Патогенез диабетического кетоацидоза.

При сахарном диабете формируются нарушения всех видов обмена в организме: углеводного, белко­вого, липидного, электролитного и водного. Не­достаток инсулина обусловливает выраженные дисфункции дыхательной, нервной и сердечно­сосудистой систем, почек и желудочно-кишеч­ного тракта. Дефицит инсулина снимает огра­ничения в действиях его антагонистов: глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов и гор­мона роста. Патологические сдвиги метаболиз­ма, вызываемые диабетом, по своей сути очень напоминают таковые, формирующиеся в условиях адаптации к непродолжительному голода­нию практически здорового человека (лишение пищи в течение 3-5 сут, без ограничения в пить­евой воде), но чрезвычайно сильно выражены Среди важнейших метаболических нарушений при сахарном диабете выделяются следующие:

1.Гипергликемия. Обусловлена нарушением поступления глюкозы из крови внутрь клеток, компенсаторным ускорением гликогенолиза, активацией глюконеогенеза вследствие снятия репрессивного действия инсулина (в условиях его дефицита) на синтез ключевых ферментов этого метаболического пути, а также благодаря уси­лению секреции глюкокортикоидов, являющихся стимуляторами синтеза ключевых ферментов глюконеогенеза в печени и почках.

2.Глюкозурия и полиурия. При достижении концентрации глюкозы в крови 10 ммоль/л пре­одолевается почечный барьер (нарушается спо­собность почечных канальцев к реабсорбции глю­козы) и глюкоза появляется в моче. Вместе с ней организм теряет значительное количество воды, что обусловливает у больных диабетом постоянную жажду (полидипсия), по причине которой они могут выпивать до 20 л воды в сут­ки. Именно эти явления дали основания для исторически первоначального названия заболе­вания: diabetes mellitus (лат.) - сахарное моче­изнурение.

3.Кетонемия и кетоацидоз. Дефицит инсу­лина при сахарном диабете приводит к тому, что: а) контринсулярные гормоны (адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды и др.) стимулируют мобилизацию липидов из жировых депо и доставку жирных кислот к органам, что является адаптивным механизмом, поставляющим альтер­нативный субстрат окисления в условиях сни­жения утилизации глюкозы; б) начинает преоб­ладать эффект глюкагона, стимулирующий кетогенез в печени; в) в норме кетоновые тела сти­мулируют выход инсулина из поджелудочной железы, что угнетает липолиз и, таким образом, ограничивает доставку липидов в печень и, со­ответственно, кетогенез. При сахарном диабете этот регуляторный механизм нарушен: идет уси­ленная продукция кетоновых тел печенью бла­годаря интенсивному b-окислению жирных кис­лот; г) при сахарном диабете в избыточном ко­личестве образуется продукт b-окисления жир­ных кислот - ацетил-КоА, однако способность цикла Кребса утилизировать этот продукт суще­ственно снижена. В результате этого избыток ацетил-КоА становится источником образования больших количеств кетоновых тел: Р-оксимас-ляной, ацетоуксусной кислот и ацетона. Они начинают выделяться с мочой в виде натриевых солей (кетонурия), а ацетон - также и в составе выдыхаемого воздуха.

4.Нарушение кислотно-щелочного баланса организма. Развивается в связи с накоплением кислых продуктов метаболизма - кетоацидоз. По мере истощения емкости естественных буферных систем организма формируется некомпенсирован­ный ацидоз.

5.Отрицательный азотистый баланс. Усили­вается глюконеогенез из глюкогенных аминокис­лот, что приводит к дефициту в тканях пула свободных аминокислот и нарушению процесса синтеза белка. Стимулируется синтез мочевины.

6.Гиперосмотическая дегидратация тканей. Обусловлена потерей с мочой большого количе­ства различных гидратированных соединений: гюкозы, кетоновых тел, азотсодержащих соеди­нений, ионов натрия, калия, хлора, неоргани­ческого фосфата и др.

Особо следует выделить нарушения обмена веществ, возникновение которых обусловлено именно диабетическим кетоацидозом. Так, у диабетиков формируется резистентность тканей к инсулину. Ацидоз (увеличение концентрации ионов водорода) препятствует реализации регуляторных эффектов инсулина

 

вследствие нару­шения гормон-рецепторного взаимодействия на поверхности плазматических мембран клеток-мишеней. Сочетание ацидоза и явлений дегидратации в эритроцитах приводит к снижению в этих клет­ках концентрации 2,3-дифосфоглицериновой кислоты - аллостерического модулятора функ­ций гемоглобина. В этих условиях сродство ге­моглобина к кислороду возрастает, но его спо­собность отдавать кислород тканям уменьшает­ся, вследствие чего они получают меньше кислорода. Это становится фактором, усугубляющим кислородное голодание тканей, которое уже сфор­мировалось в ответ на недостаточность перифе­рического кровообращения.

Диабетическая кома. Критическая дегидра­тация тканей организма с поражением функций головного мозга ведет к развитию диабетичес­кой (гипергликемической) комы. Кома разви­вается при достижении концентрации глюкозы в крови 22,0 ммоль/л и более. В этих условиях вследствие кетоацидоза ионы калия выходят во внеклеточное пространство (гиперкалиемия), что лежит в основе нарушения сократительной фун­кции миокарда, а также дыхательной мускула­туры. Диабетическая кома может привести к летальному исходу, если больному не будет про­ведена специфическая противокоматозная тера­пия или же она проведена несвоевременно.

Различают следующие виды диабетической комы:

1. Гипергликемическая кетоацидотическая кома. Развивается у больных вследствие гипер­гликемии, гиперкетонемии и метаболического ацидоза. Глюкоза и кетоновые тела выводятся с мочой (глюкозурия и кетонурия), что способству­ет увеличению осмотического давления в пер­вичной моче, потере ионов Na⁺ и сопровождает­ся полиурией. При этом возникает обезвожива­ние, которое ведет к недостаточности перифери­ческого кровообращения и гипоксии тканей. Ацидоз вызывает дыхание Куссмауля, при ко­тором теряется С0₂ и, как следствие, усугубля­ются нарушения водно-электролитного баланса, кислотно-щелочного равновесия, нарушается утилизация глюкозы, возникает резкое наруше­ние метаболизма и функций клеток ЦНС, что приводит к расстройству высшей нервной дея­тельности. К клиническим проявлениям комы относятся: слабость, головная боль, диспепсичес­кие расстройства, дыхание Куссмауля с запахом ацетона в выдыхаемом воздухе, снижение кро­вяного давления и частый слабый пульс. Затем наступает полная потеря сознания, расслабле­ние мышц, кожа становится сухой и холодной, зрачки сужаются, отмечаются характерные при­знаки энцефалопатии. Содержание глюкозы в крови превышает 22 ммоль/л, кетоновых тел -17 ммоль/л, повышено содержание остаточного азота, мочевины, холестерина, жирных кислот.

2.Гиперосмотическая кома. Встречается реже, чем кетоацидотическая, и развивается у больных старше 50 лет при дополнительном воз­действии обезвоживающих факторов (рвота, по­нос, ограничение приема жидкости, ожоги, кровопотеря, полиурия). Основными звеньями па­тогенеза этого вида комы являются дегидрата­ция организма и развитие гиперосмолярности плазмы. У больных нет выраженной гиперкето­немии и кетонурии, отсутствует запах ацетона изо рта и если не обратиться к врачу, нарастает уровень глюкозы в крови до крайне высокой сте­пени, что способствует усилению диуреза (глюкозурический осмотический диурез). Возникаю­щее обезвоживание приводит к гиповолемии, стимуляции секреции альдостерона и задержке ионов Na⁺ и С1^_. Показатель осмолярности плаз­мы повышается в 1,5-2 раза (в норме около 300 мосм/л, при коме достигает 500 мосм/л), что приводит к резко выраженной внутриклеточной дегидратации, нарушению водного и электролит­ного равновесия в клетках мозга, гипоксии ЦНС с выраженной неврологической симптоматикой и потерей сознания.

3.Гипогликемическая кома. Возникающая при сахарном диабете, она связана с передози­ровкой инсулина, развитием вторичного гипопитуитаризма (следствие ангиопатии сосудов гипофиза), ослабляющего ответ на гипоглике­мию, и явлениями диабетического нефросклероза, что удлиняет время циркуляции инсулина и, кроме того, еще более снижает почечный по­рог для глюкозы, способствуя ее потере.

Причинами гипогликемии могут быть также гиперпродукция инсулина опухолью поджелу­дочной железы (инсулиномой), недостаточность контринсулярных гормонов, гликогенозы, забо­левания печени, голодание, нарушение расщепления и всасывания углеводов в желудочно-кишечном тракте и др.

В механизме развития гипогликемической комы решающее значение имеет снижение доставки глюкозы к нервным клеткам, что ведет к их энергетическому истощению и нарушению функций ЦНС. При снижении уровня глюкозы менее 3 ммоль/л возникают потливость, тремор, чувство тревоги и голода, слабость. Затем разви­вается состояние, напоминающее алкогольное опьянение и сопровождающееся дезориентацией, агрессивностью, галлюцинациями. При даль­нейшем падении содержания глюкозы (менее 2,5 ммоль/л) возникают клонические судороги и потеря сознания. В тяжелых случаях могут на­ступать отек и некроз отдельных участков моз­га.

Поздние осложнения диабета

Поздние осложнения диабета являются основ­ными причинами большей части смертельных исходов заболевания. К ним относятся:

1. Макроангиопатия. У больных сахарным диабетом атеросклероз развивается существен­но раньше, чем у здоровых людей. Патологичес­кий процесс охватывает сосуды головного моз­га, сердца, почек, а также сосуды конечностей, в особенности сосуды голени и стопы. Диабет, даже в условиях его лечения современными сред­ствами, характеризуется ускоренными темпами старения организма. Наличием диабета обуслов­лена высокая частота инфарктов миокарда, ин­сультов и случаев гангрены пальцев ног или сто­пы. В настоящее время считают, что диабет ус­коряет развитие атеросклероза в результате:

а) избытка гормона роста (и отсутствия про­тиводействия со стороны инсулина в условиях его абсолютного или относительного дефицита), приводящего к усилению процесса пролифера­ции гладкомышечных клеток;

б) усиленного синтеза тромбоксана, способ­ствующего увеличению адгезии тромбоцитов и выделению ряда факторов, которые также усу­губляют темпы пролиферации и миграции глад­комышечных клеток;

в) стойкого увеличения концентрации в кро­ви липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) при одновременном снижении таковой для липопро­теидов высокой плотности (ЛПВП).

Несомненный интерес представляют данные о наследственной предрасположенности больных диабетом к атеросклерозу. Установлено, что ря­дом с геном, кодирующим синтез инсулина, рас­положен участок ДНК (U-аллель) - постоянный генетический маркер предрасположенности к атеросклерозу не только у больных диабетом I и II типов, но также и у лиц без диабета.

2. Микроангиопатия. Это осложнение выра­жается в повреждении капиллярной сети (и при­мыкающих к ней сосудов), чаще всего поражая почки и сетчатку глаз.

Поражение почек (диабетическая нефропатия) вследствие развития макро- и микроангиопатий в настоящее время является основной при­чиной ранней смертности у диабетиков молодо­го возраста. При этом происходит избыточное гликозилирование коллагена базальных мембран почечных клубочков, приводящее к существен­ным нарушениям структуры и функций этих мембран.

Если в суточной моче концентрация альбу­мина выше 30 мг и эти значения повторяются несколько раз, то необходимо проводить лече­ние, так как данные изменения характерны для начинающейся диабетической нефропатии.По мере прогрессирования поражения почек при диабете развивается выраженная протеинурия. Тщательный контроль за уровнем глюкозы в крови и лечение любых форм гипертонии мо­жет приостановить микроальбуминемию и пре­дупредить развитие манифестной почечной не­достаточности.

 

Гликозилирование поверхностных белковмембран эндотелиальных и эпителиальных клеток (подоцитов) с потерей поверхностного заряда при диабете

Проявления избыточного гликозилирования белков при сахарном диабете
Белки	Патологические проявления
Белки мембран эритроцитов	Деформация эритроцитов
Белки свертывающей системы крови	Нарушения свертываемости крови
Белки клеточных мембран эндотелия	Нарушения проницаемости сосудов
Белки хрусталика и его капсулы	Нарушения зрения
Белки базальных мембран клеток почечных клубочков	Патология почечных клубочков
Коллаген	Нарушения рубцевания ран
Миелин	Патология нервной системы
Переносчик глюкозы	Инсулиновая резистентность

Поражение сетчатки глаз при диабете (диа­бетическая ретинопатия) относится к числу одной из наиболее частых причин развивающей­ся слепоты при этой патологии. Длительно су­ществующая гипергликемия вызывает усиление синтеза сорбитола и фруктозы. Накопление этих углеводов в хрусталике глаза вызывает (по ос­мотическому механизму) увеличение содержания в нем воды, что обусловливает необратимые на­рушения структуры хрусталика - формируется диабетическая катаракта.

3. Гликозилированный гемоглобин и другие белки. Гликозилированный гемоглобин (НЬА_1с) - минорный компонент гемоглобина, отличаю­щийся от гемоглобина основного вида - НЬА. Избыточное количество НВА_1с формируется бла­годаря длительной гипергликемии: нефермента­тивным путем образуются ковалентные связи между молекулами глюкозы и N-концевыми ос­татками аминокислоты валина Р-цепей НЬА.

Установлено, что скорость образования НЬА_1с пропорциональна произведению концентрации глюкозы в эритроцитах на время. На этом осно­вании уровень НЬА_1с может быть использован в качестве косвенного показателя средней концен­трации глюкозы в крови за длительный период времени (период полураспада гемоглобина око­ло 60 сут). Косвенным показателем гиперглике­мии за меньшее время может служить гликози­лированный альбумин (период полураспада аль­бумина около 20 сут).

Избыточное гликозилирование других белков может играть определенную роль в патогенезе некоторых нарушений, обусловленных поздни­ми осложнениями диабета. Неферментативному гликозилированию при длительной гиперглике­мии могут подвергаться как структурные бел­ки, так и ферменты.

Особый интерес представляют последствия гликозилирования белков (апопротеинов) сыво­роточных липопротеидов. Так, процесс, затра­гивающий апопротеины липопротеидов низкой плотности, приводит к нарушению взаимодей­ствия ЛПНП с их рецепторами на плазматичес­ких мембранах клеток и, как следствие, замед­ляется удаление ЛПНП из кровотока. В резуль­тате увеличивается концентрация холестерина в крови. Гликозилирование апопротеинов, входящих в состав липопротеидов высокой плотности, ко­торые транспортируют холестерин из перифери­ческих тканей в печень, приводит к ускорению удаления ЛПВП из кровотока. При этом в кро­ви увеличивается соотношение ЛПНП/ЛПВП.

4. Диабетическая нейропатия. Нейропатии (нарушения функции нервов) способны вызывать дисфункции любой системы организма, имити­руя многочисленные неврологические заболева­ния. В патологический процесс могут быть вов­лечены как чувствительные, так и двигательные или вегетативные нервные волокна. В качестве типичных примеров клинического проявления диабетических нейропатии можно назвать обра­зование язв на стопах, различные расстройства функций желудочно-кишечного тракта, мочево­го пузыря, импотенцию и др. При исследовании структуры нервных волокон диабетиков с помо­щью световой микроскопии часто выявляются признаки их демиелинизации, хотя нарушения функции волокон на фоне этих явлений клини­чески могут и не проявляться.

Патогенез диабетических нейропатии полно­стью не раскрыт, однако в настоящее время мож­но назвать ряд факторов, безусловно определя­ющих развитие этого осложнения диабета:

а) нарушение структуры миелина. Патоло­гический процесс обусловливает изменение как химической структуры, так и количественного соотношения между основными биохимическими компонентами (холестерин, триацилглицериды, фосфолипиды, гликолипиды и белки) мие­лина нервных волокон. Клинические наблюде­ния свидетельствуют о том, что под влиянием заместительной терапии инсулином происходит существенная коррекция многих из указанных сдвигов;

б) сорбитоловый путь окисления глюкозы. В результате данного процесса происходит фер­ментативное окисление глюкозы с образовани­ем сначала сорбитола, а затем фруктозы, повы­шенное количество которых формирует осмоти­ческие сдвиги во внутриклеточном пространстве тканей. Одним из следствий данного феномена является снижение потребления кислорода нерв­ной тканью, что, вероятно, лежит в основе нару­шений ее функционирования. В условиях сни­жения гипергликемии упомянутые дисфункции обратимы.