Патофизиологическое обоснование кетоацидоза

   Секреторные клетки, вырабатывающие гормоны, образуют специфические скопления более светлых клеток — панкреатические островки (островки Лангерганса). Островки Лангерганса разбросаны по всей толще железы, они располагаются в дольках железы, но распределены неравномерно. Наибольшее их количество сосредоточено в хвостовом отделе.

   В составе островков Лангерганса обнаружены разные клетки — А, В, Д и PP. На долю клеток приходится: В — 70%, А — 20%, Д — 5— 8%, РР — 0,5—2% клеточной массы островков. Клетки секретируют гормоны, регулирующие углеводный, жировой и белковый обмен веществ в организме. Гормоны поступают непосредственно в кровь.

   Главное внимание исследователи уделяют В-клеткам. Именно они вырабатывают инсулин («инсула» — островок) — гормон, регулирующий содержание глюкозы в крови, а также оказывающий заметное влияние на жировой обмен.

   В-клетки первоначально синтезируют проинсулин. Небольшая часть проинсулина (5%) не накапливается в В-клетках и сразу выделяется в кровь. Биологически он неактивен и не может выполнять функции гормона. Основная часть проинсулина (95%) проходит дальнейшую обработку специфическими ферментами в комплексе Гольджи (одна из внутриклеточных структур), превращаясь в инсулин. Здесь с помощью ферментов от проинсулина отщепляется так называемый С-пептид, в результате чего образуется физиологически активный инсулин. Полученный инсулин В-клетка концентрирует в особые секреторные гранулы, накапливает в них инсулин в больших количествах, выделяя его при необходимости в кровь. За сутки вырабатывается в среднем два грамма инсулина.

   Помимо инсулина, уровень глюкозы в крови регулируется еще одним гормоном — глюкагоном. Продуцируют его А-клетки панкреатических островков. Глюкагон считают физиологическим антагонистом инсулина. Если инсулин депонирует избыток глюкозы крови в виде гликогена в печени и мышцах и этим снижает содержание глюкозы в крови, то глюкагон, напротив, включает механизмы, извлекающие глюкозу из печени и повышающие этим содержание глюкозы в крови. Таким образом, глюкагон предотвращает чрезмерное снижение уровня глюкозы крови, которое может произойти при усилении секреции инсулина. Кроме того, глюкагон подключается и тогда, когда возникает необходимость мобилизовать, расходовать жирные кислоты из жировой ткани. В то время как инсулин, наоборот, способствует синтезу и накоплению жирных кислот (липогенезу).

   Подобный антагонизм обеспечивает нормальную деятельность организма. Благодаря согласованной работе системы регуляции с участием инсулина и глюкагона содержание глюкозы в крови в здоровом организме поддерживается в определенных пределах.

   В пище человека содержатся различные углеводы. Но в кровь могут поступать только моносахариды. Поэтому в пищеварительном тракте под действием ферментов все более сложные углеводы (кроме клетчатки) распадаются до моносахаридов. Этот процесс начинается в ротовой полости, но пища находится здесь недолго. В желудке углеводы не перевариваются из-за отсутствия необходимых для этого ферментов. Попавшие сюда вместе с пищей ферменты слюны быстро теряют активность из-за высокой для них кислотности среды. Практически весь процесс переваривания углеводов осуществляется тонким кишечником. Сюда выделяется сок поджелудочной железы, имеющий специфические ферменты, гидролизующие углеводы. Здесь же, в тонком кишечнике, моносахариды всасываются в кровь. Вся глюкоза, полученная организмом из углеводов пищи, очень быстро поступает в кровь и с нею по воротной вене в печень.

   Для обеспечения органов и тканей организма глюкозой в достаточном количестве содержание её в крови поддерживается на определённом уровне. У здорового человека при обычном питании содержание глюкозы в крови (натощак) составляет 3,4—5,5 ммоль/литр (70—120 мг в 100 мл крови, 70—120 мг% глюкозы), в моче глюкоза отсутствует. У больных сахарным диабетом содержание глюкозы в крови повышено, может появиться глюкоза и в моче.

  Обычное содержание от 70 до 120 мг глюкозы в 100 мл крови называют нормальным содержанием глюкозы в крови человека, взятой натощак. После принятия пищи, имеющей в своем составе углеводы, содержание глюкозы в крови повышается, временно вызывая состояние гипергликемии (повышенного уровня глюкозы в крови).

   Практически после каждого принятия самой обычной пищи содержание глюкозы в крови достигает уровня, характерного для гипергликемии. Быстро усвоить излишнее количество глюкозы из крови клетки организма не в состоянии. Мышечные, нервные и другие клетки путем окисления глюкозы с выделением энергии постепенно понижают содержание её в крови, но процесс этот длителен и не может реально противодействовать энергичному наступлению гипергликемии после принятия пищи.

