Пластическое значение катаболизма глюкозы

При ка­таболизме глюкоза может выполнять пластические функции. Метаболиты гликолиза ис­пользуются для синтеза новых соединений. Так, фруктозо-6ф и 3-ФГА участвуют в образовании рибозо-5-ф (компонент нуклеотидов); 3-фосфоглицерат может включаться в синтез ами­нокислот, таких как серии, глицин, цистеин. В печени и жировой ткани Ацетил-КоА исполь­зуется при биосинтезе жирных кис­лот, холестерина, а ДАФ для синтеза глицерол-3ф.

Механизмы переключения анаэробного пути распада углеводов на аэробный – эффект Пастера. Энергетический баланс аэробного окисления моносахаридов до СО₂ и Н₂О.

Эффект Пастера – снижение скорости потребления глюкозы и накопления лактата в присутствии кислорода.

Эффекта Пастера объясняется наличием конкуренции между ферментами аэробного (ПВК ДГ, ПВК карбоксилаза, ферменты цепи окислительного фосфорилирования) и анаэробного (ЛДГ) пути окисления за общий метаболит ПВК и кофермент НАДН₂.

• Без О₂ митохондрии не потребляют ПВК и НАДН₂, в результате их концентрация в цитоплазме повышается и они идут на образование лактата. Так как анаэробный гликолиз дает из 1 глюкозы только 2 АТФ, для образования достаточного количества АТФ необходимо много глюкозы (в 19 раз больше чем в аэробных условиях).

• В присутствии О₂, митохондрии выкачивают ПВК и НАДН₂ из цитоплазмы, прерывая реакцию образования лактата. При аэробном окислении из 1 глюкозы образуется 38 АТФ, соответственно для образования достаточного количества АТФ необходимо мало глюкозы (в 19 раз меньше чем в анаэробных условиях).

В результате аэробного окисления глюкозы образуется 38 (36) АТФ, из них: 4 АТФ в реакциях субстратного фосфорилирования, 34 (32) АТФ в реакциях окислительного фосфорилирования. КПД аэробного окисления составит 65%.

Биохимические причины и механизмы развития острых осложнений сахарного диабета: гипер- и гипо-гликемической и ацидотической комы.

Диабетическая кома представляет собой преходящее нарушение сознания вследствие метаболических (обменных) расстройств, вызванных сахарным диабетом. Различают два вида комы при сахарном диабете: гипогликемическую (обусловленную пониженным содержанием глюкозы в крови) и гипергликемическую (собственно диабетическую), развивающуюся вследствие высокой концентрации глюкозы в крови больного. Сахарный диабет представляет собой эндокриннообменное заболевание, в основе которого лежит абсолютная или относительная недостаточность инсулина — гормона, вырабатываемого в поджелудочной железе

Гипергликемия – повышение уровня глюкозы в крови выше 6,1 ммоль/л. Гипергликемия бывает физиологической и патологической.

Причины физиологической гипергликемии:

1) алиментарная, при употреблении легкоусвояемых углеводов. Не превышает 11 ммоль/л, нормализуется в течение 3 часов;

2) стрессорная, под действием катехоламинов, глюкокортикоидов, вазопрессина;

3) кратковременные физические нагрузки.

Причины патологической гипергликемии:

1) судороги при эпилепсиях, столбняке;

2) эндокринные нарушения. Гиперпродукция контринсулярных гормонов (гипертириоз, синдромы Кушинга и Кона), абсолютный или относительный дефицит инсулина (сахарный диабет).

3) ЧМТ.

Гипогликемия Гипогликемия снижение уровня глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л. Гипогликемия бывает физиологической и патологической.

Причины физиологической гипогликемии: 1) алиментарная, при голодании; 2) длительная физическая нагрузка.

Причины патологической гипогликемии: 1) эндокринные нарушения при избытке инсулина (инсулинома – доброкачественная опухоль β-клеток, передозировка инсулина у больных СД) или недостаточности контринсулярных гормонов (гипотиреоз, дефицит глюкокортикоидов); 2) гликогенозы, агликогенозы, препятствующие гликогенолизу; 3) печеночная недостаточность, связанная с низкой активностью глюконеогенеза; 4) почечная недостаточность, связанная с врожденной патологией реабсорбции глюкозы (почечный диабет); 5) отравления монойодацетатом (вызывает глюкозурию).

