49 Вопрос

Основные углеводы пищи. Потребность в углеводах детей разного возраста. Возрастная характеристика процессов переваривания и всасывания углеводов. Роль ГЛЮТов, инсулинзависимые и инсулиннезависимые ткани. Врожденные патологии переваривания дисахаридов.

Основным источником углеводов организма являются углеводы пищи, к которым относится крахмал. Кроме того, в пище содержатся глюкоза, фруктоза, сахароза и лактоза.

Крахмал представляет собой разветвленный полисахарид, мономером которого является глюкоза. Мономеры линейных участков соединены α1.4-гликозидными связями, а в местах разветвления α1,6-связью. Цепи между участками ветвления содержат примерно 24 мономера. Крахмал поступает в организм в составе растительной пищи.

Лактоза содержится в молоке и является основным углеводом в питании грудных детей. Лактоза состоит из остатков D-галактазы и D-глюкозы, связанных β1,4-гликозидной связью.

Сахароза - дисахарид растений, особенно ее много в сахарной свекле и сахарном тростнике. В сахарозе остатки D-глюкозы и D-фруктозы соединены α,β1,2-гликозидной связью.

Мальтоза поступает с продуктами, в которых крахмал частично гидролизован (солод, пиво). Мальтоза состоит из двух остатков D-глюкозы, соединенных α1,4-гликозидной связью. Глюкоза и фруктоза являются моносахаридами и содержатся в меде и фруктах.

Норма углеводов в питании составляет 400-500 г в сутки. Углеводы обеспечивают более 50% калорий, необходимых человеку в сутки. Пищевые углеводы - полимеры и димеры - подвергаются перевариванию в пищеварительном тракте под действием ферментов, которые гидролизуют гликозидные связи и образуют мономеры, способные всасываться, поступать в кровь, а затем в

В основе патологии переваривания и всасывания углеводов могут быть причины двух типов:

• дефекты ферментов, участвующих в гидролизе углеводов в кишечнике;

• нарушение всасывания продуктов переваривания углеводов в клетки слизистой оболочки кишечника.

Таблица 7-1. Распределение белков-транспортёров глюкозы (ГЛЮТ)

Типы ГЛЮТ	Локализация в органах
ГЛЮТ-1	Преимущественно в мозге, плаценте, почках, толстом кишечнике
ГЛЮТ-2	Преимущественно в печени, почках, β-клетках островков Лангерханса, энтероцитах
ГЛЮТ-3	Во многих тканях, включая мозг, плаценту, почки
ГЛЮТ-4	В мышцах (скелетной, сердечной), жировой ткани
(инсулинзависимый)	Содержится в отсутствие инсулина почти полностью в цитоплазме
ГЛЮТ-5	В тонком кишечнике. Возможно, является переносчиком фруктозы.

В обоих случаях возникает осмотическая диарея, которую вызывают нерасщеплённые дисахариды или невсосавшиеся моносахариды. Эти невостребованные углеводы поступают в дистальные отделы кишечника, изменяя осмотическое давление содержимого кишечника. Кроме того, оставшиеся в просвете кишечника углеводы частично подвергаются ферментативному расщеплению микроорганизмами с образованием органических кислот и газов. Всё вместе приводит к притоку воды в кишечник, увеличению объёма кишечного содержимого, усилению перистальтики, спазмам и болям, а также метеоризму.

Термином "мальабсорбция" называют недостаточное всасывание переваренных продуктов углеводов. Но поскольку клинические проявления при недостаточном переваривании и всасывании сходны, то термином "мальабсорбция" называют оба вида нарушений.

Нарушение переваривания углеводов в кишечнике

Нарушения переваривания могут быть связаны как с недостаточной активностью отдельных дисахаридаз, так и с недостаточностью всего ферментативного комплекса, например сахара-зо-изомальтазного.

Известны наследственные и приобретённые формы недостаточности активности ферментов. Симптомы врождённых форм проявляются достаточно рано, например после первых кормлений грудным молоком (при дефиците лактазы), после перехода на искусственное вскармливание или при добавлении в рацион сахара и крахмала (при дефиците ос-амилазы или специфических дисахаридаз). В случае недостаточного лечения врождённые формы патологии сопровождаются хроническим дисбактериозом и нарушениями физического развития ребёнка.

