Несладкая жизнь
Мучительная жажда, вечная усталость, холодные и немеющие ступни ног, незаживающие раны… сколько врачей нужно обойти пациенту с такими разными симптомами? Возможно, достаточно только эндокринолога. Скорее всего, причина — сахарный диабет.
Из школьного курса биологии все хорошо усвоили, что для жизнедеятельности клеток нужна энергия, а черпают они ее, окисляя органические вещества. Но не без разбора. Пищей им может служить лишь небольшая часть всех органических соединений. Но даже среди них есть «любимые» и «нелюбимые», то есть такие вещества, которые клетка потребляет каждый день, и такие, которые она использует лишь при особых обстоятельствах. И самой универсальной и постоянной пищей, эдаким клеточным хлебом служит глюкоза — простенький углевод, основу молекулы которого составляют шесть атомов углерода. Все прочие шестиатомные сахара (например, фруктоза, галактоза), да и многие другие питательные вещества перед отправкой в молекулярную «топку» превращаются в глюкозу. Именно концентрацию глюкозы в крови отслеживают специальные клетки в гипоталамусе: в случае ее падения ниже некоторого уровня они посылают сигнал, который мы ощущаем как чувство голода. Глюкоза нужна всем типам клеток, и пока ее хватает, клетке можно не беспокоиться о пропитании.
Проявления и последствия
До потери сознания
Вероятно, самое известное осложнение диабета I типа — гипогликемическая кома: при полностью разрушенной системе контроля сахарного обмена уровень глюкозы в крови может быстро упасть до очень низких величин, что приводит к потере сознания. Не менее опасен кетоацидоз: не получающие глюкозу клетки начинают с голоду расщеплять жиры, делая это поспешно и плохо. В результате кровь переполняется токсичными промежуточными продуктами — кетонами, что также приводит к потере сознания. Это состояние опознается по характерному признаку: ладони больного пахнут яблоками. С головы до пят
У больных диабетом II типа постоянно повышенный уровень глюкозы в крови постепенно деформирует сосуды, делая их непрочными, образуя на них «карманы» или, наоборот, заставляя «спадаться». В глазу это приводит к диабетической ретинопатии: регулярные кровоизлияния в сетчатку вызывают гибель ее клеток и в итоге — необратимую слепоту. Другая тяжелая патология — синдром диабетической стопы: ухудшение кровоснабжения стоп вызывает некротические изменения в их тканях. В сочетании со снижением иммунной защиты (также характерным для поздних стадий диабета) это делает стопу легкой добычей гнойных инфекций. Незаживающие мокнущие язвы сменяются со временем флегмонами, и в конце концов стопу (а то и всю нижнюю конечность) приходится ампутировать. Диабет II типа может вызывать также почечную недостаточность, мышечную слабость, гипергликемическую кому и т. д.
Органическое самоуправление
В многоклеточном организме клетка не принадлежит себе. Вся ее жизнь подчинена химическим командам, без которых она не смеет даже взять съедобную молекулу из тканевой жидкости. Сигналом, разрешающим перенос глюкозы внутрь клетки, служит гормон инсулин. Связываясь со специальными белками-рецепторами на поверхности клетки, он изменяет их состояние, и они активируют другие мембранные белки — транспортеры глюкозы. Пока молекула инсулина «сидит» на рецепторе, транспортер усердно доставляет глюкозу в клетку. Но когда сигнальная молекула разрушается (а вещества-команды долго не живут), рецептор возвращается в исходное положение и глюкозный насос останавливается.
