Эндокринная регуляция метаболизма

Обширность и характер повреждения являются определяющи­ми моментами метаболических и эндокринных сдвигов, которые наступают после травмы и хирургических вмешательств. В на­стоящее время нет возможности количественно оценить этот фактор, однако, исходя из характера повреждения, можно при­близительно прогнозировать выраженность и направленность этих изменений. Различают четыре фазы развития метаболиче­ского ответа на вмешательство [Moore F., 1968]. Точные грани­цы между этими фазами, а также длительность их вариабель­ны и зависят от ряда факторов, главным образом от исходного состояния организма и характера заболевания или травмы.

Первая фаза — фаза повреждения, или «адренокортикоидная фаза». После травмы или больших вмешательств длитель­ность ее составляет 2—4 дня. Эндокринные и метаболические изменения связаны в основном с влиянием адренергических и адренокортикоидных гормонов и характеризуются выраженным катаболизмом. Наиболее важным метаболическим признаком является отрицательный азотистый баланс даже при достаточ­ном покрытии энергетических и белковых потребностей.

Вторая фаза — фаза гормонального разрешения — выявляет­ся между 3-м и 7-м днем заболевания и продолжается 2—3 дня. Может проявляться очевидным улучшением состояния больного и исчезновением всех гормональных сдвигов, однако азотистый баланс может оставаться отрицательным.

Третья фаза — фаза восстановления мышечной массы — характеризуется преобладанием анаболизма и положительным азотистым балансом в сочетании с клиническими признаками восстановления объема и силы мышц, длится 2—5 нед после травмы или крупной операции.

Четвертая фаза — фаза накопления жира — может продол­жаться несколько месяцев, характеризуется восстановлением запасов жира в организме до исходного уровня.

Многочисленные исследования показали, что метаболическая реакция на травму опосредуется прежде всего гуморальными механизмами [Moore F., 1959]. Эндокринная гиперактивность проявляется особенно четко в первой фазе [Maxwell М. Н., Kleman С. R., 1972]. В фазе повреждения прежде всего про­исходит активация мозгового слоя надпочечников и симпати­ческой нервной системы, что проявляется повышением уровня катехоламинов в крови и моче.

В периоде стресса любого происхождения и немедленно по­сле него повышается уровень практически всех гормонов надпо­чечников — глюкокортикоидов и минералокортикоидов. Сущест­венно возрастает концентрация свободного кортизола в плазме [Johnston I. D. А., 1974].

Эта реакция совпадает с уменьшением экскреции Na+ и во­ды. В том же периоде можно отметить исключительно высокое содержание альдостерона в крови (иногда оно увеличивается в 10 раз) [Casey A. H. et al., 1957]. Существует мнение [John­ston I. D., 1974], что введение перед операцией спиронолактона — антагониста альдостерона — увеличивает экскрецию Na+ в послеоперационном периоде. Однако в дальнейшем эта точка зрения была подвергнута сомнению. Наш опыт использования одного из антагонистов альдостерона — альдактона, который мы вводим внутривенно по 200—300 мг/сут, свидетельствует об уве­личении натрийуреза в послеоперационном периоде. При выра­женной олигурии почечного происхождения альдактон рекомен­дуется применять в сочетании с салуретиками.

Вопрос о первичной роли альдостерона в регуляции натрий-уреза, в частности о задержке Na+ в послеоперационном перио­де, окончательно не решен. У детей с нарушением продукции альдостерона имеется тенденция к реабсорбции почти всего Na+, фильтруемого в клубочковом аппарате. С другой стороны, у больных, перенесших адреналэктомию и поддерживаемых толь­ко введением расчетных доз глюкокортикоидов, задержка Na+ в послеоперационном периоде невелика. В настоящее время из­вестно, что альдостерон является одним из главных факторов задержки Na+ после стрессовых ситуаций, в том числе после операций и травмы. Однако нельзя исключить, что в его отсут­ствие эта роль переходит к каким-то другим факторам.

Установлено, что в регуляции экскреции Na+ после солевой нагрузки принимают участие малоизвестные факторы, которые названы натрийурическими гормонами и «третьим фактором». Установлен очень короткий срок их существования и высказано предположение, что они образуются в мозге. В дальнейшем было выяснено, что местом их продукции являются почки, по­скольку внутриартериальное введение экстракта кортикального слоя почек давало натрийурический эффект [Mills J., 1970].

