Transcription
Главная проблема при сахарном диабете заключается в том, что организм не справляется с транспортом глюкозы из крови внутрь клеток. Из-за этого в крови наблюдается высокий уровень глюкозы и недостаток её в клетках, а ведь клетки нуждаются в глюкозе как в источнике энергии. Именно отсутствие потока глюкозы приводит к тому, что клетки умирают с голоду, хотя куча глюкозы стоит у их порога.
Наш организм контролирует уровень глюкозы в крови и её поступления в клетки с помощью двух гормонов: инсулина и глюкагона. Инсулин понижает уровень глюкозы в крови, а глюкагон повышает. Оба эти гормона вырабатываются группами клеток в поджелудочной железе, которые называют островками Лангерганса. Инсулин секретируется бета-клетками в центре островков, а глюкагон производится альфа-клетками на периферии островков.
Инсулин снижает уровень глюкозы в крови следующим образом: сначала он связывается с инсулиновыми рецепторами, встроенными в клеточную мембрану инсулин-зависимых тканей – это мышечная и жировая ткань. После активации эти инсулиновые рецепторы заставляют переносчики глюкозы, которые находятся внутри клетки, слиться с клеточной мембраной. В результате чего образуются каналы и происходит транспорт глюкозы внутрь клетки.
Глюкагон действует противоположно – он повышает уровень глюкозы в крови, заставляя печень вырабатывать новые молекулы глюкозы из молекул другого рода, а также расщеплять гликоген до глюкозы. В итоге уровень глюкозы в крови повышается за счёт внутренних резервов.
Сахарный диабет диагностируется, когда уровень глюкозы в крови становится слишком высоким. Заболевание, по разным оценкам, встречается среди 10 процентов мирового населения. Существует два типа диабета: тип 1 и тип 2, и главная разница между ними заключается в причине, которая вызывает повышение уровня глюкозы в крови. Около десяти процентов больных диабетом страдают от первого типа, оставшиеся 90 имеют второй.
Давайте начнём с диабета 1 типа. При первом типе организм не вырабатывает достаточное количество инсулина. Причиной является появление реакции гиперчувствительности 4 типа, или клеточно-опосредованный иммунный ответ. Ролик на данную тему есть на нашем канале, вы можете посмотреть, если перейдете по ссылке в описании или по подсказке в правом углу экрана. Кратко механизм заключается в том, что собственные Т-клетки человека атакуют поджелудочную железу.
Т-клетки иммунной системы реагируют на различные антигены, которые по составу являются маленькими белками, полисахаридами или липидами. Некоторые из них являются частицами клеток нашего собственного тела. Для того, чтобы «взбесившихся» Т-клеток, которые хотят разрушить собственные клетки, не было, существует процесс их элиминации. Всё это необходимо для сохранения иммунными клетками аутотолерантности. Однако, если Т-клетки переходят на «тёмную сторону», то, как и с оборотнями в погонах, с ними бороться трудно, а порой невозможно, что приводит к неприятностям. В случае диабета 1 типа имеется генетический дефект, который приводит к утрате аутотолерантности среди Т-клеток. Они нацеливаются на, якобы, антигены бета-клеток поджелудочной. Кроме того, потеря аутотолерантности означает, что Т-клетки начинают координировать ещё и другие иммунные клетки для атаки на бета-клетки. В итоге потеря бета-клеток приводит к снижению производства инсулина. Из-за уменьшения инсулина – это рост уровня глюкозы. Глюкоза теперь не способна проникнуть в клетки.
При сахарном диабете 1 типа разрушение бета-клеток обычно начинается в начале жизни, но иногда до 90 процентов бета-клеток разрушаются прежде, чем появятся симптомы. Четыре клинических симптома неконтролируемого диабета – это полифагия, глюкозурия, полиурия и полидипсия. Давайте пройдёмся по ним по очереди. Хоть в крови и находится много глюкозы, она не может проникнуть в клетку, что вызывает у клетки энергетический голод. Из-за этого в жировой ткани начинается процесс распада жиров – липолиз, а в мышечной ткани – белков. Эти процессы приводят к потере веса. Данное катаболическое состояние вызывает у человека постоянное чувство голода, также известное как полифагия. Из-за высокого уровня глюкозы в крови некоторое количество глюкозы попадает в мочу после фильтрации в почках – это глюкозурия. Так как глюкоза осмотически активна, вода следует за ней, вызывая увеличение мочевыделения, или полиурию. Из-за избыточного мочевыделения люди с неконтролируемым диабетом становятся обезвоженными и испытывают жажду, или полидипсию.
Несмотря на то, что люди с диабетом 1 типа не способны производить собственный инсулин, они на него продолжают реагировать. Поэтому лечение включает пожизненную инсулинотерапию, которая даёт возможность регулировать уровень глюкозы в крови и позволяет клеткам её использовать.
Серьёзным осложнением диабета 1 типа является диабетический кетоацидоз. Для понимания давайте вернёмся к процессу липолиза. Когда жиры расщепляются до свободных жирных кислот, после распада печень превращает жирные кислоты в кетоновые тела. Это ацетоуксусная кислота и бета-гидроксибутиратовая кислота. Ацетоуксусная кислота – это кетокислота, потому что она имеет кето-группу и карбоксильную группу. Бета-гидроксибутиратовая также остаётся одним из кетоновых тел, хотя и не является кетокислотой, так как её кетогруппа была заменена на карбоксильную. Функция кетоновых тел заключается в том, что они могут быть использованы клетками в качестве энергоносителя, но они повышают кислотность крови, что и называют кетоацидозом. Если кровь становится очень кислой, в организме могут происходить серьёзные изменения. Может развиться дыхание Куссмауля – это глубокое и затруднённое дыхание, вызванное попыткой организма вывести углекислый газ из крови, чтобы понизить кислотность. Клинический случай с дыханием Куссмауля вы можете посмотреть, перейдя по ссылке в описании. И так, Na+/K+ АТФаза – это переносчик, который обменивает ионы водорода на калий. Когда кислотность крови повышается, протоны посылаются в клетку, в то время как калий отправляется во внеклеточное пространство. Следует помнить, что инсулин вдобавок стимулирует Na+/K+ АТФазу, который помогает калию вернуться в клетку, то есть без инсулина калий остаётся во внеклеточной жидкости. Таким образом, две причины ведут к повышению уровня калия во внеклеточной жидкости, который быстро проникает в кровь и вызывает гиперкалиемию. Видео на данную тему вы можете посмотреть, перейдя по ссылке в описании. В итоге калий выводится с мочой, и со временем запасы калия в клетках и в организме снижаются, хотя уровень калия в крови остаётся высоким. Также и со кетокислотами у пациентов будет большой анионный разрыв – показатель, который отражает разницу между отрицательными и положительными ионами в сыворотке.
Диабетический кетоацидоз может возникнуть даже если уже был поставлен диагноз и пациент получает инсулинотерапию. В состоянии стресса организм выделяет адреналин, который, в свою очередь, стимулирует высвобождение глюкагона. Большое количество глюкагона может нарушить хрупкое гормональное равновесие, что вызовет повышение уровня сахара и все те последствия, которые мы описали выше: то есть повышение глюкозы в крови, потерю глюкозы с мочой, потерю воды, обезвоживание и параллельно недостаток альтернативной энергии, производство кетоновых тел и кетоацидоз. Оба кетоновых тела распадаются до ацетона и выводятся в виде газа вместе с выдыхаемым воздухом. Это придаёт дыханию сладковато-фруктовый запах – это единственная сладкая характеристика этого осложнения, которое помимо всего вызывает тошноту и рвоту, в поздней стадии – изменение психики и острый отёк мозга. Лечение кетоацидоза заключается в назначении достаточного количества жидкости, что купирует обезвоживание, инсулин, чтобы снизить уровень глюкозы и введение электролитов.
Теперь давайте перейдём к диабету второго типа, при котором организм производит инсулин, но ткани на него не реагируют. Причина игнорирования клетками точно не установлена. Организм обеспечивает нормальное количество инсулина, но клеточные переносчики глюкозы не встраиваются в мембрану, что, как вы помните, необходимо для транспорта глюкозы в клетку. У этих клеток развивается инсулинорезистентность. Факторами риска развития инсулинорезистентности являются ожирение, недостаток физической нагрузки и гипертензия. Считается, что избыток жировой ткани вызывает выработку свободных жирных кислот и так называемых адипокинов, которые являются сигнальными молекулами, способными вызвать воспаление, которое, по-видимому, связано с резистентностью к инсулину. Однако множество людей, страдающих ожирением, не страдают диабетом, поэтому и генетические факторы играют здесь важную роль. Это легко доказать, если исследовать близнецов: наличие у одного близнеца диабета 2 типа повышает риск развития диабета у второго при полном отсутствии внешних факторов риска.
При втором типе ткани не реагируют на нормальный уровень инсулина, поэтому организм начинает производить больше инсулина для получения хотя бы нормального эффекта и выведения глюкозы из кровотока. Происходит гиперплазия бета-клеток – увеличение их количества, и гипертрофия – всё это для выработки большого количества инсулина. Такие изменения эффективны какое-то время, и поддерживая уровень инсулина выше нормального, уровень глюкозы крови может поддерживаться на нормальном уровне. Вместе с инсулином бета-клетки также выделяют амилоидный полипептид островков, или амилин. Раз бета-клетки выделяют много инсулина, секретируется и повышенное количество амилина. Со временем амилин накапливается и собирается в островках. Такая компенсация бета-клеток неустойчива: со временем бета-клетки устают и становятся неработоспособными и подвергаются гипотрофии, гипоплазии и отмирают. С утратой бета-клеток и уменьшением уровня инсулина в крови уровень глюкозы в крови начинает расти. У пациентов развивается гипергликемия, что ведёт к схожим клиническим признакам, которые я упоминал ранее: полифагия, глюкозурия, полиурия и полидипсия. Но в отличие от диабета 1 типа, при диабете 2 типа в крови циркулирует инсулин от бета-клеток, которые стараются компенсировать инсулинорезистентность. Это означает, что баланс инсулин-глюкагон достаточен для того, чтобы кетоацидоз не развивался. При диабете 2 типа чаще встречается такое осложнение, как гиперсмолярная гипергликемическая кома. Повышение осмолярности плазмы возникает из-за обезвоживания и концентрирования крови. Для понимания нужно вспомнить, что глюкоза – полярная молекула, которая не может пассивно диффундировать через клеточную мембрану, то есть она ведёт себя как растворённое вещество. Когда уровень глюкозы в крови поднимается, вода начинает покидать клетки организма и уходить в сосуды, оставляя клетки сухими и «с морщинами». Заполнение кровеносных сосудов водой приводит к повышению мочевыделения и обезвоживанию всего организма, а это уже не шутка, так как обезвоживание клеток организма и, в особенности, мозга вызывает множество симптомов, включая изменения психического статуса.
Кроме диабетов 1 и 2 типов существует несколько подтипов сахарного диабета: гестационный диабет, который характеризует повышение глюкозы в крови у беременных, что бывает на протяжении 3 триместра. Причина, скорее всего, связана с гормональными изменениями, которые нарушают действие инсулина на инсулиновые рецепторы. Порой у пациентов может развиться лекарственный индуцированный диабет, если препараты имеют побочные эффекты, которые повышают уровень глюкозы в крови. Механизм в обоих случаях считается связанным с инсулинорезистентностью, как при диабете 2 типа, но не с аутоиммунным разрушающим процессом, как при диабете 1 типа.
Со временем высокий уровень глюкозы может вызвать повреждение мелких кровеносных сосудов, которые формируют микроциркуляторное русло. В артериолах наблюдается процесс гиалинового артериолосклероза: в стенках артериол откладывается гиалин. Эти отложения делают стенки твёрдыми и жёсткими. В капиллярах базальные мембраны утолщаются, усложняя транспорт кислорода из капилляров в ткани, вызывая гипоксию. Одно из наиболее значимых последствий – это повышение риска повреждения артерий среднего и крупного калибра и последующий атеросклероз, который может привести к сердечному приступу или инсульту – это главные причины смертности пациентов с диабетом. В глазах развивается ретинопатия: её признаки могут быть замечены при исследовании глазного дна – выявляются точечные кровоизлияния, которые в итоге могут привести к слепоте. В почках повреждаются афферентные и эфферентные артериолы клубочков, что ведёт к нефротическому синдрому, который медленно снижает способность почек фильтровать кровь. Диабет влияет и на функцию нервов, вызывая уменьшение чувствительности пальцев ног и рук. Диабет также вызывает нарушение автономной нервной системы, которая контролирует множество функций тела: от потоотделения до транспорта газов. В конце концов, плохое кровоснабжение и повреждение нервов могут привести к язвам, обычно на ногах, которые долго не заживают, а в тяжёлых случаях даже приводят к ампутации.
Это лишь некоторые осложнения неконтролируемого диабета, поэтому его так важно диагностировать и контролировать с помощью здорового образа жизни, препаратов, уменьшающих инсулинорезистентность, и инсулинотерапии. В настоящее время многие люди с диабетом могут легко контролировать уровень глюкозы и жить полной и активной жизнью без серьёзных осложнений.