Механизмы развития диабетической нейропатии: почему сахар разрушает нервы

Диабетическая нейропатия (ДН) — одно из самых частых и серьезных осложнений сахарного диабета, которое поражает нервную систему. Это состояние проявляется широким спектром симптомов, от онемения и боли до нарушений работы внутренних органов. Понимание того, почему сахар разрушает нервы, помогает осознать важность контроля уровня глюкозы в крови. В этой статье мы подробно рассмотрим сложные механизмы, лежащие в основе развития диабетической нейропатии, объясняя, как именно длительное воздействие повышенного сахара приводит к повреждению нервных волокон.

Гипергликемия — главный катализатор повреждения нервов

Постоянно повышенный уровень глюкозы в крови, известный как гипергликемия, является ключевым пусковым фактором в развитии диабетической нейропатии. Нервные клетки и их поддерживающие структуры, такие как миелиновая оболочка и мелкие кровеносные сосуды, особенно чувствительны к изменениям метаболического состояния, вызванным высоким содержанием сахара. Длительная гипергликемия запускает каскад биохимических реакций, которые со временем приводят к структурным и функциональным нарушениям в нервной системе.

Эта хроническая перегрузка глюкозой провоцирует несколько параллельных патологических процессов. Клетки нервной системы, включая нейроны и шванновские клетки, не требуют инсулина для поглощения глюкозы, поэтому при высоком уровне сахара они активно поглощают ее избыток. Это приводит к внутриклеточному дисбалансу и активации аномальных метаболических путей, которые напрямую повреждают клеточные компоненты и нарушают их нормальное функционирование.

Метаболические пути поражения нервной ткани при диабетической нейропатии

Длительная гипергликемия активирует несколько биохимических путей, которые играют центральную роль в патогенезе диабетической нейропатии. Эти пути взаимосвязаны и потенцируют друг друга, приводя к кумулятивному повреждению нервных волокон.

Активация полиолового пути

Полиоловый путь является одним из основных метаболических механизмов, способствующих развитию диабетической нейропатии. При нормальном уровне глюкозы этот путь неактивен, но в условиях гипергликемии фермент альдозоредуктаза активно превращает избыточную глюкозу в сорбитол, а затем сорбитол в фруктозу.

Накопление сорбитола в нервных клетках и шванновских клетках приводит к осмотическому стрессу, поскольку сорбитол плохо проникает через клеточные мембраны и задерживает воду, вызывая отек клеток. Помимо этого, активация полиолового пути потребляет значительное количество НАДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфата), который является ключевым кофактором для фермента глутатионредуктазы. Это истощение НАДФН нарушает работу антиоксидантной системы организма, в частности снижает уровень восстановленного глутатиона, делая нервные клетки более уязвимыми к оксидативному стрессу.

Образование конечных продуктов гликирования (КПГ)

Конечные продукты гликирования, или КПГ (AGEs – Advanced Glycation End-products), представляют собой гетерогенную группу молекул, образующихся в результате неферментативного взаимодействия сахаров (в основном глюкозы) с белками, липидами и нуклеиновыми кислотами. Этот процесс, называемый гликированием, ускоряется в условиях длительной гипергликемии.

КПГ накапливаются как внутри клеток, так и во внеклеточном матриксе, оказывая прямое токсическое действие. Они могут изменять структуру и функцию белков, делая их менее эластичными и более хрупкими, что особенно важно для белков нервной ткани и сосудов. Кроме того, КПГ связываются со специфическими рецепторами на поверхности клеток (RAGE – рецепторы конечных продуктов гликирования), активируя сигнальные пути, которые приводят к увеличению выработки провоспалительных цитокинов и усилению оксидативного стресса, усугубляя повреждение нервов.

Повышенная активность протеинкиназы C (ПКС)

Протеинкиназа C (ПКС) – это семейство ферментов, участвующих в регуляции многих клеточных функций, включая пролиферацию, дифференцировку, апоптоз и сосудистую проницаемость. Гипергликемия приводит к увеличению внутриклеточного диацилглицерола (ДАГ), который является мощным активатором ПКС.

Чрезмерная активация протеинкиназы C при диабете оказывает множество негативных эффектов на нервные ткани и сосуды. Это приводит к дисфункции эндотелиальных клеток, изменению экспрессии генов, влияющих на воспаление и рост клеток, а также к нарушению кровотока в мелких сосудах, питающих нервы. Эти изменения способствуют развитию микроангиопатии и ишемии нервов, что является одним из важных механизмов развития диабетической нейропатии.

Оксидативный стресс — удар свободных радикалов

Оксидативный стресс – это дисбаланс между производством свободных радикалов (активных форм кислорода) и способностью организма нейтрализовать их. Все вышеописанные метаболические пути – полиоловый путь, образование КПГ и активация ПКС – в конечном итоге приводят к значительному увеличению образования активных форм кислорода.

