Диагностика и дифференциальная диагностика, принципы лечения
Впервые сахарный диабет (СД) описан в древней Индии более 2000 лет назад.
СД – синдром хронической гипергликемии, развивающийся вследствие абсолютной (I тип) или относительной (II тип) недостаточности инсулина и проявляющийся глюкозурией, полиурией, полидипсией, нарушениями липидного (гиперлипидемия, дислипидемия), белкового (диспротеинемия) и минерального обмена (гипокалиемия), с развитием осложнений.
Инсулинзависимый СД (ИЗСД, I типа) – хроническое заболевание, обусловленное абсолютным дефицитом инсулина из-за недостаточной его выработки бета-клетками поджелудочной железы, приводящее к стойкой гипергликемии и развитию осложнений. Преобладающий возраст – детский и подростковый. Частота: 15:100.000 населения.
Инсулиннезависимый СД (ИНЗСД, II типа) – хроническое заболевание, вызванное относительным дефицитом инсулина (снижение чувствительности периферических тканей к инсулину) и проявляющееся развитием гипергликемии и осложнений. Преобладающий возраст – после 40 лет.
Частота и возрастная структура СД
В последние десятилетия частота СД неуклонно увеличивается, число больных в развитых странах составляет до 5% от общей популяции, в действительности распространенность СД выше, так как не учитываются его латентные формы (еще 5% от общей популяции). Дети и подростки до 16 лет составляют 5-10% всех больных диабетом. СД проявляется в любом возрасте (существует даже врожденный диабет), но наиболее часто в периоды интенсивного роста (4-6 лет, 8-12 лет, пубертатный период). Дети грудного возраста поражаются в 0,5% случаев. СД чаще выявляется в возрасте от 4 до 10 лет, в осенне-зимний период.
Самая высокая частота СД у детей (в возрасте до 15 лет) отмечается в Скандинавских странах (в Финляндии 40:100.000 населения). В Средней Азии заболеваемость среди детей СД в 4 раза ниже, чем в России (6,4:100000) (Ю.А. Князев, 1991). В Кыргызстане на 1998 год заболеваемость СД была 7,9:100.000 против 64,3:100.000 в Эстонии.
Для детей и подростков СД имеет более тяжелое течение, компенсация болезни труднее, что обусловлено напряженностью обменных процессов, обеспечивающих интенсивный рост ребенка, и повышенной потребностью в анаболических гормонах (в т. ч. инсулине). При более высокой потребности в инсулине у детей имеется значительный дефицит гормона, что способствует возникновению тяжелого варианта СД у детей.
С другой стороны, в детском и юношеском возрасте имеется более высокий уровень основных контринсуллярных гормонов (СТГ, ТТТ, АКТТ, ГКС), ответственных за анаболические процессы, а в пубертатном периоде повышается лабильность ЦНС и симпатической НС, приводящей к повышенному выбросу адреналина (контринсулярный гормон).
Понятие о типах СД и механизмах их развития
ВОЗ выделяет два основных типа - ИЗСД (I тип) и ИНЗСД (II тип). I тип составляет около 12-15% всех заболевших и почти 100% заболевших в детском возрасте.
Клинически ИЗСД характеризуется бурной манифестацией типичных симптомов СД с развитием кетоацидоза (иногда уже через 2-4 недели после начала заболевания).
ИНЗСД развивается постепенно, исподволь, течение торпидное (медленное), остается незамеченным долго, иногда выявляется случайно или активно как углеводная интолерантность. При манифестации компенсация метаболических нарушений с помощью патогенетической терапии трудна (иногда невозможна), так как уже имеются глубокие нарушения липидного обмена, двухсторонняя диабетическая катаракта и полисистемная ангиопатия с артериолосклерозом.
Этиология СД
Причина полностью не выяснена. Имеется наследственная предрасположенность, передающаяся по аутосомно-рецессивному (родители внешне здоровы), реже – по аутосомно-доминантному типу (один или оба родителя больны). Установлено, что при больных СД родителях дети имеют риск заболевания до 100%, а при болезни одного из них – до 85%, одного из прародителей – до 60%.
Теория о полигенномнаследовании СД предполагает участие следующих факторов:
- синтез патологического проинсулина и биологически неактивного инсулина;
- нарушение кровоснабжения бета-клеток;
- патология глюкорецепторов бета-клеток;
- наличие в организме аномальных форм инсулина.
