Вы здесь

Патологическая физиология типических нарушений обмена веществ

НАРУШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО И ОСНОВНОГО ОБМЕНА

Нарушения энергетического обмена

Нарушения обмена энергии могут возникать в различных стадиях энергетических превращений веществ Как при непосредственном действии патогенных факторов, так и опосредованно — при нарушении регуляции обмена веществ.

Освобождение и аккумулирование энергии связаны преимущественно с митохондриями и осуществляются полиферментными комплексами в процессе тканевого дыхания.

Мембраны митохондрий состоят из двух слоев белка и расположенного между ними двойного ряда молекул липидов. Трехслойная мембрана заходит внутрь митохондрий и образует кристы, или гребни, разделяющие митохондрии на ряд отсеков. Митохондриальные мембраны могут быть расчленены на частицы, в каждой из которых упорядоченно расположен набор ферментных систем дыхательной цепи и сопряженного фосфорилирования. В жидкой части митохондрий, заполняющей их отсеки (матрикс), локализованы ферменты цикла Кребса.

В составе митохондриальных мембран находятся контрактильные белки (аналогичные актомиозиновому комплексу), обусловливающие возможность обратимого сокращения или расслабления (набухания) митохондрий. В период сокращения или расслабления митохондриальных мембран изменяется проницаемость митохондрий. Таким образом регулируется обмен их состава с окружающей митохондрии гиалоплазмой.

В гиалоплазме происходит свободное окисление, включающее две фазы: анаэробное окисление и аэробное окисление. Энергетические превращения начинаются с анаэробного окисления. При анаэробном окислении жирных кислот образуется уксусная кислота, которая в условиях гипоксии переходит в ацетоновые тела. При достаточном количестве кислорода уксусная кислота окисляется в цикле Кребса до С02 и Н20.

Окислительное фосфорилирование протекает внутри митохондрий, свободное окисление — на их поверхности. При необходимости срочной мобилизации тепловой энергии организм переходит на преимущественно свободное окисление, например с пробуждением животных от зимней спячки, после гипотермии, при переохлаждении для поддержания температуры тела.

Нарушения регуляции обмена энергии. Энергетические процессы в клетках зависят от концентрации и активности большого числа разнообразных гуморальных факторов (витамины, гормоны, продукты обмена, нервные медиаторы, ионы и т. д.). Обмен энергии регулируется деятельностью нервной и эндокринной систем.

Кора головного мозга. Эмоциональное возбуждение сопровождается изменением корковой регуляции теплопродукции и повышает ее. Образование энергии усиливается в эректильной фазе травматического шока.,

Гипоталамус. Одной из важнейших функций гипоталамуса является терморегуляция. При возбуждении латеральных гипоталамических полей (фарадизация) увеличивается теплопродукция. Повреждение этих областей, а также медиальной части заднего гипоталамуса ведет к возникновению гипотермии и затрудняет защиту от воздействия холода. Опухоли преоптического поля и туберальной части сопровождаются гипотермией.

Гипофиз. Удаление гипофиза приводит к снижению энергетических процессов в результате повреждения близлежащих гипоталамических центров и прекращения регулирующего влияния тройных гормонов (ТТГ, АКТГ) на периферические эндокринные железы. Отсутствует секреция соматотропного гормона, который увеличивает теплообразование за счет стимуляции свободного окисления.

При опухолях гипофиза повышается энергетический обмен. Эозинофильная аденома сопровождается гиперпродукцией соматотропного гормона, увеличивающего теплообразование. Базофильная аденома приводит к гиперпродукции тиреотропного (ТТГ) и адренокортикотропного (АКТГ) гормонов, возникает гиперплазия щитовидной железы и коркового слоя надпочечных желез.

Щитовидная железа. Тироксин и другие гормоны щитовидной железы являются основными регуляторами проницаемости митохондрий и, следовательно, энергетического обмена. При гиперпродукции тироксина (гиперфункция щитовидной железы) усиливается как свободное, так и фосфорилирующее окисление, теплопродукция увеличивается. При уменьшении секреции тироксина (гипофункция щитовидной железы) теплопродукция уменьшается.

Надпочечные железы. Адреналэктомия ведет к снижению энергетического обмена в результате прекращения стимулирующего действия на теплопродукцию адреналина (гормон мозгового вещества надпочечников) и гидрокортизона (гормон коркового слоя надпочечников). При опухолях надпочечников энергетический обмен повышается.

Поджелудочная железа. Инсулин — гормон поджелудочной железы — угнетает теплопродукцию и вызывает гипотермию. Удаление поджелудочной железы повышает освобождение энергии.

