ПАТОГЕНЕЗ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ МИКРОАНГИОПАТИИ

В настоящее время не вызывает сомнений, что именно гипергликемия является основной причиной патологических изменений сосудов у боль­ных с длительным инсулинзависимым сахарным диабетом.

♦ связанный с активностью альдозоредуктазы (сорбитоловый путь);

♦ через изменение активности протеинкиназы С;

♦ неферментного гликолизирования;

♦ в результате нарушений окислительно-восстановительного потен­циала тканей.

В большинстве тканей организма глюкоза может трансформироваться в сорбитол через активность альдозоредуктазы. Из-за высокой константы Михаэлиса^[6] альдозоредуктазы для глюкозы уровень синтеза сорбитола при низкой концентрации углевода в клетках невысок. При гиперглике­мии растет содержание глюкозы в клетках, в которые углевод проникает путем обычной, а не облегченной диффузии, усиливаемой инсулином. В результате в клетках усиливается образование сорбитола. После образо­вания сорбитола возможна его метаболизация, связанная с активностью сорбитолдегидрогеназы, в результате которой образуются фруктоза и восстановленный никотинамидадениндинуклеотид (ЫАОН). Однако пре­

вращение сорбитола во фруктозу и ЫАЭН идет медленно, и сорбитол нака­пливается в клетках. Рост содержания сорбитола в клетках (в частности в нейронах) приводит к их отеку вследствие миграции воды из внеклеточно­го сектора в сторону большей осмотической концентрации сорбитола.

Предполагают, что накопление сорбитола в клетках хрусталика глаза больного инсулинзависимым сахарным диабетом приводит к образова­нию у таких пациентов диабетической катаракты.

Так как возрастание концентрации сорбитола в нейронах и клетках мышечной ткани не может привести к их значительному отеку и обусло­вить цитолиз, то аккумуляцию сорбитола нельзя признать ведущим меха­низмом диабетических ангио- и нейропатий.

Полагают, что связанный с инсулинопенией рост в клетках и тканях концентрации свободной глюкозы и сорбитола может быть причиной увеличения содержания в них миоинозитола как причины диабетической ангиопатии. Это может быть только предположением, ибо известно, что рост концентрации миоинозитола вследствие инсулинопении, гипергли­кемии и высокой активности альдозоредуктазы преимущественно проис­ходит в клетках нервной ткани. В эксперименте ингибиторы альдозоре­дуктазы снижают содержание миоинозитола только в нейронах. Одно­временно с ростом содержания в нейронах миоинозитола в них снижается активность натрий-калий-АТФазы. Полагают, что снижение активности натрий-калий-АТФазы также представляет собой следствие накопления в нейронах сорбитола, так как ее активность восстанавливается под влия­нием ингибиторов активности альдозоредуктазы.

Были получены обнадеживающие результаты экспериментального изучения ингибиторов альдозоредуктазы как средств коррекции диабети­ческих ангио- и нейропатии. Тем не менее, клинические испытания не принесли ожидаемых результатов, которые бы свидетельствовали о воз­можности предупреждения диабетических ретино- и нейропатии через действие ингибиторов альдозоредуктазы.

Не исключено, что гипергликемия вызывает диабетическую микроан- гиопатию через патологические изменения обмена фосфолипидов и ак­тивности протеинкиназы С. Некоторые из фосфолипидов и данный фер­мент, функционируя в качестве агентов системной и паракринной регуля­ции, оказывают на функциональное состояние сосудов и его характери­стики (проницаемость сосудистой стенки, сократимость ее гладкомышеч­ных элементов, экспрессия тромбогенного потенциала эндотелиоцитов, объемная скорость кровотока, внутренняя секреция, синтез составляющих базальной мембраны) широкий спектр, в том числе и разнонаправленных влияний.

Это позволяет предположить, что инсулинопения и гипергликемия повышают активность протеинкиназы через увеличение содержания в клетках диацилглицерола, одна из функций которого - это усиление пе­ремещения протеинкиназы С из неактивного пула фермента в цитозоле в его активный мембранный пул. Полагают, что изменения активности про­теинкиназы С, связанные с сахарным диабетом и гипергликемией, проис­ходят преимущественно в сосудистой стенке, где вследствие инсулинза­висимого сахарного диабета растет активность специфической для сосу­дистой стенки бета-И-протеинкиназы С. В основном рост активности про­теинкиназы С меняет функциональное состояние сосудистой стенки по­средством модуляции экспрессии генов эндотелиальных и других клеток сосудистой стенки.

