Міністерство охорони здоров'я України
Запорізький державний медичний університет
Кафедра біологічної хімії та лабораторної діагностики
Реферат
на тему:
«Біохімія цукрового діабету»
Виконала:
студентка 2 курсу 14 групи
медичного факультету
Чмуль Карина Олегівна
м. Запоріжжя, 2007 р .
План
Ø Інсулінозалежний цукровий діабет
Ø Клітинний імунітет
Ø Імунна відповідь на ендогенні та ендоцітірованние білки
Ø Інтерлейкін-1
Ø Модель аутоімунної загибелі -клітин
Ø дефіцит інсуліну
Ø Коматозні стани (гострі ускладнення) при діабеті
Ø Глікірованіе білків - одна з головних причин пізніх ускладнень цукрового діабету
Ø Діабетичні ангіопатії
Ø Діабетичні макроангіопатії.
Ø мікроангіопатії.
Інсулінозалежний цукровий діабет
1. При ІЗЦД відбувається руйнування -клітин в результаті аутоімунної реакції
Гіперглікемія та інші первинні симптоми ІЗЦД обумовлені дефіцитом інсуліну, який у свою чергу викликаний зменшенням кількості -клітин (а також острівців Лангерганса) в підшлунковій залозі. Безліч експериментальних та клінічних досліджень вказує на те, що руйнування острівців відбувається в результаті клітинної аутоімунної реакції.
При маніфестації (тобто першому клінічному прояві) ІЗЦД майже завжди виявляється запальна реакція в підшлунковій залозі - інсуліт. Панкреатичний інфільтрат при ІЗЦД містить Т-лімфоцити, В-лімфоцити, натуральні кілери і макрофаги. При цьому інфільтрат утворюється лише в тих острівцях, в яких є -клітини. У острівцях, які продукують глюкагон, соматостатин, але не містять -клітин, немає і інфільтрату. Така локальність, точечность реакції вказує на те, що причиною її є компоненти і властивості, притаманні лише -клітинам. Як показують багато спостереження, специфічність пошкодження -клітин може бути наслідком клітинної аутоімунної реакції.
Клітинний імунітет. Основними молекулами, що забезпечують клітинний імунітет, є Т-рецептори і білки головного комплексу гістосумісності (білки ГКГ). Ці два сімейства молекул належать до суперсімейство імуноглобулінів, до якого входить також сімейство імуноглобулінів (антитіл), що дали назву всьому суперсімейство. На відміну від антитіл, які знаходяться в рідинах організму в розчиненому стані, Т-рецептори і білки ГКГ - це інтегральні білки клітинних мембран.
Т-рецептори є на поверхні Т-лімфоцитів, а білки ГКГ - на поверхні практично всіх клітин. Т-рецептори є гетеродімери , що містять межцепочечную дисульфідних зв'язків. Кожен ланцюг містить глобулярні вариабильность і константних домени, експоновані на зовнішній поверхні мембрани, а також трансмембранний домен і короткий цитоплазматичний домен:
Т-рецептор складає частину багатомолекулярних білкового комплексу, що включає в цілому 7 - 9 пронизують мембрану пептидних ланцюгів. Цей комплекс формується в цитозолі та потім включається в мембрану. Існує безліч клонів Т-лімфоцитів, що розрізняються за структурою вариабильность домену, тобто безліч Т-рецепторів з різною специфічністю до лигандам. Різноманітність Т-рецепторів виникає так само, як і різноманітність антитіл, тобто в результаті соматичної рекомбінації генів. Лігандами для Т-рецепторів служать короткі пептиди (10 - 20 амінокислотних залишків), які утворюються з чужорідних білків в результаті протеолітичної фрагментації. При цьому для впізнавання рецепторами необхідно, щоб такі пептиди були з'єднані з білками ГКГ.
Відомі два класи білків ГКГ, кілька розрізняються за структурою та функціями. Білки класу I містять дві нековалентно пов'язані пептидні ланцюги - легку і важку. Важкий ланцюг своєю великою N-кінцевий частиною експонована на зовнішній поверхні клітинної мембрани, далі йдуть невеликі трансмембранний і цитоплазматичний домени. Легка ланцюг представлена 2-мікроглобуліну ( 2m). Позаклітинна частина важкого ланцюга містить три глобулярних домену: 1 і 2 - вариабильность домени, 3 - константних домен, подібний за структурою з пептидом 2m.
Білки ГКГ класу II - це гомодимера; на поверхні клітини експоновані варіабельний і константних глобулярні домени обох ланцюгів.
Білки ГКГ класу I є практично у всіх клітинах організму людини, а класу II - тільки в макрофагах, В-лімфоцитах і деяких спеціалізованих епітеліальних клітинах. У геномі людини є лише кілька генів (генних локусів) білків ГКГ (гени HLA). Однак у популяціях людини відомо велика кількість алельних варіантів цих білків - варіанти білків класу I і варіанти білків класу II; окремі індивіди можуть успадковувати лише один (гомозиготи) або два (гетерозиготи) з цих варіантів, причому ймовірність успадкування різними індивідами однакових варіантів незначна. Т.ч. між людьми існують індивідуальні відмінності по білках ГКГ. Саме з цим пов'язана трансплантаційної несумісність індивідів.
Білки ГКГ є рецепторами невеликих пептидів (довжиною в 10 - 20 амінокислотних залишків). Центр зв'язування цих пептидів утворюють варіабельні домени білків ГКГ. Пептиди-ліганди можуть утворитися в результаті протеолітичної фрагментації як власних білків організму, так і чужорідних білків, у останньому випадку пептиди-ліганди служать антигенами, викликають імунну реакцію за участю Т-лімфоцитів. До пептидів, що утворився з власних нормальних (не мутантних) білків на ранніх стадіях ембріонального розвитку виробляється імунологічна толерантність.
Комплекс білка ГКГ з пептидом служить лігандом Т-рецептора певного клону Т-лімфоцитів. Т-лімфоцит своїм Т-рецептором приєднується до клітки, що представила на своїй поверхні комплекс ГКГ / пептид, і якщо пептид в цьому комплексі відбувається не з власного, а з чужорідного білка, Т-лімфоцит активується, і включається механізм знищення клітини, що несе чужорідний пептид . Підкреслимо, що Т-рецептор пов'язаний не окремо з білком ГКГ, і не окремо з петідом-антигеном, а саме з комплексом цих молекул, які разом і в рівній мірі беруть участь в утворенні центру зв'язування для Т-рецепторів. Т.ч. специфічність імунної відповіді є результат варіабельності білків ГКГ, які визначають і вибір пептиду-антигену, і вибір Т-лімфоцита відповідного клону.
Т-лімфоцити в організмі людини представлені трьома типами: цитотоксичні Т-лімфоцити (Т-кілери), що мають механізм знищення клітин, і два типи лімфоцитів, що виконують регуляторні функції - Т-хелпери і Т-супресори. Т-хелпери, що приєднали антиген, стимулюють інші компоненти імунної системи: специфічні до даного антигену інші Т-лімфоцити, а також і В-лімфоцити. Т-супресори, навпаки, пригнічують активність цих клітин. Т-хелпери, ймовірно, грають головну роль в ініціації імунної відповіді. Зокрема, проліферація і остаточна диференціювання В-лімфоцитів, які дізналися чужорідний антиген, вимагає активації Т-лімфоцитами.
Таблиця 2. Імунна відповідь на ендогенні та ендоцітірованние білки
Чужорідні білки можуть з'явитися в клітці двома шляхами: 1) утворитися в самій клітині (вірусні білки, мутантні білки), 2) проникнути шляхом ендоцитозу в клітини макрофагів і деяких інших фагоцитуючих клітин (будь-які білки, що з'являються в рідинах організму). Відповідь клітинного імунітету в цих випадках буде кілька різним (табл. 2).
На малюнку наведена схема ініціації клітинної імунної відповіді на ендоцітірованний чужорідний білок:
Антиген (Аг), зазвичай розчинний білок, часто глікопротеїн, ендоцітіруется антігенпредставляющіе клітинами (АПК; наприклад, тканинними макрофагами або В-лімфоцитами). У ендоцитозу бере участь рецептор антигену на поверхні АПК. Комплекс Аг-рецептор інтерналізуется, в ендосоме відбувається частковий протеоліз з утворенням пептидів довжиною в 10 - 20 амінокислотних залишків, пептиди з'єднуються з білками класу II головного комплексу гістосумісності. Потім ендосома зливається з плазматичною мембраною, і комплекс антигенний пептид / клас II-ГКГ експонується на поверхні клітини. Експонований комплекс може бути розпізнаний Т-хелперами специфічного клону, що несуть відповідний Т-рецептор.
Коли Аг впізнається Т-хелперів, він (Т-хелпери) активується перш за все щодо транскрипції ряду цитокінових генів. Продукція цитокінів (див. нижче) викликає хемотаксис лейкоцитів до місця, де відбуваються ці події, активацію ендотеліальних клітин, проліферацію та диференціювання рекрутованих лейкоцитів, апоптоз і багато інших біологічних активностей.
2. Інтерлейкін-1 може бути токсичним для -клітин
У розвитку клітинної аутоімунної реакції беруть участь цитокіни. Це сигнальні молекули паракринного і аутокринно дії, але деякі з них іноді бувають і в крові у фізіологічно активної концентрації. Відомі десятки різних цитокінів. До них відносяться інтерлейкіни (лімфокіни і монокіні), інтерферони, пептидні фактори росту, колонієстимулюючі фактори. Цитокіни представляють собою глікопротеїни, що містять 100 - 200 амінокислотних залишків. Більшість цитокінів утворюється і діє у багатьох типах клітин і реагує на різні стимули, включаючи механічне пошкодження, вірусну інфекцію, метаболічні порушення та ін Виняток становлять інтерлейкіни (ІЛ-1 та ІЛ-1 ) - їх синтез регулюється специфічними сигналами і в невеликій кількості типів клітин.
Цитокіни містяться в тканинах в пікомолярних і наномолярного концентраціях, і з високою спорідненістю взаємодіють зі специфічними рецепторами на зовнішній поверхні плазматичної мембрани клітин. Цитокіни беруть участь у регуляції проліферації, диференціювання, хемотаксису, секреції, апоптозу. ІЛ-1, фактор некрозу пухлин (ФНП ) і інтерферон (ІФg) є головними медіаторами розвитку гострої фази запалення, інфекції і травми. Вони мають перекриваються, але все ж різну біологічну активність. Клітини різних типів, або різного ступеня диференційованості, або перебувають у різному функціональному стані можуть по-різному реагувати на один і той же цитокін.
Цитокіни діють на клітини через специфічні мембранні рецептори і протеінкіназние каскади, в результаті активується чинник транскрипції - білок, який транслоціруется в ядро клітини, знаходить специфічну послідовність ДНК в промоторі гена, що є мішенню даного цитокіну, і активує цей ген.
