Глава 1
ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА, ЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ И МЕХАНИЗМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
Человеческий организм представляет собой великолепную саморегулирующуюся систему, искусственных аналогов которой — роботов или хотя бы детальных компьютерных моделей — не существует. Возможно, они появятся в будущем, но на сегодняшний день мы, люди, явление уникальное; по сложности своей «конструкции» — даже если говорить не о качественных, а лишь о количественных аспектах — мы вполне сопоставимы с Галактикой. Это утверждение не стоит относить на счет нашего антропоцентризма, так как оно основано на совершенно реальных фактах: в Галактике около ста миллиардов звезд, а наш мозг содержит пятнадцать миллиардов нейронов. Как видите, вполне сопоставимые величины.
Теперь давайте задействуем некоторую часть из этих пятнадцати миллиардов мозговых клеток и, вспомнив школьные уроки анатомии, представим, как мы «устроены». Во-первых, у нас имеются кости, или несущий скелет; в суставах пальцев, в запястьях и щиколотках, в локтевых, коленных, плечевых и тазобедренных суставах и в иных местах кости сочленяются, и там они покрыты хрящевидной тканью и скреплены сухожилиями — такая конструкция обеспечивает гибкость членов нашего тела. Во-вторых, имеются мышечная ткань, подкожно-жировая клетчатка и кожа; мышцы прикрепляются к костям, клетчатка обволакивает их, а кожа является как бы природным скафандром, предохраняющим от воздействий внешней среды. В этот скафандр «вмонтированы» ногти, волосы, зубы, а также датчики или рецепторы органов чувств — зрительные, слуховые, тактильные (осязательные), обонятельные и вкусовые. Оба аппарата, скелет и мышечная ткань, обладают потрясающей способностью к регенерации: сломанные кости срастаются, а раны заживают, если только они не смертельны.
Внутренние органы, третья важнейшая составляющая нашей «конструкции», тоже обладают большим запасом прочности, а кое-что даже присутствует в парном варианте — например, легкие и почки. Но вот сердце, мозг, желудок, поджелудочная железа, селезенка, мочевой пузырь, желчный пузырь, печень и желудочно-кишечный тракт имеются у нас в единственном и невосполнимом экземпляре.
Четвертой составляющей человеческого организма являются нервная, кровеносная и эндокринная системы. Отметим, что мы называем их «четвертой составляющей» в обобщенном смысле; каждая из них — сложнейшая система, и у каждой — свои функции.
Нервная система обеспечивает передачу информации (раздражения, как говорят биологи) от зрительных, тактильных и прочих рецепторов в головной мозг, а также ответные команды мозга мышцам: например, мы видим перед собой яблоко и протягиваем руку, чтобы его взять. Таким образом, с помощью нервной системы реализуется управление нашими осознанными или инстинктивными реакциями на раздражения внешней среды; главным же органом нервной системы, ее командным центром, является головной мозг.
Кровеносная система обеспечивает питанием клетки, из которых состоят все внутренние органы (включая мозг), а также мышечная ткань, кожа и так далее. Кровеносные сосуды пронизывают легкие и стенки кишечника: из легких с потоком крови к клеткам поступает кислород, из кишечника — глюкоза и другие питательные вещества. Кровь прогоняется насосом — сердцем, которое сокращается при нормальном функционировании организма 60—80 раз в секунду и перекачивает за сутки 3400—5400 литров крови в расчете на один квадратный метр поверхности тела. Что касается отходов, то они выводятся из организма следующим образом: газообразные — выдохом через гортань; твердые — через кишечный тракт и анальное отверстие; жидкие — фильтруются в почках, скапливаются в мочевом пузыре и выбрасываются через мочевыводящие каналы.
