабет I типа;

• инсулиннезависимый диабет (ИНЗД), или сахарный диабет II типа;

• симптоматический, или вторичный диабет, сопровождающий эндок­ринные заболевания — акромегалию, болезнь Иценко—Кушинга, и заболевания поджелудочной железы — панкреатиты и др.;

• диабет беременных (выявленный впервые при беременности).

характер диабета относятся к XII в. Установлено, что сахарный диабет — генетически и патофизиологически неоднородная группа. В основе ИЗД и ИНЗД лежат разные варианты генетической предрасположенности. У больных, страдающих ИЗД, чаще всего выявляются следующие «диабе­тогенные» гены системы главного комплекса гистосовместимости (HLA), расположенного на 6-й хромосоме: В8, В15, Dw3, DRw3, Dw4, DRw4. На­личие у обследуемых одного из этих генов в 2—3 раза увеличивает веро­ятность заболевания, а их сочетание — в 8—10 раз.

В результате такого, возможно, полигенного и рецессивного насле­дования детерминируется предрасположенность В-клеток поджелудоч­ной железы к повреждению. В этиологии ИЗД имеют значение вирусы эпидемического паротита, кори, врожденной краснухи, аденовирусы, ви­русы Коксаки. Возможно также, что вирусповреждающему действию предшествует повреждение мембраны 3-клеток различными химически­ми веществами в субпорогфвых концентрациях. Полагают, что эти виру­сы инициируют повреждение 3-клеток у лиц с генетической предраспо­ложенностью к такому повреждению. Развивается инсулит, который является морфологическим отражением аутоиммунных процессов. По­вреждающим эффектом обладают моноциты и макрофаги, цитотоксичес­кие Т-лимфоциты, К- и NK-клетки, цитотоксические антитела, относя­щиеся к IgG-классу, а также цитокины — интерлейкин-1, фактор некроза опухолей а,у-интерферон. В результате длительного деструктивного про­цесса к моменту полной клинической картины 85—90 % 3-клеток уже раз­рушены, что приводит к абсолютной недостаточности выработки инсу­лина.

Для ИНЗД характерен аутосомно-доминантный тип наследования, причем этот тип диабета не имеет характерного сочетания с системой генов главного комплекса гистосовместимости. Имеются данные о лока­лизации «диабетогенных» генов в 11 -й хромосоме. Генетическая предрас-

положенность при ИНЗД играет более значительную роль, чем при ИЗД. Переедание и связанное с ним ожирение являются внешними и основны­ми провоцирующими факторами, способствующими развитию ИНЗД. Избыточное потребление пищи приводит к гиперсекреции инсулина, что способствует липогенезу и ожирению и со временем может вызвать де­компенсацию р-клеток. Полагают, что ИНЗД обусловлен недостаточным сахаропонижающим эффектом биологически активного инсулина из-за генетического дефекта в пострецепторном аппарате инсулинзависимых тканей.

Патогенез сахарного диабета. В основе развития диабета — слож­ный патологический процесс, сопровождающийся нарушением углевод­ного, белкового и жирового обмена.

Абсолютный или относительный дефицит инсулина приводит к энер­гетическому голоданию мышечной и жировой тканей. Компенсаторно уси­ливается секреция контринсулярных гормонов, в частности глюкагона. Вместе с дефицитом инсулина это приводит к расстройствам углеводно­го, жирового и белкового обмена, водно-электролитного и кислотно-ос­новного баланса.

Углеводный обмен. В печени снижается активность глюкокиназы — уменьшается синтез и увеличивается распад гликогена; усиливается глю­конеогенез, повышается активность глюкозо-6-фосфатазы, увеличивает­ся поступление глюкозы в кровь. В мышцах уменьшается образование и усиливается распад гликогена, увеличивается поступление молочной кис­лоты в кровь; уменьшается синтез и усиливается распад белка, увеличи­вается выход аминокислот в кровь. Уменьшается поступление глюкозы в жировую ткань (ИЗД). Тормозятся пентозофосфатный путь окисления глю­козы и образование НАДФ⁺. Развиваются гипергликемия, аминоациде- мия и лактацидемия (молочно-кислый ацидоз).

Белковый обмен. Преобладают процессы распада белка, особенно в мышцах, что сопровождается увеличением аминокислот и мочевины в крови и моче и отрицательным азотистым балансом; клинически прояв­ляется падением массы тела (ИЗД), понижением пластического, в том числе регенераторного, потенциала организма.

Жировой обмен. В жировой ткани уменьшается синтез триглицери­дов и усиливается липолиз, при этом в крови повышается концентрация свободных жирных кислот (СЖК), снижается масса тела (ИЗД). В печени увеличивается содержание СЖК, меньшая часть которых используется на синтез триглицеридов и вызывает жировую инфильтрацию печени. Боль­шая часть СЖК в отсутствие инсулина окисляется в печени только до аце- тил-КоА, из которого затем в условиях задержки ресинтеза жирных кис­лот из-за дефицита НАДФ⁺ и подавления цикла Кребса образуются кетоновые тела — ацетоуксусная и Р-оксимасляная кислоты и ацетон. По­является гиперкетонемия до 5—7 ммоль/л, кетонурия — 140 мг/сут (нор­ма— 10—30 мг/сут). Гиперлипидемия приводит к угнетению использо­вания мышцами глюкозы, а, следовательно, способствует накоплению глюкозы в крови. Избыток ацетоуксусной кислоты идет на синтез холес- 235

терина, развивается гиперхолестеринемия. В этих условиях в печени уси­ливается синтез ЛПОНП и ЛПНП.

Диабетическая кома — особенно тяжелое проявление диабета. Ее развитию могут способствовать разные механизмы; основные формы диабетической комы представлены в табл. 9.2. Причиной развития комы может быть неадекватное лечение диабета или присоединение сопутству­ющих заболеваний (травмы, операции, стрессы).

Таблица 9.2.

Основные биохимические показатели крови при диабетических комах

Патогенез кетоацидотической комы. Для комы характерны глубокое угнетение функций ЦНС, потеря сознания, исчезновение рефлексов, па­дение артериального давления, появление периодического дыхания типа Куссмауля, резкое снижение тургора кожных покровов, мягкие глазные яблоки, запах ацетона изо рта.

В основе патогенеза комы — недостаток инсулина и гиперсекреция контринсулярных гормонов, особенно глюкагона и катехоламинов. В ре­зультате глюконеогенеза и гликогенолиза при диабетическом кетоаци­дозе резко возрастает выделение печенью глюкозы. Происходит массив­ное поступление в печень СЖК (из-за усиления липолиза) и кетогенных аминокислот, в первую очередь лизина (из-за усиленного распада бел­ка), что способствует нарастанию кетогенеза. Накопление кетоновых тел в крови приводит к кетозу, затем к кетоацидозу. При тяжелом кетоацидо­зе развивается резистентность к инсулину (образуется порочный круг), обусловленная высоким уровнем СЖК, высокими концентрациями кон­тринсулярных гормонов и ацидозом (Н⁺). Наиболее высока концентрация ацетона, который способствует повреждению мембран клеток в резуль­тате растворения липидов. Кетоновые тела подавляют функцию фермен­тов в клетках. Уже в ранней стадии кетоацидоза появляются тошнота и рвота, что способствует его усугублению. Истощаются щелочные резер­вы, способствуя снижению pH крови. Г ипергликемия, кетонемия и азоте­мия приводят к полиурии, потере натрия, калия, хлора и бикарбонатов. Уменьшается объем крови, развивается клеточная дегидратация. Гипо­волемия вызывает снижение почечного кровотока и падение диуреза, что может приводить к росту азотемии, уменьшению секреции и выделения Н⁺, снижению образования бикарбонатов почками.

Патогенез гиперосмолярной комы. Наблюдается чаще у лиц с ИНЗД. Гиперосмолярная кома обусловлена высокой осмолярностью крови, до­стигающей 500 мосмоль/л, которая связана с гипергликемией и гипер­натриемией. Увеличение содержания натрия в крови — результат увели­чения реабсорбции натрия в почках под действием альдостерона, синтез и секреция которого возрастают в ответ на гиповолемию. Гиперосмо­лярная кома развивается более медленно, чем кетоацидотическая. Ха­рактеризуется резкой дегидратацией клеток, возникновением обратимых очаговых неврологических нарушений, нарастающим расстройством соз­нания. Отсутствие кетоацидоза при гиперосмолярной коме связано с тем, что остаточная секреция инсулина, недостаточная для ликвидации гипер­гликемии, вполне достаточна, чтобы вместе с гиперосмолярностью ин­гибировать липолиз и высвобождение СЖК из жировой ткани, необходи­мых для синтеза кетоновых тел; высокая дегидратация также снижает кетогенез. Гиперосмолярность подавляет также секрецию инсулина в от­вет на гипергликемию, развивается порочный круг. Дегидратация при гиперосмолярной коме выражена значительно сильнее, поэтому и сер­дечно-сосудистые нарушения у этих больных более выражены. Отмеча­ется повышенная склонность к различным нарушениям свертываемости крови, артериальным и венозным тромбозам.

