Лабораторные показатели и клиническая симптоматика при сахарном диабете.
ПАТОЛОГИЯ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ.
Классификация сахаров.
Углеводы - это соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Сложные углеводы могут включать в состав азот и серу. Углеводы составляют основную часть питания человека и являются главным источником энергии в организме. Полное окисление углеводов сопровождается образованием углекислого газа, воды и энергии в виде АТФ.
Углеводы делятсяна три основных класса:
I. Моносахариды содержат от 3 до 9 атомов углерода. Для диагностики имеют значение
триозы (лактат, пируват );
пентозы (рибоза, дезоксирибоза);
гексозы (D-глюкоза, , D-галактоза, D-фруктоза, D-манноза).
Лактат ( молочная кислота) и пируват (пировиноградная кислота) содержат 3 атома углерода и являются промежуточными продуктами обмена углеводов.
Рибоза и дезоксирибоза содержат 5 атомов углерода, входят в состав нуклеиновых кислот, макроэргических фосфатов (АТФ, ГТФ, и др.), коферментов (НАД, НАДФ, ФАД, КоА и др).
Гексозы или простые сахара содержат 6 атомов углерода и представляют основной источник энергии в организме. Простые сахара обладают оптической активностью и вращают плоскость поляризованного света вправо и влево. В организме человека включаются в метаболизм только правовращающие изомеры (D-изомеры). Оптическая активность сахаров используется для определения их содержания в моче с помощью поляриметра.
II. Олигосахариды содержат небольшое число (2-9) моносахаридов. Для диагностики наибольшее значение имеют дисахариды - олигосахариды, включающие 2 сахара:
- сахароза или свекловичный сахар, состоит из глюкозы и фруктозы, связанных a-гликозидными связями,
- лактоза или молочный сахар, состоит из глюкозы и галактозы, связанных b-гликозидными связями:
- мальтоза или солодовый сахар, состоит из 2-х молекул глюкозы, связанных a-гликозидными связями,
III. Полисахариды составляют большинство сахаров в природе. Различают
1) гомополисахариды, состоящие из одного вида сахара. К ним относятся:
- крахмал - основной полисахарид растительного происхождения, состоящий из повторяющихся остатков мальтозы. Углевод представляет смесь амилозы - сахара с длинной неразветвленной цепью, и амилопектина - сахара с более короткой разветвленной цепью.
-целлюлоза представляет высокомолекулярный неразветвленный полисахарид, состоящий из остатков глюкозы, связанных b-гликозидными связями, что предотвращает ее расщепление пищеварительными соками, содержащими a-амилазу.
-гликоген - сильно разветвленный полисахарид животного происхождения с ветвлением через 8-12 остатков глюкозы, что обеспечивает его хорошую растворимость.
2) гетерополисахариды кроме простых сахаров содержат их производные - гексуроновые кислоты, гексозамины, дезоксисахара. Примерами гетерополисахаридов могут служить гепарин, сиаловые кислоты, гиалуроновая кислота и др.
Обмен углеводов в норме.
Углеводы в составе продуктов питания поступают в ротовую полость, где в слабощелочной среде под действием фермента a-амилазы слюны начинают расщепляться до олигосахаридов. Дальнейшее переваривание углеводов продолжается в щелочной среде тонкого кишечника под действием a-амилазы поджелудочной железы. Конечный продукт расщепления - дисахариды, которые превращаются в моносахариды при участии специальных ферментов, связанных с мембранами клеток кишечного эпителия: сахаразы, расщепляющей сахарозу, лактазы, расщепляющей лактозу, и мальтазы и изомальтазы, расщепляющих мальтозу и изомальтозу соответственно.
В виде моносахаридов углеводы всасываются клетками кишечного эпителия путем облегченной диффузии, а глюкоза и галактоза еще и путем активного транспорта (с затратой энергии). Для поступления глюкозы в клетку необходим инсулин, гормон пептидной природы, вырабатываемый b-клетками островкового аппарата поджелудочной железы.
Поступившая в клетку глюкоза для включения в тот или иной вид обмена превращается в активную форму - фосфорилируется:
гексокиназа
глюкоза + АТФ ----------------® глюкозо-6-фосфат + АДФ
Фосфорилирование глюкозы во всех тканях происходит при участии фермента гексокиназы (ГК), а в печени - глюкокиназы. В активированной форме глюкоза подвергается следующим основным превращениям:
1.Окисление с образованием энергии.
