Патология углеродного обмена

10.08.2016
Нарушение катаболизма углеводов может возникать вследствие недостаточного переваривания и всасывания углеводов в кишечнике. Нарушение ферментативного расщепления полисахаридов в кишечнике наблюдается сравнительно редко, поскольку амилаза вырабатывается слюнными, кишечными и поджелудочной железами. При ахилии действие амилазы слюны продолжается и в желудке. Процесс завершается с помощью олигосахаридаз мембранного пищеварения.

Синдром нарушенного всасывания углеводов (мальабсорбция) может быть обусловлен дефицитом специфических дисахаридаз эпителия кишечных ворсинок или недостаточностью систем транспорта моносахаридов. В обоих случаях углеводы накапливаются в просвете кишечника, повышая осмолярность кишечного сока и тем самым дополнительно привлекая в просвет кишечника воду. Больные предъявляют жалобы на боль в животе, вздутие, понос; наблюдается задержка роста и развития.

Больше всего проблем возникает вследствие изменения метаболизма лактозы (5 % в коровьем молоке) и фруктозы. Нарушение переваривания и всасывания лактозы у многих взрослых связано с прекращением экспрессии гена, кодирующего лактазу, у 10 % взрослых белых европейцев и североамериканцев, 70 % арабов, 80 % китайцев, 95 % афроамериканцев.

Наследственный (врожденный) дефицит лактазы, или низкая ее активность, приводит к неспособности кишечного сока ребенка расщеплять молочный сахар, содержание которого в женском молоке составляет 6—7 %. Такая патология называется непереносимостью лактозы: при употреблении грудного молока возникает мальабсорбция, проявляющаяся диспепсией.

Неспособность биохимических систем организма превращать галактозу в глюкозу в результате наследственного дефекта синтеза галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы проявляется галактоземией. Употребление ребенком грудного молока при этой патологии обусловливает накопление галактозы в крови и внутренних органах, что сопровождается помутнением хрусталика, увеличением печени и задержкой умственного развития.

Непереносимость фруктозы, связанная с аутосомно-рецессивной наследственной недостаточностью фруктозо-1-фосфатальдолазы, приводит к накоплению в тканях фруктозо-1-фосфата, который блокирует ферменты, необходимые для расщепления гликогена. Такая патология проявляется фруктоземией, фруктозурией, тяжелой гипогликемией (общая слабость, дрожь, потливость, помрачение сознания) в случае употребления фруктовых соков или фруктов.

При недостаточности фруктокиназы возникают доброкачественные фруктоземия и фруктозурия без выраженных клинических симптомов.

Нарушение анаболизма углеводов характеризуется угнетением синтеза и депонирования гликогена в печени, например, при тяжелом повреждении эпителиоцитов печени (гепатоцитов) при гепатитах, отравлении четыреххлористым углеродом, хлороформом, в условиях гипоксии.

Наследственно сниженная активность любого из ферментов распада гликогена служит причиной развития гликогенозов, которые относятся к болезням накопления. Наиболее распространенный гликогеноз — болезнь Гирке (гликогеноз I типа), возникающая вследствие дефицита глюкозо-6-фосфатазы. У детей болезнь проявляется чрезмерным отложением гликогена в печени и почках, гипогликемией. Наблюдается задержка физического и психического развития. При болезни Герса (гликогеноз IV типа) определяются низкая активность фосфорилазы и отложение гликогена в печени и лейкоцитах. Для гликогеноза III типа (болезнь Форбса) харакгерно образование гликогена с короткими многочисленными ветвями. Эту болезнь связывают со сниженной активностью амило-1,6-глюкозидазы. У детей с данной формой гликогеноза наблюдаются отеки, гепатомегалия, мышечная гипотония, кровоточивость. Гликоген депонируется в печени, мышцах, эритроцитах, лейкоцитах.

Углеводный обмен значительно изменяется при гиповитаминозах, особенно группы В, поскольку эти витамины являются коферментами многих ферментов.

Нарушение нейрогормональной регуляции — наиболее частая причина патологии углеводного обмена. Объектами регуляции являются отложение углеводов в печени и мышцах в виде гликогена, преобразование их в жиры и депонирование в качестве источника энергии в адипоцитах (липоцитах), а также гликогенолиз и глюконеогенез. Эти процессы тесно связаны между собой. Нарушение указанной координации проявляется гипер- или гипогликемией и глюкозурией.

Последствия нарушения нервной регуляции углеводного обмена впервые изучил К. Бернард. Он установил, что укол в области дна IV желудочка обусловливает развитие гипергликемии. Такой эффект можно вызвать раздражением серого бугра гипоталамуса, чечевицеобразного ядра и полосатого тела базальных ядер большого мозга. У. Кеннон наблюдал, как вследствие психического перенапряжения, эмоциональных влияний повышался уровень глюкозы в крови. Гипергликемия также возникает при болевом синдроме, приступе эпилепсии и др.

Известен и другой путь влияния ЦНС на углеводный обмен: через парасимпатические волокна на островки поджелудочной железы.

Нарушение гормональной регуляции углеводного обмена может быть обусловлено не только дефектом ее центральных механизмов, но и поражением эндокринных желез или нарушением периферических механизмов действия гормонов.

Ведущим фактором в нарушении гормональной регуляции обмена углеводов является изменение соотношения активности инсулина и контринсулярных гормонов.

На рис. 13 показано влияние инсулина и его биохимических антагонистов на процессы, которые обусловливают утилизацию глюкозы в тканях и в некоторой степени определяют показатель гликемии.
Патология углеродного обмена

Дефицит инсулина служит причиной гипергликемии. Ее механизм объясняется снижением проницаемости клеточных мембран для глюкозы, уменьшением скорости гексокиназной реакции и образования глюкозо-6-фосфата, а следовательно, и дальнейшего метаболизма глюкозы, а также усилением процессов глюконеогенеза.

Гипергликемия наблюдается также при избыточной концентрации глюкагона, адреналина, тиреоидных гормонов, глюкокортикоидов, соматотропина и кортикотропина в крови.

Патология углеводного обмена проявляется гипергликемией, глюкозурией или гипогликемиеи.

Гипергликемия — повышение концентрации глюкозы в крови свыше 6,1 ммоль/л. В зависимости от этиологии можно выделить следующие виды гипергликемии:

— алиментарная — кратковременное повышение уровня глюкозы при употреблении более 75 г моно- и дисахаридов;

— обусловленная абсолютной или относительной недостаточностью инсулина;

— эндокринная — при чрезмерной продукции (синдром и болезнь Иценко— Кушинга, гипертиреоз, глюкагонома, феохромоцитома, акромегалия) или избыточном введении какого-либо контринсулярного гормона;

— стрессорная — суммарное действие катехоламинов и глюкокортикоидов, высвобождающихся при действии стрессорных факторов;

— при патологии печени после употребления пищи.

Глюкозурия — появление глюкозы в моче. Различают:

— диабетическую глюкозурию, возникающую при сахарном диабете вследствие возрастания уровня глюкозы в крови свыше почечного порога, т. е. концентрации, при которой почки способны полностью реабсорбировать профильтрованную глюкозу (для неповрежденных почек порог составляет 11 ммоль/л, но при диабетической нефропатии он снижается до 7—8 ммоль/л);

— почечную глюкозурию, возникающую на фоне нормогликемии при нарушении механизмов реабсорбции глюкозы в почках в результате наследственной недостаточности или блокады флоридзином натрийглюкозного переносчика, блокады Na+,K+-ATOa3bi уабаином или нарушения образования в нефроцитах АТФ. Известно редкое аутосомно-рецессивное заболевание, обусловленное мутацией гена (хромосома 6) натрийзависимого флоридзинчувствительного переносчика моносахаридов, которое сопровождается значительным снижением почечного порога реабсорбции глюкозы и глюкозурией.

Гипогликемия — снижение концентрации глюкозы в крови ниже 3,8 ммоль/л. Основные причины гипогликемии:

— голодание;

— значительная физическая нагрузка;

— почечная глюкозурия (почечный диабет);

— гиперинсулинемия (доброкачественная опухоль В-клеток островков Лангерганса или передозировка инсулина);

— недостаточность продукции контринсулярных гормонов (микседема, болезнь Аддисона и др.);

— патология печени — в состоянии натощак неспособность образовывать глюкозу в печени пугем гликогенолиза и глюконеогенеза;

— гликогенозы — нарушение синтеза или расщепления гликогена.

Значительное снижение концентрации глюкозы в крови (менее 2,5 ммоль/л) после введения натощак инсулина без глюкозы служит причиной развития гипогликемической комы. Ей предшествуют общая слабость, раздражительность, чувство голода в связи со стимуляцией вентролатеральных ядер гипоталамуса, усиленное потоотделение, тахикардия (гиперпродукция адреналина), тремор; возможны судороги. Данные симптомы являются результатом нарушения энергетического обеспечения нейронов.

Кома — это патологическое торможение функции ЦНС, для которого характерны помрачение и потеря сознания, отсутствие рефлексов и нарушение регуляции жизненно важных функций организма.

В патогенезе гипогликемической комы основное значение имеет энергодефицит клеток головного мозга, для которых глюкоза является основным источником энергии.

Соотношение гормонов, принимающих участие в регуляции уровня глюкозы в крови, приведено на рис. 14.
Патология углеродного обмена

По состоянию регуляции углеводного обмена, способности организма усваивать определенное количество углеводов делают вывод о толерантности к углеводам, которую определяют с помощью нагрузки глюкозой. Скорость снижения концентрации глюкозы во многом зависит от функционирования островков поджелудочной железы (островков Лангерганса). На рис. 15 приведены кривые в норме и при пониженной толерантности к углеводам, которые могут наблюдаться при сахарном диабете, акромегалии, тиреотоксикозе, синдроме Иценко—Кушинга. В этих случаях концентрация глюкозы может превышать 11 ммоль/л. Повышенная толерантность к углеводам наблюдается при гиперфункции В-клеток островков Лангерганса, микседеме, гипофизэктомии. Гликемическая кривая в этих случаях характеризуется незначительным повышением и резким снижением на протяжении 2-го часа наблюдения.
Патология углеродного обмена

Толерантность к углеводам определяет то максимальное количество глюкозы, которое может усвоить организм без возникновения глюкозурии, т. е. появления глюкозы в моче: для здорового человека — это 160—180 г глюкозы, принятой натощак. Толерантность к глюкозе снижается при сахарном и почечном диабете.