Общие сведения.
Основными причинами нарушения метаболизма являются дисфункция эндокринной системы (например, сахарный диабет) и генетические дефекты ферментов (энзимопатии) или транспортных белков, что наблюдается, например, при муковисцидозе и цистинозе. Изменения апопротеиновых или мембранных рецепторов приводят к нарушению механизмов эндоцитоза и экзоцитоза липопротеидов.
При дефекте фермента X, который метаболизирует субстрат А, происходит накопление этого субстрата, т. е. повышается его концентрация в органеллах, клетке и/или организме. Это приводит к:
- «запасанию» субстрата А, что само по себе вызывает заболевание (болезни накопления,например гликогенозы и липидозы);
- токсическим эффектам веществ в высоких концентрациях или преципитации вследствие малой растворимости, что вызывает повреждение клеток и внутриклеточных структур (например, цистин при цистинурии или мочевая кислота при подагре);
- превращению субстрата через альтернативные метаболические пути и с участием другого фермента (фермент Z) с образованием продукта, который в высоких концентрациях обладает токсичностью (метаболит Е);
- ингибированию активности другого фермента (фермент Y) или переносчика, который необходим для транспорта иных субстратов (субстрат С).
Недостаточность ключевого фермента приводит к уменьшению количества продукта этого метаболического пути (метаболит В). Например, при гликогенозах (болезнях накопления гликогена) отмечается дефицит глюкозы и АТФ. Кроме того, отсутствие метаболита В повышает скорость других ферментативных реакций (фермент Y).
Аминокислоты
Аминокислоты — структурные мономеры белков и продукты их катаболизма. Аминокислоты необходимы для синтеза гормонов, нейромедиаторов, пуринов, биогенных аминов, гема и других соединений, а также используются в качестве источника энергии. Аммиак, образующийся при катаболизме аминокислот, необходим для синтеза мочевины и в этой форме выводится из организма. Таким образом, к выраженным расстройствам метаболизма приводит избыточное или недостаточное содержание аминокислот в организме, дефект переносчиков или нарушение синтеза мочевины. Снижение содержания незаменимых аминокислот в организме может быть следствием недостаточного их поступления с пищей при несбалансированной диете.
При фенилкетонурии ингибируется превращение фенилаланина (Phe) в тирозин (Tyr). В результате концентрация фенилаланина в плазме увеличивается выше 1 ммоль/л. Он превращается по другим метаболическим путям с образованием в основном фенилпирувата, который обнаруживается в моче (фенилкетонурия). Фенилаланин также ингибирует транспорт некоторых аминокислот через клеточную мембрану, что снижает их уровень в клетках паренхиматозных органов и нарушает поступление в клетки мозга. Это вызывает тяжелые нарушения развития мозга. Ингибирование синтеза меланина из тирозина также влияет на пигментацию, что повышает чувствительность кожи к свету. Ранняя диагностика и диета с низким содержанием фенилаланина предотвращают развитие этих расстройств. Реже фенилкетонурия развивается вследствие дефекта дигидроптеридинредуктазы.
К нарушениям метаболизма аминокислот также относятся (в скобках назван дефект соответствующего фермента) гиперглицинемия (пропионил-КоА-карбоксилаза), гипероксалатурия (тип I: аланинглиоксилат-аминотрансфераза; тип II; D-глицератдегидрогеназа), болезнь кленового сиропа (мультиферментный комплекс метаболизма аминокислот с разветвленной цепью), гомоцистинурия (тип I: цистатионин-Р-синтаза; тип II; ферменты ресинтеза метионина из гомоцистеина), цистиноз (дефект переносчика вызывает накопление цистеина в лизосомах), алкаптонурия (диоксигеназа гомогентизиновой кислоты), полный альбинизм (фенилоксидаза,тирозиназа) и гиперпролинемия (тип I; пролиндегидрогеназа; тип II: ферменты следующих стадий метаболизма пролина), неполная форма синдрома Альпорта.
Нарушения метаболизма представляют собой серьезную проблему, с которой сталкиваются многие пациенты. Врачи отмечают, что симптомы могут варьироваться от усталости и увеличения веса до более серьезных состояний, таких как диабет и сердечно-сосудистые заболевания. Часто причиной этих нарушений становятся генетические факторы, неправильное питание, стресс и малоподвижный образ жизни. Важно, чтобы пациенты обращали внимание на первые признаки, такие как изменения в аппетите, нарушение сна и постоянная усталость. Лечение метаболических нарушений требует комплексного подхода, который включает диету, физическую активность и, в некоторых случаях, медикаментозное лечение. Врачи подчеркивают, что ранняя диагностика и корректировка образа жизни могут значительно улучшить состояние пациентов и предотвратить развитие серьезных осложнений.
Нарушения метаболизма углеводов
Нарушение метаболизма углеводов обычно обусловлено энзимогатиями или аномалией регуляции активности ферментов.
Галактоза образуется в кишечнике при расщеплении лактозы и превращается (преимущественно в печени) в глюкозу и гликоген. Галактоземия развивается при дефекте галактозо-1-уридилтрансферазы. При поступлении лактозы с грудным молоком во многих органах накапливается галактозо-1-фосфат. Избыток галактозо-1-фосфата превращается в токсичный спирт галактитол. Галактозо-1-фосфат и галактитол оказывают токсическое действие на ЦНС, печень, почки и хрусталик глаза. Ранняя диагностика и диета, не содержащая галактозы, предотвращают повреждение органов и тканей. При этом синтез уридиндифосфат-галактозы (УДФ-галактозы) по-прежнему сохраняется. Дефицит галактокиназы, при котором выявляется гипергалактоземия и галактозурия, характеризуется менее серьезными нарушениями функции органов.
Читайте также:
Наследственная непереносимость фруктозы обусловлена дефектом фруктозо-1-фосфатальдолазы. Катаболизм фруктозы (моносахарид, содержащийся во фруктах) замедляется, накапливается фруктозо-1-фосфат, который в печени ингибирует гликогенфосфорилазу и фруктозо-1,6-дифосфаталь-долазу. В результате развивается гепатогенная гипогликемия, острая печеночная недостаточность или цирроз. При ранней диагностике и исключении из диеты фруктозы заболевание не сокращает продолжительность жизни, в то время как поступление фруктозы с пищей приводит к быстрой смерти вследствие печеночной недостаточности.
Болезни накопления гликогена (гликогенозы). Гликоген — депонированная форма глюкозы в организме. Синтез гликогена происходит в печени и мышцах. Дефекты ферментов катаболизма гликогена вызывают его накопление в органах с развитием гипогликемии.
При недостаточности ферментов распада гликогена развиваются следующие заболевания: тип la (болезнь фон Гирке, дефицит глюкозо-6-фосфатазы); тип lb (дефицит микросомной глюкозо-6-фосфат-транслоказы (на схеме не показано]); тип II (болезнь Помпе, дефицит лизосомной α-гликозидазы); тип III (болезнь Форбса, болезнь Кори, дефицит дебранчера — фермента, препятствующего ветвлению, наиболее распространенный тип); тип V (болезнь Мак-Ардла, дефицит мышечной фосфорилазы); тип VI (болезнь Герса, дефицит печеночной фосфорилазы); тип VIII (болезнь Томсона, дефицит печеночной фосфорилазы b-киназы). Дефицит синтеза гликогена (очень редко) приводит
к гликогенозу типа IV (болезнь Андерсена, дефицит бранчера — ветвящегося фермента). Синтезируется необычный тип гликогена, который накапливается в мозге, сердце, мышцах и печени. Тип VII (болезнь Таури, дефицит мышечной фосфо-фруктокиназы) характеризуется нарушением распада глюкозы и уменьшением образования энергии для мышечной ткани.