Нервные стволы, узлы и крупные кровеносные сосуды фиксированы по своему положению в теле, описаны медиками и имеют специальные названия. Но мельчайшие нервы (нервные окончания) и крохотные кровеносные сосуды (капилляры), которые пронизывают все ткани организма, нельзя учесть с такой же скрупулезностью. Они — повсюду; в какую бы точку тела вы ни кольнули иглой, вы ощутите боль и увидите капельку крови. Эти мельчайшие нервы и сосудики-капилляры можно считать аналогами крохотных ручейков, но они столь же важны, как и полноводные реки. Капилляры-ручьи доставляют питание к каждой клетке, а нервы-ручьи обеспечивают чувствительность тела; вместе они заведуют трофикой, то есть питанием органов и тканей, которое необходимо для нормальной жизнедеятельности организма. Если эти ручьи обмелеют, начнется атрофия тканей, раны и царапины перестанут заживать, регенерация клеток замедлится, ткани потеряют чувствительность.
Мы видим, что нервную и кровеносную системы можно уподобить рекам с притоками, дереву со множеством ветвей или электропроводке в каком-нибудь суперсложном приборе; и в обоих случаях эти системы имеют свой руководящий центр, соответственно мозг и сердце. Эндокринная же система «устроена» несколько иначе. Она включает в себя расположенные в разных частях тела железы внутренней секреции — гипофиз, щитовидную, поджелудочную, половые железы и некоторое другие. Все эти железы вырабатывают определенные химические вещества, называемые гормонами, которые выводятся из желез прямо в кровь и разносятся кровью вместе с кислородом и питательными веществами. Гормоны столь же необходимы организму, как питательные вещества и кислород; они влияют на целый комплекс жизненных процессов — таких, как обмен веществ и энергии, процесс роста, уровень сахара и кальция в крови и так далее. Недостаток или избыток какого-либо гормона приводит к заболеванию.
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ - ЭТО ХРОНИЧЕСКОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ, ПРИВОДЯЩЕЕ К НАРУШЕНИЯМ УГЛЕВОДНОГО, БЕЛКОВОГО И ЖИРОВОГО ОБМЕНОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕДОСТАТКА ГОРМОНА ИНСУЛИНА ИЛИ НЕПРАВИЛЬНОГО ЕГО ДЕЙСТВИЯ.
Рис. 1.1. Расположение поджелудочной железы относительно других внутренних органов
Осознав этот факт и вооружившись первыми и самыми примитивными анатомическими сведениями, рассмотрим строение и функции поджелудочной железы, которая на медицинской латыни называется «панкреас».
Она находится слева за желудком, в верхней части живота и доходит до селезенки; ее положение можно представить, если провести ладонью от левого бока под ребрами к пупку (рис. 1.1). В поджелудочной железе выделяют головку, тело и хвост. В функциональном отношении она состоит из двух независимых частей: основной своей массы, выделяющей пищеварительный (или панкреатический) сок, и так называемых «островков Лангерганса», на которые приходится только 1—2% от общего объема органа (рис. 1.2). Именно эти островки, открытые в девятнадцатом веке немецким физиологом Лангергансом, и выполняют эндокринную функцию, так как в каждом из них содержится от восьмидесяти до двухсот гормонально активных клеток, выделяющих в кровь гормоны. Эти клетки, в зависимости от секретируемых ими веществ, делятся на четыре типа — альфа, бета, дельта и РР-клетки. В альфа-клетках выраба-
Рис. 1.2. Поджелудочная железа. Выделены «островки» и кружками белого и черного цветов показаны альфа- и бета-клетки.
тывается глюкагон, в бета-клетках — инсулин, в дельта-клетках — гастрин и соматостатин, в РР-клетках — панкреатический полипептид. Большую часть каждого островка в теле и хвосте поджелудочной железы составляют бета-клетки (85%); на долю альфа-клеток приходится 11%, на дельта-клетки — 3% и на РР-клетки — 1%. Отметим еще одно важное обстоятельство: вместе с инсулином бета-клетки производят так называемый С-пептид («цэ»-пептид), который не обладает свойствами инсулина и интересен нам лишь потому, что его производится ровно столько же, сколько инсулина (т.е. на каждую молекулярную цепочку инсулина приходится цепочка С-пептида). Этот факт нам пригодится в дальнейшем.
