ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ОСНОВНОГО ОБМЕНА
Живое существо способно жить только в той атмосфере, в которой может гореть огонь. Leonardo di ser Piero da Vinci April 15, 1452 – May 2, 1519
ОСНОВНОЙ ОБМЕН (BMR - basal metabolic rate или чаще RMR - resting metabolic rate): лабораторный показатель, характеризующий сумму энерготрат организма в стандартных условиях, приближенных к наиболее экономичному режиму жизнедеятельности. (Понятие введено в медицину Magnus-Levy A. в 1895 г. ) Или:
Количество тепла, выделяемого организмом в условиях покоя, температурного оптимума, натощак, отнесенное к единице массы или единице поверхности тела за сутки (ккал/кв. м/сут).
Метод измерения уровня основного обмена – калориметрия: прямая, непрямая.
калориметрическая камера В. В. Пашутин М. Рубнер
Количество C, H, N в составе пищевых продуктов определяет то количество кислорода, которое пойдет на окисление субстрата до конечных продуктов (СО 2 и Н 2 О).
При сжигании избытка субстрата в 1 л кислорода тепловой эффект будет лимитироваться кислородом.
Калорический эквивалент кислорода (КЭК) – то количество тепла, которое выделяется при использовании 1 л кислорода для окисления избытка субстрата. При смешанной сбалансированной 4, 825 ккал/л. диете у здоровых –
Правило поверхности Затраты энергии теплокровными животными пропорциональны величине поверхности тела. Для определения поверхности тела (R) применяется формула: 2/3 R = К • BW(масса тела)
Произведение калорического эквивалента кислорода и суточного потребления кислорода в литрах, отнесенное к единице поверхности тела, дает основной обмен в тепловых единицах.
ТИРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ И ТЕПЛОПРОДУКЦИЯ
Калоригенный эффект тироидных гормонов обусловлен следующими механизмами: Т 3 повышает скорость синтеза м. РНК для Na+, K+ АТФазы → стимуляция активности насоса → усиление распада АТФ → вторичное стимулирование теплопродукции и сопряженного фосфорилирования.
УАБАИН ( специфческий ингибитор натриевого насоса) и ДЕФИЦИТ Na и K (активаторы насоса) почти полностью снимают калоригенный эффект тироидных гормонов.
Тироидные гормоны разобщают окисление и фосфорилирование. В условиях гипертироза первое звено фосфорилирования (на этапе NAD – FAD) разобщено, а второе звено фосфорилирования – латентно разобщено.
Тироидные гормоны индуцируют синтез митохондриальных белков, активирующих транспорт электронов (избирательно повышают активность митохондриального флавопротеида ГФДГ, что стимулирует работу глицерофосфатного челночного механизма по поставке электронов из цитоплазмы во внутримитохондриальную цепь транспорта электронов).
Т 3 И Т 4 пермиссируют эффекты катехоламинов.
МЕТАБЛИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
Дыхательный (ДК) Карбонурический Вакат кислорода Окислительный коэффициент мочи
Дыхательный коэффициент E. F. . Pfluger (1829 -1910) (Рейно, Рейзе, Пфлюгер) = отношение веса кислорода, выделенного из организма в составе СО 2, к весу поглощенного кислорода.
Величина ДК определяется окисляющимся субтратом: при чисто углеводном окислении ДК =1; при окислении жиров ДК = 0, 707; при окислении белков – 0, 809. Окисление стандартной диеты дает ДК = 0, 82.
Стандартная диета: 50% - углеводы, 30% - жиры, 20% - белки.
В ходе превращения субстрата, содержащего большее к-во кислорода (e. g. , углеводы), в субстрат, содержащий меньшее к-во кислорода (e. g. , жир), величина ДК может заметно возрастать ( 1, 0).
Карбонурический коэффициент (мочевой, Рубнера) = М. Рубнер (1854 – 1932) отношение содержания углерода к азоту в моче (C/N).
В норме величина карбонурического коэффициента несколько больше (0, 6 – 0, 7), чем соотношение углерода и азота в мочевине, поскольку с мочой всегда выводится некоторое количество дизоксидабельного кислорода.
Вакат кислорода (Гельмут, Мюллер) = количество кислорода, которое необходимо затратить, чтобы окислить все составные части мочи до максимальной степени окисления.
Окислительный коэффициент мочи = отношение Ваката кислорода к азоту мочи (вакат кислорода / N).
Карбонурия – повышение коэффициента C/N до 0, 9 и более за счет выделения в мочу недоокисленного углерода (дизоксидативная карбонурия, А. Биккель, Кауфман-Косла, 1926):
физиологическая ( гликогенная, липогенная, альбуминогенная); патологическая .