В зависимости от локализации первичных нарушений, связанных с дефицитом фермента, выделяют печеночные (I, III, VI, VIII), мышечные (V, VII) и другие типы (II, IV) гликогенозов. К основным симптомам печеночных типов гликогенозов относятся гепатомегалия вследствие избыточного накопления гликогена и гипогликемия, при мышечных гликогенозах — дефицит энергии. Физическая нагрузка у больных с гликогенозом не сопровождается повышением уровня лактата в сыворотке, вызывает быструю утомляемость, мышечные судороги и боль, а также миоглобинурию (при V типе), которая может привести к почечной недостаточности. Кардиомегалия, слабость дыхательных мышц при гликогенозе II типа и печеночная недостаточность при гликогенозе IV типа часто приводят к смерти в детском возрасте.
Липидозы
Липидозы — заболевания, связанные с нарушением метаболизма липидов и накоплением (и, следовательно, отложением) последних вследствие дефектов ферментов и других белков.
Недостаточность лизосомной β-глюкоцереброзидазы (β-глюкозидазы) вызывает болезнь Гоше, при которой у взрослых в клетках селезенки, печени, легких и костного мозга накапливаются глюкоцереброзиды (клетки Гоше). Следствием этого могут быть увеличение селезенки и развитие тромбоцитопении, спонтанные переломы, пневмонии и легочное сердце. При болезни Нимана—Пика (пять фенотипов) в лизосомах накапливается сфингомиелин и холестерин. Типы А и В развиваются вследствие недостаточности сфингомиелиназы, тип С1 — вследствие недостаточности белка NPC1, который играет важную роль во внутриклеточном распределении холестерина. При заболевании типа А отмечаются увеличение некоторых органов и тяжелые неврологические расстройства, которые приводят к смерти уже в детском возрасте. Недостаточность кислой липазы вызывает болезнь накопления эфиров холестерина, для которой характерны цирроз печени и атеросклероз, и болезнь Вольмана (инфантильная форма дефицита кислой липазы). Ганглиозидозы (например, болезни Тея—Сакса и Сендхоффа) обусловлены различными дефектами гексаминидаз и их активаторов или β-галактозидазы. Практически все ганглиозидозы приводят к тяжелым расстройствам ЦНС и смерти в раннем детском возрасте. При болезни Рефсума ингибируется распад фитановой кислоты (дефект α-гидроксилазы фитановой кислоты), которая накапливается и включается в миелин с последующим развитием полинейропатии.
Нарушения метаболизма — это серьезная проблема, о которой говорят многие. Симптомы могут варьироваться от усталости и изменения веса до проблем с кожей и волосами. Люди отмечают, что часто испытывают постоянное чувство голода или, наоборот, отсутствие аппетита. Причины могут быть различными: от генетической предрасположенности до неправильного питания и стресса. Лечение обычно включает изменение рациона, физическую активность и, в некоторых случаях, медикаментозную терапию. Многие делятся опытом, что комплексный подход и регулярные обследования помогают восстановить баланс. Важно не игнорировать первые признаки и обращаться к специалистам для своевременной диагностики.
Нарушения метаболизма липопротеидов
Помимо липидозов среди нарушений обмена жиров выделяют группу заболеваний, при которых в сыворотке изменяется концентрация липопротеидов и транспорт липидов. В крови липиды транспортируются в составе глобулярных молекулярных комплексов (микроэмульсии), которые называются липопротеидами. Поверхность липопротеидов состоит в основном из амфифильных липидов, в то время как ядро содержит неполярные (гидрофобные) липиды — триглицериды (ТГ) и эфиры холестерина (ЭХС), которые являются транспортной и резервной формой холестерина. В состав липопротеидов входят также белки, которые называются аполипопротеидами (Апо). Липопротеиды различаются по размеру, плотности (плотность определяет название класса липопротеидов), липидному составу, месту синтеза, типам Апо. Аполипопротеиды выступают в роли структурных элементов липопротеидов, лигандов рецепторов липопротеидов в мембранах клеток-мишеней и активаторов ферментов.