Данные, полученные при экспериментальном исследовании влияний гипергликемии на обмен веществ, свидетельствуют, что рост активности протеинкиназы С вследствие гипергликемии не связан с изменением осмо- ляльности внеклеточной жидкости и со сдвигами в обмене сорбитола.

Обусловленные гипергликемией рост содержания диацилглицерола и активности протеинкиназы С при инсулинзависимом сахарном диабете возникают не сразу и не сразу подвергаются обратному развитию после устранения гипергликемии. Тут мы имеем дело еще с одним проявлением общей для развития патологических процессов закономерности, то есть тенденции к эндогенизации - относительной потери связи источников их развития с первичным причинным фактором. Причина эндогенизации в данном случае состоит в том, что протеинкиназа С, комплексно меняя экспрессию генома клетки формирует патологическую систему взаимо­действия элементов генетического материала клетки как причины перси- стирования диабетической ангиопатии (это всего лишь наше предполо­жение - В.Ю. Шанин).

Полагают, что гипергликемия вызывает патогенные межклеточные взаимодействия как причину диабетической ангиопатии через образова­ние соединений на основе ковалентных связей глюкозы с ингредиентами клеточных мембран и (или) циркулирующими с кровью липопротеинами и белками. Процесс образования таких соединений называют нефермент­ным гликолизировсшием. Через соединение глюкозы ковалентными связя­ми с аминогруппами протеинов клеточных мембран, ядерных белков и дезоксирибонуклеиновой кислоты происходит образование так называе­мых транзиторных промежуточных продуктов неферментного гликоли- зирования. Эта реакция достигает своего равновесия за несколько недель. В дальнейшем промежуточные продукты неферментного гликолизирова- ния служат субстратами для образования конечных продуктов нефер­ментного гликолизированш. С образованием конечных продуктов нефер­ментного гликолизирования реакция становится необратимой. Конечные продукты неферментного гликолизирования могут обуславливать пато­генную модуляцию экспрессии генома клеток сосудистой стенки как при­чину диабетической микроангиопатии. Кроме того, они служат субстра­тами образования свободных кислородных радикалов, которые повреж­дают наиболее в функциональном отношении активные фосфолипиды клеточных мембран и еще в большей степени стабилизируют конечные продукты неферментного гликолизирования.

Конечные продукты неферментного гликолизирования образуются во внеклеточном пространстве через соединение глюкозы ковалентными связями с липопротеинами низкой плотности, альбумином и гемоглоби­ном. Образование конечных продуктов неферментного гликолизирования на поверхности клеточных мембран меняет их механические свойства, повышая жесткость мембраны. В результате плазматическая мембрана эритроцитов становится более ригидной, что снижает деформируемость эритроцита как необходимое условие нормальной микроциркуляции (незатрудненного прохождения эритроцитов по микрососудам и капил­лярам). Эритроциты с патологически низкой вследствие гипергликемии и неферментного гликолизирования деформируемостью при прохожде­нии по микрососудам активируют эндотелиальные клетки через усилен­ное трение о часть их наружной мембраны, обращенной в просвет мик­рососуда. Активация эндотелиоцитов служит первым этапом патоген­ных межклеточных взаимодействий, приводящих к диабетической мик­роангиопатии.

Кроме того, звеном патогенеза диабетической микроангиопатии явля­ется утолщение базальной мембраны капилляров в результате образова­ния входящим в ее состав коллагеном и глюкозой конечных продуктов неферментного гликолизирования, при котором молекулярные цепочки, составляющие коллаген, соединяются между собой попереречными свя­зями в виде молекул глюкозы. В результате базальная мембрана не только утолщается. В ней падает содержание протеогликанов, а функционирова­ние интегриновых рецепторов сосудистой стенки меняется таким обра­зом, что возникают дисфункции всех ее клеточных элементов.

Интенсивность образования конечных продуктов неферментного гли­колизирования представляет собой прямую функцию длительности ги­пергликемии и степени патологического возрастания концентрации глю­козы в циркулирующей крови.

При длительной гипергликемии конечные продукты неферментного гликолизирования (КПНфГ) начинают циркулировать с кровью и фик­сируются на наружной поверхности ее мононуклеарных фагоцитов, ко­торая содержит рецепторы специфические по отношению к КПНфГ.

Если атеросклероз считать результатом хронического воспаления со­судистой стенки, основным клеточным эффектором которого являются активированные клетки системы мононуклеарных фагоцитов, то гиперци- токинемию вследствие активации мононуклеаров в результате воздейст­вия на них КПНфГ можно предположительно признать фактором ускоре­ния атеросклероза у больных сахарным диабетом и диабетической микро- ангиопатией.

Длительная гипергликемия и неферментное гликолизирование приво­дят к образованию связей в виде молекул глюкозы, связанных с амино­группами, между цепочками нуклеотидов дезоксирибонуклеиновой ки­слоты (ДНК). Это вызывает дисфункции генетического материала эндо­телиоцитов, обусловленные изменением строения двойной спирали ДНК, что предположительно можно считать еще одним фактором диабетиче­ской микроангиопатии.

В эксперименте было показано, что инфузия растворов, содержащих конечные продукты неферментного гликолизирования, вызывает харак­терные для диабетической микроангиопатии утолщение базальной мем­браны микрососудов и патологические изменения сократимости гладко­мышечных элементов сосудистой стенки. При этом ослабляется физиоло­гическая реакция расширения сосудов в ответ на действие такого медиа­тора как оксид азота. В этой связи были сделаны предположения о меха­низме ускоренного развития тяжелой первичной артериальной гипертен­зии у больных сахарным диабетом и длительной гипергликемией, кото­рый состоит в потере гладкомышечными клетками сосудистой стенки нормальной реактивности по отношению к расширяющему сосуды дейст­вию оксида азота.

Обусловленный гипергликемией рост утилизации глюкозы как суб­страта гликолиза или образования полиола увеличивает отношение со­держания в клетке восстановленной формы никотинамидадениндинукле- отида к его окисленной форме (ЫАОН/ИАЕ)). Предполагают, что рост со­держания в клетке ИАОН представляет собой следствие интенсификации обмена сорбитола и утилизации глюкозы в реакциях пентозного шунта, что в частности приводит к образованию 1,3-дифосфоглицерата. Рост ЫАОН/ЫАО патогенно влияет на клеточные функции через патологиче­ские изменения а) синтеза диацилглицерола, б) функционирования систем восстановления структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты и в) окисле­ния жирных кислот. В эксперименте было продемонстрировано обратное развитие диабетической микроангиопатии под влиянием пирувата как ме­таболита, снижающего ЫАОН/ЫАЕ).

Самым ранним из гистопатологических сдвигов при диабетической ретинопатии является потеря капиллярами сетчатой оболочки своих перицитов. За несколько лет хронической гипергликемии соотношение между эндотелиальными клетками и перицитами ретинальных микросо­судов может снизиться от нормального 1:1 до патологического 1:10. Кроме того, диабетическую микроангиопатию на уровне сетчатой обо­лочки глаза характеризуют расширение капилляров, утолщение их ба­зальной мембраны, рост проницаемости и возникновение капиллярных микроаневризм. Все эти патологические изменения капилляров сетчатой оболочки можно связать с утратой нормальных межклеточных взаимо­действий между перицитами и эндотелиальными клетками. Известно, что гипергликемия угнетает клеточный рост перицитов. Перициты ока­зывают на эндотелиальные клетки регуляторные влияния, которые слу­жат необходимым условием нормальной экспрессии эндотелиоцитами цитокинов. В результате потери перицитов экспрессия генома и клеточ­ный рост эндотелиоцитов претерпевают патологические изменения. Это обуславливает потерю эндотелиоцитами способности обеспечивать нор­мальный кровоток в капиллярах. В результате часть капилляров оказы­вается обтурированными микротромбами и появляются капилляры, не содержащие крови («капилляры-призраки»). Вторичная микроциркуля- торная гипоксия приводит к локальному росту концентрации соответ­ствующих факторов клеточного роста, что обуславливает разрастание капилляров как причину пролиферативной диабетической микроан- гиопатии на уровне сетчатой оболочки глаза (пролиферативная рети­нопатия).

Пролиферативную ретинопатию характеризует прорастание новообра- зуемых капилляров в стекловидное тело. Новые капилляры неполноцен­ны. Число окружающих их перицитов резко снижено. В результате стенка капилляров теряет свои нормальные свойства барьера между кровью и интерстицием, что служит причиной множества кровоизлияний в сетча­тую оболочку, ее отслойки и потери зрения. Из факторов клеточного рос­та и цитокинов, вовлеченных в патогенез пролиферативной ретинопатии, следует выделить следующие: основные и кислые факторы роста фибро- бластов, инсулиноподобный фактор роста I, бета-трансформирующий фактор клеточного роста, а также сосудистый эндотелиальный фактор клеточного роста.

Гипертрофия мезангиальных клеток почечных клубочков у больных сахарным диабетом во многом составляет диабетическую нефропатию. В результате пролиферации клеток мезангия клубочки теряют фильтра­ционную поверхность, формируемую эндотелиальными и эпителиаль­ными клетками. При этом утолщается базальная мембрана и теряются эндотелиальные и эпителиальные клетки. Все это завершается склеро­зом почечных клубочков и чреватым танатогенезом угнетением экскре­торных функций почек. При диабетической нефропатии в клубочках растет содержание таких факторов клеточного роста, как альфа-фактор некроза опухолей, бета-трансформирующий фактор клеточного роста, фактор клеточного роста тромбоцитов, а также основной фактор роста фиброластов.

Развитие диабетической нефропатии и гипертрофию мезангиальных клеток связывают с ростом содержания в циркулирующей крови ангио- тензина II. При этом полигенную наследственную предрасположенность к развитию диабетической нефропатии у больных сахарным диабетом связывают с полиморфизмом генов ангиотензинпревращающего фер­мента и ангиотензиногена. Максимальный уровень риска диабетической нефропатии и соответственно предрасположенности к ней у больных са­харным диабетом фиксируют тогда, когда ген ангиотензинпревращаю­щего фермента содержит два аллеля О, а ген ангиотензиногена состав­ляют два одинаковых аллеля, экспрессия которых дает молекулу ангио­тензиногена, в которой на 235 позиции находится треонин. Кроме того, свою лепту в предрасположенность к диабетической нефропатии вносит полиморфизм гена рецептора ангиотензина II, который предположи­тельно содержит наружная мембрана клеток мезангия. Если вспомнить о том, что определенная системная гиперактивация эндотелиальных кле­ток, участвующих в образовании ангиотензина II, во многом составляет патогенез осложнений сахарного диабета и, то можно считать диабети­ческую микроангиопатию инициирующим моментом роста образования ангиотензина II, который происходит особенно интенсивно при соответ­ствующем полиморфизме генов.

Образование конечных продуктов неферментного гликолизирования миелина предположительно лежит в основе диабетической нейропатии, которая в начале развития захватывает тонкие нервные волокна. Если оценивать вагальные регуляторные влияния на сердце, фиксируя вариа­бельность частоты сердечных сокращений при глубоком дыхании и ори­ентируясь на возрастную норму, то у большинства больных инсулинзави­симым сахарным диабетом можно выявить признаки блокады вагальных регуляторных влияний на сердце, которая приводит к меньшей вариа­бельности. С возрастом вариабельность падает. Снижение вариабельно­сти частоты сердечных сокращений при глубоком дыхании у больных ин­сулинзависимым сахарным диабетом происходит в несколько раз быст­рее. Данные, полученные при исследовании вариабельности частоты сер­дечных сокращений при глубоком дыхании свидетельствуют, что диабе­тическая нейропатия развивается у большинства из них, но только у не­большой части таких пациентов она приводит к заметным и тяжелым по­следствиям нарушений вегетативной регуляции функций:

♦ ощущению жара и боли в конечностях;

♦ патологически интенсивному потоотделению;

♦ задержке мочеиспускания;

♦ расстройствам сердечной проводимости со снижением интервала С)Т, сердечным аритмиям;

♦ диареям и запорам;

♦ угнетению моторики желудка как причины застоя желудочного со­держимого и рвоты.