Примеры физиологической дизоксидативной карбонурии: грудные младенцы быстро наращивают клеточную массу за счет отложения азота белков, а теплопродукция осуществляется за счет окисления пищевых У и Ж; беременные задерживают азот для построения тканей плода при одновременном увеличенном выведении в мочу дизоксидабельного углерода.
В патологии (авитаминозы, сахарный диабет. . )чаще развивается гликогенная форма дизоксидативной карбонурии. Количество дизоксидабельного углерода в моче диабетика пропорционально массе тела.
Различие между физиологической и патологической гликогенной дизоксидативной карбонурией заключается в одновременных диаметрально противоположных изменениях ДК и С/N –коэффициента в патологии.
Общий принцип трактовки окислительных процессов на основании мочевого коэффициента: повышение указывает на ограничение интенсивности окислений, понижение - усиление окислительных процессов.
ГОЛОДАНИЕ
Голодание (субстратно-энергетическая недостаточность) – патологический процесс, обусловленный адаптацией к дефициту калорий, пищевых субстратов, незаменимых компонентов пищи.
В норме метаболические последствия насыщения (глюкоза, аминокислоты, СЖК) вызывают выброс В-клетками ПО инсулина и адипоцитами жировой ткани лептина.
Инсулин и лептин сдерживают выработку грелина эндокриноцитами ЖКТ, а на уровне гипоталамуса стимулируют нейроны насыщения к выделению нейропептидов, индуцирующих чувство сытости и подавляющие пищевое поведение.
Гормон наполненного желудка оксинтомодулин и пептид YY 3 -36 (PYY), производимый в тонкой кишке, а также – панкреатический полипептид PP-клеток ПО усиливают грелин-подавляющее действие инсулина.
Стимуляция аппетита при голодании обусловлена действием гормона ЖКТ грелина, стимулирующего гипоталамические структуры, производящие нейропептид Y.
Классификация голодания По форме голодания: с водой без воды (абсолютное) По виду: полное неполное частичное
Е. С. Лондон (1868 - 1939) Полное голодание ( «эндогенное питание» по Лондону Е. С. ) Имеет место в эксперименте, при зимней спячке, при категорическом отказе от еды…
Неполное голодание (недоедание) Поступление в организм основных пищевых веществ недостаточно и калорически и пластически.
Голодание количественное и качественное По Л. Р. Перельману, полное и неполное голодание следует объединить в группу количественное, Л. Р. Перельман (1900 - 1969) в противоположность частичному, или качественному голоданию.
Частичное (качественное) голодание = несбалансированное питание с дефицитом или полным исключением из диеты какихто ингредиентов, при достаточном калорическом обеспечении организма.
Традиционно крайний вариант белковой алиментарной недостаточности классифицируют квашиоркор, а как состояние с общей белковокалорийной недостаточностью – как маразм.
Рассмотрим процессы, которые произойдут в организме здорового упитанного взрослого при полном голодании с водой.
В этом случае на основании того, какой субстрат по-преимуществу окисляется в организме, весь период голодания можно разделить на три этапа: окисление углеводов, окисление жиров, окисление белков.
I период ( «горят» углеводы) Отсутствие пищи снижение уровня глюкозы крови ПО снижение секреции инсулина и возрастание секреции глюкагона стимуляция гликогенолиза в печени.
Глюкозы печеночного гликогена в среднем хватает на 12 - 24 часа. ДК стремится к единице (в норме 0. 82), мочевой коэффициент остается постоянным (не изменяется).
А. А. Богомолец (1881 -1946) II период ( «горят» жиры) Истощение запаса гликогена обусловливает включение иных механизмов обеспечения потребностей в энергии. Чувство голода достигает большой интенсивности и становится стрессором (формируется «пищевая доминанта» по А. А. Богомольцу)
Изменяется гормональный статус: помимо сниженных уровней инсулина и повышенных – глюкагона, появляются контринсулярные гормоны – гормоны стресса (АКТГ, СТГ, катехоламины, глюкокортикоиды, вазопрессин).
Особенностью гормонального статуса во второй период голодания является низкий уровень активных форм тироидных гормонов, что обусловлено, в конечном счете, низкими уровнями инсулина, поскольку работа пентозного цикла – поставщика восстановительных эквивалентов – определяется уровнем инсулина.
Восстановительные эквиваленты необходимы для нормального функционирования дейодиназы наружного кольца – фермента осуществляющего внутрицитоплазматическое дейодирование Т 4 в Т 3. В противном случае формируется неактивный, реверсивный р. Т 3, что и имеет место при голодании.
В результате происходит существенное снижение активности АТФаз всех клеток тела, что выражается в заметном ( не менее 10%) снижении уровня основного обмена в течение большей части второго периода.
