الاستقلاب (أخطاء-)

استقلاب (اخطاء)

Errors of metabolism - Erreurs du métabolisme

الاستقلاب (أخطاء -)

محمد علي الخطيب

الجمل المنظمة للنشاط الاستقلابي

العوامل غير الوراثية المسببة لاضطراب الاستقلاب

الاستقلاب metabolism هو مجموع التحولات والتبدلات التي تطرأ على المادة في الجسم الحي، ويتضمن جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تطرأ على العناصر الغذائية التي تدخل خلايا الجسم. وقد يكون الاستقلاب هدمياًcatabolism أو يكون بنائياً anabolism.

يتضمن الاستقلاب الهدمي أكسدة المواد العضوية لاستخلاص الطاقة الكامنة في روابطها الكيميائية؛ ليستفيد منها الكائن الحي في إنجاز مختلف أنشطته الحيوية في حين يتضمن الاستقلاب البنائي جميع العمليات التي تحدث في خلايا الجسم والتي تهدف إلى بناء مواد عضوية جديدة تساهم في تجديد مكونات الخلايا وصيانة النسج، وتستعمل أيضاً من أجل النمو والتكاثر وإنتاج مواد معدّة للإفراز خارج الخلايا، مثل إنتاج المواد المخاطية والإنزيمات والهرمونات وبروتينات الدم وغيرها.

وتجري عمليتا الهدم والبناء في آن واحد في الخلايا السليمة؛ بحيث يرتبط الهدم بتحرير طاقة، في حين ترتبط عمليات البناء باستهلاك طاقة. وتتوقف استمرارية حياة الكائن الحي على الارتباط المتوازن بين ظاهرتي الهدم والبناء في خلايا الجسم. هذا وتتم التفاعلات الاستقلابية بإشراف إنزيمات نوعية تعمل ضمن ظروف خاصة تفرضها حالة الاستتباب المعنية بالمتغيرات الفيزيائية والكيميائية للجسم (عناصر غذائية، أملاح، بروتينات، كربوهيدرات، دهون، هرمونات، ڤيتامينات… وغيرها) بفضل تدخل الجمل المنظمة لاستتباب هذه المتغيرات. ويؤثر خروج أي متغير عن مجاله السوي زيادة أو نقصاناً سلباً في مسيرة التفاعلات الاستقلابية؛ مؤدياً إلى ما يُعرَف باضطرابات الاستقلاب metabolic disorders وظهور الأعراض المرضية، وربما الموت إذا تجاوزت بعض المتغيرات حدوداً معيّنة.

تعود الاضطرابات الاستقلابية إلى اختلال التوازن في كل من الحموض النووية والبروتينات والكربوهيدرات والدهون. كما أنها تتأثر بآليات التحكم الداخلية التي بُنِيَت على الأساس الوراثي للفرد. ويمكنها أن تتأثر أيضاً بالغذاء والأذيات البيئية.

الجمل المنظمة للنشاط الاستقلابي

تُبنى جميع آليات التحكم الداخلية المنظمة للاستقلاب تقريباً على أساس وراثي، وهي تتضمن أنظمة التحكم الهرمونية والعصبية والمناعية.

1 - نظام التحكم الهرموني hormonal control system: يعنى هذا النظام - على نحو رئيس - بالسيطرة على سرعة تفاعلات الاستقلاب في الخلايا، مثل تركيب البروتينات وتنشيط المورثات لإنتاج نسخ من الرنا RNA الرسول، كما أنه ينظم نقل المواد عبر أغشية الخلايا؛ إضافة إلى تنظيم وظائف النسج والأعضاء. وهو يتضمن كلاً من الأنظمة الصماء endocrine ونظيرة الصماء paracrine والصماء الذاتية autocrine (الشكل 1)

تُنتِج الغدد الصم endocrine glands الهرمونات، وتفرزها في السائل الخلالي المحيط بها، وتعبر إلى الدم الذي يوفر نقلها إلى الخلايا المستهدفة في أجزاء الجسم بعيداً من أماكن إنتاجها. أما نظام نظير الصماوي فيتضمن هرمونات أو مواد تفرزها خلايا صماء تؤثر مباشرة في الخلايا المجاورة، وهذا ما يفعله السوماتوستاتين somatostatinالذي تفرزه خلايا دلتا من جزر لانغرهانس في البنكرياس الذي يؤثر في خلايا بيتا المجاورة، ويثبط إفراز الإنسولين. في حين يشتمل النظام الصماوي الذاتي على عوامل نمو تفرزها الخلايا؛ لتؤثر في الخلايا ذاتها، ومنها عوامل النمو العصبية nerve growth factors وعوامل نمو الأرومة الليفية fibroblast growth factors.

2 - نظام التحكم العصبي nervous control system: يعمل هذا النظام على تنظيم حياة الفرد الإعاشية بفعل التأثير المتعاكس لكل من الجملتين الودية sympathetic ونظيرة الودية parasympathetic في العمليات الاستقلابية لنسج الجسم وأعضائه؛ إضافة إلى دوره في تنظيم علاقة الفرد مع محيطه الخارجي، وتنظيم فعاليات أجهزة الجسم.

3 - نظام التحكم المناعي immune control system: يعنى هذا النظام بتعرّف ما هو غير ذاتي كالأجسام الغازِية والمواد الغريبة، ثم التعامل معها للقضاء عليها وإبطال مفعولها السمي. وتعتمد الأسس الجزيئية لهذا التعرف على بروتينات نوعية لها أساس وراثي مطمورة في سطوح الخلايا اللمفاوية من النمط B والنمط T المسؤولة عن الوظيفة المناعية.

العوامل غير الوراثية المسببة لاضطراب الاستقلاب

يبدو أن الأساس الوراثي والعوامل البيئية وآليات التحكم الرئيسية الثلاث - إضافة إلى دور العمر والجنس - يمكنها أن تعمل على إحداث تغيرات عميقة في المسالك الاستقلابية التي قد تؤدي إلى تغيرات بنيوية ووظيفية في الجسم.

1 - البروتينات وأخطاء الاستقلاب المرتبطة بها: تتصف البروتينات في الجسم الحي بحركية دائمة ومتوازنة بين البناء والهدم. فبناء بروتينات جديدة في الخلايا يتم وفق المعلومات الوراثية لخلايا الجسم، وبحسب حاجة كل خلية منها. ويتم هدم (تقويض) القديم منها ضمن فجوات البلعمة الذاتية autophagic بفعل إنزيمات الجسيمات الحالة lysosomes؛ لتعطي حموضاً أمينية. تدخل الحموض الأمينية الناجمة عن هضم البروتينات إلى الخلية، وتلك الناجمة عن هضم البروتينات الغذائية؛ في عدة مسالك استقلابية metabolic pathways بهدف بناء بروتينات جديدة وبناء مركّبات آزوتية (نتروجينية) غير بروتينية مثل حموض الـ DNA والـ RNA والكرياتين والكولين والأدرينالين والهستامين والسيروتونين والميلانين، ويدخل قسم منها في تفاعلات حلقة كريبس لإنتاج الطاقة. وتتداخل هذه المسالك بعضها مع بعض لينتج نوع من التوازن بينها، وتتداخل أيضاً مع المسالك الاستقلابية للكربوهيدرات والشحوم. وإن أي تبدل في أحد المسالك يقابله تغير عكسي في المسالك الأخرى، فإذا قل استخدام الشحوم والكربوهيدرات في غذاء الفرد - مثلاً - يؤدي ذلك إلى استخدام البروتينات من أجل إنتاج الطاقة، وتقل بذلك كمية الحموض الأمينية المُحتَجَزَة لبناء البروتين والمواد الأخرى، وتقل كمية بروتين الدم hypoproeinemia؛ فتظهر معها بعض الأمراض المرتبطة بسوء التغذية. كما يؤدي طرح الألبومين مع البول - بسبب أمراض الكلية المزمنة - إلى نقص في بروتينات الدم. وينجم عن التهابات الكبد الحادة hepatitis وتليف الكبد cirrhosis ضعف في إنتاج الألبومين؛ مما يقلل كميته في بلازما الدم. ومن الأمراض الأخرى المتعلقة بشذوذ استقلاب البروتينات يُذكر:

- الورم النقوي المتعدد multiple myeloma المتمثل بنمو سرطاني في الخلايا البلازمية من نوع B، مما يؤدي إلى تكاثرها بشكل غير طبيعي وتكدسها في نقي العظم والعقد اللمفاوية.

- مرض الاعتلال الخضابي hemoglobinopathies الذي ينتج من شذوذ إنتاج البروتينات التي تدخل في بناء خضاب الدم hemoglobin.

- داء النشواني amyloid الذي ينتج من تحول بعض البروتينات الذوابة إلى بروتينات غير قابلة للذوبان تترسب في خلايا النسج الحية والأعضاء، مما يجعلها غير وظيفية. وهذا ما يحصل لجزيئات غاما غلوبولين التي تنتجها الخلايا البلازمية عند المصاب بالورم النقوي المتعدد، حيث تترسب الحبيبات النشوانية في الأوعية الدموية والمفاصل، وترسب طليعة الإنسولين proinsulin في خلايا بيتا لجُزُر البنكرياس لدى مرضى السكري، وترسب هرمون الكالسيتونين calcitonin الذي تنتجه الخلايا C من الغدة الدرقية المصابة بالسرطان الدرقي. وهناك حالات مماثلة في خلايا الدماغ والنسج الأخرى لدى مريض ألزهايمر Alzheimer ومريض باركنسون والمصابين بالأمراض المزمنة كالسل والتهاب المفاصل الروماتيزمي.

وهناك نمط آخر لشذوذ البروتينات سببه اضطراب استقلاب أنواع محددة من الحموض الأمينية. فالخلل الناجم عن استقلاب التيروزين - مثلاً - يتسبب بظهور أربعة أمراض، هي:

٭ بيلة الفينيل كيتون phenylketonuria: وهو مرض عقلي ينجم عن غياب إنزيم في خلايا الكبد يعمل على تحويل الفينيل آلانين إلى تيروزين؛ مما يؤدي إلى تراكم الفينيل آلانين في سوائل الجسم وتحوله إلى مركّبات كيتونية تسبب درجات مختلفة من التخلف العقلي، والتي يطرح بعضها مع البول.

٭ البيلة الكابتونية alkaptonuria: وهو مرض ينجم عن فشل إتمام استقلاب التيروزين والفينيل آلانين وتكوين أحد المركّبات الوسيطة، وهو حمض الهوموجينتيزيك homogentisic acid الذي يُفرَز مع البول، ويعطيه اللون المائل للأسود.

٭ قصور النشاط الدرقي hypothyroidism: وينجم عن مرض في الغدة النخامية أو ضمور وراثي أو مكتسب في الغدة الدرقية أو نقص اليود في الطعام. ويؤدي نقص إفراز الهرمونات الدرقية إلى حدوث أعراض الوذمة المخاطية myxedema عند البالغين والكهول، والإصابة بحالة البلاهة (الفدامة cretinism) عند الأطفال والرضع (الشكل 2).

٭ المهق (البَرَص) albinism: وهو مرض ينجم عن نقص التيروزين وضعف تحوله إلى الميلانين المسؤول عن اللون الأسود للجلد والشعر والعينين.

2 - الشحوم وأخطاء الاستقلاب المرتبطة بها: تعدّ الشحوم من أهم المصادر المولدة للطاقة الحيوية، وتدخل بعض أنواعها كالليبيدات الفسفورية والكوليسترول في بناء أغشية الخلايا. ويشكل بعضها الآخر الهرمونات الستيروئيدية (هرمونات قشرة الكظر والهرمونات الجنسية) وڤيتاميني A وD.

ويعود مصدر الحموض الدهنية (الدسمة) اللازمة لتركيب الشحوم في الجسم إلى الشحوم المتناوَلَة في الغذاء؛ وإلى الحموض الدهنية المصنعة في الجسم من مصادر غير شحمية كالكربوهدرات ومشتقاتها. ويتم هذا البناء عبر سلسلة من التفاعلات الاستقلابية بوساطة معقد إنزيمي يعمل على إضافة وحدات ثنائية الكربون (مصدرها الأسيتيل كوإنزيم acetyl coenzyme A) إلى سلاسل الحموض الدهنية التي تكون على هيئة مشتقات أسيل كوإنزيم A؛ علماً أن الأسيتيل كوإنزيم A هو ملتقى لمسالك استقلاب كل من الكربوهدرات والشحوم والبروتينات.

إن معظم خلايا الجسم قادرة على اصطناع الشحوم، بيد أن بعضها يمكنه أن ينتج كميات زائدة منه في الحالات غير الطبيعية، ويتم طرحها في الدم، مما يؤدي إلى حصول فرط شحم الدم hyperlipemia والإصابة بأمراض القلب وتصلب الشرايين. والحقيقة أن معظم الأمراض الناجمة عن تراكم الشحوم تعود إلى أمراض وراثية سببها خلل في المورثات المشرفة على بناء إنزيم غير طبيعي، يسبب بدوره استقلاباً غير طبيعي للشحوم. وفي مثل هذه الأمراض تتراكم الشحوم في الخلايا الشبكية للعقد اللمفاوية والكبد والطحال ونخاع العظم. ومن هذه الأمراض مرض نيمان بايك Niemann -pick الذي يصيب الخلايا العصبية، وداء غوشَر Gaucher’s disease الذي يصيب كريات الدم البيض الوحيدة، وداء تاي - ساكس Tay -Sach’s disease الذي يصيب الخلايا العصبية، ومرض فرط كوليسترول الدم hypercholesterolemia الذي يؤدي إلى تصلب الشرايين.

وفي حالات ضعف استقلاب الكربوهدرات - كما هو الحال لدى مرضى السكري - تعتمد خلايا الجسم على أكسدة الشحوم لإنتاج الطاقة بوصفها بديلاً من استقلاب الكربوهدرات، مما يؤدي إلى إنتاج كميات كبيرة من الأسيتيل كوإنزيم A الذي لا يستطيع الدخول في تفاعلات حلقة كريبس المنتجة للطاقة، وإنما يدخل في تفاعلات استقلابية منتجة لمركّبات الأسيتون acetone وحمض بيتا هدروكسي حمض الزبدة b − hydroxybutyric acid وحمض أسيتو أسيتيك acetoacetic acid. ويدعى مجموع هذه المركّبات الثلاثة بالأجسام الكيتونية ketone bodies التي تخرج من الكبد إلى مجرى الدم فتزيد من حموضته، وتطرح مع البول، وقد يؤدي تراكمها في الدم إلى الإغماء في الأشخاص المصابين بالسكري، وربما الوفاة إذا لم تعالَج الحالة بسرعة.

3 - الكربوهيدرات وأخطاء الاستقلاب المرتبطة بها: تعدّ الكربوهدرات من أهم المواد العضوية المولدة للطاقة الحيوية. وينطلق استقلابها في خلايا الجسم من الغلوكوز الذي يدخل عدة مسالك استقلابية، أهمها الأكسدة وإنتاج الطاقة. ويتحول الفائض منه إلى غليكوجين يدخر في خلايا الكبد والعضلات، وقسم آخر يتحول إلى شحوم تخزن في النسج الشحمية وإلى حموض أمينية غير أساسية. وفي حال ضعف عبور الغلوكوز إلى داخل الخلايا يتراكم خارجها ويحصل فرط الغلوكوز hyperglycemia الذي يؤدي إلى ظهور أعراض داء السكري diabetes الذي ينجم عنه خلل في الضغط الحلولي (التناضحي) لسوائل الجسم، الذي من أهم مظاهره تكرار التبول polyuria والبيلة السكرية glycosurie والشعور بالعطش وانخفاض الضغط واعتلال شبكية العين.

