Диcгомеостазы. Гипопротеинемия. Диспротеинемия.

19.3.1 Общая этиология белковых диcметаболизмов.

А. Доступность и потребление белков.

Белки играют в организме преимущественно пластическую роль и лишь ограниченную энергетическую роль. Так, только 10% всей энергии, необходимой организму, обеспечивается белковыми веществами. Использование протеинов в энергетических целях зависит от общего калоража рациона – вместе со снижением общего калоража растет процент катаболизируемых белков.

Потребности в белках удовлетворяются потреблением животных и растительных белков. Кроме общего потребленного количества белков, важным является их аминокислотный состав, а именно соотношение аминокислот. В плане возможной заменимости, аминокислоты подразделяются на незаменимые (аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей) и заменимые аминокислоты (которые могут быть получены в организме путем трансформации других аминокислот). Незаменимые аминокислоты - это аргинин, гистидин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин; заменимые аминокислоты – это аланин, аспартат, аспарагин, цистеин, глутамат, глицин, пролин, серин и тирозин.

В отличие от углеводов и липидов, которые могут взаимно заменять друг друга, для сохранения структурного гомеостаза организма необходимо строгое соотношение между потреблением и потерей протеинов – белковый баланс. У взрослых, с прекращением роста тела, устанавливается равновесие между этими процессами – количество потребленного с белковыми продуктами азота равно количеству азота, выводимого вследствие катаболизма белков. Это равновесие может быть нарушено в обоих направлениях лишь на незначительные периоды времени. Положительный белковый (азотистый) балан, когда количество потребляемого белкового азота превышает количество выведенного, наблюдается при включении экзогенного азота в белковые структуры организма. Как продолжительная тенденция положительный азотный баланс наблюдается у детей в процессе роста. Кратковременный положительный азотистый баланс устанавливается у беременных женщин и у лиц в период выздоровления после тяжелых болезней. Отрицательный азотистый баланс – количество элиминированного азота превышает количество потребленного, свидетельствует о катаболизме собственных белковых структур и наблюдается при энергетическом дефиците, голодании, лихорадке, хронических болезнях, стрессе. Отсутствие в рационе незаменимых аминокислот делает невозможным синтез протеинов и рациональное использование аминокислот, из-за чего невостребованные аминокислоты выводятся из организма.

В организме постоянно функционирует динамический процесс распада и ресинтеза белков из состава собственных структур. По этой причине структуры организма должны рассматриваться как динамическое равновесие, а не как стационарное состояние. Так, период полураспада протеинов организма (англ., half-life) (период за который происходит обновление ½ белковой массы) равен 3 неделям. Это означает, что ежедневно распадается и ресинтезируется около 500 г белков из структур организма.

Ежедневное необходимое количество белков составляет для взрослых 0,7 г/кг, для детей 2 г, для беременных и кормящих женщин – дополнительно 20% от ежедневной нормы. Как было сказано, наряду с общим количеством потребленных белков, важен также их аминокислотный состав, а именно наличие незаменимых аминокислот в количестве, необходимом для синтеза собственных белков. С этой точки зрения, самыми качественными белками являются белки животного происхождения. Зная состав растительных белков можно комбинировать продукты питания с целью дополнения дефицитных аминокислот. Например, в кукурузе отсутствуют триптофан и лизин, а в бобовых – метионин, в то время как сочетание этих продуктов обеспечивает весь спектр аминокислот.

Чрезмерное потребление белков вызывает лишь диспептические эффекты – относительную недостаточность пищеварительных энзимов с последующим нарушением переваривания белков. Наличие белков в содержимом толстого кишечника вызывает чрезмерный рост микрофлоры с усилением процессов гниения. Результатом усиления процессов гниения является образование газообразных веществ (аммиак, метан, сероводород), которые вызывают вздутие кишечника – кишечный метеоризм. Образование нелетучих веществ (фенол, крезол, индол, скатол, путресцин, кадаверин и др.) вызывает желудочно-кишечную аутоинтоксикацию. Совокупность феноменов, возникающих вследствие чрезмерного потребления белков, носит название белковая диспепсия.

