Исследовательская работа "Сахарный диабет: вчера, сегодня, завтра"

Тема: Сахарный диабет: вчера, сегодня, завтра Автор: Сазонов Александр, 8 класс, МОУ «Средняя школа № 16» Руководитель: Галустян Татьяна Николаевна, учитель биологии МОУ «Средняя школа № 16» Оглавление: 1. Введение: 1.1.Актуальность исследования темы «Сахарный диабет :вчера, сегодня,  завтра; 1.2.Личностные мотивы обращения к данной теме. 2. Основная часть: 2.1.Цели исследования ; 2.2. Железы внешней, внутренней и смешанной секреции; 2.3.Поджелудочная железа; 2.4.Сахарный диабет: причины заболевания, виды; 2.5. Сахарный диабет и трофические язвы; 2.6. Исследования количества глюкозы в крови; 2.7. Лечение сахарного диабета с древности и до наших дней; 2.8. Современные лекарственные препараты для лечения диабета; 2.9.Исследования  возможностей   стволовых клеток в борьбе с сахарным  диабетом. 3.Заключение: 3.1.Основные выводы; 3.2.Результаты и личная значимость проделанной работы; 3.3.Перспективы продолжения работы. 4. Используемая литература 5.Приложения 1. Введение 1.1. Актуальность исследования сахарного диабета. Сахарный   диабет—растущая   проблема   здоровья   в   современном   мире.   По существующим   оценкам,   346   млн.   человек   страдают   от   сахарного   диабета. Ожидают, что эта цифра достигнет к 2030 году 4 млрд. человек(1).  Долгие века люди не знали как бороться с этой болезнью, и диагноз «сахарный диабет» не оставлял пациенту надежды не только на выздоровление, но и на жизнь. Сахарный диабет отличается от всех других эндокринных заболеваний не только значительной   распространённостью,   но  и   частотой  развития  и   тяжестью   течения осложнений. Сахарный диабет приводит в 70­80% случаев к развитию сердечно­ сосудистых,   цереброваскулярных   заболеваний,   патологии   органа   зрения,   что повышает риск развития заболеваний сердца в 2 раза, слепоты в 10 раз, гангрены и ампутаций нижних конечностей в 15­40 раз.   Такие поздние осложнения диабета, как   ретинопатия,   нефропатия,   синдром   диабетической   стопы,   полинейропатия, являются   главными   причинами   инвалидизации   больных   сахарным   диабетом. Высокий   ущерб   здоровью   населения   и   значительные   экономические   затраты   на дорогостоящее     лечение     осложнений,   реабилитацию     больных   и   инвалидов, определяют сахарный диабет во многих странах,  в том числе и в России,  в качестве национальных   приоритетов   среди   наиболее   важных   проблем   здравоохранения   и социальной защиты.  Поэтому инвалидность вследствие сахарного диабета является одной из актуальных проблем(2). Следовательно, эффективное лечение больных сахарным диабетом это­ сохранение трудоспособности   больных,   что   определяет   необходимость   научного   изучения современных подходов к изучению вопросов  сахарного диабета. 1.2. Для меня, как для будущего медика, этот вопрос имеет большое значение: в этом   году   мы   начали   изучать   раздел   биологии   «Человек»,   глава   9   которого посвящена   железам   внутренней   секреции,   их   влиянию   на   обмен   веществ   в организме человека, в частности, рассматривается роль гормона поджелудочной железы инсулина на возникновение такого заболевания как сахарный диабет. А узнав статистику заболеваний и прогноз до 2030 года, мне захотелось вплотную заняться   изучением   этого   вопроса,   чтобы   уже   сейчас   понимать   особенности протекания данного заболевания, его стадии, способы лечения. В то же время, стволовые   клетки   и   их   участие   в   лечении   различных   заболеваний   и   замене клеток, лабораторные исследования, ведущиеся в этом направлении, являются завтрашним днем в победе над сахарным диабетом.  2. Основная часть. 2.1.Цель исследования: На   основе   имеющихся   данных   о   поджелудочной   железе,   механизмах   ее   деятельности, изучить современные направления в лечении сахарного диабета, в частности исследования использования стволовых клеток. 2.2. Железы внешней, внутренней и смешанной секреции. Железы   человеческого   тела   делят   на   две   основные   группы:   внешней   секреции (   экзокринные)   и   внутренней   секреции   (   эндокринные).   Экзокринные   железы   имеют выводные   протоки,   через   которые   выделяют   свой   секрет   на   поверхность   слизистых оболочек или кожи. К ним относят слюнные железы, печень, молочные , сальные, потовые и др.  