Этапы углеводного обмена

1. Расщепление полисахаридов, поступающих в организм с пищей, в двенадцатиперстной кишке и в верхнем отделе тонкого кишечника до моносахаридов и всасывание их в кровь – подробно о нарушениях переваривания и всасывания углеводов см. в учебнике стр.272-273.

2. Депонирование углеводов в виде гликогена в печени и в мышцах, и виде триглицеридов в жировой ткани – более 90% всосавшихся моносахаров попадают в кровеносное русло и затем в печень, где превращаются в гликоген (обеспечивая таким образом процессы гликогенеза), примерно 20% углеводов через лимфатическую систему с током лимфы разносятся по всем тканям организма.

Нарушение этапа депонирования углеводов заключается:

· в снижении депонирования глюкозы в виде гликогена - а) ↓ синтеза гликогена при заболеваниях печени (гепатиты, отравления фосфором CCl ¾, гипоксии, гипо- и авитаминозах В¼ и С, эндокринных расстройствах – СД, болезни Аддисона, тиреотоксикозе, ↓ тонуса п.н.с.), когда гепатоциты не способны синтезировать гликоген; б) при наследственных заболеваниях – агликогенозе и гликогенозе 0, характеризующихся дефектом фермента гликогенсинтетазы, наследуемом по аутосомно-рецессивному типу; в) вследствие усиления распада гликогена (гликогенолиза) в условиях возбуждения ЦНС, лихорадке, стрессе.

· в повышении депонирования – сюда относят варианты патологического депонирования гликогена, в результате наследственных дефектов ферментов синтеза или распада гликогена (известны 12 типов гликогенозов см. в учебнике стр. 274-275)

Одним из наиболее важных нарушений 2 этапа углеводного обмена является гипогликемия.

3. Промежуточный обмен углеводов включает в себя все превращения углеводов с момента их поступления в клетку до образования конечных продуктов распада СО и НО:

- гликолиз – анаэробное окисление глюкозы до пирувата и лактата;

- аэробный распад глюкозы – окислительное декарбоксилирование пирувата до ац-КoА (необходимо помнить, что коферментом прируват- и α– кетоглутаратдегидрогиназных ферментативных комплексов, катализирующих окислительное декарбоксилирование этих АК, является витамин В₁);

- ЦТК - для отдельных ферментов также необходим кофермент – витамин В₁;

- пентозофосфатный цикл или шунт, поставляющий НАДФ Н, необходимый для синтеза ЖК, холестерина, и, в конечном итоге, стероидных гормонов, и рибозо-5-фосфат, который может использоваться в биосинтезе РНК и ДНК;

 

Нарушения промежуточного обмена заключаются в переключении аэробных путей метаболизма глюкозы на анаэробный распад, что наблюдается при:

· гипоксии

· анемии

· патологии системы дыхания и ССС

· гипоавитаминозах В₁ и С

· заболеваниях печени

К последствиям нарушения 3 этапа обмена углеводов относят: а) метаболический ацидоз, вследствие накопления лактата и пирувата; б) ↓ ац-КoА, а значит и ↓ образования АТФ, НАDF H и ↓ синтеза ацетилхолина; в) ↓ активности пентозофосфатного цикла, приводящее к ↓ синтеза холестерина ЖК, НК, гормонов.

4. Выделение глюкозы почками и ее реабсорбция – нарушения этого этапа заключаются в уменьшении фильтрации глюкозы при почечной недостаточности или при ↓ кровоснабжения почек, когда глюкоза будет отсутствовать в моче даже при гликемии, превышающей почечный порог (8,8-9,9 ммоль/л), так как в этих условиях фильтруется меньше глюкозы и она вся успевает реабсорбироваться в проксимальных канальцах почек и, с другой стороны, в уменьшении реабсорбции глюкозы в случае нефропатии, когда глюкоза может появиться в моче даже в условиях нормогликемии, в связи с этими фактами, только по уровню глюкозы в моче нельзя ставить диагноз СД.

 

Регуляция углеводного обмена.

Уровень глюкозы в крови является важнейшим фактором гомеостаза организма в целом и критерием адекватности регуляции углеводного обмена. Нормальный уровень гликемии поддерживается работой ЦНС, кишечника, печени, почек, поджелудочной железы, надпочечников, жировой ткани и других органов.

При нарушении углеводного обмена могут развиваться состояния гипергликемии (концентрация глюкозы > 5,5 ммоль/л) и гипогликемии (концентрация глюкозы < 3,3 ммоль/л).

Нервная регуляция осуществляется центральными механизмами - в гипоталамусе посредством работы «сахарного» центра - экспериментально показано - «сахарный» укол в эту область приводит в гипергликемии; и периферическими – так, возбуждение с.н.с. приводит к ↑ уровня глюкозы в крови, так как освобождается адреналин из мозгового вещества надпочечников и стимулирует процесс гликогенолиза, а возбуждение п.н.с. приводит к ↓ уровня глюкозы в крови, так как стимулирует выделение инсулина в поджелудочной железе.

Гуморальная регуляция уровня глюкозы в крови осуществляется инсулином с одной стороны и контринсулярными гормонами с другой.

