Сегодня «Атлас» рассказывает о том, каким бывает сахарный диабет, почему он возникает, и как управлять рисками развития заболевания.
Чтобы понять механизм развития сахарного диабета, нужно знать принципы работы углеводного обмена. Это сложный метаболический процесс, в результате которого организм получает и расходует энергию.
Глюкоза — источник энергии в организме
Для нормальной работы клеткам нужна энергия, основной источник которой — углеводы. Они содержатся в большинстве продуктов, которые ест человек.
В кишечнике углеводы расщепляются до простых соединений (моносахаридов), всасываются в слизистой и попадают в кровь. Организм всегда готов отреагировать на отклонение уровня глюкозы. В этом ему помогают некоторые рецепторы и сигнальные молекулы–пептиды, которые выделяет желудок. В здоровом теле эта реакция происходит очень быстро.
Глюкоза не может самостоятельно попасть в клетки: чтобы избежать бесконтрольного движения глюкозы, клетка закрывает свои двери на замок. В роли запорного устройства выступают рецепторы семейства GLUT — белки на поверхности мембраны клетки. Часть из них открывается автоматически, но большинству нужен ключ — специальный гормон инсулин.
Исключение составляют клетки мозга: это слишком важный орган, чтобы отдавать его энергоснабжение «на аутсорс». Поэтому «замки»—рецепторы GLUT в клетках головного мозга открываются автоматически, без участия инсулина. Концентрация глюкозы в крови уравнивается с концентрацией в нейронах. Именно поэтому, когда мы голодны, нам так хочется съесть что-нибудь сладкое и немедленно обеспечить энергией клетки мозга.
Инсулин запускает глюкозу в клетку
Инсулин производят бета–клетки поджелудочной железы, расположенные в островках Лангерганса. От названия этих клеток Insulae pancreaticae и происходит название инсулина. Бета–клетки реагируют на повышение уровня глюкозы в крови, а также на сигнальные пептиды АПУД–системы, которые выделяются при попадании пищи в желудок, задолго до повышения глюкозы.
В ответ на эти сигналы бета-клетки островков Лангерганса активируют производство инсулина. Гормон попадает в кровь, обходит клетки организма, открывает замки — и клетки получают необходимую энергию.
Но на этом история не заканчивается. Что если организм получил больше энергии, чем нужно его клеткам? И что делать после еды, когда уровень глюкозы падает? У эволюции на эти вопросы есть простой ответ: еда бывает не каждый день, и всё что можно отложить — нужно отложить.
Гликоген и триглицериды — хранилище глюкозы
В организме есть несколько хранилищ энергии: скажем, холодильник, где можно оставить еду на пару дней, и погреб, где хранятся продукты на зиму.
Холодильник, или ближайшее хранилище — это запасы гликогена. Пока глюкоза обходит клетки, в печени её излишки упаковывают в гликоген. Этот процесс называется гликогеногенез. Упаковка требует затрат энергии, а вот распаковывание — нет. Поэтому гликоген удобно использовать для поддержания энергии, когда уровень глюкозы в крови снижается. Это происходит через несколько часов после еды.
Гормон глюкагон выделяется в отсутствие инсулина и помогает распаковать гликогены и разложить до состояния простой глюкозы. Этот процесс называет гликогенолиз, он происходит в печени и в мыщцах. Из печени глюкоза транспортируется в кровь и затем может быть использована в разных тканях. В мышцах распакованная глюкоза расходуется сразу и никуда не перевозится.
«Холодильник» не резиновый, и когда запасы гликогена созданы, а глюкоза всё еще циркулирует в крови, организм запасает неизрасходованную глюкозу в виде жира. В печени углеводы трансформируются в жирные кислоты. Потом к ним добавляется глицерол, молекулы превращаются в триглицериды и отправляются на хранение в жировую ткань.
Триглицериды и жирные кислоты могут поступать в организм с едой, в составе жирной пищи. Часть из них транспортируется в печень и затем в кровь; другая часть по лимфатической системе отправляется сразу в жировую ткань. Клетки могут использовать жирные кислоты в качестве источника энергии или отправить на хранение в жировые ткани.
Чтобы трансформировать молекулы жира в глюкозу, организм затрачивает очень много энергии. Поэтому к таким мерам он прибегает только после того, как израсходованы все другие источники энергии — и глюкоза, и гликоген. Процесс восстановления глюкозы из неуглеводных элементов называется глюконеогенез.
Обменные процессы в организме позволяют регулировать уровень глюкозы и поддерживать энергоснабжение на нужном уровне не только во время еды, но и на голодный желудок. Как это часто бывает со сложными каскадными реакциями, сбой в работе одного элемента приводит к дисбалансу всей системы.
Сахарный диабет 1 типа — недостаток инсулина
На сахарный диабет 1 типа (СД1) приходится 10% всех случаев сахарного диабета. Его называют еще «детским». Несмотря на то, что четверть заболевших — взрослые люди, этот вариант диабета чаще проявляется в детском и юношеском возрасте.
Сахарный диабет 1 типа — это хроническое заболевание, чаще возникающее из-за аутоиммунных нарушений. По неизученным до конца причинам, организм начинает атаковать бета-клетки островков Лангерганса. Триггером может стать любое внешнее стрессовое событие: у бета-клеток несовершенный комплекс антигенов, и иммунитет может посчитать их опухолью и начать атаку.
Разрушенные бета-клетки перестают производить инсулин. Теперь некому открывать «замки» клеток, они не получают энергии, и начинается тканевое голодание. Организм «распаковывает» запасы жира со скоростью, на которую не рассчитаны обменные процессы. В кровь попадает слишком много токсичных кетоновых тел, которые закисляют кровь и вызывают кетоацидоз. Это метаболическое заболевание, при котором смещается кислотный баланс в организме. Кетоацидоз — основная причина, по которой пациенты с сахарным диабетом 1 типа оказываются в больнице.
Среди возможных факторов, влияющих на риск СД1 — генетическая предрасположенность и инфекции. Это редкое заболевание, и даже наличие генетической предрасположенности не влияет значительно на его риск. Среди инфекционных заболеваний, связанных с СД1, отмечают вирус Коксаки, вирус Эпштейн-Барра, цитомегаловирус. Эти вирусы могут разрушать бета-клетки островков Лангерганса или провоцировать аутоиммунную атаку на них. Связи между прививками и риском СД1 нет.
Симптомы сахарного диабета 1 типа: потеря аппетита и веса, обильная жажда и мочеиспускание, постоянная усталость. СД1 развивается достаточно быстро. Начало болезни может совпадать со стрессовыми ситуациями — инфекциями, хирургическими операциями. Часто о заболевании пациент узнает уже в приемной скорой помощи, после потери сознания в результате кетоацидоза. Поэтому родителям важно помнить, что сильная жажда и частое мочеиспускание у ребенка — повод без промедления обратиться к врачу.
Пока не найдено лечение сахарного диабета 1 типа, но есть инструменты для контроля уровня глюкозы. Для этого пациенты постоянно замеряют уровень глюкозы в крови и вводят инсулин. Были попытки пересаживать поджелудочную железу, но такие операции не показали достаточной эффективности.
Сейчас разрабатываются автоматизированные инструменты, которые будут поддерживать нормальный уровень глюкозы. В прошлом году FDA одобрило искусственную поджелудочную железу. Это внешнее носимое устройство, которое состоит из инсулиновой помпы и сенсора. Алгоритм рассчитывает дозу и автоматически вводит нужное количество инсулина.
Не существует и действенных методов профилактики СД1 — и в этом его различие с сахарным диабетом 2 типа.
Сахарный диабет 2 типа — беспомощность инсулина
Сахарный диабет 2 типа (СД2) — многофакторное заболевание, в развитии которого играют роль как генетические факторы, так и образ жизни. На него приходится 90% случаев заболевания сахарным диабетом.
СД2 развивается из-за низкой чувствительности клеток к инсулину, на фоне которой нормальное количество инсулина становится недостаточным. Если сахарный диабет 1 типа начинается после гибели бета-клеток, то при сахарном диабете 2 типа клетки островков Ларгенганса продолжают функционировать (по крайней мере на момент манифестации). Они продолжают производить инсулин, который так же поступает к клеткам, перед которыми скопились толпы глюкозы — но вот беда, замок залепили какой-то гадостью. Ключ—рецептор не работает, и глюкоза не может попасть в клетку.