Избыток свободных радикалов атакует основные компоненты нервных клеток: ДНК, белки и липиды клеточных мембран, вызывая их повреждение. Это нарушает нормальное функционирование нейронов и шванновских клеток, которые отвечают за формирование миелиновой оболочки. Кроме того, оксидативный стресс истощает запасы антиоксидантов, таких как глутатион и витамины С и Е, делая нервные ткани еще более уязвимыми для повреждений. Хронический оксидативный стресс играет центральную роль в патогенезе диабетической нейропатии, вызывая необратимые изменения в структуре и функции нервов.

Сосудистый компонент повреждения нервов: роль микроангиопатии

Помимо прямого метаболического воздействия, диабет оказывает разрушительное влияние на мелкие кровеносные сосуды, что является еще одним ключевым механизмом развития диабетической нейропатии. Это состояние известно как микроангиопатия.

Микроангиопатия характеризуется утолщением стенок капилляров, их сужением и увеличением проницаемости, что приводит к нарушению кровоснабжения нервных волокон. Нервы, как и любые другие ткани, нуждаются в постоянном притоке кислорода и питательных веществ, которые доставляются кровью. Когда мелкие сосуды повреждены, нервы испытывают ишемию (недостаток кровоснабжения) и гипоксию (недостаток кислорода), а также дефицит необходимых веществ. Это приводит к постепенной дегенерации нервных волокон, ухудшению их функции и развитию структурных изменений. Сосудистые и метаболические нарушения тесно взаимосвязаны и взаимно усугубляют повреждение нервов при диабетической нейропатии.

Воспалительные процессы и аутоиммунные реакции в развитии диабетической нейропатии

Повреждение нервов, вызванное гипергликемией и микроангиопатией, запускает и поддерживает хроническое воспаление в нервной ткани. В ответ на клеточный стресс и гибель клеток активируются иммунные клетки, такие как макрофаги и микроглия, которые начинают вырабатывать провоспалительные цитокины и хемокины.

Эти медиаторы воспаления, такие как фактор некроза опухоли-альфа (ФНО-α) и интерлейкины, способствуют дальнейшему повреждению нервных клеток, нарушают целостность гематоэнцефалического барьера и усиливают оксидативный стресс. В некоторых случаях диабетическая нейропатия может включать в себя аутоиммунный компонент, когда иммунная система по ошибке атакует собственные нервные клетки. Хотя аутоиммунные механизмы не являются основным звеном в патогенезе диабетической нейропатии, они могут усугублять течение заболевания и способствовать его прогрессированию, особенно в сочетании с другими факторами.

Структурные изменения в нервах при сахарном диабете

Комплексное воздействие метаболических, сосудистых и воспалительных факторов приводит к необратимым структурным изменениям в нервных волокнах, что и составляет основу развития диабетической нейропатии. Эти изменения нарушают способность нервов передавать сигналы и выполнять свои функции.

• Демиелинизация: Разрушение миелиновой оболочки, которая окружает нервные волокна и играет роль изолятора, обеспечивающего быструю передачу нервных импульсов. Повреждение миелина замедляет или блокирует проведение сигналов, что проявляется онемением, слабостью и другими сенсорными и моторными нарушениями.
• Аксональная дегенерация: Прямое повреждение аксона – длинного отростка нервной клетки, который проводит электрические импульсы. Дегенерация аксонов приводит к гибели нервных клеток и потере функции, что является более тяжелым и часто необратимым изменением.
• Атрофия нервных волокон: Уменьшение размера и количества нервных волокон.

Эти процессы приводят к значительному снижению скорости проведения нервных импульсов и нарушению связи между головным мозгом и периферическими органами.

Для наглядности, основные механизмы повреждения нервов при диабетической нейропатии можно представить в виде таблицы:

Понимание этих сложных механизмов диабетической нейропатии подчеркивает, что это не просто "побочный эффект" диабета, а результат глубоких и многогранных патологических процессов, запускаемых длительным воздействием гипергликемии. Именно осознание этих процессов становится отправной точкой для разработки эффективных стратегий профилактики и лечения диабетической нейропатии.

Список литературы

1. Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю. и др. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом. 11-й выпуск // Сахарный диабет. — 2023. — Т. 26. — № 2S. — С. 1-224.
2. Клинические рекомендации «Сахарный диабет 1 типа у взрослых». Министерство здравоохранения Российской Федерации. — 2023.
3. Клинические рекомендации «Сахарный диабет 2 типа у взрослых». Министерство здравоохранения Российской Федерации. — 2023.
4. Standards of Medical Care in Diabetes—2024 // Diabetes Care. — 2024. — Vol. 47. — Suppl. 1. — S1-S302.
5. Pop-Busui R., Boulton A.J.M., Feldman D.S. et al. Diabetic Neuropathy: A Position Statement by the American Diabetes Association // Diabetes Care. — 2024. — Vol. 47. — No. 1. — P. 3-19.
6. Ziegler D., Papanas N., Stevens M.J., Boulton A.J.M. Diabetic neuropathy: a comprehensive update // Lancet Diabetes Endocrinol. — 2021. — Vol. 9. — No. 10. — P. 696-709.