kub
Островок  здоровья

----
  
записная книжка врача акушера-гинеколога Маркун Татьяны Андреевны
----
 
 
 

Глава 11. Патология азотистого обмена

Допущено
Всероссийским учебно - методическим центром
по непрерывному медицинскому и фармацевтическому образованию
Министерства здравоохранения Российской Федерации
в качестве учебника для студентов медицинских институтов

К определению Ф.Энгельса: "Жизнь есть способ существования белковых тел", теперь мы добавляем "и нуклеиновых кислот". В организме встречаются многочисленные азотсодержащие соединения. Мы остановимся на разборе патологии, связанной с обменом биополимеров, определяющих основные свойства живых систем: белков и полинуклеотидов.

Белки - представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из 20 заменимых и незаменимых аминокислот (АК), включающие две функциональные группы NH2 и СООН. Полинуклеотиды - это нуклеиновые кислоты и макроэрги. Азотосодержащим кирпичиком полинуклеотидов являются азотистые основания: пурины (аденин, гуанин) и пиримидины (урацил, цитозин, тимин).

11.1. Типичные изменения содержания белков

  1. Гипопротеинемия - в основном за счет снижения альбуминов, синтезируемых печенью.
  2. Гиперпротеинемия - в основном изменение содержания глобулинов за счет повышения гамма-глобулинов, синтезируемых плазматическими клетками иммунной системы, а также альфа- и бета- глобулинов, синтезируемых печенью.
  3. Парапротеинемия - появление измененных глобулинов. Например, при миеломной болезни они переходят почечный барьер и в моче определяются как белки Бенс-Джонсона.
  4. Результатом (1) и (2) является диспротеинемия - нарушение соотношений альбуминов и глобулинов в крови (А/Г коэффициент).

11.2. Патология, связанная с поступлением азота с пищей и патофизиологические основы лечебного питания

Основную массу азота пищи составляют белки. Важное значение для нормального баланса, а, следовательно, и для патологии, имеют 4 положения:

  1. Общее количество поступающего в организм белка.
  2. Перевариваемость этих белков.
  3. Аминокислотный состав белков.
  4. Общая калорийность поступающей в организм пищи.

11.2.1. По 1-му положению можно сказать, что в период выздоровления после болезни потребность в белках существенно превышает норму, равную 0,7 г белка/кг массы тела в день. До 5 лет эта норма превышает 2,0 г/кг в день. Следует отметить, что организм не нуждается в поступлении с пищей нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания образуются в организме из АК. Азотистые основания, поступающие с пищей, подвергаются гидролизу и выводятся.

11.2.2. По второму положению можно сказать, что так как в природных пищевых продуктах количество свободных аминокислот незначительно, ценность белков для организма определяется его перевариваемостью, т.е. возможностью расщепления его до АК. Например, белки кожи не используются в организме человека.

11.2.2.1. Голодание

В современном мире важной проблемой питания является белковая недостаточность. Семьи, живущие на грани нищеты, нередко получают с пищей мало белков даже при достаточном количестве калорий. Как правило, богатая белками пища дорого стоит, в связи с этим проблема белковой недостаточности приобретает социальный характер.

Голод и детство

Накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что серьезная степень недоедания в раннем детстве ведет к задержке физического развития и пожизненной интеллектуальной неполноценности. Комитет Академии наук США на основании исчерпывающих научных данных пришел к заключению, что "резкая степень недоедания в детстве, по-видимому, является более важным фактором для последующего интеллектуального развития, чем влияние семьи и общества".

Как и весь остальной организм, мозг человека развивается не постепенно в течение всей жизни, а, главным образом, в период "скачков роста". Для головного мозга это период от 1 года (масса головного мозга составляет 25% от веса взрослого головного мозга) до 2-х лет (70%). Если в этот период развитие элементов роста замедлено, то возможность дальнейшего развития может быть навсегда утрачена. Вот почему недоедание во время беременности или в раннем детстве чревато наиболее серьезными последствиями.

В результате потребления бедной белками и недостаточно калорийной пищи возникает синдром, который носит название Квашиоркора. Он поражает, прежде всего, младенцев в период отнятия от груди и получения недостаточного количества белков, необходимых для их нормального развития. Это возможно не только в Латинской Америке и Африке, просто там впервые описан этот синдром. В принципе, на примере Квашиоркора мы можем рассмотреть патогенез белкового голодания (Рис. 23).

Нарушение биосинтеза белков в печени вызывает снижение содержания сывороточного альбумина, что приводит к отеку, а снижение содержания липопротеидов очень низкой плотности (ЛОНП) - к развитию жирового перерождения печени. Снижение биосинтеза Нb приводит к развитию анемии. Резко нарушается функция кишечника, так как из-за недостатка АК-предшественников страдает синтез ферментов поджелудочной железы и обновление клеток слизистой кишечника.

Смертность таких детей очень велика. Они погибают от острых инфекций и хронических заболеваний печени. Несомненно, общество должно предоставить достаточную материальную помощь нуждающимся, а введение бесплатного обеспечения ясель, детских садов, школ молоком может решить многие проблемы охраны здоровья.

11.2.3. К иллюстрации роли в патологии 3-го положения - важности аминокислотного состава белков - можно сказать следующее. Растительные белки (например, хлеба) по своему аминокислотному составу менее ценны, чем животные. Причиной является относительно низкое содержание в них некоторых незаменимых АК. Кукуруза бедна триптофаном и лизоцимом, бобовые - метионином.

Поскольку потребность в АК у человека обычно покрывается белками пищи, развитие явления, связанного с дефицитом какой-либо одной АК, маловероятно. При патологическом же состоянии это становится возможным. Например, у здоровых людей для образования серотонина используется до 1 % триптофана.

Теперь два примера из патологии:

  • У больных злокачественным карцинозом кишечника количество триптофана, используемое на синтез этого амина, достигает 60%, что приводит к относительной недостаточности триптофана и развитию катаракты, атрофии семенников, гиперплазии слизистой желудка;
  • с другой стороны, введение в организм серусодержащих АК (цистеина, метионина) ускоряет заживление ран.

Вопрос о биологической роли отдельных аминокислот в питании больного человека еще не нашел полного развития. Расширенное клиническое использование АК для парентерального питания делает необходимым изучение этого вопроса.

Оптимальность питания зависит и от 2-й, пока нерешенной, проблемы сбалансированности аминокислот, необходимых для поддержания азотистого баланса у взрослого человека.

11.3. Азотистый баланс

Положительный азотистый баланс, т.е. накопление азота в организме возникает при физиологическом и патологическом состояниях, сопровождающихся повышением биосинтеза белков и нуклеотидов. Например, в период реконвалесценции после болезни.

Отрицательный азотистый баланс - снижение количества азота в организме, отмечается при голодании полном или неполном, изнурительных заболеваниях, лихорадке. Белки тканей усиленно распадаются до отдельных АК, которые используются для обеспечения энергетической потребности организма путем глюконеогенеза. При этом азота выводится больше, чем поступает.

Азотистое равновесие - количество потребляемого азота точно соответствует количеству выводимого из организма азота. Азот используется на синтезы. Время полужизни белков всего организма в целом составляет 3 недели, т.е. каждые 3 недели мы обновляемся наполовину. Скорость биосинтеза белков при этом составляет до 500 г/день, т.е. почти в 5 раз превосходит количество белков, потребляемых с пищей. Откуда же берется азот? Для этого используются продукты распада белковых тканей.

11.4. Роль печени в азотистом обмене

Как и в отношении многих других процессов обмена веществ, печень играет ключевую роль и в превращениях АК. Это обусловлено тем, что гепатоциты обладают полным набором ферментов аминокислотного обмена (Рис. 24).

11.4.1. Усиленный распад белков

Это типичная форма нарушения белкового обмена. В настоящее время обмен белков рассматривается как динамический процесс, в ходе которого белки организма постоянно обновляются, т.е. непрерывно синтезируются и подвергаются деградации.

Время полужизни сывороточных белков, экспортируемых печенью, составляет около 3-х недель. Фактор, регулирующий распад внутриклеточных белков - это протеолиз лизосомными ферментами. Об этих ферментах мы подробно говорили в главе по воспалению. Вернувшись к главе, вы восстановите в памяти, что при патологическом состоянии нарушается проницаемость мембран лизосом и лизосомные ферменты выходят внутрь клетки, вызывая распад ее белковых структур. Напомню, что в норме лизосомы осуществляют разрушение белков внутри себя, захватывая денатурированные белки путем пиноцитоза.

Думаю, что для вас уже очевидно, что повреждение лизосом мембран возникает не только в печени, но и в любых других органах и не только при воспалении, но и в результате действия других факторов: ультразвука, излучений, гипоксии, голодания в послеоперационном периоде и т.д. Таким образом, усиленный распад белков как типическая форма нарушение белкового обмена всегда связан с протеазами лизосом.

11.4.2. Синтез белков

Каждый тип клеток из общего фонда аминокислот образует свои индивидуальные белки. Мышечные клетки - актин и миозин; остеобласты и клетки соединительной ткани - коллаген; гепатоцпты - собственные белки и большинство белков плазмы.

Нарушение синтеза белков с одной стороны, связано с наследственным нарушением активности ферментов аминокислотного обмена, т.о. с точковыми мутациями ДНК. Эти разделы патологии белкового обмена вы найдете в главе "Патология наследственности" и, кроме этого, они достаточно подробно изложены в учебнике под редакцией А.Д.Адо и В.В.Новицкого в разделе "Нарушения аминокислотного обмена".

С другой стороны, патология биосинтеза белков возникает при повреждении мембран эндоплазматического ретикулума, где на рибосомах происходит синтез белковых молекул. Самым характерным и частым паренхиматозным заболеванием печени является гепатит, основу патогенеза которого составляет повреждение субклеточных структур гепатоцитов.

Клиническим проявлением гепатита является снижение уровня многих белков плазмы крови. Известно, что подавляющее количество этих белков синтезируется печенью. К ним относятся: альбумины, фибриноген, протромбин. Наиболее чувствительным показателем является низкое содержание в крови ферментов, например, синтезируемой печенью бутирилхолинэстеразы.

Ряд причин изменения количества белков крови не связан с биосинтезом белков печенью. Например, гипоальбуминемия при повышении проницаемости мембран клеток кровяного русла.

11.4.2.1. Парентеральное питание и белки плазмы крови

При необходимости пополнения резервов крови прибегают к введению в кровяное русло больного плазмы кровн, содержащей различные белки. Но теперь вы понимаете, что, так как для использования организмом этих белков они еще все равно должны будут разрушиться до АК, то наиболее ценным является использование готовых смесей последних. Парентеральным введением АК можно поддержать азотистое равновесие у больных с безбелковым питанием и удается достигнуть даже положительного баланса азота (питание раковых больных, больных в послеоперационном периоде).

11.4.2.2. Патология, связанная с регуляцией биосинтеза белков

Если процессы распада белков связаны с нерегулируемой активностью лизосомных ферментов, то биосинтез белков контролируется эндокринной системой и, прежде всего, СТГ (соматотропный гормон). Введение СТГ повышает биосинтез белков за счет повышения синтеза мРНК, повышения проницаемости клеточных мембран для аминокислот. Поэтому гиперфункция СТГ ведет к повышению роста новых клеток и гигантизму, а недостаток - к нанизму (гипофизарная карликовость).

Избыточное образование АКТГ повышает синтез стероидных гормонов, которые ведут к подавлению биосинтеза белков и переключению АК на глюконеогенез. Это понятно, так как стероидные гормоны - гормоны стрессовых ситуаций и когда нужна энергия для борьбы за выживание, с биосинтезом приходится повременить. Именно поэтому при длительных стресс-воздействиях, опухолях коркового слоя надпочечников отмечается отрицательный азотистый баланс.

Усиливает биосинтез белков и инсулин. Поэтому, при сахарном диабете, характеризуемом относительным или абсолютным недостатком инсулина, снижается биосинтез белков. Часто встречающиеся гнойничковые заболевания при сахарном диабете, очевидно, связаны с подавлением образования белков-антител, других белковых факторов неспецифической и специфической противоинфекционной защиты.

11.4.3. Патология взаимопревращения аминокислот

Цель взаимопревращения АК - поддержание гомеостаза азота, сохранение его для синтеза заменимых аминокислот. Основную роль в этих процессах играют реакции переаминирования, катализируемые аминотрансферазами (АТ). Механизм их действия - перенос аминогруппы. Посредником является витамин В6.

Реакция протекает в любом направлении и зависит от соотношения концентрации реагирующих компонентов. Таким образом, если концентрация АК-2 низка, тогда как АК-1 и кетокислота-2 поступают в изобилии с пищей или из тканей, то перенос аминогруппы будет идти слева направо и наоборот. В каждом случае участником этих реакций является альфа-КГ, принимающий аминогруппу от АК, находящихся в изобилии, и отдающий ее для образования тех АК, недостаточность которых грозит организму.

11.4.3.1. В чем состоит сущность переключения белкового обмена па глюконеогенез под влиянием ГКС?

Оно протекает в два этапа:

  1. ГКС за счет индукции (биосинтез de novo) значительно повышают активность аминотрансфераз (АТ), при этом в ходе переаминироваиия происходит повышение образования пирувата (см. выше).
  2. ГКС повышают этим же путем и активность ферментов глюконеогенеза, катализирующих образование глюкозы из пирувата.

11.4.3.2. Значение аминотрансфераз для диагностики

Повреждение наружных мембран клеток различных тканей сопровождается выходом АТ из цитоплазмы клеток в кровь. Так, при остром гепатите активность АТ повышается до 100 раз против нормы. Но так как АТ есть в клетках любой ткани, то повышение АТ в крови отмечается при поражении миокарда, почек и т.д.

11.4.4. Обмен аммиака

Обмен аммиака исключительно важен, так как свободный неорганический аммиак крайне токсичен (связывается с альфа-КГ, образуя глутамат, отвлекая тем самым субстрат из ЦТК, что проявляется в падении образования АТФ). Как всякая константа гомеостаза, содержание аммиака является равновесной константой, т.е. зависит от скорости его образования и утилизации.

Источник аммиака в тканях - аминокислоты, азотистые основания. Основным источником является окисление аминокислоты глутамата с помощью глутаматдегидрогеназы. Этот фермент катализирует освобождение АК от аминогруппы в виде аммиака путем реакции окислительного дезаминирования. Вторым продуктом реакции является субстрат ЦТК - альфа-КГ.

11.4.4.1. Утилизация аммиака и тканях

В ней различают три основных процесса:

  1. Реакция восстановительного аминирования - обратная реакция дезаминирования и катализируется той же ГДГ. С помощью этой реакции присоединения аминогруппы к альфа-КГ усваивается аммиак, образующийся в результате действия бактерий в желудочно-кишечном тракте. При избытке аммиака может произойти истощение запасов альфа-КГ и торможение ЦТК.
  2. Образование глутамина. Это форма депонирования и транспорта аммиака, участвующая в поддержании внутриклеточной концентрации аммиака на уровне, не достигающем границ токсичности. Реакция катализируется глутаминсинтетазой. Важность этой реакции особенно четко прослеживается при стресс-реакциях, сопровождается стимуляцией глюконеогенеза. Аммиак, образующийся при метаболизме белков и аминокислот, уже в форме глутамина переносится из таких массивных периферических тканей, как мышечная, с током крови в печень. В печени происходит под влиянием глутаминазы отщепление аммиака от глутамина.

  3. Третьим путем метаболизма аммиака (85-88%) является синтез карбамоилфосфата, через который он входит в цикл мочевины, абсолютно безвредное органическое соединение.

В отличие от 1-го и 2-го путей фиксации аммиака, образование мочевины происходит только в печени. Причиной этому является то, что карбамоилфосфат-синтетаза и еще два других фермента цикла мочевины (орнитинкарбамоилтрансфераза и аргиназа) обнаружены только в митохондриях печени.

Цикл мочевины достаточно отчетливо изображен в учебнике под редакцией А.Д.Адо и В.В.Новицкого. Мы же подробнее остановимся на патологии, связанной с нарушениями в цикле мочевины.

11.4.4.2. Диагностика и клиника нарушений цикла мочевины

  1. Обнаружение ферментов цикла мочевины в крови имеет большое диагностическое значение, так как указывает на повреждение печени. Ведь карбамоилфосфатсинтетаза, орнитинкарбамоил-трансфераза и аргиназа локализованы исключительно в митохондриях гепатоцитов.
  2. Клиническим проявлением является печеночная кома. Одним из самых грозных проявлений поражения печени является развитие тяжелых приступов, сопровождающихся потерей сознания в результате поражения ЦНС (печеночная кома). Нарушения печени при острых гепатитах в своей основе имеют повреждение гепатоцптов (отравления ССl4 и др. ядами). Многие гепатотропные вещества повышают перекисное окисление липидов, вызывая повреждение мембран, в том числе и митохондрий. В случае выключения значительного количества паренхимы повреждение митохондрий приводит к нарушению утилизации аммиака, образующегося в тканях и поступающего из кишечника в результате действия бактерий.

Во многих случаях при хронических заболеваниях печени поражение паренхиматозного органа сопровождается разрастанием соединительной ткани и нарушением кровотока, который в норме составляет 1/4 всей оттекающей от сердца крови. В результате обтурации системы v.porta развиваются коллатерали, впадающие непосредственно в нижнюю полую вену в обход печени. По такому порто-кавальному шунту вещества, всасывающиеся в желудочно-кишечном тракте, попадают непосредственно в ткани, усугубляя последствия, нарушая обезвреживание аммиака, образующегося в тканях и бактериями пищеварительного тракта.

Таким образом, в печени не происходит детоксикации аммиака и других продуктов жизнедеятельности бактерий кишечника, поступающих в печень (индол, скатол, путресцин). Избыток содержания аммиака и других токсических соединении в крови вызывает как непосредственное повреждающее действие, связанное с его липотропностью и включением в биомембраны, так и с торможением цикла трикарбоновых кислот. Спутанность и потеря сознания вызваны тем, что нервная система наиболее чувствительна к избытку аммиака из-за высокой потребности в АТФ.

Лечение печеночной комы. Приступы комы можно лишь облегчить с помощью повышения активности пускового этапа цикла мочевины, введя кофактор карбамоилфосфатсинтетазной реакции в печени. Таким веществом является N-карбамоилглутамин. В особо тяжелых случаях необходим гемодиализ, обменное переливание крови или гемосорбция, временное подключение чужеродной печени.

11.5. Патология обмена азотистых оснований

Азотсодержащие циклические соединения представляют собой важнейший комплекс нуклеотидов РНК и ДНК, нуклеотидных коферментов НАД, НАДФ, ФМН, макроэргов АТФ, ГТФ, УТФ. Удовлетворение ими организма происходит главным образом не за счет поступления их с пищей (охрана генофонда), а за счет полного их биосинтеза из аминокислот и углеводов. Два главных места образования азотистых оснований: печень, интенсивно пролиферирующие ткани (кроветворная).

Теперь о распаде азотистых оснований.

Циклические структуры пиримидинов разрушаются полностью, а вот для разрыва пуриновых колец в организме нет ферментов. Их разрушение останавливается на этапе образования мочевой кислоты из ксантина, катализируемом ксантиноксидазой. Поэтому избыток пуринов выводится из организма неразрушенным в виде мочевой кислоты.

В печени пуриновые основания подвергаются дезаминированию с образованием ксантина. Дальнейшее окисление с образованием мочевой кислоты катализируется ферментом печени ксантиноксидазой, так как мочевая кислота не может быть ни использована повторно, ни подвергнута дальнейшему распаду. В этом плане это соединение аналогично мочевине - конечному продукту белкового обмена аммиака. Оба этих конечных продукта выводятся с мочой, таким образом, содержание мочевой кислоты свидетельствует о катаболизме нуклеиновых кислот в организме.