Факторы, обуславливающие наследование СД неоднородны, имеется связь между различными проявлениями ИЗСД и системой НЛА (антигенов 6-й хромосомы). У носителей антигенов В8, В15, ДDRЗ, DR4 заболеваемость ИЗСД в 10-20 раз выше, чем у остальной популяции. У носителей НLА-антигенов В15, ДR4 ИЗСД развивается в младшем возрасте после перенесенной вирусной инфекции, а носители В8 и ДRЗ заболевают в более старшем возрасте при повреждении ПЖ аутоиммунного характера.
Установлена повышенная частота сочетания ИЗСД с другими эндокринопатиями аутоиммунного характера (щитовидной железы и надпочечников), при этом выявляются антитела к островкам Лангерганса, субклеточным компонентам щитовидной железы и тканям надпочечников.
Таким образом, ИЗСД носит характер аутоиммунного инсулинита, выработка аутоантител к ткани островков Лангерганса генетически обусловлена, что подтверждает связь между временем развития ИЗСД и комбинациями НLА-антигенов. ИНЗСД связи с антигенами НLА-системы не имеет, хотя наследственная предрасположенность выявляется.
Экзогенные факторы, провоцирующие развитие аутоиммунного инсулинита:
1. Вирусные инфекции. Тропность к инсулярному аппарату имеют вирусы Коксаки В4, эпидемического паротита, краснухи, инфекционного гепатита, гриппа, инфекционного мононуклеоза, цитомегалии, ветряной оспы (вызывают инсулит с формированием аутоиммунного процесса).
2. Стрессовые ситуации – травмы, испуг, тяжелые эмоциональные переживания, физическая и умственная перегрузка. При стрессе повышается уровень АКТГ, СТГ, тиреоидных гормонов, ГКС, катехоламинов, глюкагона, что подавляет инсулярный аппарат.
3. Переедание углеводистой и жирной пищи требует, с одной стороны напряженной работы инсуллярного аппарата по утилизации громадных количеств поступающей извне глюкозы, с другой – ведет к развитию ожирения с жировой инфильтрацией инсулинчувствительных периферических тканей (требуется все больше инсулина, а жировое перерождение приводитк резистентности тканей к инсулину и относительной инсулиновой недостаточности).
4. Лечение контринсуллярными гормонами с развитием транзиторного стероидного или тиреоидного диабета, который при генетической предрасположенности может трансформироваться в истинной.
5. Иммунизация лиц с предрасположенностью к диабету приводит к аутоиммунному ответу с поражением бета-клеток.
Иммунологический процесс, приводящий в итоге к СД I типа, начинается за годы до появления клинических симптомов заболевания. Во время этого преддиабетического периода в крови у пациентов можно обнаружить повышенные титры различных аутоантител к островковым клеткам (ICA) и инсулину (IAA), к белку, найденному в островковых клетках, к GAD (глютаматдекарбоксилазе). Было доказано, что если уровень ICA значительно повышен (>20 JDF единиц), то риск развития СД I типа в течение последующих 5-7 лет составляет 40-60%.
Таким образом, при развитии СД имеет место сочетание генетических и внешних факторов. Кроме дефектов иммунитета (НLА), предполагаются также дефекты определенных локусов на коротком плече 6-й хромосомы, приводящей к изменению мембранных белков бета-клеток (они становятся менее устойчивыми к повреждающим факторам).Редкой причиной СД у детей раннего возраста является врожденная гипоплазия ПЖ со снижением экзо- и эндокринных функций.
Патогенез СД у детей
В патогенезе ИЗСД основную роль играют следующие механизмы, приводящие к гормональной недостаточности бета-клеток (первично-генетические дефекты):
1. Врожденное нарушение рибосомного аппарата бета-клеток, ответственного за накопление гранул инсулина в цитоплазматической сети.
2. Дефицит аминокислот, необходимых для синтеза инсулина.
3. Нарушение образования инсулина из предшественников и выделения его в кровь.
4. Нарушение электролитного обмена в бета-клетках.
5. Угнетение системы циклической 3,5-АМФ в бета-клетках, активирующей окислительный гликолиз (источник питания бета-клеток).
6. Повреждение глюкорецепторной системы бета-клеток, реагирующей на изменение концентрации глюкозы в крови.
