ЛЕКЦІЯ N9
Тема: ” Паренхіматозні вуглеводні дистрофії”
ПЛАН
1. Порушення вуглеводного обміну.
2. Класифікація та характеристика паренхіматозних вуглеводних дистрофій:
- глікогенові;
- спадкові глікогенози;
- слизові.
Порушення вуглеводного обміну
Загальновідомо, що між жировим і вуглеводним обмінами існує особливий взаємозв’язок, побудований за принципом саморегуляції. Адаптацію вуглеводно-жирових взаємовідносин до конкретних умов життєдіяльності здійснюють нервова й ендокринна системи. Коли глюкоза є в надлишку, частина жирних кислот виключається з метаболізму і відкладається у вигляді тригліцеридів у жировій тканині. Якщо ж рівень глюкози у крові низький (наприклад, при голодуванні) або якщо вона не може бути метаболізована при цукровому діабеті, тригліцериди розщеплюються до жирних кислот, які виводяться у кров і утилізуються замість глюкози як джерела енергії.
Вуглеводи - легко засвоюваний енергетичний матеріал. У тварин вони складають 2% від маси тіла. Добова потреба вуглеводів становить для дорослих людей, що займаються розумовою діяльностю 430 г, тоді як для людей, що займаються фізічною роботою – 630 г. 75% вуглеводів оксилюються до вуглекислого газу та води, 25% - перетворюються на жири, лише 5% запасаються у вигляді глікогену. Кожні 100 г надлишкових вуглеводів понад норми дадуть ще 30 г жирів.
Полі - й дисахариди їжі (крохмаль, лактоза, сахароза, мальтоза) розщеплюються ферментами слини і підшлункового соку. У формі простих вуглеводів (моносахаридів - глюкози, фруктози і галактози) вони всмоктуються у кров. З усіх вуглеводів легше за все всмоктуюються гексози. Травлення вуглеводів страждає в усіх випадках, коли ферменти підшлункової залози не утворюються або не виводяться у 12-палу кишку.
Всмоктування моносахаридів забезпечується процесами фосфорилювання і дефосфорилювання в енетероцитах кишечника. Всі фактори, що їх порушує (запалення, пухлини, зменшення продукції глюкокортикоїдів, отруєння флоридзином або монойодацетатом), обмежує швидкість всмоктування моносахаридів. У дітей відомі і спадкові синдроми, що характеризуються порушенням всмоктування. Усі вони мають спільні ознаки: діарея, здуття живота, біль у кишечнику. Зневоднення може стати причиною смерті.
Моносахариди, що всмокталися, використовується клітиною для синтезу АТФ. Частина їх полімеризується і відкладається про запас у формі глікогену, головним чином у печінці й м’язах. Глікоген м’язів забезпечує енергією виконання фізичної роботи. Печінка виконує функцію безперебій-ного постачальника глюкози для мозку й еритроцитів.
Синтез глікогену потребує енергетичних затрат, тому всі стани, що супроводжуються гіпоксією, виснажують глікогенові депо. До них належать розлади зовнішнього дихання, анемія, серцева недостатність, отруєння сполуками, які блокують дихальні ферменти: сірководнем, чадним газом, наркотиками, чотирихлористим вуглецем, фосфором. Зменшуються резерви глікогену при авітамінозах і деяких ендокринних захворюваннях (цукровий діабет, тиреотоксикоз). У хворих із важкою патологією (інфекції, інтоксикації, гепатит, шок) сповільнений синтез глікогену поєднується з посиленим розпадом.
Найважливішим показником, який характеризує стан вуглеводного обміну, є рівень цукру в крові. У здорових людей він складає 4,4-6,6 ммоль/л. Ця величина є результатом складної взаємодії багатьох зовнішніх і внутрішніх впливів. Вона відображає баланс між сумарним об’ємом глюкози, яка надходить ззовні та синтезується й об’ємом глюкози, яка утилізується клітинами. Рівень глюкози в крові відображає також регуляторний вплив на вуглеводний обмін із боку нервової системи й ендокринних залоз - аденогіпофіза (соматотропний, тиреотропний і адренокортикотропний гормони), кори надниркових залоз (кортизол), мозкового шару надниркових залоз (адреналін), a - і b-клітин острівців підшлункової залози (глюкагон, інсулін), щитовидної залози (тироксин, трийодтиронін). Серед усіх перелічених гормонів тільки інсулін знижує вміст глюкози в крові, решта - підвищують.
