Глава 11. Патология обмена веществ
Обмен веществ или метаболизм – это совокупность внутриклеточных ферментативных химических процессов, которые необходимы для жизнедеятельности организма во взаимосвязи с внешней средой. Метаболические процессы идут постоянно в двух противоположных направлениях - катаболизм и анаболизм. Катаболизм представляет собой совокупность реакций расщепления органических молекул до простых конечных продуктов. Катаболизм может совершаться не только внутри - , но и вне клеток с помощью пищеварительных ферментов. Катаболические реакции сопровождаются высвобождением свободной химической энергии. Анаболизм,в отличие от катаболизма, направлен на образование сложных молекул из простых, а также создание и обновление структур клеток с накоплением энергии. В анаболических процессах используется энергия, высвобождающаяся при катаболизме. Катаболические и анаболические пути жизнедеятельности клеток тесно сопряжены через энергетическую систему макроэргических соединений (прежде всего, АТФ-АДФ) и другие метаболиты.
В организме энергия химических связей компонентов пищи либо переходит в первичное тепло, либо – в доступную для утилизации клеткой форму – химическую энергию макроэргических связей (АТФ). Энергия АТФ используется для выполнения всех видов полезной работы в организме. Эта энергия переходит во вторичное тепло, которое затем выделяется в окружающую среду. Следовательно, тепловые потери организма вполне адекватно отражают его энергетический обмен.
|
|
|
Показателем интенсивности обмена веществ и энергии в организме является, так называемый, основной обмен – тепловой эквивалент энерготрат бодрствующего человека при минимальном метаболизме в условиях полного покоя. Половина энергии основного обмена затрачивается на синтез АТФ. Остальную половину составляет тепло, возникающее в ходе гидролиза АТФ при синтезе биополимеров в клетках, поддержании физико-химических градиентов, а также работе сердца и других органов.
Основной обмен составляет примерно две трети общих суточных затрат энергии человека. Остальные энерготраты организма (“рабочая надбавка”) связаны с усилением физиологической активности - переработкой и усвоением пищи, с обеспечением физической деятельности индивидуума.
Для определения основного обмена применяют методы прямой и непрямой калориметрии. При прямой калориметрии используется специальная камера, в которую помещают человека для определения выделенного им тепла за определенное время в стандартных условиях. При непрямой калориметрии расход энергии рассчитывается по газообмену. Между объемом потребленного организмом кислорода и энерготратами существует линейная зависимость. Коэффициентом в ней служит т.н. калорический эквивалент кислорода. Его величина неодинакова при окислении жиров, белков и углеводов. Для каждого из них рассчитан дыхательный коэффициент. Зная величину газообмена, калорический коэффициент кислорода и дыхательный коэффициент можно определить количество освобождающейся энергии в калориях и оценить интенсивность процессов обмена веществ в целостном организме. При средней массе человека (70 кг) основной обмен составляет 1800 ккал за сутки. Основной обмен зависит от возраста и пола: чем старше человек, тем меньше значение основного обмена. У женщин величина этого параметра (на единицу массы) на 10% ниже, чем у мужчин. Увеличение или уменьшение основного обмена от должной величины на 15% и более свидетельствует о расстройстве метаболизма.
|
|
|
Изменения основного обмена при патологии
Повышение основного обмена наблюдается при патологических состояниях, сопровождающихся значительной активацией окислительно-восстановительных процессов и разобщением окислительного фосфорилирования, что встречается при лихорадке, воспалении, стрессе, интоксикациях ядами-разобщителями, гипертиреозе и других видах патологии.
|
|
|
При лихорадке основной обмен возрастает пропорционально повышению температуры тела, что обусловлено активацией механизмов химической терморегуляции, усиленным катаболизмом в клетках, а также разобщением окисления и фосфорилирования. В острой фазе воспаления интенсивность обменных процессов возрастает. Повышенный расход энергии обусловлен эффектами гормонов (катехоламинов, АКТГ, глюкокортикоидов), усиливающих катаболические процессы в клетках, а также повышающих уровень глюкозы в крови и образование свободного тепла. При стрессе рост основного обмена происходит за счет повышения тонуса симпатической нервной системы, медиаторы которой принимают непосредственное участие в терморегуляции и активации работы органов кровообращения и дыхания.
При токсическом действии факторов-разобщителей окислительного фосфорилирования, (2,4-a-динитрофенола, салицилатов или применяемых в спортивной практике «сжигателей» жировой ткани), а также дифтерийного, стафилококкового и стрептококкового токсинов повышение основного обмена характеризуется большим приростом теплопродукции.
|
|
|
Наиболее выраженные изменения основного обмена наблюдаются при заболеваниях щитовидной железы, поскольку тиреоидные гормоны выполняют в организме специфическую функцию регуляторов тканевого дыхания и энергетического обмена. Их избыток при гипертиреозе может увеличить основной обмен на 30-40% за счет повышения интенсивности несократительного термогенеза, разобщения процессов окисления и фосфорилирования, а также опосредоваться симпатомиметическими эффектами гормонов щитовидной железы.
Понижение основного обмена наблюдается при выраженном снижении интенсивности окислительно-восстановительных процессов, что встречается при эндокринных расстройствах, тяжелой гипоксии, авитаминозах, длительном голодании, отравлении цианидами и других видах патологии.
При гипофункции щитовидной железы снижение основного обмена составляет до 40% должного. Это обусловлено нарушениями белкового обмена, уменьшением мышечной массы и снижением потребности тканей в кислороде. Тяжелая гипоксия также сопровождается снижением основного обмена, которое обусловлено не только дефицитом окислителя, но и увеличением уровня углекислого газа, угнетающего процессы теплопродукции.
При полном голодании изменения основного обмена носят фазный характер: в первом периоде за счет преимущественного распада углеводов обмен несколько повышается, во втором – самом продолжительном – снижается из-за отсутствия поступления субстратов окисления, а в последнем периоде – опять возрастает на фоне усиленного распада тканей. При неполном голодании, когда человек хронически недополучает с пищей необходимое количество энергии, в организме постепенно развиваются механизмы адаптации, позволяющие тратить ресурсы чрезвычайно экономно и понижать основной обмен. Гипо- и авитаминозы (особенно витаминов группы В, Е, и С) способствуют снижению основного обмена, прежде всего, из-за выпадения функции витаминов как коферментов и, соответственно, расстройств основных видов метаболизма.
Уменьшение основного обмена вызывают лекарства: фенотиазины, барбитураты, наркотические анальгетики, бензодиазепины и другие. Основной обмен снижен во время наркоза с применением мышечных релаксантов, выключающих мышечный тонус и дрожь. Тяжелое угнетение тканевого дыхания вызывают цианиды и другие токсические вещества – донаторы СN- групп, сульфиды и сульфиты, угарный газ. Они блокируют перенос электронов на кислород в дыхательной цепи митохондрий, что приводит к угнетению тканевого дыхания и снижению метаболизма.
Изменения основного обмена отражают на организменном уровне метаболический результат расстройств, возникающих при различных видах патологии, с одной стороны и попыток систем организма восстановить нарушенный гомеостаз - с другой. Для выявления главных звеньев патогенеза и проведения эффективной фармакологической коррекции нарушенного гомеостаза при конкретных видах патологии этого недостаточно, поскольку необходимы знания об особенностях нарушений обмена углеводов, липидов, белков и других веществ, целевых объектах медикаментозной и немедикаментозной терапии.
Патология углеводного обмена
В биосфере на долю углеводов приходится больше, чем всех других органических соединений вместе взятых. В растениях они составляют 80-90% из расчета на сухое вещество; в животном организме на углеводы приходится 2% массы тела. Для большинства организмов природные углеводы выполняют две основные функции: обеспечивают до 70% потребности организма в энергии, а также являются источником углерода, который необходим для синтеза белков, нуклеиновых кислот и липидов.
Расстройства углеводного обмена в организме человека многообразные и возникают они при самых разных заболеваниях. Однако с практической точки зрения наибольшее значение имеют две основные формы нарушений метаболизма глюкозы – гипогликемия и гипергликемия (табл. 11.1).
Таблица 11.1
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 244; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!