Выраженность натрийуреза зависит от интенсивности почеч­ного кровотока. Периодические окклюзии почечных вен могут усилить экскрецию Na+. Механизм, регулирующий натрийурез, зависит также от характера распределения кровотока между поверхностными и глубокими кортикальными нефронами.

Под влиянием травмы происходит активация функции щито­видной железы [Johnston I. D. А., 1974]. Усиление катаболизма белков в стрессовых ситуациях обусловлено главным образом высоким уровнем тиреоидных гормонов (свободный тироксин и трийодтиронин). Однако документировать это повышение в кли­нических условиях обычно не представляется возможным.

Почки под влиянием стресса, травмы и операции способны выделять ряд других вазоактивных веществ, которые можно отнести к гормональным [Bevan H. В. et al., 1973J. Среди них одно из первых мест по значимости занимает ренин, высвобож­дающийся при нарушении почечного кровообращения и ишемии. Ангиотензин-II — другой важнейший гормон, высвобождаемый непосредственно корковым веществом почки и оказывающий воздействие непосредственно на сосудистую систему почек. Основными функциями этого гормона, физиологическая актив­ность которого связана с ренином, являются регуляция распре­деления кровотока между поверхностными и юкстамедуллярными нефронами и, следовательно, регуляция натрийуреза. Продук­ция этих гормонов, как установлено в многочисленных клиниче­ских наблюдениях, значительно повышается при критических состояниях.

Наряду с этими гормонами одним из важнейших факторов регуляции концентрационной и экскреторной функции почек яв­ляется АДГ, выделяемый задней долей гипофиза. Концентрация АДГ, равная в норме 0,05—6 мкг/мл, под влиянием травмы по­вышается в 10—100 раз. Основной механизм действия АДГ за­ключается в задержке выведения водной фракции мочи, назы­ваемой свободной водой. В норме концентрация поваренной соли в моче составляет 0,18%, т. е. тоничность мочи в 5 раз ниже тоничности плазмы. Тормозящее влияние АДГ распростра­няется главным образом на выделение именно водной фракции мочи. Таким образом, метаболическая реакция на травму или любое вмешательство выражается прежде всего в снижении способности организма выводить свободную воду в связи с по­вышением уровня АДГ в крови. Пусковым моментом повыше­ния секреции АДГ является раздражение гипоталамических осморецепторов при повышении осмоляльности плазмы, обычно возникающей при травме и операции. После операции повы­шенный уровень АДГ сохраняется в течение нескольких дней и начинает постепенно падать на 3—4-й день. Как показывает практика, в послеоперационном периоде антидиуретический эффект значительно снижается, если больной получает жидкостей примерно на 2 л больше измеренных потерь.

Действие АДГ в послеоперационном периоде в ряде случаев проявляется длительно, несмотря на то, что развивается гипотоничность плазмы в связи с увеличением объема внеклеточного пространства и перераспределением Na+ (повреждения натрие­вого насоса). Этот эффект, пока еще плохо объяснимый теоре­тически, наиболее отчетливо проявляется в течение первых 2—3 сут после операции.

В фазе восстановления возобновляется осморецепторный контроль секреции АДГ и вновь налаживается адекватный диурез.

В I фазе критического состояния наблюдается повышение секреции глюкокортикоидов как результат освобождения АКТГ. Это легко документируется заметным повышением уровня глю­кокортикоидов в плазме в течение 24—48 ч, а также увеличе­нием экскреции 17-оксикортикоидов с мочой в течение несколь­ких дней и внезапным снижением количества эозинофилов в крови в течение 2—4 сут после операции. Не менее важна ги­перпродукция АКТГ, сопровождающая любое обширное повреж­дение. Нервные импульсы из области повреждения (независимо от его характера) поступают в гипоталамус, где вызывают об­разование кортикотропиносвобождающего фактора [Krulich L., McCann S. M., 1966], который стимулирует секрецию АКТГ. Уровень АКТГ повышается немедленно после травмы или на­чала большой операции и продолжается 2—4 сут, если даже травмирующий фактор устранен и послеоперационный период протекает без осложнений. Секреция АКТГ продолжается, а иногда и усиливается при выраженном шоке, сепсисе, обшир­ном некрозе тканей.

