Значение и регуляция углеводного обмена

В организм человека углеводы поступают в основном с растительной пищей в виде полисахаридов, составляя 60-70% суточного рациона (до 500г). В ЖКТ они расщепляются пищеварительными ферментами до моносахаридов (глюкозы, фруктозы) и в таком виде всасываются в тонкой кишке, а затем поступают в кровь. Из крови в клетки глюкоза транспортируется пятью специальными белковыми переносчиками, активность которых в разных тканях контролируется разными гормонами и, прежде всего, инсулином. В плазме крови глюкоза содержится в свободной форме (3,6 - 5,5ммоль/л), а в печени (до 200г) и скелетных мышцах (до 150г) в - запасной (гликоген). Печень и скелетные мышцы представляют собой инсулинзависимые ткани, так как транспорт в них глюкозы обеспечивается инсулином. Клетки нервной системы, крови, мозгового вещества почек, семенников запасов гликогена не имеют, а свои энергетические потребности обеспечивают исключительно за счёт глюкозы поступающей из крови, причем без прямого участия инсулина (инсулиннезависимые ткани).

В организме улеводы выполняют структурную, энергетическую, сигнальную и другие функции. В виде полисахаридов – гликозаминогликанов (ГАГ) они входят в состав сложных углеводно-белковых (протеогликаны) и углеводно-липидных (гликолипиды) комплексов клеточных мембран и соединительнотканных структур. В составе мембранных рецепторов они обеспечивают управление клеточным метаболизмом и иммунобиологическим надзором. В составе антител они обеспечивают защиту организма.

Одна из основных функций углеводов – энергетическая, реализуемая при их катаболизме в двух направлениях:

1. Гликогенолиз – расщепление гликогена до глюкозы активируется глюкагоном, катехоламинами, тиреоидными гормонами и тормозится инсулином и соматотропином. Гликолиз или путь Эмбдена – Мейерхофа обеспечивает расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты (пируват, ПВК) и осуществляется в анаэробном режиме ферментами гладкого эндоплазматического ретикулума. Макроэргический продукт этого каскада – 2 моль АТФ/1моль глюкозы используется в реакциях синтеза белка, а пируват - в синтезе жирных кислот и аминокислот. В условиях нормальной оксигенации пируват в форме ацетилкофермента А (Ац-КоА) поступает в митохондрии, где окисляется аэробнов цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса) до СО2 и Н2О с энергетическим выходом 36 молекул АТФ, используемым для выполнения клеткой различных видов работ – формирования мембранных потенциалов, сокращения, транспорта, секреции и др.

2. Прямое окисление глюкозы (пентозный цикл, гексозомонофосфатный шунт, путь Варбурга – Липмана) происходит анаэробно в цитоплазме. Энергия этого пути в виде 12 молей НАДФ·Н2 используется в реакциях синтеза жирных кислот, стероидов, нуклеотидов, нейромедиаторов и др. при подготовке клетки к делению.

Анаболизм углеводов также реализуется в двух направлениях:

1. Глюконеогенез – образование эндогенной глюкозы из углеводных (пируват, лактат, оксалоацетат, промежуточные продукты цикла Кребса) и неуглеводных (глицерин, все аминокислоты, кроме лейцина) продуктов. Он происходит в печени, активируется глюкокортикоидами и тормозится инсулином.

2. Гликогенез (гликогеногенез) осуществляется в печени и мышцах в сытом организме, при значительном доступе экзогенной глюкозы. Он активируется инсулином и тормозится глюкагоном, адреналином, паратирином и тиреоидными гормонами.

Регуляция обмена глюкозы обеспечивается сложными взаимосвязанными нервными, гуморальными и органными регуляторными механизмами (рис. 16).

Пути регуляции гликемии и перемещения глюкозы в организме

Рис.16

Обозначения: ─подавление; +усиление; CRH – кортиколиберин; ACTH – кортикотропин; GH – гормон роста; Ri – рецептор инсулина; SS – соматостатин

Нейрогуморальные механизмы, работающие на усиление транспорта глюкозы из крови в инсулинзависимые ткани, представлены вагоинсулярной системой.

Нейрогуморальные механизмы, работающие на повышение содержания глюкозы в крови и усиление ее транспорта в инсулиннезависимые ткани, представлены контринсулярной системой. Эта система обеспечивает мобилизацию глюкозы из печеночного гликогена в кровь (симпатоадреналовая система, глюкагон, тиреоидные гормоны, соматотропин, паратирин) и синтез глюкозы de novo из аминокислот в ходе глюконеогенеза (глюкокортикоиды).

Органная регуляция углеводного гомеостаза осуществляется печенью и почками. Печень обеспечивает гармонизацию интенсивности процессов катаболизма и анаболизма глюкозы, а почки - ее реабсорбцию, предохраняя от потерь с мочой. Взаимодействие всех уровней регуляции обеспечивает поддержание гомеостаза глюкозы в крови и тканях.

