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

Патология обмена незаменимых микроэлементов - 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 9
ПАТОЛОГИЯ ОБМЕНА НЕЗАМЕНИМЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБМЕНА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

Содержание микроэлементов в клеточной массе тела человека не превышает 0,01 %. Для поддержания нормальной жизнедеятельности необходимы 13 незаменимых микроэлементов — железо, цинк, медь, марганец, кобальт, хром, кремний, селен, ванадий, молибден, магний, йод и фтор. Микроэлементы участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Они входят в состав витаминов, транспортных белков, гормонов и нуклеиновых кислот, регулируя метаболизм углеводов, белков, жиров, синтез стеринов и других веществ. Микроэлементы всасываются в желудочно-кишечном тракте. Микроэлементы, входящие в состав пищевых продуктов животного происхождения, реабсорбируются лучше, чем растительных. Всосавшись в кишечнике, микроэлементы связываются главным образом с альбумином или специальными транспортными белками (металлотионин) и переносятся с ними ко всем клеткам. Организм человека располагает лишь незначительным резервом незаменимых микроэлементов, в связи с чем многие заболевания обычно сочетаются с нарушением обмена микроэлементов. Изменения содержания отдельных микроэлементов в клетках или нарушение соотношений влекут за собой развитие и/или потенцирование системных повреждений. Дефицит микроэлементов у новорожденных ведет к высокой смертности либо к аномалиям развития и замедлению роста. Поэтому получение микроэлементов с молоком матери — ключевой фактор в развитии ребенка. В более позднем возрасте дефицит микроэлементов угнетает рост, нарушает сексуальные функции, репродукцию, физическое и психическое развитие человека. Избыточное поступление микроэлементов в организм может оказывать токсическое действие. Функциональное значение отдельных микроэлементов в организме имеет существенные различия.

Железо

Содержание железа в организме взрослого человека 4 г, из них 3 г входит в состав гемоглобина, 0,01 г — цитохромов, 0,15 г — миоглобина мышц, 0,7 г приходится на долю ферритина и гемосидерина. Суточная потребность — 30 мг, из которых всасывается в кишечнике 1 мг. Большая часть железа находится в двухвалентной форме в составе гемоглобина и миоглобина. В сыворотке крови концентрация железа составляет 12,5— 30,4 мкмоль/л при общем содержании 3—4 мг и обновлении 6—8 раз в сутки. В РЭС обмен железа достигает 29 мг/сут.
В желудочно-кишечный тракт с пищевыми продуктами поступают гемовое и негемовое железо и комплексные соединения железа.
Комплексные соединения железа трудно растворимы. Они образуются при избытке содержания в химусе растительных продуктов — карбонатов, фосфатов, оксалатов, фитатов, таннатов и др. Комплексные соединения железа практически не всасываются в желудочно-кишечном тракте. В отличие от них гемовое железо в виде комплекса с протопорфирином всасывается легко — до 37 % от общего количества в химусе, в энтероцитах при участии фермента гемоксидазы гемовое кольцо расщепляется, образуются закисная форма железа и билирубин.

Негемовое железо характеризуется низким уровнем всасывания. Всасывание его усиливается в присутствии свободной соляной кислоты, аскорбиновой кислоты, аминокислот, фруктозы. При транспорте соединений железа в энтероциты вначале фиксируется ионизированная закисная форма железа на щеточной кайме (регулируемый процесс) и затем осуществляется энергозависимый перенос через апикальную мембрану в цитоплазму. В цитоплазме закисная форма железа транспортируется в митохондрии и взаимодействует с апоферритином, который представляет собой белок с мол. м. 450 кДа. Каждая молекула апоферритина может содержать до 4500 атомов железа. За счет проявления каталитического действия апоферритина закисная форма железа превращается в окисную. Окисная форма поглощается ферритином. В составе ферритина железо накапливается в клетках печени, селезенки, костного мозга и др. В клетках ферритиновое железо используется в процессах синтеза железосодержащих ферментов.
Мобилизация железа из депо осуществляется путем взаимодействия ферритина с лизосомами, образования фаголизосом, денатурации и переваривания ферритина. При контакте с восстановителями (аскорбат, цистеин и др.) окисное железо мицеллярного ядра восстанавливается в закисную форму, которая через каналы ядра проникает в окружающую среду. В присутствии перекиси водорода закисная форма железа может вызывать перекисное окисление липидов и ЛПНП.
При слущивании энтероцитов окисная форма железа в комплексе с ферритином и закисная форма в комплексе с трансферрином попадают в просвет кишечника и подвергаются повторному всасыванию. При длительной задержке ферритина в депонирующих клетках его молекула лишается части белка, содержание окисной формы железа в нем повышается до 30 % от общей массы. Путем агрегации молекул ферритин превращается в гемосидерин, белковая оболочка его распадается и образует нерастворимый в воде комплекс, в котором окисная форма гемосидерина не утилизируется. Транспорт закисной формы железа в костный мозг происходит после экзоцитоза ее из энтероцитов, клеток паренхимы селезенки и комплексирования с трансферрином плазмы крови. Трансферрин является гликопротеином с мол. м. 80 кДА. Он синтезируется в печени и высвобождается в кровь. В плазме крови у мужчин и женщин содержание трансферрина одинаково — 2— 4 г/л, концентрация — 43—73 мкмоль/л. Каждая молекула трансферрина переносит два атома железа.
Коэффициент насыщения трансферрина рассчитывают по формуле:
Содержание железа в сыворотке крови (ммоль/л) Коэффициент насыщения|
Общая емкость трансферрина сыворотки крови (ммоль/л)
У здорового взрослого человека коэффициент насыщения трансферрина составляет 18 %, у женщин — 14 %.
Трансферрин участвует не только в переносе закисной формы железа, но и активирует пролиферацию клеток. Трансферрин обладает также бактериостатическим действием. Железосодержащие комплексы трансферрина, поступающие с кровью в костный мозг, проникают в клетки эритроидного ряда в результате энергозависимого эндоцитоза. Активирующее воздействие трансферрина на клетки эритроидного ряда заключается в стимуляции синтеза гема в митохондриях и в транспорте иРНК из ядра в цитоплазму. Сборка гемоглобина на рибосомах происходит с количественной координацией синтеза гема и глобина в результате действия отрицательной обратной связи во влиянии гема на продукцию глобина. В гемоглобин- и миоглобин-содержащих клетках оба вида кислород связующих белков предрасположены к аутоокислению. Однако в клетках здорового человека обеспечивается баланс между спонтанным образованием метгемоглобина и супероксидных радикалов, что обеспечивает восстановление окисленного гемоглобина в его нормальное функциональное состояние. Этот процесс контролируется антиоксидантной защитой.
У человека при дефиците железа синтез трансферрина в печени повышается, что может обеспечивать компенсацию потребности железа в органах и тканях за счет ускорения его оборота. Недостаточность железа в процессе синтеза гема связана с алиментарным дефицитом, хроническими кровотечениями, заболеваниями печени, чрезмерным усилением катаболизма при острых и хронических патологических процессах, злокачественных опухолях. Алиментарный дефицит железа часто возникает у женщин и детей при ограниченном потреблении мясных продуктов и аскорбиновой кислоты. Эндогенный дефицит железа появляется при печеночной недостаточности в связи с угнетением синтеза трансферрина, а также при врожденных и приобретенных дефектах синтеза гема. Недостаток железа в процессе синтеза гема приводит к развитию микроцитарной гипохромной анемии. Поскольку железо служит акцептором и донатором электронов в обменных реакциях, то при его дефиците угнетается окисление органических веществ молекулярным кислородом и уменьшается снабжение клеток энергией.
Уменьшение кислородной емкости крови и содержания кислорода в миоглобине способствует развитию нарушений метаболизма во многих тканях и органах. Помимо микроцитарной гипохромной анемии, это приводит к появлению ангулярного хейлита и глоссита, при котором язык становится гладким из-за атрофии или денудации сосочков. В связи с ослаблением иммунитета часто развивается кандидоз слизистых оболочек ротовой полости.

Цинк

Цинк содержится в организме взрослого человека в количестве около 2 г при суточной потребности 7—15 мг. Цинк поступает с пищей и водой; в тонкой кишке всасывается 5—30 % цинка от общего содержания его в химусе. Всасывание цинка возрастает при диете с низким содержанием железа и высоким — белков. Резорбции цинка в кишечнике способствует наличие в химусе лизина, глицина, цистеина, гистидина, цитратов. Всасывание цинка угнетается при повышении содержания в химусе кальция, меди и растительных волокон (у человека более 50 г/сут), а также при синдроме мальабсорбции, хроническом алкоголизме, заболеваниях печени, хронической недостаточности почек, генетических дефектах. Из организма цинк выделяется преимущественно с фекалиями, мочой и потом. В плазме крови 95 % цинка связывается с церулоплазмином и только 5 % с альбумином, в комплексе с которыми он доставляется ко всем клеткам. Содержание цинка в плазме крови регулируется гормонами и некоторыми цитокинами. Катехоламины, глюкокортикоиды, глюкагон, интерлейкин-1 снижают концентрацию цинка в плазме крови, в то время как соматотропин ее повышает. В клетках цинк является интегральным компонентом мембранных белков и энзимов. Он также используется в качестве активирующего и стабилизирующего фактора и как компонент активного центра более чем 300 металлоэнзимов — алкогольдегидрогеназы, карбоксипептидазы А, фосфолипазы С, оксиредуктазы, трансферазы, гидролаз, лиаз, изомераз, лигаз и многих других. Цинксодержащие ферменты, относящиеся к дегидразам, альдолазам, репликазам и фосфатазам, участвуют в энергетическом метаболизме, синтезе белков и нуклеиновых кислот. Цинксодержащие ферменты коллагеназа и другие протеазы гидролизуют внеклеточный матрикс и поэтому существенно влияют на рост органов и тканей. В процессе деления клеток цинк необходим для синтеза ДНК в составе ферментов
ДНК-полимеразы и тимидинкиназы, а для синтеза РНК — в составе РНК-полимеразы и тРНК-синтетазы. Митотический цикл регулируется цинком путем деконденсации хроматина, состоящего из ДНК, гистоновых и негистоновых белков. Деконденсация хроматина предшествует митозу, синтезу микротрубочек и сосредоточению митотических веретен. Программируемая смерть клеток (апоптоз) осуществляется путем распада комплекса ДНК/РНК при участии цинксодержащего фермента эндонуклеазы.
Метаболизм цинка нарушается при патологическом стрессе, ожоговой болезни, злокачественных опухолях, острых и хронических воспалительных процессах, циррозе печени, хроническом лейкозе, пернициозной анемии. При дефиците цинка нарушается обмен белков, нуклеиновых кислот, тормозится пролиферация и дифференцировка клеток, ослабляется антиоксидантная защита. Это служит причиной выраженной атрофии клеток тимуса, лимфатических узлов, угнетения функции Т-хелперов, Т-супрессоров, Т-киллеров и натуральных киллеров. При атрофии лимфоидных органов ослабляются иммунные ответы на антигенную стимуляцию, угнетается кожная гиперчувствительность. У взрослого человека недостаточность цинка клинически проявляется в виде выпадения волос, потери аппетита, нарушений заживления раневых дефектов, ослабления сексуальной функции и др. В детском возрасте дефицит цинка приводит к развитию акродерматита с везикулобуллезными и гиперкератозными повреждениями слизистой оболочки полости рта, задержке роста, гипогонадизму, облысению, анорексии и др. Поступление цинка с пищей и/или водой в токсической дозе сравнительно быстро вызывает тошноту и рвоту, в результате которой организм в значительной степени освобождается от избытка этого микроэлемента.

Кремний

Кремний содержится в организме взрослого человека в количестве около 1,4 г; суточная потребность в этом микроэлементе пока не определена. Кремний участвует в процессах образования кости и в биосинтезе компонентов соединительной ткани. Кремний входит в состав гликозаминогликанов, полиуронидов, мукополисахаридов, коллагена, эластина. Снижение содержания кремния в стенке сосудов коррелирует со степенью развития артериосклеротического повреждения.



 
« Основы иммунологии (Ярилин)   Основы педиатрии »