Метаболическая модель взаимосвязи между обменом веществ при обменных заболеваниях

МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ОБМЕНОМ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОБМЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

ТОО  Fucoidan-World, Алматы, Казахстан

E-mail: *****@***ru

Правительство РФ одной из важнейших задач медицины на эти годы поставила вопрос о выяснении причин высокого уровня хронических неинфекционных заболеваний (диабет, ожирение, гипертония), которые приняли характер эпидемии и требуют больших материальных затрат на их лечение. Поэтому выяснение причин развития этих заболеваний и разработка адекватных профилактических и лечебных мероприятий имеют не только большое научное, но и важное социальное значение.

Обменные процессы в организме взаимосвязаны. В этом плане моделирование важный аспект для уточнения механизма их связи и разработки механизмов их регуляции в норме и при патологии. Нами разработана концептуальная модель взаимосвязи между обменом белков, жиров и углеводов в зависимости от путей транспорта углеродного скелета и этапов взаимосвязи между процессами образования и утилизации энергии при различной обеспеченности организма в энергии глюкозы  (рис.1.).

Рисунок 1 – Взаимосвязь между обменом белков, жиров и углеводов в зависимости от путей транспорта углеродного скелета и этапов взаимосвязи между этапами образования и утилизации энергии АТФ в абсорбтивный период (синие стрелки) и постабсорбтивный период (красные стрелки)

Глюкоза поставлена наверху модели, так как является ключевым энергетическим материалом и для поддержания ее гомеостаза включаются все обменные процессы, все системы их регуляции (нервная, гормональная, сигнальная, цитокиновая). При избыточном потоке энергии (после еды, синие стрелки) включаются два анаболических процесса (синтез белка и липидов) и один катаболический (окисление глюкозы). Между процессами окисления глюкозы и синтезом белка выявляется взаимосвязь на этапе образования и утилизации энергии АТФ. При низкой скорости образования АТФ (при дефиците в рационе углеводов) снижается скорость синтеза белка, что приводит к снижению включения аминокислот в белок и происходит их накопление, т. е. развиваются проявления гипераминоацидемии. Напротив, при недостатке в рационе белка уменьшается величина синтеза белка и снижается потребность в энергии АТФ и блокируются пути образования энергии или ингибируется гликолиз, т. е. снижается величина поступления глюкозы в клетку, что приводит к ее накоплению в крови (гипергликемия).

Используя несложный биохимический скрининг можно разработать персонифицированный рацион питания для выяснения соотношения макронутриентов для каждого индивидуума в зависимости от его метаболических характеристик, географических характеристик, вида трудовой деятельности, экологических факторов и времени года. Это динамический подход, тогда как сейчас пытаются разработать генетический, который довольно дорогой и пока оправдывает себя на 7 – 60%. Особенно это важно при разработке рациона питания при обменных заболеваниях, так как нарушение гомеостаза углеводов и липидов лежит в основе развития диабета и ожирения.

Перед следующим приемом пищи (красные стрелки) основная задача организма эндогенный синтез глюкозы, субстратом для которого являются аминокислоты, а энергетически этот процесс обеспечивается за счет окисления  глюкозы.

Далее нами была разработана модель развития обменных заболеваний, которая позволяет не только разобраться в механизме их образования, но открывает практические пути по профилактике и лечению (рис.2).

Рисунок 2 – Междисциплинарная модель взаимосвязи между метаболизмом глюкозы и развитием обменных заболеваний

Как уже упоминалось ранее, основным энергетическим источником является глюкоза, а основным ее потребителем при стимуляции инсулином являются скелетные мышцы. При саркопении (уменьшении мышечной массы, например с возрастом) происходит снижение величины поглощения глюкозы мышцами (инсулинрезистентность), что ведет к ее повышению в крови (гипергликемии). В ответ на глюкозы идет стимуляции секреции инсулина и его повышение в крови (инсулинемия), т. е. развиваются основные симптомы сахарного диабета.  Под влиянием инсулина идет сброс углеродного скелета глюкозы в жиры и развивается гиперлипидемия, а далее происходит отложение жиров и развивается ожирение. В жировую ткань идет миграция макрофагов и происходит секреция воспалительных цитокинов (ИЛ-6, ФНО) или развивается воспаление, поэтому диабет и ожирение относятся к заболеваниям вялотекущего хронического воспаления. Воспалительные цитокины поступают в печень, и идет секреция СРБ (С реактивного белка), который способствует повышению артериального давления и развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Прервать эту цепочку можно или посредством уменьшения потребления углеводов или за счет увеличения физической активности. Однако не менее действенный способ – это использование технологий по улучшению синтеза белка или увеличению мышечной массы.

Таким образом, моделирование метаболических процессов, особенно последовательность их протекания и взаимосвязи, позволит разработать адекватные способы профилактических и лечебных мероприятий и сдвинуть с мертвой точки актуальную в настоящее время проблему борьбы с ожирением и диабетом.

Сведения об авторах

– дмн, проф., дата рождения 21.06. 1939  *****@***ru  [phone]