Железо – постоянная составная часть гема в гемоглобине и окислительно-восстановительных ферментов в митохондриях клеток.
Лабораторными анализами определяется плазменное железо, которое в основном связано с тансферрином, ферртином и внеэритроцитарным гемоглобином.
В норме концентрация сывороточного железа у мужчин равна 14,30–25,10 мкмоль/л, у женщин – 10,70–21,50 мкмоль/л.
Снижение концентрации сывороточного железа (гипосидеремия) наблюдается при:
• железодефицитной анемии;
• острых инфекциях;
• гнойных заболеваниях;
• сепсисе;
• острых и хронических кровопотерях;
• беременности;
• нарушении всасывания железа в желудочно-кишечном тракте;
• дефиците витамина С.
Гиперсидеремия наблюдается при:
• усиленном гемолизе эритроцитов;
• некоторых видах малокровия (перницитозная анемия, талассемия);
• приеме препаратов железа;
• вирусном гепатите.
Показатели углеводного обмена
Глюкоза – основной представитель углеводов. Она является важнейшим энергетическим материалом и обеспечивает протекание в организме многих метаболических процессов. Уровень глюкозы в крови контролируется как нейроэндокринной системой, так и паренхиматозными органами (печенью, почками и др.).
Возможно, врач недавно огорчил вас неприятной новостью о том, что вы страдаете сахарным диабетом или что у вас повышен риск заболеть этой болезнью. Естественно, вы встревожены, вас начинает мучить страх и сразу возникают вопросы – как повлияет диабет на вашу жизнь? Придется ли вам до конца своих дней есть безвкусную, лишенную сахара пищу? Придется ли вам ежедневно делать себе инъекции инсулина? Грозит ли вам неминуемая ампутация? Убьет ли вас диабет?
Для большинства больных, страдающих сахарным диабетом, на все эти вопросы можно дать отрицательный ответ. Ученые разработали множество способов ранней диагностики сахарного диабета и способов держать заболевание под контролем. Пользуясь этими достижениями, вы сможете вести долгую счастливую жизнь, если будете придерживаться врачебных рекомендаций относительно диеты, физических нагрузок, мониторинга сахара крови и при необходимости схемы приема снижающих уровень сахара в крови лекарств.
В основном благодаря старению населения и увеличению числа граждан, страдающих избыточным весом, сахарный диабет стал одной из самых распространенных болезней в развитых странах. По мере старения человека и повышения его веса повышаются и ваши шансы заболеть сахарным диабетом. К сожалению, почти треть больных даже не догадываются об этом. Сахарный диабет может развиваться исподволь, в течение многих лет, не проявляя себя никакими явными симптомами.
Оставленный без лечения диабет может привести к поражению практически всех жизненно важных органов. Болезнь может оказаться смертельной. Именно поэтому надо начинать лечение диабета сразу же после установления диагноза. Изменение образа жизни и прием соответствующих лекарств позволит вам избежать или уменьшить риск развития опасных осложнений. Изменение образа жизни может предотвратить развитие явного сахарного диабета, если у вас повышен риск этой болезни.
Диабет – серьезная болезнь, но ее течение можно контролировать. Если вы примете посильное участие в этом контроле, то сможете, несмотря на болезнь, наслаждаться нормальной, здоровой жизнью.
Понимание того, как ваш организм использует сахар, поможет вам понять, что такое сахарный диабет и как он возникает.
Сахар, который называется глюкозой, поступает в кровь из двух источников – из пищи и из печени. В процессе пищеварения сахар всасывается в кровь из частичек съеденной пищи в желудке и в тонком кишечнике. Этот сахар необходим для поддержания энергетического баланса в отдельных клетках, из которых состоят мышцы и другие ткани. Однако для того, чтобы стать источником энергии, глюкоза нуждается в спутнике и помощнике, каковым является инсулин. Гормон инсулин поступает в кровь из мелких клеток в поджелудочной железе. Эти клетки называются бета-клетками. Они расположены отдельными скоплениями в толще ткани поджелудочной железы. Эти скопления называются островками. Когда вы едите, поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин, который и поступает в кровь. Циркулируя в крови, инсулин играет роль ключа, который отпирает для находящегося в крови сахара «двери» в клеточных мембранах, и глюкоза получает возможность поступать внутрь клеток. Обеспечивая поступление сахара в клетки, инсулин снижает его содержание в крови и предупреждает накопление в ней больших количеств глюкозы. Когда же концентрация глюкозы в крови падает, то уменьшается и секреция инсулина поджелудочной железой.
