ТЕМА 11. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО (ОСНОВНОГО) И УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

ЦЕЛЬ

•  Изучить причины и механизмы нарушений энергетического (основного) и углеводного обмена.

•  Познакомиться с методами экспериментального моделирования и лабораторной диагностики нарушений энергетического (основного) и углеводного обмена.

•  Изучить причины и механизмы развития сахарного диабета, патогенез его основных проявлений и осложнений.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

•  Каковы причины нарушения основного обмена?

•  Какова роль внутренних и внешних факторов в изменении основного обмена?

•  Что такое метод прямой калориметрии и метод непрямой калориметрии?

•  Каковы причины нарушения расщепления и всасывания углеводов пищи?

•  Какие существуют механизмы нарушения расщепления и всасывания углеводов пищи?

•  Какие выделяют причины и механизмы нарушения синтеза и распада гликогена?

•  Что такое гликогенозы?

•  Каковы причины, механизмы и последствия нарушения промежуточного обмена углеводов?

•  Каков главный критерий, характеризующий уровень углеводного обмена?

•  Какие гормоны повышают уровень глюкозы в крови?

•  Какие гормоны снижают уровень глюкозы в крови?

•  Что такое гипогликемия, гипергликемия? Каковы их причины, виды и проявления?

•  В чем заключается механизм развития гипогликемии?

•  Что такое сахарный диабет? Каким образом его классифицируют (согласно рекомендациям ВОЗ)?

•  Какие этиологические факторы выделяют в развитии сахарного диабета?

•  Какие патогенетические факторы играют роль в развитии сахарного диабета?

•  Что относят к основным проявлениям сахарного диабета?

•  Какие виды обмена веществ нарушаются при сахарном диабете?

•  В чем заключается механизм нарушений основного и углеводного обмена при сахарном диабете I типа?

Рис. 11.1. Причины, механизмы и проявления диабетической кетоацидотической комы

В чем заключается механизм нарушений основного и углеводного обмена при сахарном диабете II типа?

Что такое инсулинорезистентность? В чем заключается ее роль в развитии сахарного диабета II типа?

В чем заключается механизм развития гипергликемии, глюкозурии и кетонемии при сахарном диабете?

Что относят к метаболическим осложнениям сахарного диабета? Какие ранние и поздние осложнения сахарного диабета выделяют? Что такое диабетическая (гипергликемическая) кома? Каковы ее виды (рис. 11.1-11.3)?

В чем заключается механизм развития гипогликемической комы (рис. 11.4)?

В чем заключается механизм развития макро- и микроангиопатий? Каковы их последствия?

Рис. 11.2. Причины, механизмы и проявления диабетической гиперосмолярной комы.

Примечание. РААС - ренин-ангиотензин-альдостероновая система

Рис. 11.3. Причины, механизмы и проявления лактацидотической комы

Что такое диабетическая нейропатия? Каковы механизм ее развития и последствия?

Чем отличаются течение и проявления сахарного диабета у детей?

Какие экспериментальные модели сахарного диабета существуют?

Рис. 11.4. Причины, механизмы и проявления гипогликемической комы

ТЕСТЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПРИ САМОПОДГОТОВКЕ

11-1. Расщепление углеводов в кишечнике нарушается при недостаточности:

1) пепсина;

2) α-амилазы поджелудочной железы;

3) лактазы;

4) фосфатазы;

5) сахаразы.

A. 1, 3, 5. Б. 2, 3, 5.

B. 1, 4, 5.

11-2. Активность ферментов, обеспечивающих всасывание моносахаридов в кишечнике, изменяют:

1) воспалительные процессы тонкой кишки;

2) отравление флоридзином;

3) отравление фенилгидразином;

4) отравление монойодацетатом;

5) отравление бертолетовой солью

A. 1, 2, 4. Б. 2, 3, 5.

B. 2, 3, 4.

11-3. Промежуточный обмен углеводов нарушается при:

1) патологии печени;

2) патологии почек;

3) гиповитаминозе по В₁;

4) гиповитаминозе по В₁₂;

5) гипоксических состояниях.

