3 курс / Патологическая физиология / ТИПОВЫЕ_НАРУШЕНИЯ_ОБМЕНА_ВЕЩЕСТВ

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ

Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького

МОДУЛЬ 1

СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ 3

«ТИПОВЫЕ НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ»

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ПАТОФИЗИОЛОГИИ

Краматорск – 2016

УДК 616-008.9 (075.8)

Автор: зав. кафедрой физиологии и патологической физиологии, д.мед.н., доц. Татарко С.В.

Рецензенты:

Сургай Н.Н. – к.мед.н., доцент, зав. кафедрой патоморфологии, судебной медицины, гистологии, цитологии и эмбриологии Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького.

Ермолаева М.В. – д.мед.н, профессор кафедры внутренней медицины №1 Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького.

Содержательный модуль 3 «Типовые нарушения обмена веществ». Учебное пособие по патофизиологии / С.В. Татарко. – Краматорск: ДонНМУ, 2016. – 205 стр.

Обмен веществ – это основа жизнедеятельности организма, существенный и непременный признак жизни. Сущность обмена веществ заключается в совокупности физиологических и биохимических реакций, идущих в живых организмах, включая усвоение из внешней среды органических и неорганических соединений (ассимиляция) и их расщепление (диссимиляция) вплоть до образования и выделения конечных продуктов обмена. В условиях патологии обычно нарушается характерное для здорового организма неразрывное единство различных видов обмена веществ и энергии. Типовые нарушения обмена веществ и энергии являются основой многообразных расстройств структуры и функции различных (молекулярного, субклеточного, клеточного, тканевого, органного, системного) уровней организации целостного организма. Изучение причин, механизмов развития, проявлений нарушения обмена веществ на разных уровнях, их диагностика, лечение и предупреждение имеют большое значение для подготовки будущего врача.

Учебное пособие разработано на основе типовой учебной программы по патологической физиологии для студентов высших медицинских учебных заведений III-IV уровней аккредитации.

Рекомендовано студентам медицинского, стоматологического и фармацевтического факультетов для практических занятий по патофизиологии.

УДК 616-008.9 (075.8)

Утверждено Ученым Советом ДонНМУ им. М. Горького

Протокол № ____ от ____________ 2016 г.

©С.В. Татарко, 2016

©Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького

2

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

занятий по патологической физиологии Модуль 1. Общая патология

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

учебно-методических материалов для самостоятельной внеаудиторной

работы по патологической физиологии Модуль 1. Общая патология

Список учебно-методической литературы

ОСНОВНАЯ

1.Патофізіологія: Підручник / Ю.В. Биць, Г.М. Бутенко, А.І. Гоженко та ін.; за ред. М.Н. Зайка, Ю.В. Биця, М.В. Кришталя. – 4-е вид., перероб. і допов. – К.: ВСВ «Медицина», 2014. – 752 с. + 4 с. кольор. вкл.

2.Посібник до практичних занять з патологічної фізіології / За ред. Ю.В.Биця та Л.Я.Данилової. – К.: Здоров’я, 2001.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

3.Патологическая физиология: Учебник / Под ред. А.Д. Адо и др.- М.: Триада-Х, 2000.

4.Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Основы общей патологии. Ч. 1. Основы общей патофизиологии.- СПб: ЭЛБИ, 1999.

5.Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Основы общей патологии. Ч. 2. Основы патохимии. - СПб: ЭЛБИ,

2000.

6.Фалер Д.М., Шилдс Д.. Молекулярная биология клетки. Перевод с англ.- М.: Бином, 2003.

7.Теппермен Дж, Теппермен X. Физиология обмена веществ и эндокринной системы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989.

3

8.Фізіологія людини. Вільям Ф.Ганонг. Переклад з англ. Львів: БаК, 2002 – 784 с.

9.Кон Р.М., Рот К.С. Ранняя диагностика болезней обмена веществ: Пер. с англ. - М.: Медицина,

1986.