При ИНЗСД ПЖ и объем секретируемого инсулина не изменены. Важными в его развитии являются следующие механизмы: 1. Снижение или отсутствие первой фазы секреции инсулина (при повышении глюкозы в крови отмечается двухфазность секреции инсулина - первоначальный выброс связан с ранее накопленным в бета-клетках инсулином, а вторичное – с выделением вновь образованного инсулина). 2. Ферментативные дефекты на уровне периферических действий инсулина (уменьшение числа рецепторов к инсулину и снижение чувствительности к нему периферических тканей). 3. Дефекты инсулинового биогенеза. 4. Дефицит ионов цинка, необходимых для полимеризации молекулы инсулина и накопления его в гранулах бета-клеток. 5. Образование антител к инсулину. 6. Присутствие в крови антагонистов инсулина. 7. Нарушение способности жировой ткани расщеплять связанный инсулин. 8. Извращенная реакция тканей к циркулирующей форме инсулина. 9. Периферическая инактивация инсулина.
ИЗСД у детей развивается в результате аутоиммунного инсулината, приводящего к деструкции бета-клеток и хронической латентно протекающей гипергликемии. В.Л. Лисс (1993) выделяет 6 стадий развития ИЗСД:
1). Стадия генетической предрасположенности (потенциальный ИЗСД). В этой стадии нет ни аутоиммунных, не биохимических нарушений, диагностируется она по наличию антигенов высокого риска системы НЛА, но реализуется далеко не у всех.
2). Воздействие провоцирующих факторов, которые предположительно вызывают развитие активного аутоиммунного инсулинита.
3). Стадия хронического аутоиммунного инсулинита (у 90% больных определяются антитела к поверхностному антигену бета-клеток, их цитоплазматическим компонентам, антиинсулиновые антитела, повышается количество активированных Т-лимфоцитов). Первоначально секреция инсулина не нарушена, сохраняется нормогликемия.
4). В результате деструкции бета-клеток отмечается снижение инсулина в ответ на введение глюкозы при сохранении нормогликемии натощак – стадия латентного СД, с нарушением толерантности к углеводам (диагностируется редко).
5). Явный ИЗСД, клиническая манифестация заболевания, развивается остро при гибели 80-90% бета-клеток, при этом сохраняется остаточная секреция инсулина.
6). Полная деструкция бета-клеток и абсолютная инсулиновая недостаточность.
Углеводный обмен
Инсулин обеспечивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы путем соединения со специфическими рецепторами. Активирует внутриклеточные энзимные системы (гексокиназы), обеспечивающих метаболизм глюкозы, процесс фосфорилирования глюкозы в клетке, действуя на глюкокиназу (превращает глюкозу в Г-6-Ф) и угнетает активность Г-6-Фазы (превращает Г-6-Ф в глюкозу).
Инсулин стимулирует гликогенсинтетазную систему, обеспечивающей синтез гликогена из глюкозы в печени, подавляет гликогенолиз (расщепление гликогена в глюкозу) и гликонеогенеза (синтеза глюкозы из белков и жиров).
Усиливает образование ацетил-СоА, необходимого для дальнейшего синтеза липидов, холестерина, свободных жирных кислот и кетоновых тел, стимулирует синтез энергетического соединения АТФ и усиливает образование восстановленного НАДФ-Н2, необходимого для синтеза жирных кислот.
Дефицит инсулина приводит к блокировке всех вышеназванных звеньев углеводного обмена. Одновременно, в связи с дефицитом инсулина и увеличением контринсуллярных гормонов активизируются подавляемые ранее инсулином процессы - гликогенолиз и глюконеогенез. Все эти нарушения ведут к гипергликемии с повышением осмолярности крови (глюкоза активно привлекает к себе большое количество жидкостей из тканей). В результате нарастает ОЦК и интенсивная фильтрация глюкозы и сопутствующей жидкости через почечные мембраны (инсулин активирует реабсорбцию глюкозы в проксимальных канальцах) – развивается глюкозурия. Гиперосмолярность крови ведет сначала к внутриклеточной, затем к общей дегидратации и жажде – полидипсии.
Жировой обмен
Интенсивность липогенеза в организме прямо пропорциональна интенсивности процессов утилизации глюкозы, которые идут под контролем инсулина и сопровождается образованием ацетил-Со-2а и НАДФ-Н2, участвующих в синтезе свободных жирных кислот – исходного материала для синтеза триглицеридов жировой и мышечной ткани. Кроме того, образующийся при гликолизе альфа-глицерофосфат стимулирует эстерификацию СЖК.
Таким образом, инсулин стимулирует липогенез и оказывает антилиполитический эффект (внутри липоцитов тормозит аденилатциклазу, снижает уровень ЦАМФ липоцитов, необходимого для процессов липолиза). Недостаток инсулина вызывает усиление липолиза (расщепление триглицеридов до СЖК в адипоцитах). СЖК в повышенном количестве поступают в кровь, а оттуда – в печень, где происходит их использование по двум путям:
1. Ресинтез триглицеридов, что выражается в жировой инфильтрации печени с увеличением ее размеров.
