СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ: 1. ЦИТОЛИТИЧЕСКИЙ СИНДРОМ ИЛИ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ?
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ: 1. ЦИТОЛИТИЧЕСКИЙ СИНДРОМ ИЛИ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ?
И.М. Рослый, М.Г. Водолажская Лаборатория биомедицины Ставропольского госуниверситета
Область лабораторных исследований в настоящее время представляет огромные возможности не только исследователям, но и клиницистам, но само по себе определение какой-либо субъединицы фермента, фактора или паракринного гормона еще не делает этот тест ценным и актуальным. Однако для «науки» по-прежнему является приоритетом нечто новое, новая «мода» на определение новых показателей и таких «увлечений» было множество от цАМФ до простагландинов, от адреналина до ФНО и т.д. При этом каждая новая «мода», как правило, необратимо хоронит все прошлые наработки и до осмысления ли тут накопленных фактов?
«Суть и значение фактов раскрывается не раньше, чем они объяснены» (А.Эйнштейн) «Многочисленность работающих, неусыпная деятельность в лабораториях дают беспрерывную массу новых наблюдений, так что теория не успевает перерабатывать их и остается позади фактического развития науки» А.М.Бутлеров о химии.
Уходят в безвестность десятки и сотни работ, и от повального увлечения новым научным явлением остается в лучшем случае несколько строк в учебнике, но появляется очередной «археологический» слой в науке. Обилие показателей, которые может предложить лабораторный центр упирается только в финансовые возможности клиента. Отдав свои кровные (один параметр стоит около 100 целковых), клиент такого центра получает на руки анализ с галочками как показатель отклонении от «нормы» — еще один абсурд лабораторной практики, т.к. отклонения от некого стандарта – это есть начало гомеокинеза, иначе восстановления гомеостаза (К.Бернар). И такой не прокомментированный специалистом анализ (в номенклатуре врачебных специальностей есть даже врач-статистик, но нет врача-биохимика — а наш организм является биохимической машиной) становится ятрогенным лабораторным паспортом психологических и затем психических страданий нашего соотечественника. Несчастный клиент обогащает центр, но уходит в свободное плавание на волнах сомнений и тревог в поисках нужного «приюта душевного спокойствия». А снять напряжение всегда сложнее, чем его заполучить! Классическая же биохимия в медицинских вузах давно уже стала «вещью в себе», постоянно оплакиваемая студентами к моменту своего созревания на 2 курсе. И если такая ситуация в медицине традиционна привычна, то ветеринария пока в большей степени ориентируется на традиционные практические наработки, а лабораторный (биохимический) аспект болезни животных пока еще отдален на перспективу. В медицинских работах – биохимическая ее часть – это своего рода бантик на упаковке или маска, чтобы прикрыть свою интеллектуальную наготу без продуктивного тематического совмещения. Именно поэтому большинство работ называются «Клинико-биохимические параллели…», а ведь известно, что параллели никогда не сходятся! А ветеринария ориентируется на этиологическое распознавание патологии с последующей медикаментозной терапией, а патогенетическое отслеживание дорого и бесперспективно. Именно поэтому в медицине лабораторные данные как бы учитывают фундаментально, посылая «на анализы», а в ветеринарии прекрасно обходятся без этого. Иначе говоря, этиологическая ясность находится в противоречии с патогенетической бесперспективностью. Перенос же информации биохимического характера от человека на животных необходим как косвенное, но убедительное доказательство общности именно живого и специфичности видового, которое многое помогает понять не по анамнестической туманности, а экологической особенности существования. Это гораздо ценнее, так как видовые различия и предназначены для сохранения фундаментальных механизмов и устранения или совершенствования адаптивных особенностей. Рыночное многообразие показателей этому серьезная помеха и звездное море данных должно, безусловно, опираться на карту «созвездий», где требуются приоритетные ориентиры (лабораторные сочетания или метаболические констелляции). Однако при выборе какого-либо нового теста, прежде всего, необходимо оценить его важность на уровне целостного организма, будь то человек или животное, определить процессы, в которых он участвует, и какие из них являются главными. Так, ферменты являются, прежде всего, биологическими катализаторами и только в последнюю очередь маркерами какой-либо патологии. Но в большинстве случаев «ниша знаний» между интересами биохимиков и клиницистов остается незаполненной, хотя именно путь от биохимического процесса к клиническому симптому или синдрому должен проходить через анализ и являться определяющим в оценке любой патологии и формировать так называемую «молекулярно-организменную» вертикаль понимания (26). Проблема интерпретации биохимических показателей на первый взгляд проста, однако поверхностная оценка приверженцев, например, цитолитической теории ферментемии несостоятельна в принципе, особенно после открытия апоптоза, за исключением случаев тяжелых отравлений или предтерминальных шоковых состояний (5,22). При анализе биохимических показателей никто даже не вспоминает о том, что за подъемом активности АСТ скрывается не поражение миокарда, а активация митохондрий. При росте активности АЛТ надо думать не о поражении печени, а об активации глюкозо-аланинового шунта (знали бы врачи об этом!) и что повышение активности ГГТ – это заимствование аминокислот из тканей при дистрофиях любого генеза, а повышение активности КФК – это, прежде всего, наработка собственного неотона (т.е. кретинфосфата или фосфокреатина-24). Фактически это физиологические ориентиры для понимания смысла ферментемии, но и при этом многие специалисты, часто заказывают эти показатели отдельно друг от друга. Столь же часто назначают отдельно друг от друга такие единые в метаболическом плане показатели как общий белок и альбумин, мочевина и креатинин. Другой крайностью является назначение всего подряд, без учета специфики патологии и информативного ранжирования. Подобные крайности можно «купировать» лишь одним способом – разработкой оптимального алгоритма анализа параметров, необходимых для каждой клиники с учетом ее специфических особенностей. При этом следует знать базовые, фундаментальные уровни исследования. Перед введением глюкозы больному врач определяет ее содержание в крови, а при инфузии больших объемов альбумина этот параметр не учитывается, и из стандартного лабораторного бланка почему-то исчез. В то же время определение общего белка без альбумина сравнимо с измерением систолического давления без диастолического. Огромные современные возможности, к сожалению, сталкиваются с определенным непониманием общебиологического смысла не только новых показателей, но и даже оценки достаточно старых. А «плясать от печки» необходимо для понимания основных законов патогенеза в клинико-лабораторной практике, как в медицине, так и в ветеринарии. Уровни организации живого просматриваются уже на стадии формирования белково-органоидных структур. Далее формируется клетка, ткань, орган, организм, общество и т.д. В этой вертикальной иерархии постоянно сохраняется принцип формирования полноценной системы, и ее функционирование предполагает не только усложнение структуры, но также и усложнение функции. При этом доминирует биологическая целесообразность, и только затем появляются признаки патологии. Такая установка полезна при оценке состояния организма на уровне биохимических показателей крови, где на первый план выступает информативная достаточность, и адекватный анализ правильно собранных данных позволяет выявлять патогенетические механизмы у каждого больного организма и, следовательно, проводить более адекватную терапию. Этому нужно долго и упорно учить и учиться, но не за два или три посещения курса клинической биохимии, а, по крайней мере, в течение всего периода обучения, как в медицинском, так и ветеринарном ВУЗах. Структура и функция косвенно отражают антагонистические взаимоотношения элементов органа и зависят друг от друга. Поэтому для понимания адаптированности человека и животного необходимо определить, какие образования находятся в состоянии антагонизма на каждом иерархическом уровне, в чем проявляется этот антагонизм и как он влияет на развитие организма. Обычно иерархические уровни выявляются не с позиции единства и борьбы противоположностей, а исходя из топографических и функциональных особенностей. В основе биологического антагонизма лежит экономия структуры и энергии. На молекулярном уровне функция определена нами, как свойство структуры специфически взаимодействовать с другой структурой. Поэтому функциональный элемент — это участок специфического взаимодействия по существу комплементарных структур. Структура статична, а функция динамична и оба понятия составляют сущностное единство. Поэтому термин «структурно-функциональный» подход имеет, скорее, традиционный смысл, а не фундаментальный оттенок. Функциональный подход автоматически включает наличие необходимого структурного элемента. Более сложная структура имеет более тесные связи и более высокую функцию. Функцию можно определить и как структуру в движении и все! (25) На организменном уровне организации человека (мужчин и женщин) к антагонистическим образованиям относятся тело и внутренние органы и при отдельном рассмотрении они также выступают как самостоятельные самоорганизующиеся системы с присущими им антагонистическими преобразованиями. Ярким примером такой антагонистической повязанности является мясная, молочная и мясомолочная порода крупного рогатого скота, которая наглядно иллюстрирует генетическую закрепленность ярких физиологических особенностей. В теле такими образованиями являются костно-суставной аппарат и мышечная система с ее вспомогательным аппаратом. На органном уровне организации подсистем организма антагонистическими элементами являются паренхима и соединительнотканный остов, у которого к антагонистическим структурам относятся две группы образований. Первая группа включает оболочечные образования (капсула органа, оболочки долей, долек), вторая — межоболочечную соединительную ткань (междолевая, междольковая, внутридольковая). А цирроз печени и является примером ухода в тупиковую (патологическую) крайность. В паренхиме, как целостном образовании, антагонистическими элементами являются ее функциональные единицы (ацинусы в легком, слюнных, поджелудочной, предстательной железах, фолликулы в щитовидной железе, мышечные пучки в мышцах). В основе противоречивых отношений между соседними структурно-функциональными единицами паренхимы органов лежит борьба за пространство и условия обеспечения всем необходимым. А это диктуется состоянием кровообращения, а, самое главное, уникальным составом крови как информационной среды. В основе изменчивости каждой структурной единицы паренхимы, как самостоятельных образований, находятся антагонистические отношения между тканями, входящими в их состав. На тканевом уровне в антагонистических отношениях находятся клетки. Вопросу межклеточных взаимоотношений посвящено большое количество фундаментальных исследований, позволивших целенаправленно изменять дифференцировку клеток и разработать способы регуляции скорости деления их в разных тканях. На клеточном уровне организации в антагонистических взаимоотношениях находятся субклеточные структуры. Клеточный гомеостаз по сути подчинен тем же закономерностям и это можно сформулировать принципом единства в многообразии. Движение от молекул к органоидам и тканям укладывается в маршрут молекулярно-организменной вертикали (26). При этом возможны остановки и такой биологической стоянкой или «онтогенетическим консервантом» является эмбриональная стволовая клетка, которая должна рассматриваться не столько терапевтическим арсеналом, сколько ключом к пониманию онтогенеза. Стволовая клетка – это стартовая позиция в понимании принципа взаимоотношения клеточных образований как в онто-, так и в филогенезе. Именно поэтому зародыши многих организмов на эмбриональном уровне очень похожи и стартовые этапы развития для всех видов млекопитающих одинаковы. А сигнальные характеристики крови нам совершенной непонятны. Факторы дифференцировки увеличиваются лавинообразно, а ключ их «дирижерских» свойств не найден. Требуется обозначить теоретическую точку отсчета в лабораторном анализе, учитывая принципиальное единство фундаментальных основ живого. Даже вода как важнейшая среда организма функционально гетерогенна и любой элементарный показатель крови должен иметь физико-химико-физиологическую составляющую, а не оцениваться односторонне особенно в такой системе как организм. Именно поэтому нами была предложена лестница усложнения (а не классификация) строения аминокислот и белков, которая наглядно иллюстрирует шаговое экономное использование дополнительных элементов структуры для усложнения функции с самого начального стартового уровня построения живых систем (23). И исходный глицин по своим химическим характеристикам является фактором усиления растворимости любых компонентов крови и в первую очередь белков, а значит он полифункционален и сверхфизиологичен. Структура белка повторяет тот же принцип вертикального построения элементарной основы для более многочисленного периферического взаимодействия. А рецепторные взаимодействия базируются на углеводной основе благодаря естественной изомерии и глюкоза поэтому константна и функционально многолика. Каждый последующий уровень более обширен и многообразен для многочисленных контактов, а все рецепторные образования формируют свою специфичность именно за счет углеводной части. И венцом такого построения является серое вещество мозга разных организмов, где отмечается константное по его высоте количество [110] нейронов, а далее усложнение идет не по вертикали, а по периферии. Однако структурное усложнение требует не только экономии субстратной основы, но и энергетического материала. И в этом случае белки (а точнее — аминокислоты) выполняют не только структурную, но и первично биоэнергетическую функцию. Поэтому, несмотря на традиционность изучения в курсе биохимии, белковый обмен приоритетен, первичен, широкоспецифичен и диктует интенсивность углеводного и липидного обменов. А самое главное, он энергетически обеспечен углеродными скелетами неэлитных (аланин, аспартат, глутамат) аминокислот. Любимый всеми не только за сладкий вкус глицин (по вкусовой привлекательности он родственен сахарам) является и первым уникально специфическим структурным уровнем построения всего живого. Углеводный же обмен подчинен белковому (все ферменты – белки) обмену, обеспечивает организм обилием специфических взаимодействий на иммунологической и рецепторной «территории», а также необходим как физиологический анаэробиоз и этот углеводный тупик служит важным механизмом адаптивной реакции. Это сущностное направление не должно надолго уводить нас в частности. Биоэнергетика организма полностью основана на константных характеристиках многих показателей. Существует даже дыхательная эуритмия: 20(число дыханий)х4=80(пульс)х4=320(скорость диссоциации гемоглобина). Также константно и содержание митохондрий в одном энергопродуцирующем гепатоците – 1560. Поэтому константна температура, константно давление крови как производное внутренней физико-химико-физиологической сущности и подчинено это адекватной биоэнергетике. С этих позиций понятно, что конечный продукт энергетического обмена – АТФ – участвует как регулятор в центральных механизмах контроля дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Это своего рода опережающее отражение на высшем уровне или замкнутый физиологический контур с масштабной протяженностью, которую можно пройти только мысленно, т.к. биоэнергетика есть основа жизнеобеспечения, а снижение энергопотребностей организма при сохранении его жизнеспособности является физиологической проблемой века. Энергетическая стоимость физиологических функций рассматривается от кровообращения до обновления молекулярного состава организма, а свойства крови должны быть функционально емки и информативно понятны. А это требует отнюдь не статистического сопоставления. Именно как интегрирующая среда кровь должна иметь наибольшую стабильность по всем параметрам, а не сливным образованием как это принято считать. И любое отклонение минимального, а не статистически достоверного характера должно тщательно осмысливаться и адресно рассматриваться во всей трудно доступной вертикали и горизонтали организма объемным, а не одномерным мышлением. В клинической биохимии перепробовано множество ферментов для диагностики абстрактного поражения органов, но на данный момент «иных уж нет, а те далече». Разве только кислая фосфатаза для диагностики болезней простаты да амилаза как дополнение к клинике панкреатита изредка вклинивается в великолепную семерку (АСТ, АЛТ, ЩФ, ГГТ, ЛДГ, ГБД и КФК) ферментов, которая осталась неприкосновенной и даже их меньшие братья (изоформы) вытеснены другими более достоверными показателями патологии как ненадежные и неабсолютно информативные. И никогда не ставился вопрос о биологической целесообразности ферментемии, а рассматривалась прикладная для патологии подчиненность. А ведь в этой семерке заключена суть, прежде всего суть метаболических качеств ферментов, а затем уже патогномоничных признаков (точнее призраков) патологии и в этом надо разобраться. А отбрасывание часто больших значений при отсутствии клинического подтверждения в зону статистической недостоверности просто абсурдна. Ученый, который сразу бросается к статистике автоматически становится статистом в науке. В то же время необходимо помнить о том, что ферментемия является и одним из проявлений общего адаптационного синдрома (27). Оценка любого состояния должна исходить в первую очередь из метаболического состояния организма, а это давно и основательно запрятано на клеточно-схематическом уровне и вспоминают о ней при изучении заболевания, забывая при этом, что биохимические показатели по существу и являются патогенетическими механизмами на организменном уровне. Цитолитический аспект ферментемии (например) при этом не утрачивается, но не должен доминировать или переоцениваться. По своему лабораторному поведению все ферменты абсолютно различны, у них разные уровни активности и абсолютно независимое поведение нецитолитического (разновременного) характера. АСТ и АЛТ как «шерочка с машерочкой» переваливают с катаболической (АСТ) на анаболическую (АЛТ) ногу для поддержания метаболического равновесия в пределах 1,5 (отношение АСТ/АЛТ) в зависимости от белковой обеспеченности организма. Они символизируют катаболический термогенез (ТГ) и анаболический глюконеогенез (ГНГ), а варианты отклонения от 0 до 100 МЕ/л в физиологических условиях являются признаком допустимых сдвигов, т.к. дальше классическая патология со своей симптомо-синдроматикой и разной степенью тяжести состояния и течения. В ряде публикаций (10-21) нам удалось показать, что константность метаболических показателей (белка, мочевины, глюкозы, креатинина, холестерина) обеспечивается вариативностью основных (рутинных) энзимологических параметров (табл. 1). При этом совершенно неожиданным оказалось выявление таких зависимостей именно в цельной крови при использовании минимума биохимических параметров. Однако количественная и качественная характеристика этих показателей в информативном отношении возможна только при фундаментальном понимании всего метаболизма в целостном организме с целью интерпретации биохимического анализа крови. Конечным результатом такого понимания должно быть умение писать лабораторный эпикриз. Обычную «норму» для анализа крови набирают у условно здоровых людей, которые выступают в качестве волонтеров, однако и у них отмечаются значительные различия показателей и с этого момента властно вступает в свои права статистика со своими доверительными интервалами. Однако все ферменты относятся к разным метаболическим зонам организма, и подход в их анализе изначально не может быть стандартным, а требует вначале метаболической, а значит индивидуальной, а уж затем динамической оценки. Статистика для ферментов непригодна, так как у них разное по выраженности автономное поведение с целью восстановления (глюкоза и холестерин) или использования (общий белок) метаболических параметров в строго физиологических интервалах. А они в свою очередь являются физиологически интервальными и сходными с показателями дыхания, пульса и давления. Они не могут быть нулевыми или гигантскими, а только численно интервальными. Ферментам как бы изначально отказано в самостоятельном существовании и особом биологическом назначении. Однако именно правильная стартовая позиция в оценке биохимических сдвигов позволяет вскрыть метаболическую сущность изменений для обеспечения конкретного физиологического результата. И здесь необходима тщательность в оценке отмечаемых сдвигов и ювелирные подходы при окончательных выводах. А исходной позицией должен быть именно динамический, т.е. метаболический принцип. Нельзя использовать статистические ворота в зоне энзимологической безразмерности. Это противоестественно для истинного знания. Тем более, что динамика общего белка, глюкозы и холестерина – это «волнение моря в баллах», а динамика ферментов – это «морская зыбь в миллиметрах». И никакая арифметическая аналогия при этом неприменима. Только сущностная интерпретация индивидуальных анализов! Поддержание приоритетного биохимического (он же физиологический и абсолютно элитный) параметра – глюкозы — обеспечивается фондом белка, колебания которого и численно (4,5-5,5 для глюкозы и 65-85 для белка) и количественно (ммоль/л для глюкозы и г/л для белка) несопоставимы. А ведь в этом и заключается метаболическая приоритетность. Большой потенциал (фонд) белков обеспечивает узко специализированный и, в сущности, ограниченный фонд глюкозы. А формально оценочные заключения по их динамике, как правило, едины. И это еще один аргумент в пользу стартовой позиции общего белка в оценке биохимического статуса. Более значительные отклонения отмечаются у мочевины как белкового производного с нулевыми и повышенными значениями. Однако такая вариативность опять же является следствием частичной (мочевина — производное аминогрупп аминокислот) и минимальной доли азота в белках. И здесь мы также оперируем малыми концентрациями в ммоль/л. Борьба за азотистый потенциал – это не только усвоение его растениями, но и обеспечение генетического фонда организма – одной паре нуклеиновых кислот в геноме требуется 3 молекулы NH2. О каких же достоверных статистических различиях говорить, если каждая молекула азота в организме на счету, а его основной источник – белок – нами потребляется не ежедневно, недостаточно, и неполноценно. А креатинин, родственник мочевины по почечной зависимости, вообще очень константен, определяется в мкмолевых количествах, регулирует биоэнергетику на уровне митохондрий и требует особого внимания на минимальные отклонения. Поэтому два крайних страдания человеческой популяции: инфекционная патология (4,9,16,19,24) и алкоголизм (11-14,21), представляют разный по типу, но одинаковый по сути процесс энергетического кризиса при белковой расточительности. Эволюционная борьба за выживание микро- и макроорганизма требует максимального напряжения всех органов и систем, что подчас выявляет самые неожиданные биохимические процессы. Поэтому оценка показателей при инфекционной патологии должна исходить в первую очередь из субстратного обеспечения лихорадочной реакции при мощном энергодефиците (7,8,22,24). Со времен Пашутина В.В. известно о формировании положительного азотистого баланса при лихорадке, однако дальнейшее осмысление наблюдаемых явлений в аспекте активации катаболизма и субстратного обеспечения повышенной температуры тела остается вопросом для клиницистов. В сыворотке крови при инфекции обилие сгустков и белки оказываются в нейтральной зоне невостребованными при значительной лихорадке, которую нужно субстратно обеспечивать (22). Именно поэтому бульоны (концентрат аминокислот) основное средство питания, да и лечения. Туберкулез при этом самый иллюстративный, как правило. А при алкоголизме сыворотка как вода прозрачна, так как белки тратятся на сгорание в митохондриях после алкогольной (посредством ацетальдегида – перегар) стимуляции. Водка поэтому и греет, что сжигает белковую матрицу организма в ответ на стимулированный ТГ. Поэтому закусывать нужно мясом, а не рукавом! И именно два фермента (АСТ и АЛТ) обеспечивают указанную динамику. Стабильность на физиологическом этаже детерминируется широкой вариативностью на биохимическом уровне. Именно в этой метаболической зависимости заложено физиологической благополучие и клиническая перспектива. Разбираемые показатели состояния организма можно характеризовать следующим образом: 1) глюкоза – приоритетный, физиологический, константный, 2) АСТ – ведущий, детерминантный, катаболический, 3) АЛТ – зависимый, компенсаторный, первичный, анаболический, 4) ГГТ – зависимый, компенсаторный, вторичный, 5) белок – основной, прогностический, вспомогательный, 6) мочевина – первичный индикаторный. Эта шестерка параметров позволяет оценить глубину метаболических сдвигов и прогнозировать состояние организма. Классические представления о цитолизе предполагают выход в кровь всего клеточного содержимого, включая крайне агрессивные ферменты лизосом, 2 г которых способны разрушить 70 кг белка за 2 часа (1). Только благодаря реципрокным взаимоотношениям протеаз с ингибиторами (α1-антитрипсин и α2-макроглобулин) достигается фермент-субстратное равновесие, обеспечивающее поддержание белкового гомеостаза организма. Простой цитолитический подход не позволяет адекватно оценить отмечаемые изменения. А разведение энзимологических (АСТ, АЛТ и ГГТ) показателей по принципу «цитолиза» и «холестаза» ничего не говорит ни уму, ни сердцу. Нам представляется возможным использовать описанные ранее принципы диагностики (24) на примере биохимически яркой по выделенным параметрам и очень иллюстративной для этого области – именно вирусной гепатологии. «Большое видится на расстоянии!», — минуя частности, хотелось бы увидеть главное через призму метаболических закономерностей компенсаторных явлений. При гепатитах, которые являются примером гигантской ферментемии, например, белоксинтетическая функция печени значительно страдает. Одновременно с этим, репарационные, а значит и более интенсивные биохимически процессы в печени уникальны, и минимальное количество ткани способно обеспечивать важнейшие метаболические процессы на уровне целостного организма. Обращает на себя внимание и проблема апоптоза при гепатитах, что существенно уменьшает долю цитолитического компонента. А максимальный рост активности ферментов отражает усиление основных метаболических процессов. Вопрос о том, как при поражении печени реализуются такие ее функции, как ГНГ и ТГ, остается открытым. В то же самое время известно, что лихорадка если и развивается при гепатитах, то только в продромальном периоде. И не в этом ли ее глубинный сдерживающий смысл, чтобы остаток ткани не сгорел и обеспечивал нужный организму ТГ. А поддержание физиологического уровня глюкозы в условиях фактического «голода» требует перестройки метаболических процессов в организме в режиме интенсивного ГНГ. Оба этих процесса зависят от активности термогенной АСТ и глюконеогенной АЛТ (11-16), как маркеров работы митохондрий и углеводного обмена на стадии усиленного ГНГ. Переаминирование в этом случае должно многократно интенсифицироваться, о чем и говорят высокие цифры трансаминаз, для создания оптимального уровня глюкозы за счет углеродных скелетов аминокислот. Глюкоза является приоритетным параметром и интенсивность ГНГ должна быть преобладающей. Подтверждением этого является гипопротеинемия и гипоальбуминемия, а диспротеинемия (тимоловый показатель) указывает на зону дополнительной внутрисосудистой достаточности фонда денатурированных белков. Изменение соотношения белковых фракций в плазме крови говорит о смене источников белков для протеолиза. В то же самое время при гепатитах не наблюдается повышения уровня мочевины, что в совокупности с высокими цифрами активности ферментов, указывает на крайне интенсивный обмен аминогрупп, который для этого состояния должен быть оптимальным. Важно, что, как и сами процессы переаминирования, так и синтез мочевины имеют цитозольно-митохондриальную локализацию, а активность митохондрий определяется именно активностью АСТ. Соотношение трансаминаз определяет соотношение ката- и анаболизма, т.е. отражают физиологическую координированность, которая в норме равна 1,5 (17-25). Характерное для гепатитов превышение активности АЛТ над АСТ определяется не большим поражением гепатоцитов по сравнению с сердцем, а доминирующими анаболическими процессами. Для ВГ характерна и низкая летальность, что может быть связано с усилением интенсивности основных метаболических процессов: интенсификацией обычных и созданием новых метаболических путей по типу шунтов как механизма аварийной компенсации, но на субклеточном уровне. В условиях чрезмерного роста активности фермента в десятки и сотни раз, будет происходить формирование новых функциональных метаболических связей при снижении специфичности фермента, когда увеличивается количество вовлекаемых в переаминирование АМК и увеличивается число точек вхождения АМК в ЦТК, являющегося единым метаболоном (3). Поэтому высокая активность АСТ, как элемента метаболона ЦТК говорит и о соответствующем состоянии последнего. Ферментемия по АСТ — это один из первых важнейших индикаторов всей биоэнергетики организма (22-28). Именно соотношение трансаминаз определяет интенсивность метаболических потоков, а также сохранение важнейших (глюкоза и белок) констант (12-14,16). Поэтому, оценка биохимических показателей при любой патологии должна учитывать, прежде всего, метаболические взаимосвязи, а не цитолитические проявления [17]. Для ВГ характерна уникальная промежуточная (аварийная) метаболическая фаза – внутрисосудистый протеолиз массивного пула денатурированных белков воспаления и свертывания, растянутый во времени. Описанные процессы являются общими для всех гепатитов и не зависят от этиологии заболевания, характеризуя только фазу патогенеза. Тимоловый показатель, как показатель диспротеинемии и доступности фонда белков, максимален при гепатитах и минимален при алкоголизме. Поэтому приоритетный при ВГ внутрисосудистый пул белков долго сохраняется, служит объективным показателем прогноза ВГ, и врачи стараются долго отслеживать этот методически простой и информативно ценный показатель, который при алкоголизме полностью исчерпан (11-14). Возникает вопрос о том, как странное противоречие между степенью морфологической деструкции и физиологической интенсивностью реализуется через гигантский уровень активности ферментов как маркеров новых компенсаторных возможностей больного органа. У здорового организма печень выполняет прежде общефизиологическую, а затем детоксицирующую функцию и это же требование сохраняется при любой патологии. Поэтому утрата общефизиологических функций приводит к ухудшению состояния и на клиническом языке обозначается как степень тяжести. ВГ при всем богатстве клинических симптомов не относятся к жизнеугрожающей патологии именно в силу формирования узкоспециализированных, но достаточно прочных механизмов адаптации, основанных на активациии и оптимизации известных метаболических путей, где ГНГ и ТГ являются приоритетными. Не случайно поэтому для ВГ характерна аферментемия по стресс-детерминированной КФК (24), за исключением предлетальных состояний (4-6), что очень характерно для менингококковой инфекции (4,5). Такое подробное объяснение сущности динамики биохимических показателей на примере человека необходимо для перехода к аналогичному анализу у животных и такое сравнение возможно на основании физиологической общности большинства процессов у млекопитающих и в инфекционной патологии этиологический фактор и видовая принадлежность отступают на второй план по сравнению с процессами адаптации (27). Невольно мы приходим к необходимости при анализе биохимических (энзимологических) показателей руководствоваться, прежде всего, их биологическим смыслом, а не «клиническим значением» (табл.1). Как видно из представленной таблицы, значение каждого показателя более продуктивно для понимания с точки зрения именно метаболических закономерностей.
Таблица 1 Оценка повышения активности ферментов в плазме крови
Медицинская оценка
Биологическая характеристика
АСТ (2.6.1.2.)
30 МЕ/л
Поражение сердца
Цитолиз
Активация митохондрий
АЛТ (2.6.1.1.)
20 МЕ/л
Поражение печени
Активация глюкозо-аланинового шунта
ЩФ (3.1.3.1.)
100-120 МЕ/л
Поражение костной ткани
Холестаз
Регуляция биоэнергетики
ГГТ (2.3.2.2)
Около 10 МЕ/л
Холестаз
Усиление транспорта аминокислот
ЛДГ (1.1.1.27)
300-350 МЕ/л
Поражение сердца, печени
Поддержание рН крови
ГБД
200-250 МЕ/л
Поражение сердца
Активация липидного обмена
КФК (2.7.3.2)
До 20 МЕ/л
Поражение сердца, мышц, мозга
Регуляция биоэнергетики
АСТ (аспартаттрансаминаза) – ключевой фермент обмена веществ, обеспечивает поступление субстратов в энергетический котел (цикл трикарбоновых кислот — ЦТК), занимает «центральную» роль в метаболизме и является маркером его интенсивности, а значит и степени его катаболической выраженности. АЛТ (аланинтрансаминаза) – фермент, обеспечивающий работу глюкозо-аланинового шунта (ГАШ). Этот шунт обеспечивает переход глюкозы в аланин и наоборот, что влияет на уровень глюкозы и белка в плазме крови. Одним из депо обоих метаболитов являются эритроциты, где их концентрация на 60% выше, чем в плазме. Коэффициент де Ритиса (отношение АСТ/АЛТ) в норме составляет 1,5. В то же время соотношение субстратов для этих ферментов имеет совершенно иной характер: уровень аланина в плазме составляет 3,4 мг%, а аспарагиновой кислоты – 0,03 мг%, и оба фермента взаимосвязаны через глутаминовую кислоту, что подчеркивает наличие субстратно-энзимологической регуляции интенсивности метаболических потоков на уровне крови. При этом любые отклонения в «сердечный» (› 1,5), и «печеночный» (‹ 1,5) вариант коэффициента означают изменение направления метаболических потоков с преобладанием ката- или анаболических реакций соответственно. ЛДГ (лактатдегидрогеназа) – фермент конечной реакции мощного гликолиза (переход лактата в пируват и наоборот, т.е. либо образование тупикового метаболита или полипопентного субстрата, соответственно). Имеет физиологическую манеру поведения в жестком колебательном контуре от 150 до 450 МЕ/л. Все признаки принадлежности к буферной системе колебательного типа, учитывая участие в потоке протонов (катализирует прямую и гидрирование — и обратную – дегидрирование – реакции). Именно поэтому уровень общей активности достаточен, жестко интервален для такой метаболической роли. В реакциях используется окисленный и восстановленный НАД, что влияет на ионный статус клетки, а в эритроцитах на связывание гемоглобина с кислородом. ГБД (гидроксибутиратдегидрогеназа – изоформа ЛДГ1,2) участвует в превращении гидроксибутирата – конечного продукта распада липидов, обеспечивающий интеграцию липидного и углеводного обмена и является составной частью системы лактат-пируват, что особенно важно при переключении одного типа на другой. ГБД – липидзависимая фракция ЛДГ – иначе неспецифическая фракция ЛДГ (!!!) и по поведению абсолютно идентична ЛДГ. Крен в липидный обмен не меняет динамических характеристик колебательного типа. Кетоновые тела, одни из субстратов ГБД, активируют дыхание в митохондриях, незримо указывая на молекулярную сущность ТГ. Соотношение ЛДГ/ГБД позволяет судить о доли компонентов углеводного и липидного обменов в метаболизме соответственно (16,19). Неабсолютная субстратная специфичность фермента является существенным эволюционным приобретением для обеспечения в конечном итоге физиологической вариативности механизмов биохимической адаптации. Гамма-глутамилтранспептидаза (ГГТ) и щелочная фосфатаза (ЩФ) относятся к мембранным ферментам. Первый, обеспечивает транспорт аминокислот в клетки и составляет одну из детоксицирующих систем организма. Участвует в разрушении серотонина, гистамина, в метаболизме ГАМК и в протеолизе денатурированных белков. ЩФ осуществляет неспецифическое дефосфорилирование, что влияет на уровень фосфатов в биологических средах, необходимых для соответствующей буферной системы, биоэнергетики и важнейших процессов фосфорилирования, обеспечивает выход глюкозы из клетки. КФК (креатинфосфокиназа) – является составной частью КФК-системы, в которую входят: креатин (Кр), креатинфосфат (КрФ), креатинин. Ее функции состоят в транспорте макроэргических фосфатов от митохондрий к клеточным АТФазам (Na-K, Ca, миозиновая и д.р.). КрФ более выгодная форма транспорта макроэргов, чем АТФ. Функционально сопряжена с ЩФ, но на клеточно-органоидном уровне. Именно поэтому стартовый уровень активности ЩФ (около 100 МЕ/л) обеспечивает инициирующую роль активности КФК. КФК-система при различных клеточных состояниях, связанных с повышенными затратами АТФ, стимулирует окислительное фосфорилирование в митохондриях (24). Абсолютно стресс-зависимый фермент. При полном нулевом исходном уровне в покое может повышаться до практически неограниченных (1000 МЕ/л и более) значений в патологии и является индикатором реализуемого энергетического потенциала организма. Важнейший мембранопротектор, так как образует известное метаболическое средство – КФ или «неотон». Влияет на фонд АДФ (индуктор агрегации тромбоцитов), а значит на реологические свойства крови. Общий белок плазмы крови является жесткой генетической константой, а не показателем с широким диапазоном – 65-85 г/л; снижение уровня белка в плазме на 1 г ведет к снижению его в тканях на 30 г, однако снижение его уровня в плазме начинается лишь после исчерпания тканевых депо, где содержится 66% всего пула общего белка. Белки являются и крайне «дорогими» в энергетическом плане: для транспорта одной АМК в клетку требуется 3 АТФ, а для синтеза одной пептидной связи необходимо уже около 15 АТФ. Наряду с глюкозой белок — это важный приоритетный показатель физиологического типа. Глюкоза является вершиной метаболических процессов, а в лаборатории приоритетным показателем и ее колебания подчас сопряжены именно с активацией метаболических путей для поддержания определенного уровня физиологического благополучия без формирования патологии углеводного обмена. Уровень белка поддерживается: 1)доступным денатурированным фондом (маркер – тимоловый показатель), 2) тканевым резервом (маркируется ГГТ), 3) энергетическим расходованием (индикатор АСТ) и 4) системным анаболизмом (индикатор АЛТ) с сохранением физиологического результата – глюкозного гомеостата. Именно это хорошо иллюстрируется при алкоголизме как синдроме тяжелейшего белкового дефицита (11-13, 18) и при инфекционной патологии (15,16,19,20), где белковый обмен страдает в первую очередь и бульоны (концентрат аминокислот) остаются важнейшим патогенетическим средством терапии. Метаболическое благополучие (белок от 75 г/л и выше) достигается энзимологическими сдвигами и это хорошо иллюстрирует отношение трансаминаз к ГГТ, минимальное именно в критической (ниже 65 г/л) зоне общего белка. У больных ВГ (табл.2) основная масса (87%) сывороток имеет допустимый физиологический интервал, не ниже традиционных 65 г/л. Это указывает на способность организма поддерживать важнейшие физиологические константы, т.к. общий белок является признаком физиологического благополучия и только в 13% (51 сыворотка) случаев сильная гипопротеинемия.На примере «аварийного» метаболизма при ВГ отношение трансаминаз абсолютно константно – 0,58 – на всех исследованных уровнях, что является дополнительным доказательством физиологической реципрокности или координированности, а не свободного цитолиза. Обеспеченность аминокислот за счет тканевого пула должна оцениваться через соотношение АСТ+АЛТ/ГГТ, т.е. субстратов для катаболизма в ЦТК или анаболизма в ГНГ при жесткой их координации. И также как соотношение трансаминаз – это признак физиологической и патогенетической координированности ката- и анаболизма, так и их суммарное отношение к ГГТ указывает на эффективность вспомогательного резервного тканевого транспорта. Это и есть признаки выявления метаболической взаимосвязи показателей. Низкий белок и тимоловая проба компенсируются более высоким уровнем активности ГГТ.
Таблица № 2 Биохимические изменения в сыворотке в зависимости от уровня общего белка
По белку г/л
об белок г/л
Тимол усл.ед.
АСТ МЕ/л
АЛТ МЕ/л
АСТ/ АЛТ
ГГТ МЕ/л
АСТ+АЛТ/ ГГТ
ЩФ МЕ/л
БЛП мг%
Количе ство
До 65
60,58
37
422,4
722,5
0,58
556,9
2,05
486,9
843,5
51
65-75
70,54
59,7
467,4
821,3
0,57
516,0
2,49
417,5
876,8
190
Более 75
80,05
65,1
505,1
846,2
0,59
511,5
2,64
402,0
888,3
147
Традиционные представления о мочевине как маркере почечной патологии общеизвестны, однако ее низкие уровни чаще вызывают недоумение. Между тем, она является хорошим индикатором интенсивности катаболизма и использования белков в ГНГ через ГАШ. При этом снижение уровня мочевины отражает активное использование аминогрупп в условиях дефицита белка. Креатинин, как один из компонентов КФК-системы отражает не только почечную патологию, но указывает и на дефицит аминогрупп при снижении его уровня, также является маркером интенсивности использования креатина в КФК-системе. Благодаря кишечной флоре происходит ресинтез креатина из креатинина и их уровень в крови практически одинаков. Проблема оценки высоких значений холестерина в плазме крови в большинстве случаев не вызывает затруднений, однако при инфекционной патологии и алкоголизме наблюдается снижение его уровня. Как инфекция, так и злоупотребление алкоголем ведут к развитию дефицита ряда субстратов, в частности ацетил-КоА, который и служит источником для синтеза холестерина. В энергетическом плане одна молекула ацетил-КоА эквивалентна 12 АТФ, а для синтеза одной молекулы ХС нужно 15-18 ацетил-КоА, а общая стоимость холестерина около 200 молекул АТФ. Одна молекула холестерина стоит 10 молекул глюкозы. Понижение уровня холестерина является важным признаком снижения клеточного потенциала в целом организме. Константные взаимоотношения между глюкозой и холестерином (около 10 в миллимолевых количествах) позволяют фактическое снижение глюкозы расценивать как доказательство гипохолестеринемии и клеточно-мембранной недостаточности, а значит и неполноценного воспалительного (например) ответа. На основании многочисленных публикаций (4-25) нам удалось установить, что три привычных для лаборатории фермента меняют свою активность в угоду поддержания константного для любого живого существа уровня общего белка. Из диаграммы хорошо видно, что подъем уровня общего белка сочетается со снижением уровня активности известных трех ферментов. И в основе этого лежит метаболическое единство, адекватное физиологическим потребностям и трата (индикатор АСТ), ресинтез (индикатор АЛТ) и фактор запасания или перераспределения (индикатор ГГТ) ложатся на базу белкового благополучия при индикаторной роли константной глюкозы. В дальнейшем нам бы хотелось разобрать именно видовые различия в этом на примере не только лабораторных (крысы) животных (15,20,25). Биохимические показатели крови следует рассматривать как приоритетную фундаментальную метаболическую характеристику различных физиологических и клинических состояний(25).
Диаграмма взаимосвязи уровня общего белка с основными ферментами.
Литература.
Вапцаров И., Иомтов М. Др. Диспротеинемия, Медицина и физкультура, София, 1978.
Голиков С.Н., Саноцкий И.В. и др. Общие механизмы токсического действия. Изд. Медицина. М.1986.
Любарев А.Е., Курганов Б.И., Молекулярная биология, 1987, том 21, Вып.5, С.1286-1296.
Радзивилл Г.Г., Рослый И.М., Тер.архив. – 1988.- №2. – С. 59-64.
Рослый И.М., Советская медицина. – 1989. – №2. – С.100-104.
Рослый И.М., Тер. Архив. – 1989.- № 11. – С. 149 -153.
Рослый И.М., Эпидемиол. и инфекционные болезни, 1998, №4, с.52-56.
Рослый И.М., Абрамов С.В. Инфекционные болезни 2003, том 1, №1, С. 58-64.
Рослый И.М., Абрамов С.В. Эпидемиология и инфекционные болезни, 2003, № 4, с.45-48.
Рослый И.М., Абрамов С.В. Вопросы гинекологии, акушерства и перинаталогии, 2005,том 4, №2, С.7-14.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Агаронов В.Р., Иванов А.В., Шуляк Ю.А. // Вопросы наркологии. 2004; №2, С.70-79.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Агаронов В.Р., Рожкова Е.С, Шуляк Ю.А.// Вопросы наркологии. 2004; №5, С.46-56.
Рослый И.М., Абрамов С.В. Агаронов В.Р., Шипико Т.А., Шуляк Ю.А, // Вопросы наркологии. 2004; №4, С.75-81.
Рослый И.М., Абрамов С.В. Ахметов Р.Р., Рынейская Е.С., Рыхлецкий П,З., Шуляк Ю.А., // Вопросы наркологии. 2004; №3, С.69-78.
Рослый И.М., Абрамов С.В., // Патологическая физиология и эксперим. терапия, 2003, №4, С.5-9.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Белова Е.Г. // Инфекционные болезни 2004, том 2, №2, С. 13-17.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Водолажская М.Г. Сборник трудов научной конференции «Актуальные вопросы клинической медицины» МГМСУ НИМСИ Москва 2005, С.137-139.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Водолажская М.Г., Шуляк Ю.А. //Вопросы наркологии. 2005; №1, С.59-67.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Малеев В.В., Лазарева Е.Н., Водолажская М.Г.// Инфекционные болезни 2005, том 3, №2, С.45-50.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Покровский В.И. //Ферментемия – адаптивный механизм или маркер цитолиза? Вестник РАМН № 8, 2002.
Рослый И.М., Абрамов С.В., Шипико Т.А., Рожкова Е.С., Шуляк Ю.А.// Вопросы наркологии. 2004; №6, С.59-66.
Рослый И.М., Белова Е.Г., Вакуленко В.Б. Лабораторная характеристика эндотоксикоза при инфекционной патологии. Сборник научных трудов НИМСИ. Москва. 1999.
Рослый И.М., Водолажская М.Г. //Вестник Ставропольского государственного университета, выпуск 42 , 2005, с.94-106.
Рослый И.М., Литвинова О.С. Жаров С.Н., //Эпидемиология и инфекционные болезни, 1999, № 1, С.46-49.
Рослый И.М., Шуляк Ю.А. Практическая биохимия Издательство Боргес. Москва. 2004. 166 с.
Роуз С. . Устройство памяти. От молекул к сознанию: Пер. с англ. — М. – Изд-во: МИР, 1995. – 384 с.
Селье Г., Стресс без дистресса. М- Прогресс 1979.
Хочачка П., Сомеро Дж., Биохимическая адаптация. Изд-во МИР. 1988.
Ющук Н.Д., Рослый И.М., Белова Е.Г., Бургасова О.А. // Лечащий врач,1998, №3, с.18-20.