Аутоиммунный процесс в
островках поджелудочной железы развивается в течение нескольких лет и приводит
к гибели основной массы (около 80%) -клеток до клинического дебюта
болезни. В результате дефицита инсулина нарушается складирование
энергоносителей и проявляется клиническая картина ИЗСД.
3. При
дефиците инсулина нарушается синтез гликогена и жиров
При сахарном диабете
инсулин-глюкагоновый индекс снижен. Это связано не только с уменьшением
секреции инсулина, но и с увеличением секреции глюкагона (инсулин ингибирует
секрецию глюкагона). В результате ослаблена стимуляция процессов складирования
и усилена стимуляция мобилизации запасов, усилена настолько, что печень, мышцы,
жировая ткань даже после приема пищи функционируют в режиме постабсорбтивного состояния. В этой
драматической коллизии продукты переваривания, а также их метаболиты, вместо
того, чтобы складироваться в форме гликогена и жиров, циркулируют в крови.
Вероятно, в какой-то мере происходят и затратные циклические процессы типа
одновременно протекающих гликолиза и глюконеогенеза, или синтеза и распада
жиров и т.п..
Для всех форм сахарного
диабета характерна сниженная толерантность к глюкозе, т.е. гиперглюкоземия
после приема пищи или даже и натощак. При концентрации глюкозы в крови больше
180 мг/дл наступает глюкозурия. Повышена концентрация в крови липопротеинов
(главным образом ЛОНП), свободных жирных кислот, кетоновых тел. В свою очередь
гиперглюкоземия является основной причиной как острых, так и поздних осложнений
диабета.
4.
Коматозные состояния (острые осложнения) при диабете развиваются в результате
нарушения обмена глюкозы и жиров
Коматозные состояния при
сахарном диабете могут быть разного патогенеза. Различают три основные формы:
1.
кетоацидотическая кома, с абсолютной инсулиновой
недостаточностью
2.
гиперосмолярная кома, с умеренной
недостаточностью инсулина
3.
лактатацидотическая кома, с выраженной
гипоксией, сепсисом, сердечно-сосудистым шоком.
Кроме того, при
инсулинотерапии сахарного диабета может быть гипогликемическая кома, связанная
с передозировкой инсулина. Первые три состояния могут развиваться не только при
сахарном диабете, но и при действии многих других факторов (токсических,
инфекционных и др.).
Три основные формы
коматозного состояния практически никогда не встречаются в чистом виде, однако
обычно преобладают проявления какой-нибудь одной из форм (часто -
гиперосмолярной), что и дает основания для выделения основных форм.
Первичной причиной кетоацидоза
является инсулиновая недостаточность: в период комы С-пептид и иммунореактивный
инсулин (ИРИ) в крови не определяются. Гипергликемия отмечается всегда, 20 - 30
ммоль/л, а иногда и более. Ацидоз при диабетической коме является следствием
накопления органических кислот - кетоновых тел, а также лактата и пирувата.
Концентрация кетоновых тел достигает 2 ммоль/дл (в 200 раз больше нормы); она
повышается не только вследствие синтеза в печени, но и потому, что снижается
экскреция кетоновых тел в связи с олигурией и анурией, которая часто бывает при
коме. Снижение рН крови наблюдается всегда, до 7 и ниже (норма 7,4).
Развивается
дегидратация, дефицит воды может быть до 10% от общей массы тела. Количество
циркулирующей жидкости уменьшается на 25 - 30%, в результате снижается кровяное
давление.
Кислородное и
энергетическое голодание миокарда, уменьшение объема крови ведут к
сердечно-сосудистой недостаточности. Могут быть повышение свертываемости крови,
инфаркт миокарда, инфаркты паренхиматозных органов, инсульт, периферические
тромбозы.
Диабетическая кома
развивается медленно, в течение нескольких дней, но иногда может развиться за
несколько часов. Появляются тошнота, рвота, черты лица заостряются, глаза
западают, нарастает безучастность к окружающему, заторможенность, переходящая в
глубокую кому (полностью выключенное сознание, отсутствие рефлексов, атония
мышц и др.). В помещении, где находится больной, ощущается явственный запах
ацетона. Артериальное давление снижено, почти всегда наблюдается олигурия или анурия.
Диабетическая кома
требует немедленного лечения, которое включает следующие мероприятия:
1.
ликвидация инсулиновой недостаточности путем
введения инсулина в дозах, обеспечивающих постепенное снижение концентрации
глюкозы в крови до уровня, близкого к нормальному
2.
регидратацию организма путем введения жидкости
3.
восстановление нормального солевого состава и рН
жидкостей организма путем введения соответствующих солевых растворов
4.
восстановление запасов гликогена в организме.
Проявления комы обычно
ликвидируются в течение 2 - 3 дней при непрерывно продолжающемся лечении,
причем лечение в первые несколько часов имеет решающее значение для спасения
жизни больного.
До развития методов
лечения диабета инсулином больные умирали вскоре после начала болезни от
диабетической комы. Но и теперь кома наблюдается нередко. В частности, первое
проявление болезни в 15 - 30% случаев сопровождается кетоацидозом и комой.
Смертность от диабетической комы остается высокой - от 1 до 30%. Но основной
причиной смерти больных диабетом в настоящее время являются поздние осложнения.
5.
Гликирование белков - одна из главных причин поздних осложнений сахарного
диабета
Поздние осложнения
сахарного диабета связаны прежде всего с повреждением кровеносных сосудов
(диабетические ангиопатии). Основной механизм повреждения тканей - гликирование
(гликозилирование) белков, неферментативная реакция глюкозы со свободными
аминогруппами белковой молекулы (Лиз, Арг, N-концевая аминокислота):
При этом образуется
нестабильная альдиминовая группировка, которая может превращаться в ряд других,
более стабильных соединений (“ранние продукты гликозилирования”). Понятно, что
при этом функции белка могут быть нарушены в результате изменения заряда
белковой молекулы, ее конформации или блокирования активного центра.
Глюкозилирование - медленная реакция, в тканях здоровых людей обнаруживаются
лишь небольшие количества гликозилированных белков. При гипергликемии реакция
существенно ускоряется. Например, у больных диабетом в состоянии гипергликемии
содержание одного из гликозилированных гемоглобинов - HBA1c - в течение 2 -3
недель увеличивается в 2 - 3 раза. Степень гликозилирования разных белков
неодинакова; в основном она зависит от скорости обновления данного белка. В
медленно обменивающихся белках накапливается больше модифицированных
аминогрупп. Кроме того, в таких белках происходят дальнейшие изменения
углеводных остатков - перестройки структуры, окислительные превращения, в результате
которых образуются разнообразные “поздние продукты гликозилирования” (ППГ),
часто коричневого цвета, флуоресцирующие, и некоторые из них обладают высокой
реакционной активностью и способностью дополнительно повреждать белки, в т. ч.
образовывать поперечные сшивки между молекулами белков. К медленно
обменивающимся белкам относятся многие белки соединительно-тканных образований,
межклеточного матрикса, базальных мембран. К тому же белки этих структур
непосредственно контактируют с межклеточной жидкостью, в которой концентрация
глюкозы такая же, как в крови (в клетках она обычно гораздо ниже в результате
использования глюкозы в метаболических процессах). В этих структурах ППГ
накапливается с возрастом, и накопление сильно ускоряется при сахарном диабете.
ППГ-белки могут
гидролизоваться макрофагами (с участием ППГ-рецепторов) или межклеточными
протеолитическими системами с образованием ППГ-пептидов, часто длиной около 30
аминокислотных остатков. ППГ-белки, и особенно образующиеся в результате их
гидролиза ППГ-пептиды, попадают и в кровоток. Концентрация ППГ-пептидов в крови
резко повышается при почечной недостаточности разного происхождения, в том
числе при диабетической нефропатии. Это связано с тем, что элиминация
ППГ-пептидов поисходит с участием почек: ППГ-пептиды фильтруются в клубочках,
реабсорбируются клетками проксимальных канальцев и катаболизируются в лизосомах
этих клеток.
В экспериментах на
крысах показано, что введение ППГ-белков в кровь приводит к ковалентному
связыванию этих белков с белками межклеточного матрикса во многих тканях и к
появлению структурных и функциональных нарушений, сходных с теми, которые
бывают при сахарном диабете.
ППГ проявляют
многообразную биологическую активность: повышают проницаемость эндотелиальных
клеток, соединяются с рецепторами макрофагов, эндотелиальных и мезангиальных
клеток, активируют макрофаги к секреции цитокинов (рецепторным путем),
подавляют образование NO и соответственно ингибируют расширение сосудов,
усиливают окисление ЛНП. В крови больных диабетом обнаруживаются антитела к
ППГ-пептидам.
6.
Диабетические ангиопатии
Первичные проявления
ангиопатий связаны с повреждением базальных мембран сосудов. Базальные мембраны
(БМ) представляют собой пленки, на которых “растут” все клетки организма, кроме
клеток соединительной ткани и крови: по одну сторону располагается клетка или
слой клеток, а другой стороной БМ контактирует с фиброретикулярным межклеточным
матриксом:
Базальные мембраны разных органов (А) и
капилляров почечного клубочка (Б): а – люмен капилляры; б – полость
Боуменовой капсулы; 1 – эндотелий; 2,3,4 – БМ клубочка (2 – lamina rara
interna, 3 – lamina densa, 4 – lamina rara externa); 5 – подоцит, отростками
контактирующий с БМ.
|
Эндотелий кровеносных
сосудов, в том числе капилляров, тоже располагается на базальных мембранах. В
отличие от всех прочих органов, в капиллярах почечного клубочка БМ трехслойна,
а клетки располагаются по обе ее стороны.
В построении БМ
участвуют коллагены, протеогликаны, неколлагеновые гликопротеины. Все
компоненты БМ синтезируются прилегающими к ним клетками. Специальные функции
выполняют интегрины - белки плазматической мембраны клеток, соединяющие клетку
с БМ.
Коллаген IV типа -
основной структурный белок базальных мембран. В геноме человека имеется шесть
локусов, кодирующих шесть различающихся пептидных цепей, из которых строятся
трехцепочечные молекулы коллагена IV. Чаще всего коллаген IV содержит цепи 1(IV)
и 2(IV) в составе гетеротримеров [1(IV)]22(IV).
Коллаген IV относится к сетеобразующим коллагенам. Взаимодействуя С-концевыми
глобулярными доменами, молекулы образуют димеры, а при взаимодействии
N-концевыми глобулярными доменами - тетрамеры.
Наряду с этими
взаимодействиям конец в конец возможны и латеральные взаимодействия
трехцепочечных спиральных доменов, в том числе с образованием суперспиралей. В
конечном счете образуется сетевидная трехмерная структура с гексагональными
ячейками размером 170 нм. Коллаген IV имеет также центры связывания с
некоторыми белками клеточной мембраны, в том числе с интегринами.
Значительную часть массы
БМ составляют протеогликаны. Эти молекулы содержат белковое ядро и ковалентно
связанные с ним гликозамингликаны. В БМ в наибольших количествах содержатся
гепарансульфат-протеогликаны (ГСПГ), и в значительно меньших -
хондроитинсульфат-протеогликаны.