A. 1, 3, 5. Б. 2, 3, 4.

B. 1, 4, 5.

11-4. Генетически детерминированный дефект глюкозо-6-фосфатазы лежит в основе развития:

1) гликогеноза III типа (болезнь Кори);

2) гликогеноза I типа (болезнь Гирке);

3) гликогеноза II типа (болезнь Помпе).

11-5. Синтез гликогена при тиреотоксикозе и сахарном диабете:

1) усиливается;

2) ослабляется.

11-6. Кетонемия и кетонурия при сахарном диабете связаны с:

1) усилением окисления жирных кислот в печени;

2) усилением ресинтеза кетоновых тел в жирные кислоты;

3) усилением липолиза;

4) усилением липогенеза;

5) усилением активности липопротеиновой липазы адипоцитов.

А. 1, 3.

Б. 2, 4. В. 1, 5.

11-7. К внепанкреатическим факторам, вызывающим развитие сахарного диабета, относят:

1) усиление образования антител к инсулину;

2) повышение продукции контринсулярных гормонов;

3) образование аутоантител к антигену β-клетки;

4) понижение чувствительности тканей к инсулину;

5) апоптоз β-клеток.

A. 3, 4, 5. Б. 1, 2, 4.

B. 2, 3, 5.

11-8. Полиурия при сахарном диабете вызвана:

1) уменьшением продукции антидиуретического гормона;

2) повышением осмотического давления в почечных канальцах;

3) понижением осмотического давления в почечных канальцах.

11-9. Секреция инсулина при гипергликемии:

1) усиливается;

2) тормозится.

11-10. Основные факторы, вызывающие развитие гипергликемии при сахарном диабете:

1) ускорение гексокиназной реакции;

2) замедление гексокиназной реакции;

3) повышение активности гликогенсинтазы;

4) понижение активности гликогенсинтазы;

5) усиление активности ферментов глюконеогенеза.

A. 2, 4, 5. Б. 1, 3, 5.

B. 2, 4, 5.

11-11. При сахарном диабете усиливаются процессы:

1) синтеза белка;

2) распада липидов;

3) регенерации ран.

11-12. Для кетоацидотической комы характерны:

1) запах ацетона в выдыхаемом возду хе;

2) лактоацидоз;

3) кетонурия;

4) гипергликемия;

5) гипогликемия.

A. 1, 4, 5. Б. 1, 3, 4.

B. 2, 4, 5.

11-13. Для гиперосмолярной комы характерны:

1) отсутствие кетонемии;

2) высокая гипергликемия, выше 55,0 ммоль/л;

3) гипогликемия;

4) гиперосмия крови;

5) олигурия.

A. 1, 2, 4. Б. 1, 3, 5.

B. 2, 4, 5.

11-14. Для лактацидотической комы характерны:

1) коллапс;

2) гипергликемия;

3) гипогликемия;

4) лактоацидоз;

5) кетонурия.

A. 1, 2, 4. Б. 1, 3, 5.

B. 3, 4, 5.

11-15. Основные симптомы развивающейся гипогликемической комы:

1) внезапное начало;

2) повышенная потливость;

3) острое чувство голода;

4) торможение;

5) гипертермия.

A. 1, 3, 5. Б. 2, 4, 5.

B. 1, 2, 3.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Часть I. Методы моделирования и оценки нарушений основного и углеводного обмена

Ниже приведены примеры моделирования нарушений основного и углеводного обменов.

Модель 1. Определение основного обмена с помощью непрямой калориметрии при различном функциональном состоянии щитовидной железы (моделирование гипертиреоза и гипотиреоза у мышей)

Условия эксперимента. Опыт проводят на трех мышах одинаковой массы. После определения исходного уровня основного обмена (ОО) у одной из мышей моделируют гипертиреоз подкожным введением 0,5 мл 0,001% раствора левотироксина натрия, у другой моделируют гипотиреоз подкожным введением 0,5 мл 2% раствора тиокарбамида (тиомочевины), третья мышь остается интактной. Через 20 мин у каждого животного вновь определяют уровень ОО.

Принцип метода. ОО определяют газометрическим методом (по поглощению кислорода). Каждую мышь помещают в специальную установку, после чего определяют объем воздуха, поглощенного каждым животным за 3 мин.

