Патологическая физиология обмена веществ и энергии

Обмен веществ и энергии - совокупность процессов превращения веществ и энергии происходящая в живых организмах.

И обмен веществ и энергией между организмом и окружающей средой.

Катаболизм - ферментативное расщепление пищевых и собственных молекул с освобождением заключенных в них энергии.

Анаболизм - ферментативный синтез клеточных компонентов совершающийся с потреблением энергии фосфатных связей АТФ.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАСЩЕПЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВ:

1. Пищеварительный гидролиз и всасывание веществ в ЖКТ:

• углеводы — моносахариды
• белки — аминокислоты
• жиры — жирные кислоты и глицерин

2. Промежуточный обмен - образуются продукты, общие для всех видов обмена:

• пируват
• ацетил-КоА
• a-кетоглутарат
• фумарат

 Высвобождается 1/3 энергии, заключенной в химических связях питательный веществ.

3. Терминальное окисление (цикл Кребса) - освобождается 2/3 энергии, заключенной в пищевых веществах.

Энергия частично используется в сопряженном фосфорилировании и образовании макроэргов (АТФ и др.).

Биологическое значение:

При катаболизме освобождается заключенная в нем энергия, обеспечивающая все функциональные возможности организма.

Нарушения катаболизма:

1.  нарушение обмена макроэргов (АТФ)
2.  нарушение поступления пластических веществ, обеспечивающих анаболизм.

Анаболизм:

Образование видоспецифических углеводов, жиров, белков, структурных элементов ® рост, размножение и сохранение морфологической целостности.

При нарушении анаболизма:

Нарушение синтеза ферментов, гормонов, необходимых для катаболизма.

При отравлении цианидами инактивация цитохромоксидазы приводит к смерти в течение 5-7 мин.

Суммарный показатель, отражающий состояние обмена веществ - основной обмен (количество энергии, освобождающееся в организме при полном покое, натощак через 12-18 часов после последнего приема пищи, при температуре 16-18^оС; то количество энергии, необходимое организму в состоянии покоя для поддержания его жизнедеятельности).

Понижение основного обмена:

• При торможении КБП: сон, наркоз.
• Разрушение и атрофии гипофиза гипофункции щитовидной железы
• удалении надпочечников, половых желез
• избытке инсулина
• голодании, коллапсе, почечных отеках
• повышении температуры окружающей Среды

Повышение основного обмена:

• при резком возбуждении ЦНС
• при повышении функции щитовидной железы (гипертиреоидизм)
• при введении тироксина, аденамина, СТГ
• при опухолях гипофиза
• при приеме пищи
• при понижении температуры окружающей Среды
• при лихорадке
• при усилении сердечной деятельности и дыхания

Наибольшее повышение основного обмена в возрасте 5-7 лет.

У женщин основной обмен меньше, чем у мужчин.

Значение:

Нарушение обмена веществ и энергии лежит в основе всех заболеваний.

Причины нарушений обмена веществ:

    I. Эндогенного происхождения:

1. Нарушения в генетическом аппарате клеток.
2. Нарушения деятельности нервной и эндокринной систем.

    1. Нарушение в генетическом аппарате:

• Нарушение синтеза ферментов (энзимопатии)
• Нарушение синтеза транспортных белков (Нb - гемоглобинпатии; церулоплазмина - болезнь Вильсона).
• Нарушение синтеза иммунных белков.
• Нарушение синтеза белковых и пептидных гормонов, структурных белков, биомембран, кофакторов витаминов (Д₃, В₁, В₆, В₁₂, Н, a-токоферола)

    II. Экзогенного происхождения:

1. Количественные и качественные изменения в составе пищи:

• Недостаток незаменимых аминокислот (аргинина - нарушение сперматогенеза); Недостаток жирных кислот, микроэлементов, витаминов).
• Несоответствие количества и качества состава пищи энерготратам организма.

2. Поступление в организм чужеродных токсических веществ.

3. Проникновение патогенных микроорганизмов в организм.

4. Сдвиги в величине парциального давления О₂ и СО₂ в воздухе.

5. Появление в атмосфере СО (угарного газа), окислов азота, токсических газов.

6. Накопление в организме тяжелых металлов (As, Cn), канцерогенов.

Конечная точка приложения всех факторов - ферменты.

Нарушения обмена веществ могут быть на 4-х уровнях организации живых существ:

1) Молекулярный уровень (на нем реализуются нарушения обмена на всех других уровнях организации живого).

Причины нарушений обмена на этом уровне:

1. Нарушения в генетическом аппарата
2. Действие ингибиторов ферментов эндо- и экзогенного происхождения.
3. Недостаточное поступление незаменимых аминокислот, жирных кислот, витаминов, микроэлементов.
4. Нарушения обмена веществ на других уровнях.

Характер нарушений:

1. Изменение концентрации участников метаболических реакций.
2. Изменение активности ферментов и скорости их образования.
3. Изменения кофакторов ферментных реакций.

Показатели:

1. Определение активности ферментов в биологических жидкостях и биопсийном материале.
2. Обнаружение сдвигов в химическом составе крови и других биологических жидкостях.
3. Клеточный уровень организации живого.

причины нарушений обмена:

1. Нарушения биомембран, нуклеиновых кислот и белков, липидов.
2. Активация процессов ПОЛ (перекисного окисления липидов).
3. Действие тропных к биомембранам ядов и токсинов.
4. Осмотический шик.
5. Нарушение постоянства внутренней Среды организма.
6. Нарушение нервной и гуморальной регуляции на клеточном уровне.

Характер нарушений:

• Повреждение ультраструктур клетки:
• митохондрий, лизосом, эндоплазматического ретикулума, плазматической мембраны, нарушения митоза хроматина.

Показатели:

1. Электронная микроскопия.
2. Изменения маркерных ферментов, специфичных для различных органелл клеток.
3. Гистохимическое исследование клеток крови и биопсийного материала.

Изменение цитохромоксидазы - нарушение митохондрий.

3) Органный и тканевой уровень.

Причины нарушения обмена:

1. Органная и тканевая гипоксия (нарушение регионарного кровообращения)
2. Повреждение специфичных метаболических процессов, обеспечивающих сократительную , выделительную, секреторную,  обезвреживающую функции.

Характер нарушений:

1. Нарушение специализированной функции.
2. Нарушение адаптации.

Показатели:

1. Биохимический состав крови, ликвора, мочи.
2. Изоферментный спектр и маркерные ферменты.
3. Исследование биологических жидкостей.
4. Анализ крови.
5. Функциональные пробы.

4) Целостный организм.

 Причины нарушений обмена:

1. Повреждения НС и желез внутренней секреции.
2. Нарушения иннервации.
3. Повреждения органов, обеспечивающих постоянство внутренней Среды.

Характер нарушений:

1. Нарушение регуляторной функции нервной и эндокринной системы.
2. Сдвиги метаболизм. со

Показатели:

1. Исследование сдвигов ионов, метаболитов в крови и биологических жидкостях.
2. Определение гормонов, медиаторов в биологических жидкостях.
3. Исследование циклических нуклеотидов, простагландинов, кининовой системы.