Каковы же функции гормонов, которые вырабатывают островки Лангерганса? Прежде всего отметим, что вещества, вырабатываемые дельта-клетками и РР-клетками, мы рассматривать не будем, так как в контексте данной книги они несущественны. Далее нам придется вспомнить, что используемый в быту термин «сахар» далеко не точен; на самом деле существует множество разновидностей Сахаров, различающихся своим химическим строением. Одни из них имеют сложные молекулы, и такие сахара называют «полисахаридами» или сложными сахарами; структура других более проста и их называют «моносахаридами» или простыми сахарами. Так вот, глюкагон, вырабатываемый альфа-клетками, способствует распаду сложного сахара-гликогена и образованию из него простого сахара-глюкозы. В форме гликогена сахар накапливается «про запас» в некоторых наших органах — в печени и в мышцах; глюкоза же — это виноградный сахар, один из простейших сахаров, и в дальнейшем, если не оговаривается особо, мы будем употреблять эти два термина, глюкоза и сахар, как понятия полностью эквивалентные. Именно в форме глюкозы сахар присутствует в нашей крови.
Разобравшись с глюкагоном и сахарами, рассмотрим функцию инсулина. Однако перед этим полезно вспомнить еще один важный факт, касающийся нашего организма, а именно: наше тело состоит из клеток. Клетки бывают разные по функциям и виду — скажем, шарообразные, овальные, плоские, цилиндрические и т.д. Клетки одинаковой формы и функции образуют определенную ткань человеческого организма — например, головной мозг, стенки кровеносных сосудов, печень или мышцы. Несмотря на разнообразие клеток, между ними есть нечто общее: все они нуждаются в питании. Мы двигаемся, наш организм функционирует непрерывно (даже когда мы спим), а это значит, что мы непрерывно расходуем энергию. Восполнение энергии осуществляется на клеточном уровне: кровь постоянно доставляет клеткам кислород и питательные вещества, одним из которых — и очень важным! — является глюкоза. Если уподобить наши клетки бензиновому мотору, в котором постоянно сгорает топливо (чтобы автомобиль двигался), то глюкоза как раз и является тем самым бензином, питающим наш биологический мотор.
Однако вспомним, что бензин попадает в автомобильный мотор с помощью довольно сложной системы — карбюратора, который впрыскивает порции горючего в камеру сгорания. При отсутствии карбюратора бензин в камеру не попадет, а при неисправном карбюраторе — может, и попадет, но не в том количестве, какое нужно. Точно такие же перипетии происходят с глюкозой, переносимой кровью: ее молекулы сами по себе не способны проникнуть в клетку-мотор. Роль карбюратора — только не механического, а химического — в данном случае играет инсулин.
Эту ситуацию можно описать еще таким образом. Представьте себе клетку как некий замкнутый объем, снабженный некоторым количеством дверей-проходов. Вокруг этого объема сконцентрированы молекулы глюкозы, которые могли бы попасть внутрь, если бы двери были открыты — однако двери заперты. Молекулы инсулина как раз и являются тем ключом, который отпирает двери клетки перед молекулами глюкозы. Напомним, что инсулин вместе с глюкозой переносится кровью; значит, в обычном случае (т.е. у здорового человека) инсулина около клетки вполне достаточно, чтобы отпереть двери перед глюкозой.
Что же происходит в иной ситуации, когда инсулина мало или нет вообще? Опишем эту картину следующим образом: стадия 1 — мы поглощаем пищу; стадия 2 — сложные углеводы, попавшие в составе пищи в желудок и кишечник, перерабатываются в моносахара, в основном — в глюкозу; стадия 3 — глюкоза всасывается через кишечную стенку в кровь и разносится по всему организму, но в клетки без инсулина (за редким исключением) не попадает. В результате, во-первых, клетки начинают голодать, а, во-вторых, уровень сахара в крови повышается сверх допустимого — наступает состояние гипергликемии.
