Нарушения углеводного обмена

План.

1. Введение.
2. Нарушение гидролиза и всасывания углеводов.
3. Нарушение содержания углеводов в крови.
4. Нарушение межуточного обмена углеводов.

 

 

Введение.

Углеводы входят в состав живых организмов и вместе с белками, липидами и нуклеиновыми кислотамиопределяют специфичность их строения и функционирования. К углеводам относят соединения, обладающие разнообразными и зачастую сильно отличающимися функциями. Углеводы участвуют во многих метаболических процессах, но прежде всего они являются основными поставщиками энергии. На долю углеводов приходится примерно 75 % массы пищевого суточного рациона и более 50 % от суточного количества необходимых калорий. Однако неправильно сводить функцию углеводов только к энергетическому обеспечению процессов жизнедеятельности организма. Следует отметить и структурную роль углеводов. Так, в виде гликозаминогликанов углеводы входят в состав межклеточного матрикса. Большое число белков (ферменты, белки-транспортёры, белки-рецепторы, гормоны) — гликопротеины, углеводная составляющая которых повышает их специфичность. Например, различия в строении олигосахаридных фрагментов клеточной оболочки эритроцитов обеспечивают групповую принадлежность крови. Из углеводов в процессе метаболизма образуется большое число органических соединений, которые служат исходными субстратами для синтеза липидов, аминокислот, нуклеотидов. Производные углеводов — глюкурониды — участвуют в детоксикации ксенобиотиков и инактивации веществ эндогенного происхождения. Углеводы могут быть синтезированы в организме с использованием других метаболитов: некоторых аминокислот, глицерина, молочной кислоты. Углеводы нельзя считать незаменимыми компонентами пищи. Однако если исключить углеводы из диеты, то следствием может быть гипогликемия, для компенсации которой будут расходоваться белки и липиды. Таким образом, углеводы — обязательные пищевые компоненты, потому что помимо их основной энергетической функции (клеточные «дрова») углеводы участвуют во многих метаболических клеточных процессах.

 

Нарушение гидролиза и всасывания углеводов.

Углеводы, поступающие с пищей в виде полисахаридов, гидролизуются в желудочно-кишечном тракте под влиянием ферментов (амилаза, мальтаза и лактаза) до гексоз (глюкоза, фруктоза, галактоза) и пентоз. Последние, подвергаясь фосфорилированию в присутствии фермента гексокиназы и АТФ, поступают в кишечный эпителий, где под влиянием фермента глюзо-6-фосфатазы снова превращаются в моносахара и направляются в портальную систему. Основная масса углеводов всасывается после предварительного фосфорилирования. Такой механизм обеспечивает наиболее быстрое усвоение углеводов. Небольшая часть моносахаридов всасывается по принципу диффузии, не подвергаясь фосфорилированию.

Нарушение расщепления углеводов отмечено при развитии воcпаления, опухолей слизистой рта и желудочно-кишечного тракту печени, поджелудочной железы, при обших процессах типа перегревания, лихорадки, обезвоживания, шока, после резекции кишечника, а также при наследственных энзимопатиях.

Нарушение всасывания может происходить как вследствие раcстройств расщепления полисахаридов, так и в результате нарушения фосфорилировання углеводов. Последнее наблюдается при дефиците инсулина, глюкокортикоидов, отравлениях флоридзином и монойодацетатом.

При нарушении расщепления и всасывания углеводов возникае углеводное голодание, следствием чего может явиться активация компенсаторных реакций в виде гликогенолиза и липолиза как результат усиления эффектов контринсулярных гормонов. Поступление нерасшепленных углеводов в толстый кишечник приводит к усилению брожения.

 

 

 

 

Нарушения расщепления и всасывания углеводов
Причины	Гидролиз	Всасывание
	Воспаление, опухоли слизистой рта, поджелудочной железы, кишечника; лихорадка, перегревание, обезвоживание, резекция кишечника; наследственные энзимопатии; усиление перистальтики кишечника	Нарушения нервной и гуморальной регуляции желудочно-кишечного тракта (усиление перистальтики, стресс, дефицит инсулина, глкжокортикоидов, тироксина); отравления флоридзином, монойодацетатом
Механизмы	Дефицит гидролитических ферментов (амилазы, мальтазы, лактазы)	Нарушения расщепления и фосфорилирования углеводов
Изменения в организме	Последствия - углеводное голодание -> гипогликемия -> снижение синтеза гликогена в печени и мышцах, исхудание вследствие мобилизации жира из жировых депо. При нарушении расщепления - усиление брожения в толстом кишечнике. Компенсация - активация гликогенолиза, липолиза и глюконеогенеза.