Хиломикроны транспортируют липиды из кишечника (через лимфатические сосуды кишечника) к периферическим тканям (скелетные мышцы, жировая ткань), где их АпоСН активирует липопротеидлипазу (ЛПЛ), находящуюся в эндотелиальных клетках. ЛПЛ расщепляет ТГ хиломикронов до СЖК. Остаточные хиломикроны через АпоЕ связываются с рецепторами гепатоцитов (возможно, это белок, подобный рецептору ЛПНП) и путем эндоцитоза поступают в клетку. Таким образом, в клетки печени доставляются ТГ, холестерин и ЭХС. Поступившие в организм липиды, а также вновь синтезированные ТГ и холестерин выходят из печени и транспортируются к периферическим тканям в составе липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП). АпоСll ЛПОНП в эндотелии капилляров жировой и мышечной тканей активирует ЛПЛ, что приводит к высвобождению жирных кислот. В результате этого процесса отщепляется АпоСН, а АпоЕ экспонируется на поверхности липопротеидов. Образуются остаточные ЛПОНП или липопротеиды промежуточной плотности (ЛППП), половина из которых возвращается в печень, связываясь, в основном, через АпоЕ с рецепторами ЛПНП. В печени они «загружаются» вновь синтезированными липидами и превращаются в ЛПОНП, которые покидают печень. Вторая половина ЛППП под действием печеночной липазы превращается в липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), при этом АпоЕ отщепляется, а АпоВ100 экспонируется на поверхности липопротеидов. При этом 2/3 ЛПНП поставляют холестерин и ЭХС в печень, 1/3 — во внепеченочные ткани. Поступление липопротеидов в клетку осуществляется посредством связывания Апо100 с рецепторами ЛПНП. Взаимодействие с рецептором происходит в области покрытых клатрином ямок поверхности клеток. ЛПНП путем эндоцитоза поступают в клетку, а рецепторы ЛПНП снова перемещаются в клеточную мембрану (рециркуляция рецептора). После слияния эндосомы с лизосомой под действием лизосомных ферментов Апо разрушаются, ЭХС гидролизуются, свободный холестерин поступает в цитозоль. Повышение концентрации холестерина в клетке влечет за собой следующее: 1) ингибируется ключевой фермент синтеза холестерина, 2) активируется ацил-КоА-холестеринацилтрансфераза [АХАТ], катализирующая образование ЭХС, в виде которых он депонируется; 3) подавляется синтез рецепторов ЛПНП.
Липопротеиды высокой плотности (ЛПВП) обмениваются определенными Апо с хиломикронами и ЛПОНП, а также забирают избыток холестерина из внепеченочных тканей и крови. АпоП1 ЛПВП активирует фермент плазмы лецитинхолестерин-ацилтрансферазу, который частично эстерифицирует холестерин. ЛПВП транспортируют холестерин и ЭХС в печень и эндокринные железы, синтезирующие стероидные гормоны (яичники, семенники, надпочечники), где имеются рецепторы ЛПВП.
Увеличение уровня липидов в сыворотке может быть обусловлено холестерином, ТГ или обоими компонентами (гиперхолестеринемия, гипертриглицеридемия или комбинированная гиперлипидемия). «Гиперлипопротеидемия» — это общий термин для обозначения различных типов нарушения обмена липопротеидов.
У большинства пациентов с гиперхолестеринемией концентрация холестерина в сыворотке превышает 200-220 мг/дл. Гиперхолестеринемия, причина которой остается неизвестной, часто обнаруживается у членов одной семьи ( полигенная гиперхолестеринемия). Важную роль играют ожирение и особенности питания. Снижению уровня холестерина ЛПНП способствует диета с высоким содержанием растительных (ненасыщенных) жиров. Животные (насыщенные) жиры повышают синтез холестерина в печени, уменьшают плотность рецепторов ЛПНП, что приводит к увеличению концентрации богатых холестерином ЛПНП в сыворотке (холестерин ЛПВП > 135 мг/мл). Это усиливает связывание ЛПНП со скэвенджер-рецепторами (рецепторы-«мусорщики»), которые опосредуют и оступление холестерина в макрофаги, клетки кожи и стенок сосудов. Гиперхолестеринемия, таким образом, относится к фактору риска атеросклероза и ИБС.
При другом дефекте гена развивается комбинированная гиперлипидемия (гиперлипопротеидемия типа llb), которая характеризуется умеренным ростом уровня ТГ и холестерина в крови. Причина — повышение продукции АпоВ, что вызывает увеличение синтеза ЛПОНП и, следовательно, образования ЛПНП. Семейная (наследственная) дис-β-липопротеидемия предрасполагает к развитию гиперлипопротеидемии типа III, при которой вместо нормального АпоЕЗ экспрессируется вариант АпоА2, который не распознается рецептором АпоЕ. Нарушается захват печенью остаточных хиломикронов и ЛППП, повышается их концентрация в плазме, что обусловливает высокий риск атеросклероза.
Первичная гипертриглицеридемия развивается вследствие повышенного синтеза ТГ в печени или, реже, в результате нарушения метаболизма хиломикронов и ЛПОНП (гиперлипопротеидемия типа I) из-за недостаточности ЛПЛ или АпоСll. У больных отмечается склонность к развитию панкреатита. Кроме того, снижается уровень ЛПВП, поэтому повышается риск атеросклероза (уменьшение выведения холестерина из стенки сосудов
Мутации генов могут также приводить к снижению концентрации липопротеидов в плазме ( гиполипопротеидемия). Семейная гипо-α-липопротеидемия (болезнь Танжера) развивается вследствие дефекта АпоА и характеризуется уменьшением концентрации ЛПВП, что повышает риск атеросклероза. При абеталипопротеидемии в плазме отсутствуют ЛПНП (гипохолестеринемия). Заболевание обусловлено аномальным синтезом АпоВ, из-за чего хило-микроны не экспортируются из слизистой кишечника, а ЛПОНП — из печени, что вызывает накопление ТГ в обоих органах.
Вопрос-ответ
Как понять, что у тебя нарушен метаболизм
Ухудшение состояния кожи, волос, ногтей, колебание веса, повышенная потливость, изменение цвета лица, отеки, нарушение сна, неудовлетворительное состояние зубов, боли в спине, шее, мышцах, суставах.
Какой орган отвечает за метаболизм?
Жизнь человека поддерживается за счет метаболизма – обменных процессов, существующих в любом организме. Их регулирует такой орган, как щитовидная железа.
Какой анализ покажет нарушение обмена веществ?
Метаболический баланс. Комплексный анализ, направленный на оценку основных показателей обмена веществ организма человека. Метаболизм, обмен веществ.
Советы
СОВЕТ №1
Следите за своим рационом. Убедитесь, что ваше питание сбалансировано и включает все необходимые макро- и микроэлементы. Увеличьте потребление овощей, фруктов, белков и здоровых жиров, чтобы поддерживать нормальный обмен веществ.
СОВЕТ №2
Регулярно занимайтесь физической активностью. Упражнения помогают ускорить метаболизм и поддерживать здоровье. Стремитесь к минимуму 150 минут умеренной физической активности в неделю, включая кардионагрузки и силовые тренировки.
СОВЕТ №3
Обратите внимание на уровень стресса. Хронический стресс может негативно влиять на метаболизм. Практикуйте методы релаксации, такие как медитация, йога или глубокое дыхание, чтобы снизить уровень стресса и улучшить общее состояние здоровья.
СОВЕТ №4
Регулярно проходите медицинские обследования. Если у вас есть подозрения на нарушения метаболизма, обратитесь к врачу для диагностики и получения рекомендаций по лечению. Раннее выявление проблем поможет избежать серьезных последствий для здоровья.