Приобретённые формы патологии могут наблюдаться при кишечных заболеваниях, например гастритах, колитах, энтеритах. Следует заметить, что в этих случаях особенно заметно снижение активности лактазы. Как уже говорилось, активность лактазы в кишечнике ниже, чем других дисахаридаз, поэтому уменьшение её активности становится заметным для организма в первую очередь.

Дефицит лактазы у взрослых людей может иметь и другую причину. Возможно снижение экспрессии гена лактазы возрастного характера. Уже упоминалось, что активность лактазы у взрослых людей в норме значительно ниже, чем у детей. Поэтому снижение активности лактазы относительно уже имеющегося низкого уровня у отдельных людей может проявляться непереносимостью молока. Носителями патологии, связанной с дефицитом лактазы, являются чаще всего лица африканского и азиатского происхождения. Средняя частота данной формы патологии в странах Европы составляет 7-12%, в Китае - 80%, в отдельных районах Африки - до 97%. Подобные наблюдения распространения лактазной недостаточности связывают с исторически сложившимся рационом питания и отсутствием молочного скотоводства в упомянутых регионах. Примеры и причины нарушения переваривания дисахаридов перечислены в табл. 7-2.

Таблица 7-2. Нарушения переваривания дисахаридов

Причина заболевания	Клинические проявления и лабораторные данные
Наследственный дефицит лактазы	Встречается относительно редко. После приёма молока наблюдаются рвота, диарея, спазмы и боли в животе, метеоризм. Симптомы развиваются сразу после рождения.
Недостаточность лактазы вследствие снижения экспрессии гена фермента в онтогенезе	Характерна для взрослых и детей старшего возраста. Является следствием возрастного снижения количества лактазы. Симптомы непереносимости молока аналогичны наследственной форме дефицита лактозы.
Недостаточность лактазы вторичного характера	Это временная, приобретённая форма. Непереносимость молока может быть следствием кишечных заболеваний, например, колитов, гастритов. Кроме того, временный дефицит лактазы может быть следствием операций на ЖКТ.
Наследственная недостаточность сахаразо-изомальтазного комплекса	Проявляется, когда в рацион детей добавляют сахарозу и крахмал. Больные дети обычно неохотно едят сладкое. После нагрузки сахарозой отмечается незначительная гипергликемия. Другие сахара (глюкоза, фруктоза, лактоза) переносятся хорошо.
Приобретённая недостаточность сахаразо-изомальтазного комплекса	Может возникать вследствие кишечных заболеваний. Проявляется диспепсией, провоцируемой крупами, крахмалом, а также пивом и другими напитками на основе солода.

Существуют редкие формы нарушения переваривания углеводов. Например, известна наследственная недостаточность трегалазы, которая проявляется диспепсией после употребления грибов, содержащих трегалозу.

В отдельных случаях мальабсорбция может быть вызвана несколькими причинами. Например, после операции на желудке возможны ухудшение смешивания пищи с пищеварительными соками, снижение их секреции, ускорение прохождения пищи через кишечник, колонизация бактериями слепой и приводящей петель.

50 вопрос

Сахар крови и основные биохимические механизмы, определяющие его величину. Изучение углеводного обмена методом сахарной нагрузки. Гипергликемия, глюкозурия, почечный порог для глюкозы, почечный диабет. Виды сахарных кривых в норме и при патологии обмена углеводов.

Концентрация глюкозы в крови=3,3-5,5 ммоль/л. после приема углеводной пищи уровень глюкозы повышается в течение 1 часа

В сохранении постоянного уровня сахара в крови большую роль играет печень. При обильном поступлении сахара в организм его излишек откладывается в печени и вновь поступает в кровь, когда сахар в крови падает. В печени углеводы содержатся в виде гликогена.

При употреблении в пищу крахмала сахар в крови заметным изменениям не подвергается. При поступлении значительного количества (150-200г) обычного сахара или глюкозы сахар в крови резко повышается.

Такое повышение сахара в крови называется пищевой или алиментарной гипергликемией. Избыток сахара выводится почками, и в моче появляется глюкоза.

биохимические механизмы, определяющие его величину- гликогенез и глюкогенез.

Гликогенез: Прежде всего глюкозаподвергаетсяфосфорилированиюпри участииферментагексокиназы, а впечени– и глюкокиназы. Далее глюкозо-6-фосфат под влияниемферментафосфоглюкомутазыпереходит в глюкозо-1-фос-фат:

Образовавшийся глюкозо-1-фосфат уже непосредственно вовлекается в синтез гликогена. На первой стадии синтеза глюкозо-1-фосфат вступает во взаимодействие с УТФ (уридинтрифосфат), образуя уридиндифосфатглюкозу (УДФ-глюкоза) ипирофосфат. Даннаяреакциякатализируетсяферментомглюкозо-1-фосфат-уридилилтрансферазой (УДФГ-пирофосфорилаза):

Глюкозо-1-фосфат + УТФ < = > УДФ-глюкоза + Пирофосфат.

На второй стадии – стадии образования гликогена– происходит перенос глюкозного остатка, входящего в состав УДФ-глюкозы, на глюкозидную цепьгликогена(«затравочное» количество). При этом образуется α-(1–>4)-связь между первыматомомуглеродадобавляемого остаткаглюкозыи 4-гидроксильной группой остаткаглюкозыцепи. Этареакциякатализируетсяферментомгликогенсинтазой. Необходимо еще раз подчеркнуть, чтореакция, катализируемая гликогенсинтазой, возможна только при условии, что полисахаридная цепь уже содержит более 4 остатков D-глю-козы.

Образующийся УДФ затем вновь фосфорилируется в УТФ за счет АТФ, и таким образом весь цикл превращений глюкозо-1-фосфата начинается сначала.

Распад гликогена и глюкогенез: Известно, что фосфоролитический распад играет ключевую роль в мобилизации полисахаридов.

Фосфорилазы переводят полисахариды(в частности,гликоген) из запасной формы в метаболически активную форму; в присутствии фосфорилазыгликогенраспадается с образованием фосфорного эфираглюкозы(глюкозо-1-фосфата) без предварительного расщепления на более крупные обломкимолекулыполисахарида. В общей форме этуреакциюможно представить в следующем виде:

(C₆H₁₀O₅)_n+ H₃PO₄–> (C₆H₁₀O₅)_n–1+ Глюкозо-1-фосфат,

где (С₆Н₁₀О₅)_n означает полисахаридную цепь гликогена, а (С₆Н₁₀О₅)_n-1,– ту же цепь, но укороченную на один глюкозный остаток.

На рис. 10.1 изображены процесс распада гликогенадо глюкозо-1-фосфата и участие в этом процессецАМФ.Ферментфосфорилаза существует в двух формах, одна из которых (фосфорилаза а) активна, в то время как другая (фосфорилаза b) обычно неактивна. Обе формы могут диссоциировать на субъединицы. Фосфорилаза b состоит из двух субъединиц, а фосфорилаза а – из четырех. Превращение фосфо-рилазы b в фосфорилазу а осуществляетсяфосфорилированиембелка:

2 Фосфорилаза b + 4 АТФ–> Фосфорилаза а + 4АДФ.

Катализируется эта реакцияферментом- киназой фосфорилазы b. Установлено, что эта киназа может существовать как в активной, так и в неактивной форме. Неактивная киназа фосфорилазы превращается в активную под влияниемферментапротеинкиназы(киназа киназы фосфорилазы), и не простопротеинкиназы, а цАМФ-зависимойпротеинкиназы.

Активная форма последней образуется при участии цАМФ, которая в свою очередь образуется изАТФпод действиемферментааденилатциклазы, стимулируемой, в частности,адреналиномиглюкагоном. Увеличение содержанияадреналинавкровиприводит в этой сложной цепиреакцийк превращению фосфорилазы b в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождениюглюкозыв виде глюкозо-1-фосфата из запасногополисахаридагликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу b катализируетсяферментомфосфатазой(этареакцияпрактически необратима).

Образовавшийся в результате фосфоролитического распада гликогенаглюкозо-1-фосфат превращается под действиемфосфоглюкомутазыв глюкозо-6-фосфат. Для осуществления даннойреакциинеобходима фосфо-рилированная формафосфоглюкомутазы, т.е. ее активная форма, которая образуется, как отмечалось, в присутствии глюкозо-1,6-бисфосфата .

Образование свободной глюкозыиз глюкозо-6-фосфата впеченипроисходит под влиянием глюкозо-6-фосфатазы. Данныйферменткатализирует гидролитическое отщеплениефосфата:

Рис. 10.2. Распад и синтез гликогена в печени

Жирными стрелками указан путь распада, тонкими - путь синтеза. Цифрами обозначены ферменты: 1 - фосфорилаза; 2 - фос-фоглюкомутаза; 3 - глюкозо-6-фосфатаза; 4 -гексокиназа(глюкокиназа); 5 - глюко-зо-1-фосфат-уридилтрансфераза; 6 - глико-генсинтаза.

Заметим, что фосфорилированная глюкозав противоположность неэтерифицированнойглюкозене может легко диффундировать изклеток.Печеньсодержит гидролитическийферментглюкозо-6-фосфатазу, который и обеспечивает возможность быстрого выходаглюкозыиз этого органа. Вмышечной тканиглюкозо-6-фосфатаза практически отсутствует.

Можно считать, что сохранение постоянства концентрацииглюкозывкровиявляется результатом одновременного протекания двух процессов: поступленияглюкозывкровьизпечении потребления ее изкровитканями, где она используется в первую очередь как энергетический материал. Втканях(в том числе впечени) распадглюкозыпроисходит двумя основными путями: анаэробным (при отсутствиикислорода) и аэробным, для осуществления которого необходимкислород.

Тест толерантности к глюкозе: проводится для выявления скрытого сахарного диабета и определения пациентов "группы риска".

-исследование проводят утром натощак

-После первого взятия крови из пальца обследуемый принимает внутрь 75 г глюкозы в 250 мл воды

-исследование проб крови натощак и через 30, 60, 90 и 120 минут после приема глюкозы.

Здоровые: натощак меньше 5,5, после 2 часов меньше 7,8 ммоль/л;

Нарушенная толерантность: натощак больше 6,1; ч/з 2 часа 7,8-11,1 ммоль/л

Сахарный диабет: натощак больше 6,1; ч/з 2 часа больше 11,1

Гипергликемия-высокий уровень сахара в крови (повышенная жажда,Головные боли, Частое мочеиспускание,Потеря веса) возникает не только при заболевании поджелудочной железы, но и при гипофизарных заболваниях, опухолях коркового вещества надпочечников, гиперфункции щитовидной железы, во время беременности, при органических поражениях ЦНС, расстройствах мозгового кровообращения, тяжелых поражениях печени.

Глюкозурия-наличие глюкозы в моче. В норме моча не содержит глюкозы, поскольку почки способны реабсорбировать (возвращать в кровоток) весь объём глюкозы. Глюкозурия является сипмтомом декомпенсированного сахарного диабета как результат патологического увеличения концентрации глюкозы в крови. Как временное явление может возникнуть при некоторых острых инфекционных и нервных заболеваниях, после приступов эпилепсии, сотрясения мозга. Глюкозурией сопровождаются отравления морфином, хлороформом, фосфором.

Почечный порог для глюкозы представляет собой уровень сахара крови, при котором глюкоза начинает выделяться с мочой (составляет 9-10 ммоль/л). У многих взрослых больных диабетом, особенно при длительном его течении, почечных порог для глюкозы может существенно повышаться. В этом случае значительное повышение сахара крови не будет сопровождаться выделением сахара с мочой. С другой стороны, у некоторых больных диабетом, чаще у детей и беременных женщин, почечных порог для глюкозы понижается. В результате, у таких больных сахар в моче появляется даже тогда, когда его уровень в крови нормален.