10.Почки и гомеостаз в норме и при патологии: Пер. с англ. / Под ред. С. Клара. - М.: Медицина,

1987.

11.Robbins Pathology basis of disease / Cotran R.S., Kumar V., Robbins S.L. - 2000.

4

ЗАНЯТИЕ №1

Тема: НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

Актуальность темы. Нарушения углеводного обмена (гипер- и гипогликемии) являются проявлениями целого ряда заболеваний. Особо важное значение придается изучению этиологии и патогенеза сахарного диабета. Сахарный диабет в зависимости от причин и степени инсулиновой недостаточности может быть первичным и вторичным (симптоматическим). Первичный, в свою очередь, может быть инсулинзависимым (диабет I-го типа) и инсулиннезависимым (диабет II-го типа). Другие типы диабета являются вторичными и связаны с определенными заболеваниями, например акромегалией, болезнью Иценко-Кушинга, болезнями поджелудочной железы, генетическими синдромами и др. В то же время гипогликемические состояния являются тяжелым осложнением целого ряда заболеваний, что обусловлено, в первую очередь, высокой чувствительностью центральной нервной системы к недостатку глюкозы, которая является единственным источником энергии для нервных клеток, не имеющих запасов гликогена. Это, в свою очередь, вызывает нарушение функционирования жизненно важных органов и систем организма.

Общая цель – уметь проводить патофизиологический анализ ситуаций, связанных с расстройствами углеводного обмена, характеризовать этиологию и патогенез сахарного диабета, знать экспериментальные модели сахарного диабета.

Для этого необходимо уметь (конкретные цели):

1.Охарактеризовать синдром гипогликемии: виды, причины, механизмы, патогенез гипогликемической комы.

2.Охарактеризовать синдром гипергликемии: виды, причины та механизм развития.

3.Дать определение сахарного диабета, классификацию.

4.Охарактеризовать этиологию, патогенез сахарного диабета 1-го типа, патогенез абсолютной инсулиновой недостаточности.

5.Охарактеризовать этиологию, патогенез сахарного диабета 2-го типа, варианты относительной инсулиновой недостаточности при диабете 2-го типа (секреторные нарушения β-клеток, резистентность тканей-мишеней к инсулину).

6.Показать значение в клинической практике разных форм нарушений углеводного обмена.

Необходимые для реализации целей обучения базисные знания-навыки. Уметь:

1.Определить основные механизмы регуляции уровня глюкозы в крови (каф. нормальной физиологии).

2.Брать кровь у животного для биохимического исследования (каф. нормальной физиологии).

3.Владеть техникой внутримышечных инъекций (каф. нормальной физиологии).

4.Владеть техникой лабораторных химических работ (каф. химии, биохимии).

ВОПРОСЫ К ЗАНЯТИЮ

1.Нарушение всасывания углеводов.

2.Понятие о гликогенезе, гликогенолизе, глюконеогенезе. Их нарушения.

3.Гипергликемия, ее виды. Глюкозурия, ее механизмы. Экспериментальные гипергликемии и глюкозурии.

4.Инсулиновая недостаточность (панкреатическая и внепанкреатическая).

5.Понятие в сахарном диабете. Этиология и патогенез сахарного диабета.

6.Формы сахарного диабета. Нарушение различных видов обмена веществ при сахарном диабете. Экспериментальные модели диабета.

7.Патогенез диабетической комы.

8.Гипогликемия, её виды. Гипогликемическая кома.

9.Наследственные нарушения углеводного обмена.

5

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

Углеводы – важнейший класс природных соединений, встречающийся повсеместно: у растений, животных и бактерий. Все органические вещества, в конечном счете, возникают из углеводов, образующихся в процессе фотосинтеза.

Углеводы являются обязательным и наиболее значительным компонентом пищи. В сутки человек потребляет 400-600 г различных углеводов.