Хвороби, що перебігають із порушенням вуглеводного обміну, можуть супроводжуватися як підвищенням концентрації цукру в крові (гіперглікемія), так і зниженням її (гіпоглікемія).
Печінка людини депонує приблизно 70–150 г глікогену. Якщо гіперглі
кемія зумовлена переважно його розпадом, то вона короткочасна і не досягає високого рівня. Такою гіперглікемією супроводжуються психічні перевантаження, хвилювання, важкі душевні потрясіння. Тому її називають емоційною. Вона має фізіологічне, адаптаційне значення.
Стійка гіперглікемія виникає тоді, коли у кров хронічно надходить більше глюкози, ніж її використовують клітини. Гіперглікемію цього типу часто виявляють у хворих з ендокринною патологією. Такі гормони, як адреналін, кортизол та інші, з одного боку, стимулюють глікогеноліз (розпад глікогену) і гліконеогенез, а з іншого - перешкоджають переходу глюкози в глікоген і жири.
Рівень цукру зростає також після споживання великої кількості вуглеводів (харчова, або аліментарна, гіперглікемія). Цей факт давно знайшов застосування в діагностиці. Хворому дають натщесерце 50-100 г глюкози. При цьому визначають її рівень у крові до і після вуглеводного навантаження. У здорової людини глікемія досягає максимуму через 30-45 хв, а далі поступово знижується. Через 2 год вона повертається до норми, а через 3 год - навіть трохи нижче внаслідок реактивного посилення продукції інсуліну. Цю пробу називають глюкозотолерантним тестом, а криву, яка характеризує динаміку концентрації глюкози після навантаження, - глікемічною кривою. За допомогою цієї проби визначають здатність організму засвоювати глюкозу, іншими словами - толерантність до неї. Максимальну кількість глюкози, яка може бути засвоєна без появи її в сечі, називають межею асиміляції цукру. Вона дорівнює 160-180 г. Тривале підвищення рівня глюкози в крові після вуглеводного навантаження і пізнє повернення його до початкового значення свідчать про порушену асиміляцію вуглеводів і про зниження толерантності. Отже, ткаим методом вдається виявити приховані форми порушень вуглеводного обміну. Коли концентрація глюкози в крові перевищить так званий нирковий поріг (8-10 ммоль/л), вона з’являється в сечі (глюкозурія).
Зниження вмісту цукру в крові менше 4,4 ммоль/л називається гіпоглікемією. Вона відзначається стабільністю у хворих із деякими ендокринними розладами. Тут слід назвати інсулому - пухлину острівців підшлункової залози, яка виробляє інсулін, а також недостатність функції передньої частки гіпофіза і надниркових залоз. Багато глюкози утилізується при важкій фізичній праці. Запаси глікогену швидко виснажуються, і якщо вуглеводи не поповнюються ззовні, рівень їх у крові знижується (наприклад, у спортсменів на марафонській дистанції).
У депонуванні глікогену провідну роль відіграє печінка, тому пошкодження цього органа неодмінно позначається на рівні глюкози в крові. Зокрема, запобігають відкладанню запасів глікогену гепатотропні отрути (чотирихлористий вуглець, хлороформ, фосфор), які викликають загибель печінкової паренхіми. Те ж саме спостерігається при цирозі. Особлива ситуація складається у хворих при глікогенозах, коли наявний y депо глікоген не може бути розщеплений до глюкози.
Гіпоглікемія негативно впливає на діяльність тих органів, які покривають свої енергетичні затрати майже виключно за рахунок глюкози. них належать мозок, нирки, мозковий шар надниркових залоз, чоловічі статеві залози, еритроцити. Найбільше страждає головний мозок. Лише в умовах голодування він спроможний перейти на альтернативне джерело енергії - кетонові тіла.
Розлади вуглеводного обміну найповніше проявляються у хворих на цукровий діабет. Причина хвороби - абсолютна або відносна недостатність інсуліну. За цих умов клітини неспроможні використати глюкозу як енергетичне джерело.
Паренхіматозні вуглеводні дистрофії
Для гістохімічної ідентифікації вуглеводів використовують різні гістохімічні методи. Полісахариди, глікозаміноглікани і глікопротеїди виявляються ШИК-реакцією. Суть реакції полягає в тому, що після окислення йодною кислотою (або реакції з перйодатом) альдегіди, які утворюються, дають з фуксином Шиффа червоне забарвлення. Виявлення глікогену ШИК-реакцію доповнюється ферментативним контролем - обробкою зрізів амілазою. Глікоген забарвлюється карміном Беста в червоний колір. Глікозаміноглікани і глікопротеїди визначають за допомогою ряду методів, з яких найбільш часто застосовують забарвлення толуїдиновим синім або метиленовим синім. Ці забарвлення дозволяють виявляти хромотропні речовини, що дають реакцію метахромазії. Обробка зрізів тканини гіалуронідазами (бактеріальною, тестикулярною) з наступним забарвленням тими ж барвниками дозволяє диференціювати різні глікозаміноглікани.
Паренхіматозні вуглеводні дистрофії мають деякі особливості, які залежать від виду вуглеводів, що виявляються в клітинах та тканинах.
Розрізняють наступні вуглеводи:
1. Полісахариди, які представлені в тканинах глікогеном.
2. Глікозаміноглікани (мукополісахариди) - нейтральні, що міцно по-
в’язані з білками, і кислі, до яких відносяться гіалуронова, хондроітинсірчана кислоти та гепарин.
3. Глікопротеїди, особливими представниками яких є муцини та мукоїди; муцини є основною складовою частиною слизу, мукоїди - входять до складу різних тканин.
Виходячи з наведеної класифікації, розрізняють паренхіматозні вуглеводні дистрофії, пов’язані з порушенням обміну глікогену та, відповідно, глюкопротеїдів (слизова дистрофія).
Паренхіматозні вуглеводні дистрофії,
пов’язані з порушенням обміну глікогену
Основні запаси глікогену знаходяться в печінці і скелетних м’язах. Глікоген печінки і м’язів витрачається залежно від потреб організму (лабільний глікоген). Глікоген нервових клітин, провідної системи серця, аорти, ендотелію, епітеліальних покривів, слизової оболонки матки, сполучної тканини, ембріональних тканин, хряща є необхідним компонентом клітин і його вміст не зазнає помітних змін (стабільний глікоген). Однак ділення глікогену на лабільний і стабільний умовне.
Регулювання обміну вуглеводів здійснюється нейроендокринною системою. Основна роль належить гіпоталамічній ділянці, гіпофізу (АКТГ, тиреотропний, соматотропний гормони), b-клітинам острівців підшлункової залози (інсулін), наднирковим залозам (глюкокортикоїди, адреналін) і щитовидній залозі.
Морфологічними проявами порушень обміну глікогену є збільшення або зменшення його кількості в тих місцях, де він наявний в нормі (печінка), або появою його в тих місцях, де він не трапляється (нирки).
При цукровому діабеті порушується використання глюкози тканинами, збільшується її вміст у крові (гіперглікемія) і виведення з сечею (глюкозурія). Тканинні запаси глікогену різко зменшуються. Це першочергово стосується печінки, в якій порушується синтез глікогену, що призводить до інфільтрації її жиром - розвивається жирова дистрофія печінки; при цьому в ядрах гепатоцитів появляються включення глікогену, вони стають світлими (їх описують як “порожні” ядра).
З глюкозурією пов’язані характерні зміни нирок при діабеті. Вони виражаються в глікогенній інфільтрації епітелію канальців, головним чином вузького і дистального сегментів. Епітелій стає високим, зі світлою пінявою цитоплазмою; зерна глікогену видно і в просвіті канальців. Ці зміни відображають стан синтезу глікогену (полімеризація глюкози) в канальцевому епітелії при резорбції багатоо глюкозою ультрафільтрату плазми.