Гипергликемии

Гипергликемия характеризуется повышением свыше 5,5 ммоль/л плазменного уровня глюкозы и может быть внепанкреатического и панкреатического происхождения.

11.2.1. К внепанкреатическим гипергликемиямотносят алиментарную, эмоциональную, печеночную и гормональные гипергликемии.

Алиментарнаягипергликемия обусловлена пищевой сахарной нагрузкой, а эмоциональная– стрессорной активацией контринсулярных механизмов – симпатоадреналового и глюкокортикоидного. У индивида с нормальным β - инсулярным аппаратом pancreas алиментарная и эмоциональная гипергликемии носят кратковременный характер и вскоре нормализуются (max. 1 – 1,5 час.). Они считаются функциональными и не требуют медикаментозной коррекции. Тем не менее, их частое повторение повышает нагрузку на инсулярный аппарат и становится важнейшим фактором риска для развития сахарного диабета.

Печеночнаягипергликемия возникает при диффузных поражениях печени разной этиологии (вирусной, токсической и тп.). Ее патогенез обусловлен снижением использования глюкозы в синтезе печеночного гликогена.

Гормональныегипергликемии нередко сопутствуют основному заболеванию желез внутренней секреции. Их патогенез обусловлен гиперпродукцией контринсулярных гормонов: тироксина и трииодтиронина (гипертиреоз, болезнь Гревса – Базедова), кортикотропина и глюкокортикоидов (болезнь Кушинга – Иценко), адреналина (феохромоцитома), соматотропина (акромегалия). Они активируют продукцию инсулина и, в конце концов, истощают инсулярный аппарат pancreas, вызывая развитие вторичных (симптоматических) форм сахарного диабета.

11.2.2. Панкреатическая гипергликемия возникает при несостоятельности синтеза инсулина β – клетками pancreas и характерна для I типа сахарного диабета - инсулинозависимого. Она также развивается при снижении аффинности тканевых рецепторов к инсулину и свойственна II типу сахарного диабета – инсулинонезависимому. Этот тип гипергликемии отличается стойким характером и требует обязательной медикаментозной коррекции, так как при уровне 16,6 ммоль/л и выше он осложняется диабетической гиперосмолярной комой.

Гипогликемии

Гипогликемия характеризуется снижением плазменного содержания глюкозы менее 3,6 ммоль/л и может быть панкреатического и внепанкреатического происхождения.

11.3.1. Панкреатические гипогликемии часто развиваются при разрушении экзокринного аппарата поджелудочной железы при панкреатите. В этих случаях возникает дефицит панкреатической амилазы, что ухудшает переваривание углеводов пищи в кишечнике и уменьшает их всасывание в кровь. Тяжелая панкреатическая гипогликемия развивается при инсуломе – гормонально активной опухоли β – клеток pancreas, продуцирующих чрезмерное количество инсулина. Гипогликемические состояния развиваются у больных сахарным диабетом при передозировке инсулина или других сахароснижающих препаратов. Панкреатические гипогликемии опасны, так как часто завершаются гипогликемической комой из-за острого «голодания» нейронов головного мозга.

11.3.2. Внепанкреатические гипогликемии возникают при кишечных ферментопатиях, эндокринной патологии, гликогенозах и агликогенозах.

Наследственныедефекты кишечных дисахаридаз: сахаразы, мальтазы, лактазы и др. – блокируют переваривание соответствующих пищевых углеводных субстратов и уменьшают долю всасывающейся глюкозы. Непереваренные в тонкой кишке дисахариды увлекают за собой воду и поступают в толстый кишечник. Там они анаэробно расщепляются ферментами бактериальной микрофлоры с образованием молочной кислоты, стимулирующей перистальтику кишечника. В резульате развиваются осмотическая диарея, иногда рвота и всегда обезвоживание, нередко с электролитными нарушениями.

Гормональныегипогликемии развиваются в результате гипопродукции контринсулярных гормонов при патологии эндокринных желез: например, адреналина и глюкокортикоидов при туберкулезе надпочечников, или тироксина при гипотиреозе. На фоне дефицита контринсулярных гормонов нарушается гармония регуляции гликемии в сторону превалирования гипогликемического эффекта инсулина.

Гипогликемии при гликогенозахразвиваются при наследственных ферментопатиях, нарушающих в печени и мышцах процессы гликогенолиза и поступления глюкозы в кровь. Гликогенозы сопровождаются избыточным внутриклеточным накоплением гликогена и являются, по сути, тяжелыми углеводными дистрофиями (болезнями накопления). При наследственной ферментопатии гликогенсинтетазы у детей развивается агликогенозный вариант гипогликемии, сопровождающийся полным прекращением синтеза гликогена в тканях. Патология не смертельна: характерны утренняя гипогликемия, кетоз с рвотой и задержка психомоторного развития, а больные нуждаются в частом кормлении.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: