Биохимические изменения при различных заболеваниях
Биохимические процессы в организме отражают тончайшее взаимодействие между структурой и функцией клеток, тканей и органов. Нарушение метаболических путей приводит к характерным изменениям в составе биологических жидкостей, активности ферментов, концентрации метаболитов и гормонов. Эти сдвиги лежат в основе патогенеза многих заболеваний и используются как диагностические маркеры патологических состояний.
Сахарный диабет характеризуется стойкой гипергликемией, вызванной абсолютным или относительным дефицитом инсулина. При диабете I типа β-клетки поджелудочной железы разрушаются аутоиммунными механизмами, что приводит к снижению секреции инсулина. Диабет II типа связан с инсулинорезистентностью — снижением чувствительности клеточных рецепторов к гормону.
Биохимические признаки включают повышение глюкозы в крови и моче (глюкозурия), повышение уровня кетоновых тел (ацетоацетат, β-оксибутират), активацию липолиза и белкового катаболизма. Развиваются кетоацидоз и дегидратация. Хроническая гипергликемия вызывает гликозилирование белков, повреждение сосудистой стенки, нейропатию и нефропатию.
Атеросклероз является результатом нарушения липидного обмена и накопления холестерина в стенках артерий. Основные биохимические изменения включают повышение концентрации липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и триглицеридов, снижение уровня липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). Окисление ЛПНП и последующее их поглощение макрофагами приводит к образованию пенистых клеток и атероматозных бляшек.
Наследственные гиперлипопротеинемии обусловлены мутациями в генах, контролирующих рецепторы аполипопротеинов или ферменты, участвующие в метаболизме липидов (липопротеинлипаза, апоВ, апоЕ). Биохимическая диагностика основана на определении спектра липопротеинов плазмы и активности ферментов липидного обмена.
Печёночные заболевания приводят к выраженным нарушениям белкового метаболизма. При гепатитах, циррозе и опухолях печени наблюдается снижение синтеза альбуминов, факторов свертывания и транспортных белков. Возникает гипопротеинемия, отёки, гипоонкотическое состояние плазмы.
Нефротический синдром сопровождается потерей белка с мочой (протеинурия до 3,5 г/сут и более), что также вызывает снижение уровня альбуминов и компенсаторное повышение синтеза липопротеинов.
Кахексия и онкологические заболевания характеризуются усиленным катаболизмом белков, активацией протеасомных систем, увеличением содержания аминокислот в плазме и аммония в крови.
При инфаркте миокарда наблюдается выход внутриклеточных ферментов в кровь вследствие некроза кардиомиоцитов. Диагностическое значение имеют повышение активности креатинфосфокиназы (КФК), особенно её МВ-изоформы, лактатдегидрогеназы (ЛДГ₁ и ЛДГ₂), аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и тропонинов.
Печёночные ферменты — аланинаминотрансфераза (АлАТ), аспартатаминотрансфераза (АсАТ), щелочная фосфатаза (ЩФ) и γ-глутамилтрансфераза (ГГТ) — служат индикаторами повреждения гепатоцитов и холестаза. Повышение АлАТ и АсАТ указывает на цитолиз, а повышение ЩФ и ГГТ — на застой желчи.
При панкреатите возрастает активность α-амилазы и липазы в сыворотке крови и моче, что отражает разрушение клеток поджелудочной железы.
Метаболический ацидоз возникает при накоплении органических кислот (например, при кетоацидозе, почечной недостаточности, лактатацидозе). Характеризуется снижением pH крови и концентрации гидрокарбонатов.
Метаболический алкалоз связан с потерей ионов водорода при рвоте или приёмe щелочных препаратов.
Дисбаланс электролитов при заболеваниях почек или эндокринных расстройствах проявляется изменением концентрации натрия, калия, кальция и хлора. Гиперкалиемия опасна развитием аритмий, а гипокальциемия — тетанических судорог.
Печень играет центральную роль в метаболизме углеводов, липидов и белков, поэтому при её патологии развивается множественный биохимический дисбаланс. Повышение билирубина в крови (гипербилирубинемия) связано с нарушением его конъюгации или экскреции. При паренхиматозных поражениях повышается уровень непрямого и прямого билирубина, а также активность трансаминаз.
При циррозе печени развивается гипоальбуминемия, гиперхолестеринемия и гиперазотемия вследствие снижения детоксикационной функции. Нарушается синтез факторов свертывания крови (II, VII, IX, X), что приводит к склонности к кровотечениям.
Почечная недостаточность сопровождается накоплением азотистых шлаков — мочевины, креатинина, мочевой кислоты. В крови повышается остаточный азот, развивается уремия. Нарушение фильтрационной способности клубочков приводит к появлению белка, цилиндров и эритроцитов в моче.
При гломерулонефрите отмечается гипопротеинемия, отёки, гиперлипидемия, повышенная проницаемость базальной мембраны клубочков.
Опухолевые клетки характеризуются усиленным анаэробным гликолизом (эффект Варбурга), что сопровождается повышением уровня лактата даже при нормальной оксигенации тканей. Нарушается регуляция апоптоза, активируются ферменты репарации ДНК и пролиферации.
В сыворотке крови появляются онкомаркеры — специфические белки или ферменты, отражающие активность опухолевого роста: альфа-фетопротеин (АФП) при раке печени, простатспецифический антиген (ПСА) при раке простаты, раково-эмбриональный антиген (РЭА) при колоректальном раке, СА-125 при опухолях яичников.
Воспаление сопровождается активацией острофазных белков — С-реактивного белка, фибриногена, α₁-антитрипсина, гаптоглобина. Эти белки синтезируются в печени под действием цитокинов (интерлейкинов, фактора некроза опухолей). Наблюдается повышение содержания глюкозы, снижение железа сыворотки, активация ферментов антиоксидантной защиты (супероксиддисмутаза, каталаза).
Гипо- и гиперфункция желез внутренней секреции приводит к выраженным биохимическим сдвигам.
При гипотиреозе снижается основной обмен, повышается уровень холестерина, замедляется окислительное фосфорилирование. При гипертиреозе наблюдается усиленный катаболизм белков и липидов, гипергликемия и повышенный уровень тироксина (Т₄) и трийодтиронина (Т₃).
При болезни Аддисона (недостаточности коры надпочечников) развивается гипонатриемия и гиперкалиемия из-за дефицита альдостерона, а также гипогликемия вследствие снижения уровня кортизола.
Инфекционные процессы сопровождаются активацией иммунной системы и усиленным расходом энергетических и пластических ресурсов. Повышается уровень γ-глобулинов, иммуноглобулинов классов IgG, IgM, IgA. Активируются ферменты гликолиза и пентозофосфатного пути, увеличивается продукция лактата.
При вирусных инфекциях печени возрастает активность АлАТ, АсАТ, уровень билирубина и аммиака. При бактериальных инфекциях нередко отмечается гипергликемия и повышение острофазных белков.
Биохимические изменения при заболеваниях отражают нарушение тонкого динамического равновесия метаболических процессов. Их изучение лежит в основе современной клинической биохимии и является фундаментом диагностики, мониторинга и прогнозирования патологических состояний организма.