В организме существуют инсулинзависимые ткани, в которых инсулин ↑ проницаемость клеток для глюкозы, посредством взаимодействия со специфическим рецептором на мембране. К ним относятся:

· скелетные мышцы

· жировая ткань

· соединительная ткань

· клетки крови

· лимфатическая система.

К инсулиннезависимым тканям, где глюкоза поступает в клетки с помощью других специфических рецепторов и переносчиков, относятся:

· ЦНС

· надпочечники

· гонады

· ткани глаза.

Промежуточное положение занимают ткани, где глюкоза проникает в клетку обоими путями - это печень, почки и сердце.

Повышают уровень глюкозы в крови следующие гормоны – глюкагон, адреналин, АКТГ, глюкокортикоиды, СТГ, ТТГ, тироксин, и только единственный гормон в организме – инсулин – понижает уровень глюкозы крови.

Инсулин – полипептид, состоящий из 2 аминокислотных цепей (А и В-цепи), соединенных 2 дисульфидными мостиками. Инсулин видоспецифичный гормон, поэтому коммерческий «человеческий инсулин» производится из инсулина свиньи посредством замены аланина на треонин на карбоксильном конце В-цепи.

Инсулин синтезируется в виде неактивной полипептидной В-цепи проинсулина и сохраняется в таком виде в гранулах β-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы.

Стимуляция секреции инсулина осуществляется по уровню субстрата – концентрации глюкозы в крови (норма – 3,3 – 6,6 ммоль/л) путем участия глюкозы в обменных процессах внутри β-клеток.

Кроме глюкозы секрецию инсулина β-клетками увеличивают гастроинтестинальные пептиды: холецистокинин, желудочный интестинальный пептид, секретин, вазоинтестинальный пептид, а также глюкагон – гормон, вырабатываемый α –клетками поджелудочной железы, АК, СЖК. Подавляют секрецию инсулина соматостатин, простагландины.

Метаболическое действие инсулина комплексное, включает 8 эффектов (их знать - учебник на стр. 278), на обмен глюкозы, липидов, белков, НК.

Эффекты инсулина: 1) ↑ проницаемость клеточных мембран в мышцах и жировой ткани для глюкозы, ионов натрия, калия, АК, для кетоновых тел в мышцах; 2) усиление в печени гликогенеза посредством активации гликогенсинтетазы; 3) активирует фермент гексокиназу, фосфорилирующую глюкозу; 4) снижает гликогенолиз, подавляя активность фосфатазы и фосфорилазы; 5) уменьшает активность ферментов глюконеогенеза; 6) усиливает синтез триглицеридов из углеводов; 7) активирует синтез белка; 8) ускоряет использование глюкозы в ЦТК и ПФШ.

Таким образом, инсулин является анаболическим гормоном, оказывая антикатаболическое действие в обмене веществ.

Сахарный диабет – это группа метаболических заболеваний, характеризующихся гипергликемией, которая является результатом дефектов секреции инсулина, действия инсулина или обоих этих факторов.

Или другое определение: СД – хронический метаболический синдром, характеризующийся гипергликемией, глюкозурией и связанными с ними нарушениями обмена веществ, развитие которого обусловлено абсолютной или относительной недостаточностью инсулина в организме, приводящей к нарушению углеводного, жирового, белкового обмена и глубокой дезорганизации внутриклеточного метаболизма.

Еще вариант определения: Сахарный диабет – клинический синдром хронической гипергликемии и глюкозурии, обусловленный абсолютной или относительной инсулиновой недостаточностью, приводящий к нарушению обмена веществ, поражению сосудов (различные ангиопатии), нейропатии и патологическим изменениям в различных органах и тканях.

Со времени исследований О. Минковского и Дж. Меринга (1889-1892 гг.), которые вызывали диабет у собак путем удаления у них поджелудочной железы, установлено, что недостаточность секреции инсулина является одним из факторов, необходимых для развития диабета.

Сахарный диабет приобрел размеры эпидемии практически во всех странах мира среди всех неинфекционных заболеваний. Количество больных сахарным диабетом удваивается каждые 15 лет и по данным ВОЗ в настоящее время в мире насчитывается около 175 млн. больных сахарным диабетом, а к 2010 г. их количество может увеличиться до 240 млн. человек. В промышленно развитых странах Америки и Европы распространенность сахарного диабета составляет 5-6% среди населения этих стран и имеет тенденцию к дальнейшему повышению, особенно в возрастных группах старше 40 лет. В России на 01.01.2001г. насчитывалось по обращаемости более 2 млн. больных, из которых около 16тыс. детей; 8,5 тыс. – подростков; и около 2 млн. взрослых больных диабетом I и II типа. Проведенные в предыдущие годы выборочные эпидемиологические исследования в разных регионах России показывают, что фактическая распространенность сахарного диабета типа II среди населения превышает регистрируемую распространенность этой болезни в 3-4,5 раза. Следовательно, миллионы больных сахарным диабетом находятся долгие годы вне зоны ответственности здравоохранения, в результате чего у них развиваются тяжелые сосудистые осложнения, являющиеся причиной инвалидизации и высокой смертности больных сахарным диабетом.

В соответствии с исследованиями последних лет комитет экспертов ВОЗ по сахарному диабету (1985) рекомендовал классификацию сахарного диабета, которая применяется во всех странах мира.

 

Классификация сахарного диабета (ВОЗ, 1985)