Критические состояния организма включают тяжёлые острые патологические процессы, такие как сепсис, травматический шок, массивные кровопотери, острая печёночная или почечная недостаточность, кардиогенные и анафилактические шоки. На молекулярном уровне эти состояния характеризуются глубокой дисрегуляцией метаболических процессов, нарушением гомеостаза и активацией патологических биохимических каскадов.
Метаболический стресс при критических состояниях проявляется усилением катаболизма белков, жиров и углеводов. Усиленное распадение белка в скелетных мышцах приводит к повышению концентрации аминокислот в плазме, особенно глютамина, аланина и аспарагиновой кислоты, что отражает мобилизацию ресурсов для энергетического обмена и синтеза острой фазы белков. При этом увеличивается уровень азотистых метаболитов, таких как аммиак и мочевина, что способствует развитию интоксикации.
Белки острой фазы (С-реактивный белок, альфа-1-антитрипсин, ферритин, гаптоглобин) являются биохимическими маркёрами системного воспалительного ответа. Их синтез в печени индуцируется цитокинами (IL-6, TNF-α, IL-1β), которые секретируются макрофагами и другими клетками при повреждении тканей или инфекции.
Ключевые эффекты белков острой фазы:
Изменения этих белков являются ранними и чувствительными индикаторами тяжести состояния и прогнозирования исхода.
При критических состояниях наблюдается выраженный метаболический сдвиг: клеточный метаболизм смещается от аэробного к анаэробному пути окисления, что приводит к накоплению лактата. Лактатная ацидемия служит маркером тканевой гипоксии и нарушений микроциркуляции. Нарушение окислительного фосфорилирования сопровождается снижением содержания АТФ и энергетическим дефицитом, что усугубляет органную дисфункцию.
Одновременно усиливается липолиз, сопровождающийся повышением уровня свободных жирных кислот и кетоновых тел. В печени активируется глюконеогенез из аминокислот и глицерина, поддерживающий уровень глюкозы в плазме. Однако при выраженной стрессовой реакции этот процесс может быть дисрегулирован, приводя к гипергликемии и инсулинорезистентности.
Критические состояния сопровождаются активацией свободнорадикальных процессов, что проявляется увеличением продукции реактивных форм кислорода (ROS) и азота (RNS). Это ведёт к повреждению липидов мембран (липидная пероксидация), белков и нуклеиновых кислот, нарушая функции клеток и провоцируя апоптоз и некроз. Антиоксидантная система организма (глутатион, супероксиддисмутаза, каталаза) в условиях шока и сепсиса часто оказывается недостаточной для нейтрализации избыточного окислительного стресса.
Критические состояния сопровождаются выраженной гормональной дисрегуляцией. Повышается уровень катехоламинов, кортизола и глюкагона, что усиливает катаболизм и поддерживает мобилизацию энергетических субстратов. Одновременно происходит снижение активности инсулина и андрогенов, что усугубляет гипергликемию и потерю мышечной массы.
Цитокиновая буря (cytokine storm) характеризуется резким ростом про-воспалительных медиаторов (IL-1, IL-6, TNF-α), вызывающих системное воспаление, эндотелиальную дисфункцию, коагулопатии и полиорганную недостаточность. Эти процессы тесно связаны с активацией свертывающей системы, приводя к диссеминированному внутрисосудистому свертыванию (ДВС-синдрому).
Для мониторинга критических состояний применяются биохимические маркёры, отражающие тяжесть и динамику заболевания:
На клеточном уровне ключевыми механизмами повреждения при критических состояниях являются:
Эти процессы формируют биохимическую основу полиорганной недостаточности, характерной для тяжёлых острых патологий.
Ключевыми регуляторными молекулами в критических состояниях выступают аминокислоты (глутамин, аргинин), нуклеотиды, лактат, свободные жирные кислоты и кетоновые тела. Они не только обеспечивают энергетические потребности, но и участвуют в модуляции иммунного ответа, антиоксидантной защите и восстановлении тканей. Нарушение баланса этих метаболитов резко ухудшает прогноз, что делает их важными биохимическими целями для мониторинга и коррекции терапии.