Регуляция содержания глюкозы в крови

В результате сложного взаимодействия ферментативных реакций углеводного обмена в организме поддерживается относительно постоянный уровень глюкозы в циркулирующей крови (3,5-6,0 ммоль/л), что обеспечивает нормальное функционирование органов. Значительную роль в этом сбалансированном равновесии содержания глюкозы в крови принадлежит печени.

После приема пищи у человека наблюдается кратковременная (не более 1,5-2 часов) гипергликемия. Печень при этом захватывает циркулирующие в крови моносахариды, превращая их в глюкозу, а затем в гликоген. Кратковременная алиментарная гипергликемия стимулирует выделение β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы инсулина.

Инсулин обладает целым спектром свойств, направленных на снижение концентрации глюкозы в крови:

1. Активирует поступление глюкозы в клетку.

2. Ускоряет ее катаболизм (распад) для целей энергообеспечения.

3. Ускоряет синтез гликогена в печени и мышечной ткани.

4. Ускоряет синтез жирных кислот и аминокислот из промежуточных продуктов распада углеводов.

5. Тормозит липолиз (распад липидов).

6. Тормозит гликогенолиз (распад гликогена с образованием глюкозы).

7. Тормозит глюконеогенез (образование глюкозы из аминокислот и жирных кислот).

При отсутствии поступления углеводов с пищей нормальный уровень глюкозы в крови поддерживается в первую очередь благодаря ее выделению в кровоток из печени. Развивающаяся при этом гипогликемия стимулирует выделение α-клетками островков Лангерганса клетками поджелудочной железы глюкагона, который также обладает несколькими важными функциями, направленными на восстановление уровня глюкозы в крови:

• Ускоряет распад гликогена в печени (гликогенолиз).

• Ускоряет глюконеогенез.

• Тормозит синтез белка и ускоряет протеолиз (с использованием продуктов распада белков для глюконеогенеза).

Этих эффектов глюкагона обычно бывает достаточно, чтобы в течение относительно длительного времени (до 24 часов) поддерживать уровень глюкозы в крови. При более длительном голодании активизируется гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система, что ведет к усилению секреции ряда гормонов: глюкокортикостероидов и адреналина, соматотропного гормона (СТГ) и др. Последние способствуют: усиленному распаду гликогена в печени, стимулируют использование жиров (β-окисление жирных кислот) в качестве основного субстрата энергообразования в клетке, тем самым способствуют уменьшению использования глюкозы для этих целей.

Нарушение каждого механизма регуляции может привести к серьезным патологическим сдвигам как в углеводном, так и в липидном обмене, что лежит в основе уменьшения толерантности организма к углеводам и формирования сахарного диабета.

Основными причинами гипергликемии являются:

1. Физиологическая гипергликемия (прием пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами, интенсивные физические упражнения, значительное напряжение, стресс).

2. Сахарный диабет I или II типа (недостаточная продукция инсулина или повышенная толерантность тканей к этому гормону).

3. Заболевания гипофиза, сопровождающиеся повышенной секрецией соматотропного гормона и АКТГ (опухоль гипофиза, болезнь Иценко-Кушинга, акромегалия).

4. Заболевания надпочечников, сочетающиеся с усиленной продукцией катехоламинов или глюкокортикостероидов (феохромоцитома и др.).

5. Тиреотоксикоз.

6. Заболевания поджелудочной железы (острый и хронический панкреатит, опухоли поджелудочной железы).

7. Побочное действие некоторых лекарственных препаратов (кортикостероиды, тироксин, АКТГ, адреналин, эстрогены, индометацин, большие дозы никотиновой кислоты, тиазидные диуретики, фуросемид и др.).

Наиболее частыми причинами гипогликемии являются:

1. Голодание (алиментарная гипогликемия).

2. Передозировка инсулина или сахароснижающих препаратов у больных сахарным диабетом.

3. Ульцерогенные аденомы поджелудочной железы, развивающиеся из α-клеток островков Лангерганса.

4. Тяжелые отравления мышьяком, хлороформом, алкогольная интоксикация и др., протекающие с угнетением функции печени, в том числе с нарушением процессов гликогенеза и глюконеогенеза.

5. Заболевания эндокринных органов (Аддисонова болезнь, гипотиреоз, гипопитуитаризм и др.).

6. Опухоли различной локализации (рак надпочечников, рак желудка, фибросаркома, первичный рак печени).

ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

Исследование углеводного обмена в клинике начинается с анализа мочи на присутствие в ней глюкозы и кетоновых тел. Одновременно проводится определение содержания глюкозы в крови.

Увеличение содержания глюкозы в крови выше пределов нормы носит название «гипергликемия», появление же глюкозы в моче именуется глюкозурией. Если в результате лабораторных исследований выявляется значительное повышение концентрации глюкозы в крови, наличие глюкозы и кетоновых тел в моче, этого достаточно для подтверждения диагноза сахарного диабета (СД).

Заболевания других внутренних органов не дают всей триады: гипергликемии, глюкозурии и кетонурии. Наличие кетовых тел в моче свидетельствует о грубых нарушениях не только углеводного, но и липидного обмена, что имеет место, главным образом, при заболеваниях поджелудочной железы. Углубленное изучение состояние углеводного обмена у больных проводится с применением функциональной пробы, так называемой сахарной нагрузки (тест толерантности к глюкозе).

Стойкая и выраженная гипергликемия чаще всего сопровождает сахарный диабет. Принято выделять инсулинозависимый сахарный диабет и инсулинонезависимый сахарный диабет или соответственно сахарный диабет I типа и сахарный диабет II типа.

Формирование сахарного диабета I типа связано, прежде всего, с нарушениями синтеза и обмена инсулина. Действие инсулина на обмен веществ, в том числе и на углеводный, весьма многообразно:

• Увеличиваются проницаемости для глюкозы плазматических мембран клеток мышц, жировой ткани, печени и других органов;

• Активируются ферменты гексокиназы и глюкокиназы, способствующих фосфорилированию глюкозы и таким образом способствуют ее утилизации;

• Индуцируется синтез ключевых ферментов гликолиза.

• Происходит стимуляция инсулином захвата жировой тканью глюкозы и превращения ее в жир,

• Уменьшается распад белка и активируется его синтез. Все перечисленные механизмы регуляции гомеостаза глюкозы обусловливают снижение содержания глюкозы в крови. Недостаточная секреция инсулина в кровь вызывает гипергликемию и глюкозурию.

Гипергликемия при сахарном диабете может быть разной степени выраженности: не превышающей 8,3 ммоль/л (легкая форма), достигающей 14 ммоль/л (заболевание средней тяжести) и свыше 14 ммоль/л (тяжелая форма). При гипергликемической коме содержание глюкозы в крови может увеличиваться до 60 ммоль/л.

В случае, если через 2,5 часа после приема пищи уровень глюкозы в крови оказывается в пределах 6,5-7,0 ммоль/л, то интервал этих значений рассматривается как пограничный. Содержание глюкозы в крови, превышающее 9,0 ммоль/л, обычно отражает недостаточную секрецию и/или активность инсулина.

Следует иметь в виду, что при лабильном течении сахарного диабета, которое наблюдается у длительно болеющих (особенно с детского возраста) людей, гипергликемия может сменяться гипогликемией. Вместе с тем, при тяжелом течении сахарного диабета, осложненном развитием диабетического гломерулосклероза (нефросклеротическая стадия заболевания), уровень глюкозы в крови может снижаться вплоть до нормы, несмотря на прогрессирующие нарушения углеводного обмена. Нормогликемия в таких случаях вызвана преобладанием действия антагонистов инсулина, нарушением проницаемости мембран клеток и другими факторами, способствующими переходу глюкозы из плазмы крови в клетки.

Гипергликемия вызывает гликозилирование различных белков – гемоглобина, альбумина, белков базальной мембраны, что приводит к изменению их свойств, повышению иммуногенности и развитию сосудистых поражений.

Избыток глюкозы «вступает» на сорбитоловый путь обмена, что приводит к отложению сорбита в мембранах клубочков почек (это обусловливает повышение почечного порога для глюкозы, исчезновение ее из мочи), в хрусталике глаза (вследствие чего развивается катаракта), в стенках сосудов (формируется артериолосклероз).

Уровень гликемии при тяжелых осложнениях СД может быть различным. Так, при кетоацидотической (кетоацидемической) коме он повышается до 16,55-19,42 ммоль/л, иногда достигая значения 33,3-55,5 ммоль/л. При этом глюкозурия сопровождается кетонемией и кетонурией. Реакция на ацетон в моче бывает резко положительной. При гиперосмолярной (некетонемической) коме в плазме (сыворотке) крови выявляется необычно высокий уровень глюкозы (более 33-44 ммоль/л), в моче определяется глюкоза, реакция же на ацетон - отрицательная или слабоположительная. Отмечается резкая гиперосмия плазмы (более 330 мосм/л, иногда доходящая до 400-500мосм/л), гипернатриемия, гиперхлоремия, гиперазотемия.

Гиперлактацидемическая кома при СД сопровождается значительным повышением уровня лактата (молочной кислоты) в крови и моче и менее выраженным - пирувата (пировиноградной кислоты). Уровень гликемии при этом незначительный или нормальный – в отличии от кетоацидемической при гиперлактацидемической коме нет ни гиперкетонемии, ни кетонурии.