Эндокринные железы  не имеют выводных протоков и выделяют свой секрет—гормоны —в   кровь   и   лимфу.   Это   гипофиз,   щитовидная   железа,   паращитовидные   железы, надпочечники, эпифиз, вилочковая железа. Кроме желез внешней и внутренней секреции существуют железы смешанной секреции: поджелудочная и половые железы.  2.3.Поджелудочная железа. Поджелудочная железа, являясь железой смешанной секреции, выделяет пищеварительные ферменты в 12­перстную кишку по выводному протоку, а гормоны—в кровь и лимфу. Эндокринная часть поджелудочной железы образована островками Лангерганса, которые состоят из нескольких видов клеток. Группы  клеток были обнаружены еще в 1869 ученым Паулом Лангергансом, в честь которого и названы. Клетки островков концентрированы преимущественно в хвосте поджелудочной железы и составляют 2% от массы органа. Всего в   паренхиме   насчитывается   около   1   млн.   островков. Выявлено,   что   у   новорожденных островки занимают 6% от всей массы органа. По мере взросления организма удельный вес структур, имеющих эндокринную активность, снижается. К 50­ти годам их остается всего 1­2%.   В   течение   суток   островки   Лангерганса   секретируют   2   мг   инсулина.  Островки Лангерганса  отвечают  за поддержание  баланса  углеводов  в организме и  работу других эндокринных   органов.   иннервируются блуждающими   и   симпатическими   нервами0з­.   Онтогенетически   клетки   островков образуются из эпителиальной ткани. Эндокринный сегмент поджелудочной железы включает:   Они   имеют   обильное   кровоснабжение,  Альфа­клетки – продуцируют глюкагон, который является антагонистом инсулина и обеспечивает повышение уровня глюкозы в плазме крови. Занимают 20% от массы  остальных клеток.  Бета­клетки – синтезируют инсулинповышающий проницательность клеточных  мембран для глюкозы. Это благоприятствует ее расщеплению в тканях, отложению  гликогена и уменьшению сахара в кров и амелин. Они составляют 80% от массы  островка.  Дельта­клетки – обеспечивают выработку соматостатина, который может угнетать  секрецию других желез. Этих клеток от 3 до 10% от общей массы.  РР­клетки – продуцируют панкреатический полипептид. Он отвечает за усиление  желудочной секреции и подавление функции поджелудочной железы.  Эпсилон­клетки – выделяют грелин, который отвечает за возникновение чувства  голода. Уровень   глюкозы   в   крови   (0,   12   %)   регулируется   инсулином   и   глюкагоном.   При недостаточной функции поджелудочной железы развивается сахарный диабет. При этом заболевании   ткани   не   усваивают   глюкозу,   вследствие   чего   ее   содержание   в   крови   и выделение с мочой увеличивается.  2.4.Сахарный диабет – это заболевание эндокринной системы, которое возникает из­за  недостатка инсулина. Болезнь характеризуется нарушением в организме обмена углеводов,  а также другими нарушениями обмена веществ. Инсулин способствует поступлению  глюкозы в клетки, регулирует белковый обмен, уровень глюкозы в крови и выполняет ряд  других функций.   Само слово «диабет» в переводе с латинского означает  «недержание,  истечение».  Врачи в Древнем Риме  связали с названием болезни один из основных ее  симптомов — учащенное мочеиспускание. И уже тогда, более тысячи лет назад,  проводилось лечение диабета. Позже было установлено, что вместе с мочой выводится из организма сахар, и к термину  диабет добавили определение «сахарный».  Сахар, попадающий в организм с пищей, не  расщепляется в клетках крови или расщепляется не полностью, остается в крови и  частично выводится с мочой. Повышенный уровень сахара (глюкозы) в крови способствует развитию сосудистых  заболеваний (инфаркту, инсульту), ухудшению зрения из­за атрофии сетчатки, раннему  развитию катаракты, нарушает нормальную работу почек и печени, слишком большой сахар может ввести человека в состояние комы.  Причины сахарного диабета  наследственная предрасположенность;  ожирение;  заболевания, в результате которые происходит поражение клеток поджелудочной  железы;  вирусные инфекции (краснуха, ветряная оспа, эпидемический гепатит и некоторые  другие, включая грипп);  постоянный стресс;  при увеличении возраста на каждые десять лет, вероятность возникновения диабета  повышается в два раза. В настоящее время известно три  типа сахарного диабета. 1. Сахарный диабет типа 1 (СД­1)—аутоиммунное эндокринное заболевание, то есть, заболевание, спровоцированное нашим же иммунитетом. Основным  патогенетическим звеном СД1 является дисфункция иммунной системы,  кроме того для СД­1 характерна генетическая предрасположенность.  