Аномальные ферментные спектры в сыворотке крови больных появляются при остановке сердца, следующей за инфарктом миокарда. Повреждения миокарда в данном случае заслоняются нарушением кровообращения других органов, особенно печени и скелетной мускулатуры. Очень высокая активность АсАТ (в 15-20 раз) сопровождается значительным увеличением активностей АлАТ и других типично гепатоцитарных ферментов. Например, увеличивается активность как ЛДГ-1, так и ЛДГ-5.
Диагностическую ценность имеет и процент повышения активностей КФК, ЛДГ, АсАТ и сроки нормализации. Они ориентируют врача при выборе тактики лечения, так как позволяют прогнозировать развитие заболевания и не упустить рецидивы.
Миокардиты любой этиологии (вирусные, бактериальные, волчаночные) сопровождаются преимущественным увеличением активности ЛДГ-1, которое можно обнаружить по наличию оксибутиратдегидрогеназной активности в сыворотке крови. При ревматических миокардитах активность диагностических сывороточных ферментов в пределах нормальных величин, но длительное применение аспирина может привести к поражению печени и увеличению активности ферментов, характерных для гепатоцитов (АлАТ, γ-глутамилтрансферазы, ЛДГ-5 и щелочной фосфатазы).
Стенокардии характеризуются нормальными величинами активностей КФК, ЛДГ-1 и АсАТ вне приступа. Длительный болевой приступ может сопровождаться небольшим увеличением активностей данных ферментов (1,5-2 раза от нормы). Появление застоя кровообращения и сердечной недостаточности характеризуется появлением ферментов, свидетельствующих о повреждении гепатоцитов: АлАТ и ЛДГ-5.
Таким образом, правильно подобранные для диагностической цели ферментные тесты позволяют врачу получить дополнительную крайне важную информацию не только о характере заболевания, но и подобрать соответствующее лечение, предупредить рецидивы, оценить эффективность применяемых лекарственных препаратов и процедур. В правильном подборе тестов помощь врачу должен оказывать квалифицированный биохимик, хорошо ориентирующийся в особенностях метаболизма и ферментативном спектре тех или иных органов.
81
ГЛАВА 2
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
2.1. Нарушения обмена углеводов [2,3,10,11,15]
Углеводы являются основными энергетическими метаболитами клеток, а также выполняют ряд других функций: входят в состав белков и липидов, формируя их антигенные структуры и обусловливая тканевую, организменную и видовую специфичность. Известна также и энергоемкая (запасающая) функция углеводов. Пятиуглеводные моносахара – рибоза и дезоксирибоза – входят в состав нуклеотидов и, соответственно, нуклеиновых кислот. В организм человека и животных углеводы поступают с пищей, главным образом, растительной. В овощах и фруктах содержится крахмал, ди- и моносахариды. Единственный дисахарид животного происхождения – лактоза – входит в состав молока. В пищеварительном тракте происходит расщепление поли-, олиго- и дисахаридов до моносахаридов, которые всасываются через эпителий тонкого кишечника в кровь.
Нарушение процессов переваривания и всасывания углеводов. Перева-
ривание углеводов начинается с ротовой полости под действием амилазы слюны, но приостанавливается в желудке после пропитывания пищевого комочка желудочным соком, так как кислая среда инактивирует фермент, денатурируя его. В условиях снижения кислотности желудочного сока (анацидный гастрит) возможно продолжение расщепления и использования образующихся из амилозы олигосахаридов микроорганизмами пищи (лактобактерии, дрожжи) в процессах брожения. Это сопровождается ощущением тяжести в желудке, отрыжкой углекислым газом, образующимся при брожении. У больных анацидным гастритом в желудочном соке часто обнаруживается молочная кислота.
Расщепление крахмала и небольшого количества гликогена продолжается в 12-и перстной кишке под действием α-амилазы панкреатического сока до мальтозы, изомальтозы и мальтотриозы. Затем на эти продукты и дисахариды пищи (сахарозу и лактозу) действуют другие ферменты кишечного сока: α-глюкозидаза, β-фруктофуранидаза, β-галактозидаза, под действием которых на поверхности эпителия кишечника (пристеночное
82
пищеварение) происходит расщепление до моносахаридов: глюкозы, фруктозы и галактозы. Моносахариды, содержащиеся в пище, всасываются в неизменном состоянии.