Наряду с этим печень является местом, где сахар хранится и вырабатывается. Когда в крови высок уровень инсулина, печень накапливает сахар на случай, когда клеткам в какой-то ситуации экстренно потребуется источник энергии. Когда уровень инсулина в крови низок, например, если вы долго не ели, то печень расщепляет запасы сахара (гликогена) до глюкозы и высвобождает ее в кровь, что позволяет поддерживать уровень сахара в ней в узком и безопасном диапазоне.
Помимо инсулина существуют и другие гормоны, участвующие в поддержании и регулировании уровня сахара в крови. Правда, эти так называемые контринсулярные гормоны обладают противоположным действием. В некоторых ситуациях такие гормоны, как глюкагон, адреналин, соматотропин и кортизол, противодействуют эффектам инсулина и препятствуют поступлению глюкозы в клетки. Под влиянием этих же гормонов печень выделяет глюкозу в кровь. Благодаря координированной и согласованной деятельности такой системы организм способен тонко регулировать содержание сахара в крови и поддерживать его уровень в нормальных границах.
У больных сахарным диабетом этот тонкий механизм регуляции разлаживается. Вместо того чтобы транспортироваться в клетки, глюкоза остается в крови, уровень сахара повышается, и глюкоза начинает выделяться из организма с мочой. В большинстве случаев такое положение складывается по одной из следующих причин: либо поджелудочная железа не способна вырабатывать инсулин, либо клетки не отвечают на воздействие инсулина.
На медицинской латыни сахарный диабет называют diabetes mellitus (mellitus – медовый, сладкий; прилагательное отражает повышение уровня сахара в крови и в моче).
Содержание сахара в крови
В норме содержание сахара в крови варьирует, но в весьма узких границах. Натощак уровень сахара в крови здорового человека равен 70–110 мг на 100 мл (мг%). В некоторых случаях уровень глюкозы выражают в ммоль/л, и тогда нормальными параметрами будут 4,1–5,9 ммоль/л. Такая концентрация, которая приблизительно соответствует одной чайной ложке сахара на 4 л воды, считается нормальной.
Для пересчета специалисты используют следующие коэффициенты:
• уровень глюкозы (мг%) × 0,0055 = уровень глюкозы (ммоль/л);
• уровень глюкозы (ммоль/л) × 18 = уровень глюкозы (мг%).
Если уровень сахара в вашей крови натощак постоянно равен 126 мг% или выше, то у вас диабет. Раньше диагноз сахарного диабета ставили, если уровень глюкозы крови достигал 140 мг% или выше. Но в 1997 г. ученые пришли к выводу, что при уровне 140 мг% у многих больных уже развиваются органные поражения, а значит, диабет надо лечить до развития его осложнений.
Если уровень сахара в вашей крови находится между 111 и 125 мг%, то вы страдаете нарушением толерантности к глюкозе, пограничным диабетом или предиабетом. Не следует легкомысленно относиться к предиабету. Его следует воспринимать столь же серьезно, как и истинный диабет, так как пограничный диабет означает, что вы находитесь на грани высокого риска заболеть клинически явным диабетом. Вам следует регулярно показываться врачу и принимать меры по контролю уровня сахара в крови.
Увеличение содержания глюкозы в крови (гипергликемия) наблюдается при:
• сахарном диабете;
• поражении ЦНС, вызванной травмой, опухолью головного мозга;
• тяжелых поражениях печени;
• активации щитовидной железы, гипофиза, надпочечников;
• заболеваниях поджелудочной железы;
• стрессах;
• ожогах;
• обильном приеме углеводов с пищей;
• после приема кофеина, адреналина, стрихнина, диуретина и др. препаратов;
• после диализа.
Физиологическое повышение содержания в крови углеводов после еды называется алиментарной гипергликемией. Уровень углеводов начинает расти через 10–15 мин. после еды, примерно через час достигает своего пика и возвращается к исходному или даже несколько меньшему значению через 2–2,5 часа. Кратковременная физическая нагрузка вызывает повышение концентрации глюкозы в крови, а длительная ее снижает.
Гипогликемия отмечается при:
Гипогликемия отмечается при:
• передозировке инсулина;
• голодании;
• гиперинсулинизме;
• инсулиноме;
• гормональной недостаточности щитовидной железы, гипофиза, надпочечников.
Когда концентрация глюкозы в цельной капиллярной (венозной) крови натощак превышает 7,8 ммоль/л или если при случайном определении она составляет 11,1 ммоль/л и больше, врач должен поставить диагноз сахарного диабета.
Если же диагноз не ясен, проводят тест на толерантность к глюкозе. Он заключается в следующем.
В течение трех суток обследуемый должен соблюдать привычную диету (не ограничивая себя нарочно в потреблении углеводов) и придерживаться обычного уровня физической активности (не заниматься тяжелым физическим трудом). Также во время проведения пробы нельзя ни курить, ни пить кофе. Тест следует отложить, если у пациента повышена температура.
Утром натощак у пациента берут кровь из пальца и определяют в ней концентрацию глюкозы. После этого ему предлагают выпить раствор, содержащий 75 г глюкозы в 200 мл теплой кипяченой воды или в 200 мл жидкого чая с лимоном. Глюкозу можно заменить сахаром.
Обследуемый должен выпить раствор с глюкозой не больше чем за 5 мин. Затем у него еще 2 раза берут из пальца кровь для определения уровня глюкозы: через 60 мин. и 120 мин.
Для детей сахарная проба проводится так же, только необходимо пересчитать количество глюкозы в соответствии с возрастом и весом тела. В возрасте от 1,5 до 3 лет следует давать глюкозу из расчета 2 г/кг массы тела; от 3 до 12 лет – 1,75 г/кг; после 12 лет – 1,25 г/кг, но не более 75 г.
Динамика изменения концентрации глюкозы в крови после нагрузки такова:
Таблица 8
Диагностический уровень концентрации глюкозы (ммоль/л)
Глава 7 Растворенные в крови газы и кислотно-щелочное равновесие
Газы крови: кислород (О2) и углекислый газ (СО2)
Перенос кислорода
Для выживания человек должен быть способен поглощать кислород из атмосферы и транспортировать его клеткам, где он используется в метаболизме. Некоторые клетки могут короткое время вырабатывать небольшое количество энергии без участия кислорода (анаэробный метаболизм). Другие органы (например, головной мозг) состоят из клеток, которые могут существовать только при наличии постоянного снабжения кислородом (аэробный метаболизм). Различные ткани имеют различную степень толерантности к аноксии (отсутствию кислорода). Мозг и сердце – наиболее уязвимые органы. В начале недостаток кислорода поражает функцию органа, а с течением времени вызывает и необратимые морфологические изменения (в случае с мозгом это происходит в течение считаных минут), когда восстановление функции невозможно.
В покое клетки нашего тела потребляют около 300 л кислорода в сутки, или 250 мл в минуту. При физических упражнениях или работе потребность в нем может возрасти в 10–15 раз. Если бы кислород, приносимый кровью тканям, был просто растворен в плазме, крови нужно было бы циркулировать в организме, даже находящемся в состоянии покоя, со скоростью 180 л в минуту, чтобы доставить достаточное количество этого газа клеткам, так как кислород не особенно хорошо растворим в плазме. В действительности, когда человек отдыхает, кровь циркулирует в его сосудах со скоростью около 5 л в минуту и переносит весь кислород, необходимый клеткам. Разница между 180 и 5 л в минуту обусловлена функцией гемоглобина.
Гемоглобин – это пигмент красных кровяных клеток, осуществляющий перенос почти всего кислорода и большей части углекислоты. Кровь, находящаяся в равновесии с альвеолярным воздухом, находящимся в легких, может содержать в растворе только 0,25 мл кислорода и 2,7 дл углекислоты на 100 мл, но благодаря гемоглобину 100 мл крови могут нести около 20 мл кислорода и 50–60 мл углекислоты.
Примерно 2 % кислорода крови растворено в плазме, остальное же количество находится в соединении с гемоглобином. После того как кислород входит в кровь легочных капилляров, он диффундирует из плазмы в эритроциты и соединяется с гемоглобином – одна молекула кислорода присоединяется к одной молекуле гемоглобина с образованием молекулы оксигемоглобина.
ГЕМОГЛОБИН ↔ ОКСИГЕМОГЛОБИН
Стрелки показывают, что эта реакция обратима, т. е. она может идти в любом направлении в зависимости от условий. Гемоглобин, разумеется, приносил бы организму мало пользы, если бы он мог только принимать кислород, но не отдавал бы его там, где это необходимо. В легких реакция идет слева направо, с образованием оксигемоглобина, а в тканях – справа налево, с освобождением кислорода. Различный цвет артериальной и венозной крови обусловлен тем, что оксигемоглобин имеет ярко-красную окраску, а гемоглобин – пурпурную. Соединение кислорода с гемоглобином и расщепление оксигемоглобина регулируется двумя факторами: прежде всего количеством присутствующего кислорода и в меньшей степени – количеством углекислоты. В легких концентрация кислорода относительно высока, и там образуется оксигемоглобин. Выйдя из легких, кровь проходит через сердце и артерии, где концентрация кислорода почти не меняется, к тканям, которые бедны кислородом. Здесь оксигемоглобин расщепляется, освобождая кислород, который диффундирует в тканевые клетки.
Углекислота, соединяясь с водой, образует угольную кислоту Н2СО3; поэтому при повышении концентрации СО2 кислотность крови возрастает. Способность гемоглобина переносить кислород при этом уменьшается; таким образом, соединение гемоглобина с кислородом отчасти регулируется количеством СО2. Это создает чрезвычайно эффективную систему переноса. В капиллярах тканей концентрация углекислоты высока; действие низкого напряжения О2 в сочетании с действием высокого напряжения СО2 ведет к освобождению кислорода гемоглобином. В капиллярах легких (или жабр у рыб) напряжение СО2 ниже, и под действием высокого напряжения О2 и низкого напряжения СО2 гемоглобин присоединяет к себе кислород. Важно помнить, что чем больше в крови углекислоты, тем более кислую реакцию имеет кровь, а в кислом растворе способность гемоглобина переносить кислород понижена.
Направление и скорость диффузии фактически определяются парциальным давлением, или напряжением, данного газа. В газовой смеси каждый газ производит, независимо от остальных газов, то же самое давление, которое он создавал бы один. На уровне моря, где общее давление воздуха равно 760 мм рт. ст., кислород создает давление 150 мм рт. ст. Иными словами, парциальное давление (напряжение) кислорода в атмосфере равно 150 мм рт. ст. Так как в альвеолярном воздухе кислорода меньше, чем в атмосферном, то парциальное давление кислорода в альвеолах составляет около 105 мм рт. ст. Кровь проходит через легочные капилляры слишком быстро, чтобы прийти в полное равновесие с альвеолярным воздухом, так что давление кислорода в артериальной крови несколько ниже – около 100 мм рт. ст. Парциальное давление кислорода в тканях колеблется от 0 до 40 мм рт. ст., поэтому кислород диффундирует из капилляров в ткани. Однако из крови выходит не весь кислород, кровь протекает через капилляры слишком быстро, чтобы могло быть достигнуто полное равновесие, и кроме того ткани обычно содержат остаточный кислород. В венозной крови, возвращающейся к легким, давление кислорода равно около 40 мм рт. ст. В артериальной крови, где парциальное давление кислорода равно обычно 100 мм рт. ст., на каждые 100 мл крови приходится около 19 мл кислорода. При напряжении О2, свойственном венозной крови (40 мм рт. ст.), в каждых 100 мл крови содержится 12 мл кислорода. Разность в 7 мл представляет количество кислорода, отданное тканям каждыми 100 мл крови. Таким образом, 5 л крови нашего тела за каждый кругооборот по организму могут передавать тканям 350 мл кислорода.
Перенос углекислоты
Перенос углекислоты представляет для организма особую проблему, так как при растворении углекислота быстро превращается в угольную кислоту.
В покое клетки выделяют около 200 мл углекислоты в 1 мин. Если бы она была просто растворена в плазме (которая может переносить в растворенном состоянии только 4,3 мл углекислоты на 1 л), то кровь должна была бы циркулировать со скоростью 47 л/мин вместо 4–5 л/мин. Кроме того, при таком количестве углекислоты кровь имела бы рН 4,5, клетки же способны выживать лишь в узких пределах рН в области слабо щелочной реакции, близкой к нейтральной (при рН примерно от 7,2 до 7,6). Гемоглобин благодаря своим уникальным свойствам позволяет каждому литру крови переносить из тканей к альвеолам около 50 мл углекислоты, причем кислотность артериальной и венозной крови различается лишь на несколько сотых долей единицы рН. Часть углекислоты находится в непрочном химическом соединении с гемоглобином, небольшое количество присутствует в виде угольной кислоты, большая же часть угольной кислоты образует бикарбонаты в результате нейтрализации ионами натрия и калия, освобождающимися при превращении оксигемоглобина в гемоглобин. Химические детали этого процесса сложны и не могут быть рассмотрены в этой книге. Интересно отметить, что в ходе эволюции возникло химическое соединение (гемоглобин), обладающее всеми свойствами, необходимыми для обслуживания процесса дыхания: способностью переносить кислород и углекислоту и поддерживать рН крови на постоянном уровне в течение всех фаз этого переноса газов.