11.5.1. Подагра

Подагра - это патология пуринового обмена (Рис. 25). Она представляет собой синдром, который характеризуется избытком мочевой кислоты в крови (гиперурикемия), артритом и обычно сопровождается поражением почек. Причина неизвестна. Основа патогенеза - осаждение в тканях суставов и почек кристаллов урата натрия. Со временем эти отложения превращаются в видимые даже простым глазом узлы (тоффы) в области суставов конечностей и в камни мочевыводящих путей.

Патохимия нарушений пуринового обмена в общих чертах такова: даже в норме концентрация солей мочевой кислоты в жидкостях организма приближена к состоянию насыщения. В крови больных подагрой ураты образуют уже перенасыщенный раствор. Его стабилизируют белки крови, но любое местное снижение pH (в почках - выделение кислых метаболитов, некоторых лекарств) приводит к появлению очагов кристаллизации.

Лечение. Патогенетически обоснованным является использование в лечении таких больных аллопуринола, ингибитора ксантиноксидазы, что снижает образование мочевой кислоты и пробецида, усиливающего выведение мочевой кислоты почками. Важным компонентом лечения является диета. Естественной необходимостью при подагре является низкое потребление продуктов, богатых пуринами, например, мяса. В то же время, такие ценные пищевые продукты как яйца, молочные продукты содержат мало пуринов.

Источник: Иванов В.В. Патологическая физиология с основами клеточной и молекулярной патологии. Учебник для ВУЗов. Красноярск, 1994. - 315 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ




 
 

Куда пойти учиться



 

Виртуальные консультации

На нашем форуме вы можете задать вопросы о проблемах своего здоровья, получить поддержку и бесплатную профессиональную рекомендацию специалиста, найти новых знакомых и поговорить на волнующие вас темы. Это позволит вам сделать собственный выбор на основании полученных фактов.

Медицинский форум КОМПАС ЗДОРОВЬЯ

Обратите внимание! Диагностика и лечение виртуально не проводятся! Обсуждаются только возможные пути сохранения вашего здоровья.

Подробнее см. Правила форума  

Последние сообщения



Реальные консультации


Реальный консультативный прием ограничен.

Ранее обращавшиеся пациенты могут найти меня по известным им реквизитам.

Заметки на полях


навязывание услуг компании Билайн, воровство компании Билайн

Нажми на картинку -
узнай подробности!

Новости сайта

Ссылки на внешние страницы

20.05.12

Уважаемые пользователи!

Просьба сообщать о неработающих ссылках на внешние страницы, включая ссылки, не выводящие прямо на нужный материал, запрашивающие оплату, требующие личные данные и т.д. Для оперативности вы можете сделать это через форму отзыва, размещенную на каждой странице.
Ссылки будут заменены на рабочие или удалены.

Тема от 05.09.08 актуальна!

Остался неоцифрованным 3-й том МКБ. Желающие оказать помощь могут заявить об этом на нашем форуме

05.09.08
В настоящее время на сайте готовится полная HTML-версия МКБ-10 - Международной классификации болезней, 10-я редакция.

Желающие принять участие могут заявить об этом на нашем форуме

25.04.08
Уведомления об изменениях на сайте можно получить через раздел форума "Компас здоровья" - Библиотека сайта "Островок здоровья"

Островок здоровья

 
----
Чтобы сообщить об ошибке на данной странице, выделите текст мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Выделенный текст будет отправлен редактору сайта.
----
 
Информация, представленная на данном сайте, предназначена исключительно для образовательных и научных целей,
не должна использоваться для самостоятельной диагностики и лечения, и не может служить заменой очной консультации врача.
Администрация сайта не несёт ответственности за результаты, полученные в ходе самолечения с использованием справочного материала сайта
Перепечатка материалов сайта разрешается при условии размещения активной ссылки на оригинальный материал.
© 2008 blizzard. Все права защищены и охраняются законом.



 
----