Ход определения. Определение ОО у животных проводят в установке, состоящей из эксикатора (с герметично притертой крышкой), в который животное помещают на перфорированную фарфоровую пластинку (предварительно на дно эксикатора наливают 5 мл 10% раствора КОН для поглощения углекислоты выдыхаемого воздуха); термометра; резиновой соединительной трубки; вертикального водного манометра для создания водяного столба. После помещения животного в установку ее прогревают в течение 3-5 мин до достижения постоянной температуры.

После определения исходного объема воздуха, поглощенного каждой мышью за 3 мин, рассчитывают объем поглощенного кислорода, умножая полученные результаты на 0,14 (эта величина позволяет перевести миллиметры водяного столба манометра в миллилитры кислорода, поглощенного за 3 мин). Затем для каждой мыши рассчитывают суточное количество поглощенного кислорода (л), умножают его на средний тепловой эквивалент литра кислорода (4,8) и получают величину ОО (ккал/сут). Данные эксперимента вносят в табл. 11.1.

Таблица 11.1. Результаты наблюдений

Методы оценки нарушений углеводного обмена

Метод 1. Определение концентрации глюкозы в крови здоровой крысы и крысы с аллоксановым диабетом глюкозооксидазным методом

Принцип метода. При ферментативном окислении глюкозы в ходе глюкозооксидазной реакции под действием ферментов глюкозооксидазы и пероксидазы образуется окрашенное соединение; интенсивность окраски исследуемой пробы пропорциональна концентрации глюкозы.

Ход определения. Для определения концентрации глюкозы в сыворотке крови используют набор реагентов:

■ реагент 1 (фосфатный буфер, концентрация в реакционной смеси 0,1 ммоль/мл);

■ реагент 2 (смесь лиофильно высушенных ферментов: 2,0 Е/мл глюкозооксидазы и 0,5 Е/мл пероксидазы);

■ калибровочный раствор глюкозы концентрацией 10,0 ммоль/л, готовый к использованию.

Сначала готовят раствор рабочего реагента: реагент 2 растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе объемом 100 мл; туда же вносят реагент 1.

Затем в три пробирки помещают по 1000 мкл рабочего реагента, причем в первую пробирку добавляют 10 мкл сыворотки крови интактной крысы (соотношение 1:100), во вторую пробирку - 10 мкл сыворотки крови опытной крысы, в третью пробирку вносят 10 мкл калибровочного раствора глюкозы. Содержимое всех пробирок перемешивают и в течение 5 мин выдерживают в термостате при темпера-

туре 37 °С. Затем методом спектрофотометрии измеряют оптическую плотность сыворотки крови интактной (Е_и), опытной (Е_о) крысы и калибровочной пробы (Е_к) против рабочего реагента при длине волны 510 нм (зеленый светофильтр) с длиной оптического пути 10 мм. Окраска растворов стабильна в течение часа.

Расчет. Концентрацию глюкозы в сыворотке и плазме крови (С, ммоль/л) рассчитывают по формуле:

В норме концентрация глюкозы в крови крыс натощак колеблется в пределах 4,4-5,5 ммоль/л.

Вопросы

•  Каков механизм развития сахарного диабета у животных при введении аллоксана*⁹?

•  Какому типу сахарного диабета у человека соответствует экспериментальный аллоксановый диабет?

Метод 2. Обнаружение глюкозы, кетоновых тел и белка в моче с использованием диагностических тест-полосок

Принцип метода. Метод основан на иммунохроматографическом определении окрашенных составляющих реагентов визуально по цветной шкале к тест-полоскам или на специальном анализаторе мочи.

Ход определения. Для исследования используют свежую, хорошо перемешанную и нецентрифугированную мочу человека без консервантов, собранную в чистую посуду. Нельзя исследовать мочу, стоявшую более 4 ч.