При нарушении переваривания углеводов ценным является исследование кала. В препаратах, окрашенных раствором Люголя, в данном случае обнаруживаются зерна крахмала синего цвета. Подобные патологии сопровождают недостаточность поджелудочной железы, поносы.
Транспорт моносахаридов из просвета кишечника в клетки эндотелия кишечника может осуществляться путем облегченной диффузии и активного транспорта. При активном транспорте глюкоза и галактоза поступают в симпорте с ионами натрия. Энергия АТФ затрачивается на создание градиента натрия путем отсасывания его обратно из клеток в просвет кишки Na+, K+-АТФ-зой. Из клеток кишечника моносахариды перемещаются в кровь с помощью облегченной диффузии.
Скорость всасывания моносахаридов в тонком кишечнике различна: быстрее всех всасываются галактоза и глюкоза, несколько медленнее – фруктоза и медленно – манноза, сорбоза, рибоза, дезоксирибоза, арабиноза и ксилоза. Скорость всасывания определяется интенсивностью фосфорилирования транспортных белков и самих моносахаридов, активностью специфических фосфатаз, осуществляющих дефосфорилирование, предшествующее выходу сахаров в кровь. Снижение скорости поступления моносахаров в кровь наблюдается при гипофункции коры надпочечников, так как уменьшаются темпы синтеза протеинкиназ, фосфорилирующих транспортные белки.
Заболевания тонкого кишечника, сопряженные с нарушениями функции эпителия, влекут изменения в процессах всасывания углеводов и истощению. Изучены отклонения в переваривании дисахаридов: сахарозы, мальтозы, лактозы. Как правило, это врожденные наследственные заболевания, при которых отсутствуют ферменты, гидролизующие соответствующие дисахариды. Описаны непереносимость сахарозы, лактозы, мальтозы, изомальтозы.
Непереносимость сахарозы. Отсутствие в кишечном соке
β-фруктофуранидазы. Проявляется в раннем возрасте при переходе на смешенное кормление. Развивается диарея, это может привести к гибели ребенка. Меры лечения: исключение из диеты сахарозы и продуктов, ее содержащих, или использование ферментных препаратов.
Непереносимость лактозы. Отсутствие фермента β-галактозидазы. Для наследственных форм характерно очень раннее проявление: рвота, понос, исхудание с получением материнского молока. С мочой выводятся очень большие количества лактозы и аминокислот: аланина, глицина, серина, глутаминовой кислоты, валина, лейцина. Лечение: замена молока на молочные смеси, не содержащие лактозы.
83
Непереносимость мальтозы и изомальтозы. Недостаточность α-1,4-
гликозидазы и α-1,6-гликозидазы. Признаки появляются при употреблении в пищу крахмала (подкормка кашей). Лечение: прием ферментативных препаратов.
Гомеостаз глюкозы крови и его нарушение. Поступающая из кишеч-
ника глюкоза с кровью воротной вены поступает к печени и частью захватывается гепатоцитами, оставшееся количество попадает в клетки других органов и тканей: миоциты, кардиомиоциты, клетки крови, нефроциты, нейроны и др.
Потребление глюкозы клетками из кровотока происходит также с помощью облегченной диффузии при участии специфических транспортных белков. Скорость трансмембранного потока глюкозы зависит в основном от градиента ее концентрации. Исключением являются клетки мышц и жировой ткани (адипоциты), где активность транспортного белка зависит от гормона поджелудочной железы – инсулина. Обнаружено пять типов бел- ков-переносчиков глюкозы (ГЛЮТ), имеющих сходную первичную структуру.
ГЛЮТ-1 служит для обеспечения стабильного потока глюкозы в мозг. Он обнаруживается также в почках, плаценте, тонком кишечнике.
ГЛЮТ-2 обнаружен в гепатоцитах, β-клетках островков Лангерганса, энтероцитах (активный эпителий тонкого кишечника). Именно этот белок переносит глюкозу в кровь из энтероцитов после всасывания.
ГЛЮТ-3 обладает большим, чем ГЛЮТ-1, сродством к глюкозе. Он прежде всего представлен в нервной ткани, но содержится также в нефроцитах, плаценте.
