Нарушение энергетического и основного обмена

Нарушение энергетического обмена

Для жизнедеятельности организма необходима энергия. Энергия образуется в митохондриях клетки в результате окисления субстрата (углеводов, жиров, белков) с участием ферментов. Эта свободная энергия используется клеткой для совершения специфической работы: синте-за химических соединений, мышечного сокращения, возникновения потенциала действия в нервных клетках, осуществления синтеза веществ в клетке, выполнения различных физиоло-гических функций.

Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организ-мом, называется энергетическим балансом. Он может быть положительным или отрицатель-ным.

При избыточном питании, превышающем действительные расходы энергии, говорят о по-ложительном энергетическом балансе. При этом происходит накопление энергетических запасов за счет увеличения массы жировой ткани.

В условиях недостаточного питания энергетический баланс отрицательный, запасы энерго-богатых веществ уменьшаются.

Если количество образующейся энергии достаточно для выполнения функции и поддержа-ния пластических процессов, клетка работает нормально.

Нарушение энергетического баланса в организме возникает в результате либо снижения об-разования АТФ, либо нарушения внутриклеточного транспорта энергии.

Снижение образования АТФ происходит при гипоксии, дефиците субстратов окисления и недостаточности ферментов. Расстройство внутриклеточного транспорта энергии наблюда-ется при снижении активности ферментов, участвующих во взаимодействии АТФ и креати-на, изменении КОС клетки, РН клетки и др.

В тяжелых условиях, когда производство энергии резко падает, клетка снижает свои функ-циональные возможности, но энергообеспечение пластических процессов поддерживается до тех пор, пока синтез АТФ не упадет до минимальной величины.

Нарушение основного обмена

Обмен энергии человека - это общий обмен, он складывается из основного обмена и рабочей прибавки.

Основной обмен характеризуется минимальным количеством энергии, необходимой для жизнедеятельности в состоянии полного физического покоя, натощак, при температуре окружающей среды 18-20 градусов.

Рабочая прибавка - увеличение энергетических затрат организма при мышечной работе.

Величина основного обмена зависит от многих факторов: массы тела, пола, возраста. В усло-виях патологии величина основного обмена является диагностическим тестом при оценке общих изменений обмена веществ в организме. При многих заболеваниях и патологических состояниях, сопровождающихся усилением окислительных процессов, активации симпато-адриналовой системы, избытка адреналина и тироксина (малярия, брюшной тиф, туберкулез и др.) основной обмен может повышаться до 150%.

При гипофункции гипофиза, щитовидной железы, половых желез, надпочечников основной обмен понижается.

ГОЛОДАНИЕ

Голоданием называется прекращение или неполное поступление питательных веществ в ор-ганизм. Различают полное голодание, когда прием пищи полностью прекращен, неполное голодание - при ограниченном поступлении с пищей белков, жиров и углеводов, и частич-ное голодание, когда калорийность пищи сохраняется, но прекращается поступление в орга-низм одного или нескольких питательных веществ.

Причинами полного голодания (как и других видов голодания) могут быть отсутствие пищи, заболевания полости рта, пищевода, препятствующие поступлению пищи в ЖКТ, отсутствие аппетита, отказ от пищи. Течение голодания зависит от внешних и внутренних условий.

Внешние условия - низкая температура окружающей среды, высокая влажность и др.

Основными внутренними условиями, определяющими течение голодания, являются коли-чество и качество жировых и белковых резервов организма, а также интенсивность обмена веществ.

У женщин больше резервных запасов жира и ниже интенсивность обмена, поэтому они дольше, чем мужчины, переносят полное голодание.

У детей интенсивность основного обмена значительно выше, чем у взрослых. Энергетиче-ские затраты у детей увеличены в связи с процессами роста. Теплоотдача у них усилена, так как на единицу массы тела приходится большая поверхность, чем у взрослых. Дети перено-сят голодание тяжелее, чем взрослые, и смерть их наступает при меньшей относительной по-тере массы тела.

В развитии полного голодания без ограничения приема воды различают три периода.

Первый период голодания длится 1-2 сут. Основной обмен в это время повышен. Энерге-тические потребности организма обеспечиваются расходом резервных углеводов. Снижается и биосинтез аминокислот, и, соответственно, образование мочевины. Тем не менее продол-жается распад белка, связанный с пластическими нуждами организма, возникает отрицатель-ный азотистый баланс.

Второй период голодания наиболее продолжительный. Энергетический обмен характеризу-ется окислением преимущественно жира. Основной обмен понижается, азотистый баланс остается отрицательным, хотя экскреция азота постепенно уменьшается, что указывает на общее понижение интенсивности белкового обмена. Сохраняется возможность синтеза жиз-ненно необходимых белковых структур за счет распада ряда других белков. Происходит глу-бокая перестройка обменных процессов, направленная на лучшее использование резервных веществ, ограничение потребностей тех органов, которые имеют меньшее значение для со-хранения жизни, и перераспределение питательных веществ от менее важных органов к жиз-ненно более важным. Поэтому почти не изменяется масса сердца и нервной ткани, больше массы теряют легкие, кишечник, кожа, еще больше - почки, кровь и мышцы. Особенно большая потеря массы наблюдается в печени, селезенке и жировой ткани.

Понижение основного обмена объясняется тем, что энергопреобра-зующие системы, локали-зованные в митохондриях, переходят на более экономичное функционирование. Уменьшает-ся скорость свободного окисления. Кроме того, экономичность энергетического обмена в клетке при голодании достигается за счет уменьшения общего числа митохондрий. Остав-шиеся митохондрии полностью сохраняют свои функ-

циональные и регуляторные механизмы и структурные свойства. Во втором периоде голода-ния снижается функция щитовидной железы и B-клеток островков Лангерганса поджелудоч-ной железы, что является одним из регуляторных факторов, снижающих основной обмен.

На 6-8-е сутки голодания начинает увеличиваться спонтанная секреция желудочного сока, секрета поджелудочной железы, желчи и кишечного сока.

С пищеварительными соками выделяется значительное количество белка в виде альбуминов, глобулинов и полипептидов. Эти белки и полипептиды расщепляются в ЖКТ до аминокис-лот, которые затем всасываются в кровь.

Данный процесс является необходимым звеном перераспределения азота для синтеза жиз-ненно важных белковых структур.

Третий, терминальный, период голодания характеризуется резким усилением процессов распада белков жизненно важных органов, которые расходуются в качестве энергетического материала. Азот, калий и фосфор содержатся в моче в тех же соотношениях, как и в цито-плазме клеток мышц. Это свидетельствует о том, что подвергаются распаду не только легко мобилизуемые белки, но и более стабильные белки мышц. Прекращается спонтанная секре-ция желудочного и кишечного сока. Возникают изменения структуры митохондрий, нару-шаются их регуля-торные механизмы. Продолжительность терминального периода составля-ет 2-3 дня, в течение которого белковое истощение достигает пределов, несовместимых с жизнью. Этот период заканчивается гибелью организма при потере 45-50% массы тела

Абсолютным голоданием называется полное голодание без приема воды. При полном голо-дании без воды различают те же периоды, что и при голодании с водой, но продолжитель-ность их значительно сокращается. Распад белков организма выражен более резко, истоще-ние и гибель организма наступают значительно скорее (3-6 дней). При обезвоживании орга-низма происходит общая интоксикация продуктами распада и нарушение коллоидного рас-стояния белков, что еще больше усиливает протеолитические процессы.

НЕКРОЗ

Смерть как биологическое понятие является выражением необратимого прекращения жизне-деятельности организма. С юридической точки зрения организм считается мертвым, когда наступит полное и необра-

тимое прекращение деятельности мозга. При этом большее количество клеток и тканей остаются жизнеспособными в течение некоторого времени после смерти. Эти органы и ткани составляют главный источник для трансплантации. Существуют два варианта местной смер-ти, т.е. гибели структур в живом организме: некроз (клеток и тканей) и апоптоз (клеток).

Некроз - гибель структур в живом организме под действием болезнетворных факторов. Этот вид гибели клеток генетически не контролируется.

В соответствии с причинами различают следующие виды некроза.

1. Травматический возникает при действии физических, химических и других факторов.

2. Токсический возникает под действием токсинов бактериальной или другой природы, кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, лекарственных препаратов и др.

3. Трофоневротический связан с нарушением иннервации тканей при хронических заболе-ваниях, что ведет к сосудистым нарушениям и необратимым дистрофическим изменениям.

4. Аллергический связан с иммунопатологическими реакциями.

5. Сосудистый связан с нарушением кровоснабжения органа или ткани вследствие тромбоза, эмболии, сдавливания сосуда и носит название ишемического некроза - инфаркта. Некрозу предшествует период некробиоза, морфологическим субтрактом которого являются необратимые дистрофические изменения, чаще белковой природы. Некробиоз переходит в некроз клеток и тканей, которые затем подвергаются разложению - аутолизу. Основными признаками некроза являются необратимые изменения ядер и цитоплазмы клеток.

Ядро претерпевает следующие изменения.

Кариопикноз - сморщивание ядра, потерявшего влагу. Нуклеиновые кислоты в виде глыбок выходят из ядра в цитоплазму. Начинается его распад - кариорексис. Наконец, ядерное ве-щество растворяется - наступает кариолизис. В некротизированных клетках нет ядер. Это один из основных признаков некроза, который отличает его от дистрофии (при дистрофии ядра остаются неизменными).

Подобная динамика некротических изменений наблюдается в цитоплазме. Вначале происхо-дит плазмокоагуляция - обезвоживание, затем плазморексис - распад плазмы на глыбки, и, наконец, плазмолизис - растворяется вся клетка.

Формы некроза

Различают следующие формы некроза: сухой некроз, влажный некроз, инфаркт, секвестр и гангрена.

Для сухого некроза (коагуляционного) характерно преобладание процессов дегидратации, уплотнения. К сухому некрозу относится творожистый и фибриноидный некроз.

• Творожистый некроз характеризуется тем, что его участки сухие, белесоватые, крошатся, напоминают творог. Развивается при туберкулезе.

• Фибриноидный некроз характеризуется пропитыванием соединительной ткани фибриноге-ном, который превращается в фибрин. В результате происходит дезорганизация соедини-тельной ткани, волокна ее разрушаются, уплотняются, происходит образование сухого некроза, которому способствует богатство ткани белками.

Влажный некроз (колликвационный) характеризуется расплавлением и гидратацией тка-ни. Наблюдается в тканях с большим количеством

воды. Примером влажного некроза является размягчение серого вещества головного мозга. В исходе влажного некроза образуется киста.

Инфаркт - некроз тканей, возникший при нарушении кровообращения любого органа. Ин-фаркт миокарда развивается вследствие тромбоза, эмболии, спазма артерии конечного типа. В постнекротическую стадию формируется демаркационная зона из лейкоцитов окружаю-щей области, а между отдельными кардиомиоцитами начинается организация рубца.

При развитии осложнений возможно расплавление ткани в зоне инфаркта, что приводит к разрыву стенки желудочка и к смерти. При отрыве тромботических масс возможна тром-боэмболия сосудов мозга или других органов.

Секвестр - участок мертвой ткани, который не подвергается аутоли-зу, не замещается со-единительной тканью и свободно располагается среди живых тканей. Как правило, при наличии секвестра развивается гнойное воспаление с образованием свищей.

Гангрена - некроз тканей, соприкасающихся с внешней средой. Некротизированные ткани отличаются черным или бурым цветом, так как при соприкосновении их с внешней средой кровяные пигменты окисляются с образованием сернистого железа.

Различают три вида гангрены: сухая гангрена, влажная гангрена и пролежни.

• Сухая гангрена сопровождается мумификацией, хорошо выраженной демаркационной зо-ной воспаления, частая локализация - конечности

• Влажная гангрена развивается при инфицировании погибшей ткани бактериями, обычно анаэробными. Ткань при этом набухает, становится отечной, демаркационная зона воспале-ния не определяется. Возникает в кишечнике, легких, матке, конечностях. Гангре-на не развивается в мозге, легких, матке, если нет открытой травмы.

• Пролежень возникает вследствие трофоневротических нарушений у ослабленных лежачих больных на участках тела, подвергающихся наибольшему давлению.

Исходы некроза

При благоприятном исходе некротизированная ткань подвергается ферментативному рас-плавлению, в котором большая роль принадлежит лейкоцитам, поступающим из демаркаци-онной зоны. Образующийся дефект замещается соединительной тканью, которая прорастает и в нерассосавшиеся некро-тизированные ткани, образуя на их месте рубец (организация). Иногда соединительная ткань вокруг зоны некроза образует капсулу (инкапсуляция). Нередко в некротизированные массы откладывается известь (петрификация участка некроза).

При гангренах пальцев конечностей может происходить самопроизвольная ампутация (отде-ление) омертвевших и мумифицированных частей - мутиляция.

АПОПТОЗ

Апоптоз - генетически запрограммированная смерть клеток в живом организме. Это форма смерти, при которой устраняются отдельные клетки из живой ткани. Основная роль апоптоза в норме - это установление нужного равновесия между процессами пролиферации и гибелью клеток, что в одних ситуациях обеспечивает стабильное состояние организма, в других - рост, в третьих - атрофию тканей и органов. Поддержание различных органов и тканей в здо-ровом состоянии невозможно без естественного физиологического обновления, а следова-тельно, без смерти отдельных клеток.

Апоптоз - это биохимически специфический тип гибели клеток, который характеризуется активизацией нелизосомальных ферментов, расщепляющих ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Образовавшиеся фрагменты клеток - апоптозные тела - фагоцитируются близле-жащими клетками (как паренхиматозными, так и стромальными). Апоптоз не сопровождает-ся развитием воспаления.

Доказана прямая связь апоптоза и многих патологических состояний. Ведется разработка ле-карственных средств, которые смогут регулировать апоптоз, откроют новые возможности в лечении злокачественных опухолей, вирусных инфекций, некоторых заболеваний нервной системы.

АТРОФИЯ

Атрофией называют уменьшение органа или ткани в объеме с ослаблением или прекращени-ем их функции. Различают физиологическую и патологическую атрофию.

Физиологическая атрофия сопровождает нормальную жизнь человека. Например, атрофи-руются пупочные сосуды после рождения, половые железы у стариков, постепенно атрофи-руются мышцы у пожилых людей.

Патологическая атрофия связана с заболеваниями и травмами, развивается в любом воз-расте.

Атрофия может иметь общий характер, распространяясь на весь организм, или же возникать в каком-то органе или системе и носить местный характер.

Общая атрофия наступает при недостаточном поступлении в организм питательных ве-ществ или при нарушении их усвоения (алиментарная атрофия), а также при злокачествен-ных опухолях. При злокачественных опухолях образуется ФНО, который приводит к преоб-ладанию катаболических процессов в организме и к мобилизации жиров из жировых депо.

При поражении головного мозга наступает церебральное истощение. Причиной истощения с атрофией многих органов являются заболения ЦНС и эндокринной системы.

Для больных с истощением характерны исхудания, отсутствие подкожно-жировой клетчат-ки. При гистологическом исследовании органов отмечаются дистрофические изменения в клетках и разрастание стомы.

Местная атрофия - атрофия отдельных органов или части тела. Она возникает вследствие разных причин. В зависимости от характера атрофии различают следующие виды местной атрофии: дисфункциональную, от недостатка кровоснабжения, от давления на орган извне, от воздействия химических и физических факторов, нейрогенную.

Атрофия от бездействия возникает от снижения функции. К тканям притекает меньше кро-ви, метаболизм в них снижен, клетки уменьшаются в объеме.

Атрофия от недостатка кровоснабжения развивается обычно вследствие сужения питаю-щих органы артерий. Например, атеросклероз сосудов головного мозга приводит к его атро-фии, сопровождающейся слабоумием.

Атрофия от давления происходит в органах и тканях, которые испытывают длительное давление от опухоли. При закупорке мочеточника камнем моча скапливается в лоханке и да-вит на паренхиму почки - она атрофируется, замещается соединительной тканью.

Нейрогенная атрофия связана с нарушением иннервации органов, изменением трофическо-го влияния нервной системы на ткань. При поражении спинного мозга, воспалении перифе-рических нервов происходит атрофия скелетной мускулатуры.

В тех случаях, когда атрофия органов выражена умеренно, при устранении причины, ее вы-звавшей, нередко восстанавливается структура и функция органа.

Часто атрофия сопровождается увеличением вакуолей и лизосом, которые содержат клеточ-ные фрагменты. Некоторые клеточные обломки не перевариваются, сохраняясь в виде телец в своеобразных клеточных саркофагах. Примером таких остаточных телец служат гранулы липофусцина. Накапливаясь в большом количестве, они придают ткани коричневую окраску. Сочетание атрофии органов (сердца или печени) с атрофией при истощении (кахексия) назы-вают бурой атрофией