Еще в 1914 г. W. Cannon обратил внимание на то, что в стрессовых ситуациях активируется деятельность сердечно-со­судистой системы. Он связал этот эффект с высоким уровнем адреналовых гормонов. Действительно, как было установлено позже, уровень адреналина в крови возрастает в десятки раз. Еще более выражено повышение концентрации норадреналина. При этом в моче определяется большое количество метаболи­тов этих гормонов. Адреналин стимулирует метаболизм пурино-вых соединений и в значительной степени обусловливает отри­цательный азотистый баланс. Поскольку адреналин обеспечива­ет увеличение печеночного кровотока, он не только повышает уровень глюкозы в крови, но и стимулирует метаболизм пирувата и лактата в печени.

 

Энергетический метаболизм

 

Организм может находиться в стационарном состоянии при соблюдении четырех основных метаболических условий.

1. Энергетическое обеспечение должно быть количественно достаточным, чтобы покрыть потребность организма в целом и каждой ткани в отдельности.

2. Обеспечение углеводами должно быть количественно и качественно достаточным для покрытия потребностей углеводо-зависимых тканей, а именно мозга, эритроцитов и лейкоцитов.

3. Обеспечение азотом должно быть количественно доста­точным, чтобы беспрепятственно осуществлялся облигатный синтез белков.

4. Обеспечение водой и солями должно быть количественно и качественно достаточным, чтобы покрыть ежедневные облигатные их потери.

Очевидно, что соблюдение этих условий возможно лишь при беспрепятственном осуществлении нормальных биохимиче­ских взаимодействий между субстратами (например, при воз­можности взаимных конверсии глюкозы в жиры, жиров в глю­козу, белков в глюкозу и т. д.) и нормальной нейроэндокринной регуляции этих процессов.

Все метаболические процессы в клетках либо производят энергию (экзергонные реакции), либо потребляют ее (эндергонные реакции).

Энергия, необходимая для осуществления всех биологиче­ских процессов в нефотосинтезирующих клетках, образуется в результате изменения структуры некоторых органических моле­кул [Lehninger A.L., 1975]. В основном это энергия, полу­чаемая при трансформации фосфатных связей пуриновых нуклеотидов и других молекул с фосфатными связями, таких как фосфагены. По данным Lehninger A. L. (1972), максимум энер­гии может быть получен клеткой при гидролизе фосфатных свя­зей аденозин-5-трифосфата (АТФ) или его предшественников в аденозиндифосфат (АДФ) или аденозинмонофосфат (АМФ). При этом клетки получают на 1 моль от 36800 до 40600 Дж энергии, которая может быть использована для других биоло­гических процессов.

Образование этих соединений с высокоэнергетическими фос­фатными группами — переносчиками энергии является обычно результатом переноса восстанавливающих эквивалентов из суб­страта с восстановлением НАД, флавопротеинов и других коферментов. Вслед за этим происходит сопряженное окислитель­ное фосфорилирование аденозин-5-дифосфата в митохондриях.

Хотя АТФ является источником химической энергии во всех нормально функционирующих клетках, он не должен рассмат­риваться как резервуар энергии. Внутриклеточная концентрация АТФ весьма мала, изменчива и быстро истощаема. Действи­тельные резервуары энергии (фосфагены), такие как фосфокреатин, существуют в самой клетке. Эти резервуары аккуму­лируют высокоэнергетические фосфатные связи, когда концент­рация АТФ высока, и отдают их, когда концентрация АТФ снижается.

Находящиеся в клетке адениннуклеотиды обеспечивают клет­ку высокочувствительным механизмом, осуществляющим регу­ляцию энергопотребляющих и энергопроизводящих процессов.

D. Е. Atkinson (1966) предложил концепцию энергетического заряда (ЕС) для объяснения регуляторных механизмов вну­триклеточной энергии, согласно которой:

ЕС= (АТФ+0.5АДФ)/АТФ+АДФ+АМФ

Нормальный показатель энергетического заряда (равный единице) свидетельствует о хорошей сбалансированности энер­гопроизводящих и энергопотребляющих процессов. Увеличение показателя энергетического заряда свидетельствует о преобла­дании энергопродуцирующих процессов над энергопотребляю­щими и характеризует состояние благополучия в клетке. Уси­ление энергопотребляющих процессов и преобладание их над энергообразующими указывают на высокий риск гибели клет­ки. Клинического значения это уравнение, разумеется, не име­ет, поскольку невозможно количественно определить содержа­ние фосфатных соединений ни в клетке, ни в ткани.