Причины СД2 — генетическая предрасположенность, помноженная на избыточный вес и малоактивный образ жизни. При этом ожирение не запускает болезнь само по себе, а только когда накладываются на негативные наследственные факторы. В отсутствие генетической предрасположенности, лишний вес может не приводить к сахарному диабету 2 типа (что не исключает сердечно-сосудистых осложнений). Но среди людей с избыточным весом только у 6,8–36,6% нет метаболических нарушений и склонности к инсулинорезистентности.
Классические симптомы сахарного диабета 2 типа похожи на СД1 — та же хроническая усталость, обильная жажда и мочеиспускание, снижение веса при сохранении образа жизни. Диагностика на стадии, когда болезнь уже проявила себя в виде симптомов, считается запоздалой. Есть более ранние симптомы: проблема с деснами и зубами, гнойничковые высыпания, частые заболевания мочевыводящих путей. Если есть похожие проявления, нужно сдать анализ на гликированный гемоглобин.
На этапе своевременной диагностики у сахарного диабета 2 типа нет симптомов. СД2 может развиваться годами и оставаться незамеченным. Чтобы как можно раньше обнаружить признаки сахарного диабета, нужно заполнять специальные опросники, а после 40 лет — проходить ежегодное скрининговое обследование.
Профилактическая проверка рекомендуется людям, у которых лишний вес сочетается с одним из следующих факторов:
- Диагноз сахарный диабет 2 типа у родственника;
- Сердечно-сосудистые заболевания в истории болезни;
- Повышенный уровень холестерина в крови;
- Высокое артериальное давление;
- Малоподвижный образ жизни;
- Роды крупного ребенка (более 3600 г).
В отличие от сахарного диабета 1 типа, риском СД2 можно управлять. Правильное питание, нормальный вес и хотя бы 150 минут упражнений в неделю (кардио- и аэробные нагрузки) снижают риск сахарного диабета 2 типа даже при генетических предпосылках. Силовые нагрузки и тяжелая атлетика не влияют на риск СД2, хотя такие упражнения особенно хорошо даются людям с предрасположенностью к диабету.
Сахарный диабет 2 типа нельзя полностью излечить, можно только замедлить его развитие и контролировать осложнения. На ранних стадиях достаточно изменить образ жизни и принимать таблетки. Они повышают чувствительность к инсулину и компенсируют генетические предпосылки.
Если похудеть до нормальных значений ИМТ, может восстановиться чувствительность тканей к инсулину, и глюкоза крови будет поддерживаться на нормальном уровне. В таком случае пациентам всё равно рекомендовано принимать таблетки, чтобы помочь собственному инсулину сохранять эффективность.
Сахарный диабет приводит к тяжелым осложнениям
У сахарного диабета 1 и 2 типов есть три вида осложнений. Нейропатические нарушения возникают из-за резких перепадов уровня сахара. К микрососудистым осложнениям относятся поражение почек и сетчатки глаза из-за стабильно высокого уровня сахара. На макрососудистые заболевания влияет уровень холестерина и сам факт наличия диабета.
Сахарный диабет связан с высоким риском атеросклероза. Постоянно повышенный уровень сахара в крови вызывает системное воспаление, что приводит к отложению холестерина в стенках сосудов и их сужению. При росте бляшек может сформироваться тромб и перекрыть кровоток.
Сахарному диабету 2 типа сопутствует повышение артериального давления, так как инсулин стимулирует обратное всасывание натрия в почках. Это вызывает задержку воды и повышение объема крови. Это самый значимый фактор риска инсультов и инфарктов. О том, как правильно контролировать артериальное давление, мы расскажем в другой статье.
Еще одно осложнение сахарного диабета — синдром диабетической стопы. Он возникает по двум причинам: из-за поражения периферических нервов или закупорки сосудов при атеросклерозе. В первом случае снижается чувствительность и питание кожи стоп, возникают язвы. Как правило, они не болят и могут долго оставаться незамеченными. В такой ситуации помогает разгрузка стопы и обработка раны.