Как необходимый участник метаболизма, углеводы включены практически во все виды обмена веществ:

нуклеиновых кислот (в виде рибозы и дезоксирибозы),

белков (например, гликопротеинов),

липидов (например, гликолипидов),

нуклеозидов (например, аденозина),

нуклеотидов (например, АТФ, АДФ, АМФ),

ионов (например, обеспечивая энергией их трансмембранный перенос и внутриклеточное распределение).

Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии (эмоциональное возбуждение, мышечные нагрузки и т.д.).

Уровень глюкозы в крови 3,9–5,5 ммоль/л является важнейшей гомеостатической константой организма.

Особенно чувствительна к уровню сахара в крови ЦНС, поскольку ее метаболические и энергетические потребности покрываются почти целиком за счет глюкозы (ткань мозга использует примерно 2/3 всей глюкозы, поступающей в кровь). Например, уже незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При снижении уровня сахара крови до 2,8–

2,2 ммоль/л наступают судороги, бред, потеря сознания.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени – резервный, отложенный в запас, углевод. Количество его у взрослого человека достигает 200 г.

Уровень глюкозы в крови – это результирующая двух процессов:

1.Поступление глюкозы в кровь. Осуществляется печенью и кишечником. При этом важны процессы распада гликогена (гликогенолиз) и синтеза глюкозы из аминокислот (глюконеогенез). Гликогенолиз является быстро действующим источником глюкозы, а глюконеогенез — медленно действующим.

2.Выход глюкозы из крови. Это следствие потребления ее всеми органами для своего энергетического обмена, а также для синтеза гликогена.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ

Изменения в содержании глюкозы в крови воспринимаются глюкорецепторами, сосредоточенными в основном в печени и сосудах, а также клетками вентромедиального отдела гипоталамуса.

Центральным звеном регуляции уровня глюкозы является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются вегетативными нервами и гуморальными факторами.

Процессы поставки глюкозы в кровь стимулируются: катехоламинами (адреналин, норадреналин), глюкокортикоидами (кортизон, гидрокортизон), соматотропным гормоном гипофиза, тироксином, глюкагоном (продуцируется α-клетками островковой ткани поджелудочной железы).

Процессы выхода глюкозы из крови в ткани стимулируются инсулином. Он единственный гипогликемический гормон.

6

Инсулин и механизмы его действия

Инсулин представляет собой полипептид, состоящий из двух цепей: α и β, соединенных двумя дисульфидными мостиками. Инсулин образуется и запасается β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Разрушается он ферментами, восстанавливающими дисульфидные связи, их общее название – «инсулиназы».

Образование инсулина регулируется, главным образом, двумя путями:

Угнетение секреции. Главным ингибитором секреции инсулина является сам инсулин, циркулирующий в крови, а также гипергликемические гормоны: глюкагон, адреналин, АКТГ, кортизол, СТГ, ТТГ.

Стимуляция секреции. Наиболее мощный стимулятор образования инсулина – глюкоза крови. Эффект глюкозы прямой, она проникает в клетки. Однако есть данные, что эффект глюкозы также связан с повышением уровня цАМФ. Подобный механизм стимуляции работает по принципу положительной обратной связи.

Механизм гипогликемического действия инсулина (влияние на углеводный обмен).

Инсулин облегчает перенос глюкозы через клеточную мембрану в инсулин-зависимых орга-

нах (мышцах, жировой ткани, лейкоцитах, корковом слое почек), так как мембраны многих клеток служат барьером для свободного передвижения глюкозы из внеклеточной жидкости в клетку.

Считают, что инсулин взаимодействует с рецептором мембраны, приводя к изменению ее проницаемости.

Инсулин снимает тормозящее влияние гипергликемических гормонов на внутриклеточную гексокиназу, фосфорилирующую глюкозу (глюкоза в нефосфорилированной форме неактивна), поскольку только в такой активированной форме глюкозо-6-фосфат может усваиваться тканями, реабсорбироваться почками. Изменяет активность внутриклеточных ферментов настолько, что стимулируются анаболические реакции.

Инсулин стимулирует синтез гликогена (активирует глюкокиназу), увеличивает поступление глюкозы в мышцы и жировую ткань, где стимулирует ее превращение в гликоген и жир.