Большинство энергопродуцирующих процессов происходит с участием углеводов, жиров и белков. Каждый из названных субстратов (последние — после цикла превращения в углево­ды, называемого глюконеогенезом) включается в процесс энер­гообразования после изменения их структуры в цепи катаболических реакций, именуемых гликолизом. На конечных стадиях гликолиза карбоновые фрагменты включаются в митохондриальный цикл трикарбоновых кислот, где происходит процесс их последовательного окисления. При этом финальная часть про­цесса в цикле трикарбоновых кислот (независимо от того, ка­ков был исходный материал — углеводы, жиры или белки) свя­зана с образованием ацетил-кофермента А (СоА). Из каждой молекулы СоА в цикле Кребса образуются две молекулы СОа, три молекулы NAD, его восстановленной формы — NADH, одна молекула флавинадениннуклеотида (FAD) и одна молекула гуанозин-5’-трифосфата [Wite A. et al., 1973].

В отличие от углеводов и липидов аминокислоты могут включаться в цикл Кребса на любом его этапе [Gann D. S. et al., 1987].

Метаболизм углеводов. В развитых странах 40—50%, кало­рического обеспечения составляют углеводы. При этом ¹/₃об­щего поступления углеводов составляет фруктоза, которая по­лучается при гидролизе сахарозы (вместе с глюкозой) и со­держится во фруктах. В развивающихся странах основным потребляемым углеводным субстратом является крахмал, кото­рый расщепляется на две молекулы глюкозы. Таким образом, главным углеводным субстратом, поступающим в организм по­сле ферментативных превращений и всасывания в кишечнике, является глюкоза.

Существуют три пути превращения поступающей в орга­низм глюкозы: 1) немедленное включение в энергетический метаболизм; 2) превращение в гликоген для долгосрочного хра­нения; 3) превращение в жир.

Поскольку первый путь представляет собой хорошо извест­ный гликолитический путь Эмбдена — Мейергофа с переходом в цикл Кребса, остановимся на втором и третьем путях.

Общее единовременное содержание углеводов в организме не превышает 1,5 кг [Молчанов Н. П., 1955].

Точная схема распределения глюкозы в тканях, средах и ор­ганах после приема пищи неизвестна. Если поступление глю­козы невелико, то большая часть ее окисляется. При достаточ­ном поступлении часть ее немедленно превращается в гликоген: и жир.

Гликоген откладывается главным образом в печени (100— 250 г) и в мышцах с участием фермента гликогенсинтетазы, которая приобретает активность только в присутствии инсулина. Общий гликогеновый пул организма не превышает 400—450 г.

Превращение глюкозы в жир практически не ограничено. Емкостями для жира являются печень и жировая ткань. При этом печеночная емкость невелика, тогда как жировая ткань может принимать жир в известном смысле безгранично. Глю­коза, поступающая в организм в избытке, превращается в три-глицериды, часть которых затем высвобождается в кровь в виде липопротеинов для окисления их непосредственно в скелетных мышцах. Другая часть липопротеинов гидролизуется с участием липопротеинлипазы и превращается в свободные жирные кис­лоты, накапливающиеся в периферических тканях. Процесс гид­ролиза липопротеинов и откладывания жира в виде триглицеридов в жировой ткани возможен лишь в анаболической фазе метаболизма, т. е. тогда, когда поступление углеводов преоб­ладает над их расходом. Этот процесс также происходит с уча­стием инсулина.

Жировая ткань в отличие от печени не может освобождать триглицериды для использования их в метаболизме. Для этого существует механизм медленного гидролиза триглицеридов в глицерол и свободные жирные кислоты, которые и являются источником энергии в период голодания. Таким образом, ме­таболизм глюкозы теснейшим образом связан с метаболизмом жиров.

Минимальная потребность в углеводах составляет 100 г/сут [Shenkin A., 1983].

В норме углеводы после гидролиза и желудочно-кишечном тракте всасываются в кровь, где поддерживается довольно по­стоянный уровень глюкозы — 0,8—1,2 г/л (4,44—6,66 ммоль/л). Часть гидролизованных углеводов расходуется на синтез ами­нокислот с использованием эндогенного азота.

Полное окисление молекулы глюкозы до СО₂ и воды дает энергетический выход, эквивалентный энергии 38 молекул высокоэнергетических фосфатов [Amaral J. F., Caldwell M. D., 1988]. При этом усвоение 1 г углеводов обеспечивает около 4 ккал (16,75 кДж). Таким образом, общее энергетическое со­держание запасов углеводов у человека составляет всего около 1500 ккал (6280 кДж). В условиях агрессии одномоментно мо­билизуется только 36% гликогена печени [Теодореску-Эксарку И., 1972], что покрывает энергетические нужды организма лишь в течение нескольких часов. Следовательно, этих запасов едва хватает даже на 1 сут.