Половые железы. Гормоны половых желез — тестостерон и прогестерон — активизируют свободное окисление. Кастрация ведет к ги-попродукции энергии.

Витамины. Свободное окисление активизируется аскорбиновой кислотой. Фосфорилирующее окисление усиливают витамины Е, К, В1, В2, В12, биотин. При В-авитаминозах наблюдается гиперпродукция энергии.

Разобщение окисления и фосфорилирования. При действии факторов, разобщающих окисление и фосфорилирование, развивается  гиперпродукция энергии. Так, при действии 2,4-а-динитрофенола резко повышается теплопродукция — возникает перегревание. 2,4-а-Динитрофенол действует как разобщающий яд, угнетая процессы фосфорилирующего окисления. При этом резко усиливается свободное окисление со значительным освобождением энергии и гиперпродукцией тепла.



Дифтерийный токсин, культуры стафилококка оказывают разобщающее действие на процессы окислительного фосфорилирования.

Тироксин, также обладающий разобщающим действием, вызывает набухание митохондрий, увеличивает проницаемость митохондриальной мембраны. Часть субстратов цикла Кребса выходит в гиалоплазму. Окисление их ферментами гиалоплазмы при участии экстрамитохондриального НАД приводит к увеличению образования тепла в результате свободного окисления. Выработка АТФ в клетке уменьшается.

При разобщении окисления и фосфорилирования наблюдается несоответствие между данными прямой и непрямой калориметрии. При отравлении 2,4-а-динитрофенолом теплопродукция по калориметру может на 50—80% превышать рассчитанную по газообмену. При тиреотоксикозе теплопродукция по калориметру может превышать рассчитанную по газообмену на 20—40%.

Нарушение основного обмена

Основной обмен — количество энергии, которое необходимо для поддержания нормальных функций организма при минимальных процессах обмена веществ. Это затраты энергии при абсолютном мышечном покое, лежа, натощак, при температуре окружающей среды 18°.

Патологические процессы, при которых повышается основной обмен, сопровождаются повышенной чувствительностью больного к белковым продуктам. Специфически динамическое действие белков при этом выражено сильнее, чем в норме.

Отклонение основного обмена от нормы в пределах ±15% считается допустимым, в больших пределах — патологическим.

Повышение основного обмена. Повышение основного обмена наблюдается при гипертиреозе, лихорадке, лейкозе, полицитемии, гипертонии, гипоксии миокарда, акромегалии, синдроме Кушинга.

Усиление сердечной деятельности и дыхания. При повышении работы этих систем в 2 раза по сравнению с величиной покоя теплопродукция увеличивается на 10%. При сердечной недостаточности основной обмен повышен на 30—50%. Увеличение основного обмена при этом вызывается также гипоксией.

Гипоксия. Кислородное голодание сопровождается повышением основного обмена в результате компенсаторного усиления работы органов дыхания и кровообращения. Накопленная молочная кислота частично подвергается окислению с дополнительными затратами кислорода.

Гиперкапния. При накоплении углекислоты возникает резкое возбуждение дыхания и сердечной деятельности с увеличением основного обмена.

Поражение диэнцефальных центров. Травмы мозга, кровоизлияния, опухоли могут сопровождаться механическим раздражением гипоталамических центров теплорегуляции и увеличением основного обмена.

При лейкозах, постгеморрагических анемиях предполагают влияние токсических продуктов обмена, продуктов распада кровяных клеток, ведущих к повышению основного обмена до 30%.

При тиреотоксикозе основной обмен увеличивается до 150%. В связи с «разобщающим» действием тироксина фактическое образование тепла при гипертиреозе моя;ет превышать рассчитанное по потреблению кислорода на 20—40%.

Понижение основного обмена. Понижение основного обмена наблюдается при гипотиреозе, анемии, болезни Аддисона, гипопитуитризме, адипозо-генитальной дистрофии, кастрации, нефрозе. Оно развивается в результате недостаточного поступления факторов, усиливающих окислительное фосфорилирование, таких, как тироксин при гицотиреозе, гипопитуитризме, нарушение функции гипоталамуса при адипозо-генитальной дистрофии, гипоадреналинемия при некоторых формах болезни Аддисона.

При передозировке инсулина основной обмен понижается. Инсулин действует как ингибитор мышечной дрожи, угнетает теплопродукцию и вызывает гипотермию. Крайняя степень гиперкапнии угнетает теплопродукцию.

Определение основного обмена дополняет представления о патогенезе заболевания и служит вспомогательным методом исследования для подтверждения диагноза.