Недостаток белков в рационе питания вызывает серьезные расстройства, иногда с необратимыми последствиями. Постоянное потребление пищи, бедной белками и низкого калоража вызывает синдром, называемый квашиоркор. Он встречается среди бедного населения и, в первую очередь, поражает маленьких детей, особенно в период отнятия от груди. Это же состояние, но более легкое, может установиться и у строгих вегетарианцев, которые не потребляют молоко и яйца. Учитывая необходимость белков для органогенеза, их дефицит поражает все органы без исключения – имеет место атрофия органов и снижение регенеративных и репаративных способностей. Нарушается синтез пищеварительных энзимов, что ведет к нарушению переваривания даже того небольшого количества потребляемых белков – таким образом, устанавливается порочный круг: недостаток белков – дефицит протеолитических энзимов – нарушение переваривания белков – недостаток белков. По причине дефицита синтеза гемоглобина устанавливается анемия с гипоксией. Недостаточный синтез печенью сывороточных протеинов вызывает гипопротеинемию с отеками и водянкой. Атрофия лимфоидной системы (тимус, селезенка, лимфатические узлы) обусловливает иммунодефицит. Недостаточный синтез печенью липопротеинов значительно нарушает транспорт и метаболизм липидов, а недостаточность факторов системы свертывания вызывает геморрагический синдром. Без адекватной коррекции синдром квашиоркор ведет к летальному исходу.

Б. Нарушение переваривания белков - мальдигестия.

Физиологически переваривание белков заключается в их последовательном распаде по ходу прохождения через пищеварительный тракт под воздействием различных пищеварительных энзимов. В желудке белки подвергаются неспецифическому воздействию соляной кислоты и первого протеолитического энзима – пепсина. Под действием желудочного пепсина белковая цепь разрывается в участках расположения циклических ароматических аминокислотах, и, как результат, образуются полипептиды различной длины. Полипептиды, образованные в желудке, в дальнейшем, в двенадцатиперстной кишке, подвергаются действию панкреатических энзимов - трипсина и химотрипсина, которые расщепляют их до три- и дипептидов. В тонком кишечнике пептиды, образованные под действием панкреатических энзимов, подвергаются действию кишечных три- и дикарбопептидаз (полостных и внутриклеточных), которые расщепляют их до свободных аминокислот. Аминокислоты, как элементарные вещества без видовой и индивидуальной специфичности, могут всасываться во внутреннюю среду.

Причинами нарушения переваривания белков могут являться желудочные, панкреатические и кишечные патологии.

В.Нарушения абсорбции аминокислот. Мальабсорбция.

Нарушение абсорбции белковых веществ называется мальабсорбцией. Причиной мальабсорбции белковых веществ является, в первую очередь, нарушения их переваривания – белки не расщепляются до аминокислот. Мальабсорбция же аминокислот связана с патологическими процессами в слизистой оболочке кишечника – воспалением, атрофией, дистрофией. Поскольку конечный процесс расщепления ди- и трипептидов происходит внутриклеточно, в энтероцитах, и сопряжен с процессом абсорбции, эти два феномена – нарушение переваривания и мальабсорбция, сочетаются.

Другим проявлением нарушения абсорбции является проникновение во внутреннюю среду молекул протеинов или полипептидов. Поскольку эти вещества являются гетерогенными антигенами, то-есть, обладают видовой и индивидуальной специфичностью, их абсорбция во внутреннюю среду и контакт с иммунной системой приводит к аллергическим реакциям – пищевая аллергия.

Г. Нарушение функций печени. Печеночная недостаточность.

Печень выполняет в организме роль протеиностата (аминостата) посредством различных катаболических и анаболических реакций с белковыми веществами.

Белковый анаболизм, осуществляемый печенью, заключается в синтезе собственных протеинов, необходимых для процессов регенерации и репарации гепатоцитов, синтезе сывороточных протеинов (альбумины, глобулины, за исключением фракции гамма), синтезе липопротеинов, церуллоплазмина, пропердина, псевдохолинэстеразы, протеинов свертывающей системы крови, белков острой фазы. Печень осуществляет также трансаминирование аминокислот, синтез мочевины из аммиака и синтез мочевой кислоты из оснований нуклеиновых кислот.

Катаболизм протеинов заключается в протеолизе, дезаминировании и декарбоксилировании аминокислот. Протеолиз является важной реакцией для осуществления глюконеогенеза - синтеза глюкозы из аминокислот. Синтез мочевины является реакцией детоксикации и выведения из организма аммиака. В процессе декарбоксилирования происходит синтез биогенных аминов (из триптофана синтезируется триптамин, из тирозина – тирамин, из диоксифенилаланина (дофа) - дофамин, из глутамата – гамма-аминомасляная кислота и др.).

При печеночной недостаточности, возникшей вследствие первичных патологических процессов в печени (гепатиты, гепатозы, цирроз) нарушаются все метаболические реакции печени, с участием белков. Результатом являются следующие клинические синдромы: гипопротеинемия (гипоальбуминемия с относительным преобладанием глобулинов), пониженная свертываемость крови, дефицит липопротеинов и фосфолипидов, снижение содержание церуллоплазмина и псевдохолинэстеразы, гипераминоацидемия, аминоацидурия, отрицательный азотистый баланс, аммониемия.

Д. Эндокринные нарушения.

Наиболее важные последствия для белкового метаболизма имеют нарушения секреции соматотропина, половых гормонов, глюкокортикоидов, тиреоидных гормонов.