2. Распад СЖК с образованием кетоновых тел (ацетоуксусная, бета-оксимасляная кислоты и ацетон).
Белковый обмен
В присутствии инсулина в жировой и мышечной ткани происходит синтез белка. Инсулин ускоряет прохождение аминокислот в клетки, способствует включению их в пептидные цепи в клеточном рибосомном аппарате. Распад (катаболизм) белков под влиянием инсулина тормозится.
Недостаточность инсулина вызывает повышенный катаболизм белков мышечный ткани (компенсация дефицита энергии при неполном использовании глюкозы) и накопление в крови азотсодержащих продуктов – аминокислот (идут в печень, где используется в процессе глюконеогенеза), мочевины, мочевой кислоты, аммиака. В результате потери жидкости, электролитов, усиления липолиза и протеолиза, потери гликогена, масса тела снижается (похудение), возникает мышечная слабость, трофические нарушения кожи и слизистых оболочек.
Патогенез коматозных состояний при СД у детей
Кома ( греч. «сон») характеризуется нарушением сознания, отсутствием психической деятельности, нарушением двигательных, чувствительных и соматовегетативных функции организма (В.А. Михельсон). У детей СД протекает более лабильно, бурно, с большей выраженностью кетоацидоза и жировой инфильтрации печени и чаще возникают коматозные состояния. Развитие комы могут провоцировать инфекционные заболевания, оперативные вмешательства, грубые нарушения режима и диеты, поздняя диагностика, неправильное лечение и стрессовые воздействия (травмы, психические надрывы). В зависимости от патогенеза различают следующие виды ком при СД у детей:
1. Кетоацидотическая (собственно диабетическая) кома. 2. Гиперосмолярная кома. 3. Гиперлактацидемическая (молочнокислая) кома. 4. Первично-церебральная кома. 5. Гипогликемическая кома.
Кетоацидотическая кома. Недостаток инсулина приводит к усилению липолиза и повышение в крови концентрации СЖК, поступающих в печень, где часть из них подвергается дальнейшему распаду с образованием кетоновых тел (КТ) – ацетоуксусной, бета-оксимасляной кислот и ацетона. КТ–источник питания инсулинзависимых тканей (мышечной, жировой) в условиях инсулиновой недостаточности. При этом, несмотря на хорошее использование КТ тканями, полного их сгорания из-за очень интенсивного кетогенеза не происходит и они накапливаются в крови (кетоз, чреватый токсическим эффектом). Избыток КТ выводится с мочой (кетонурия) и выдыхаемым воздухом (запах ацетона), однако их накопление превалирует над выведением и в дальнейшем развивается диабетический кетоацидоз (ДКА) с гипервентиляцией и активизацией гликолиза в тканях. При этом гликолиз идет с накоплением недоокисленных продуктов (пировиноградной и молочной кислот), что ведет к развитию метаболического ацидоза.
В патогенезе ДКА и кетоацидотической комы играют роль 4 основных процесса:
1. Активизация неогликогенеза и последующего гликолиза образовавшейся из белков и жиров глюкозы в условиях дефицита инсулина и торможения гексокиназы приводит к накоплению в тканях пировиноградной и молочной кислоты. Одновременно в крови накапливаются КТ, токсически влияющие на ткани головного мозга. Накопление недоокисленных продуктов обмена и КТ приведет к развитию метаболического ацидоза.
2. Гипергликемия и гиперкетонемия увеличивают осмолярность крови и внеклеточной жидкости, что ведет к дегидратации клеток и усиленному осмотическому диурезу с потерей жидкости и электролитов и сгущению крови. Особенно важна потеря Р, отражающаяся на содержании 2,3-дифосфоглицерата, влияющего на кислород- связывающие свойства гемоглобина. При ДКА и повышенной фосфоурии уровень дифосфоглицерата снижается, увеличивается уровень глюкогемоглобина, обладающего большим сродством к кислороду и затрудняющего отдачу кислорода тканям – развивается тканевая гипоксия.
3. Усиление катаболизма тканевых белков ведет к накоплению в крови азотсодержащих продуктов - аминокислот, аммиака, мочевой кислоты, мочевины (азотемия).