В ходе воздействия факторов окружающей среды на людей из группы риска, Т­ клетки ( отвечающие за иммунный ответ), начинают функционировать иначе,  секретируя большое количество интерлейкина­2, который является  фактором роста Т­лимфоцитов. Гамма­интерферон запускает  воспалительную реакцию в островках поджелудочной железы, что приводит  к нарушению бета­клеток поджелудочной железы,а впоследствии к  дисфункции органа и сниженной секреции инсулина. Этот вид диабета  возникает в молодом возрасте – до 30 лет.  2. Сахарный   диабет   типа   2   (СД­2).   В   настоящее   время   СД­2   страдает   285 млн.человек , что соответствует 6,4 % взрослого населения Земли. Ожидают, что эта цифра к 2030 году достигнет 552 млн., что составит 7,8 % взрослого населения. Наибольший рост ожидается со стороны Африканского региона. Большая часть населения имеет предиабет. Только в США –79 млн. В основе СД­2   лежат   такие   состояния   как   гиперинсулемия   ­­заболевание,   которое проявляется  повышенным   уровнем  инсулина  в  крови   (это  патологическое состояние   может   становиться   причиной   скачка   уровня   сахара   и предпосылкой   развития   сахарного   диабета),   инсулинорезистентность­­ нарушение   взаимодействия   поступающего   инсулина   на   ткани.   При   этом инсулин   может   поступать   как   естественным   путем   из   поджелудочной железы, так и через введение инъекции гормона.Этот вид диабета – диабет пожилых людей.  3. Гестационный   сахарный   диабет—в   период   беременности.   Развивается физиологическая   инсулинорезистентность,   повышается   уровень   секреции гормонов, что повышает потребность организма в инсулине. После рождения 4. ребенка   концентрация   глюкозы   возвращается   к   нормальному уровню.Гестационный   СД   оказывает   неблагоприятное   воздействие   на здоровье матери и ребенка, повышая показатели внутриутробной  смерти.   Диабет   может   носить   и   скрытый   характер,   т.е.   натощак   сахар   в   норме. Однако в течение дня больного могут беспокоить сухость во рту, жажда, слабость,  утомление  и  т.д.  В данном  случае  врач­эндокринолог  назначает сахарную   кривую.   Кроме   того,   необходимо   следить   за   артериальным давлением, т.к. при сахарном диабете поражаются все сосуды. Кроме того, человек должен уделять особое внимание своему рациональному питанию и осуществлять самоконтроль сахара в крови и в домашних условиях(3). 2.5. Трофические язвы и сахарный диабет. Учитывая   сказанное   выше,   понятно,   что   увеличение   несвязанной   глюкозы   в   крови приводит   к   появлению   тяжелых   нервно­сосудистых   нарушений.Эти   нарушения получили   разное   название   в   медицинской   практике.   Процесс   повреждения   нервных окончаний при сахарном диабете называется диабетической нейропатией. Повреждение мелких   кровеносных   сосудов   называется диабетической   ангиопатией.   Обе   эти патологии   вызываются   системными   нарушениями   обмена   веществ.   Наиболее характерные   проявления   этих   патологических   состояний   наблюдаются   у   людей, страдающих   диабетом   2   типа.   Первыми   страдают   стенки   мелких   и   крупных кровеносных   сосудов,   что   проявляется   сильным   снижением   эластичности   и истончением.  На ранних  этапах  развития  сахарного  диабета  наблюдается  закупорка мелких   кровеносных   сосудов.   На   поздних   имеются   явные   признаки   атеросклероза крупных артерий. Появление трофических язв чаще наблюдаются у людей, которые, зная о своем диагнозе, пренебрегают правилами терапии и не следят за показателями сахара в крови. Диабетические язвы при сахарном диабете не могут развиться сами собой,   так   как   для   их   появления   у   больного   на   протяжении   длительного   времени должен   иметься   кетоацидоз   и   повышенный   сахар.Проявление   трофической   язвы   на ногах   при   сахарном   диабете   в   более   80%   случаев   сопровождается   экземой   или дерматитом. При отсутствии правильного и своевременного лечения трофическая язва стремительно разрастается, что может стать причиной гангрены конечности, лечение которой может потребовать ампутации. Виды трофических язв и их специфические особенности 1. 