Патогенез формирования сосудистых осложнений сахарного диабета у детей
Дефицит инсулина или инсулиновая резистентность, являющиеся причиной сахарного диабета, способствуют развитию окислительного стресса, который, в свою очередь, прямо и опосредованно приводит к развитию сосудистых осложнений (рис.1).
Рис.1 Образование и участие свободных радикалов в патогенезе сосудистых осложнений
В 1987 г. S. Wolff с сотрудниками одними из первых показали, что основная роль в развитии сосудистых осложнений диабета принадлежит неферментативному аутоокислительному гликозилированию и окислительному стрессу, вызванному нарушением углеводного обмена. Указанные нарушения способствуют усилению процессов пероксидации липидов и изменению качественных характеристик липопротеидов с их накоплением в пенистых клетках, являющихся основой атеросклеротического поражения крупных сосудов. Модифицированные липопротеиды также принимают участие в повреждении эндотелиальных клеток, способствуя развитию микроангиопатии.
К сожалению, до настоящего времени отсутствуют методы, позволяющие непосредственно определять уровень окислительного стресса в организме. В этой связи состояние окислительного стресса и вызванные им нарушения и различные повреждения белков организма определяются косвенно по содержанию различных гликоокисленных продуктов, к которым относятся белковые карбонилы, липидные пероксиды и различные вещества, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой.
Свободнорадикальное окисление липидов является неотъемлемой частью таких жизненно важных процессов, как перенос электрона флавиновыми элементами, обновление состава липидов биомембран, окислительное фосфорилирование в митохондриях, митогенез, проведение нервного импульса и др. Продуктами перекисного окисления липидов (ПОЛ) являются предшественники простагландинов и их производных - тромбоксанов и простациклина. Постоянно протекающие в клеточных мембранах реакции пероксидации, способствуют обновлению их липидного состава и поддержанию соответствующей активности всех липидзависимых мембрано-связанных ферментов, к которым относятся практически все ферментные системы организма. Процессы ПОЛ представляют собой цепную реакцию и включают инициирование, удлинение, разветвление, обрыв цепей окисления. Основная роль в инициировании перекисных реакций принадлежит активным формам кислорода, таким как супероксидрадикал, синглетный кислород, гидроксил-радикал. Избыточное образование продуктов ПОЛ оказывает повреждающее действие на уровне клеток, что проявляется повреждением мембран эритроцитов, лизосом, эндотелиальных клеток. При этом изменяется структура мембран клеток, вплоть до их разрыва. Цитотоксичность связана с накоплением перекисей липидов в липопротеидах высокой плотности (ЛПВП).
Диабетическая нефропатия
Диабетическая нефропатия (ДН), или гломерулярная микроангиопатия, - специфическое поражение почек, прежде всего сосудов клубочков. Однако в клинической практике более распространен термин «диабетическая нефропатия». Это название более оправдано, так как, во-первых, практически не бывает изолированного поражения капилляров клубочков без вовлечения других сосудов более крупного калибра и клубочков, и канальцев. Во-вторых, трудно определить преобладание поражения того или иного отдела нефрона. Частота развития и прогрессирования ДН связана с типом сахарного диабета, длительностью его течения, возрастом манифестации. ДН развивается приблизительно у 40-50% больных сахарным диабетом 1 типа. Риск развития нефропатии выше у больных, у которых сахарный диабет манифестировал в пубертатном возрасте, в сравнении с детьми, у которых дебют заболевания имел место в возрасте до 10 лет. Ранее полагали, что в первые 5 лет после манифестации сахарного диабета ДН не развивается. Однако современные диагностические возможности позволили выявлять специфические изменения в клубочках почек у больных сахарным диабетом 1 типа с длительностью менее 5 лет. ДН – одно из наиболее грозных сосудистых осложнений сахарного диабета, влекущих за собой раннюю инвалидность и смерть больных от терминальной почечной недостаточности.
Определение.
Диабетическая нефропатия – это специфическое поражение сосудов почек при сахарном диабете, которое сопровождается формированием узелкового или диффузного гломерулосклероза, терминальная стадия которого характеризуется развитием хронической почечной недостаточности.
Патогенез.
Морфологической основой ДН является нефроангиосклероз почечных клубочков, чаще диффузный, реже узелковый. Узелковый гломерулосклероз считается специфичным для сахарного диабета, поскольку впервые был описан Киммелстилом и Уилсоном (1936) по материалам аутопсии почки больного диабетом.
Предложено несколько патогенетических теорий, но наиболее популярными являются метаболическая, гемодинамическая и генетическая.
Метаболическая и гемодинамическая предполагают, что роль пускового механизма принадлежит гипергликемии, которая сопровождается каскадом биохимических нарушений, таких как:
повышенное гликирование мембранных и других белков;
активация сорбитолового шунта обмена глюкозы;
нарушение транспорта различных катионов. Указанные сдвиги участвуют в формировании микроангиопатий различной локализации.
Гипергликемия приводит к активации протеинкиназы С, которая усиливает процессы пролиферации клеток, образование различных цитокинов, тканевых факторов роста. При этом нарушается синтез протеингликанов на базальных мембранах сосудов клубочков, повреждается эндотелий. Гипергликемия вызывает нарушения внутрипочечной гемодинамики, приводящие к склеротическим изменениям в почках. Длительная гипергликемия сопровождается гиперфильтрацией (высокой скоростью клубочковой фильтрации (СКФ)) и внутриклубочковой гипертензией. Внутриклубочковая гипертензия возникает и удерживается в связи с расширением приносящей артериолы и нормальным или повышенным тонусом выносящей. Дилятации приносящей артериолы способствуют гипергликемия, глюкагон, простациклин, оксид азота, а констрикции выносящей – прессорные факторы (ангиотензин II, катехоламины, тромбоксан А2, эндотелин), при этом развивается системная артериальная гипертензия (АГ), усугубляющая нарушения почечной гемодинамики.
Длительное прессорное воздействие внутри капилляров клубочков сопровождается постепенным нарушением сосудистых и паренхиматозных почечных структур, повышается проницаемость базальных мембран для белков и липидов. Белок попадает в мочу, кроме того, протеин и липиды откладываются в межкапиллярных пространствах, происходит процесс склерозирования клубочков, атрофируются почечные канальцы. Результатом этих процессов является нарушение фильтрации мочи. Постепенно гиперфильтрация сменяется гипофильтрацией. Прогрессирующая протеинурия и гипофильтрация сопровождаются нарушением выделительной функции почек с развитием азотемии.
Генетическая теория связывает развитие ДН с предрасположенностью к АГ. Возможны различия структуры генов разных ферментов, в частности, полиморфизм гена ангиотензинпревращающего фермента. В то же время, у части больных, у которых СД годами недостаточно компенсирован, ДН не развивается. Это позволяет предполагать, что есть генетические факторы, обладающие протекторным действием для сосудов почек в отношении как гипергликемии, так и ее гемодинамических последствий.