Типовые патологические процессы
НАРУШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
Download 1.03 Mb. Pdf ko'rish
|
elib667
|
9.5. НАРУШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
Нарушения обмена энергии в виде макроэргов лежат в основе боль- шинства функциональных и органических нарушений органов и тканей. 122 Они могут возникать на всех этапах энергетических превращений вслед- ствие отсутствия или недостатка субстрата, изменения количества или ак- тивности ферментов, в связи с генетическими дефектами, действием инги- биторов ферментов эндо- и экзогенного происхождения, недостаточным поступлением в организм незаменимых аминокислот, жирных кислот, ви- таминов, микроэлементов и других веществ, необходимых для осуществ- ления метаболических процессов или в результате повреждения регуля- торных систем. Нормальное течение обменных процессов на молекулярном уровне обусловлено динамическим взаимодействием процессов катаболизма и анаболизма. Катаболизм может совершаться внеклеточно с помощью пищевари- тельных ферментов и внутриклеточно при участии лизосомальных гидро- лаз. Внутриклеточному распаду подвергаются собственные макромолеку- лы, имеющие конформационные нарушения, приобретенные в результате случайных ошибок синтеза либо других повреждений, в частности пере- кисного окисления. Продукты их распада используются клеткой для синте- за других компонентов. Генетическая недостаточность лизосомальных ферментов приводит к возникновению болезней накопления (мукополиса- харидозы, сфинголипидозы, гликогенозы). Частным примером внеклеточного распада макромолекул является протеолиз, который обеспечивает повышение функциональной активности ферментов, гормонов, нуклеиновых кислот, первоначально синтезирую- щихся в форме предшественников с большей молекулярной массой, чем у основной функционально активной молекулы (например, проинсулин – инсулин). Ферментативный процесс такого типа называется ограниченным протеолизом. Характерным примером его является функционирование каскадных систем: системы комплемента, свертывания крови, фибриноли- за, кининовой системы. Наиболее эффективным в энергетическом отношении является окис- ление продуктов обмена в цикле Кребса, менее эффективными – Р- окисление, гликолиз. При нарушении катаболических процессов прежде всего страдает ре- генерация АТФ, а также поступление необходимых для биосинтетических 123 процессов (анаболизма) субстратов. В свою очередь, повреждение анабо- лических процессов приводит к нарушению воспроизведения функцио- нально важных соединений – ферментов, гормонов, необходимых для осуществления катаболизма. Наиболее выраженные нарушения катабо- лизма наблюдаются при повреждении системы биологического окисления или механизмов сопряжения дыхания и окислительного фосфорилирова- ния. Примерно на две трети сокращается выработка энергии при блокиро- вании цикла трикарбоновых кислот (ингибирование фермента цитратсин- тазы, дефицит пантотеновой кислоты, гипоксия). Ослабление гликолити- ческих процессов, например при сахарном диабете, нарушает использова- ние углеводов, ведет к гипергликемии, переключению энергетики на липи- ды и белки, угнетению цикла трикарбоновых кислот (дефицит щавелево- уксусной кислоты), усилению распада белков, кетогенезу и т.д. Нарушение гликолитических процессов отрицательно сказывается на возможности ор- ганизма адаптироваться к гипоксии. Степень сопряженности дыхания и фосфорилирования в клетках яв- ляется регулируемым процессом, связанным с состоянием митохондрий. В составе митохондриальных мембран имеются контрактильные белки, ана- логичные актомиозиновому комплексу, которые обусловливают возмож- ность активного «сокращения» или «набухания» митохондрий (С.А. Ней- фах). В патологических условиях при нарушении сократительных свойств, как это бывает в раковых клетках, митохондрии могут длительное время находиться в набухшем состоянии. Это также способствует выходу факто- ров, стимулирующих гликолиз, усиливающих гликолитический путь обме- на в тканях. В некоторых условиях, особенно связанных с необходимостью под- держания постоянной температуры тела, например при действии холода, организм нуждается в срочной мобилизации тепла, которая происходит путем разобщения окислительного фосфорилирования и повышения удельного веса свободного окисления. К разобщающим факторам относят- ся: паратирин, прогестерон, гормон роста, вазопрессин, некоторые компо- ненты дыхательной цепи, динитрофенол, урамицидин и др. 124 Особый интерес представляют данные о разобщающем эффекте бак- териальной интоксикации – дифтерийного токсина, золотистого стафило- кокка. Калоригенный эффект тироксина тоже объяснялся разобщением окис- ления и фосфорилирования. Однако это не подтвердилось, хотя тироксин и вызывает существенные изменения в митохондриях, в том числе и набуха- ние. Предполагается, что повышение теплопродукции при гипертиреозе связано с увеличением массы митохондрий и повышением активности окислительных ферментов. По-видимому, определенный вклад в этот про- цесс вносит одновременная стимуляция ана- и катаболических процессов, в связи с чем энергия, направляемая на процессы синтеза, бесполезно рас- сеивается и ресинтез АТФ затрудняется. Окислительное фосфорилирование существенно нарушается при ави- таминозах, особенно группы В, поскольку многие из витаминов этой груп- пы входят в состав коферментов цикла трикарбоновых кислот и переноса электронов вдыхательной цепи. При болезни бери-бери, вызванной отсутствием или недостаточно- стью тиамина, нарушается цикл Кребса и тем самым уменьшается количе- ство субстратного материала для дыхательной цепи. Судороги и психозы, наблюдаемые при этом, являются клиническими симптомами нарушения биологического окисления в мозге. Нарушения в дыхательной цепи, свя- занные с отсутствием никотинамидных и флавиновых дегидрогеназ, наблюдаются при пеллагре и арибофлавинозе. Биоэнергетические процессы нарушаются при многих вирусных забо- леваниях, в частности при вирусном гепатите, когда вирус использует для нужд своего роста ряд жизненно необходимых веществ (АТФ, АМФ, ри- бонуклеиновые кислоты, ацетил-СоА и др.). Дефицит рибонуклеиновых кислот приводит к нарушению синтеза белков клетки, в частности клеточ- ных ферментов, а расходование свободных нуклеотидов – к недостаточно- му образованию НАД и НАДФН. Глубокие нарушения энергетического обмена возникают при диабете. При этом значительно уменьшается выработка макроергических соедине- ний в связи с нарушением дыхательной цепи, обусловленным ограничени- ем мощности цикла Кребса. |