2. Язва стопы и голени при сахарном диабете может относиться к следующим видам: Капиллярные трофические язвы. Как правило, язва стопы начинается именно из­за  поражения мелких кровеносных сосудов, то есть капилляров. Именно этот вид  повреждения нижних конечностей считается наиболее распространенным при сахарном  диабете. Венозные язвы. Трофические повреждения, вызванные нарушением работы  венозного аппарата, встречаются у больных диабетом, которые на протяжении очень  длительного времени не обращали внимания на свое здоровье. В этом случае может  появиться не только язва на стопе, но и обширное некротическое повреждение голени. 3. 4. Артериальные язвы. Трофические повреждения, вызванные закупоркой артерии из­ за сахарного диабета и атеросклероза, являются наиболее разрушительными. Все дело в  том, что закупорка кровотока приводит к быстрому некрозу тканей всех типов,  расположенных ниже поврежденного участка кровеносной ветви. Пиогенные язвы. При сахарном диабете трофические язвы такого вида могут быть  только вторичным, то есть развиваться в сочетании с другими факторами. Повреждения,  относящиеся к этому виду, являются следствием заражения поврежденных мягких тканей  бактериями. 2.6. Исследования количества глюкозы в крови. Классификация способов измерения глюкозы: ­­органолептический метод ( самый древний)—визуальное выявление глюкозурии по  налету кристаллов глюкозы, остающихся после высыхания мочи. ­­ химические методы основаны на реакциях глюкозы с каким­либо веществом, которое  превращается в окрашенный продукт. Но, к сожалению, некоторые из них, (например  ортотолуидин) являются канцерогенами. ­­ферментативные методы: фермент катализирует превращение глюкозы в какой­либо  продукт , при этом от молекулы глюкозы отрываются электроны, которые можно точно  измерить. Эти методы ввиду точности и безопасности используются практически во всех  современных лабораториях. Классификация по месту, условиям, средствам измерений: 1. Лабораторные измерения; 2. ИМЛ­измерения (Исследования по Месту Лечения) –простые компактные приборы, позволяющие проводить анализы не отходя от пациента. Выполняются в  стационарных и амбулаторных медицинских учреждениях; 3. Измерения, самостоятельно выполняемые пациентами—индивидуальные  глюкометры. 2.7. Лечение сахарного диабета с Древности и до наших дней. Первое клиническое  описание этого недуга принадлежит римскому врачу Аретеусу, жившему во втором веке  нашей эры. В то время болезнь диагностировали по ее внешним проявлениям, таким как— общая слабость, потеря аппетита, неутолимая жажда, частое мочеиспускание.Если же  болезнь развивалась у взрослого человека в 40­45 лет и старше и была, согласно нашей  классификации СД­2, то в таком пациенте поддерживали жизнь с помощью диеты,  физических упражнений,  фитотерапии. Однако больные СД­1 умирали с неотвратимой  неизбежностью и это случалось не только а античной древности  или Средневековье, но и в  новейшие времена, вплоть до начала 20 века, когда впервые был выделен животный  инсулин. Еще до этого события в 19 веке возникла наука о железах внутренней секреции,  которую назвали эндокринологией. Основ ее заложил французский физиолог Клод  Бернар.Затем, упомянутым выше  Полем Лангергансом были открыты островки скопления  специфических клеток в поджелудочной железе. Медики Минковский и Меринг  обнаружили связь между функцией поджелудочной железы и сахарным диабетом, а  русский ученый Соболев доказал, что островки Лангерганса продуцируют гормон инсулин. В 1921 году канадский врач Фредерик Бантинг и помогавший ему студент­медик Чарльз  Бест разработали способ производства инсулина, что стало революционным переворотом в  лечении диабетического заболевания. В настоящее время диабет занимает третье место по распространенности, уступая только  раку и сердечно­сосудистым заболеваниям. Особенно подвержены представители черной  расы и американские индейцы. Негры в США болеют в 3 раза чаще, чем белые. Причины  такой избирательности пока не выяснены. Ученые предполагают, что либо  восприимчивость заложена на генетическом уровне, либо ее провоцирует ожирение.  Наконец в 1956 году совершилась вторая революция в лечении: к этому времени были  изучены свойства некоторых препаратов сульфонилмочевины, способных стимулировать  секрецию инсулина, что позволило создать сахаропонижающие таблетки (4). 