Инсулин оказывает влияние на белковый обмен:

стимулирует синтез белка и транспорт аминокислот в клетки,

тормозит глюконеогенез – образование глюкозы из аминокислот (все гипергликемические гормоны активируют глюконеогенез).

Инсулин оказывает влияние на липидный обмен: во многих тканях стимулирует синтез жиров и ингибирует распад триглицеридлипидов. Этот эффект инсулина способствует накоплению быстро мобилизующегося материала – жира, который служит целям удовлетворения энергетических потребностей организма в неблагоприятных ситуациях.

Нарушения углеводного обмена могут быть обусловлены: 1) нарушением переваривания и всасы-

вания углеводов; 2) нарушением межуточного метаболизма углеводов; 3) нарушением процессов нейрогуморальной регуляции углеводного обмена.

1. Нарушение переваривания и всасывания углеводов

Нарушение переваривания и всасывания углеводов возникает вследствие:

расстройств ферментативного расщепления полисахаридов в кишечнике

нарушения самого процесса всасывания моносахаридов,

расстройства процесса фосфорилирования углеводов в СО кишечника.

Причины нарушения фосфорилирования:

понижение внутрисекреторной функции коры надпочечников (уменьшение выделения глюкокортикоидов),

воспаление слизистой оболочки кишечника или отравление некоторыми ядами, угнетающими процессы фосфорилирования, (например, применение флоридзина или монойодацетата, вызывающих недостаточность фермента гексокиназы).

7

Переваривание и всасывание глюкозы особенно легко нарушается у детей первого года жизни, у которых еще не вполне сформировались ферменты пищеварительного тракта, в частности амилолитические, а также гексокиназа и фосфорилаза кишечной стенки. Описана врожденная недостаточность фермента лактазы, ведущая к неусваиванию лактозы.

Нарушения всасывания углеводов ведут к углеводному голоданию и к гипогликемии.

2. Нарушения межуточного углеводного обмена

Нарушения межуточного углеводного обмена заключаются в: 1) ослаблении синтеза гликогена (гликогенообразования) в печени и мышцах; 2) в усилении образования глюкозы из гликогена (гликогенолиз) или из аминокислот и жиров (глюконеогенез); и 3) в нарушениях превращений глюкозы в тканях.

Угнетение гликогенообразования происходит при тяжелом поражении печеночных клеток (гепатит, отравление фосфором, четыреххлористым углеродом и др.), а также может быть результатом гипоксии, поскольку нарушается образование энергии АТФ, необходимой для синтеза гликогена. При недостатке гликогена усиливается жировой и белковый обмен, что приводит к накоплению кетоновых тел и интоксикации.

Усиление гликогенолиза чаще всего возникает вследствие увеличения энергетического обмена, например при усиленной мышечной работе или расстройствах нервной и эндокринной регуляции (сильное эмоциональное возбуждение, боль, охлаждение и др.). Кроме того, усиление гликогенолиза происходит при повышении продукции гормонов, активирующих гликогенолиз (СТГ, адреналин, глюкагон, тироксин). Глюконеогенез наблюдается преимущественно при сахарном диабете.

Нарушения использования глюкозы тканями связаны с механизмами ее окисления и превращения. Такие расстройства обычно возникают при:

инфекциях и интоксикациях,

гипоксических состояниях (анаэробный гликолиз преобладает над аэробным, в связи с чем в крови и тканях накапливается молочная и пировиноградная кислоты и развивается ацидоз),

авитаминозах, особенно авитаминозе В1, когда затрудняется окисление пировиноградной кислоты, снижается синтез ацетилхолина и нарушается передача нервных импульсов;

нарушении функций печени, когда снижен ресинтез молочной кислоты в глюкозу и гликоген и развивается гиперлакцидемия и ацидоз.