4. Клетки нервной системы, печени, бета-клетки ПЖ, эритроциты относятся к инсулиннезависимым, т.е. проникновение глюкозы в эти клетки происходит без участия инсулина, а по градиенту концентрации глюкозы в крови и клетке. При гипергликемии в нервных клетках накапливается глюкозы больше, чем может фосфорилироваться, затем они превращается в осмотически активные вещества (сорбитол, фруктоза), которые вместе с избыточной концентрацией органических кислот и натрия устремляются внутрь клеток головного мозга (обуславливают высокую гидрофильность тканей, и их предрасположенность к отеку).
Углубление метаболических нарушений при кетоацидотической коме сопровождается расстройством функций всех органов и систем. Из-за гиперкетонемии, метаболического ацидоза и повышенного образования углекислоты наступает гипервентиляция (дыхание Куссмауля). Вследствие потери жидкости, ацидоза, гипокалиемии и других метаболических сдвигов ослабевает сердечная деятельность, падает артериальное давление, снижается функция почек.
Гиперосмолярная кома чаще встречается у детей до 2 лет на фоне болезни Дауна, задержки психомоторного развития, при впервые диагностированном СД. Высокая осмолярность крови при этом обусловлена выраженной гипергликемией (>55 ммоль/л), гипернатриемией, гиперазотемией (остаточный азот, мочевина), гиперхлоремией, иногда гиперкалиемией. Из-за усиленного осмотического диуреза, рвоты и поноса уменьшается ОЦК (сгущение) и развивается тяжелый эксикоз. Дегидратация нервных клеток и гиперосмолярность крови способствуют отеку головного мозга.
В основе патогенеза предполагается снижение продукции АДГ задней доли гипофиза, что создает условия для повышенной потери жидкости (нет реабсорбции) и гиперосмолярности крови. Отсутствие кетоза объясняется резко выраженной гипергликемией, препятствующей выходу гликогена из печени, в результате чего затрудняется доступ СЖК в печень и уменьшается образование кетоновых тел.
Гиперлактацидемическая кома развивается при наличии сопутствующих заболеваний, протекающих с гипоксией и нарушением КЩС, анемией, проявлений ССН при ВПС, бронхолегочных заболеваниях. При инсулиновой недостаточности, ацидозе и гипоксии угнетается аэробный путь окисления глюкозы (нет кислорода и активации гексокиназы) и усиливается анаэробный гликолиз из глюкозы, образовавшейся из белков и жиров при гликонеогенезе, с повышенным образованием пировиноградной и молочной кислот.
Первично-церебральная кома р азвивается у длительно болеющих СД детей на фоне лечения кетоацидотической гипергликемической комы большими дозами инсулина. Патогенетической ее основной является отек мозга, который связан с:
1. Нарушением мозгового кровообращения в результате возбуждения инсулином центров парасимпатической нервной системы.
2. Возникновением отека мозга под воздействием инсулина вследствие более быстрого снижения сахара в крови, чем в мозговой ткани
3. Интенсивным накоплением под влиянием инсулина и гипергликемии в головном мозге сорбитола и фруктозы, обладающих высокой осмотической активностью.
Гипогликемическая кома развивается при передозировка экзогенного инсулина, недостаточном питании после введения инсулина и лабильном течении диабета (рвота, понос, декомпенсация). По В.А. Михельсону, гипогликемическая кома развивается при уровне глюкозы в крови у недоношенных новорожденных ниже 1,1ммоль/л, у доношенных новорожденных – ниже 1,7 ммоль/л. Иногда наблюдается и при более высоких цифрах гликемии (при резком уменьшении сахара крови на фоне лечения кетоацидотической комы инсулином возникает симптомокомплекс гипогликемии при уровне сахара, превышающем физиологическую норму).
При гипогликемии, в первую очередь, страдает головной мозг (недостаточное поступление глюкозы к клеткам ЦНС нарушает утилизацию ими кислорода, а углеводное и кислородное голодание сопровождаются развитием в них энергетического дефицита, повреждением ферментных систем, разрушением структурных элементов мозга, угнетением ресинтеза белков и липидов). В нервных клетках уменьшается содержание калия и повышается уровень натрия, вследствие чего возникает набухание мозга.
В начале развития симптомокомплекса гипогликемии преобладает активность симпатической НС, при возникновении и углублении коматозного состояния нарастают симптомы ваготонии. При тяжелой и длительной гипогликемии появляются морфологические изменения в виде отека и набухания головного мозга, застойных явлений, рассеянных петехий и кровоизлияний, дегенеративных изменений клеток.
Классификация СД у детей. При постановке диагноза СД учитывают классификации по ВОЗ и детских эндокринологов (В.Г. Баранов).