С6Н12О6 + 6О2 ® 6СО2 +6Н2О +38 АТФ
Окисление осуществляется в 3 этапа:
1.1. Анаэробный распад глюкозы (гликолиз) включает 1-ый этап окисления в отсутствие кислорода. Конечными продуктами окисления является пируват, который превращается в ацетил-КоА, лактат и синтезируется 2 молекулы АТФ. Образование лактата характерно при недостатке кислорода, например, в мышцах при активной работе, и в эритроцитах, так как превращение пирувата происходит в митохондриях, а они в эритроцитах отсутствуют.
1.2. Образование ацетил-КоА, ключевого продукта, позволяющего осуществлять взаимные превращения белков, жиров и углеводов.
1.3. Аэробное окисление ацетил-КоА в реакциях цикла Кребса и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования. Биологический смысл окисления - образование энергии в виде АТФ (всего 36 молекул).
2.Пентозный путь характерен для большинства тканей. Биологический смысл пути заключается в образовании пентоз для синтеза ДНК, РНК и коферментов, и в образовании восстановленной формы НАДФ - НАДФН, необходимой в качестве донатора водорода в реакциях синтеза.
3. Гликогенез -синтез гликогена, осуществляется в большинстве органов и тканей: печени, мышцах и других тканях, кроме нервной. Гликоген представляет депонированную форму глюкозы.
4.Образование триглицеридов в печени и жировой ткани при избыточном потреблении углеводов.
Поступившая в клетки кишечника глюкоза остается в необходимом количестве на нужды клетки, а остальная ее часть переправляется через межклеточную жидкость в кровь и обеспечивает потребности других органов. Однако глюкоза при поступлении в клетку сразу фосфорилируется. Механизм немедленного фосфорилирования глюкозы необходим для сохранения глюкозы в клетке. Известно, что фосфорилированные соединения не могут поступать ни в клетку, ни из клетки. Для выхода глюкозы из клетки необходим фермент, позволяющий отщепить фосфатную группу. Таким ферментом является глюкозо-6-фосфатаза, которая содержится только в трех тканях организма: эпителии кишечника, печени и почках, и только эти органы способны выделять глюкозу из клетки и поддерживать ее уровень в крови. Наличие фермента в указанных выше тканях функционально обусловлено, так как кишечник обеспечивает гликемию в крови после еды, почки возвращают организму реабсорбированную глюкозу, а печень поддерживает оптимальный стабильный уровень гликемии: после приема пищи, превращая избыток глюкозы в гликоген, и, превращая гликоген в глюкозу (гликогенолиз), в промежутках между приемами пищи. Остальные ткани данного фермента не содержат.
Существует 3 уровня регуляции гликемии: нервный, гормональный и органный. Нервная регуляция осуществляется через центральную нервную систему (“сахарный” центр - на дне 4-го желудочка), гормональный - через эндокринную систему. Основные гормоны, влияющие на уровень глюкозы в крови:
1. Инсулин - гормон пептидной природы, вырабатываемый b-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Как и большинство биологически активных веществ, гормон секретируется в неактивной форме в виде проинсулина, при его активации от проинсулина отщепляется белок - С-пептид. Инсулин обеспечивает потребление глюкозы клетками путем активации ее транспорта через клеточную мембрану в цитоплазму, ускоряет ее окислительный метаболизм внутри клетки. Инсулин также ускоряет образование гликогена (гликогенез), липидов (липогенез), белков (протеогенез). Одновременно инсулин тормозит разрушение гликогена (гликогенолиз), липидов (липолиз), и образование глюкозы из других субстратов (глюконеогенез).
Однако не во всех тканях поступление глюкозы требует наличия инсулина. В некоторые ткани глюкоза может проникать и в отсутствие инсулина. Это так называемые инсулиннезависимые ткани. К ним относятся эпителий кишечника, нервная ткань, эритроциты и семенники.
2. Глюкагон - гормон пептидной природы, вырабатываемый a-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Гормон увеличивает содержание глюкозы в крови за счет активации гликогенолиза, глюконеогенеза, протеолиза, а также ингибирования гликогенеза, протеогенеза.
3. Глюкокортикоиды повышают уровень глюкозы в крови путем ускорения глюконеогенеза и гликогенолиза.
4. Адреналин повышает уровень глюкозы, активируя гликогенолиз.
5.Соматотропный гормон (СТГ) стимулирует секрецию глюкагона и инсулина, что ведет к ускорению процессов обмена глюкозы.
6. Соматостатин - гормон пептидной природы, вырабатываемый D-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Он уменьшает продукцию СТГ, что сдерживает образование инсулина и глюкагона.
Таким образом, все указанные гормоны являются антагонистами инсулина и вызывают повышение уровня глюкозы в крови, и лишь один инсулин этот уровень снижает, используя разные механизмы, но ведущим является обеспечение поступления глюкозы в клетки.
На органном уровне гликемию поддерживают кишечник, почки и печень. Однако основным органом, поддерживающим необходимый уровень глюкозы в крови, является печень, а ее функция по подержанию этого уровня относится к одной из самых стабильных функций печени. Поддержание физиологической гликемии необходимо, в первую очередь, для работы клеток нервной системы и, в частности, мозга, так как основным энергетическим субстратом этих клеток является глюкоза, и клетки мозга не способны к накоплению субстратов, а пользуются глюкозой из окружающего пространства постоянно по мере необходимости. Снижение глюкозы ниже уровня, обеспечивающего диффузию в клетки мозга, приводит к прекращению выработки энергии с последующей потерей сознания, т.е. развитем гипогликемической комы.
Нарушение обмена углеводов.
Все моносахариды, всосавшиеся в кишечнике, на том или ином этапе метаболизма превращаются в глюкозу или ее производные. Так, галактоза после ряда химических реакций трансформируется в глюкозо-1-фосфат, а фруктоза превращается во фруктозо-1-фосфат, промежуточный продукт гликолиза. Таким образом, обмен углеводов в той или иной степени сводится к обмену глюкозы.
Уровень глюкозы в крови определяется всасыванием ее из кишечника, потреблением тканями, реабсорбцией из первичной мочи, поступлением мз гликогенового депо печени, процессами глюконеогенеза. Нарушение любого из этих процессов может привести к изменению уровня глюкозы в крови. Нормальной считается концентрация глюкозы в крови 3,5-5,7 ммоль/л (нормогликемия). Могут быть небольшие колебания при использовании разных методов, а также при определении глюкозы в сыворотке и цельной крови: в цельной крови содержание глюкозы на 8-10% ниже, чем в сыворотке, что связано с распределением воды между плазмой и эритроцитами. У новорожденных концентрация глюкозы в крови соответствует уровню матери, через 3-6 часов уровень сахара падает примерно в 2 раза (физиологическая гипогликемия), но к 5-6 дню концентрация повышается примерно до 3/4 содержания взрослого человека и стабилизируется к 15 годам. У здорового человека уровень глюкозы натощак является достаточно стабильным показателем и определяется особенностями обмена конкретного индивидуума.
Нарушение обмена углеводов выражается гипергликемией и гипогликемией.
I.Гипергликемия характеризуется повышением глюкозы в крови. Различают 2 основных вида гипергликемий: панкреатическая гипергликемия, внепанкреатическая гипергликемия.
1.1.Панкреатическая гипергликемия наблюдаеется при сахарном диабете, бронзовом диабете, панкреатитах и панкреоциррозе.
1.1.1. Сахарный диабет (мочеизнурение) - обменное заболевание, которое характеризуется нарушением всех видов обмена с преимущественным нарушением обмена углеводов. Различают инсулинзависимый сахарный диабет, для лечения которого необходим инсулин (ИЗСД, синонимы: ювенильный сахарный диабет, сахарный диабет молодого возраста, и инсулиннезависимый сахарный диабет, для лечения которого используется диета и сахаропонижающие препараты (ИНСД, диабет пожилого возраста). Считают, что к сахарному диабету есть наследственная предрасположенность. Проявляющими факторами могут быть стресс, интеркуррентное заболевание, прием некоторых лекарственных и химических веществ, недостаточность питания, беременность, избыток углеводистой пищи, другие нарушения обмена (ожирение), и т.д. Диабет может быть обусловлен недостаточной секрецией инсулина, аномалиями инсулина или его рецепторов, нарушением активации инсулина.