Только мозг, гипофиз и плацента имеют спектр изоферментов дейодиназы, мало чувствительный к дефициту восстановительных эквивалентов. Эндокринно – метаболическая перестройка, связанная с режимом экономии, и обусловливает клинику данного периода голодания:
Общее поведение человека меняется в сторону снижения спонтанной активности. Мышечный тонус заметно снижен. Характерные симптомы – слабость, отсутствие желания двигаться, быстрая утомляемость. Снижается температура тела (гипотермия). Зябкость – ранний и частый симптом. Постоянный симптом – чувство голода.
Снижается лабильность проводящей системы сердца и развивается брадикардия (до 30 уд/мин). Снижается КД. Падает частота дыхательных движений. В почках падает натриевый градиент и как результат способность концентрировать мочу (полиурия, поллакурия – типичны для голодания).
Со стороны красной крови – полидефицитарная анемия чаще гипо -, реже – нормохромная, гипорегенераторная, нормобластическая (мегалобластическая в том случае, если резервы Вит. В 12 у голодающего были истощены до начала голодания).
В. Д. Цинзерлинг (1891 -1960) Со стороны иммуной системы – развивается вторичный иммунодефицит с глубоким дефектом Т – клеточных функций вплоть до анергии. Картину иммунодефицита дополняют снижение концентрации компонентов комплемента, лизоцима, интерферонов, Бактериальные и вирусные бронхиты, пневмонии, энтероколиты составляют полиинфекционный синдром (В. Д. Цинзерлинг, 1943).
Изменения в метаболизме: Длительная секреция глюкагона активирует гормончувствительную липазу, благодаря чему в гепатоцитах освобождается больше жирных кислот, окисляемых в печени.
АКТГ и катехоламины способствуют активации липазы жировой ткани: ЖК из жировых депо обеспечивают энергией периферические ткани, печень и др. внутренние органы.
Параллельно с активацией липолиза глюкагон, глюкокортикоиды стимулируют глюконеогенез, что позволяет осуществлять на минимальном уровне (de facto уровни инсулина обусловливают интенсивность пути) работу гликолиза.
По мере того как организм приспосабливается к длительному голоданию в условиях преобладания окисления жирных кислот резко возрастает количество кетонов, образуемых гепатоцитами из избытка ацетил-Ко-А, не способного «сгореть» в ЦТК.
Три причины плохой работы ЦТК при голодании: низкие уровни инсулина, неспособность угнетенного гликолиза произвести необходимое для превращения в оксалоацетат количества пирувата, активное отвлечение субстратов ЦТК в активированный глюконеогенез.
Спустя несколько недель голодания и сердце, и мозг приспосабливаются к удовлетворению значительной доли своих энергетических потребностей (до 70%) за счет кетонов (бета-оксибутират).
По мере возрастания потребления бета-оксибутирата для удовлетворения энергетических потребностей сердца и мозга происходит постепенное снижение интенсивности глюконеогенеза.
Изменения метаболических коэффициентов: ДК падает до 0, 7, мочевой коэффициент возрастает как результат кетонурии, лежащей в основе развивающейся дизоксидативной карбонурии.
III период голодания ( «горят» белки) Белки организма: крови, паренхиматозных органов, мышц, мозга.
Утилизация белков начинается с белков крови. Это имеет существенные последствия поскольку гипопротеинемия приводит к утрате части жидкости сосудистым руслом = уменьшается ОЦК.
Уменьшение ОЦК воспринимают рефлексогенные зоны сосудистого русла и ЮГА почки как кровопотерю выделение АДГ, ренина превращение ангиотензиногена в ангиотензин I, II стимуляция выделения альдостерона клубочковой зоной коры надпочечников задержка Na и воды (альдостерон) и осмотически свободной воды (АДГ) приводит к развитию голодного отека.
Далее начинается распад белков паренхиматозных органов (панкреас, печени, селезенки). В это время голодающий еще способен передвигаться. Последующий распад мышечных белков лишает голодающего способности передвигаться. Далее происходит распад белков н. с.
Терминальный период декомпенсации наступает при потере 40– 50 % массы тела с утратой 100% запасного жира и до 97% жира внутренних органов. Распад белков сопровождается увеличением выделения мочевого азота (и за счет мочевины, и за счет немочевинных фракций).
Возрастает потеря с мочой аминокислот, пептидов, калия, фосфора. Активно распадаются нуклеопротеиды (гиперурикемия, уратурия).
Изменения метаболических коэффициентов: ДК возрастает до 0, 8 ( «горят» белки), мочевой коэффициент (C/N) снижается за счет возрастания знаменателя.
Координирующая функция н. с. нарушается, развиваются парезы и параличи. Смерть внезапна и скоропостижна, наступает от коллапса.
Скачать презентацию ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ОСНОВНОГО ОБМЕНА Живое существо способно жить
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ОСНОВНОГО ОБМЕНА.ppt