Е. Чрезмерная элиминация протеинов из организма с патологическими последствиями встречается при нефропатиях с протеинурией, при энтеритах, при гнойных процессах.

19.3.2. Белковые диcгомеостазы. Диспротеинемия. Гипопротеинемия.

В норме в крови присутствуют следующие белковые вещества или их производные: протеины, полипептиды, аминокислоты, креатинин, мочевина, мочевая кислота.

Причинами гипопротеинемии являются недостаточное поступление экзогенных белков, нарушение процесса синтеза собственных белков, интенсификация белкового катаболизма, излишняя потеря собственных белков.

Недостаточное потребление белков приводит к отрицательному азотистому балансу - состоянию, при котором потери эндогенного азота (физиологический “износ” структур, экскреция и секреция, репаративные и регенеративные физиологические процессы) не покрываются адекватным потреблением белкового азота. Такие же последствия имеют и нарушение переваривания и мальабсорбция белков.

Снижение синтеза собственных протеинов в условиях достаточного потребления, переваривания и адекватной абсорбции может быть обусловлено нарушением протеинсинтетических функций печени. Печень синтезирует почти все сывороточные протеины (кроме иммуноглобулинов, которые синтезируются плазматическими клетками, произошедшими от В-лимфоцитов). При нарушении протеинсинтетических функций печени в сыворотке крови происходит преимущественное снижение содержания альбуминов (гипоальбуминемия) с относительным повышением количества глобулинов, что проявляется снижением коэффициента альбумины/глобулины до значений ниже нормы (1,5). Так как онкотическое давление плазмы крови обеспечивается преимущественно альбуминами, то даже при нормальном общем содержании плазматических белков, снижение коэффициента альбумины/глобулины приводит к гипоонкии. Повышение содержания в сыворотке макродисперсных протеинов проявляется снижением их стабильности в растворах, что имеет диагностическое значение и определяется в лаборатории так называемыми белковоосадочными пробами печени. Это проявляется более легкой их седиментацией под действием алкоголя, тимола, хлорида ртути. Дефицит протеинов из состава свертывающей системы (протромбин, фибриноген) вызывает геморрагический синдром.

Чрезмерная потеря сывороточных протеинов возможна при ожогах с плазморрагией, при продолжительной диаррее, при нефротическом синдроме. Нефротический синдром характеризуется дегенерацией почечных канальцев и их неспособностью реабсорбировать в кровь протеины из первичной мочи (клубочкового фильтрата). Поскольку физиологически через клубочковые капилляры фильтрируются преимущественно альбумины с меньшей молекулярной массой, то теряются, в основном, эти сывороточных протеины, что приводит к гипоальбуминемии. Благодаря молекулярной массе (и, соответственно, высокой концентрации белковых частиц), именно альбумины обеспечивают, в большей степени, онкотическое давление плазмы крови. По этой причине гипоальбуминемия ведет к гипоонкии, полиурии, выходу жидкости из сосудов в интерстициальное пространство (отеки) и серозные полости (водянка).

Дефицит белков со специфическими функциями – свертывающей системы крови, церуллоплазмина, комплемента, обусловливает, соответственно, пониженную свертываемость крови, снижение антиоксидантных свойств, ослабление неспецифического иммунитета.

Гипераминоацидемия. Снижение функции трансаминирования печени делает невозможным синтез заменимых кислот, из-за чего и эти кислоты становятся «незаменимыми», что блокирует синтез протеинов. Неиспользуемые для синтеза аминокислоты накапливаются в избытке в крови (гипераминоацидемия), выводятся с мочой (аминоацидурия) и, в итоге, устанавливается отрицательный азотистый баланс.

Гипераммониемия. Снижение функции детоксикации аммиака в печени путем синтеза мочевины приводит к гипераммониемии – патогенетическому компоненту печеночной комы. При печеночной коме устанавливается тенденция алкалинизации крови - метаболический алкалоз. Параллельно, аммониемия возбуждает дыхательный центр, вызывая диспноэ в форме глубокого и редкого дыхания, гипервентиляцию легких, чрезмерную элиминацию углекислого газа и, как следствие, респираторный алкалоз. Накопление кетоновых тел, также свойственное печеночной недостаточности, обуславливает тенденцию к метаболическому ацидозу.

Снижение функции детоксикации печени ведет к желудочно-кишечной аутоинтоксикации токсическими метаболическими продуктами, образованными кишечной микрофлорой в процессах гниения кишечного содержимого.

Последствиями нарушений белкового метаболизма являются клеточные и тканевые патологические процессы (дистрофии, некроз, гипорегенерация, склероз) и интегральные патологические процессы с(нижение свертываемости крови, иммунодефициты, общая гипореактивность).