Гипогликемия возникает при резком снижении концентрации сахара в крови больных, получающих инсулин, и представляет главную опасность для пациентов на инсулинотерапии. Однако изредка она возникает и у больных, принимающих сахароснижающие таблетки. Состояние гипогликемии приходится переживать большинству больных, даже при хорошей компенсации сахарного диабета. В легкой форме гипогликемия проявляется незначительно выраженным недомоганием, но при развитии тяжелой формы наступает потеря сознания и возникает угроза жизни больного. Причины гипогликемии многообразны. у всех больных, получающих инсулин, закономерно отмечаются периоды как высокой, так и низкой концентрации глюкозы в крови. Однако временные интервалы снижения уровня глюкозы в крови индивидуальны, поэтому каждый больной сахарным диабетом, как правило, знает, когда у него появляются начальные сипмтомы гипогликемии. Основными причинами гипогликемии являются нарушение режима питания, в том числе потребление недостаточного количества или с большим опозданием углеводов (отсроченный прием пищи), чрезмерная физическая нагрузка, избыточное введение препаратов инсулина (ошибки в дозировании), передозировка таблетированных сахаропонижающих препаратов, прием алкоголя, рвота или понос, снизившаяся потребность организма в инсулине (например, при снижении веса), наличие гормональной опухоли (инсулинома). Нередко снижение глюкозы в крови отмечается у вновь выявленных больных в начальные сроки от начала лечения инсулином после достижения компенсации состояния. Объясняется это тем, что в связи с улучшением состояния на фоне впервые начатой инсулинотерапии при выраженных резервах организма потребность в препарате существенно снижается. Если больной ощущает надвигающиеся симптомы гипогликемии, он должен немедленно принять 10—20 г сахара (глюкозу в таблетках, конфеты, варенье). Если симптомы не исчезают, необходимо повторно принять сахар и вызвать «Скорую помощь». Из-за возможности внезапного развития гипогликемии все больные всегда должны носить с собой кусочки сахара, сладости, таблетки глюкозы. При оказании первой помощи в домашних условиях можно также ввести внутримышечно 1 мг глюкагона, который быстро повышает содержание глюкозы в крови. Больным сахарным диабетом, склонным к гипогликемии, рекомендуется иметь в доме глюкагон и хранить его в легкодоступном и известном родственникам и соседям месте. Гипогликемическая кома Гипергликемия – повышение уровня глюкозы в крови выше 6,1 ммоль/л. Гипергликемия бывает физиологической и патологической.

Причины физиологической гипергликемии:

1) алиментарная, при употреблении легкоусвояемых углеводов. Не превышает 11 ммоль/л, нормализуется в течение 3 часов;

2) стрессорная, под действием катехоламинов, глюкокортикоидов, вазопрессина;

3) кратковременные физические нагрузки.

Причины патологической гипергликемии:

1) судороги при эпилепсиях, столбняке;

2) эндокринные нарушения. Гиперпродукция контринсулярных гормонов (гипертириоз, синдромы Кушинга и Кона), абсолютный или относительный дефицит инсулина (сахарный диабет).

3) ЧМТ.

К гипогликемии наиболее чувсвительна кора (дифференцированные клетки) головного мозга, менее чувствительны центры продолговатого мозга, в которых находятся центры дыхания и сердечнососудистой деятельности. Поэтому гибель клеток коры головного мозга у больных сахарным диабетом (частичная или полная декортикация) может наступить при сохраненном дыхании и кровообращении. Гипогликемическая кома может развиваться в результате многих описанных ранее причин, но чаще всего наблюдается у больных сахарным диабетом при избыточном введении им инсулина (инсулиновая кома) или сахаропонижающих сульфаниламидных препаратов (особенно в сочетании с салицилитами, этионамидом) на фоне недостаточного потребления углеводов. Возникновению гипогликемической комы у больных сахарным диабетом способствуют алкоголизм, наличие почечной или сердечной недостаточности, а также интенсивная мышечная нагрузка. Гипогликемическая кома может развиваться практически внезапно, однако чаще ей предшествуют другие проявления гипогликемии — значительная слабость, чувство голода, бледность кожи, холодный пот, тремор конечностей. К предвестникам комы относятся также чувство страха, сердцебиение, Дрожь во всем теле, иногда двоение в глазах (диплопия), также может отмечаться нарушение глотания. Непосредственно перед развитием комы отмечается нарушение психики, напоминающее алкогольное опьянение, что может послужить причиной диагностических ошибок. Начало комы проявляется неадекватным поведением, двигательным или психимоторным возбуждением, появлением клонических и тонических судорог, галлюцинаций, оглушенности, быстро переходящей в сопор. Опасной ошибкой является оценка гипогликемической комы как гипергликемической. В клинической практике необходимо придерживаться следующего правила: если трудно определить вид комы, то вначале лучше расценить ее как гипогликемическую. Введение при гипогликемии инсулина может быть непоправимым. И напротив, внутривенное введение 20 мл 40%-ной глюкозы может быть использовано как способ дифференциальной диагностики: при гипогликемической коме состояние больного улучшится, при гипергликемической коме введение глюкозы отрицательного влияния не окажет. Кроме того, отличать (дифференцировать) гипогликемическую кому необходимо от алкогольной, уремической (наблюдающейся при почечной недостаточности), интоксикационной (возникающей при различных отравлениях), эпилепсии, а также от нарушений мозгового кровообращения — инсультов (сама гипогликемическая кома может осложниться нарушением мозгового кровообращения). Больные в состоянии гипогликемической комы подлежат госпитализации в эндокринологическое или терапевтическое отделение стационара. Лечение гипогликемической комы состоит в быстром внутривенном введении 40—80 мл 40%-ного раствора глюкозы (при необходимости повторном), последующем подкожном введении 0,5—1,0 мл 0,1%-ного раствора адреналина. Интенсивная терапия проводится под постоянным контролем уровеня глюкозы в крови находящегося в коме пациента. Больным, длительное время находящимся в состоянии гипогликемической комы, требуется введение маннитола (осмотический диуретик) и дексаметазона (глюкокортикостероид) для лечения отека мозга.

Кетоацидотическая кома возникает при СД I типа, когда концентрация кетоновых тел становится выше 100 мг/дл (до 400-500мг/дл).

Гиперкетонемия приводит к:

1) ацидозу, который блокирует активность большинства ферментов, в первую дыхательных, что вызывает гипоксию и снижение синтеза АТФ.

2) гиперосмолярности, которая приводит к дегидратации тканей и нарушению водно-электролитного равновесия, с потерей ионов калия, натрия, фосфора, магния, кальция, бикарбонатов.

Это при определенной выраженности и вызывает коматозное состояние с падением артериального давления и развитием острой почечной недостаточности.

Биохимические механизмы развития хронических осложнений сахарного диабета: нейропатий, микро- и макроангиопатий и связанных с ними метаболических и клинических проявлений и последствий, профилактика.

Поздние осложнения СД неспецифичны (возникают при разных видах СД), к ним относятся:

1. макроангиопатия (атеросклероз крупных артерий);

2. нефропатия;

3. ретинопатия;

4. нейропатия;

5. синдром диабетической стопы.

Главная причина поздних осложнений сахар­ного диабета является гипергликемия, гиперлипидемия и гиперхолестеринемия. Они приводят к повреждению кровеносных сосудов и нарушению функций различных ор­ганов и тканей путем гликозилирования белков, образования сорбитола и активации атеросклероза.

1. Неферментативное гликозилирование белков. Глю­коза взаимодействует со свободными аминогруппами белков с образованием Шиффовых оснований, при этом белки изменяют свою конформацию и функции. Степень гликозилирования белков зависит от скорости их обнов­ления и концентрации глюкозы.

При гликозилировании кристаллинов - белков хрусталика, образуют мно­гомолекулярные агрегаты, увеличивающие пре­ломляющую способность хрусталика. Прозрач­ность хрусталика уменьшается, возникает его помутнение, или катаракта.

При гликозилировании белков (протеогликаны, коллагены, гликопротеины) базальных мембран нарушается их обмен, соотношение и структурная организация, происходит утолщение базальных мембран и развитие ангиопатий.

Макроангиопатии проявляются в поражени­ях крупных и средних сосудов сердца, моз­га, нижних конечностей. Гликозилированные бел­ки базальных мембран и межклеточного матрикса (коллагена и эластина) снижают элас­тичности артерий. Гликозилирование в сочетании с гиперлипидемией гликозилированных ЛП и гиперхолестеринемией является причиной активации атеросклероза.

Микроангиопатии — результат повреждения капилляров и мелких сосудов. Проявляют­ся в форме нефро-, нейро- и ретинопатии.

Нефропатия развивается примерно у трети больных СД. Признаком ранних стадий нефропатии служит микроальбуминурия (в пределах 30—300 мг/сут), которая в дальнейшем развивается до класси­ческого нефротического синдрома, характери­зующегося высокой протеинурией, гипоальбуминемией и отёками.

Ретинопатия, самое серьёзное осложнение са­харного диабета и наиболее частая причина сле­поты, развивается у 60-80% больных СД. На ранних стадиях развивается базальная ретинопатия, которая проявляется в крово­излияниях в сетчатку, расширении сосудов сет­чатки, отёках. Если изменения не затрагивают жёлтого пятна, потеря зрения обычно не проис­ходит. В дальнейшем может развиться пролиферативная ретинопатия, проявляющаяся в ново­образовании сосудов сетчатки и стекловидного тела. Ломкость и высокая проницаемость ново­образованных сосудов определяют частые кро­воизлияния в сетчатку или стекловидное тело. На месте тромбов развивается фиброз, приводя­щий к отслойке сетчатки и потере зрения.

Биохимическая диагностика нарушений углеводного обмена. Глюкозотолерантный тест, его проведение и оценка в возрастном аспекте.

Диагностика сахарного диабета

Диагноз сахарного диабета ставят на основе классических симптомов са­харного диабета — полиурии, полидипсии, полифагии, ощущения сухости во рту.

Биохимическими признаками СД являются:

• Уровень глюкозы натощак в капиллярной крови выше 6,1 ммоль/л;

• Уровень С-пептида натощак менее 0,4 ммоль/л – признак СД I типа.

• Тест с глюкагоном. Натощак определяется концентрация С-пептида (в норме >0,6 ммоль/л), затем 1мг глюкагона вводят внутривенно, через 6 минут определяется концентрация С-пептида (в норме >1,1 ммоль/л).

• Наличие глюкозурии (определяют для контроля лечения);

• Глюкозотелерантный тест (ГТТ), проводится при отсутствии клинических симптомов СД, когда концен­трация глюкозы в крови натощак соответству­ет норме. Признак СД - уровень глюкозы в плазме крови выше 11,1 ммоль/л через 2 ч после сахарной нагрузки;

Определение толеран­тности к глюкозе Обследуемый принимает раствор глюкозы (250-300 мл воды + глюкоза 1 г на 1 кг массы тела). Концентрацию глю­козы в крови измеряют в течение 2-3 ч с интервалами в 30 мин. 1 — у здорового человека; 2 — у больного сахарным ди­абетом.

Для оценки компенсации СД определяют:

• В норме уровень гликозилированного гемоглобина НbА_1с не более 6% от общего содержания Hb, при компенсированном СД НbА_1с < 8,5%;

• альбуминурии. В норме альбуминов в моче < 30 мг/сут. При сахарном диабете до 300 мг/сут.

Поскольку СД II типа развивается значительно медленнее, классические клинические симптомы, гипергликемию и дефицит инсулина диагности­руют позднее, часто в сочетании с симптомами поздних осложнений сахарного диабета.

Глюкозотолерантный тест (ГТТ) — лабораторный метод исследования, применяемый в эндокринологии для диагностики нарушения толерантности к глюкозе (предиабет) и сахарного диабета. По способу введения глюкозы различают:

• пероральный

• внутривенный глюкозотолерантный тест.