Первое обстоятельство приводит к потере веса, затем — к дистрофии, к постепенному угасанию и, собственно говоря, к голодной смерти. Но смерть от голода — затяжной процесс, занимающий несколько недель и в данном случае не грозящий больному; он погибнет раньше от диабетической комы, вызванной вторым обстоятельством — гипергликемией, избытком кетоновых тел. В главе 12 этот процесс будет описан подробнее, а пока рассмотрим, к чему приводит аномально высокий уровень сахара в крови.
Чуть выше была сделана оговорка: глюкоза в клетки без инсулина (за редким исключением) не попадает. Этим исключением являются так называемые инсулинонезависи-мые ткани, которые забирают сахар из крови независимо от наличия инсулина, и если сахара слишком много, то он проникает в эти ткани в избыточном количестве.
Посмотрим, что же это за ткани. Прежде всего головной мозг, нервные окончания и нервные клетки. При повышенном уровне сахара в крови первым ощущением является тяжесть в голове, усталость, быстрая утомляемость, нарушение внимания. В хрусталик глаза глюкоза тоже проникает без помощи инсулина; в результате при повышенном сахаре крови хрусталик мутнеет, и кажется, будто перед глазами дымка. Эритроциты и внутренняя оболочка кровеносных сосудов также относятся к инсулинонезави-симым тканям, и когда лишний сахар попадает в клетки, выстилающие кровеносные сосуды, это чревато крайне неприятными осложнениями в будущем. (Напомним, кстати, что эритроциты — это красные кровяные тельца, переносящие кислород и углекислый газ; в них накапливается сахар, который прочно связывается с гемоглобином).
Кроме описанных выше явлений наблюдается еще одно: сахар начинает выводиться через почки с мочой. Это тревожный сигнал, и он означает, что организм пытается защититься от избытка сахара.
В последующих главах мы рассмотрим все эти процессы подробнее, двигаясь как бы расширяющимися кругами; таков наш метод изложения — вначале читателю надо усвоить самые простые понятия, а затем переходить к более сложным. Поэтому сейчас достаточно отметить лишь два важнейших факта:
1. ПРИЧИНА ВСЕХ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ ДИАБЕТЕ ПОВЫШЕННЫЙ САХАР КРОВИ.
2. СОВРЕМЕННАЯ МЕДИЦИНА ПРЕДОСТАВЛЯЕТ ДИАБЕТИКУ СРЕДСТВА, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ КОНТРОЛИРОВАТЬ И РЕГУЛИРОВАТЬ УРОВЕНЬ САХАРА В КРОВИ - НЕЗАВИСИМО ОТ СПОСОБНОСТИ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ВЫРАБАТЫВАТЬ ИНСУЛИН.
В человеческом организме все должно быть сбалансировано, все его системы должны функционировать в определенных рамках, все жизненные показатели — в том числе и сахар крови — должны находиться в определенных границах. Это достигается обратной связью, существующей между воздействием на организм и откликом на это воздействие; и каждый наш орган фактически является тонким и сложным устройством, реализующим эту обратную связь. Вот простейший пример: мы перешли с шага на бег, мы расходуем больше энергии, и тут же сердце стало биться чаще, а легкие требуют больших объемов воздуха. Но в данном случае нам нужен не только воздух; в результате пробежки мы проголодаемся, и нам потребуется больше пищи.
Аналогичную регуляцию, характерную для всех систем с обратной связью, осуществляет и поджелудочная железа. Рассмотрим, как это происходит у здорового человека, проиллюстрировав изложение графиком естественной секреции инсулина (рис. 1.3).
Утром в крови содержится сравнительно небольшое количество сахара (так называемый «сахар натощак») и небольшое (базовое) количество инсулина. Низкий уровень сахара в крови вызывает ощущение голода, и человек завтракает — предположим, в 7 часов утра.
Рис. 1.3. Кривая секреции инсулина у здорового человека.
Разумеется, кроме белковой пищи он ест хлеб, содержащий углеводы, пьет кофе или чай с сахаром или с чем-нибудь сладким. В результате концентрация глюкозы в крови повышается, и по этому сигналу поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин (как это показано на рис. 1.3). Инсулин способствует проникновению глюкозы в клетки, и ее уровень в крови довольно быстро снижается. В 12 часов человек снова ощущает голод — наступает время второго завтрака. Он ест, и все повторяется снова: повышение сахара, выброс новой порции инсулина, понижение сахара. Аналогичные процессы повторяются в 18 часов (после обеда) и в 22 часа (после ужина). Возможна, разумеется, иная схема питания: завтрак — в восемь утра, обед — в два часа дня, а ужин — в девять вечера, но суть от этого не меняется: у здорового человека поджелудочная железа отреагирует во всех случаях одинаково — выбросом необходимой порции инсулина. При этом здоровый человек может есть что угодно (в том числе — много сладкого), может весь день голодать без неприятных последствий, может переедать. В последнем случае клетки получат избыточное питание, начнет образовываться жировая ткань, и наш здоровый человек уже не будет таким здоровым.
В следующей главе мы рассмотрим, что происходит с глюкозой в организме диабетика, а сейчас продолжим анализ нормального процесса обмена веществ. Инсулин — белковый гормон немедленного действия; это значит, что в бета-клетках всегда есть запас инсулина, который поступает в кровь за считанные минуты и тут же начинает снижать сахар в крови. Затем, в зависимости от уровня сахара крови, бета-клетки начинают синтезировать инсулин в необходимом количестве. Существует специальная единица для измерения количества инсулина, которую мы будем называть в дальнейшем просто ИНСУЛИННОЙ ЕДИНИЦЕЙ или ЕД; также существует общепринятая единица для измерения количества глюкозы в крови — миллимоль на литр, или ммоль/л. Мы встретимся в дальнейшем еще с некоторыми единицами измерения различных величин, поэтому давайте повторим еще раз и как следует запомним:
ЕД — так обозначается инсулинная единица ммоль/л — так обозначается единица, при помощи которой измеряют количество глюкозы в крови
У взрослого здорового человека общее количество инсулина, накопленного в островках поджелудочной железы, составляет примерно 200 ЕД, а скорость синтеза инсулина — около 40—50 ЕД в сутки. Бета-клетки производят столько инсулина, чтобы на каждый килограмм веса тела в среднем приходилось по 0,5—0,6 ЕД. Это средние, обобщающие показатели, но в течение суток скорость выработки (или секреции) инсулина сильно колеблется — от 0,25 ЕД в час до 2 ЕД в час — прежде всего в зависимости от содержания глюкозы в крови. Как мы уже отмечали, после еды, когда концентрация сахара в крови повышается, секреция инсулина идет быстрее — то есть избыток глюкозы интенсифицирует работу бета-клеток.
Теперь укажем количественные характеристики содержания сахара в крови здорового человека (в том случае, если кровь взята из пальца):
Натощак: от 3,3 до 5,5 ммоль/л
Через два часа после еды: от 4,4 до 7,8 ммоль/л
Ночью (2 — 4 часа ночи): от 3,9 до 5,5 ммоль/л
Вот те показатели, на которые нужно ориентироваться диабетикам — в первую очередь тем, кто заболел диабетом в детстве, в молодом возрасте или во время беременности. В дальнейшем мы еще не раз вернемся к этим цифрам, а сейчас отметим два важных обстоятельства:
1. ИНСУЛИН - ГЛАВНЫЙ ИЗ ГОРМОНОВ, РЕГУЛИРУЮЩИХ ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В ЧЕЛОВЕЧЕСКОМ ОРГАНИЗМЕ.
2. ЗНАЧЕНИЕ САХАРА КРОВИ ВЫШЕ 7,8 ММОЛЬ/Л НЕЖЕЛАТЕЛЬНО, А ВЫШЕ 10,0 ММОЛЬ/Л ПРИВОДИТ В ПЕРСПЕКТИВЕ К ДИАБЕТИЧЕСКИМ ОСЛОЖНЕНИЯМ - КАК ГОВОРЯТ, «РАБОТАЕТ» НА ОСЛОЖНЕНИЯ.
В заключение первой главы рассмотрим еще два момента, связанных с функциями печени и почек.
Печень — замечательный орган; во-первых, она является как бы «токсикологической лабораторией» организма, где нейтрализуются всевозможные вредные вещества, а во-вторых, обладает огромной способностью к восстановлению; образно говоря, печень способна привести саму себя в нормальное состояние — если только она не поражена хронической болезнью (например, гепатитом). Это важное обстоятельство; иногда диабетику приходится принимать препараты, влияющие на печень, но после окончания курса приема ее функции быстро восстанавливаются. Печень является «складом» или «депо» сахара; около 60% глюкозы, поступающей в организм здорового человека в состоянии покоя, преобразуется в гликоген и хранится в печени «про запас» — на тот случай, когда концентрация сахара в крови резко упадет и понадобится его «добавить». Для диабетика это первая линия обороны в защите от гипогликемии, то есть аномально низкого содержания сахара в крови. Напомним, что, кроме печени, мышечные и жировые ткани также обладают резервами, способными добавить глюкозу в нашу кровь.
Почки в нашем организме являются своеобразным «очистным сооружением». Почки пронизаны множеством мелких капилляров, к ним течет кровь от всех органов тела, и при этом, если какое-либо вещество содержится в крови в слишком большом количестве, оно выводится через почки с мочой. В обычной ситуации, когда уровень сахара в крови не превосходит определенной величины, глюкоза не выделяется с мочой. Кровь протекает через почки, фильтруется в так называемую «первичную мочу», а затем все нужные вещества всасываются обратно в кровь через стенки капилляров. Но когда концентрация глюкозы в крови выше определенного порога (он называется «почечным порогом»), почки активно выделяют сахар, и он будет уходить вместе с мочой.
Какова же величина почечного порога? В принципе она различна у разных людей и колеблется от 6 ммоль/л (низкий почечный порог) до 11 ммоль/л (высокий почечный порог). Существуют, однако, средние характеристики: для детей и подростков почечный порог обычно равен 9 ммоль/л, а для взрослых — 10 ммоль/л. Таким образом, по наличию сахара в моче можно судить о содержании сахара в крови. В дальнейшем мы разберемся подробнее с анализами крови и мочи на сахар, а пока отметим следующие обстоятельства:
1. Если сахар в моче отсутствует, то это значит, что концентрация глюкозы в крови была ниже почечного порога — т.е. меньше, чем 10 ммоль/л.
2. Если в моче имеется немного сахара, то это значит, что концентрация глюкозы в крови недолгое время была выше почечного порога.
3. Если в моче имеется много сахара, то это значит, что концентрация глюкозы в крови длительное время была выше почечного порога.
Понятия «немного» и «много» мы уточним в части 4, где пойдет речь о способах контроля диабета, о различных анализах и применяемых для этого приборах.
Завершая главу, дадим краткий перечень терминов, упомянутых нами, к которым читателю нужно поскорее привыкнуть:
ИЗСД — инсулинозависимый сахарный диабет, или диабет 1типа
ИНСД инсулинонезависимый сахарный диабет, или диабет II типа
ИНСУЛИН — белковый гормон, вырабатываемый поджелудочной железой и регулирующий концентрацию сахара в крови - ГЛЮКОЗА — виноградный сахар, моносахарид; именно этот сахар содержится в человеческой крови
ЕД — единица измерения количества инсулина
ММОЛЬ/Л — единица измерения концентрации сахара (глюкозы) в крови
САХАР НАТОЩАК — концентрация глюкозы в крови утром, до завтрака; нормальное значение — от 3,3 до 5,5 ммоль/л
ГИПОГЛИКЕМИЯ — аномально низкое содержание сахара в крови
ГИПЕРГЛИКЕМИЯ — аномально высокое содержание сахара в крови
ПОЧЕЧНЫЙ ПОРОГ — концентрация сахара в крови, начиная с которой сахар выводится с мочой; обычно 9—10 ммоль/л.
|
