23.03.2011 | Наука

Смертельная сладость

При диабете голодные клетки страдают от нехватки глюкозы, а тем временем кровь буквально переполнена этим веществом

Человек вдруг заметил, что он все время либо пьет, либо хочет пить. Количество жидкости, поглощаемой за сутки, измеряется многими литрами, вставать ночью в туалет приходится раза четыре. Ссадины и царапины, которые прежде затягивались чуть ли не за день, теперь держатся по много недель. Ступням почти все время холодно, а по утрам они ощущаются, как отсиженные, и это странное ощущение держится все дольше. Надо бы сходить к врачу – да все как-то не хватает сил, каждый день почему-то так устаешь...

Сходить к врачу действительно надо. Причем можно сразу к эндокринологу. Весьма вероятно, что у всех этих симптомов одна причина – сахарный диабет.

Разрешаю съесть

Как все мы знаем еще со школы, клетки нашего тела черпают энергию для своей жизнедеятельности, окисляя органические вещества. На самом деле пищей им может служить лишь небольшая часть всех органических соединений. Но даже среди этих веществ есть «любимые» и «нелюбимые», те, которые клетка потребляет каждый день, и те, которые она отправляет в кислородную топку лишь при особых обстоятельствах. И

самой привычной универсальной и постоянной пищей, клеточным хлебом служит глюкоза – простенький углевод, основу молекулы которого составляют шесть атомов углерода.

Все прочие шестиатомные сахара (фруктоза, галактоза и т. д.), 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.

Однако 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 таскает 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 какие-то из них работают, какие-то – ждут команды. 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 по-латыни – «островок»).

Их активность, в свою очередь, регулируется все тем же уровнем глюкозы в крови: при его повышении синтез инсулина усиливается, при снижении – ослабляется. Съел человек шоколадку, пошла глюкоза в кровь – островковые клетки велят тканям взять ее побольше. Кроме того, повышение выделения инсулина запускает и другие пути утилизации избыточной глюкозы: запасание ее в виде гликогена («животного крахмала») в печени и мышцах, использование для синтеза жиров и т. д. Долго ничего не ел, глюкозы в крови мало – ткани сажают на голодный паек, чтобы мозг не отрубился (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-1: огонь по своим

Инсулин кодируется специальным геном, который, как и все гены, подвержен мутациям и может в результате оказаться нефункциональным. Но организмы, вовсе неспособные к синтезу инсулина, обычно просто не рождаются на свет: ведь клетки зародыша тоже не могут жить без глюкозы. То же самое происходит в случае врожденного неразвития поджелудочной железы и тому подобных грубых дефектов.

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), 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 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 1 типа – «детский диабет».

Диабет-2: сахарная наркомания

Значительно чаще бывает, однако, что 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.

Однако в условиях постоянной доступности сладкого эта реакция только усугубляет беду: в ответ на снижение чувствительности тканей к инсулину сластена просто увеличивает потребление сахара. Процесс развивается по механизму положительной обратной связи, пока не выходит за пределы компенсаторных возможностей организма.

От жажды умираю над ручьем

При обоих типах диабета голодные клетки страдают от нехватки глюкозы, а тем временем кровь буквально переполнена этим веществом. Это сильно повышает осмотическое давление кровяной плазмы – что субъективно ощущается как постоянная жажда.

Пытаясь избавиться от нее, человек все время пьет, причем часто даже не воду, а соки, газировки, сладкий чай и т. д. – ведь его ткани требуют сладкого! Избыток воды пытаются сбросить почки, то и дело наполняя мочевой пузырь. Обычно в процессе созревания мочи клетки почечных канальцев полностью убирают из нее глюкозу, но при «диабетических» концентрациях они уже не могут этого сделать – в моче появляется сахар. В любом случае человек все время теряет воду и электролиты.

При диабете первого типа все решается очень быстро: либо человек вскоре умирает от невозможности обеспечить тканям питание, либо начинает получать инсулиновую терапию.

Конечно, несколько подкожных инъекций в сутки не могут обеспечить того точного соответствия уровня гормона содержанию глюкозы в крови, которую обеспечивает естественный механизм. Поэтому больным помимо ввода инсулина приходится соблюдать строгую диету: быстро всасываемые простые сахара исключаются полностью (кроме ситуаций гипокликемии – резкого падения уровня глюкозы в крови), а потребление крахмалистых продуктов (хлеба, картофеля, круп и т. д.) жестко ограничивается и соизмеряется с количеством вводимого инсулина. Такая жизнь, что называется, не сахар, но по сравнению с тем, что ждало диабетика 1 типа меньше века назад это безусловное спасение.

Диабет 2 типа развивается годами и десятилетиями и поначалу не сопровождается острыми осложнениями. Его конек – сосудистые патологии. Они не приводят к быстрой смерти, но мало тоже не покажется.

Болезнь века

Для обоих типов диабета показана большая роль генетической предрасположенности. Тем не менее между ними есть принципиальная разница. На развитие диабета 1 типа поведение больного практическип не влияет. А вот в диабет 2 типа человек загоняет себя сам упорными многолетними усилиями – чрезмерным потреблением углеводов, малоподвижным образом жизни, ожирением. Около 80% больных диабетом 2 типа имеют избыточный вес.

Это выражается в эпидемиологии двух этих форм болезни.

Диабет 2 типа сегодня составляет 85 – 90% всех зарегистрированных случаев диабета

(на самом деле его доля, вероятно, еще больше, поскольку в этом случае между началом болезни и ее выявлением часто проходят годы, в то время как первый тип выявляется обычно сразу же). При этом по данным статистических исследований число больных диабетом 2 типа удваивается каждые 10 – 15 лет, и сегодня им болеют около 200 млн человек в мире. Число больных диабетом 1 типа тоже растет – отчасти из-за общего роста числа аутоиммунных заболеваний (см. «Вокруг света» №...), отчасти из-за того, что современное лечение продолжает снижать смертность среди них, – но далеко не такими пугающими темпами.

Пока что человечество не нашло ответа на этот вызов.

Все методы лечения диабета компенсируют проявления болезни, не устраняя ее причины.

Радикальный успех может быть достигнут, когда мы научимся восстанавливать разрушенную болезнью систему регуляции сахарного обмена. Но для этого нужен такой уровень понимания организма как целого, к которому наука пока не смогла даже подступиться.

Источник: «Вокруг света» №6, 2010 (под заголовком «Несладкая жизнь»),