Гепарансульфат
представляет собой неразветвленную цепь, построенную из глюкуроновой кислоты и
глюкозамина, с последовательностью (ГлкА-ГлкN)n. Остаток глюкозамина может быть
сульфирован по 2-й, 3-й и 6-й позициям. Молекулярная масса цепей обычно от 50
до 100 кДа. С одним белковым ядром ГСПГ обычно связано несколько цепей
гепарансульфата. ГСПГ в БМ соединяется с коллагеном IV и ламинином
определенными центрами белкового ядра и цепей гепарансульфата. Кроме того, ГСПГ
разными способами может быть связан с поверхностью клеток, с участием как
гликозамингликановой части, так и белкового ядра.
Ламинин - специфичный
для БМ неколлагеновый гликопротеин. Молекула ламинина - тример ,
имеет крестообразную форму, с тремя короткими ветвями и одной длинной:
Молекулы базальных мембран. А.
Многомолекулярные структуры, образуемые коллагеном IV: 1 - тетрамер; 2 -
димер; 3 - мономер. Б. Фибронектин. В. Основные гепарансульфат-протеогликаны
БМК: 1 - перлекан; 2 - ГСПГ 200 кДа; 3 - ГСПГ 350 кДа (горизонтальные линии -
пептидные цепи, вертикальные линии - гепарансульфатные цепи). Г. Ламинин.
|
Известны три разные цепи
, три цепи и две цепи . Варианты цепей могут
комбинироваться по-разному при образовании тримерной молекулы. Пока обнаружено
семь разных ламининов. Каждая из ветвей содержит глобулярные домены, которые
имеют ряд центров свяэывания разных лигандов. Короткие ветви участвуют в
образовании БМ путем взаимодейсв с другими молекулами ламинина, с коллагеном IV
(при участии еще одного белка - нидогена), а также с интегрином 11
клеточной мембраны. Глобулярный домен длинной ветви участвует в межклеточной
адгезии, взаимодействуя с разными интегринами и другими белками плазматической
мембраны клеток. Длинная ветвь взаимодействует также с гепарансульфатными
протеогликанами.
Интегрины представляют
собой трансмембранные гликопротеины, -димеры. Каждая цепь
пересекает мембрану один раз. Обе цепи имеют большие внеклеточные домены
(аминоконцевые), образующие центр связывания, комплементарный соответствующему
лиганду - компоненту матрикса. Внутриклеточный домен взаимодействуют с
актиновым цитоскелетом при посредстве ряда промежуточных белков. С местом
взаимодействия интегринов с цитоскелетом соседствуют сигнальные белки, которые
активируются, когда к внеклеточному домену интегрина присоединяется лиганд.
Таким лигандом могут быть ламинины, коллаген IV, протеогликаны.
Сила, с которой интегрин
связывается с лигандом, может быстро и с высокой точностью регулироваться -
свойство, которое называют “модуляция сродства”. В покоящемся (“неактивном”)
состоянии интегрины имеют низкое сродство к своим лигандам, и это характерно
для нормальных физиологических условий. Определенные стимулы превращают их в
активные рецепторы с высоким сродством к лигандам. Это позволяет клеткам быстро
приспосабливать их адгезивные свойства к изменившимся условиям без изменения
количества молекул адгезии. А поскольку сигнал, полученный интегрином,
передается в клетку, то могут изменяться не только адгезивные свойства, но и
внутриклеточные процессы.
Благодаря этим свойствам
интегрины оказываются участниками многих фундаментальных физиологических и
патофизиологических процессов, включая эмбриогенез, морфогенез, заживление ран,
воспаление, миграцию опухолевых клеток, миграцию лейкоцитов.
Таким образом, молекулы
БМ содержат специфические центры связывания с другими молекулами БМ и с
клеточными мембранами. Это обеспечивает высоко упорядоченное позиционирование
молекул в БМ. Интегрины служат не только для механической связи клетки с БМ, но
также и для передачи регуляторных сигналов, причем в двух направлениях - из БМ
в клетку и из клетки в БМ.
Страницы: 1, 2, 3
|