   Вернуться к нормальному уровню содержание глюкозы в крови может в результате следующих процессов: 1) превращения излишней глюкозы в запасные вещества (в виде гликогена и затем в виде жира, а также в виде глюкозы), 2) экскреции излишней глюкозы почками.

   Для того чтобы понизить повысившуюся в результате всасывания углеводов из кишечника концентрацию глюкозы в крови до нормальной и избавить организм от временной гипергликемии, В-клетки поджелудочной железы усиливают выброс инсулина в кровь. Увеличение количества инсулина в крови, во-первых, способствует превращению избытка глюкозы в гликоген. Под воздействием увеличенного уровня инсулина в крови печень и скелетные мышцы задерживают (откладывают, депонируют) в своих клетках глюкозу, превращая её в запасную форму — гликоген. Впоследствии, когда уровень глюкозы в крови будет постепенно понижаться по мере окисления глюкозы клетками организма с выделением энергии, запас гликогена из печени используется организмом для поддержания постоянной концентрации глюкозы в крови и нормального снабжения глюкозой органов и тканей в промежутках между приёмами пищи.

   Увеличение уровня инсулина в крови повышает проницаемость мембран всех других клеток организма для глюкозы и её активное поглощение и затем использование этими клетками для своих нужд без образования гликогена.

   Такие процессы, обычные для здорового организма, позволяют при здоровом питании снижать после приёмов пищи содержание глюкозы в крови до нормы.

   Увеличением количества инсулина в крови организму обычно удаётся предотвращать наступление постоянной гипергликемии.

   В тех случаях, когда с пищей в организм поступает большое количество углеводов и содержание глюкозы в крови превышает среднюю величину, равную 160 мг глюкозы в 100 мл крови, избыток глюкозы частично экскретируется через почки. Концентрацию глюкозы в крови, при которой почки начинают выводить глюкозу с мочой, называют почечным «порогом»; эта величина составляет от 150 до 170 мг глюкозы в 100 мл крови.

   В норме при образовании мочи в почках глюкоза полностью реабсорбируется (поступает обратно в кровь) из первичной мочи, потерь глюкозы организмом не бывает. При нормальном содержании глюкозы в крови глюкоза в моче не обнаруживается. Если же уровень глюкозы в крови повышается до 150—170 мг% и более, начинается выделение части излишней глюкозы крови с мочой.

   При сахарном диабете содержание глюкозы в крови может достигать 300—800 мг% и выше. В этих случаях с мочой выделяется много глюкозы. Количество мочи резко увеличивается, организм теряет много жидкости, поэтому у больного появляются жажда и сухость во рту. Выделение глюкозы с мочой носит название глюкозурии.

   При большой физической нагрузке, а также при длительном голодании содержание глюкозы в крови может упасть ниже нормального содержания её в крови, взятой натощак, что приводит к состоянию гипогликемии (пониженного уровня глюкозы в крови).

   При гипогликемии печень снабжает кровь глюкозой, образующейся за счет расщепления гликогена (мобилизация глюкозы), поддерживая постоянный уровень глюкозы в крови.

ЧТО ТАКОЕ САХАРНЫЙ ДИАБЕТ?

  Греческим словом диабет называют болезни, сопровождающиеся выделением больших количеств мочи. Сахарный диабет (сахарная болезнь, сахарное мочеизнурение) характеризуется повышенным содержанием сахара (глюкозы) в крови и часто сопровождается выделением глюкозы почками с мочой. Избавляясь от излишней глюкозы в крови, организм выделяет больше мочи, содержащей глюкозу. Отсюда и само название заболевания «сахарный диабет», «сахарное мочеизнурение».

   Развитие медицины показало, что сахарный диабет может  существовать и без появления  глюкозы в моче, концентрация  глюкозы в крови может быть  повышенной, но не достигающей  почечного «порога». Следовательно,  название заболевания «сахарный  диабет» не нужно понимать  строго формально.

   Отличительным симптомом  сахарного диабета и его самой  главной характеристикой является  постоянная гипергликемия, постоянное  повышенное содержание глюкозы  в крови больного.

   В историческом плане  принято считать важным для  учения о сахарном диабете  1979 год. Именно в этом году  после обобщения научных наблюдений  и исследований была опубликована  новая классификация Комитета  экспертов Всемирной организации  здравоохранения (ВОЗ) по сахарному диабету. Важнейшей отличительной особенностью новой классификации сахарного диабета считается выделение двух типов этого заболевания, инсулинзависимого сахарного диабета (ИЗСД, I тип) и инсулиннезависимого сахарного диабета (ИНСД, II тип).

   ИЗСД развивается обычно  в более молодом возрасте, характеризуется  значительной тяжестью и лабильностью  течения, прогредиентностью, наклонностью  к кетозу, необходимостью в связи  с абсолютной недостаточностью  инсулина его применения для  компенсации нарушенного углеводного  обмена.