В експериментах з ізольованими острівцями Лангерганса тварин показано, що ІЛ-1 практично повністю пригнічує стимульовану глюкозою секрецію інсуліну і порушує нормальну структуру острівців. У острівцях знижується виживання клітин, відзначається фрагментація ДНК, зменшується вміст ДНК, тобто індукується апоптоз. При цьому ушкоджуються переважно -клітини; ймовірно, це пов'язано з тим, що в острівцях саме -клітини мають найбільшу щільність рецепторів ІЛ-1. Глюкоза захищає клітини від токсичної дії ІЛ-1 (збільшує виживання клітин). При цьому індукується синтез білків, зокрема bcl-2, інгібуючої апоптоз.
Цитокіни ІФg та ФНП підсилюють токсичну дію ІЛ-1: у їх присутності ІЛ-1 токсичний для острівців в набагато менших концентраціях. Інші цитокіни не виявляють токсичної дії відносно острівців.
ІЛ-1 індукує, зокрема, синтез ферменту NO-сінтази.Оксід азоту NO - короткоживучий вільний радикал з високою реакційною здатністю. Він бере участь в регуляції ряду фізіологічних функцій, наприклад, регулює тонус судин (судинорозширювальну дію), володіє протипухлинною дією, токсичний для мікроорганізмів. NO утворюється при дії NO-синтази (NOS), що перетворює аргінін і кисень в цитрулін і NO. Є два основних типи NO-синтази: конститутивні форма (виявлена в основному в нейронах і ендотеліальних клітинах) і індуцибельних форма (iNOS) (в багатьох клітинах, у тому числі в b-клітинах острівців). Синтез iNOS індукується цитокінами та бактеріальними ліпополісахаридів; фермент продукує значно більше NO, ніж конститутивні форми. Здається, iNOS та NO служать одним з іеханізмов захисту від мікроорганізмів. NO проявляє летальну дію по відношенню до найпростіших, грибків, бактерій і вірусів.
У острівцях Лангерганса iNOS утворюється, мабуть, тільки в b-клітинах. У острівцях людини синтез мРНК і білка iNOS індукується при одночасній наявності двох або трьох цитокінів: ІЛ-1 + ІФg або ІЛ-1 + ІФg + ФНП . У цілому пошкодження і загибель -клітин при аутоімунної реакції можна представити наступним чином:
У ранній фазі імунної відповіді відбувається взаємодія однієї АПК з одного Аг-довідається клітиною. При цьому підвищується локальна концентрація цитокінів з паракрінним дією на найближче оточення. Пізніше розвивається запальна реакція з участю активних імунокомпетентних клітин, відбувається секреція цитокінів, активація протеаз, утворення кисневих радикалів, інших імунних медіаторів. Т.ч. загибель клітин відбувається, мабуть, як за механізмом некрозу (запалення), так і за механізмом апоптозу.
Інтерферон g (ІФg) забезпечує позитивний зворотний зв'язок з макрофагами щодо продукції ІЛ-1 і ФНП , внаслідок чого почався з однієї клітини імунну відповідь не згасає, а ампліфікує.
Залишається неясним питання про природу антигену, що запускає реакцію клітинного імунітету, вибірково спрямовану на -клітини. Цікаві результати отримані в дослідженнях на мишах лінії NOD (non obesity diabetes) з високою генетичною схильністю до ІЗЦД. З тканин цих мишей виділені клони лімфоцитів, введення яких здоровим мишам викликає діабет. Крім того, такі лімфоцити виявилися здатними зв'язувати інсулін, причому впізнаваною частиною майже завжди був фрагмент -ланцюги, що включає 9 - 23 амінокислотні залишки (пептид В). У цих лімфоцитах пептид У з'єднаний з білками ГКГ класу II. Автори припускають, що інсулін може бути первинним аутоантігенам при ІЗЦД у мишей NOD, а можливо і у людини.
Аутоімунний процес в острівцях підшлункової залози розвивається протягом декількох років і призводить до загибелі основної маси (близько 80%) -клітин до клінічного дебюту хвороби. В результаті дефіциту інсуліну порушується складування енергоносіїв і виявляється клінічна картина ІЗЦД.
3. При дефіциті інсуліну порушується синтез глікогену та жирів
При цукровому діабеті інсулін-глюкагонових індекс знижений. Це пов'язано не тільки зі зменшенням секреції інсуліну, але і зі збільшенням секреції глюкагону (інсулін інгібує секрецію глюкагону). У результаті ослаблена стимуляція процесів складування і посилена стимуляція мобілізації запасів, посилена настільки, що печінка, м'язи, жирова тканина навіть після прийому їжі функціонують у режимі постабсорбтівного стану. У цій драматичній колізії продукти перетравлення, а також їх метаболіти, замість того, щоб складуватися у формі глікогену і жирів, циркулюють в крові. Ймовірно, в якійсь мірі відбуваються і витратні циклічні процеси типу одночасно протікають гліколізу та глюконеогенезу, або синтезу і розпаду жирів тощо.
Для всіх форм цукрового діабету характерна знижена толерантність до глюкози, тобто гіперглюкоземія після прийому їжі або навіть і натщесерце. При концентрації глюкози в крові більше 180 мг / дл настає глюкозурія. Підвищена концентрація в крові ліпопротеїнів (головним чином ЛОНП), вільних жирних кислот, кетонових тіл. У свою чергу гіперглюкоземія є основною причиною як гострих, так і пізніх ускладнень діабету.
4. Коматозні стани (гострі ускладнення) при діабеті розвиваються в результаті порушення обміну глюкози і жирів
Запорізький державний медичний університет
Кафедра біологічної хімії та лабораторної діагностики
Реферат
на тему:
«Біохімія цукрового діабету»
Виконала:
студентка 2 курсу 14 групи
медичного факультету
Чмуль Карина Олегівна
м. Запоріжжя,
План
Ø Інсулінозалежний цукровий діабет
Ø Клітинний імунітет
Ø Імунна відповідь на ендогенні та ендоцітірованние білки
Ø Інтерлейкін-1
Ø Модель аутоімунної загибелі -клітин
Ø дефіцит інсуліну
Ø Коматозні стани (гострі ускладнення) при діабеті
Ø Глікірованіе білків - одна з головних причин пізніх ускладнень цукрового діабету
Ø Діабетичні ангіопатії
Ø Діабетичні макроангіопатії.
Ø мікроангіопатії.
Інсулінозалежний цукровий діабет
1. При ІЗЦД відбувається руйнування -клітин в результаті аутоімунної реакції
Гіперглікемія та інші первинні симптоми ІЗЦД обумовлені дефіцитом інсуліну, який у свою чергу викликаний зменшенням кількості -клітин (а також острівців Лангерганса) в підшлунковій залозі. Безліч експериментальних та клінічних досліджень вказує на те, що руйнування острівців відбувається в результаті клітинної аутоімунної реакції.
При маніфестації (тобто першому клінічному прояві) ІЗЦД майже завжди виявляється запальна реакція в підшлунковій залозі - інсуліт. Панкреатичний інфільтрат при ІЗЦД містить Т-лімфоцити, В-лімфоцити, натуральні кілери і макрофаги. При цьому інфільтрат утворюється лише в тих острівцях, в яких є -клітини. У острівцях, які продукують глюкагон, соматостатин, але не містять -клітин, немає і інфільтрату. Така локальність, точечность реакції вказує на те, що причиною її є компоненти і властивості, притаманні лише -клітинам. Як показують багато спостереження, специфічність пошкодження -клітин може бути наслідком клітинної аутоімунної реакції.
Клітинний імунітет. Основними молекулами, що забезпечують клітинний імунітет, є Т-рецептори і білки головного комплексу гістосумісності (білки ГКГ). Ці два сімейства молекул належать до суперсімейство імуноглобулінів, до якого входить також сімейство імуноглобулінів (антитіл), що дали назву всьому суперсімейство. На відміну від антитіл, які знаходяться в рідинах організму в розчиненому стані, Т-рецептори і білки ГКГ - це інтегральні білки клітинних мембран.
Т-рецептори є на поверхні Т-лімфоцитів, а білки ГКГ - на поверхні практично всіх клітин. Т-рецептори є гетеродімери , що містять межцепочечную дисульфідних зв'язків. Кожен ланцюг містить глобулярні вариабильность і константних домени, експоновані на зовнішній поверхні мембрани, а також трансмембранний домен і короткий цитоплазматичний домен:
Будова Т-рецепторів (а) і білків ГКГ класів I (б) і II (в). Стрілки вказують на пептиди - ліганди білків ГКГ; М - 2-мікроглобулін |
Відомі два класи білків ГКГ, кілька розрізняються за структурою та функціями. Білки класу I містять дві нековалентно пов'язані пептидні ланцюги - легку і важку. Важкий ланцюг своєю великою N-кінцевий частиною експонована на зовнішній поверхні клітинної мембрани, далі йдуть невеликі трансмембранний і цитоплазматичний домени. Легка ланцюг представлена 2-мікроглобуліну ( 2m). Позаклітинна частина важкого ланцюга містить три глобулярних домену: 1 і 2 - вариабильность домени, 3 - константних домен, подібний за структурою з пептидом 2m.
Білки ГКГ класу II - це гомодимера; на поверхні клітини експоновані варіабельний і константних глобулярні домени обох ланцюгів.
Білки ГКГ класу I є практично у всіх клітинах організму людини, а класу II - тільки в макрофагах, В-лімфоцитах і деяких спеціалізованих епітеліальних клітинах. У геномі людини є лише кілька генів (генних локусів) білків ГКГ (гени HLA). Однак у популяціях людини відомо велика кількість алельних варіантів цих білків - варіанти білків класу I і варіанти білків класу II; окремі індивіди можуть успадковувати лише один (гомозиготи) або два (гетерозиготи) з цих варіантів, причому ймовірність успадкування різними індивідами однакових варіантів незначна. Т.ч. між людьми існують індивідуальні відмінності по білках ГКГ. Саме з цим пов'язана трансплантаційної несумісність індивідів.
Білки ГКГ є рецепторами невеликих пептидів (довжиною в 10 - 20 амінокислотних залишків). Центр зв'язування цих пептидів утворюють варіабельні домени білків ГКГ. Пептиди-ліганди можуть утворитися в результаті протеолітичної фрагментації як власних білків організму, так і чужорідних білків, у останньому випадку пептиди-ліганди служать антигенами, викликають імунну реакцію за участю Т-лімфоцитів. До пептидів, що утворився з власних нормальних (не мутантних) білків на ранніх стадіях ембріонального розвитку виробляється імунологічна толерантність.
Комплекс білка ГКГ з пептидом служить лігандом Т-рецептора певного клону Т-лімфоцитів. Т-лімфоцит своїм Т-рецептором приєднується до клітки, що представила на своїй поверхні комплекс ГКГ / пептид, і якщо пептид в цьому комплексі відбувається не з власного, а з чужорідного білка, Т-лімфоцит активується, і включається механізм знищення клітини, що несе чужорідний пептид . Підкреслимо, що Т-рецептор пов'язаний не окремо з білком ГКГ, і не окремо з петідом-антигеном, а саме з комплексом цих молекул, які разом і в рівній мірі беруть участь в утворенні центру зв'язування для Т-рецепторів. Т.ч. специфічність імунної відповіді є результат варіабельності білків ГКГ, які визначають і вибір пептиду-антигену, і вибір Т-лімфоцита відповідного клону.
Т-лімфоцити в організмі людини представлені трьома типами: цитотоксичні Т-лімфоцити (Т-кілери), що мають механізм знищення клітин, і два типи лімфоцитів, що виконують регуляторні функції - Т-хелпери і Т-супресори. Т-хелпери, що приєднали антиген, стимулюють інші компоненти імунної системи: специфічні до даного антигену інші Т-лімфоцити, а також і В-лімфоцити. Т-супресори, навпаки, пригнічують активність цих клітин. Т-хелпери, ймовірно, грають головну роль в ініціації імунної відповіді. Зокрема, проліферація і остаточна диференціювання В-лімфоцитів, які дізналися чужорідний антиген, вимагає активації Т-лімфоцитами.
Таблиця 2. Імунна відповідь на ендогенні та ендоцітірованние білки
На малюнку наведена схема ініціації клітинної імунної відповіді на ендоцітірованний чужорідний білок:
Ініціація клітинної імунної відповіді |
Коли Аг впізнається Т-хелперів, він (Т-хелпери) активується перш за все щодо транскрипції ряду цитокінових генів. Продукція цитокінів (див. нижче) викликає хемотаксис лейкоцитів до місця, де відбуваються ці події, активацію ендотеліальних клітин, проліферацію та диференціювання рекрутованих лейкоцитів, апоптоз і багато інших біологічних активностей.
2. Інтерлейкін-1 може бути токсичним для -клітин
У розвитку клітинної аутоімунної реакції беруть участь цитокіни. Це сигнальні молекули паракринного і аутокринно дії, але деякі з них іноді бувають і в крові у фізіологічно активної концентрації. Відомі десятки різних цитокінів. До них відносяться інтерлейкіни (лімфокіни і монокіні), інтерферони, пептидні фактори росту, колонієстимулюючі фактори. Цитокіни представляють собою глікопротеїни, що містять 100 - 200 амінокислотних залишків. Більшість цитокінів утворюється і діє у багатьох типах клітин і реагує на різні стимули, включаючи механічне пошкодження, вірусну інфекцію, метаболічні порушення та ін Виняток становлять інтерлейкіни (ІЛ-1 та ІЛ-1 ) - їх синтез регулюється специфічними сигналами і в невеликій кількості типів клітин.
Цитокіни містяться в тканинах в пікомолярних і наномолярного концентраціях, і з високою спорідненістю взаємодіють зі специфічними рецепторами на зовнішній поверхні плазматичної мембрани клітин. Цитокіни беруть участь у регуляції проліферації, диференціювання, хемотаксису, секреції, апоптозу. ІЛ-1, фактор некрозу пухлин (ФНП ) і інтерферон (ІФg) є головними медіаторами розвитку гострої фази запалення, інфекції і травми. Вони мають перекриваються, але все ж різну біологічну активність. Клітини різних типів, або різного ступеня диференційованості, або перебувають у різному функціональному стані можуть по-різному реагувати на один і той же цитокін.
Цитокіни діють на клітини через специфічні мембранні рецептори і протеінкіназние каскади, в результаті активується чинник транскрипції - білок, який транслоціруется в ядро клітини, знаходить специфічну послідовність ДНК в промоторі гена, що є мішенню даного цитокіну, і активує цей ген.
В експериментах з ізольованими острівцями Лангерганса тварин показано, що ІЛ-1 практично повністю пригнічує стимульовану глюкозою секрецію інсуліну і порушує нормальну структуру острівців. У острівцях знижується виживання клітин, відзначається фрагментація ДНК, зменшується вміст ДНК, тобто індукується апоптоз. При цьому ушкоджуються переважно -клітини; ймовірно, це пов'язано з тим, що в острівцях саме -клітини мають найбільшу щільність рецепторів ІЛ-1. Глюкоза захищає клітини від токсичної дії ІЛ-1 (збільшує виживання клітин). При цьому індукується синтез білків, зокрема bcl-2, інгібуючої апоптоз.
Цитокіни ІФg та ФНП підсилюють токсичну дію ІЛ-1: у їх присутності ІЛ-1 токсичний для острівців в набагато менших концентраціях. Інші цитокіни не виявляють токсичної дії відносно острівців.
ІЛ-1 індукує, зокрема, синтез ферменту NO-сінтази.Оксід азоту NO - короткоживучий вільний радикал з високою реакційною здатністю. Він бере участь в регуляції ряду фізіологічних функцій, наприклад, регулює тонус судин (судинорозширювальну дію), володіє протипухлинною дією, токсичний для мікроорганізмів. NO утворюється при дії NO-синтази (NOS), що перетворює аргінін і кисень в цитрулін і NO. Є два основних типи NO-синтази: конститутивні форма (виявлена в основному в нейронах і ендотеліальних клітинах) і індуцибельних форма (iNOS) (в багатьох клітинах, у тому числі в b-клітинах острівців). Синтез iNOS індукується цитокінами та бактеріальними ліпополісахаридів; фермент продукує значно більше NO, ніж конститутивні форми. Здається, iNOS та NO служать одним з іеханізмов захисту від мікроорганізмів. NO проявляє летальну дію по відношенню до найпростіших, грибків, бактерій і вірусів.
У острівцях Лангерганса iNOS утворюється, мабуть, тільки в b-клітинах. У острівцях людини синтез мРНК і білка iNOS індукується при одночасній наявності двох або трьох цитокінів: ІЛ-1 + ІФg або ІЛ-1 + ІФg + ФНП . У цілому пошкодження і загибель -клітин при аутоімунної реакції можна представити наступним чином:
Модель аутоімунної загибелі -клітин |
Інтерферон g (ІФg) забезпечує позитивний зворотний зв'язок з макрофагами щодо продукції ІЛ-1 і ФНП , внаслідок чого почався з однієї клітини імунну відповідь не згасає, а ампліфікує.
Залишається неясним питання про природу антигену, що запускає реакцію клітинного імунітету, вибірково спрямовану на -клітини. Цікаві результати отримані в дослідженнях на мишах лінії NOD (non obesity diabetes) з високою генетичною схильністю до ІЗЦД. З тканин цих мишей виділені клони лімфоцитів, введення яких здоровим мишам викликає діабет. Крім того, такі лімфоцити виявилися здатними зв'язувати інсулін, причому впізнаваною частиною майже завжди був фрагмент -ланцюги, що включає 9 - 23 амінокислотні залишки (пептид В). У цих лімфоцитах пептид У з'єднаний з білками ГКГ класу II. Автори припускають, що інсулін може бути первинним аутоантігенам при ІЗЦД у мишей NOD, а можливо і у людини.
Аутоімунний процес в острівцях підшлункової залози розвивається протягом декількох років і призводить до загибелі основної маси (близько 80%) -клітин до клінічного дебюту хвороби. В результаті дефіциту інсуліну порушується складування енергоносіїв і виявляється клінічна картина ІЗЦД.
3. При дефіциті інсуліну порушується синтез глікогену та жирів
При цукровому діабеті інсулін-глюкагонових індекс знижений. Це пов'язано не тільки зі зменшенням секреції інсуліну, але і зі збільшенням секреції глюкагону (інсулін інгібує секрецію глюкагону). У результаті ослаблена стимуляція процесів складування і посилена стимуляція мобілізації запасів, посилена настільки, що печінка, м'язи, жирова тканина навіть після прийому їжі функціонують у режимі постабсорбтівного стану. У цій драматичній колізії продукти перетравлення, а також їх метаболіти, замість того, щоб складуватися у формі глікогену і жирів, циркулюють в крові. Ймовірно, в якійсь мірі відбуваються і витратні циклічні процеси типу одночасно протікають гліколізу та глюконеогенезу, або синтезу і розпаду жирів тощо.
Для всіх форм цукрового діабету характерна знижена толерантність до глюкози, тобто гіперглюкоземія після прийому їжі або навіть і натщесерце. При концентрації глюкози в крові більше 180 мг / дл настає глюкозурія. Підвищена концентрація в крові ліпопротеїнів (головним чином ЛОНП), вільних жирних кислот, кетонових тіл. У свою чергу гіперглюкоземія є основною причиною як гострих, так і пізніх ускладнень діабету.
4. Коматозні стани (гострі ускладнення) при діабеті розвиваються в результаті порушення обміну глюкози і жирів
Коматозні стани при цукровому діабеті можуть бути різного патогенезу. Розрізняють три основні форми:
1. кетоацідотіческая кома, з абсолютної інсулінової недостатністю
2. гіперосмолярна кома, з помірною недостатністю інсуліну
3. лактатацідотіческая кома, з вираженою гіпоксією, сепсисом, серцево-судинним шоком.
Крім того, при інсулінотерапії цукрового діабету може бути гіпоглікемічна кома, пов'язана з передозуванням інсуліну. Перші три стани можуть розвиватися не тільки при цукровому діабеті, але і при дії багатьох інших факторів (токсичних, інфекційних та ін.)
Три основні форми коматозного стану практично ніколи не зустрічаються в чистому вигляді, проте зазвичай переважають прояви якої-небудь однієї з форм (часто - гиперосмолярная), що і дає підстави для виділення основних форм.
Первинною причиною кетоацидозу є інсулінова недостатність: у період коми С-пептид і імунореактивного інсуліну (ІРІ) в крові не визначаються. Гіперглікемія відзначається завжди, 20 - 30 ммоль / л, а іноді і більше. Ацидоз при діабетичній комі є наслідком накопичення органічних кислот - кетонових тіл, а також лактату і пірувату. Концентрація кетонових тіл досягає 2 ммоль / дл (в 200 разів більше норми); вона підвищується не тільки внаслідок синтезу в печінці, але й тому, що знижується екскреція кетонових тіл у зв'язку з олігурією та анурією, яка часто буває при комі. Зниження рН крові спостерігається завжди, до 7 і нижче (норма 7,4).
Розвивається дегідратація, дефіцит води може бути до 10% від загальної маси тіла. Кількість циркулюючої рідини зменшується на 25 - 30%, в результаті знижується кров'яний тиск.
Кисневе і енергетичне голодування міокарда, зменшення об'єму крові ведуть до серцево-судинної недостатності. Можуть бути підвищення згортання крові, інфаркт міокарда, інфаркти паренхіматозних органів, інсульт, периферичні тромбози.
Діабетична кома розвивається повільно, протягом декількох днів, але іноді може розвинутися за кілька годин. З'являються нудота, блювота, риси обличчя загострюються, очі западають, наростає байдужість до навколишнього, загальмованість, що переходить у глибоку кому (повністю вимкнений свідомість, відсутність рефлексів, атонія м'язів та ін.) У приміщенні, де знаходиться хворий, відчувається виразний запах ацетону. Артеріальний тиск знижений, майже завжди спостерігається олігурія або анурія.
Діабетична кома вимагає негайного лікування, яке включає наступні заходи:
1. ліквідація інсулінової недостатності шляхом введення інсуліну в дозах, які забезпечують поступове зниження концентрації глюкози в крові до рівня, близького до нормального
2. регідратацію організму шляхом введення рідини
3. відновлення нормального сольового складу та рН рідин організму шляхом введення відповідних сольових розчинів
4. відновлення запасів глікогену в організмі.
Прояви коми звичайно ліквідуються протягом 2 - 3 днів при безперервно триває лікуванні, причому лікування в перші кілька годин має вирішальне значення для врятування життя хворого.
До розвитку методів лікування діабету інсуліном хворі вмирали незабаром після початку хвороби від діабетичної коми. Але й тепер кома спостерігається нерідко. Зокрема, перший прояв хвороби у 15 - 30% випадків супроводжується кетоацидозом і комою. Смертність від діабетичної коми залишається високою - від 1 до 30%. Але основною причиною смерті хворих на діабет в даний час є пізні ускладнення.
5. Глікірованіе білків - одна з головних причин пізніх ускладнень цукрового діабету
Пізні ускладнення цукрового діабету пов'язані насамперед з пошкодженням кровоносних судин (діабетичні ангіопатії). Основний механізм пошкодження тканин - глікірованіе (глікозилювання) білків, неферментативної реакція глюкози з вільними аміногрупами білкової молекули (Ліз, Арг, N-кінцева амінокислота):
При цьому утворюється нестабільна альдіміновая угруповання, яка може перетворюватися на ряд інших, більш стабільних сполук ("ранні продукти глікозилювання"). Зрозуміло, що при цьому функції білка можуть бути порушені в результаті зміни заряду білкової молекули, її конформації або блокування активного центру. Глюкозілірованіе - повільна реакція, в тканинах здорових людей виявляються лише невеликі кількості глікозильованих білків. При гіперглікемії реакція істотно прискорюється. Наприклад, у хворих на діабет в стані гіперглікемії утримання одного з глікозильованих гемоглобінів - HBA1c - протягом 2 -3 тижнів збільшується в 2 - 3 рази. Ступінь глікозилювання різних білків неоднакова; в основному вона залежить від швидкості оновлення даного білка. У повільно обмінюються білках накопичується більше модифікованих аміногруп. Крім того, в таких білках відбуваються подальші зміни вуглеводних залишків - перебудови структури, окисні перетворення, в результаті яких утворюються різноманітні "пізні продукти глікозилювання" (ППГ), часто коричневого кольору, флуоресціюючі, і деякі з них мають високу реакційної активністю і здатністю додатково пошкоджувати білки, у т. ч. утворювати поперечні зшивки між молекулами білків. До повільно обменивающимся білок відносяться багато білків сполучно-тканинних утворень, міжклітинного матриксу, базальних мембран. До того ж білки цих структур безпосередньо контактують з міжклітинної рідиною, в якій концентрація глюкози така ж, як в крові (у клітинах вона зазвичай набагато нижче в результаті використання глюкози в метаболічних процесах). У цих структурах ППГ накопичується з віком, і накопичення сильно прискорюється при цукровому діабеті.
ППГ-білки можуть гидролизоваться макрофагами (за участю ППГ-рецепторів) або міжклітинними протеолітичними системами з утворенням ППГ-пептидів, часто завдовжки близько 30 амінокислотних залишків. ППГ-білки, і особливо утворюються в результаті їх гідролізу ППГ-пептиди, потрапляють і в кровотік. Концентрація ППГ-пептидів в крові різко підвищується при нирковій недостатності різного походження, в тому числі при діабетичній нефропатії. Це пов'язано з тим, що елімінація ППГ-пептидів поісходіт за участю нирок: ППГ-пептиди фільтруються в клубочках, реабсорбуються клітинами проксимальних канальців і катаболізуються в лізосомах цих клітин.
В експериментах на щурах показано, що введення ППГ-білків у кров призводить до ковалентного зв'язування цих білків з білками міжклітинного матриксу в багатьох тканинах і до появи структурних та функціональних порушень, схожих з тими, які бувають при цукровому діабеті.
ППГ проявляють різноманітну біологічну активність: підвищують проникність ендотеліальних клітин, з'єднуються з рецепторами макрофагів, ендотеліальних і мезангіальних клітин, активують макрофаги до секреції цитокінів (рецепторним шляхом), пригнічують утворення NO і відповідно інгібують розширення судин, підсилюють окислювання ЛНП. У крові хворих на діабет виявляються антитіла до ППГ-пептидів.
6. Діабетичні ангіопатії
Первинні прояви ангіопатій пов'язані з пошкодженням базальних мембран судин. Базальні мембрани (БМ) представляють собою плівки, на яких "ростуть" всі клітини організму, крім клітин сполучної тканини і крові: по один бік розташовується клітина або шар клітин, а іншою стороною БМ контактує з фіброретікулярним міжклітинним матриксом:
Ендотелій кровоносних судин, в тому числі капілярів, теж розташовується на базальних мембранах. На відміну від всіх інших органів, в капілярах ниркового клубочка БМ тришарова, а клітини розташовуються по обидві її сторони.
У побудові БМ беруть участь колагени, протеоглікани, неколагенових глікопротеїни. Всі компоненти БМ синтезуються прилеглими до них клітинами. Спеціальні функції виконують інтегрини - білки плазматичної мембрани клітин, що з'єднують клітку з БМ.
Колаген IV типу - основний структурний білок базальних мембран. У геномі людини є шість локусів, які кодують шість розрізняються пептидних ланцюгів, з яких будуються триланцюжкове молекули колагену IV. Найчастіше колаген IV містить ланцюга 1 (IV) та 2 (IV) у складі гетеротрімеров [ 1 (IV)] 2 2 (IV). Колаген IV належить до сетеобразующего колагеном. Взаємодіючи С-кінцевими глобулярними доменами, молекули утворюють димери, а при взаємодії N-кінцевими глобулярними доменами - тетрамери.
Поряд з цими взаємодіям кінець в кінець можливі і латеральні взаємодії триланцюжкове спіральних доменів, в тому числі з утворенням суперспіралей. У кінцевому рахунку утворюється сетевидная тривимірна структура з гексагональної комірки розміром 170 нм. Колаген IV має також центри зв'язування з деякими білками клітинної мембрани, в тому числі з інтегринів.
Значну частину маси БМ складають протеоглікани. Ці молекули містять білкове ядро і ковалентно пов'язані з ним глікозамінглікани. У БМ в найбільших кількостях містяться гепарансульфат-протеоглікани (ГЗСГ), і в значно менших - хондроітінсульфата-протеоглікани.
Гепарансульфат представляє собою неразветвленную ланцюг, побудовану з глюкуронової кислоти та глюкозаміну, з послідовністю (ГлкА-ГлкN) n. Залишок глюкозаміну може бути сульфовані по 2-й, 3-й і 6-й позиціях. Молекулярна маса ланцюгів зазвичай від 50 до 100 кДа. З одним білковим ядром ГЗСС зазвичай пов'язано кілька ланцюгів гепарансульфату. ГЗСС у БМ з'єднується з колагеном IV і ламінін певними центрами білкового ядра і ланцюгів гепарансульфату. Крім того, ГЗСС різними способами може бути пов'язаний з поверхнею клітин, з участю як глікозамінглікановой частини, так і білкового ядра.
Ламінін - специфічний для БМ неколагенових глікопротеїн. Молекула ламініну - тример , має хрестоподібну форму, з трьома короткими гілками і однієї довгої:
Відомі три різні ланцюги , три ланцюги і два ланцюги . Варіанти кіл можуть комбінуватися по-різному при утворенні тримерной молекули. Поки виявлено сім різних ламінін. Кожна з гілок містить глобулярні домени, які мають ряд центрів свяеиванія різних лігандів. Короткі гілки беруть участь в утворенні БМ шляхом взаімодейсв з іншими молекулами ламініну, з колагеном IV (за участі ще одного білка - нідогени), а також з інтегринів 1 1 клітинної мембрани. Глобулярний домен довгою гілки бере участь у міжклітинній адгезії, взаємодіючи з різними інтегринів та іншими білками плазматичної мембрани клітин. Довга гілку взаємодіє також з гепарансульфатнимі протеогликанами.
Інтегріни представляють собою трансмембранні глікопротеїни, -димери. Кожен ланцюг перетинає мембрану один раз. Обидва ланцюги мають великі позаклітинні домени (аміноконцевие), що утворюють центр зв'язування, комплементарний відповідного ліганда - компоненту матриксу. Внутрішньоклітинний домен взаємодіють з актіновим цитоскелетом при посередництві ряду проміжних білків. З місцем взаємодії інтегринів з цитоскелетом сусідять сигнальні білки, які активуються, коли до позаклітинного домену інтегринів приєднується ліганд. Таким лігандом можуть бути ламініни колаген IV, протеоглікани.
Сила, з якою інтегрин зв'язується з лігандом, може швидко і з високою точністю регулюватися - властивість, яке називають "модуляція спорідненості". У спочиваючому ("неактивному") стані інтегрини мають низьку спорідненість до своїх лигандам, і це характерно для нормальних фізіологічних умов. Певні стимули перетворюють їх на активні рецептори з високою спорідненістю до лигандам. Це дозволяє клітинам швидко пристосовувати їх адгезивні властивості до нових умов без зміни кількості молекул адгезії. А оскільки сигнал, отриманий інтегринів, передається в клітку, то можуть змінюватися не тільки адгезивні властивості, а й внутрішньоклітинні процеси.
Завдяки цим властивостям інтегрини виявляються учасниками багатьох фундаментальних фізіологічних та патофізіологічних процесів, включаючи ембріогенез, морфогенез, загоєння ран, запалення, міграцію пухлинних клітин, міграцію лейкоцитів.
Таким чином, молекули БМ містять специфічні центри зв'язування з іншими молекулами БМ і з клітинними мембранами. Це забезпечує високо впорядковане позиціонування молекул у БМ. Інтегріни служать не тільки для механічного зв'язку клітини з БМ, але також і для передачі регуляторних сигналів, причому в двох напрямках - з БМ в клітину і з клітини в БМ.
Фіброретікулярний міжклітинний матрикс (стромальних матрикс), з яким контактують БМ (за винятком БМ ниркових клубочків), в загальних рисах схожий з БМ, але відрізняється від них по набору молекул і має менш упорядченную структуру. Зокрема, на відміну від БМ, в стромально матриксі переважають фібріллообразующіе колагени - в основному колаген I, а також колагени II, III, V та XI. Ламініни характерні для БМ, відсутні в стромально матриксі; замість них тут містяться фібронектини.
У геномі людини один ген пептидного ланцюга фібронектину, але в результаті альтернативного сплайсингу, а також постранляціонной модифікації (глікозилювання, фосфорилювання, сульфування) утворюється кілька форм білка. Фібронектину представляє собою димер двох однакових або трохи розрізняються субодиниць, сполучених антипараллельно двома дисульфідними зв'язками в області С-кінців. Пептидний ланцюг утворює кілька глобулярних доменів. Молекула фібронектину містить специфічні центри зв'язування з іншими молекулами фібронектину, з колагеном, гепарансульфат, інтегринів. Фібронектини синтезуються і секретуються багатьма клітинами, включаючи фібробласти, гладком'язові, ендотеліальні і епітеліальні клітини.
Порушення високоупорядоченной багатомолекулярних структури БМ (наприклад, внаслідок глікірованія білків) призводить до зміни зв'язків між молекулами БМ і позаклітинним доменом інтегринів. Сигнал про пошкодження за допомогою інтегринів передається в клітини, які реагують зміною ряду функціональних властивостей, у тому числі починають синтезувати трансформуючий фактор росту - цитокін, стимулює синтез і пригнічує деградацію компонетов міжклітинного матриксу.
Трансформуючий фактор росту (ТФР ) - білок з молекулярною масою 12,5 кДа, гомодимера з дисульфідними зв'язками між пептидними ланцюгами. Він синтезується більшістю, якщо не всіма, клітинами організму. Рецептори ТФР - це трансмембранні Сер / Тре кінази. ТФР по аутокринно і паракринного механізмам активує синтез компонентів матриксу - колагенів, фібронектину, ламініну, протеогліканів, а також проліферацію і диференціацію клітин багатьох типів. З іншого боку, він знижує синтез протеаз і збільшує вміст інгібіторів протеаз, в результаті пригнічується деградація компонентів міжклітинного матриксу. Крім того, ТФР стимулює експресію інтегринів, і тим самим сприяє утворенню макроструктур БМ. Таким шляхом забезпечується зростання БМ і фіброретікулярного міжклітинного матриксу, необхідний при проліферації клітин в нормі, а також при репарації пошкоджень тканин.
Прикладом репарації пошкоджень може служити загоєння шкірної рани. У місці пошкодження відбувається агрегація тромбоцитів, з гранул яких звільняється ТФР-, а також тромбоцитарний фактор росту. Обидва ці цитокіну по паракрінной механізму індукують секрецію ТФР- клітинами в області пошкодження, і таким шляхом ініціюється процес репарації ушкодження. ТФР- служить атрактантів для фібробластів і індукує синтез колагену та інших компонентів матриксу в залучених фібробластах і в клітинах, що контактують з БМ. У взаємодії з ТФР- у репарації пошкодження беруть участь і інші цитокіни. Тромбоцитарний фактор росту, а також фактор некрозу пухлин і інтерлейкін-1 індукують проліферацію та міграцію клітин у міру утворення матриксу. Фактор росту фібробластів індукує утворення нових судин.
Як уже зазначено, тромбоцитарний фактор росту стимулює експресію ТФР-. З іншого боку, ТФР- блокує дію тромбоцитарного фактора, пригнічуючи експресію його рецепторів. Можливо, така взаємодія має значення для уповільнення і вимикання процесу на завершальних стадіях репарації.
При цукровому діабеті в умовах безперервної дії патогенного фактора (висока концентрація глюкози і глікірованіе білків) відбувається дефектне ремоделювання БМ, головним чином, ймовірно, внаслідок постійної секреції ТФР-: порушується баланс між синтезом і розпадом компонентів базальної мембрани у бік посилення синтезу, порушуються нормальні пропорції в змісті компонентів БМ і його структурна організація. Потовщення базальних мембран капілярів - один з найбільш ранніх і постійних ознак цукрового діабету. В області фіброретікулярного міжклітинного матриксу діабетичні пошкодження теж приводять до накопичення компонентів матриксу в результаті активації фібробластів, що синтезують колаген і інші компоненти матриксу. При цьому клітини ураженого органу заміщаються рубцюватою сполучною тканиною (інші терміни для опису такого процесу - фіброз, склероз).
Різні органи мають специфічні особливості молекулярного складу і структури міжклітинного матриксу, і, зрозуміло, різний клітинний склад і функції. Тому діабетичні пошкодження матриксу, однакові в своїй молекулярній основі в початкових стадіях, розвиваються характерними для кожного органу шляхами.
Діабетичні макроангіопатії. Ураження великих і середніх судин серця, мозку, нижніх кінцівок зазвичай мають форму атеросклерозу, однак розвиваються в набагато більш ранньому віці, ніж в осіб, не страждають на діабет. Смертність від серцево-судинних захворювань при діабеті приблизно втричі більше, ніж при інших формах серцево-судинних захворювань.
Більшість патологічних змін артерій відбувається в інтимі. Пошкодження в результаті глікірованія може починатися з БМ інтими: цитокінових сигнали призводять до зміни реактивності клітин (ендотеліальних, гладком'язових, макрофагів), починається поглинання ліпопротеїнів та освіта бляшки. Цьому сприяє хронічно підвищений вміст ЛОНП (атерогенні ЛП) у крові хворих на діабет.
Можливий і інший механізм пошкодження артеріальної стінки при цукровому діабеті - глікірованіе білків, зокрема колагену і еластину, в середньому (media) і зовнішньому (adventitia) шарах. Механічні властивості упорядкованих мережевих структур, побудованих з колагену і еластину, мають вирішальне значення для функціонування артерій і точно підігнані до гемодинамічним умов в крові кожної ділянки артеріального русла.
Колаген і еластин - дуже повільно обмінюються білки, і тому велика ймовірність накопичення в них пошкоджень, пов'язаних з глікозилювання. Після інкубації протягом декількох днів відрізків артерій у розчині глюкози в них виявляються ППГ-білки, в тому числі колаген та еластин, знижується міцність і розтяжність артеріальної стінки. Нещодавно виявлено ППГ, позначений як NFC-1 (його будова поки невідомо). NFC-1 з високою активністю утворює поперечні зшивки між молекулами колагену. В аорті хворих на цукровий діабет кількість поперечних зшивок, утворених NFC-1, збільшується з віком, і досягає величин до однієї зшивки на одну молекулу колагену. Це, звичайно, може істотно змінити фізичні властивості судини. Проте не виключаються і порушення, пов'язані зі зміною швидкості синтезу і деградації компонентів матриксу. Наприклад, відносна кількість гепарансульфату в середній оболонці коронарних артерій у хворих на цукровий діабет знижено майже вдвічі в порівнянні з нормою.
Мікроангіопатії. Нефропатія - одна з основних форм діабетичних мікроангіопатій.
Нефропатія буває приблизно у третини хворих на ІЗЦД. Основною характеристикою діабетичної нефропатії на завершальних стадіях є гломерулосклероз та нефросклероз, що призводять до хронічної ниркової недостатності і до загибелі хворих від уремії. Клінічні ознаки нефропатії з'являються через 10 - 15 років після маніфестації діабету, і ще протягом кількох років хвороба розвивається до фінальних станів з появою симптомів уремії. Діабетична нефропатія - одна з головних причин інвалідизації і смертності хворих цукровим діабетом.
Основу капілярної стінки в клубочках становить базальна мембрана клубочків (БМК). На внутрішній поверхні БМК розташовуються ендотеліальні клітини, на зовнішній - подоцитів. Фільтрація плазми відбувається через фенестри (вікна) - проміжки між ендотеліальними клітинами на внутрішній поверхні капіляра, і між відростками подоцитів - на зовнішній поверхні. Між капілярами знаходиться мезангий, що має деревовидну форму і підтримує капіляри. Мезангий містить мезангіальний клітини і мезангіальний матрикс. Мезангіальний і епітеліальні клітини синтезують і секретують компоненти мезангиального матриксу і БМК.
Основна функція ниркового клубочка - забезпечити достатню швидкість фільтрації плазми і в той же час жорстко обмежити проходження альбуміну та інших білків плазми. І те, і інше визначається властивостями БМК. Щільність укладання молекул колагену IV типу і протеогліканів визначає вибірковість фільтрації за розміром фильтрующихся молекул. Гепарансульфатние ланцюга ГЗСС містять багато сульфатних груп, іонізованих при фізіологічних значеннях рН. Негативний заряд цих молекул при фільтрації плазми крові забезпечує виборчу проникність БМК для білків в залежності від їх заряду. Альбумін людини, що має молекулярну масу 66 кДа (еліпсоїд розміром 38х150 ангстрем) і негативний заряд (-18 при рН 7,4), в нормі лише в невеликих кількостях перетинає БМК і потрапляє в первинну сечу. Профільтрувалась альбумін потім ендоцітіруется тубулярний клітинами. Т про альбумінурія є наслідком головним чином порушення проникності БМК, але певний вклад може вносити і порушення функції тубулярних клітин.
Базальні мембрани ниркових клубочків - дуже інтенсивно функціонуюча структура: у людини за добу фільтрується через них 180 л плазми крові, тобто вся рідина організму чотири рази за добу проходить через БМК, і БМК виступає головним функціональним елементом клубочка. Канальці нефрона теж інтенсивно функціонують структури, тільки потік води і розчинених у ній речовин йде у зворотному напрямку - з первинної сечі в кров, причому ряд речовин реабсорбується проти градієнта концентрації. Проте маса канальцевої зони значно більше маси клубочків. Т про БМК більшою мірою схильна до ризику пошкодження, ніж інші органи, оскільки разом з плазмою через неї йде масивний потік токсичних речовин, включаючи ППГ. Ймовірно, гомеостаз БМК в нормі підтримується відповідною швидкістю репарації ушкоджень. На жаль, немає достатніх відомостей про швидкості оновлення білків БМК.
Вважають, що при діабеті підвищена протягом багатьох років концентрація ППГ призводить до потовщення стінки кровоносних судин, експансії мезангиального матриксу, потовщення базальних мембран. За результатами досліджень гломерулярних клітин у культурі і клубочків від щурів зі стрептозотоциновим діабетом можна зробити висновок, що при діабеті індукується Екпрес мРНК колагенів I. III, IV та VI типів, фібронектину, ламініну, і знижується синтез мРНК гепарансульфатних протеогліканів. Зменшення змісту гепарансульфатів щодо інших компонентів веде до порушення структурної організації БМК та збільшення її проникності для білків.
При інкубації мезангіальних клітин щура з екзогенними ППГ активується експресія мРНК колагену IV, ламініни гепарансульфату. Якщо здоровим мишам ввести ППГ-альбумін (мишачий), то збільшується вміст компонетов міжклітинного матриксу і активується експресія мРНК ТФР-. Мишам лінії з діабетом і з підвищеним вмістом глікованого альбуміну в крові вводили мишачі моноклональні антитіла, специфічні до мишачому глікірованний альбуміну. Через 4 тижні спостерігали помітне зниження протеїнурії, експансії мезангиального матриксу та експресії мРНК колагену IV і фібронектину. Т про циркулюючий ППГ-альбумін хронічно пошкоджує клубочки, які відповідають гіперпродукцією матриксу, опосередкованої ТФР-.
Накопичення білків міжклітинного матриксу та зміна їх складу в гломерулярної, тубулярної і ітерстіціальной областях нирки, потовщення базальної мембрани клубочків, гіпертрофія і, в меншій мірі, прискорена проліферація мезангіальних клітин - основні патоморфологічні зміни при діабетичної нефропатії. При посиленому утворенні міжклітинної матриксу відбувається прогресивне потовщення стінки судин, зниження швидкості клубочкової фільтрації, порушення проникності базальної мембрани (і як наслідок - альбумінурія). У кінцевому рахунку відбувається повне закриття судин і утворення рубця на місці клубочка (гломерулосклероз). Подібні зміни відбуваються і в тубулярної області (тубулоінтерстіціальний фіброз). Ці процеси характеризують фінальні стадії розвитку нефропатії.
Зазначені зміни розглядаються як результат порушення репаративних процесів, спрямованих на усунення пошкоджень БМК і мезангия матриксу, викликаних гіперглікемією та ін чинниками, що діють при цукровому діабеті. Найважливішим ланкою порушення є гіперпродукція ТФР-.
У щурів зі стрептозотоциновим діабет на 24 - 40 тижнях ТФР- виявляється в мезангії і стінках клубочкових капілярів (імуногістохімічним методом), причому його наростання корелює з альбумінурією і з накопиченням колагену I типу. Інкубація мезангіальних клітин або клубочків in vitro в середовищі з високою концентрацією глюкози різко збільшує в них синтез ТФР-. Причинами накопичення ТФР-b можуть бути збільшена секреція резидентними клітинами або дегрануляція тромбоцитів. У ряді робіт зазначено збільшення вмісту мРНК і білка ТФР- в клубочках при експериментальному діабеті, а також при діабеті у людини. Експресія мРНК ТФР- в клубочках діабетичних щурів через 12 - 15 тижнів підвищується в 2 - 3 рази в порівнянні з контрольними щурами. У цих умовах лікування щурів інсуліном знижує експресію мРНК ТФР-.
При гострому гломерулонефриті збільшення експресії ТФР- і продукції матриксу бувають скороминущими. Прогресуюче накопичення матриксу і розвиток фіброзу вимагає підвищеної секреції ТФР- протягом тривалого часу, що має місце при діабетичній нефропатії у людини і спостерігається в експериментальних моделях діабетичної нефропатії.
ДН розвивається тільки у третини хворих на цукровий діабет. Це вказує на те, що крім гіперглюкоземіі мають значення й інші фактори, пов'язані з індивідуальними генетичними особливостями.
Ретинопатія виявляється у 30-90% хворих на діабет і часто асоціюється з нефропатією. У віковій групі 20 - 70 років цукровий діабет посідає перше місце серед причин сліпоти. При цьому на частку діабетичної ретинопатії припадає 70% випадків, далі йдуть катаракта та інші діабетичні пошкодження ока. Діабетична ретинопатія проявляється розширенням вен сітківки, аневризмами, набряком, потім відбувається новоутворення судин в сітківці, склоподібному тілі, порушення молекулярної структури кришталика. Причиною сліпоти є крововиливи з новостворених судин у сітківку або в склоподібне тіло і відшарування сітківки.
Література
1. Алексєєв Л.П., Дєдов І.І., Зілов А.В., Болдирєва М.Н., Демидова І.Ю., Трофимов Д.Ю., Хаитов Р.М. 1998. Міжпопуляційної підхід у встановленні асоційованої з HLA генетичної схильності до інсулінзалежного цукрового діабету. Цукровий діабет 1:19-21.
2. Дідів І.І. 1998. Цукровий діабет у Російській Федерації: проблеми та шляхи вирішення. Цукровий діабет 1:7-18
3. Вахрушева Л.Л., Смирнов В.В., Галибін А.А. та ін Імунологічні аспекти цукрового діабету у дітей і в експерименті. / / Актуальні питання дитячої ендокринології: Сб.науч.трудов. - Томськ., 1990. - С. 17-18.
4. Гриневич Ю.А., Чеботарьов В.Ф. Імунобіології гормонів тимуса. - Київ., 1989. - С.103-125.
5. Гуткіна О.М. Імуномодулюючі та метаболічні ефекти тактивина при цукровому діабету: Автореф. дисс. канд. мед. наук. - Нижній Новгород., 1993. - 22 с.
6. Дорошенко Є.О. Сироваткова тимическим активність і її корекція в комплексному лікуванні цукрового діабету у дітей: Автореф. дисс. канд. мед. наук. - Москва., 1995. - 25 с.
7. Асташкіна С.А., Калітіс І.А., Гус М.І., Адоян Б.М. Вивчення залишкової секреції b-клітин у дітей хворих на інсулінозалежний цукровий діабет. / / II Всесоюзна конференція педіатрів-ендокринологів: Тез. докл. - М., 1988. - С. 15.
1. кетоацідотіческая кома, з абсолютної інсулінової недостатністю
2. гіперосмолярна кома, з помірною недостатністю інсуліну
3. лактатацідотіческая кома, з вираженою гіпоксією, сепсисом, серцево-судинним шоком.
Крім того, при інсулінотерапії цукрового діабету може бути гіпоглікемічна кома, пов'язана з передозуванням інсуліну. Перші три стани можуть розвиватися не тільки при цукровому діабеті, але і при дії багатьох інших факторів (токсичних, інфекційних та ін.)
Три основні форми коматозного стану практично ніколи не зустрічаються в чистому вигляді, проте зазвичай переважають прояви якої-небудь однієї з форм (часто - гиперосмолярная), що і дає підстави для виділення основних форм.
Первинною причиною кетоацидозу є інсулінова недостатність: у період коми С-пептид і імунореактивного інсуліну (ІРІ) в крові не визначаються. Гіперглікемія відзначається завжди, 20 - 30 ммоль / л, а іноді і більше. Ацидоз при діабетичній комі є наслідком накопичення органічних кислот - кетонових тіл, а також лактату і пірувату. Концентрація кетонових тіл досягає 2 ммоль / дл (в 200 разів більше норми); вона підвищується не тільки внаслідок синтезу в печінці, але й тому, що знижується екскреція кетонових тіл у зв'язку з олігурією та анурією, яка часто буває при комі. Зниження рН крові спостерігається завжди, до 7 і нижче (норма 7,4).
Розвивається дегідратація, дефіцит води може бути до 10% від загальної маси тіла. Кількість циркулюючої рідини зменшується на 25 - 30%, в результаті знижується кров'яний тиск.
Кисневе і енергетичне голодування міокарда, зменшення об'єму крові ведуть до серцево-судинної недостатності. Можуть бути підвищення згортання крові, інфаркт міокарда, інфаркти паренхіматозних органів, інсульт, периферичні тромбози.
Діабетична кома розвивається повільно, протягом декількох днів, але іноді може розвинутися за кілька годин. З'являються нудота, блювота, риси обличчя загострюються, очі западають, наростає байдужість до навколишнього, загальмованість, що переходить у глибоку кому (повністю вимкнений свідомість, відсутність рефлексів, атонія м'язів та ін.) У приміщенні, де знаходиться хворий, відчувається виразний запах ацетону. Артеріальний тиск знижений, майже завжди спостерігається олігурія або анурія.
Діабетична кома вимагає негайного лікування, яке включає наступні заходи:
1. ліквідація інсулінової недостатності шляхом введення інсуліну в дозах, які забезпечують поступове зниження концентрації глюкози в крові до рівня, близького до нормального
2. регідратацію організму шляхом введення рідини
3. відновлення нормального сольового складу та рН рідин організму шляхом введення відповідних сольових розчинів
4. відновлення запасів глікогену в організмі.
Прояви коми звичайно ліквідуються протягом 2 - 3 днів при безперервно триває лікуванні, причому лікування в перші кілька годин має вирішальне значення для врятування життя хворого.
До розвитку методів лікування діабету інсуліном хворі вмирали незабаром після початку хвороби від діабетичної коми. Але й тепер кома спостерігається нерідко. Зокрема, перший прояв хвороби у 15 - 30% випадків супроводжується кетоацидозом і комою. Смертність від діабетичної коми залишається високою - від 1 до 30%. Але основною причиною смерті хворих на діабет в даний час є пізні ускладнення.
5. Глікірованіе білків - одна з головних причин пізніх ускладнень цукрового діабету
Пізні ускладнення цукрового діабету пов'язані насамперед з пошкодженням кровоносних судин (діабетичні ангіопатії). Основний механізм пошкодження тканин - глікірованіе (глікозилювання) білків, неферментативної реакція глюкози з вільними аміногрупами білкової молекули (Ліз, Арг, N-кінцева амінокислота):
ППГ-білки можуть гидролизоваться макрофагами (за участю ППГ-рецепторів) або міжклітинними протеолітичними системами з утворенням ППГ-пептидів, часто завдовжки близько 30 амінокислотних залишків. ППГ-білки, і особливо утворюються в результаті їх гідролізу ППГ-пептиди, потрапляють і в кровотік. Концентрація ППГ-пептидів в крові різко підвищується при нирковій недостатності різного походження, в тому числі при діабетичній нефропатії. Це пов'язано з тим, що елімінація ППГ-пептидів поісходіт за участю нирок: ППГ-пептиди фільтруються в клубочках, реабсорбуються клітинами проксимальних канальців і катаболізуються в лізосомах цих клітин.
В експериментах на щурах показано, що введення ППГ-білків у кров призводить до ковалентного зв'язування цих білків з білками міжклітинного матриксу в багатьох тканинах і до появи структурних та функціональних порушень, схожих з тими, які бувають при цукровому діабеті.
ППГ проявляють різноманітну біологічну активність: підвищують проникність ендотеліальних клітин, з'єднуються з рецепторами макрофагів, ендотеліальних і мезангіальних клітин, активують макрофаги до секреції цитокінів (рецепторним шляхом), пригнічують утворення NO і відповідно інгібують розширення судин, підсилюють окислювання ЛНП. У крові хворих на діабет виявляються антитіла до ППГ-пептидів.
6. Діабетичні ангіопатії
Первинні прояви ангіопатій пов'язані з пошкодженням базальних мембран судин. Базальні мембрани (БМ) представляють собою плівки, на яких "ростуть" всі клітини організму, крім клітин сполучної тканини і крові: по один бік розташовується клітина або шар клітин, а іншою стороною БМ контактує з фіброретікулярним міжклітинним матриксом:
Базальні мембрани різних органів (А) і капілярів ниркового клубочка (Б): а - люмен капіляри; б - порожнину боуменова капсули; 1 - ендотелій; 2,3,4 - БМ клубочка (2 - lamina rara interna, 3 - lamina densa, 4 - lamina rara externa); 5 - Подоцит, відростками контактує з БМ. |
У побудові БМ беруть участь колагени, протеоглікани, неколагенових глікопротеїни. Всі компоненти БМ синтезуються прилеглими до них клітинами. Спеціальні функції виконують інтегрини - білки плазматичної мембрани клітин, що з'єднують клітку з БМ.
Колаген IV типу - основний структурний білок базальних мембран. У геномі людини є шість локусів, які кодують шість розрізняються пептидних ланцюгів, з яких будуються триланцюжкове молекули колагену IV. Найчастіше колаген IV містить ланцюга 1 (IV) та 2 (IV) у складі гетеротрімеров [ 1 (IV)] 2 2 (IV). Колаген IV належить до сетеобразующего колагеном. Взаємодіючи С-кінцевими глобулярними доменами, молекули утворюють димери, а при взаємодії N-кінцевими глобулярними доменами - тетрамери.
Поряд з цими взаємодіям кінець в кінець можливі і латеральні взаємодії триланцюжкове спіральних доменів, в тому числі з утворенням суперспіралей. У кінцевому рахунку утворюється сетевидная тривимірна структура з гексагональної комірки розміром 170 нм. Колаген IV має також центри зв'язування з деякими білками клітинної мембрани, в тому числі з інтегринів.
Значну частину маси БМ складають протеоглікани. Ці молекули містять білкове ядро і ковалентно пов'язані з ним глікозамінглікани. У БМ в найбільших кількостях містяться гепарансульфат-протеоглікани (ГЗСГ), і в значно менших - хондроітінсульфата-протеоглікани.
Гепарансульфат представляє собою неразветвленную ланцюг, побудовану з глюкуронової кислоти та глюкозаміну, з послідовністю (ГлкА-ГлкN) n. Залишок глюкозаміну може бути сульфовані по 2-й, 3-й і 6-й позиціях. Молекулярна маса ланцюгів зазвичай від 50 до 100 кДа. З одним білковим ядром ГЗСС зазвичай пов'язано кілька ланцюгів гепарансульфату. ГЗСС у БМ з'єднується з колагеном IV і ламінін певними центрами білкового ядра і ланцюгів гепарансульфату. Крім того, ГЗСС різними способами може бути пов'язаний з поверхнею клітин, з участю як глікозамінглікановой частини, так і білкового ядра.
Ламінін - специфічний для БМ неколагенових глікопротеїн. Молекула ламініну - тример , має хрестоподібну форму, з трьома короткими гілками і однієї довгої:
Молекули базальних мембран. А. багатомолекулярних структури, що утворюються колагеном IV: 1 - тетрамер; 2 - димер; 3 - мономер. Б. фібронектину. В. Основні гепарансульфат-протеоглікани БМК: 1 - перлекан; 2 - ГЗСС 200 кДа, 3 - ГЗСС 350 кДа (горизонтальні лінії - пептидні ланцюги, вертикальні лінії - гепарансульфатние ланцюга). Г. ламінін. |
Інтегріни представляють собою трансмембранні глікопротеїни, -димери. Кожен ланцюг перетинає мембрану один раз. Обидва ланцюги мають великі позаклітинні домени (аміноконцевие), що утворюють центр зв'язування, комплементарний відповідного ліганда - компоненту матриксу. Внутрішньоклітинний домен взаємодіють з актіновим цитоскелетом при посередництві ряду проміжних білків. З місцем взаємодії інтегринів з цитоскелетом сусідять сигнальні білки, які активуються, коли до позаклітинного домену інтегринів приєднується ліганд. Таким лігандом можуть бути ламініни колаген IV, протеоглікани.
Сила, з якою інтегрин зв'язується з лігандом, може швидко і з високою точністю регулюватися - властивість, яке називають "модуляція спорідненості". У спочиваючому ("неактивному") стані інтегрини мають низьку спорідненість до своїх лигандам, і це характерно для нормальних фізіологічних умов. Певні стимули перетворюють їх на активні рецептори з високою спорідненістю до лигандам. Це дозволяє клітинам швидко пристосовувати їх адгезивні властивості до нових умов без зміни кількості молекул адгезії. А оскільки сигнал, отриманий інтегринів, передається в клітку, то можуть змінюватися не тільки адгезивні властивості, а й внутрішньоклітинні процеси.
Завдяки цим властивостям інтегрини виявляються учасниками багатьох фундаментальних фізіологічних та патофізіологічних процесів, включаючи ембріогенез, морфогенез, загоєння ран, запалення, міграцію пухлинних клітин, міграцію лейкоцитів.
Таким чином, молекули БМ містять специфічні центри зв'язування з іншими молекулами БМ і з клітинними мембранами. Це забезпечує високо впорядковане позиціонування молекул у БМ. Інтегріни служать не тільки для механічного зв'язку клітини з БМ, але також і для передачі регуляторних сигналів, причому в двох напрямках - з БМ в клітину і з клітини в БМ.
Фіброретікулярний міжклітинний матрикс (стромальних матрикс), з яким контактують БМ (за винятком БМ ниркових клубочків), в загальних рисах схожий з БМ, але відрізняється від них по набору молекул і має менш упорядченную структуру. Зокрема, на відміну від БМ, в стромально матриксі переважають фібріллообразующіе колагени - в основному колаген I, а також колагени II, III, V та XI. Ламініни характерні для БМ, відсутні в стромально матриксі; замість них тут містяться фібронектини.
У геномі людини один ген пептидного ланцюга фібронектину, але в результаті альтернативного сплайсингу, а також постранляціонной модифікації (глікозилювання, фосфорилювання, сульфування) утворюється кілька форм білка. Фібронектину представляє собою димер двох однакових або трохи розрізняються субодиниць, сполучених антипараллельно двома дисульфідними зв'язками в області С-кінців. Пептидний ланцюг утворює кілька глобулярних доменів. Молекула фібронектину містить специфічні центри зв'язування з іншими молекулами фібронектину, з колагеном, гепарансульфат, інтегринів. Фібронектини синтезуються і секретуються багатьма клітинами, включаючи фібробласти, гладком'язові, ендотеліальні і епітеліальні клітини.
Порушення високоупорядоченной багатомолекулярних структури БМ (наприклад, внаслідок глікірованія білків) призводить до зміни зв'язків між молекулами БМ і позаклітинним доменом інтегринів. Сигнал про пошкодження за допомогою інтегринів передається в клітини, які реагують зміною ряду функціональних властивостей, у тому числі починають синтезувати трансформуючий фактор росту - цитокін, стимулює синтез і пригнічує деградацію компонетов міжклітинного матриксу.
Трансформуючий фактор росту (ТФР ) - білок з молекулярною масою 12,5 кДа, гомодимера з дисульфідними зв'язками між пептидними ланцюгами. Він синтезується більшістю, якщо не всіма, клітинами організму. Рецептори ТФР - це трансмембранні Сер / Тре кінази. ТФР по аутокринно і паракринного механізмам активує синтез компонентів матриксу - колагенів, фібронектину, ламініну, протеогліканів, а також проліферацію і диференціацію клітин багатьох типів. З іншого боку, він знижує синтез протеаз і збільшує вміст інгібіторів протеаз, в результаті пригнічується деградація компонентів міжклітинного матриксу. Крім того, ТФР стимулює експресію інтегринів, і тим самим сприяє утворенню макроструктур БМ. Таким шляхом забезпечується зростання БМ і фіброретікулярного міжклітинного матриксу, необхідний при проліферації клітин в нормі, а також при репарації пошкоджень тканин.
Прикладом репарації пошкоджень може служити загоєння шкірної рани. У місці пошкодження відбувається агрегація тромбоцитів, з гранул яких звільняється ТФР-, а також тромбоцитарний фактор росту. Обидва ці цитокіну по паракрінной механізму індукують секрецію ТФР- клітинами в області пошкодження, і таким шляхом ініціюється процес репарації ушкодження. ТФР- служить атрактантів для фібробластів і індукує синтез колагену та інших компонентів матриксу в залучених фібробластах і в клітинах, що контактують з БМ. У взаємодії з ТФР- у репарації пошкодження беруть участь і інші цитокіни. Тромбоцитарний фактор росту, а також фактор некрозу пухлин і інтерлейкін-1 індукують проліферацію та міграцію клітин у міру утворення матриксу. Фактор росту фібробластів індукує утворення нових судин.
Як уже зазначено, тромбоцитарний фактор росту стимулює експресію ТФР-. З іншого боку, ТФР- блокує дію тромбоцитарного фактора, пригнічуючи експресію його рецепторів. Можливо, така взаємодія має значення для уповільнення і вимикання процесу на завершальних стадіях репарації.
При цукровому діабеті в умовах безперервної дії патогенного фактора (висока концентрація глюкози і глікірованіе білків) відбувається дефектне ремоделювання БМ, головним чином, ймовірно, внаслідок постійної секреції ТФР-: порушується баланс між синтезом і розпадом компонентів базальної мембрани у бік посилення синтезу, порушуються нормальні пропорції в змісті компонентів БМ і його структурна організація. Потовщення базальних мембран капілярів - один з найбільш ранніх і постійних ознак цукрового діабету. В області фіброретікулярного міжклітинного матриксу діабетичні пошкодження теж приводять до накопичення компонентів матриксу в результаті активації фібробластів, що синтезують колаген і інші компоненти матриксу. При цьому клітини ураженого органу заміщаються рубцюватою сполучною тканиною (інші терміни для опису такого процесу - фіброз, склероз).
Різні органи мають специфічні особливості молекулярного складу і структури міжклітинного матриксу, і, зрозуміло, різний клітинний склад і функції. Тому діабетичні пошкодження матриксу, однакові в своїй молекулярній основі в початкових стадіях, розвиваються характерними для кожного органу шляхами.
Діабетичні макроангіопатії. Ураження великих і середніх судин серця, мозку, нижніх кінцівок зазвичай мають форму атеросклерозу, однак розвиваються в набагато більш ранньому віці, ніж в осіб, не страждають на діабет. Смертність від серцево-судинних захворювань при діабеті приблизно втричі більше, ніж при інших формах серцево-судинних захворювань.
Більшість патологічних змін артерій відбувається в інтимі. Пошкодження в результаті глікірованія може починатися з БМ інтими: цитокінових сигнали призводять до зміни реактивності клітин (ендотеліальних, гладком'язових, макрофагів), починається поглинання ліпопротеїнів та освіта бляшки. Цьому сприяє хронічно підвищений вміст ЛОНП (атерогенні ЛП) у крові хворих на діабет.
Можливий і інший механізм пошкодження артеріальної стінки при цукровому діабеті - глікірованіе білків, зокрема колагену і еластину, в середньому (media) і зовнішньому (adventitia) шарах. Механічні властивості упорядкованих мережевих структур, побудованих з колагену і еластину, мають вирішальне значення для функціонування артерій і точно підігнані до гемодинамічним умов в крові кожної ділянки артеріального русла.
Колаген і еластин - дуже повільно обмінюються білки, і тому велика ймовірність накопичення в них пошкоджень, пов'язаних з глікозилювання. Після інкубації протягом декількох днів відрізків артерій у розчині глюкози в них виявляються ППГ-білки, в тому числі колаген та еластин, знижується міцність і розтяжність артеріальної стінки. Нещодавно виявлено ППГ, позначений як NFC-1 (його будова поки невідомо). NFC-1 з високою активністю утворює поперечні зшивки між молекулами колагену. В аорті хворих на цукровий діабет кількість поперечних зшивок, утворених NFC-1, збільшується з віком, і досягає величин до однієї зшивки на одну молекулу колагену. Це, звичайно, може істотно змінити фізичні властивості судини. Проте не виключаються і порушення, пов'язані зі зміною швидкості синтезу і деградації компонентів матриксу. Наприклад, відносна кількість гепарансульфату в середній оболонці коронарних артерій у хворих на цукровий діабет знижено майже вдвічі в порівнянні з нормою.
Мікроангіопатії. Нефропатія - одна з основних форм діабетичних мікроангіопатій.
Нефропатія буває приблизно у третини хворих на ІЗЦД. Основною характеристикою діабетичної нефропатії на завершальних стадіях є гломерулосклероз та нефросклероз, що призводять до хронічної ниркової недостатності і до загибелі хворих від уремії. Клінічні ознаки нефропатії з'являються через 10 - 15 років після маніфестації діабету, і ще протягом кількох років хвороба розвивається до фінальних станів з появою симптомів уремії. Діабетична нефропатія - одна з головних причин інвалідизації і смертності хворих цукровим діабетом.
Основу капілярної стінки в клубочках становить базальна мембрана клубочків (БМК). На внутрішній поверхні БМК розташовуються ендотеліальні клітини, на зовнішній - подоцитів. Фільтрація плазми відбувається через фенестри (вікна) - проміжки між ендотеліальними клітинами на внутрішній поверхні капіляра, і між відростками подоцитів - на зовнішній поверхні. Між капілярами знаходиться мезангий, що має деревовидну форму і підтримує капіляри. Мезангий містить мезангіальний клітини і мезангіальний матрикс. Мезангіальний і епітеліальні клітини синтезують і секретують компоненти мезангиального матриксу і БМК.
Основна функція ниркового клубочка - забезпечити достатню швидкість фільтрації плазми і в той же час жорстко обмежити проходження альбуміну та інших білків плазми. І те, і інше визначається властивостями БМК. Щільність укладання молекул колагену IV типу і протеогліканів визначає вибірковість фільтрації за розміром фильтрующихся молекул. Гепарансульфатние ланцюга ГЗСС містять багато сульфатних груп, іонізованих при фізіологічних значеннях рН. Негативний заряд цих молекул при фільтрації плазми крові забезпечує виборчу проникність БМК для білків в залежності від їх заряду. Альбумін людини, що має молекулярну масу 66 кДа (еліпсоїд розміром 38х150 ангстрем) і негативний заряд (-18 при рН 7,4), в нормі лише в невеликих кількостях перетинає БМК і потрапляє в первинну сечу. Профільтрувалась альбумін потім ендоцітіруется тубулярний клітинами. Т про альбумінурія є наслідком головним чином порушення проникності БМК, але певний вклад може вносити і порушення функції тубулярних клітин.
Базальні мембрани ниркових клубочків - дуже інтенсивно функціонуюча структура: у людини за добу фільтрується через них 180 л плазми крові, тобто вся рідина організму чотири рази за добу проходить через БМК, і БМК виступає головним функціональним елементом клубочка. Канальці нефрона теж інтенсивно функціонують структури, тільки потік води і розчинених у ній речовин йде у зворотному напрямку - з первинної сечі в кров, причому ряд речовин реабсорбується проти градієнта концентрації. Проте маса канальцевої зони значно більше маси клубочків. Т про БМК більшою мірою схильна до ризику пошкодження, ніж інші органи, оскільки разом з плазмою через неї йде масивний потік токсичних речовин, включаючи ППГ. Ймовірно, гомеостаз БМК в нормі підтримується відповідною швидкістю репарації ушкоджень. На жаль, немає достатніх відомостей про швидкості оновлення білків БМК.
Вважають, що при діабеті підвищена протягом багатьох років концентрація ППГ призводить до потовщення стінки кровоносних судин, експансії мезангиального матриксу, потовщення базальних мембран. За результатами досліджень гломерулярних клітин у культурі і клубочків від щурів зі стрептозотоциновим діабетом можна зробити висновок, що при діабеті індукується Екпрес мРНК колагенів I. III, IV та VI типів, фібронектину, ламініну, і знижується синтез мРНК гепарансульфатних протеогліканів. Зменшення змісту гепарансульфатів щодо інших компонентів веде до порушення структурної організації БМК та збільшення її проникності для білків.
При інкубації мезангіальних клітин щура з екзогенними ППГ активується експресія мРНК колагену IV, ламініни гепарансульфату. Якщо здоровим мишам ввести ППГ-альбумін (мишачий), то збільшується вміст компонетов міжклітинного матриксу і активується експресія мРНК ТФР-. Мишам лінії з діабетом і з підвищеним вмістом глікованого альбуміну в крові вводили мишачі моноклональні антитіла, специфічні до мишачому глікірованний альбуміну. Через 4 тижні спостерігали помітне зниження протеїнурії, експансії мезангиального матриксу та експресії мРНК колагену IV і фібронектину. Т про циркулюючий ППГ-альбумін хронічно пошкоджує клубочки, які відповідають гіперпродукцією матриксу, опосередкованої ТФР-.
Накопичення білків міжклітинного матриксу та зміна їх складу в гломерулярної, тубулярної і ітерстіціальной областях нирки, потовщення базальної мембрани клубочків, гіпертрофія і, в меншій мірі, прискорена проліферація мезангіальних клітин - основні патоморфологічні зміни при діабетичної нефропатії. При посиленому утворенні міжклітинної матриксу відбувається прогресивне потовщення стінки судин, зниження швидкості клубочкової фільтрації, порушення проникності базальної мембрани (і як наслідок - альбумінурія). У кінцевому рахунку відбувається повне закриття судин і утворення рубця на місці клубочка (гломерулосклероз). Подібні зміни відбуваються і в тубулярної області (тубулоінтерстіціальний фіброз). Ці процеси характеризують фінальні стадії розвитку нефропатії.
Зазначені зміни розглядаються як результат порушення репаративних процесів, спрямованих на усунення пошкоджень БМК і мезангия матриксу, викликаних гіперглікемією та ін чинниками, що діють при цукровому діабеті. Найважливішим ланкою порушення є гіперпродукція ТФР-.
У щурів зі стрептозотоциновим діабет на 24 - 40 тижнях ТФР- виявляється в мезангії і стінках клубочкових капілярів (імуногістохімічним методом), причому його наростання корелює з альбумінурією і з накопиченням колагену I типу. Інкубація мезангіальних клітин або клубочків in vitro в середовищі з високою концентрацією глюкози різко збільшує в них синтез ТФР-. Причинами накопичення ТФР-b можуть бути збільшена секреція резидентними клітинами або дегрануляція тромбоцитів. У ряді робіт зазначено збільшення вмісту мРНК і білка ТФР- в клубочках при експериментальному діабеті, а також при діабеті у людини. Експресія мРНК ТФР- в клубочках діабетичних щурів через 12 - 15 тижнів підвищується в 2 - 3 рази в порівнянні з контрольними щурами. У цих умовах лікування щурів інсуліном знижує експресію мРНК ТФР-.
При гострому гломерулонефриті збільшення експресії ТФР- і продукції матриксу бувають скороминущими. Прогресуюче накопичення матриксу і розвиток фіброзу вимагає підвищеної секреції ТФР- протягом тривалого часу, що має місце при діабетичній нефропатії у людини і спостерігається в експериментальних моделях діабетичної нефропатії.
ДН розвивається тільки у третини хворих на цукровий діабет. Це вказує на те, що крім гіперглюкоземіі мають значення й інші фактори, пов'язані з індивідуальними генетичними особливостями.
Ретинопатія виявляється у 30-90% хворих на діабет і часто асоціюється з нефропатією. У віковій групі 20 - 70 років цукровий діабет посідає перше місце серед причин сліпоти. При цьому на частку діабетичної ретинопатії припадає 70% випадків, далі йдуть катаракта та інші діабетичні пошкодження ока. Діабетична ретинопатія проявляється розширенням вен сітківки, аневризмами, набряком, потім відбувається новоутворення судин в сітківці, склоподібному тілі, порушення молекулярної структури кришталика. Причиною сліпоти є крововиливи з новостворених судин у сітківку або в склоподібне тіло і відшарування сітківки.
Література
1. Алексєєв Л.П., Дєдов І.І., Зілов А.В., Болдирєва М.Н., Демидова І.Ю., Трофимов Д.Ю., Хаитов Р.М. 1998. Міжпопуляційної підхід у встановленні асоційованої з HLA генетичної схильності до інсулінзалежного цукрового діабету. Цукровий діабет 1:19-21.
2. Дідів І.І. 1998. Цукровий діабет у Російській Федерації: проблеми та шляхи вирішення. Цукровий діабет 1:7-18
3. Вахрушева Л.Л., Смирнов В.В., Галибін А.А. та ін Імунологічні аспекти цукрового діабету у дітей і в експерименті. / / Актуальні питання дитячої ендокринології: Сб.науч.трудов. - Томськ., 1990. - С. 17-18.
4. Гриневич Ю.А., Чеботарьов В.Ф. Імунобіології гормонів тимуса. - Київ., 1989. - С.103-125.
5. Гуткіна О.М. Імуномодулюючі та метаболічні ефекти тактивина при цукровому діабету: Автореф. дисс. канд. мед. наук. - Нижній Новгород., 1993. - 22 с.
6. Дорошенко Є.О. Сироваткова тимическим активність і її корекція в комплексному лікуванні цукрового діабету у дітей: Автореф. дисс. канд. мед. наук. - Москва., 1995. - 25 с.
7. Асташкіна С.А., Калітіс І.А., Гус М.І., Адоян Б.М. Вивчення залишкової секреції b-клітин у дітей хворих на інсулінозалежний цукровий діабет. / / II Всесоюзна конференція педіатрів-ендокринологів: Тез. докл. - М., 1988. - С. 15.