Вторичные нарушения биосинтеза и распада белков - патофизиология обменных процессов
Вторичные нарушения биосинтеза и распада белков в организме.
Интенсивность фаз анаболизма и катаболизма белков в клетках зависит от их функционального состояния, изменения регуляторных влияний, характера развивающихся патологических процессов. Знание активности и соотношения этих фаз представляет определенный практический интерес. В ряде случаев реальная возможность для оценки метаболизма белков в органах и тканях появляется при исследовании белков крови. Это связано с тем, что белки плазмы крови синтезируются в клетках различных органов и систем: в печени, иммуноцитах, клетках системы мононуклеарных фагоцитов и т. д. Патологические и компенсаторные процессы в этих функциональных структурах отражаются в конечном итоге на показателях белкового состава плазмы крови. Другой механизм изменения белкового спектра крови заключается
в том, что при нарушении целостности мембранных образований клеток и субклеточных структур в кровь могут поступать белки, несвойственные нормальному составу крови. В данном случае речь идет о ферментах, определение изменений активности которых в крови имеет большое диагностическое и прогностическое значение.
Количественные изменения в белковом составе крови могут проявляться в виде: гиперпротеинемии — повышенном содержании белков в плазме крови- гипопротеинемии — пониженном содержании белков в плазме крови. Однако эти показатели далеко не всегда отражают имеющиеся изменения в белковом составе. В случае разнонаправленных изменений белковых фракций, а также при дефектах синтеза отдельных белков, концентрация которых в плазме невелика, несмотря на выраженные клинические проявления, суммарное содержание белков остается неизменным. В связи с этим получил широкое распространение термин диспротеинемии. Этот термин используется не только для обозначения изменений суммарного количества белков в крови, но и в случаях изменений соотношений в содержании отдельных белковых фракций. Появление в крови белков с измененной структурой, несвойственных здоровому организму обозначается как парапротеинемии.
Ряд патологических процессов в органах сопровождается нарушением поступления ферментов в крови. Активность их при этом может быть как повышенной (гиперферментемии), так и пониженной (гипоферментемии). Несомненно, что представления о количественных и качественных изменениях отдельных белков в крови имеют гораздо большее практическое значение, нежели показатели, отражающие общие количественные изменения.
Чрезвычайно тесные взаимоотношения существуют между процессами биосинтеза белков в печени и белковым составом плазмы крови. В гепатоцитах синтезируются все альбумины крови, до 90% альфа-глобулинов. В макрофагах печени (клетках Купфера) образуется до 50% бета-глобулинов плазмы крови. Если патологический процесс в печени (воспаление, дистрофия, опухоли и т. д.) приводит к поражению большей части паренхимы печени, то это, как правило, сопровождается нарушением биосинтеза белков плазмы крови. Особенно выраженные изменения наблюдаются при сформировавшихся циррозах печени.
Характер клинических симптомов, вызванных недостаточным содержанием тех или иных белков в плазме крови, обусловлен специализацией их функций. Уменьшение синтеза
альбуминов проявляется не только в уменьшении содержания этой фракции в крови (гипоальбуминемии), но и сказывается на общем количестве белков — развивается гипопротеинемия. Главным следствием гипопротеинемии является снижение онкотического давления крови и развитие отеков. Поскольку отеки этого генеза генерализованы, то при них имеют место снижение функциональной активности большинства внутренних органов и, в частности, нарушается диффузия газов и легких, что способствует развитию гипоксии. Следует отметить, что гипопротеинемии могут быть связаны не только с нарушением биосинтеза альбуминов в печени, но и с активацией процессов катаболизма при острых инфекциях, некоторых эндокринных заболеваниях и т. д. Принципиальный эквивалент этому механизму имеет место при повышенных потерях белков плазмы крови: при кровотечениях, плазмопотерях, обширных раневых поверхностях, с мочой, а также при увеличении использования альбуминов как динамического аминокислотного резерва в послеоперационном периоде, при злокачественных опухолях, лейкемиях и т. д.
Нарушение биосинтеза некоторых белков плазмы крови часто не отражаются на общем их содержании, однако могут явиться причиной развития ряда патологических состояний. Примерами могут служить: — геморрагические синдромы при нарушениях образования протромбина, фибриногена и других факторов свертывания крови-
- нарушения механизмов антимикробной резистентности при недостаточном биосинтезе компонентов системы комплемента;
- анемии, обусловленные недостаточностью трансферрина и ферритина — белков, необходимых для реутилизации железа;
- гепатоцеребральная дистрофия при нарушениях образования церулоплазмина, участвующего в транспорте меди.
Разнообразны варианты изменения белкового спектра плазмы крови при поражениях иммунной системы. Недостаточное образование иммуноглобулинов и соответствующее снижение содержания белковых фракций гамма-глобулинов наблюдается при вторичных иммунодефицитах, обусловленных хроническими инфекциями (туберкулез, сифилис, гепатит и т.д.), нарушениями питания, использованием иммунодепрессантов различного механизма действия. Повышенное содержание иммуноглобулинов в плазме крови наблюдается при адекватных ответных реакциях иммунной системы на острые и хронические бактериальные и вирусные инфекции.