 

 

 

Нарушение содержания углеводов в крови.

Содержание углеводов в портальной систе ме подвержено значительным колебаниям и во многом обусловлен приемом пищи. В крови углеводы представлены преимущественн глюкозой (60-100 мг%; или 3,33-5,55 ммоль/л), фруктозой и галактозой. В целом в крови взрослого человека содержится 80-120 мг% (4,44-6,66 ммоль/л) углеводов, у новорожденных детей - 130-50 мг%, грудных -70-90 мг%. Уровень сахара в крови регулируется инсулином и контринсулярными гормонами. Ниже представлены основные биологические эффекты инсулина и контринсулярных гормонов.

• Инсулин повышает проницаемость мембран клеток, активирует гексокиназу и тормозит глюкозо-6-фосфатазу. Активирует гликогенез в печени и мышцах, липогенез. Тормозит глюконеогенез в печени. Благодаря указанным эффектам уровень глюкозы в крови снижается.

• Глюкагон активирует фосфорилазу печени и распад гликогена до свободной глюкозы.

• Адреналин действует аналогично глюкагону и вызывает гликогенолиз в мышцах, где из-за отсутствия глюкозо-6-фосфатазы глюкозо-6-фосфат превращается в пировиноградную и молочную кислоты.

• Соматотропин активирует инсулиназу печени.

• Глюкокортикоиды активируют глюкозо-6-фосфатазу и тормозят эффекты гексокиназы. Активируют в печени глюконеогенез из аминокислот и лактата. Обладают пермиссивным эффектом для катехоламинов, которые вызывают гликогенолиз в печени и мышцах. Стимулируют тканевые катепсины и распад белка в мышцах, лимфоидных узлах и т. д.

• Тироксин активирует фосфррилазу и инсулиназу печени. Стимулирует тканевые катепсины и распад белка.

Изменения уровня углеводов в крови проявляются в виде гипер- и гипогликемии.

Увеличение уровня сахара в крови свыше 120 мг% (6,66 ммоль/л) (или глюкозы свыше 100 мг% ) называется гипергликемией. В условиях патологии она развивается при сахарном диабете, когда нарушается образование инсулина или чувствительность клеток к нему (инсулинрезистентные формы диабета), что одновременнс сочетается с активацией эффектов контринсулярных гормонов. Возможно развитие гипергликемии при изолированном увеличении одного или нескольких контринсулярных гормонов (стресс, опухоли альфа-клеток поджелудочной железы, эозинофильных клеток гипофиза, образующих соматотропин, при синдроме и болезни Иценко-Кушинга, гипертиреозе). Но и в этом случае гипергликемия вызывает напряжение, перенапряжение и истощение инсулярного аппарата поджелудочной железы. В основа механизма формирования гипергликемии лежит нарушение гормональной регуляции уровня углеводов в крови с преобладанием эффектов контринсулярных ropмонов.

Гипергликемия
Причины	Дефицит инсулина и повышение образования контринсулярных гормонов, гиперпродукция отдельных контринсулярных гормонов (гипертиреоз, болезнь и синдром Иценко-Кушинга, стресс, акромегалия и гигантизм), прием избыточного количества пищи
Механизмы	Снижение проницаемости клеточных мембран для глюкозы, активация глюкозо-6-фосфатазы, торможение гексокиназы, гликогенолиз, глюконеогенез
Последствия	При гипергликемии свыше 9,44-9,99 ммоль/л (170-180 мг%) глюкозурия. Гипергликемия при сахарном диабете сочетается с расстройствами других видов обмена (белкового, липидного, минерального)

 

Углеводы крови являются пороговыми веществами, т. е. при увеличении их в крови свыше 9.435-9.99 ммоль/л (170-180 мг%) реабсорбция в почках происходит не полностью, и глюкоза появляется в окончательной моче. Это явление получило название глюкозурией. Выделение глюкозы с мочой наблюдается и при почечном диабете, при котором активность гексокиназы в почках снижена. Фосфорилирование глюкозы нарушено, и она полностью не реабсорбируётся. Поэтому при почечном диабете уровень сахара в крови может оставаться нормальным или сниженным, но в результате нарушения реабсорбции глюкоза выделяется с мочой.