Таким образом, для диагностики сахарного диабета важное определение содержание глюкозы в крови через 2 часа после обычного легкого завтрака, кетоновых тел в крови и моче, гликозилированных форм гемоглобина и альбумина (фруктозамина), триацилглицеринов.

Для дифференциальной диагностики используют различные нагрузочные пробы – тесты толерантности к глюкозе, пробы с адреналином, преднизолоном и др.

В моче здорового человека глюкоза практически не обнаруживается.

Профильтровавшись через мембрану клубочков, глюкоза вновь реабсорбируется в проксимальных канальцах нефронов. В этом процессе принимают участие ферменты гексокиназа (глюкокиназа), фосфорилирующая глюкозу, и щелочная фосфатаза. Под влиянием последней происходит отщепление остатка фосфорной кислоты и глюкоза поступает в кровоток. Через клубочки почек за сутки фильтруются 150-160 г глюкозы. Почечный порог для глюкозы составляет 7,8-8,9ммоль/л, по превышении которого глюкоза поступает в мочу.

Почечный порог глюкозы зависит от многих факторов: величины гипергликемии, продолжительности ее, состояния почек и многих других причин.

Различают две группы глюкозурии: гипергликемическую и нормогликемическую.

Гипергликемическая глюкозурия наблюдается при эндокринных заболеваниях (сахарный диабет, синдром Иценко-Кушинга, акромегалия, феохромоцитома, тиреотоксикоз); поражениях центральной нервной системы (инсульты, травмы, опухоли головного мозга, энцефалиты); заболеваниях поджелудочной железы (панкреатиты, опухоли, состояния после операции); болезнях печени (гепатиты, циррозы, гемохроматоз); заболеваниях сердечно-сосудистой системы (гипертонический криз, инфаркт миокарда); интоксикации (воспаление легких, инфекционные заболевания, диспепсии новорожденных, ожоги, отморожения, наркоз); лечении глюкокортикоидами и адренокортикотропным гормоном.

Потребление пищи, богатой углеводами, может вызвать алиментарную глюкозурию, которая исчезает через 2-3 часа после появления.

Нормогликемическая глюкозурия связана, главным образом, с нарушением реабсорбции глюкозы в почечных канальцах. Основными причинами ее являются интоксикация ртутью, окисью углевода, стрихнином, снотворными препаратами, хлороформом, кодеином и др. Нормогликемическая глюкозурия встречается при гломерулонефрите, хроническом пиелонефрите, нефросклерозе, диабетическом гломерулосклерозе, врожденных тубулопатиях (синдром Фанкони), беременности, почечном диабете (наследственная патология, вызванная генетически обусловленным изменением активности ферментов гексокиназы и щелочной фосфатазы, участвующих в реабсорбции глюкозы).

Вторичный почечный диабет часто отмечается у больных хроническим нефритом, особенно с проявлениями нефротического синдрома, при острой почечной недостаточности. В последнем случае глюкозурия является отражением патологического процесса, протекающего в самой почечной ткани.

Содержание глюкозы в моче больных сахарным диабетом может быть различным. При тяжелом течении сахарного диабета наблюдается высокая глюкозурия (100-120 г/л мочи). Вследствие столь значительной глюкозурии может развиться гипогликемия. К сахарному диабету иногда присоединяется почечная глюкозурия. В процессе лечения больных сахарным диабетом вначале нормализуется содержание глюкозы в крови, при этом в моче некоторое время продолжает обнаруживаться глюкоза.

Хотя глюкоза (как и белок) в моче здоровых людей обычными методами исследования не выявляется, она может обнаруживаться в ней при некоторых физиологических состояниях (физиологическая глюкозурия): при потреблении большого количества углеводов (алиментарная глюкозурия), после психоэмоционального напряжения (эмоциональная глюкозурия), а также от воздействия некоторых лекарственных препаратов (преднизолона, кофеина и др.).

Изменения обмена веществ при нейроэндокринных расстройствах, при светлоклеточном раке почек и других поражениях почек обусловливает патологическую глюкозурию.

Кетоновые тела в моче определяются при тяжело протекающем сахарном диабете. Они обнаруживаются также в моче больных акромегалией, при возникновении субарахноидальных кровоизлияний, черепно-мозговых травмах, возбуждении ЦНС, безуглеводной диете, голодании и критических состояниях.

При необходимости (если результаты крови и мочи пациентов не выявляют отклонений от нормы) углубленное исследование углеводного обмена производится путем постановки тестов толерантности к углеводам.