1.1.2.Бронзовый диабет наблюдается при гемохроматозе и обусловлен отложением железа в клетки островкового аппарата поджелудочной железы.
1.1.3.Гипергликемия при панкреатитах и панкреонекрозе связана с повреждением поджелудочной железы и нарушением ее эндокринной функции.
Сахарный диабет.
Итак, сахарный диабет (СД) обусловлен недостаточностью или снижением активности инсулина и нарушением всех видов обмена.
Нарушение обмена углеводов связано, в первую очередь, со снижением поступления глюкозы в клетки, вызванном недостаточностью активного инсулина. Так как клетки нуждаются в глюкозе, организм через гуморальную регуляцию пытается удовлетворить потребности клеток единственным возможным для него способом: повышением концентрации глюкозы в крови путем активации гликогенолиза, глюконеогенеза, повышением всасывания глюкозы в кишечнике. Несмотря на адаптационные механизмы, организм самостоятельно не способен компенсировать ситуацию, так как вся его деятельность направлена на повышение уровня глюкозы в крови, а механизма снижения уровня - инсулина, у него нет, поэтому наблюдается нарушение всех видов обмена, и у пациентов развивается повышенный аппетит (полифагия).
Таблица 1.
Содержание глюкозы в цельной крови и плазме.
| Кровь | Кровь | Плазма | Плазма | |
| до 50 лет | > 50 лет | до 50 лет | > 50 лет | |
| Норма | 3,5 - 5,7 | 4,4 - 6,2 | 3,5 - 6,0 | 4,4 - 6,6 |
| Нарушение толерантности | 5,7-7 | 6,2-7,2 | 6,0- 7,2 | 6,6- 7,8 |
| Диабет | > 7 | > 7,2 | > 7,2 | > 7,8 |
Обычно при получении патологических результатов анализ повторяется для исключения случайных флуктуаций.
2. Определение концентрации глюкозы в моче.
У здорового человека содержание глюкозы в моче настолько мало, что обычными лабораторными методами не определяется. Глюкоза в моче определяется как положительная при ее концентрации 0,3-0,5 ммоль/л. Появление определяемой глюкозы в моче называется глюкозурией и зависит от почечного порога. В норме почечный порог составляет около 10 ммоль/л, с возрастом он повышается и у лиц старше 50 лет составляет около 12 ммоль/л. У пациентов со сниженным порогом ( врожденные или приобретенные нарушения реабсорбции глюкозы в канальцах) глюкоза в моче может появляться при нормальном или низком ее содержании в крови, в ряде случаев глюкозурия может быть причиной гипогликемии. Таким образом, глюкозурия встречается при гипергликемии, нормогликемии и гипогликемии и не может быть критерием заболевания, равно как ее отсутствие не означат отсутствия СД. Однако высокая глюкоза в крови (более 10 ммоль/л) вместе с глюкозурией считается явным признаком сахарного диабета, а определение глюкозы в моче расценивают как дополнительный критерий диагностики сахарного диабета.
3. Пероральный тест толерантности к глюкозе (ТТГ).
При получении сомнительных результатов, а также при наличии симптомов диабета, глюкозурии и у пациентов группы риска по СД проводят ТТГ с пероральным введением глюкозы.
Тест проводится утром после 10-14 часового голодания. Содержание глюкозы натощак контролируется врачом. Глюкоза вводится в стакане теплой воды или чая в дозе 75 г для взрослых или 1,75 г/кг массы тела у детей, но не более 75 г. По рекомендации ВОЗ исследование глюкозы проводится в капиллярной крови натощак и через 2 часа после приема глюкозы, что удобно при массовых обследованиях. У здорового человека уровень глюкозы в крови натощак находится в пределах нормы, а через 2 часа не превышает границы критерия СД. Однако многие отечественные исследователи считают наиболее информативным уровень гликемии через час, поэтому тест включает 3 анализа: натощак, через 1 час и через 2 часа.
Таблица 5.
ПАТОЛОГИЯ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ.
Классификация сахаров.
Углеводы - это соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Сложные углеводы могут включать в состав азот и серу. Углеводы составляют основную часть питания человека и являются главным источником энергии в организме. Полное окисление углеводов сопровождается образованием углекислого газа, воды и энергии в виде АТФ.
Углеводы делятсяна три основных класса:
I. Моносахариды содержат от 3 до 9 атомов углерода. Для диагностики имеют значение
триозы (лактат, пируват );
пентозы (рибоза, дезоксирибоза);
гексозы (D-глюкоза, , D-галактоза, D-фруктоза, D-манноза).
Лактат ( молочная кислота) и пируват (пировиноградная кислота) содержат 3 атома углерода и являются промежуточными продуктами обмена углеводов.
Рибоза и дезоксирибоза содержат 5 атомов углерода, входят в состав нуклеиновых кислот, макроэргических фосфатов (АТФ, ГТФ, и др.), коферментов (НАД, НАДФ, ФАД, КоА и др).
Гексозы или простые сахара содержат 6 атомов углерода и представляют основной источник энергии в организме. Простые сахара обладают оптической активностью и вращают плоскость поляризованного света вправо и влево. В организме человека включаются в метаболизм только правовращающие изомеры (D-изомеры). Оптическая активность сахаров используется для определения их содержания в моче с помощью поляриметра.
II. Олигосахариды содержат небольшое число (2-9) моносахаридов. Для диагностики наибольшее значение имеют дисахариды - олигосахариды, включающие 2 сахара:
- сахароза или свекловичный сахар, состоит из глюкозы и фруктозы, связанных a-гликозидными связями,
- лактоза или молочный сахар, состоит из глюкозы и галактозы, связанных b-гликозидными связями:
- мальтоза или солодовый сахар, состоит из 2-х молекул глюкозы, связанных a-гликозидными связями,
III. Полисахариды составляют большинство сахаров в природе. Различают
1) гомополисахариды, состоящие из одного вида сахара. К ним относятся:
- крахмал - основной полисахарид растительного происхождения, состоящий из повторяющихся остатков мальтозы. Углевод представляет смесь амилозы - сахара с длинной неразветвленной цепью, и амилопектина - сахара с более короткой разветвленной цепью.
-целлюлоза представляет высокомолекулярный неразветвленный полисахарид, состоящий из остатков глюкозы, связанных b-гликозидными связями, что предотвращает ее расщепление пищеварительными соками, содержащими a-амилазу.
-гликоген - сильно разветвленный полисахарид животного происхождения с ветвлением через 8-12 остатков глюкозы, что обеспечивает его хорошую растворимость.
2) гетерополисахариды кроме простых сахаров содержат их производные - гексуроновые кислоты, гексозамины, дезоксисахара. Примерами гетерополисахаридов могут служить гепарин, сиаловые кислоты, гиалуроновая кислота и др.
Обмен углеводов в норме.
Углеводы в составе продуктов питания поступают в ротовую полость, где в слабощелочной среде под действием фермента a-амилазы слюны начинают расщепляться до олигосахаридов. Дальнейшее переваривание углеводов продолжается в щелочной среде тонкого кишечника под действием a-амилазы поджелудочной железы. Конечный продукт расщепления - дисахариды, которые превращаются в моносахариды при участии специальных ферментов, связанных с мембранами клеток кишечного эпителия: сахаразы, расщепляющей сахарозу, лактазы, расщепляющей лактозу, и мальтазы и изомальтазы, расщепляющих мальтозу и изомальтозу соответственно.
В виде моносахаридов углеводы всасываются клетками кишечного эпителия путем облегченной диффузии, а глюкоза и галактоза еще и путем активного транспорта (с затратой энергии). Для поступления глюкозы в клетку необходим инсулин, гормон пептидной природы, вырабатываемый b-клетками островкового аппарата поджелудочной железы.
Поступившая в клетку глюкоза для включения в тот или иной вид обмена превращается в активную форму - фосфорилируется:
гексокиназа
глюкоза + АТФ ----------------® глюкозо-6-фосфат + АДФ
Фосфорилирование глюкозы во всех тканях происходит при участии фермента гексокиназы (ГК), а в печени - глюкокиназы. В активированной форме глюкоза подвергается следующим основным превращениям:
1.Окисление с образованием энергии.
С6Н12О6 + 6О2 ® 6СО2 +6Н2О +38 АТФ
Окисление осуществляется в 3 этапа:
1.1. Анаэробный распад глюкозы (гликолиз) включает 1-ый этап окисления в отсутствие кислорода. Конечными продуктами окисления является пируват, который превращается в ацетил-КоА, лактат и синтезируется 2 молекулы АТФ. Образование лактата характерно при недостатке кислорода, например, в мышцах при активной работе, и в эритроцитах, так как превращение пирувата происходит в митохондриях, а они в эритроцитах отсутствуют.
1.2. Образование ацетил-КоА, ключевого продукта, позволяющего осуществлять взаимные превращения белков, жиров и углеводов.
1.3. Аэробное окисление ацетил-КоА в реакциях цикла Кребса и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования. Биологический смысл окисления - образование энергии в виде АТФ (всего 36 молекул).
2.Пентозный путь характерен для большинства тканей. Биологический смысл пути заключается в образовании пентоз для синтеза ДНК, РНК и коферментов, и в образовании восстановленной формы НАДФ - НАДФН, необходимой в качестве донатора водорода в реакциях синтеза.
3. Гликогенез -синтез гликогена, осуществляется в большинстве органов и тканей: печени, мышцах и других тканях, кроме нервной. Гликоген представляет депонированную форму глюкозы.
4.Образование триглицеридов в печени и жировой ткани при избыточном потреблении углеводов.
Поступившая в клетки кишечника глюкоза остается в необходимом количестве на нужды клетки, а остальная ее часть переправляется через межклеточную жидкость в кровь и обеспечивает потребности других органов. Однако глюкоза при поступлении в клетку сразу фосфорилируется. Механизм немедленного фосфорилирования глюкозы необходим для сохранения глюкозы в клетке. Известно, что фосфорилированные соединения не могут поступать ни в клетку, ни из клетки. Для выхода глюкозы из клетки необходим фермент, позволяющий отщепить фосфатную группу. Таким ферментом является глюкозо-6-фосфатаза, которая содержится только в трех тканях организма: эпителии кишечника, печени и почках, и только эти органы способны выделять глюкозу из клетки и поддерживать ее уровень в крови. Наличие фермента в указанных выше тканях функционально обусловлено, так как кишечник обеспечивает гликемию в крови после еды, почки возвращают организму реабсорбированную глюкозу, а печень поддерживает оптимальный стабильный уровень гликемии: после приема пищи, превращая избыток глюкозы в гликоген, и, превращая гликоген в глюкозу (гликогенолиз), в промежутках между приемами пищи. Остальные ткани данного фермента не содержат.
Существует 3 уровня регуляции гликемии: нервный, гормональный и органный. Нервная регуляция осуществляется через центральную нервную систему (“сахарный” центр - на дне 4-го желудочка), гормональный - через эндокринную систему. Основные гормоны, влияющие на уровень глюкозы в крови:
1. Инсулин - гормон пептидной природы, вырабатываемый b-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Как и большинство биологически активных веществ, гормон секретируется в неактивной форме в виде проинсулина, при его активации от проинсулина отщепляется белок - С-пептид. Инсулин обеспечивает потребление глюкозы клетками путем активации ее транспорта через клеточную мембрану в цитоплазму, ускоряет ее окислительный метаболизм внутри клетки. Инсулин также ускоряет образование гликогена (гликогенез), липидов (липогенез), белков (протеогенез). Одновременно инсулин тормозит разрушение гликогена (гликогенолиз), липидов (липолиз), и образование глюкозы из других субстратов (глюконеогенез).
Однако не во всех тканях поступление глюкозы требует наличия инсулина. В некоторые ткани глюкоза может проникать и в отсутствие инсулина. Это так называемые инсулиннезависимые ткани. К ним относятся эпителий кишечника, нервная ткань, эритроциты и семенники.
2. Глюкагон - гормон пептидной природы, вырабатываемый a-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Гормон увеличивает содержание глюкозы в крови за счет активации гликогенолиза, глюконеогенеза, протеолиза, а также ингибирования гликогенеза, протеогенеза.
3. Глюкокортикоиды повышают уровень глюкозы в крови путем ускорения глюконеогенеза и гликогенолиза.
4. Адреналин повышает уровень глюкозы, активируя гликогенолиз.
5.Соматотропный гормон (СТГ) стимулирует секрецию глюкагона и инсулина, что ведет к ускорению процессов обмена глюкозы.
6. Соматостатин - гормон пептидной природы, вырабатываемый D-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Он уменьшает продукцию СТГ, что сдерживает образование инсулина и глюкагона.
Таким образом, все указанные гормоны являются антагонистами инсулина и вызывают повышение уровня глюкозы в крови, и лишь один инсулин этот уровень снижает, используя разные механизмы, но ведущим является обеспечение поступления глюкозы в клетки.
На органном уровне гликемию поддерживают кишечник, почки и печень. Однако основным органом, поддерживающим необходимый уровень глюкозы в крови, является печень, а ее функция по подержанию этого уровня относится к одной из самых стабильных функций печени. Поддержание физиологической гликемии необходимо, в первую очередь, для работы клеток нервной системы и, в частности, мозга, так как основным энергетическим субстратом этих клеток является глюкоза, и клетки мозга не способны к накоплению субстратов, а пользуются глюкозой из окружающего пространства постоянно по мере необходимости. Снижение глюкозы ниже уровня, обеспечивающего диффузию в клетки мозга, приводит к прекращению выработки энергии с последующей потерей сознания, т.е. развитем гипогликемической комы.
Нарушение обмена углеводов.
Все моносахариды, всосавшиеся в кишечнике, на том или ином этапе метаболизма превращаются в глюкозу или ее производные. Так, галактоза после ряда химических реакций трансформируется в глюкозо-1-фосфат, а фруктоза превращается во фруктозо-1-фосфат, промежуточный продукт гликолиза. Таким образом, обмен углеводов в той или иной степени сводится к обмену глюкозы.
Уровень глюкозы в крови определяется всасыванием ее из кишечника, потреблением тканями, реабсорбцией из первичной мочи, поступлением мз гликогенового депо печени, процессами глюконеогенеза. Нарушение любого из этих процессов может привести к изменению уровня глюкозы в крови. Нормальной считается концентрация глюкозы в крови 3,5-5,7 ммоль/л (нормогликемия). Могут быть небольшие колебания при использовании разных методов, а также при определении глюкозы в сыворотке и цельной крови: в цельной крови содержание глюкозы на 8-10% ниже, чем в сыворотке, что связано с распределением воды между плазмой и эритроцитами. У новорожденных концентрация глюкозы в крови соответствует уровню матери, через 3-6 часов уровень сахара падает примерно в 2 раза (физиологическая гипогликемия), но к 5-6 дню концентрация повышается примерно до 3/4 содержания взрослого человека и стабилизируется к 15 годам. У здорового человека уровень глюкозы натощак является достаточно стабильным показателем и определяется особенностями обмена конкретного индивидуума.
Нарушение обмена углеводов выражается гипергликемией и гипогликемией.
I.Гипергликемия характеризуется повышением глюкозы в крови. Различают 2 основных вида гипергликемий: панкреатическая гипергликемия, внепанкреатическая гипергликемия.
1.1.Панкреатическая гипергликемия наблюдаеется при сахарном диабете, бронзовом диабете, панкреатитах и панкреоциррозе.
1.1.1. Сахарный диабет (мочеизнурение) - обменное заболевание, которое характеризуется нарушением всех видов обмена с преимущественным нарушением обмена углеводов. Различают инсулинзависимый сахарный диабет, для лечения которого необходим инсулин (ИЗСД, синонимы: ювенильный сахарный диабет, сахарный диабет молодого возраста, и инсулиннезависимый сахарный диабет, для лечения которого используется диета и сахаропонижающие препараты (ИНСД, диабет пожилого возраста). Считают, что к сахарному диабету есть наследственная предрасположенность. Проявляющими факторами могут быть стресс, интеркуррентное заболевание, прием некоторых лекарственных и химических веществ, недостаточность питания, беременность, избыток углеводистой пищи, другие нарушения обмена (ожирение), и т.д. Диабет может быть обусловлен недостаточной секрецией инсулина, аномалиями инсулина или его рецепторов, нарушением активации инсулина.
1.1.2.Бронзовый диабет наблюдается при гемохроматозе и обусловлен отложением железа в клетки островкового аппарата поджелудочной железы.
1.1.3.Гипергликемия при панкреатитах и панкреонекрозе связана с повреждением поджелудочной железы и нарушением ее эндокринной функции.
Сахарный диабет.
Итак, сахарный диабет (СД) обусловлен недостаточностью или снижением активности инсулина и нарушением всех видов обмена.
Нарушение обмена углеводов связано, в первую очередь, со снижением поступления глюкозы в клетки, вызванном недостаточностью активного инсулина. Так как клетки нуждаются в глюкозе, организм через гуморальную регуляцию пытается удовлетворить потребности клеток единственным возможным для него способом: повышением концентрации глюкозы в крови путем активации гликогенолиза, глюконеогенеза, повышением всасывания глюкозы в кишечнике. Несмотря на адаптационные механизмы, организм самостоятельно не способен компенсировать ситуацию, так как вся его деятельность направлена на повышение уровня глюкозы в крови, а механизма снижения уровня - инсулина, у него нет, поэтому наблюдается нарушение всех видов обмена, и у пациентов развивается повышенный аппетит (полифагия).
Таблица 1.
Лабораторные показатели и клиническая симптоматика при сахарном диабете.
| Биохимические изменения | Лабораторные показатели | Клинические признаки |
| Углеводный обмен нарушение утилизации глюкозы, активация гликогенолиза и гликонеогенеза | гипергликемия, глюкозурия | полиурия, полифагия, полидипсия, эксикоз, зуд гениталий |
| Липидный обмен ингибирование липогенеза, активация липолиза, повышение образования кетоновых тел | гиперлипидемия гиперкетонемия кетонурия, кетоацидоз | запах ацетона изо рта тошнота, рвота потеря веса |
| Белковый обмен активация протеолиза глюконеогенеза снижение массы белка | гипергликемия глюкозурия аминоацидурия урикемия | астенизация снижение иммунитета |
Повышение концентрации глюкозы в крови вызывает ее появление в моче (глюкозурию). Глюкоза в мочу попадает путем фильтрации плазмы крови в почечных клубочках и затем практически полностью реабсорбируется в почечных канальцах. Глюкозурия наблюдается при превышении гликемией почечного порога - той концентрации глюкозы в крови, при которой почки способны практически полностью реабсорбировать профильтовавшуюся через клубочки глюкозу. Значение почечного порога для каждого пациента индивидуально, в среднем оно составляет 9-10 ммоль/л. Глюкоза в моче выполняет роль осмотического диуретика и увеличивает диурез (полиурия), что в свою очередь сопровождается появлением жажды (полидипсия). Если потребности пациента в воде не восполняются, наступает обезвоживание тканей (эксикоз). Глюкоза мочи вызывает зуд гениталий и является хорошей питательной средой для развития бактерий.
Патология липидного обмена включает ингибирование синтеза липидов и активацию липолиза, что приводит к избыточному образованию кетоновых тел: ацетоуксусной, b-оксимасляной кислот и ацетона. Липолиз приводит к гиперлипидемии, гиперкетонемии, кетоацидозу. Клинически нарушение липидного обмена сопровождается интоксикацией (тошнота, рвота).
Нарушение белкового обмена включает протеолиз и потерю белка, что приводит к избыточному образованию аминокислот (аминоацидурия), уратов, усугубляет гипергликемию с глюкозурией и приводит к снижению иммунитета.
Все виды обмена в организме тесно взаимосвязаны. Существуют механизмы, позволяющие трансформировать белки в жиры и углеводы, углеводы - в белки и жиры и т.д. Ключевым метаболитом таких превращений является ацетилкоэнзим А (ацетил-КоА). Некоторые из метаболических путей работают постоянно, некоторые включаются при необходимости. При сахарном диабете метаболизм перестраивается на повышение глюкозы в крови как за счет углеводов, так и за счет липидов и белков.
Сахарный диабет опасен своими осложнениями, именно они являются причиной гибели больного. Осложнения проявляются развитием ком (кома - потеря сознания), и ангиопатиями.
При сахарном диабете возможно развитие 4-х видов ком: гипогликемической, гипергликемической, гиперосмолярной, лактатацидемической.
Таблица 2.