Лекция
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА
(Борукаева И.Х.)
Обмен углеводов включает в себя несколько этапов:
1. Гидролиз и всасывание углеводов.
2. Депонирование углеводов.
3. Промежуточный обмен углеводов.
4. Выделение глюкозы почками и ее реабсорбция.
Нарушение углеводного обмена на этапе гидролиза (расщепления) и всасывания
Гидролиз углеводов начинается в ротовой полости под влиянием α-амилазы слюны. Моносахариды способны всасываться уже в ротовой полости. В желудке нет ферментов, осуществляющих гидролиз углеводов. В полости тонкой кишки под влиянием α-амилазы сока поджелудочной железы они гидролизуются до декстринов и мальтозы (полостное пищеварение). На поверхности микроворсинок энтероцитов локализованы ферменты: сахараза, мальтаза, лактаза, изомальтаза и др., расщепляющие декстрины и дисахариды до моносахаридов (пристеночное пищеварение).
Причинами нарушения процессов переваривания (расщепления) и всасывания углеводов являются:
1. Интестинальные энзимопатии наследственного и приобретенного характера.
2. Нарушение выработки и выделения панкреатического сока при поражении ацинозной ткани поджелудочной железы (диффузный панкреатит, закупорка выводного протока камнем или опухолью).
3. Действие ферментных ядов, блокирующих процесс фосфорилирования и дефосфорилирования (флоридзин, монойодацетат), так как моносахариды всасываются только в фосфорилированном виде.
4. Недостаток Na+, например, при гипофункции коры надпочечников.
5. Нарушение кровоснабжения кишечной стенки.
Нарушение расщепления (переваривания) углеводов чаще всего отмечается при дефектах ферментов, участвующих в гидролизе углеводов в кишечнике (интестинальные энзимопатии). К числу наиболее типичных дефектов можно отнести врожденную и приобретенную недостаточность как отдельных ферментов-дисахаридаз - лактазы, сахаразы и изомальтазы, так и недостаточность всего сахаразо-изомальтазного ферментативного комплекса.
Нарушение всасывания углеводов. Всасывание углеводов происходит главным образом в двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике с участием микроворсинок кишечного эпителия только в виде моносахаридов.
Транспорт моносахаридов в энтероциты осуществляется двумя путями:
• по градиенту концентрации путем облегченной диффузии без затраты энергии с помощью специальных белков - транспортеров глюкозы (ГЛЮТ) - ГЛЮТ 2 и ГЛЮТ 5;
• против градиента концентрации путем вторично-активного транспорта с затратой энергии АТФ. По второму пути глюкоза и галактоза транспортируются по механизму активного симпорта (симпорт - перенос двух веществ в одном направлении) параллельно транспорту Na+, происходящему в клетку по градиенту концентрации. Кроме энтероцитов, по механизму активного симпорта происходит натрийзависимая реабсорбция глюкозы и аминокислот из первичной мочи в проксимальных отделах почечных канальцев.
Нарушение всасывания углеводов отмечается при синдроме мальабсорбции. У новорожденных и младенцев недостаточно активны как пищеварительные ферменты, так и энзиматические системы фосфорилирования и дефосфорилирования углеводов, вследствие чего их всасывание замедлено. При нарушении всасывания углеводов происходит уменьшение массы тела, уменьшение выработки энергии, снижается специфическая функция углеводов (образование пентоз, необходимых для синтеза нуклеотидов) и др.
Нарушение углеводного обмена на этапе депонирования гликогена
Глюкоза может поступать в клетки экзогенным путем (из пищи) и эндогенно из депонированного гликогена (в результате гликогенолиза) или из других субстратов в результате глюконеогенеза.
Всосавшаяся в тонкой кишке экзогенная глюкоза поступает через воротную вену в печень и попадает в гепатоциты, где с помощью активированной инсулином глюкокиназы превращается в глюкозо-6-фосфат (Г-6-Ф). Особые свойства глюкокиназы, которая в отличие от гексокиназ клеток других тканей не игибируется Г-6-Ф (конечным продуктом этой реакции), позволяют, в первую очередь гепатоцитам, захватывать глюкозу из кровотока в абсорбтивном периоде. Это предотвращает чрезмерное повышение ее концентрации в крови после приема пищи и такие нежелательные последствия гипергликемии, как гликозилирование белков.
Процесс облегченной диффузии глюкозы в клетки осуществляется с помощью белков-транспортеров глюкозы (ГЛЮТ 1, 2, 3, 5, 6), поэтому скорость трансмембранного переноса глюкозы в этом случае зависит только от ее концентрации в крови. Исключение составляют клетки мышечной и жировой ткани, где облегченная диффузия регулируется инсулином (гормон поджелудочной железы) - инсулинзависимые ткани. При отсутствии инсулина цитоплазматическая мембрана этих клеток непроницаема для глюкозы, так как она не содержит белки-транспортеры.
Гликоген. Из Г-6-Ф в результате сочетанного действия гликогенсинтазы и «ветвящего» фермента (амило-1,4->1,6-глюкозил- транферазы) синтезируется гликоген - полисахаридный полимер человека и животных. Гликоген является депонированной формой глюкозы. Он содержится практически во всех тканях; в клетках нервной системы его количество минимально, а в печени и мышцах его особенно много. Основным гормоном, активирующим синтез гликогена, является инсулин.