И молекул-рецепторов, и молекул-транспортеров у каждой клетки очень много. В каждый момент времени одни из них работают, другие — ждут команду. Меняя концентрацию инсулина в крови, можно регулировать потребление глюкозы тканями. Именно для этого и предназначен весь этот биохимический механизм, позволяющий подчинить клеточный обмен веществ потребностям и возможностям организма в целом. Его ключевое звено — инсулин — вырабатывается небольшими участками эндокринной ткани, расположенными в поджелудочной железе, так называемыми островками Лангерганса (откуда и само название гормона: insula в переводе с латыни — «островок»). Их активность, в свою очередь, регулируется все тем же уровнем глюкозы в крови: при его повышении синтез инсулина усиливается, а при снижении — соответственно ослабляется. Как только человек съел шоколадку и глюкоза поступила в кровь, островковые клетки велят тканям взять ее побольше. Избыточная глюкоза запасается в виде гликогена («животного крахмала») в печени и мышцах, используется для синтеза жиров и т. д. Если долго не есть, то глюкозы в крови становится мало. В этом случае ткани перестают получать «довольствие», так как глюкоза больше нужна для работы мозга (мозговая ткань, чрезвычайно чувствительная к нехватке глюкозы, освобождена от инсулинового контроля за ее потреблением). В целом получается механизм обеспечения независимости внутренней среды организма от внешних условий — простой, надежный, гибкий и довольно устойчивый. Но никакой механизм не может быть полностью защищен от повреждений и поломок.
Диабет-I: огонь по своим
Инсулин кодируется специальным геном, который, как и все гены, подвержен мутациям и может в результате оказаться нефункциональным. Но организмы, ведь клетки зародыша тоже не могут жить без глюкозы. То же самое происходит в случае врожденного неразвития поджелудочной железы и тому подобных патологий.
Чаще бывает, что с островковыми клетками что-то случается уже в процессе жизни. Они могут погибнуть от вирусной инфекции, в результате развития панкреатита (воспаления поджелудочной железы), образования злокачественной опухоли и т. д. Но самая частая причина их гибели — аутоиммунное поражение: иммунная система вдруг начинает вырабатывать антитела против характерных поверхностных антигенов островковых клеток. Их атакуют макрофаги (клетки-пожиратели), а лимфоциты-киллеры отдают им приказ покончить с собой. Популяция островковых клеток быстро сокращается, что приводит сначала к инсулиновой недостаточности, а затем и к полному отсутствию этого вещества в организме. До 1922 года, когда Фредерик Бантинг и Чарлз Бест в клинике Университета Торонто впервые ввели таким больным «внешний» (выделенный из ткани животных) инсулин, это означало неотвратимую и скорую смерть.
Причины этого саморазрушительного процесса (как и аутоиммунных заболеваний вообще) сегодня все еще неизвестны, хотя установлен ряд факторов, резко повышающих вероятность такого развития событий. Известно также, что атака на островковые клетки обычно начинается в детском или подростковом возрасте. Поэтому одно из многочисленных названий диабета I типа — детский диабет.
Диабет-II: сахарная наркомания
Значительно чаще патология развивается по следующему сценарию: островковые клетки живы-здоровы, инсулина в крови даже больше, чем должно быть, а организм демонстрирует все симптомы сахарного диабета. Дело в том, что описанный выше хитроумный механизм регуляции сахарного обмена, как и многие другие регуляторные системы нашего тела, совершенно не рассчитан на ситуацию, когда сладкое доступно постоянно. Наши вкусовые ощущения, наши системы удовольствия в мозгу подталкивают нас не пренебрегать никакой возможностью ввести в организм дополнительную дозу легко усваиваемых простых сахаров. И мы, по крайней мере многие из нас, не пренебрегаем: год за годом, десятилетие за десятилетием...
В конце концов в дело вступают регуляторы более мощные и долгосрочные: число инсулиновых рецепторов на поверхности клеток начинает уменьшаться. Меняется также и их структура: модифицированные рецепторы хуже связываются с инсулином и быстрее освобождаются от него. Тонкие молекулярные механизмы этого процесса пока неизвестны, но он соответствует общему принципу: постоянное введение извне физиологически активного вещества вызывает либо уменьшение собственного синтеза его в организме либо снижение чувствительности к нему. В сущности, этот эффект лежит в основе развития любой наркомании и вообще зависимости.