    ИНЗСД развивается обычно  у лиц зрелого и пожилого  возраста, чаще протекает относительно  легко, не сопровождается кетоацидозом, характеризуется лишь относительной  недостаточностью инсулина, в связи  с чем для компенсации обычно  бывает достаточно одной диеты  с ограничением углеводов или  диеты в комбинации с пероральными  противодиабетическими средствами.

   Причины развития диабета  I и II типов принципиально различны.

   Одна из причин развития диабета I типа — поражение вирусами бета-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, продуцирующих инсулин. У ряда пациентов выявлению диабета предшествуют вирусные заболевания, в частности эпидемический паротит (свинка), краснуха, вирусный гепатит. Ученые предполагают, что вирусы поражают бета-клетки поджелудочной железы только у тех, кто имеет наследственную предрасположенность к диабету. У многих диабет I типа представляет собой аутоиммунное заболевание, в основе которого лежит дефект иммунной системы организма. Используя разработанные в последнее время методы определения в крови особых белков-антигенов, можно установить, существует ли для данного человека риск развития диабета, вызванного нарушениями иммунной системы организма».

      У больных диабетом II типа бета-клетки вырабатывают достаточное или даже повышенное количество инсулина, но ткани утрачивают свойство воспринимать его специфический сигнал. Если диабет сочетается с ожирением, то главная причина невосприимчивости тканей к инсулину состоит в том, что жировая ткань, как своеобразный экран, блокирует действие инсулина. Иными словами, тучность и диабет почти всегда идут рука об руку. Чтобы прорвать эту блокаду, бета-клетки начинают работать с повышенной нагрузкой, и в конечном итоге наступает их истощение, то есть относительная недостаточность переходит в абсолютную. Однако, и это очень важно подчеркнуть, инсулиннезависимый диабет не переходит при этом в инсулинзависимый.

   У страдающих диабетом II типа и имеющих нормальную массу тела причиной болезни является нарушение восприятия сигнала инсулина рецепторами, расположенными на поверхности клеток.

   Какова бы ни была первопричина возникновения диабета, в организме при этом замедляется превращение сахара, поступающего с пищей и содержащегося в крови, в животный крахмал гликоген, который откладывается в мышцах и печени.

   Нарушение окисления углеводов приводит к образованию избытка кетоновых тел. К кетоновым, или ацетоновым, телам относятся ацето-уксусная кислота, бета-оксимасляная кислота и ацетон. В крови здорового человека они присутствуют в очень незначительных количествах, которые составляют в среднем около 0,5 мг в 100 мл крови. Кроме того, ежедневно с мочой выделяется около 100 мг кетоновых тел. Эти количества и в крови и в моче можно считать ничтожными. Но в условиях голодания, а также при заболевании сахарным диабетом их содержание значительно возрастает. Предшественником кетоновых тел является образующаяся в печени свободная ацетоуксусная кислота. Реакция дальнейшего превращения свободной ацетоуксусной кислоты, образовавшейся в печени, протекает с малой скоростью. Поэтому ацетоуксусная кислота может частично использоваться для синтеза других ацетоновых тел, вместе с которыми попадает в кровоток и поступает в периферические ткани и мышцы. В этих тканях свободная кислота проходит нормальные превращения и окисляется обычным путем. При голодании, а также при диабете с дефицитом инсулина количество образовавшихся в печени ацетоновых тел превышает то количество, которое мышцы и периферийные ткани способны окислить; это приводит к накоплению кетоновых тел (кетонемии). Образовавшийся ацетон — летучее вещество и может выделяться через легкие; этим объясняется тот фруктовый запах, который ощущается в дыхании больных диабетом. Ацетоуксусная и бета-оксимасляная кислоты нейтрализуют щелочные буферные вещества крови и тканевых жидкостей, вызывая ацидоз. В результате острого диабета с недостатком инсулина в крови, а также продолжительного голодания может образоваться настолько большое количество этих кислот, что буферная ёмкость крови оказывается недостаточной для их нейтрализации; происходит сдвиг рН в кислую сторону до уровня, при котором больному сахарным диабетом с дефицитом инсулина угрожает коматозное состояние. Такое состояние — диабетическая кома, вызванная ацидозом, может в некоторых случаях привести к смерти.

   Итак, снижение уровня инсулина в крови вызывает, с одной стороны, увеличение уровня свободной глюкозы в крови, а с другой — энергетический «голод» клеток при избыточном количестве глюкозы в крови. Недостаток энергии клетки компенсируют активацией распада жиров и аминокислот. При окислении жиров в условиях сахарного диабета с недостатком инсулина в крови окислительные процессы протекают с образованием в печени большого количества остающихся недоокисленными продуктов в виде ацетоновых (кетоновых) тел. Появление в крови избыточного их количества (более 30 мг/л) способствует развитию ацидоза. Одновременно кетоновые тела появляются в больших количествах в моче, т. е. развивается кетонурия. Клинически эти биохимические сдвиги проявляются сильной жаждой и выведением больших количеств сильно разбавленной мочи, расстройством дыхания, сердечной деятельности, потерей сознания (развивается диабетическая кома) и т. д.