Обмен углеводов в норме и при патологии.

 Для оценки состояния углеводного обмена проводят однократное и многократное определение глюкозы, определение продуктов метаболизма углеводов – молочной и пировиноградной кислот, а также активности отдельных ферментов  углеводного обмена. В моче определяют глюкозу и кетоновые тела. Несмотря не то, что в крови присутствуют фруктоза, рибоза, дезоксирибоза, гликоген, а также следы сахароза, лактозы, галактозы, маннозы, о состоянии углеводного обмена судят по уровню глюкозы в крови.

 Глюкоза является основным энергетическим субстратом. Источником глюкозы для организма служат углеводы пищи и эндогенное производство глюкозы преимущественно печенью. В печени происходят процессы гликогенолиза  (расщепление  гликогена под действием фермента фосфорилазы) и глюконеогенеза (синтез глюкозы из лактата, глицерина, аминокислот). Концентрация глюкозы в крови зависит от соотношения выброса ее в кровоток и утилизация тканями. Концентрация глюкозы в норме жестко контролируется, и у здоровых людей редко падает ниже 2,5 ммоль/л или превышает 8,0 ммоль/л, независимо от того, голодал ли человек или недавно принимал пищу.

У здоровых людей снижение уровня глюкозы в крови вызывает усиление распада гликогена в печени (гликогенолиз), вследствие чего, концентрация глюкозы в крови возвращается к своему исходному уровню. Если содержание глюкозы в крови увеличивается, например, после приема пищи, в печени происходит усиленный синтез гликогена (гликогеногенез), и уровень глюкозы в крови вновь выравнивается.

Поступившая с пищей глюкоза запасается в виде гликогена, используется при голодании. Хотя концентрация глюкозы в крови снижается при длительном голодании, а запасов гликогена хватает примерно на 24 часа, примерно через 72 часа концентрация глюкозы стабилизируется на постоянном уровне и сохраняется в течение долгих дней. При этом основным источником глюкозы становиться глюконеогенез, а кетоновые тела, образующиеся из жиров, становятся основным энергетическим субстратом.

Факторы, поддерживающие гомеостаз глюкозы в организме.

      Ткани различных органов потребляют из крови различное количество глюкозы. Для клеток нервной ткани, эритроцитов и надпочечников глюкоза – это единственный источник энергии. Метаболизм глюкозы на уровне клеток во многом зависит от гормонального статуса организма. 

Основная роль в регуляции углеводного обмена принадлежит инсулину, который способствует проникновению глюкозы через клеточные мембраны и усиливает тем самым поступление глюкозы из крови в ткани. Там происходит либо окисление глюкозы, либо отложение в виде гликогена (печень, мышцы, почки), либо превращение в жиры и аминокислоты.

Инсулин – единственный гормон, снижающий уровень глюкозы в крови.

Все остальные гормоны, участвующие в регуляции уровня глюкозы, называются контринсулярными.

Глюкагон, гормон, вырабатываемый a клетками островков Лангерганса, активирует фосфорилазу печени (фермент, катализирующий расщепление гликогена), обусловливает гипергликемию.

Адреналин, гормон мозгового слоя надпочечников, также активирует фосфорилазу, усиливая образование глюкозы из гликогена, что приводит к повышению ее концентрации в крови.

Глюкокортикоиды, гормоны коры надпочечников, способствуют образованию углеводов из гликогенных аминокислот, глицерина и лактата, угнетают окисление глюкозы и тем самым увеличивают ее концентрацию в крови.

Тиреоидные гормоны усиливают всасывание углеводов из кишечника, вызывают гликогенолиз, снижая содержание гликогена в печени, увеличивают концентрацию глюкозы в крови.

Гипергликемический эффект проявляют гормоны передней доли гипофиза: СТГ, АКТГ, ТТГ. 

Основными симптомами, характеризующими патологию  углеводного обмена, являются: гипергликемия, гипогликемия и глюкозурия. 

