2. Реакции метаболической сети на различные изменения

Любой организм существует в постоянно изменяющихся условиях внешней среды. Адаптация организма к этому изменению всегда опосредована изменениями в функционировании в его метаболической сети вне зависимости от того, идет ли речь об изменении пищевого рациона, а, следовательно, и характере поступающих во внутреннюю среду питательных веществ, или же речь идет об изменении энергозатрат при переходе от состояния покоя к выполнению той или иной физической работы, или же, например, об изменении температурного режима при выходе зимой из помещения на улицу. Безусловно, что развитие того или иного патологического процесса всегда сопровождается определенными сдвигами в метаболической сети, причем чем тяжелее заболевание, тем выраженнее эти сдвиги. В качестве примеров рассмотрим изменение функционировании метаболической сети при голодании, при сахарном диабете и при алкоголизме.

1. Изменение обменных процессов при голодании

Голодание может быть неполным (недоедание) и полным. При полном голодании человек не потребляет питательных веществ, но получает необходимое количество воды. В изменениях обмена веществ при полном голодании можно выделить три фазы (А.Я. Николаев, 1998).

Первая фаза продолжается в течение суток. В течение первых часов голодания содержание глюкозы в крови поддерживается за счет мобилизации гликогена печени, однако этот резерв глюкозы быстро расходуется и концентрация глюкозы в крови снижается до величин порядка 3,5-3,8 мМ/л. В последующем концентрация глюкозы поддерживается на уровне нижней границы нормы за счет глюконеогенеза. Основным “энергетическим топливом” в условиях недостатка глюкозы становятся высшие жирные кислоты. Активация глюконеогенеза и мобилизация резервных триглициридов способствует снижению содержания инсулина в крови и повышению в ней уровня кортизола и глюкагона.

Вторая фаза голодания длится около одной недели. Мобилизация жиров продолжается, а концентрация высших жирных кислот в крови увеличивается в 3-4 раза. Часть высших жирных кислот захватывается гепатоцитами и преобразуются в них в ацетоновые тела. Ацетоновые тела с током крови разносятся к органам и тканям и там используются в качестве энергетического материала. Концентрация ацетоновых тел в крови повышается до 200-300 мг/л, что в 10-15 раз превышает их концентрацию в норме. При такой концентрации ацетоновых тел в крови ацетон начинает выводится из организма с выдыхаемым воздухом и с потом, поэтому уже на третий-четвертый день голодания от человека исходит ощутимый запах ацетона. В этой фазе энергетические потребности мышц и большинства других тканей удовлетворяются за счет окисления высших жирных кислот и ацетоновых тел. Даже мозг часть своих энергетических потребностей во второй фазе начинает покрывать за счет окисления ацетоновых тел. Концентрация глюкозы в крови поддерживается на нижней границе нормы за счет глюконеогенеза, идущего преимущественно из аминокислот, которые образуются при распаде тканевых белков. У голодающего развивается отрицательный энергетический баланс. Интенсивность обмена веществ снижена: через неделю голодания потребление кислорода уменьшается примерно на 40%.

Третья фаза голодания продолжается в течение нескольких недель. Скорость распада белков в тканях стабилизируется на уровне примерно 20 г в сутки, поддерживается состояние отрицательного азотистого баланса. Скорость глюконеогенеза постепенно снижается из-за недостатка аминокислот в организме. В этой фазе даже для мозга основным источником энергии становится окисление ацетоновых тел. При продолжении голодания нарастает атрофия тканей, через несколько недель голодания масса сердечной мышцы и мозга уменьшается на 3-4%, тогда как масса скелетных мышц уменьшается на 1/3, а масса печени – почти вдвое. В теле человека массой 70 кг имеется около 15кг белков. После израсходования от 1/3 до ½ всех белков наступает гибель.