Дыхание Куссмауля при сахарном диабете

Исследование, проведенное группой ученых из Медицинской школы Пенсильванского университета и опубликованное в журнале Американской медицинской ассоциации (JAMA), проливает новый свет на механизмы дыхания Куссмауля, характерного симптома диабетического кетоацидоза (DC). Используя компьютерное моделирование и экспериментальные исследования на животных, ученые смогли продемонстрировать ключевую роль метаболических изменений, связанных с кетоногенезом, в развитии гипервентиляции у пациентов с ДК.

В исследовании подчеркивается, что традиционное понимание дыхания Куссмауля сосредоточено на буферной функции гипервентиляции, которая приводит к вытеснению накопленной молочной кислоты и кетокислот из крови, нормализуя рН крови. Однако новая работа показывает более сложную и многофакторную картину.

Ключевым выводом исследования является то, что повышение уровня ацетоацетата, одного из продуктов кетогенеза, оказывает прямое стимулирующее воздействие на хеморецепторы, расположенные в продолговатом мозге, ответственные за контроль частоты и глубины дыхания. Это стимулирует дыхательный центр, что приводит к характерному глубокому, быстрому и учащенному дыханию, известному как дыхание Куссмауля.

В рамках моделирования в компьютерной системе ученые продемонстрировали, как увеличение концентрации ацетоацетата в клетках синаптической щели влияет на активность рецепторов в дыхательном центре, провоцируя гипервентиляцию.

Экспериментальные данные на животных, получавших инсулин и имитировавших ДК, подтвердили полученные на компьютере результаты. Было установлено, что у подопытных животных с тяжелым кетоацидозом наблюдается значительное увеличение частоты дыхательных движений, что коррелирует с концентрацией ацетоацетата в крови. Когда метаболический путь кетогенеза подавлялся или уровень ацетоацетата снижался, гипервентиляция уменьшалась.

Это открытие расширяет наше понимание патофизиологии DC и указывает на новый терапевтический подход. Ученые предполагают, что, помимо коррекции нарушений обмена веществ, регулирование концентрации ацетоацетата в крови может стать дополнительным инструментом в лечении кетоацидоза, помогая контролировать гипервентиляцию и снижать риск осложнений.

Необходимы дальнейшие исследования с участием пациентов с ДК для подтверждения результатов в клинической практике и оценки потенциальной эффективности целенаправленного снижения концентрации ацетоацетата при терапии кетоацидоза.