ГЛЮТ-4 – главный переносчик глюкозы в мышцах и адипоцитах. Инсулинозависим. В отсутствие инсулина данный транспортный белок практически полностью локализован в цитоплазме. При формировании гормонрецепторного комплекса за счет реализации тирозинкиназной активности рецептора происходят активация транслокации белка-переносчика в мембрану и доставка глюкозы к активному центру гексокиназы.
ГЛЮТ-5 осуществляет перенос в симпорте с ионами натрия. Транспортный белок представлен в энтероцитах (со стороны кишечника), нефроцитах, в меньшей степени в скелетных мышцах, нервной ткани, адипоцитах. Может переносить фруктозу.
Транспорт глюкозы из первичной мочи в клетки почечных канальцев происходит по вторично-активному механизму в симпорте с натрием. Благодаря этому глюкоза может поступать в плазму крови, если ее концентрация в первичной моче меньше, чем в крови. Глюкоза практически полностью (99%) реабсорбируется из первичной мочи в конечной части почечных канальцев [2].
В крови здорового человека поддерживается относительно постоянное количество глюкозы, которое натощак составляет от 3 до 5,5 мМ/л.
84
Кроме глюкозы в плазме крови содержится около 11,7-20,6 мг% гликогена и некоторое количество связанных с белками полисахаридов, а также обнаруживаются в небольшом количестве галактоза, фруктоза, рибоза и некоторые другие моносахара. Содержание глюкозы в плазме крови у разных людей и одного и того же человека в течение нескольких часов может колебаться на 20-30 мг%, что объясняется большой подвижностью нейроэндокринной регуляции обмена углеводов в организме.
Уровень глюкозы в крови поддерживается несколькими источниками (пищевые поступления, распад гликогена, обратное всасывание из первичной мочи) за счет нейрогуморальных механизмов, регулируемых через гипоталамус. Важнейшая роль в этом принадлежит печени, так как в гепатоцитах происходит накопление гликогена, расщепление которого при необходимости способствует увеличению содержания глюкозы в плазме крови. В клетки печени глюкоза проходит при участии ГЛЮТ-2 независимо от инсулина. Концентрация глюкозы в гепатоцитах повышается в соответствии с ее уровнем в воротной вене. ГЛЮТ-2 и глюкокиназа, осуществляющая фосфорилирование глюкозы имеют высокую Кm (12 мМ/л), поэтому поступление глюкозы в гепатоцит происходит только при высоких ее концентрациях в плазме. Хотя инсулин не оказывает непосредственного влияния на транспорт глюкозы в клетки печени, но в настоящее время с ним связывают скорость синтеза глюкокиназы в гепатоцитах. Избыток глюкозы, поступившей в гепатоциты, используется для синтеза гликогена. Богатая глюкозой кровь, достигнув гипоталамуса, приводит к возбуждению части его клеток и сигнал поступает к островкам Лангерганса поджелудочной железы, что стимулирует секрецию инсулина. Инсулин способствует усилению поступления глюкозы в мышцы, где она используется либо в процессах катаболизма, либо для пополнения запасов гликогена; и в адипоциты, в которых через ацетил-КоА превращается в жиры. Глюкоза может синтезироваться в клетках в процессе глюконеогенеза из лактата, глицерола и глюкогенных аминокислот (аланин и другие). Лактат постоянно образующийся в мышцах, эритроцитах и других клетках, поступает в кровь, откуда активно захватывается гепатоцитами (цикл Кори) и превращается в глюкозу, а затем и в гликоген. Процесс глюконеогенеза стимулируется гормоном коры надпочечников – кортизолом.
Переключение процессов синтеза и мобилизации гликогена в печени происходит при переходе состояния пищеварения в постабсорбционный период (после всасывания) или в печени и мышцах – состояния покоя на режим мышечной работы. В переключении этих метаболических путей участвуют гормоны: инсулин, глюкагон и адреналин (печень), инсулин и адреналин (мышцы). Инсулин и глюкагон постоянно присутствуют в крови, но изменяется их относительная концентрация: инсулин-глюкагоновый индекс. В постабсорбционный период индекс снижается, и решающим фактором становиться влияние глюкагона, который стимулирует распад гликогена в печени,
85