وينجم داء السكري عن عوز الإنسولين نتيجة تخريب خلايا بيتا المنتجة للإنسولين في البنكرياس أو لانخفاض حساسية الأنسجة للإنسولين أو كلا الأمرين؛ مما يقلل من إمكانية عبور الغلوكوز إلى داخل الخلايا، وبالتالي لا يتم تحويله إلى طاقة؛ مما يؤدي إلى تراكم كميات زائدة منه في الدم في حين تبقى الخلايا متعطشة للطاقة. ومع مرور السنين تتطور حالة فرط سكر الدم إلى أضرار بالغة للأعصاب والأوعية الدموية والقلب والكلى وإلى العمى والقدم السكرية.

وفي حالة نقص الغلوكوز hypoglycemia في الدم تظهر اضطرابات في المنظومات المولدة للطاقة في الجسم تسبب ضعفاً عاماً ودوخة يمكنها أن تتطور إلى درجة الغشي syncope والغيبوبة coma وظهور آفات عصبية غير قابلة للشفاء.

4 - الاضطرابات الاستقلابية المكتَسَبَة: يوجد الكثير من المتغيرات البيئية الفيزيائية والكيميائية يمكنها أن تؤثر في الفعاليات الاستقلابية في الجسم، ويأتي في مقدمة هذه المتغيرات الغذاء، فإذا لم يحصل الفرد على حاجاته من المواد الغذائية - ولاسيما التي لا يستطيع بناءها في خلايا جسمه انطلاقاً من مواد أخرى - فقد يصاب بأمراض سوء التغذية. وقد وصفت لدى الإنسان قائمة تصل إلى ثلاثين مركّباً عضوياً (بعض الحموض الأمينية والڤيتامينات) وأكثر من عشرين عنصراً أساسياً لا بد له من الحصول عليها جاهزة من مصادر غذائية حيوانية أو نباتية للحفاظ على سلامة جسمه وضمان نموه الطبيعي، وإن نقص أيٍّ منها قد يسبب خللاً وظيفياً محدداً. فإذا لم يحصل الإنسان على الكميات الكافية من الحديد - مثلاً - فإنه يصاب بمرض فقر الدم، وإذا لم يحصل على حاجته من ڤيتامين A فسيصاب بمرض نقص المناعة والعشى الليلي وتباطؤ النمو في الأطفال.

وتسبب الأذيات البيئية كالعوامل المسببة للالتهاب (ڤيروسات وجراثيم وفطور وطفيليات) والعوامل الفيزيائية (إشعاعات وحرارة) وعوامل كيميائية (سموم ومركّبات دوائية) الكثير من الأمراض التي تنجم عن تأثير هذه العوامل في الفعاليات الاستقلابية، تُذكر منها أمراض كريات الدم البيض leucocytes diseases وانحلال الكريات الحمر، وتلك المؤثرة في المنظومات الاستقلابية للنسج المسببة للتجفاف dehydration نتيجة فقد الجسم للسوائل أو تلك المسببة للوذمات edema نتيجة احتباس السوائل في المنطقة المصابة الناجم عن تأثير هذه العوامل في عمل المضخات الشاردية لأغشية الخلايا.

وإن الكثير من العوامل الممرضة تسبب ارتفاعاً في حرارة الجسم المركزية؛ مما يرفع معدل الاستقلاب، ولكن إذا ارتفعت درجة حرارة المركز إلى مستوى يزيد على 40 - 41  oس تظهر في خلايا الدماغ اضطرابات بنيوية ووظيفية تؤدي إلى تخريب التفاعلات الاستقلابية لخلايا الدماغ؛ مما يؤدي إلى ظهور تشوش ذهني وهذيان وهلوسة وغياب المريض عن الوعي.

التصنيف : الفيزيولوجيا

النوع : الفيزيولوجيا

المجلد: المجلد الثاني

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية