Нарушение промежуточного обмена углеводов
В организме человека в клетках содержатся запасы углеводов в виде животного крахмала – гликогена. В крови находится глюкоза. Поступая в клетки, глюкоза связывается с остатком фосфорной кислоты, с образованием глюкозо-6-фосфата, с которым и происходят все дальнейшие химические превращения.
Поступающая в клетку глюкоза распадается тремя путями: анаэробным (гликолиз) до молочной кислоты, в цикле Кребса до углекислого газа, воды, в пентозо-фосфатном цикле.
Схема № 1
Пути распада глюкозы в клетке
гликоген
из клетки
глюкоза в клетку глюкозо-6-фосфат глюкоза
крови
ПЕНТОЗО-
пировиноградная ФОСФАТНЫЙ
кислота ПУТЬ
НАДФ Н2
молочная Ацетил-КоА ВЖК
кислота пентозы
ЩУК лимонная РНК, ДНК
кислота
ЦИКЛ синтез белка
КРЕБСА
По различным причинам в клетке могут произойти изменения всех путей распада глюкозы.
3.1Усиление гликолиза происходит в том случае, если ослаблено окисление в цикле Кребса по причинам:
1.Во всех случаях дефицита кислорода (анемии, патология органов дыхания, кровообращения и др.).
2.При недостатке окислительных ферментов по любой причине.
3.При интоксикации аммиаком, связывающим кислоты цикла Кребса.
При ослаблении окисления в цикле Кребса снижается образование АТФ. Чрезмерное усиление работы этого пути обмена углеводов может быть при нарушениях обмена, приводящих к повышению содержания дегидрогеназ, например, при гипервитаминозе Д. И тогда повышение содержания НАДФ вызывает распад лимонной кислоты, что вторично блокирует работу цикла Кребса. Углеводы могут не поступать в цикл Кребса также при дефиците витамина В1, активная группа которого входит в состав дегидрогеназы пировиноградной кислоты. В этом случае пировиноградная кислота не переходит в Ацетил – КоА. Происходит накопление лактата и пирувата. Накопление пирувата происходит во всём организме, в том числе и в мозговой ткани, в которой в норме пирувата почти нет. Это вызывает сильную интоксикацию.
3.2.Гликолиз. В гепатоците 2/3 глюкозы окисляется по этому пути, который становится доминирующим источником энергии в условиях гипоксии. Гликолиз у животных и человека может происходить во многих типах клеток, но его значение для разных органов различно. Так, в усиленно работающих скелетных мышцах резко усиливается анаэробный путь синтеза АТФ и в мышцах накапливается молочная кислота, уровень которой может достигать 20 ммоль/л. В то время, как после ночного сна, количество молочной кислоты в крови составляет 1-2 ммоль/л. В клетках злокачественных опухолей гликолиз в 300 раз выше, чем в нормальных тканях. Для клеток сердечной мышцы, мозга, почек гликолиз имеет меньшее значение. Небольшое увеличение содержания молочной кислоты в тканях при активации гликолиза вызывает расширение сосудов, улучшая их кровоснабжение. Но значительное увеличение молочной кислоты вызывает развитие метаболического ацидоза с выраженными токсическими явлениями.
Гормональный контроль гликолиза: инсулин стимулирует гликолиз, тиреоидные гормоны стимуляторы ключевых ферментов гликолиза, СТГ – ингибитор ферментов гликолиза.
3.3.Работа пентозо-фосфатного цикла (анаэробного катаболизма глюкозы) может быть ослаблена и усилена. Ослабление окисления глюкозы в пентозном цикле может быть результатом дефицита витамина В1, вызывающим дефицит транскетолазы, запускающей пентозное окисление. В результате недостаточной работы этого цикла уменьшается освобождение водорода и количества НАДФН2, а также снижается количество образующихся пентоз. НАДФН2 способствует синтезу жирных кислот из Ацетил-КоА, а пентозы – рибоза, дезоксирибоза идут на синтез нуклеиновых кислот – РНК и ДНК. Поэтому при недостаточности пентозного цикла нарушается синтез ( мало Н2 ) высших жирных кислот ( ВЖК ) и синтез белка ( мало РНК и ДНК ).
В гепатоците 1/3 глюкозы окисляется по этому пути. Ещё более активен он в лактирующей молочной железе, в стероидпродуцирующих органах, жировой ткани, лейкоцитах. Этот путь активируется при подготовке к делению клетки, а гликолиз активируется при интенсивной функции зрелых клеток.
Усиление пентозного цикла может быть при избытке в организме глюкокортикоидов, инсулина, витамина В1, эстрогенов и др. И, как следствие этого, усиление синтеза жира и ожирение.