Начало >> Статьи >> Архивы >> Основы патологической физиологии

Патология углеводного обмена - Основы патологической физиологии

Оглавление
Основы патологической физиологии
Основы учения о здоровье, предболезни и болезни
Внутренние причинные факторы
Роль условий в происхождении болезни
Патогенез
Общие механизмы патологических процессов
Формирование симптоматики болезни
Методы патологической физиологии
Барьерные механизмы
Гематоэпителиальные барьеры
Гематолимфатический барьер
Гистогематические барьеры
Циркуляторно-органные барьеры
Параиммунитет
Неспецифическая клеточная защита
Специфическая иммунная защита
Метаболизм антигенов
Антитела
Регуляция антителообразования
Реакции антиген-антитело
Иммунодефициты
Специфическая клеточная защита
Типовые клеточные патологические процессы
Типовые нарушения клеточной защиты
Повреждение клетки
Патохимические проявления повреждения клетки
Повреждение цитоплазматической мембраны
Нарушение трансмембранного транспорта
Нарушение рецепторной функции мембран
Функции органелл в поврежденной клетке
Цитозоль поврежденной клетки
Ядро поврежденной клетки, типовые нарушения
Патологические процессы при общих нарушениях обмена веществ
Типовые нарушения механизма компенсации недостаточности тканевого дыхания
Виды гипоксии
Патофизиологическое обоснование методов повышения устойчивости к гипоксии
Патология углеводного обмена
Дефекты энергетического использования углеводов
Нарушение утилизации моносахаридов
Врожденные нарушения утилизации моносахаридов
Мукополисахаридозы
Типы недостаточности инсулина
Патология жирового обмена
Внутриклеточное метаболизирование транспортных форм липопротеидов
Гиперлипопротеидемии
Ожирение
Патология белкового обмена
Белково-энергетическая недостаточность
Частичное голодание
Недостаточность растепления и всасывания белков в кишечнике
Типовые нарушения синтеза сывороточных белков
Диспротеинемии
Типовые нарушения внутриклеточного обмена белков
Пуриновый обмен
Патология обмена витаминов
Патология обмена витамина C
Патология обмена витамина A
Патология обмена коферментной группа витаминов
Патология обмена гормоноподобной группы витаминов
Патология обмена незаменимых микроэлементов
Марганец, медь
Магний
Молибден, селен, хром, фтор
Типовые нарушения водно-электролитного обмена
Нарушения объемного гомеостаза
Нарушения внеклеточного осмотического гомеостаза
Нарушения внутриклеточного осмотического гомеостаза
Местные нарушения объемного и осмотического гомеостаза
Типовые нарушения обмена кальция
Типовые нарушения обмена фосфора
Типовые нарушения кислотно-основного состояния
Дисфункция буферных систем - нарушения кислотно-основного состояния
Неспецифическое острое воспаление
Соединительная ткань в процессе воспаления
Противовоспалительная защита
Медиаторы воспаления
Системные проявления острого воспаления
Динамика местного острого воспаления
Хроническое воспаление
Лихорадка
Типовые нарушения регенерации
Неспецифическая над клеточная регуляция клеточной регенерации
Специфические регуляторы клеточной регенерации
Малигнизации клеток
Химический канцерогенез
Физический канцерогенез
Вирусный канцерогенез
Особенности малигнизированных клеток
Самозащита малигнизированных клеток
Противоопухолевая защита организма
Опухолевая болезнь
Боль
Рецепторы болевой чувствительности
Проводящие пути боли
Антиноцицептивная система
Специфическая рецепция опиоидных пептидов
Механизмы действия опиоидных пептидов в ЦНС
Опосредованное действие опиоидных пептидов
Острая боль
Хроническая боль
Стресс
Острый физиологический стресс
Хронический физиологический стресс
Патологический стресс
Типовые нарушения иммунитета
Атопия
Тестирование гиперчувствительности немедленного типа, иммунная аутоагрессия
Болезни иммунных комплексов
Гиперчувствительность замедленного типа
Трансплантационная иммунопатология
Инфекционный процесс
Радиационное повреждение
Повреждающее действие высоких и низких температур
Температурный анализатор
Эфферентные звенья терморегуляции
Типовые нарушения теплового баланса в организме
Ожоговая болезнь
Система крови
Энзимопатические гемолитические анемии
Органические повреждения клеток эритроидного ряда
Экстракорпускулярные гемолитические анемии
Кровопотеря
Возрастные и функциональные изменения эритропоэза
Белая кровь
Нейтрофилы
Эозинофилы
Базофилы
Пул агранулоцитов
Пул лимфоидных клеток
Пул тромбоцитов
Лейкозы
Гемостаз
Противосвертывающая система крови
Фибринолитическая система крови
Нарушения гемостаза
Сердечно-сосудистая система
Нарушения автоматизма сердца
Номотопные аритмии
Гетеротопные аритмии
Сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам неповрежденного сердца - сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам поврежденного сердца - сердечная недостаточность
Миокардит
Тампонада сердца
Венечное кровообращение
Механизмы повреждения венечных сосудов
Постинфарктные осложнения
Механизмы повреждения сосудистой системы
Механизмы быстрой регуляции артериального давления
Механизмы долгосрочной регуляции артериального давления
Система микроциркуляции
Комбинированные повреждения артериальных сосудов
Алиментарные факторы в патогенезе артериальной гипертензии
Атеросклероз
Нарушения регуляции обмена липопротеидов - атеросклероз
Патология лимфатической системы
Патология венозной системы
Дыхательная система
Нарушения нервной регуляции внешнего дыхания
Дыхательная недостаточность
Бронхиальная астма
Асфиксический синдром
Рестриктивная недостаточность дыхания
Отек легких
Патология плевры
Пищеварение в ротовой полости
Механизмы повреждений слизистой оболочки полости рта
Слюнные железы
Регуляция секреции слюнных желез
Нарушения деятельности слюнных желез
Жевание
Глотание
Пищеварительный транспортный конвейер
Нейроэндокринная регуляция моторной и секреторной функции желудка
Механизмы нарушения пищеварения в желудке
Гастрит
Механизмы язвообразования в желудке
Оперированный желудок
Пищеварение в кишечнике
Иммунная система тонкой кишки
Моторика тонкой кишки
Механизмы нарушения функций тонкой кишки
Острый перитонит
Пищеварение в толстой кишке
Типовые нарушения функции толстой кишки
Поджелудочная железа
Типовые нарушения внешнесекреторной функции поджелудочной железы
Панкреатит
Печень
Защита гепатоцитов
Типовые нарушения функций гепатоцитов
Гепатит
Печеночная недостаточность
Генетические дефекты функций печени, регенерация
Желтуха
Желчевыводящие пути
Структура и функции почек
Типовые повреждения нефрона
Типовые нарушения функций почек
Почечная недостаточность
Мочевыводящие пути
Костная ткань скелета
Регуляция активности остеогенных клеток
Типовые нарушения опорно-двигательного аппарата
Компенсационная перестройка кости
Искусственная активация репаративного остеогенеза
Остеопатии
Артропатии
Типовые нарушения суставов
Артрит
Скелетные мышцы
Адаптация скелетных мышц к режиму работы
Типовые нарушения скелетных мышц
Нарушения нервно-мышечной передачи возбуждения и нейротрофических влияний
Общая характеристика гормонов
Типовые нарушения функций эндокринных клеток
Гипофиз
Эпифиз
Паращитовидные железы
Корковое вещество надпочечников
Щитовидная железа
Женская репродуктивная система
Гормональная дисфункция у женщин
Мужская репродуктивная система
Типовые нарушения функций яичек и придатков
Дисфункция гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы у мужчин
Типовые нарушения функций предстательной железы
Врожденная дисфункция гормональной регуляции репродуктивной функции у мужчин

Глава 5
ПАТОЛОГИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

  1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

В организме человека и животных углеводы представлены моносахаридами, их полимерами и дисахаридами. Функциональное значение моно-, поли- и дисахаридов в организме различно, особенно при патологии обмена веществ.

Функции моносахаридов

Глюкоза у здоровых людей содержится в плазме венозной крови в концентрации 3,0—5.0 ммоль/л. Концентрация глюкозы в крови определяется балансом между поступлением углеводов с пищей и эндогенным синтезом глюкозы, освобождением из печени глюкозы и утилизацией ее в органах и тканях и, наконец, выделением глюкозы с экскретами. В клетках органов и тканей глюкоза расщепляется преимущественно путем анаэробного гликолиза с превращением в пировиноградную и молочную кислоты. Небольшая часть глюкозы метаболизируется в пентозофосфатном цикле, обеспечивающем рибозой и НАДФН синтетические и окислительно-восстановительные процессы в клетках. Основной путь анаболизма глюкозы — превращение ее в гликоген и полисахариды. Наиболее важную роль в метаболизировании глюкозы играет печень (схема 8).

Фруктоза в плазме крови, спинномозговой жидкости, желудочном соке и желчи здоровых людей содержится в концентрации, не превышающей 0,5 ммоль/л. В сперме ее уровень более высокий — до 5,0 ммоль/л, так как эта гексоза является основным субстратом углеводного обмена спермиев. В скелетной мускулатуре, почках, жировых клетках при участии гексокиназы фруктоза вначале превращается во фруктозо-1,6-дифосфат, затем расщепляется до глицеральдегид-3-фосфата, который включается в гликолитические процессы. В печени при участии фруктокиназы фруктоза трансформируется в фруктозо-1- фосфат, затем под воздействием кетозо-1- фосфатальдолазы в глицеральдегид-3-фосфат, включающийся в процесс гликолиза.
Галактоза является главным энергетическим источником лишь в первые месяцы жизни ребенка. Для утилизации галактозы не требуется инсулин, и она не стимулирует его синтез и секрецию. Основной орган поглощения и метаболизма галактозы — печень, где она вначале превращается в галактозо-1-фосфат при участии галактокиназы, а затем подвергается ферментативной трансформации в глюкозо-1-фосфат.

Схема 8. Утилизация глюкозы в органах и тканях

В клетках галактоза также используется в процессах синтеза галактолипидов, хондроитин-сульфата, дерматан-сульфата, гепарина, кератана и других соединений.

Функции полисахаридов и их комплексных соединений

Гликоген является сильно разветвленным полисахаридом с мол. м. 106— 107 Да. В клетках гликоген представляет собой резервную форму углеводов. Максимальная концентрация (до 200 мг/г) гликогена в печени и несколько меньше — в скелетных мышцах. При дефиците глюкозы в плазме крови происходит мобилизация гликогена путем его ферментативного расщепления до декстринов, мальтозы и конечного продукта — глюкозы.
Гликоконъюгаты представлены макромолекулярными соединениями, содержащими углеводные цепочки, связанные с белками или липидами через посредство N- или О-гликозидных мостиков. Гликоконъюгаты постоянно синтезируются клетками и расщепляются в них главным образом в лизосомах, содержащих гидролазы не только для гликоконъюгатов, но и для липидов, белков и нуклеиновых кислот. В группу гликоконъюгатов входят главные компоненты соединительной ткани — протеогликаны, регуляторные — белки, ферменты — гликопротеины и основные компоненты мембран клетки — гликолипиды.
Протеогликаны представляют собой крупные комплексные макромолекулы с мол. м. 108 Да, состоящие из полипептидного остова, ковалентно связанного через О-гликозидные мостики с многочисленными гликозамино- гликановыми цепями. Гликозаминогликаны могут составлять до 95 % и более от общей массы молекулы протеогликана. Гликозаминогликаны являются неразветвленными цепочками, построенными из повторяющихся дисахаридных единиц в количестве от 50 до 150, в которых один из моносахаридов представлен аминосахаром; другой — гексуроновой кислотой. Гликозаминогликаны содержат разные виды функциональных групп — ацетоамидные, сульфамидные, карбоксильные, гидроксильные, сульфоэфирные. Различия в содержании дисахаридных единиц и функциональных групп придают протеогликанам резко выраженную структурную неоднородность.
Протеогликаны синтезируются многими видами клеток — эндотелиоцитами, тучными клетками и др. Синтез протеогликанов начинается в эндоплазматической сети и завершается в аппарате Гольджи. Часть протеогликанов остается в цитоплазме, а частично они экспрессируются на внешней поверхности цитоплазматической мембраны, где фиксируются при помощи белкового остова, либо ковалентно через посредство гликозилфосфатидилинозитола. Внутри клеток молекулы протеогликанов обладают белковым ядром, устойчивым к действию протеолитических ферментов. Адсорбция протеогликанов на секреторных гранулах, например, тучных клеток защищает их от разрушения, что при возбуждении клеток обеспечивает экзоцитоз секреторных гранул в целом виде.
Протеогликаны способны взаимодействовать с различными белковыми лигандами и тем самым служить передатчиками регуляторных влияний на функцию клеток. Взаимодействие с лигандами зависит от расположения моносахаридных остатков в цепях молекулы протеогликана и от активности гликозил-, сульфотранефераз и эпимераз, катализирующих полимеризацию цепочек и их модификацию. Биологическая активность протеогликанов тесно связана с регуляцией их биосинтеза. Входя в состав внешней поверхности цитоплазматической мембраны, протеогликаны включаются в механизмы регуляции многих функций клетки — пролиферации, дифференцировки, адгезии, межклеточных связей, клеточно-матричного взаимодействия. Как уже упоминалось, это обусловлено способностью протеогликанов связывать биологически активные продукты — регуляторы клеточной функции — факторы роста и многие другие.
Функции разных видов протеогликанов неоднозначны. Гепариноподобные протеогликаны и другие их виды в составе сосудистой ткани определяют эластические свойства сосудов, проницаемость эндотелия, накопление липидов, гемостаз и тромбоз. Селективное накопление гепариноподобных протеогликанов в сосудах ведет к угнетению пролиферации гладких мышц и к стимуляции образования активатора плазминогена. При развитии артериосклероза в интиме поврежденных стенок сосудов происходит избыточная аккумуляция различных протеогликанов. Гепарансульфатные протеогликаны на поверхности цитоплазматической мембраны могут выполнять рецепторную функцию по отношению к патогенным вирусам (Herpex simplex) и тем самым обеспечивать возможность заражения клеток за счет взаимодействия вирионных гликопротеинов с поверхностью цитоплазматической мембраны и последующей пенетрацией вируса в клетку. Протеогликан — гиалуроновая кислота, содержащаяся в высокой концентрации в основном веществе, связывает воду в интерстиции и удерживает клетки в желеобразном матриксе. Входя в состав синовиальной жидкости, гиалуроновая кислота придает ей смазочные свойства. Сульфатированные протеогликаны состоят из одиночных или множественных цепей — хондроитин-, гепаран, кератан- и дерматансульфаты. Хондроитин- сульфаты А, В, С с мол. м. около 50 кДа, близкие по структуре к гиалуроновой кислоте, являются компонентами основного вещества. Одним из главных полисахаридов соединительной ткани считается кератансульфат. С поверхности цитолеммы молекулы протеогликанов транспортируются во внеклеточный матрикс — базальную мембрану. Протеогликаны, лишенные связи с цитолеммой, повергаются экзоцитозу, в дальнейшем они разрушаются. Метаболизм протеогликанов и их деградация зависят от активности лизосомных ферментных систем, тканевых гиалуронидаз, эндогликозидаз (бета-глюк- уронидазы, альфа-1-ацетилглюкозаминидазы, бета-ацетилглюкозаминидазы А и В), глюкозаминогликан-сульфат-сульфатогидролаз (хондроитинсульфат-сульфатазы, арилсульфатазы, идуронидсульфат-сульфатазы, сульфамидазы).
Гликопротеины представлены гетерополисахаридами, концевое звено которых ковалентно через О-глюкозидную связь присоединено к сериновому остатку в белке. Гликопротеинами являются многие ферменты, гормоны, групповые антигены эритроцитов А, В, Н, специфические рецепторы цитоплазматической мембраны, адгезивные молекулы, поддерживающие связь между клетками, что обеспечивает контактное торможение. Покрывая апикальную и латеральную поверхность клеток, гликопротеины выступают в роли внеклеточного матрикса, который, кроме них, содержит коллаген. К гликопротеидам относится также муцин, содержащийся в слюне и секретах других пищеварительных желез. Муцин содержит высокую долю углеводов (50—90 % от общей массы), связанных через серин или треонин посредством О-глюкозидного мостика с N-ацетилгалактозамином. Муцин содержит пролин, который путем гликолизирования способствует приданию белковому остову структуры, характерной для муцина. Сиализированный гликопротеин эписиалин представляет собой макромолекулу с мол. м. около 400 кДа. Он сосредоточен на апикальной мембране большинства секреторных клеток, где выполняет защитную функцию. С апикальной поверхности эписиалин частично высвобождается во внеклеточную среду и обнаруживается в плазме крови. Гликопротеины — кадерины функционируют вместе с Са2+, который предохраняет их от расщепления трипсином. Кадерины Е и другие являются белками, обеспечивающими адгезию клеток, особенно эпителиоцитов. На поверхности клеток полисахариды находятся в связанной форме с липидами в виде гликосфинголипидов, гликоглицеролипидов либо в виде гликопротеидов. Гликосфинголипиды определяют групповую специфичность клеток крови и клеток других органов и тканей. Относящиеся к группе гликосфинголипидов ганглиозиды содержат сиаловые (N-ацетил- нейраминовые) кислоты. Ганглиозиды входят в состав цитоплазматической мембраны и участвуют в межклеточном взаимодействии, росте, дифференцировке, размножении, рецепторной функции, адгезии, ионном и водном трансмембранном транспорте и др. При физиологических значениях pH нейраминовая кислота этих соединений полностью диссоциирована, что приводит к появлению на поверхности цитоплазматической мембраны отрицательного заряда, влияющего на активность клетки.
Гепарин — линейный полисахарид с мол.м. 17—20 кДа, содержащий до 30 % ковалентно связанных гликозаминогликанов и незначительное количество белка. У человека основным продуцентом гепарина являются тучные клетки, в которых он сохраняется в гранулах цитоплазмы. Физиологическая концентрация гепарина в плазме крови поддерживается за счет дегрануляции тучных клеток, ведущей к высвобождению гепарина в кровь, и сбалансированного с этим процессом разрушения его в эндотелиоцитах при участии фермента гепариназы (эндо-бета-О-глюкуронидазы). Образующиеся при распаде гепарина олигосахариды состоят из 8—10 сахарных остатков, легко утилизируемых клетками органов и тканей.
Биологическая активность гепарина может изменяться за счет участия разных функциональных групп (О- или/и N-десульфатация, образование эфиров, О- и N-ацетилирование) в биохимических реакциях. Молекулы гликогена, содержащие гликозаминогликаны, могут связывать ряд специфических регуляторных белков (табл. 8).
Связывание специфических белков цитоплазматической мембраны с гепарином изменяет ее физико-химические свойства, адгезивную способность, биологическую активность. Это играет важную роль в развитии нарушений метаболизма, пролиферации и других клеточных дисфункциях.
Таблица 8. Виды специфических регуляторных белков, связываемых гепарином

Как сильно сульфатированный гликозаминогликан, гепарин в зависимости от концентрации влияет на пролиферацию гладкомышечных клеток в стенках сосудов путем регуляции мобилизации факторов роста из внеклеточного матрикса. Повышение концентрации гепарина в плазме крови ингибирует пролиферацию, снижение способствует ее активации. Взаимодействуя с кальцием, гепарин усиливает связь между клетками и повышает уровень холестерина в клетках путем возрастания связывания ЛПВП. Гепарин также стимулирует образование активатора плазминогена. Поэтому избыточная концентрация гепарина в крови способствует развитию кровотечения в результате угнетения свертывающей способности крови, торможения агрегации и адгезии тромбоцитов и повышения проницаемости эндотелия капилляров. Многочисленные исследования показали, что комплексные соединения полисахаридов в тканях и органах сосредоточены преимущественно на «стратегических» участках — на поверхности цитоплазматической мембраны, внеклеточном матриксе, а также в основном веществе и других структурах, где они выполняют жизненно важные функции.
Нарушения обмена моно- и полисахаридов могут происходить на разных этапах их утилизации и метаболизма.



 
« Основы иммунологии (Ярилин)   Основы педиатрии »