Повышение содержания плазменных белков может быть связано с появлением измененных фракций гамма-глобулинов — так называемых парапротеинов, т. е. белков-двойников, близких по своей структуре к нормальным иммуноглобулинам. В организме здоровых людей парапротеины содержатся в следовых количествах, тогда как повышение их содержания имеет место при патологической пролиферации иммуноцитов. На электрофореграммах пики парапротеинов располагаются в зонах, соответствующих иммуноглобулинам. Наиболее известными заболеваниями, сопровождающимися парапротеинемиями являются плазмоцитома (миеломная болезнь) и макроглобулинемия Вальденстрема.
Чрезвычайно многообразии проявления нарушения процессов биосинтеза и распада белков в организме при синдроме белковой недостаточности. Картина синдрома развивается при полном и белковом голодании как следствие недостаточного поступления пищи или белков в ее составе. Развитие синдрома может быть обусловлено нарушением переваривания и всасывания белков в пищеварительном тракте, повышенными потерями белков через кишечник, почки, открытые раневые поверхности, при образовании экссудатов и транссудатов, а также может быть связано с преобладанием процессов катаболизма. Одним из важнейших признаков синдрома белковой недостаточности является отрицательный азотистый баланс, который возникает не только из-за недостаточного поступления белков с пищей, но и вследствие повышенного распада собственных тканей при активации протеолиза. Организм, не обладая резервами белков, вынужден перераспределять их между собственными тканями с целью сохранения функций жизненноважных органов. Наибольшая потеря массы наблюдается в печени, мышцах, коже, кишечнике. Почти не уменьшается при этом масса белков головного мозга, миокарда, некоторых эндокринных желез. В конечном итоге синдром белковой недостаточности проявляется в потере общей массы тела и атрофиях органов п тканей.
При белковой недостаточности нарушаются все физиологические функции и виды обмена. Недостаточность пластического обеспечения приводит прежде всего к снижению биосинтеза ферментов, что отражается на функциях и характере течения обменных процессов во всех органах. При этом нарушаются процессы переваривания и всасывания в кишечнике, возникает дискоординация интермедиарного обмена аминокислот, снижается активность процессов биологического окисления и фосфорилирования. Снижение эффетивности метаболических процессов усугубляет картину патологических отклонений. Наиболее глубокие нарушения развиваются в случае полного голодания, при котором белковая недостаточность сочетается с нарушением энергетического снабжения и дефицитом обязательных компонентов пищи — незаменимых аминокислот и жирных кислот, витаминов.
Патологические изменения белкового обмена па этапах биосинтеза и распада белков могут происходить из-за нарушения процессов регуляции, которая осуществляется нервной и эндокринной системами. Нервные влияния могут реализоваться либо прямым воздействием на метаболизм белков, либо опосредованно через железы внутренней секреции. Денервация органов и тканей, независимо от генеза, приводит к нарушению их питания и развитию атрофии. При этом происходит активация протеолиза и торможение биосинтеза белков. Примерами таких состояний могут служить прогрессирующие мышечные дистрофии, развивающиеся вследствие поражений вегетативной нервной системы на различных уровнях.
Гормональные влияния па различные фазы метаболизма белков обеспечивают динамический баланс процессов синтеза и распада белков. Выраженным анаболическим эффектом обладают соматотропин, инсулин, гормоны мужских половых желез. Гормоны щитовидной железы наряду с анаболическим эффектом могут оказывать противоположное действие. Резкое преобладание катаболического эффекта наблюдается при неадекватно высокой продукции тироксина и трийодтиронина. Глюкокортикоиды оказывают на метаболизм белков преимущественно катаболическое действие. Механизмы влияний гормонов на белковый обмен различны. Эти влияния могут осуществляться путем воздействия на геном клетки, что определяет в конечном итоге количество вновь образующегося белка. Под гормональным контролем находится активность ферментов белкового и аминокислотного обменов. Это предопределяет возможность регуляторных влияний как на скорость течения отдельных биохимических реакций, так и на различные фазы обмена. Примерами патологических состояний, обусловленных нарушением эндокринных влияний на фазы белкового обмена, могут быть:
- акромегалия и гигантизм, при которых анаболическое действие соматотропина на белковый обмен приводит к выраженным гиперпластическим процессам;
- гипофизарпая кахексия (болезнь Симмондса), характеризующаяся крайним истощением и обусловленная сочетанным поражением центров гипоталямуса и гипофиза с вторичными проявлениями гипотиреоза, гипокортицизма и гипогонадизма;
- гипофизарный нанизм, являющийся следствием недостаточности соматотропина, что приводит к выраженному торможению роста у детей;
- истощение с выраженным отрицательным азотистым балансом наблюдается при тиреотоксикозе.
Усиление распада белков в тканях может наблюдаться при различных типических патологических процессах (воспаление, аллергические реакции, ишемия, дегенерация и т. д.) и при ряде инфекционных заболеваний, сопровождающихся лихорадкой, при интоксикациях, обширных ожогах и травмах мягких тканей. Повышенный катаболизм белков в этих случаях может носить как локальный, так и генерализованный характер.