В стрессовых ситуациях и при критических состояниях ме­таболизм углеводов связан с действием медиаторов и гормо­нов, уровень которых в крови в этом периоде повышается. Под влиянием катехоламинов в печени и мышцах происходит ин­тенсивный лизис гликогена с образованием глюкозы, концент­рация которой в крови увеличивается. Мобилизации запасов гликогена способствует также повышение в крови уровня глюкагона — гормона поджелудочной железы. Эти факторы явля­ются главными в механизме гипергликемии, возникающей во­время агрессии и в постагрессивном периоде. Одновременно снижаются синтез и секреция инсулина. Угнетение функции инсулярного аппарата непосредственно связано с воздействием ад­реналина.

Запасы углеводов в стрессовых ситуациях истощаются очень быстро (в пределах 10—14 ч). Затем включается другой меха­низм поддержания уровня глюкозы в крови и, следовательно, самой возможности энергетического обмена — глкжонеогенез, представляющий собой образование глюкозы из белков орга­низма (после их дезаминирования в печени), мобилизованных жиров (после превращения их в глицерол) и частично из мо­лочной и пировиноградной кислот (рис. 3.1).

Все это обусловливает высокий уровень глюкозы в крови, симулирующий диабетический синдром, приспособительный ме­ханизм которого в этих состояниях направлен на покрытие вы­соких энергетических потребностей. Острые критические состоя­ния, вызванные комбинированной травмой, тяжелым ожогом или инфекционным процессом, сопровождаются гипергликемией (до 4—7 г/л, т. е. приблизительно до 22—39 ммоль/л) и не­редко кратковременной (7—10 ч) глюкозурией.

 

Рис. 3.1. Общая схема метаболизма.

 

Одной из важнейших функций углеводов в организме явля­ется подавление кетоза. В определенном смысле можно считать, что углеводы находятся в конкуренции с наличными («склади­рованными») липидами в организме за участие в метаболиче­ских реакциях. Однако с биологических позиций полное подав­ление кетоза не является необходимым. Было показано [Shenkin A., 1983], что больные, которые в ответ на недостаточное питание реагировали повышением продукции кетоновых тел и увеличением их уровня в крови и моче, имели более благопри­ятный прогноз течения заболевания и после хирургических опе­раций, чем те, у которых подобная реакция не проявлялась. Это объясняется тем, что у так называемых кетоадаптированных больных лучше и быстрее включается механизм мобилизации жиров из их депо, чем у больных, организм которых вынуж­ден использовать механизм белкового катаболического глюконеогенеза.

Окисление глюкозы происходит преимущественно в мышцах, а хранение (после трансформации ее в жир) — в жировых клет­ках. Следовательно, клеточные мембраны этих двух тканей находятся в постоянном контакте с глюкозой. Очевидно, что ме­таболизм глюкозы в этих тканях может регулироваться свой­ствами как глюкозы, так и самих клеток. Клеточные мембраны этих тканей в принципе непроницаемы для свободной глюкозы. Известно, что преимущественный путь транспорта глюкозы че­рез клеточную мембрану связан с присутствием инсулина и за­висит от наличия рецепторов клеточных мембран к инсулину [Crofford С. В., Renold A. E., 1965].

В мышцах существует и другой механизм мембранного транспорта глюкозы. Он действует в периоде интенсивной мы­шечной работы и без участия инсулина. Однако это касается весьма малой части глюкозы. Проникшая в мышечную ткань глюкоза в периоде интенсивной мышечной деятельности прак­тически вся превращается в лактат или окисляется до СО₂.

Метаболизм мозга, эритроцитов, а также лейкоцитов цели­ком зависит от глюкозы. Эти клетки не имеют рецепторов к инсулину, и их мембраны свободно проницаемы для глюкозы. Концентрация глюкозы в нейронах и эритроцитах находится в соответствии с концентрацией ее в плазме. Следовательно, сам механизм проникновения глюкозы в нейроны, эритроциты и лей­коциты через их мембрану является простейшим передвижением субстрата по градиентам концентраций. Утилизация глюкозы в них также осуществляется без участия инсулина.

С точки зрения образования энергии метаболизм углеводов наиболее полноценно происходит при достаточной оксигенации тканей. Относительная гипоксия, практически постоянно встре­чающаяся в раннем постагрессивном периоде, служит плохим фоном для обмена углеводов и подлежит обязательной коррек­ции. Действительно, как показали проведенные нами исследова­ния, концентрация пирувата и лактата уже в 1-е сутки после резекции желудка по поводу рака увеличивалась соответствен­но до 172,2 и 152% исходного значения. Нормализация содер­жания этих соединений в крови происходила только на 3—4-е сутки. Это указывает на нарушение углеводного метаболизма и смещение его в раннем послеоперационном периоде в анаэроб­ной фазе (хотя, по нашим данным, это и не сопровождается вы­раженным метаболическим ацидозом).

Метаболизм белков и аминокислот. В организме здорового человека с массой тела 70 кг содержится около 10 кг белка, т. е. около 14% массы тела. Приблизительно 7 кг находятся в клеточной массе, остальные 3 кг распределены вне клеток (внеклеточный водный сектор, соединительная ткань, кости) и в строгом смысле не являются обменным белком. Белок клеточ­ной массы распределен неравномерно: около 6 кг находится в мышечных клетках и около 1 кг в остальных органах, вклю­чая паренхиматозные. Белки плазмы крови в обменных процес­сах участвуют лишь постольку, поскольку происходят их есте­ственный лизис и последующий синтез нового белка взамен разрушенного. Одно из важных назначений плазменных бел­ков — поддержание коллоидно-осмотических взаимоотношений между сосудистым и интерстициальным пространством.

Катаболическая фаза обмена проявляется главным образом преобладанием распада белков над их синтезом и нарастанием отрицательного азотистого баланса. Если выраженный отрица­тельный азотистый баланс продолжается больше 2—3 нед, то это может привести к необратимым изменениям и даже смерти.

Взрослый человек в норме при уравновешенной суточной диете в 2500—3000 ккал, содержащей 60—100 г белка, выделя­ет ежедневно с мочой 9—13 г азота (аммиак, азот мочевины, азот отдельных неиспользованных аминокислот); с калом вы­водится около 1—2 г азота [Покровский А.А., 1964]. При этом сохраняется азотистое равновесие, т. е. количество поступающего азота равно количеству выделяемого. После операции или травмы выделение азота с мочой обычно увеличивается в большей или меньшей степени (табл. 3.2). Важно, что отрица­тельным азотистый баланс возникает на фоне недостаточного поступления азота извне.

 

Таблица 3.2. Метаболические функции питании при неполном парентеральном

 

Показатель	До операци	После операции
1— 2-е сутки	4-е сутки
Энергетический обмен, ккал/м^2(кДж/м^2)	913 (3822)	1076 (4500)	1061 (4450)
Общий белок сыворотки крови, г/л	80,0	69,0	66,0
Общий циркулирующий белок, г/кг	3,3	2,5	2,40
Общий азот мочи, г/сут	11,6	14,0	14,0
Аминный азот мочи, г/сут	0,24	0,45	0,46
Баланс азота, г/сут	5,6	-12,0	-11,6
Масса тела, кг*	67,7	66,8	63,37
Na+:
Плазмы, моль/л	147,2	133,2	130,3
мочи, г/сут	1,8	1,6	1,3
К+:
плазмы, моль/л	4,1	4,2	4,1
мочи, г/сут	1,0	2,8	3,0

* За вычетом массы удаленных органов и перспирационных потерь во время операции.

 

При истощении запасов углеводов в организме и включе­нии в метаболизм жиров в значительной степени меняется ха­рактер белкового метаболизма: в белковом балансе начинает существенно преобладать расход белков над их поступлением. В таких случаях основным источником белков являются мышцы. Происходит интенсивный распад мышечных белков до ами­нокислот, которые затем используются печенью для глюконеогенеза (см. рис. 3.1), достигающего в данном периоде наиболь­шей интенсивности. Процесс этот обычно находится в прямой зависимости от тяжести состояния больного и длительности за­болевания. В печени белки дезаминируются, их аминная группа утилизируется в интенсивном синтезе мочевины, а карбоновые фрагменты становятся основой синтеза углеводов (глкжонео-генез). Таким образом, распад клеточных белков проявляется образованием большого количества азота, экскреция которого увеличивается и достигает 15—30 г/сут.

По данным Ю. Ф. Жаровой (1972), А. В. Суджяна (1973) л Н. Hartig (1966), даже после резекции желудка белковый катаболизм весьма выражен и выведение азота составляет 11—40 г/сут.

Большая часть азота выделяется в виде мочевины, мень­шая — в виде аминного азота. Если при этом учесть, что по­ступление белка в организм, находящийся в критическом со­стоянии, ничтожно или отсутствует, то становится ясным, что больной «поедает самого себя»: 20 г азота появляется в моче при распаде 125 г белка, которые составляют основу почти 500 г мышечной ткани. Одновременно в моче можно обнару­жить большее или меньшее количество аминного азота, что свидетельствует о появлении в организме, в частности в крови, свободных аминокислот, которые начинают экскретироваться с мочой. Повышается также выведение креатинина в моче, по­является креатин. Учитывая, что в организме отсутствуют белковые депо или белки со свободной функцией (уровень белка плазмы длительно остается стабильным), можно предполагать, что в процесс распада вовлекается главным образом мышечный белок. У больных очень быстро наступает мышечная атрофия. Однако следует подчеркнуть, что такие органы, как сердце, печень, легкие, железы и кишечник, не становятся «донорами» белка 'даже при выраженной степени белкового голодания и способны долго сохранять хотя бы минимум своих функций. Метаболизм белка обеспечивает организму определенный энергетический субстрат. Однако этот субстрат оказывается слишком дорогим, поскольку белок в этих случаях использу­ется не по прямому (пластическому) назначению. Пожалуй, выражение «печка топится ассигнациями» максимально харак­теризует критическое положение. Калорическая отдача белков, хотя и близка к углеводной (около 4 ккал/г), в энергетическом метаболизме не столь эффективна. Это связано с тем, что ато­мы углерода, экскретируемые с мочевиной, не окисляются до конца. При этом на выведение каждого грамма азота (в соста­ве мочевины) организм расходует около 20 кал (около 84 Дж).

Мы наблюдали больного М., 27 лет, оперированного по поводу разлитого перитонита на почве панкреонекроза. Уже на 3-й сутки после опера­ции при явно недостаточном поступлении аминокислот и белков выведение аминного азота составило 1,7 г/сут (425% нормы!). Это свидетельствовало о крайней степени белкового катаболизма. На 6-е сутки больной погиб.

Обычно у больных, находящихся в критическом состоянии, содержание аминного азота в моче составляет, по нашим дан­ным, 175—190% исходной величины. Концентрация общего азо­та в моче у них обычно достигает 125—130% исходной вели­чины.

Определение баланса на основании точного учета количест­ва получаемого с белками выводимого азота показывает, что перед операцией он бывает, как правило, положительным и составляет в среднем 6—8 г/сут. С 1-х суток после операции при принятых в хирургических учреждениях нормах паренте­рального питания наблюдается резкое преобладание выведения азота над его поступлением. Как правило, максимум дефицита азота приходится на 2—3-й сутки после операции. Только за 4 сут суммарный дефицит азота, по нашим наблюдениям, составляет 48 г, что соответствует распаду почти 30 г белка, или 1400 г мышечной ткани.

D. P. Cuthberston (1930) обратил внимание на увеличение уровня обмена и потерь азота после крупных травматических повреждений. Он предположил, что мышечные белки расходу­ются при этом для обеспечения потребностей выздоровления, и указал, что повышение белкового метаболизма может быть частично покрыто, но не устранено полностью усилением пи­тания. J. М. Kinney и соавт. (1970) установили, что после тя­желых повреждений прямое обеспечение организма энергией не является функцией белкового катаболизма: белки расходуются прежде всего для обеспечения печени субстанциями, вклю­чающимися в процесс глюконеогенеза. Авторы сделали еще одно интересное наблюдение: усиленный печеночный глюконео-генез не подавлялся искусственным повышением уровня глюко­зы в крови, если больной не получал инсулин.

Отрицательный азотистый баланс в постагрессивном перио­де еще более усугубляется в связи с потерями белка внепочечным путем, в частности при ожогах, желудочно-кишечных сви­щах, обширных раневых поверхностях.

Таким образом, в критических состояниях метаболизм, оце­ниваемый методом непрямой калориметрии, а также по балансу азота, приобретает выраженный катаболический характер, в. основе которого — преимущественная потеря азота и извращен­ный характер метаболизма.

В цитоплазме большинства клеток содержится 20 аминокис­лот, из которых организм синтезирует специфические белки. Все аминокислоты человека относятся к а-аминокислотам и имеют общую формулу RCH(NH₂)COOH. Восемь аминокислот не мо­гут быть синтезированы в организме и должны поступать в кровь в готовом виде через кишечник (после гидролиза белка) или парентеральным путем. Они называются незаменимыми (эссенциальными). К незаменимым аминокислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, трипто­фан, фенилаланин. Суточная потребность человека в каждой из незаменимых аминокислот составляет около 1 г. Остальные 12 аминокислот (аланин, аргинин, аспарагин, цистин, цистеин, глутамин, глицин, орнитин, гистидин, серии, тирозин, таурин) могут переходить одна в другую и называются заменимыми (неэссенциальными).

Однако деление это условно, поскольку существуют пере­ходные формы, например цистин и тирозин, которые в нормаль­ных условиях являются заменимыми, но становятся незамени­мыми при определенных обстоятельствах, например при крайне тяжелых состояниях и у новорожденных, т. е. когда невозмо­жен нормальный ход метаболических процессов.

По оптическим свойствам аминокислоты человека относятся к 1-ряду. Некоторые аминокислоты, в избытке получаемые ор­ганизмом в нормальных условиях, например глицин, не утили­зируются полностью и в больших количествах выделяются поч­ками. Это существенный момент, поскольку глицин часто по­ступает в организм в высоких концентрациях в составе раство­ров аминокислот как источник азота и, следовательно, может включаться в неспецифический путь метаболизма других не­обходимых заменимых аминокислот. Это свидетельствует о том, что наиболее эффективный путь обеспечения метаболизма, ко­торый определяет оптимальный набор аминокислот в клетке,— введение в организм комплекса, содержащего полный сбаланси­рованный набор заменимых аминокислот. Хотя принципиально количество последних, получаемых организмом в норме, составляет лишь 20%, общего количества всех аминокислот, в критических состояниях необходимо вводить до 45—50% их, чтобы обеспечить оптимум [Munro H. N., 1972].

Метаболизм поступивших аминокислот происходит главным образом в печени. При этом судьба их различна. По данным D. Elwyn (1970), полученным в опытах на крысах при содер­жании их на белковой диете, 57% аминокислот окисляется до мочевины, 23% поступает в общее кровообращение, 6% исполь­зуется для синтеза белков плазмы и 14% временно задержи­вается печенью.

Метаболизм жиров. Запасы жиров покрывают до 80—90% энергетических потребностей больного, находящегося в критиче­ском состоянии, если он не получает энергетический субстрат извне. В результате распада жиров в крови появляются боль­шое количество триглицеридов, определяемых в плазме как свободные жирные кислоты, и глицерол, который после превра­щения в глюкозу (глюконеогенез) окисляется в клетках (см. рис. 3.1).

В плазме жиры могут находиться в виде:

1) эмульсии частиц жира размером 0,4—3 мкм, так назы­ваемых хиломикронов, которые представляют собой экзоген­ные жиры, поскольку образуются непосредственно при всасы­вании их в кишечнике;

2) макромолекулярных комплексов так называемых липопротеинов. Это комплексы белков с холестеролом, фосфолипидами и триглицеридами. Липопротеины образуются в печени и рассматриваются как эндогенные липиды;

3) свободных жирных кислот, которые образуются при гид­ролизе триглицеридов в жировой ткани. Эта фракция жиров также является эндогенным жиром.

Окисление жиров может в значительной степени покрыть калорические потребности организма. Энергетическая ценность их довольно высока и составляет 9,3 ккал/г (39 кДж/г). В; ор­ганизме имеются большие депо этого высокоэнергетического субстрата. Однако полный цикл включения жиров в метабо­лизм весьма сложен и требует длительного времени. Продол­жается изучение механизмов, которые обеспечивают появление свободных жирных кислот из триглицеридов, транспорт их в кровь, гидролиз до двукарбоновых фрагментов и последующее включение в энергетический метаболизм. Вместе с тем процесс окисления жирных кислот выгоден тем, что идет до конца, т. е. до образования СО₂ и Н₂О. Высвобождающаяся при этом хи­мическая энергия частично накапливается в ангидридных фос­фатных связях, а частично переходит непосредственно в теп­лоту.

Гидролиз жиров в организме и его интенсивность обуслов­лены целым рядом факторов. Основными липолитическими аген­тами являются адреналин, норадреналин и гормон роста. Под влиянием этих факторов в крови повышается уровень свободных жирных кислот и глицерола. Образующийся при этом глицерол: попадает непосредственно в плазму. Свободные жирные (неэстерифицированные) кислоты, образовавшись и проникнув в плазму, могут быть использованы в дополнение к глицеролу в энергетическом метаболизме (путем окисления) или реэстерифицироваться и отложиться в тканях в виде триглицеридов.

Глице