Из контейнера берут ровно столько полосок, сколько необходимо для непосредственного использования, после чего контейнер плотно закрывают фабричной крышкой и проводят исследования, соблюдая следующие условия:

■ нельзя касаться руками зон индикации полосок;

■ полоску опускают в исследуемую мочу на 1-2 с так, чтобы все зоны индикации были смочены;

■ лишние капли мочи с полоски удаляют, проведя полоской по краю сосуда с мочой, полоску оставляют в горизонтальном положении;

■ приблизительно через 60 с сопоставляют окраску зон индикации с соответствующей цветной шкалой, прилагаемой к диагностическим тест-полоскам.

Оценка пробы. Качественным критерием оценки патологических составляющих мочи служат полосы разного цвета, указывающие на наличие глюкозы, кетоновых тел или белка, отсутствующие в нормальной моче.

Вопрос

• О чем свидетельствует одновременное обнаружение в исследуемой моче глюкозы, кетоновых тел и белка?

Часть II. Решение ситуационных задач

Задача 11-1. Больная С., 18 лет, обратилась к врачу с жалобами на сильную слабость, ощущение сухости во рту, жажду, частые мочеиспускания и судороги в икроножных мышцах, исхудание, фурункулез. При обследовании было обнаружено: температура тела больной - 37,2 °С, в легких дыхание везикулярное, пульс -80 в минуту, АД - 120/80 мм рт.ст., живот мягкий, безболезненный, на спине и лице фурункулы.

Каков предположительный диагноз заболевания? Какие дополнительные исследования необходимо провести? Каков механизм клинических проявлений заболевания?

Задача 11-2. В стационар по скорой помощи доставлена больная М., 27 лет, без сознания. По словам родственников, страдает сахарным диабетом в течение 6 лет. Утром, в день госпитализации, после введения инсулина больная стала проявлять беспокойство, агрессивность, а затем потеряла сознание.

Кожный покров влажный, покрыт липким потом, лицо бледное. Тонус мышц повышен, отмечаются тонические и клонические судороги. Сухожильные рефлексы повышены. Зрачки широкие, реакция на свет живая. Дыхание везикулярное. Пульс - 100 в минуту. АД не удается измерить из-за резких судорог. Тоны сердца приглушены. Живот мягкий, безболезненный при пальпации. Содержание глюкозы в крови - 2,1 ммоль/л. После внутривенного вливания 1000 мл 5% раствора глюкозы больной стало значительно лучше.

Как можно охарактеризовать состояние пациентки? Что является основным звеном его патогенеза? Какой клинический тип сахарного диабета можно предположить у данной больной? Какие клиниколабораторные данные указывают на нарушение углеводного обмена?

Задача 11-3. Больная Х., без сознания. Неделю назад перенесла грипп. После исчезновения катаральных симптомов остались слабость, вялость, повышенная сонливость и утомляемость, апатия, тошнота, иногда рвота, головная боль, боли в конечностях и туло-

вище, жажда, усилились полидипсия и полиурия. Появился запах ацетона в выдыхаемом воздухе. Лицо бледное. Кожа сухая, холодная, неэластичная. Тонус глазных яблок и мышц снижен. Зрачки сужены. Мускулатура вялая, расслабленная. Дыхание шумное, с удлиненным вдохом и коротким выдохом. Каждому вдоху предшествует продолжительная пауза (дыхание Куссмауля). Содержание глюкозы в крови - 14,8 ммоль/л, рН - 7,2. Содержание глюкозы в моче - 13,2 ммоль/л, реакция на кетоновые тела в моче: +++.

Как можно охарактеризовать состояние пациентки? Какова основная причина развития тяжелого состояния? Что является основным звеном его патогенеза? Какой вид сахарного диабета развился у данной больной? Чем характеризуется кислотно-основное состояние крови данной больной?

Задача 11-4. В клинику поступил ребенок Р., 1 год 2 месяца, с частыми судорогами, характерным «лицом китайской куклы». По развитию ребенка заметно отставание от сверстников. При обследовании обнаружено: печень необычно больших размеров, в крови:

■ содержание глюкозы - 2,8 ммоль/л;

■ рН крови - 7,3;

■ гиперкетонемия;

■ гипертриацилглицеролемия;

■ гиперхолестеринемия;

■ гиперурикемия;

■ кетонурия.

Развитие какого заболевания можно предположить? Каковы его этиология и патогенез? Как оценивают показатели обмена веществ при данном заболевании и прогноз болезни?