При діабеті страждають не тільки ниркові канальці, але й клубочки, їхні капілярні петлі, базальна мембрана яких стає значно більш проникною для глюкози і білків плазми. Виникає один із проявів діабетичної мікроангіопатії - інтеркапілярний (діабетичний) гломерулосклероз.
Спадкові глікогенози
Спадкові вуглеводні дистрофії, в основі яких лежать порушення обміну глікогену, називаються глікогенозами. Глікогенози зумовлені відсутністю або недостатністю ферменту, який бере участь у розщепленні глікогену, що депонується, і відносяться тому до спадкових ферментопатій, або хвороб накопичення. На сьогодні добре вивчені 6 типів глікогенозів, зумовлених спадковою недостатністю 6 різноманітних ферментів. Це хвороби Гірке (І тип), Помпе (II тип), Мак-Ардля (V тип) і Герса (VI тип), при яких структура глікогену, що накопичується в тканинах, не порушена, і хвороби Форбса-Корі (III тип) та Андерсена (IV тип), при яких вона різко змінена.
Морфологічна діагностика глікогенозу того чи іншого типу можлива при дослідженні біопсії за допомогою гістоферментних методів, а також з урахуванням локалізації глікогену, який нагромаджується.
Назва хвороби | Дефіцит ферменту | Локалізація накопичень глікогену | |
Без порушення структури глікогену | |||
Гірке (1 тип) Помпе (ІІ тип) Мак-Ардля (V - тип) Герса (VI-тип) | Глюкозо-6-осфатаза Кисла a-глюкозидаза Система фосфорилаз м’язів Фосфорилаза печінки | Печінка, нирки Гладкі та скелетні м’язи, міокард Скелетні м’язи Печінка | |
З порушенням структури глікогену | |||
Форбса-Корі, ліміт- декстриноз (III тип) Андерсена, аміло- пектиноз (IV тип) | Аміло-1,6-глюкозидаза Аміло-(1,4-1,6)-транс- глюкозидаза | Печінка, м’язи, серце Печінка, селезінка, лімфатичні вузли |
|
Вуглеводні дистрофії, пов’язані з порушенням
обміну глікопротеїдів
При порушенні обміну глікопротеїдів в клітинах або в міжклітинній речовині відбувається накопичення муцинів і мукоїдів, які називаються також слизовими або слизоподібними речовинами. У зв’язку з цим при порушенні обміну глікопротеїдів говорять про слизову дистрофію.
При мікроскопічному дослідженні виявляють не тільки посилене слизоутворення, але й зміни фізико-хімічних властивостей слизу. Багато секретуючих клітин гинуть і десквамуються, вивідні протоки залоз обтуруються слизом, що призводить до розвитку кіст. Нерідко в цих випадках приєднується запалення. Слиз може закривати просвіти бронхів, наслідком чого є виникнення ателектазів і вогнищ пневмонії. Ателектаз -
Інколи в залозистих структурах накопичується не істинний слиз, а слизоподібні речовини (псевдомуцини). Ці речовини можуть ущільнююються і мають вигляд колоїду. Тоді говорять про колоїдну дистрофію, яка спостерігається, наприклад, при колоїдному зобі.
Причини слизової дистрофії різні, але найчастіше це запалення слизових оболонок в результаті дії різних патогенних подразників (катаральне запалення).
Слизова дистрофія лежить в основі спадкового системного захворювання, яке називається муковісцидозом. Для нього характерна зміна якості слизу, що виділяється епітелієм слизових залоз: слиз стає густим і в’язким, він погано виводиться, що зумовлює розвиток ретенційних кіст і склерозу (кістозний фіброз). Ця патологія характерна для екзокринного апарату підшлункової залози, залоз бронхіального дерева, травного та сечовивідного тракту, жовчних шляхів, потових й слізних залоз.
Наслідки слизової дистрофії визначаються ступенем і тривалістю підвищеного слизоутворення. В одних випадках регенерація епітелію призводить до повного відновлення слизової оболонки, в інших - вона атрофується, потім склерозується, що, природно, відбивається на функції органа.