Патогенез лактацидотической комы. Развивается при диабете у больных с сердечной и почечной недостаточностью, заболеваниями пе­чени, почек, при шоке, кровопотере, сепсисе, т.е. состояниях, сопровож­дающихся значительной тканевой гипоксией. При этом образование мо­лочной кислоты превалирует над процессами ее утилизации печенью, возникает лактат-ацидоз. Метаболический ацидоз выбывает нарушение возбудимости и сократимости миокарда, а также парез периферических сосудов, в результате чего развивается коллапс.

К осложнениям диабета относятся микроангиопатия, (ретинопатия и нефропатия), макроангиопатия; нейропатия; катаракта.

Патогенез микроангиопатии, нейропатии и катаракты. При длитель­ной гипергликемии развивается гликозилирование белков организма. Глюкоза включается в гемоглобин, белки сыворотки крови, клеточных мембран, ЛПНП, периферических нервов, коллагена, эластина и хруста­лика, что приводит к нарушению функции клеток и способствует образова­нию аутоантител и иммунных комплексов к измененным белкам. Кроме этого, нарушается функция инсулиннезависимых клеток. Глюкоза пропор­ционально своей концентрации поступает в эти клетки, где, не подверга­ясь фосфорилированию, превращается под влиянием фермента альдо- зоредуктазы в циклический спирт — сорбит. Накопление избыточного количества сорбита в клетках нервной системы, хрусталика, поджелудоч­ной железы, почек, стенках сосудов, перицитах сетчатки увеличивает ос­мотическое давление, вызывая клеточный отек, и создает условия для нарушения функции клеток различных органов и тканей, способствуя на­рушению микроциркуляции.

Наиболее часто встречающиеся микроангиопатии — диабетическая ретинопатия и нефропатия.

Патогенез макроангиопатий. Макроангиопатия характеризуется об­разованием на интиме артерий крупного и среднего калибра атероскле­ротических бляшек, которые могут кальцифицироваться и изъязвляться, способствуя локальному тромбообразованию, окклюзии просвета сосу­да с развитием инфаркта миокарда, нарушений мозгового кровообраще­ния, сухой гангрены нижних конечностей. В основе этих нарушений ле­жит более раннее развитие атеросклероза у больных диабетом. Диабет может ускорить этот процесс по крайней мере тремя путями:

• под действием избыточного количества гормона роста может уси­ливаться пролиферация гладкомышечных клеток артерий;

• повышенный синтез тромбоксана способствует адгезии тромбоци­тов и выделению митогена;

• при диабете как одно из проявлений характерной липемии повышен уровень ЛПОНП и ЛПНП и снижено содержание ЛПВП.

Инсулиновая недостаточность может возникнуть при повышенном

образовании комплексов инсулина с белками крови. Эта форма инсули­на активна в основном в отношении жировой ткани, способствуя погло­щению глюкозы жировой тканью. Инсулиновая недостаточность возмож­на вследствие повышенной активности ферментов, расщепляющих инсулин и образующихся в печени к началу пубертатного периода. К их чрезмерной активности может вести избыток СТГ, глюкокортикоидов, дефицит Си²⁺ и Zn²⁺. При этом разрушается много инсулина.

К недостаточности инсулина могут привести хронические воспали­тельные процессы^ при которых в кровь поступают многочисленные про­теолитические ферменты, разрушающие инсулин. К разрушению инсу­лина ведет образование аутоантител против него.

По терминологии отдельных авторов, эти формы инсулиновой не­достаточности обозначают как «внепанкреатическая» недостаточность инсулина, однако и в этих случаях гипергликемия может вызвать пере­напряжение Р-клеток и способствовать развитию панкреатической недо­статочности инсулина.

Гораздо реже по сравнению с нарушениями обмена глюкозы встре­чаются нарушения обмена других видов углеводов, таких, как пентозурия (выделение с мочой пентоз), фруктозурия (выделение с мочой фрукто­зы), галактозурия (выделение с мочой галактозы) и др. Эти виды патоло­гии главным образом обусловлены врожденным недостатком ферментов, участвующих в обмене данных веществ.

9.4.