Низкий порог = 7 ммоль/л Нормальный = 9 ммоль/л Высокий = 11 ммоль/л

Почечный диабет – состояние, при котором глюкоза обнаруживается в моче при нормальной гликемии. Здесь глюкозурия обусловлена недостаточной резорбцией глюкозы в почечных канальцах нефрона.

Виды сахарных кривых в норме и при патологии обмена углеводов. Некоторое представление о состоянии интермедиарного обмена углеводов дает изучение гликемической кривой периферической крови в период пищеварения. Максимальный подъем гликемической кривой наступает большей частью уже через 30 минут после приема пищи; через час кривая начинает снижаться и приблизительно через 2 часа возвращается к норме или отмечается даже кратковременная и незначительная гипогликемия; чем моложе ребенок, тем слабее выражена у него пищеварительная гипергликемия. Это указывает на повышенную выносливость детей к углеводам. Действительно, у грудного ребенка лактозурия наступает при назначении ребенку 3,5—4 г молочного сахара на 1 кг веса, тогда как у взрослого — уже при нагрузке 1 г на единицу веса. К различным углеводам выносливость у детей далеко не одинакова; она меняется в зависимости от индивидуальных особенностей ребенка, его возраста, состояния питания, состояния желудочно-кишечного тракта, от концентрации вводимого сахара, а также и от особенностей других одновременно назначаемых ребенку пищевых ингредиентов.

Восходящая часть гликемической кривой, по-видимому, отчасти отражает состояние желудочно-кишечного тракта, в частности всасывания моносахаридов, и главным образом характеризует процесс гликогенолиза. Нисходящий отрезок до некоторой степени характеризует функцию гликогенообразования (рис. 43, а). При повторной нагрузке сахаром при нормальном течении межуточных процессов углеводного обмена второго подъема, как правило, не бывает (рис. 43, б). Конечно, на гликемической кривой отражается совокупность весьма различных моментов обмена веществ, а не только одних углеводов. Рис. 43. Гликемическая кривая у здорового ребенка. а — при однократной нагрузке сахаром; б — при двукратной нагрузке сахаром.

Конфигурация сахарных кривых крови у детей отличается меньшим постоянством, чем у взрослых, и значительно видоизменяется в зависимости от характера даваемой ребенку пищи, главным образом от корреляции белков, жиров и углеводов. Это указывает на крайнюю лабильность и определенную напряженность углеводного обмена в детском возрасте.

Углеводный обмен при сахарном диабете характеризуется следующими особенностями:

1. резко снижен синтез глюкокиназы, которая при диабете почти полностью исчезает из печени, что ведет к уменьшению образования глюкозо-6-фосфата в клетках печени. Этот момент наряду со сниженным синтезом гликогенсинтетазы обусловливает резкое замедление синтеза гликогена. Происходит обеднение печени гликогеном. При недостатке глюкозо-6-фосфата тормозится пентозофосфатный цикл;

2. активность глюкозо-6-фосфатазы резко возрастает, поэтому глюкозо-6-фосфат дефосфорилируется и поступает в кровь в виде глюкозы;

3. тормозится переход глюкозы в жир;

4. понижается прохождение глюкозы через клеточные мембраны, она плохо усваивается тканями;

5. резко ускоряется глюконеогенез - образование глюкозы из лактата, пирувата, аминокислот жирных кислот и других продуктов неуглеводного обмена. Ускорение глюконеогенеза при сахарном диабете обусловлено отсутствием подавляющего влияния (супрессии) инсулина на ферменты, обеспечивающие глюконеогенез в клетках печени и почек: пируваткарбоксилазу, глюкозо-6-фосфатазу и др.

Таким образом, при сахарном диабете имеют место избыточная продукция и недостаточное использование глюкозы тканями, вследствие чего возникает гипергликемия. Содержание сахара в крови при тяжелых формах может достигать 4-5 г/л (400-500 мг%) и выше. При этом резко возрастает осмотическое давление крови, что ведет к обезвоживанию клеток организма. В связи с обезвоживанием глубоко нарушаются функции центральной нервной системы (гиперосмолярная кома).

Сахарная кривая при диабете по сравнению с таковой у здоровых значительно растянута во времени.