3. Нарушения нейрогуморальной регуляции

Нарушения нейрогуморальной регуляции являются наиболее частой причиной патологии углеводного обмена. Еще со времени Клода Бернара (1855) известно, что в продолговатом мозге на дне IV желудочка находится центр регуляции углеводного обмена, укол в который вызывал на некоторое время повышение содержания сахара в крови и появление его в моче. Эффект от укола не появлялся после перерезки чревных нервов или удаления обоих надпочечников, что позволило сделать вывод о том, что пути из высших вегетативных центров регуляции углеводного обмена идут через спинной мозг и чревные нервы к надпочечникам, гормон которых (адреналин) вызывает распад гликогена в печени и повышение сахара в крови. Кроме того, существуют прямые нервные связи центра углеводного обмена с органа-ми, в которых осуществляется углеводный обмен (в основном с печенью и мышцами).

К повышению сахара в крови может приводить раздражение серого бугра гипоталамуса, чечевичного ядра и полосатого тела. На более высоких этапах филогенеза в регуляции углеводного обмена принимает участие и кора головного мозга. Так, эмоции (волнения, переживания), психические перенапряжения могут повышать уровень сахара в крови. Имеется и другой путь центрального влияния нервной системы на углеводный обмен, которое распространяется к островкам поджелудочной железы по парасимпатическим волокнам.

Важное значение в регуляции углеводного обмена имеют эндокринные железы, главным образом поджелудочная железа, передняя доля гипофиза и кора надпочечников, а изменение соотношения между активностью инсулина и контринсулярных гормонов является ведущим в её нарушении.

Могут наблюдаться гормональные гипергликемии, обусловленные повышенной продукцией:

8

глюкагона (активирует фосфорилазу печени, способствующую гликогенолизу),

тироксина (активирует гликогенолиз),

СТГ (тормозит синтез гликогена, активирует инсулиназу печени, способствует образованию ингибитора гексокиназы, стимулирует секрецию глюкагона),

АКТГ и глюкокортикоидов (стимулируют глюконеогенез и тормозят активность гексокиназы).

ТИПОВЫЕ ФОРМЫ НАРУШЕНИЙ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

Многочисленные расстройства метаболизма углеводов условно объединяют в несколько групп: гипогликемии, гипергликемии, гликогенозы, гексоз- и пентоземии, агликогенозы (рис. 1). Перечисленные расстройства рассматривают как типовые формы нарушений углеводного обмена.

Типовые формы нарушений углеводного обмена

Рис. 1. Типовые формы нарушений углеводного обмена

ГИПОГЛИКЕМИЯ

Гипогликемия – состояние, характеризующиеся снижением уровня глюкозы плазмы крови ниже нормы 3,58 ммоль/л (в периферической крови ниже 3,3 ммоль/л).

В норме уровень глюкозы плазмы крови натощак колеблется в диапазоне 3,58-

6,05 ммоль/л, (в периферической крови – 3,3-5,5 ммоль/л).

Степени гипогликемии:

лёгкая гипогликемия – 2,7-3,3 ммоль/л содержание глюкозы в крови;

средней тяжести – 1,3 ммоль/л;

тяжёлая – ниже 1,1 ммоль/л.

Этиология и патогенез гипогликемии

Причины гипогликемии представлены на рисунке 2.

Патология печени

Наследственная и приобретённая патология печени – одна из наиболее частых причин гипогликемии.

Гипогликемия характерна для:

хронических гепатитов,

циррозов печени,

гепатодистрофий (в том числе иммуноагрессивного генеза),

острых токсических поражений печени,

ряда ферментопатий (например, гексокиназ, гликогенсинтетаз, глюкозо-6-фосфатазы) и мембранопатий гепатоцитов.

Кгипогликемии приводят нарушения транспорта глюкозы из крови в гепатоциты, снижение активности гликогенеза в них и отсутствие (или малое содержание) депонированного гликогена. Гипогликемия развивается также при длительном голодании, а также может развиться при значительной активации жизнедеятельности организма (например, при физической нагрузке или стрессе), которые приводят к истощению запасов гликогена в печени.

9