При закупорке сосудов нарушается кровоснабжение стопы — это потенциально более опасный случай. Промедление в лечении может привести к некрозу тканей и, в тяжелых случаях, — к ампутации ноги. Поэтому при нарушении кровоснабжения и появлении боли нужно сразу обратиться к врачу и восстановить кровоток. Если этого не сделать в течение 24 часов, ногу будет уже не спасти.
Чтобы избежать таких последствий, нужно внимательно соблюдать правила профилактики и вовремя реагировать на изменения.
Генетика влияет на риск развития сахарного диабета 2 типа
На риск развития сахарного диабета влияет комплекс из примерно ста генов. Они на разных уровнях связаны с работой инсулина, от синтеза до транспортировки и строения рецепторов. Здесь мы расскажем только о некоторых из них.
Рецепторы инсулина кодируют гены семейства GLUT. В разных клетках встречаются разные типы рецепторов: GLUT1 доставляет глюкозу в эритроциты, GLUT2 — в печень и поджелудочную железу, GLUT3 — в нервную ткань и плаценту, GLUT4 — в жировую и мышечную ткань и в клетки миокарда (мышцы сердца). Мутации в этих генах приводят к инсулинорезистентности.
Ген TCF7L2 определяет работу сигнальных путей, от него зависит синтез и секреция инсулина и проглюкагона — белка–предшественника глюкагона. Мутации в гене приводят к снижению производства инсулина в организме. Ген GCGR кодирует белок–рецептор глюкагона — гормона, который вместе с инсулином помогает регулировать уровень глюкозы в крови.
Так как ожирение повышает риск СД2, с заболеванием ассоциированы гены, которые влияют на пищевое поведение. Например, ген FTO — Fat Mass And Obesity Associated. Его работа связана с чувством насыщения. У людей с определенным вариантом гена FTO ощущение сытости наступает с опозданием на 10–15 минут. За это время можно успеть съесть лишнего. Поэтому у людей с таким вариантом гена потенциально выше риск ожирения и сахарного диабета 2 типа.
При сахарном диабете 2 типа меняется состав микробиоты
Ожирение, сахарный диабет 2 типа, инсулинорезистентность — все эти заболевания связаны с хроническим воспалением. Часть этих процессов проходит в кишечнике и зависит от состава сообщества кишечных бактерий.
В кишечнике живут разные виды бактерий, всех вместе их называют микробиотой. У каждого вида бактерий свои задачи. Некоторые бактерии, в основном из класса клостридий, производят масляную кислоту. Это полезное вещество, которое питает стенки кишечника и защищает от воспаления. Для синтеза масляной кислоты бактериям нужна клетчатка. У пациентов с сахарным диабетом 2 типа уровень бактерий—производителей масляной кислоты снижается, и в кишечнике начинается воспаление.
При СД2 микробиоте не хватает еще одной бактерии — Akkermansia muciniphila. Присутствие бактерии этого вида в кишечнике — индикатор здорового метаболизма. Аккермансия муцинифила часто встречается у людей с нормальным весом, а вот при ожирении её численность резко снижается.
По составу микробиоты можно заранее увидеть характерные для воспаления изменения бактериального сообщества кишечника и начать профилактику: в первую очередь, изменить питание. В рацион нужно добавить больше продуктов с высоким содержанием клетчатки, чтобы поддержать бактерии кишечника, которые защищают от воспаления.
Рисками сахарного диабета 2 типа можно управлять
Сахарный диабет 1 типа встречается редко, и, к сожалению, его развитие нельзя предотвратить. А вот риском развития сахарного диабета 2 типа можно управлять. Для этого нужно следить за весом, особенно при генетической предрасположенности, поддерживать активный образ жизни, выбирать правильное питание.
Недостаточно подсчитывать количество получаемых и потребляемых калорий в день. Нужно следить за балансом нутриентов в пище и отдавать предпочтение сложным углеводам и клетчатке.
Наследственные риски сахарного диабета 2 типа поможет определить генетический тест «Атлас». Роль бактерий кишечника и их вклад в защиту организма от заболевания оценит тест «Генетика микробиоты». Если у вас есть предрасположенность к сахарному диабету, или родственник с таких заболеванием — обратитесь к эндокринологу, чтобы составить индивидуальный план профилактики.
Источник