Гипогликемия характеризуется уменьшением уровня сахара в крови ниже 70 мг% (3,885 ммоль/ч). Это обусловлено преобладанием эффектов инсулина и чаше всего увеличением утилизации глюкозы (опухоль поджелудочной железы, передозировка инсулина, тяжелая мышечная работа), углеводным голоданием, дефицитом контринсулярных гормонов (гипотиреоз, бронзовая болезнь), увеличением выделения глюкозы с мочой, например, при почечном диабете, наследственной энзимопатии, когда в результате дефицита глюкозо-6-фосфатазы не происходит мобилизация гликогена из печени.

Важным механизмом развития гипогликемии является недостаточность эффектов контринсулярных гормонов. Пока процессы гликогенолиза, глюконеогенеза, инактивации инсулиназы печени достаточны, гипогликемия не развивается.

Снижение уровня глюкозы, являющейся важнейшим энергетическим субстратом, ведёт к уменьшению образования макроэргов. Это проявляется нарушением функций многих органов, но особенно нервной, мышечной и сердечно-сосудистой систем. Вот почему при снижении содержания углеводов в крови ниже 70 мг% (3.885 ммоль/л) наблюдаются повышенная возбудимость, слабость, тахикардия, а позже и брадикардия. При снижении уровня углеводов до 50-55 мг% (2.775-3.05 ммоль/л) появляются судороги, развивается гипогликемическая кома. Полное прекращение поступления глюкозы в мозг в течение 5-7 минут ведет к гибели нервных клеток. Причины, механизмы и последствия гипогликемии:

Гипогликемия
Причины	Углеводное голодание, увеличение количества инсулина, выделение глюкозы с мочой при почечном диабете, дефицит контринсулярных гормонов (гипотиреоз, бронзовая болезнь), гликогенозы, тяжелая мышечная работа
Механизмы	Недостаточное поступление в кровь глюкозы, недостаточность эффектов контринсулярных гормонов
Последствия	Нарушение функций органов и систем организма, особенно нервной, мышечной и сердечно-сосудистой систем, что проявляется тахикардией, мышечной слабостью, повышенной возбудимостью. При снижении углеводов до 50-55 мг% (2,78-3,05 ммоль/л) наблюдаются судороги и развитие гипогликемической комы

 

 

 

Нарушение межуточного обмена углеводов.

Нарушения межуточного обмена углеводов проявляются в виде изменений гликогенеза, гликолиза, гликогенолиза, глкжонеогенеза. Известно, что углеводы являются важнейшим энергетическим субстратом и служат источником энергии практическн во всех клеточных элементах. Однако наиболее интенсивный межуточный обмен углеводов происходит в печени, поперечно-полосатой мускулатуре и мозге. Очень важное значение в регуляции межуточного обмена принадлежит нейроэндокринным влияниям, особенно эффектам инсулина и контринсулярных гормонов. Так, в головном мозге глюкоза преимущественно окисляется и только в небольшом количестве превращается в молочную кислоту. Глюкоз является единственным источником энергии для нервной ткани, и поэтому недостаточное поступление или нарушение окисления ее вследствие гипоксии ведут к дефициту АТФ и расстройствам функции нервной системы.

В поперечно-полосатой мускулатуре расстройства межуточного обмена могут быть обусловлены гипоксией, гипогликемией, дефицитом инсулина. Эти состояния сопровождаются угнетением синтеза гликогена в мышцах. При гипоксии, а также при избыточной продукции глюкагона, глюкокортикоидов, катехоламинов, при тяжелой мышечной работе усиливается распад гликогена (гликогенолиз) в мышцах, но из-за отсутствия в них глюкозо-6-фосфатазы превращение гликогена и поступающей в мышцы глюкозы осуществляется путем усиления гликолиза с образованием пировиноградной и молочной кислот. Последняя в самой мышце частично ресинтезируется в глюкозу и гликоген и, кроме того, поступая в печень, также используется для образования глюкозы. Поэтому в условиях поражения печени и при усилении гликолиза в мышцах процесс ресинтеза глюкозы из молочной кислоты нарушается, что способствует формированию метаболического ацидоза.

Наиболее важное значение в межуточном обмене углеводов имеет печень. Именно в этом органе интенсивно осуществляются гликогенез, гликогенолиз, глюконеогенез, образование продуктов, принимающих участие в обезвреживании токсических веществ (например, глюкуроновой кислоты). Поэтому расстройства кровообращения и гипоксия, токсико-инфекционные процессы в печени, цирроз нарушают образование гликогена и глюкуроновой кислоты, усиливают превращение глюкозы по гликолитическому пути с увеличением количества пировиноградной и молочной кислот. Тормозится ресинтез глюкозы из молочной кислоты в цикле Кори. Нарушается использование глюкозы в пентозо-фосфатном цикле и, следовательно, синтез нуклеиновых кислот.