При недостаточности инсулина вследствие повреждения В-клеток различными факторами (вирусами, химическими веществами, антителами к структурам В-клеток), наследственной неполноценности инсулярного аппарата, генетических дефектов структуры инсулина или белков-рецепторов инсулина развивается сахарный диабет. Различают инсулинозависимую и инсулиннезависимую формы сахарного диабета. В первом случае уровень инсулина в крови значительно ниже нормы, а во втором случае уровень инсулина может находиться в пределах нормы или даже выше. При инсулинонезависимом диабете имеет место инсулинорезистентность клеток-мишеней, то есть снижение ответа их на эндогенный и экзогенный инсулин. В некоторых случаях резистентность к инсулину является следствием уменьшения количества рецепторов к инсулину. Подробнее вы можете прочитать про сахарный диабет на сайте по ссылке.
Характерные для сахарного диабета биохимические изменения и клинические симптомы являются следствием основной причины — абсолютной или относительной нехватки инсулина, которая сопровождается относительным избытком глюкагона и глюкокортикоидов.
Углеводный обмен при сахарном диабете характеризуется следующими признаками:
1) снижение поступления глюкозы из крови в ткани;
2) торможение синтеза и стимуляция распада гликогена в печени;
3) рост глюконеогенеза из аминокислот и глицерина.
В результате концентрация глюкозы в крови возрастает (гипергликемия). Уровень гипергликемии натощак в комплексе с другими признаками используется для определения степени тяжести сахарного диабета. При скрытом диабете концентрация глюкозы в крови натощак находится в пределах нормы. Для выявления скрытых нарушений обмена углеводов используют метод сахарной нагрузки (тест на толерантность к глюкозе). Через 2 часа после нагрузки при явном и при скрытом диабете концентрация глюкозы в крови четко есть выше исходной (сниженная толерантность к глюкозе). У больных сахарным диабетом с тяжелой формой течения гипергликемия может достигать высоких величин (25-30 ммоль / л и выше). При гипергликемии выше почечного порога (примерно 10 ммоль / л) глюкоза выводится с мочой (глюкозурия).
При диабете липиды обеспечивают энергией ткани организма, за исключением мозга, растет мобилизация жира из депо, жирные кислоты транспортируются в печень и в меньшей степени в других тканей. Окисления их частично обеспечивает клетки энергией. Избыток жирных кислот в печени используется в следующих направлениях:
1) синтез кетоновых тел;
2) синтез жиров и фосфолипидов;
3) синтез холестерина.
Синтезированые в печени жиры, фосфолипиды и холестерин выводятся в кровь в виде липопротеинов очень низкой плотности. Повышается уровень липидов в крови (гиперлипопротеинемия). При тяжелых формах диабета быстро развивается атеросклероз. Повышенный синтез жиров в печени больных сахарным диабетом может привести к ожирению печени.
усиленный синтез кетоновых тел способствует избытку в гепатоцитах ацетил-КоА, который образуется при ?- окислении жирных кислот (рис. 4.9). Использование ацетил-КоА в цикле Кребса (цитратсинтазна реакция) замедляется из-за дефицита оксалоацетата, который в этих условиях используется для глюконеогенеза. Синтез жирных кислот из ацетил-КоА блокируется вследствие торможения избытком жирных жирных кислот и торможении цикла трикарбоновых кислот. кислот начальной реакции процесса — образование малонил-КоА (ацетилКоА-карбоксилазнои реакции). Дефицит НАДФН также приводит к торможению синтеза жирных кислот. Таким образом, остается незаблокированными только конденсация ацетил-КоА до ?- гидрокси- ?- метилглyтарил-КоА с последующим образованием кетоновых тел и холестерина.
Рис. 4.9. Увеличение кетогенеза и синтеза холестерина при повышенном распаде
Кетоновые тела, ацетоуксусная и ?- оксимасляная кислоты переносятся кровью к внепеченочных тканей, где окисляются с выделением энергии. Но скорость утилизации кетоновых тел в тканях отстает от скорости их образования из-за дефицита оксалоцетату. Значительно возрастает концентрация кетоновых тел в крови (кетонемия), выведение их с мочой (кетонурия). Вместе с ацетоуксусной и ?- оксимасляной кислоты выводятся из организма ионы натрия, используемые для нейтрализации этих кислот. С ацетоуксусной кислоты вследствие спонтанного декарбоксилирования образуется ацетон, который выделяется легкими. Три симптома — Кетонемия, кетонурии и запах ацетона при дыхании — объединяют под общим названием «кетоз». Ацетоуксусной и ?- оксимасляная кислоты относятся к умеренно сильных кислот, и рост их содержания в крови обусловливает развитие метаболического ацидоза . рН крови падает до 7,1-7,0 и даже ниже.
Отсутствие инсулина вызывает снижение синтеза и роста распада белков в тканях. Аминокислоты частично окисляются и служат источником энергии, а частично поступают в печень и используются для глюконеогенеза. Вследствие повышения утилизации аминокислот возрастает образования мочевины и выведения ее из организмаУвеличивается уровень остаточного азота в крови (азотемия) и азота в моче (азотурия). Развиваются атрофия мышц, кахексия.
Выведения через почки значительного количества глюкозы, кетоновых тел, мочевины, ионов № + сопровождается потерей жидкости, поскольку осмотическое давление этих веществ в первичной моче препятствует реабсорбции воды в почечных канальцах (осмотический диурез). Суточный объем мочи может возрастать в несколько раз (полиурия). Повышается выведение с мочой Na +, K + и других электролитов. Развивается обезвоживание (дегидратация) организма и как следствие его — усиленная жажда (полидипсия). Резкое падение объема циркулирующей крови приводит к недостаточности периферического кровообращения и гипоксии тканей. В результате ацидоза, гипоксии и клеточной дегидратации нарушается функция мозга с потерей сознания (диабетическая кома).
Кетоацидоз и дегидратация организма наблюдаются при выраженной острой нехватки инсулина. При хронической нехватки инсулина развиваются осложнения сахарного диабета — поражение почек, стенок сосудов, нейропатии, катаракта. Основная причина их — длительная гипергликемия, которая вызывает ферментативное и неферментативного гликозилирования различных белков. Присоединение остатков глюкозы в определенных аминокислотных остатков полипептидных цепей меняет пространственную структуру и нарушает функции белков. В табл. 4.2 приведен ряд белков, которые могут гликозилюватись, и сдвиги, при этом наблюдаются. Определения гликозилированного формы гемоглобина, НвАИс, служит ценным диагностическим признаком.
Таблица 4.2. Гликозилирование белков при сахарном диабете
| Белок | Патофизиологические проявления |
| Белки базальной мембраны клубочков почек (гликопротеины т.п.) | Нарушение фильтрации в клубочках |
| Белки мембраны эндотелиальных клеток капилляров | Нарушение проницаемости сосудов, микроангиопатии |
| Белки хрусталика глаза (кристаллит) | Нарушение зрения, катаракта |
| Белки миелиновой оболочки | Патология нервной системы, нейропатии |
| Гемоглобин | Снижение сродства с кислородом |
| Белки системы свертывания крови | Нарушение свертываемости крови |
| Коллаген | Нарушение рубцевание ран |
| Мембранные переносчики глюкозы | Инсулинорезистентность |
| Апопротеины ЛНГ | Нарушение связывания ЛНГ с рецепторами клетки |
| Апопротеины ЛВГ | Ускорения их исчезновения из крови. В результате возрастает отношение ЛНГ / ЛВГ, что способствует развитию атеросклероза |
| Альбумин | не обнаружены |
В некоторых клетках глюкоза под действием фермента альдоредуктазы восстанавливается до спирта сорбитола:
глюкоза + НАДФН + Н ——> сорбитол + НАДФ +
В печени и сперматозоидах сорбитол окисляется сорбитолдегидрогеназой до фруктозы, которая утилизируется. В хрусталике глаза, шванновских клетках периферических нервов сорбитолдегидрогеназа отсутствует, а сорбитол плохо проникает через клетки мембраны. Поэтому при гипергликемии глюкоза поступает в эти инсулиннезависимые клетки, превращается в сорбитол, накопление которого приводит к осмотическому набуханию клеток и нарушению их функций. Так, в результате гликозилирования белков хрусталика и накопления сорбитола у больных сахарным диабетом возникает помутнение хрусталика — катаракта. Этот процесс необратим.
Для предупреждения развития осложнений при диабете очень важно удерживать уровень глюкозы в крови как можно ниже, близким к норме. Для лечения используются различные формы инсулина. Разрабатываются такие методы, как пересадка островков поджелудочной железы, только ?-клеток, использование искусственной железы, которая включает анализатор концентрации глюкозы и программный дозатор инсулина.
Дополнительная информация на сайте diabet-help.ru