Гипергликемия – повышение уровня глюкозы в крови.

Гипергликемия делится на 2 вида:

А) инсулярную, связанную с недостаточностью инсулина в организме или обусловленные неэффективностью его действия;

Б) экстраинсулярную, не зависящую от влияния инсулина (см. схему 1)

Гипогликемия – снижение содержания глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л  – чаще всего связана с абсолютным или относительным повышением уровня инсулина в крови. При уровне глюкозы в крови ниже 2,5 ммоль/ л может развиться гипогликемическая кома.

Первичная гиперинсулинемия возникает, например, при инсулинпродуцирующих опухолях островков Лангерганса поджелудочной железы.

Вторичная гиперинсулинемия развивается у больных с поражением печени, ЖКТ, ЦНС, при недостаточности контринсулярных гормонов, передозировка инсулина у больных сахарным диабетом, нервные и физические перегрузки, и.т.д.

Глюкозурия. В моче здорового человека глюкоза практически не обнаруживается. В суточной моче может содержаться до 125 – 130 мг глюкозы.

В почках профильтрованная глюкоза в норме полностью реабсорбируется в проксимальных канальцах нефронов, но при концентрации в крови, превышающих 9 - 10 ммоль/л (почечный порог глюкозы), вся глюкоза не может быть реабсорбирована, и часть ее появляется в моче. Почечный порог может быть неодинаковым у разных людей.

Различают следующие виды глюкозурий: физиологическую и патологическую, которая в свою очередь делится на нормогликемическую (связанную с поражением почечного фильтра) и  связанную с гипергликемией (схема 1).

Среди других причин нарушения углеводного обме­на следует назвать некоторые наследственные заболе­вания, приводящие к изменению синтеза ферментов. К ним относятся гликогенозы, галактоземия и некото­рые другие.

Гликогенозы объединяют группу наследственных заболеваний, в основе которых лежат нарушения деятельности ферментов, катализирующих процессы распада гликогена. Как известно, гликоген в значи­тельных количествах накапливается в печени и мыш­цах, однако пути его распада там различны. Так, в печени гликоген распадается в основном до свободной глюкозы, которая поступает в кровь. Происходит это благодаря действию  фермента  глюкозо-6-фосфатазы, обнаруженной только в печени. В мышцах распад гликогена идет до образования лактата и сопровожда­ется накоплением энергии в виде АТФ, необходимой для мышечного сокращения.

Другим типом гликогеноза является врожденная недостаточность фосфорилазы в печени.                    В результате этой патологии, во-первых, тормозится распад гликогена до глюкозы, которая не поступает в кровь, и развивается гипо­гликемия со всеми присущими ей симптомами. Во-вторых, имеет место гиперлипемия — высокое содер­жание в крови и печени липидов, что проявляется ожирением печени, ацидозом, задержкой роста. Не­достаточность фосфорилазы в скелетных мышцах при­водит к тому, что гликоген в них не расщепляется и при постоянно идущем синтезе накапливается. В ре­зультате снижается продукция АТФ и мышечная ра­ботоспособность, отмечаются мышечная слабость, бо­ли, судороги при физической работе. Врожденное отсутствие глюкозо-6-фосфатазы в печени (болезнь Гирке) приводит к недостаточному образованию сво­бодной глюкозы (гипогликемии), повышению распада жиров, накоплению жирных кислот, холестерина и липопротеидов в крови. В печени накапливается глюкозо-6-фосфат, который распадается с образовани­ем лактата и пирувата. Выброс их в кровь приводит к сдвигу рН в кислую сторону и развитию ацидоза. Основные симптомы данной патологии связаны с нару­шенной деятельностью печени, почек, слизистой обо­лочки тонкой кишки.

Известны и другие типы гликогенозов, имеющие в основе нарушение деятельности ферментов, катализи­рующих распад гликогена (амило-1,6-глюкозидаза, фосфоглюкомутаза и др.).