2.8. Современные лекарственные препараты для лечения диабета. ­­метформин—хорошая переносимость, низкая частота побочных эффектов, низкая  стоимость; ­­глюкофажлонг­­ (метформин пролонгированного действия)—лучшая переносимость в  сравнении с обычным метформином, удобство применения –1 раз в сутки; ­­глибенкламид  ( Маниил—Берлин –Хими, Германия)—в 2010 году этому препарату была  вручена премия «Выбор практикующих врачей», «Лучший препарат, предназначенный для  лечения сахарного диабета»; ­­линаглиптин—главное его свойство—непочечное выведение из организма – путь  выведения в неизменном виде с желчью и через кишечник; 2.9.Исследования  возможностей   стволовых клеток в борьбе с сахарным диабетом. Современная наука подошла вплотную к использованию стволовых клеток в борьбе со  многими заболеваниями. Одним из этих заболеваний является сахарный диабет. Стволовые клетки обладают способностью к самообновлению и дифференцировке.  Теоретически плюрипотентные стволовые клетки способны дифференцироваться в клетки  любых тканей тела, поэтому они являются идеальным клеточным материалом как для  регенеративной медицины, так и для тканевой инженерии. Было установлено, что  стволовые клетки способны заменить стареющие, поврежденные или погибшие клетки в  органах взрослого человека.   Стволовые клетки поджелудочной железы. В островках Лангерганса учеными  обнаружены плюрипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в  различные типы эндокринных клеток поджелудочной железы.   Красный костный мозг имеет 2 вида стволовых клеток. Учитывая, что оба эти вида  можно получить в клинических условиях, изучение клеток костного мозга стало  одним из основных направлений клеточной терапии сахарного диабета. В 2014 году  были получены следующие данные исследований:  ­­введение мезенхимальных стволовых  клеток костного мозга в вену способно  ингибировать аутореактивные  Т­клетки и снижать выраженность аутоиммунной  реакции,то есть  наблюдается иммуномодулирующий эффект при СД1.  Также было установлено, что мезенхимальные костного мозга могут дифференцироваться в  инсулин­продуцирующие клетки ( ин витро и ин виво), а также корректировать  повышенную концентрацию глюкозы в крови у мышей. Но так как не все  исследования прошли с нужным результатом, они раскрывают потенциал стволовых  клеток костного мозга с точки зрения стимуляции регенерации поврежденной   ткани поджелудочной железы.  Доподлинно известно, что стволовые клетки  костного мозга оказывают терапевтические эффекты при сахарном диабете и  идеальны для проведения будущей клеточной терапии и лечения СД. Костный мозг  берется из бедренной кости, из него выделяются стволовые клетки.Если все  соответствует требования, то вплоть до имплантации клетки хранятся при  температуре ­196 в жидком азоте. Далее­ангиография—размещение клеток в  определенном органе – в данном случае в поджелудочной железе. В артерию на ноге вводится катетер и продвигается до нужного органа.  Стволовые клетки печени. Так кА и печень и поджелудочная железа происходят из  эндодермы и обладают общими клетками­предшественницами, ученые высказали  предположение о том, что клетки печени можно использовать в качестве  альтернативного источника бета­клеток поджелудочной железы(5). Используемая литература: 1. А. Г. Драгомилов, Р.Д. Маш Биология человек 8 класс Москва, Издательский центр «Вентана­Граф»,2003; 2.Ярыгин  Пособие для поступающих в вузы; 3.Василенко   О.Ю.,   Воронин   А.В.,   Смирнова   Ю.А.   современный   подход   к   медико­ социальной экспертизе при эндокринных заболеваниях ;  4.Х. Астамирова, М. Ахманов—большая энциклопедия диабетика Издательский дом «Олма­пресс» 5.Л.Сяофан,   В.Юйфан,   Л.Яли,   П.Сютао   Стадии   исследования   и   перспективы испльзования   стволовых   клеток   в   лечении   сахарного   диабета;   Издательская   группа «ГЕОТАР­Медиа» журнал «Эндокринология»№ ½, 2014; 6.  А.С.Аметов, И.О.Курочкина, А.А.Зубкова Глибенкламид: старый друг лучше новых двух ;журнал «Эндокринология» № 1\2, 2014 Приложения: Ссылки : (1)­А. Г. Драгомилов, Р.Д. Маш Биология человек 8 класс стр173­174, 176 (2)­Ярыгин  Пособие для поступающих в вузы стр 449,453­454 (3)­Василенко  О.Ю.,  Воронин  А.В.,  Смирнова   Ю.А.  современный   подход  к  медико­ социальной экспертизе при эндокринных заболеваниях  с 236­248 (4)—Х. Астамирова, М. Ахманов—большая энциклопедия диабетика стр 60­68 (5)­Л.Сяофан,   В.Юйфан,   Л.Яли,   П.Сютао   Стадии   исследования   и   перспективы испльзования стволовых клеток в лечении сахарного диабета стр 9­12