Патология углеводного обмена.

Апотомический путь распада углеводов (пентозный цикл).

Работами Варбурга, Диккенса и В.А.Энгельгардта установлена возможность окисления гексозомонофосфата в тканях животных, растений и микроорганизмов без предварительного расщепления на 2 фосфотриозы.

Расхождение путей окисления углеводов дихотомического и апотомического (пентозный цикл) начинается на стадии образования гексозомонофосфата (глюкозы-6-Ф). Если в дихотомическом пути распада углеводов глюкоза- 6-Ф подвергается еще раз фосфорилированию, превращаясь в фруктозодифосфат, то в этом случае

 

дальнейший распад углеводов происходит по обычному гликолитическому пути с образованием фосфотриоз и ПВК, сгорающей затем в ЦТК.

Если же не происходит присоединения еще одной частицы Ф. к гексозомонофосфату (глюкозо-6-Ф), то она может подвергаться прямому окислению с отщеплением СО₂ и образованием пентозы (пентозо Ф). Отсюда произошло и название – прямое окисление углеводов в пентозном цикле – пентозный или апотомический путь распада углеводов.

Значение пентозного цикла весьма важно для организма. Образующиеся пентозы используются в синтезе нуклеиновых кислот ДНК и РНК, а восстановленные формы НАДФН₂ необходимы для синтеза липидов (жирных кислот и холестерина).

Через пентозный цикл восстанавливаются моносахариды (фруктоза-6-Ф) может при определенных условиях фосфорилироваться и идти по дихотомическому пути распада. Энергетическая ценность пентозного цикла почти такая, как и при дихотомическом пути распада глюкозы – аэробном окислении. В результате окисления глюкозы-6-фосфата в пентозном цикле образуются 12 НАДФН₂ * 3 = 36 АТФ.

 

 

Патология углеводного обмена.

Современные студенты-медики должны разбираться в связях между обменом веществ и болезнью, представлять себе основные биохимические «протоколы» процессов жизнедеятельности, их патофизиологию и отношение к клиническим нарушениям. По существу клиническая картина болезни – это проявление лежащих в ее основе биохимических и патофизиологических нарушений.

Нарушения углеводного обмена, встречаются достаточно часто как в раннем, так и в зрелом и старческом возрасте. Несмотря на огромное количество экспериментальных и клинических исследований, посвященных патологии углеводного обмена, в этой области, как вы сможете убедиться, еще очень много «белых пятен», изучению которых можно посвятить всю жизнь.

В печени животных до 30% глюкозы идет по пентозному циклу окисления. Только в жировой ткани, эритроцитах, надпочечниках окисление гексозомонофосфатов по пентозному пути имеет существенное значение. При патологических процессах удельный вес пентозного пути возрастает. В мышцах пентозный путь распада глюкозы протекает в незначительной степени, там преобладает расщепление глюкозы по гликолитическому пути.

Подробнее остановлюсь на сахарном диабете.

В основе болезни - нарушение регуляции обмена углеводов инсулином. Существует две формы диабета.

Диабет I типа – инсулинозависимый, недостаток выработки инсулина.

Диабет II типа – инсулиннезависимый, считают, что в этих случаях происходит не снижение синтеза инсулина, а других звеньев инсулиновой регуляции. Например – патология рецепторов инсулина не способных воспринимать глюкозу и она накапливается в крови.

Но обе формы проявляются как недостаточность инсулина.

Рассмотрим основные симптомы диабета и биохимические механизмы их возникновения:

1) Гиперглюкоземия и глюкозурия (в норме 5,5 - 6,5 млмоль/л). Вследствие недостаточности инсулина ослаблены все процессы использования глюкозы тканями. Глюкоза всасывается из кишечника, накапливается в крови в больших количествах и надолго задерживается в ней. Адреналин, кортизол, глюкагонявляются антагонистами инсулина. Сахарный диабет обнаруживается методом сахарной нагрузки.

 

Таблица 3. Изменения обмена, вызываемые инсулином и глюкагоном (стрелка направленная вверх, означает увеличение скорости метаболического процесса, вниз – уменьшение).

 

2) Кетонемия и кетонурия. Вследствие недостаточности инсулина уменьшается отношение инсулин / глюкоген. При этом окисляются жирные кислоты, продуцируя кетоновые тела (ацетоуксусная кислота, ацетон,

 

β-гидроксимасляная кислота). Поскольку глюкоза при недостаточности инсулина усваивается плохо, потребность в организме в энергии обеспечивается за счет

кетоновых тел. А они снижают буферную емкость крови и при высоком содержании их снижена и рН крови до 7, в норме 7,4. При высоком содержании кетоновых тел рН до 7 наступает ацидоз, нарушает функции мозга вплоть до потери сознания.

3) Азотемия и азотурия. При недостаточности инсулина снижается синтез белков и увеличивается катаболизм аминокислот. В связи с этим у больных повышена концентрация мочевины в крови и увеличено ее выведение с мочой.

4) Полиурияи полидипсия. Концентрационная способность почек ограничена, поэтому для выведения больших количеств глюкозы, кетоновых тел и мочевины при диабете требуется выделение больших количеств воды. Больные выделяют мочи в 2-3 раза больше, чем в норме (полиурия). Соответственно и потребление воды у них увеличивается (полидипсия). При тяжелых формах диабета может наступить обезвоживание организма: в результате выделения больших количеств мочи уменьшается объем крови; в нее поступает вода из межклеточной жидкости; межклеточная жидкость становиться гиперосмоляльной и «всасывает» воду из клеток. Быстро развиваются внешние признаки дегидратации – сухие слизистые оболочки, дряблая и морщинистая кожа, запавшие глаза. Кровяное давление при этом падает, и поэтому ухудшается снабжение тканей кислородом.

Ацидоз, вызванный накоплением кетоновых тел и дегидратация – наиболее грозные симптомы диабета. Они являются предшественниками диабетической комы – резкого нарушения всех функций организма с потерей сознания. Больного, находящегося в предкоматозном или коматозном состоянии, можно спасти введением в кровь инсулина и больших количеств физиологического раствора.

Основным методом лечения диабета является заместительная терапия, т.е. систематическое введение недостающего гормона.

Лечение продолжается всю жизнь. Заместительная терапия применима только в формах диабета I типа, когда понижена концентрация инсулина в крови. Эти формы лечат и стимуляторами секреции инсулина – производными сульфанилмочевины. Известны случаи, когда больные при таком лечении доживали до 100 лет. Но все же в среднем продолжительность жизни больных диабетом примерно на 1/3 меньше средней продолжительности жизни в популяции: это обусловлено главным образом осложнениями диабета.