Всасывание углеводов нарушается при недостаточности амилолитических ферментов желудочно-кишечного тракта (амилаза панкреатического сока и др.). При этом поступающие с пищей углеводы не расщепляются до моносахаридов и не всасываются. Развивается углеводное голодание.
Всасывание углеводов страдает также при нарушении фосфорилирования глюкозы в кишечной стенке, возникающем при воспалении кишечника, при отравлении ядами, блокирующими фермент гексокиназу (флоридзин, монойодацетат).
Гликогенозы
Гликогенозы - группа наследственных заболеваний, обусловленная недостаточностью ферментов, участвующих в синтезе или распаде гликогена.
Болезнь Гирке – глюкозо-6-фосфатаза (печень).
Болезнь Помпе – a-1,4-глюкозидаза (все органы).
Болезнь Кори (болезнь остаточного декстрина) – амило-1,6-глюко-зидаза (печень, миокард, скелетные мышцы).
Болезнь Андерсона – гликогенветвящийся фермент (печень, миокард, скелетные мышцы).
Болезнь Мак-Ардла – мышечная фосфорилаза (мышцы).
Болезнь Херса – печеночная фосфорилаза (печень).
При недостаточности гликогенсинтазы нарушается синтез гликогена, и больные умирают в раннем возрасте.
Нарушения промежуточного обмена углеводов
1. Гипоксические состояния (при недостаточности дыхания или кровообращения, при анемиях и др.), анаэробная фаза превращения углеводов преобладает над аэробной. Происходит избыточное накопление в тканях и крови молочной и пировиноградной кислот. Возникает ацидоз. Нарушаются ферментативные процессы. Снижается образование АТФ.
2. Расстройства функции печени, где в норме часть молочной кислоты ресинтезируется в глюкозу и гликоген. При поражении печени ресинтез нарушается. Развиваются гиперлакцидемия и ацидоз.
3. Гиповитаминоз В1. Нарушается окисление ПВК, т. к. витамин B1 входит в состав пируватдегидрогеназного комплекса. ПВК накапливается в избытке и частично переходит в молочную кислоту, содержание которой также возрастает. При нарушении окисления ПВК снижается синтез ацетилхолина и нарушается передача нервных импульсов. Уменьшается образование из ПВК ацетил-KoA.
ПВК является фармакологическим ядом для нервных окончаний. При увеличении ее концентрации в 2-3 раза возникают нарушения чувствительности, невриты, параличи и др.
При гиповитаминозе B1 нарушается пентозофосфатный путь обмена углеводов, в частности, образование рибозы.
Гипер- и гипогликемия
При некоторых состояниях можно наблюдать повышение содержания глюкозы в крови - гипергликемию, а также понижение концентрации глюкозы - гипогликемию.
Гипергликемия может наблюдаться при гипофизарных заболеваниях, опухолях коркового вещества надпочечников, гиперфункции щитовидной железы. Иногда - во время беременности. Гипергликемия возможна при органических поражениях ЦНС, расстройствах мозгового кровообращения, болезнях печени воспалительного или дегенеративного характера.
Исследуются изменения во времени уровня глюкозы в крови, обычно после приема 50 г или 100 г глюкозы, растворенной в теплой воде, - так называемая сахарная нагрузка.
При оценке построенных гликемических кривых обращают внимание на время максимального подъема, высоту этого подъема и время возврата концентрации глюкозы к исходному уровню.
У здорового человека после одномоментного приема 100 г глюкозы содержание глюкозы в крови нарастает, достигая максимума - 1,5-1,7 г/л через 30-45 мин. Затем ее содержание в крови начинает падать и через 2 ч снижается до нормы (0,8-1,2 г/л), а через 3 ч оказывается даже несколько ниже нормы.
Для оценки гликемических кривых введено несколько показателей, из которых наиболее важное значение имеет коэффициент Бодуэна:
[(В-А)/А]х100, %,
где А - уровень глюкозы в крови натощак; В - максимальное содержание глюкозы в крови после нагрузки глюкозой.
В норме этот коэффициент составляет около 50%. Значения, превышающие 80%, свидетельствуют о серьезном нарушении обмена углеводов.
Гормональные гипергликемии. Возникают при нарушении функции эндокринных желез, гормоны которых участвуют в регуляции углеводного обмена. Например, гипергликемия развивается при повышении продукции глюкагона - гормона α-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, который, активируя фосфорилазу печени, способствует гликогенолизу. Сходным действием обладает адреналин.
К гипергликемии ведет избыток глюкокортикоидов (стимулируют глюконеогенез и тормозят гексокиназу) и соматотропного гормона гипофиза (тормозит синтез гликогена, способствует образованию ингибитора гексокиназы).
Недостаточность инсулина – сахарный диабет.
Углеводный обмен при сахарном диабете характеризуется следующими особенностями:
1. Резко снижен синтез глюкокиназы, которая при диабете почти полностью исчезает из печени, что ведет к уменьшению образования глюкозо-6-фосфата. Этот момент наряду со сниженным синтезом гликогенсинтетазы обусловливает резкое замедление синтеза гликогена. Происходит обеднение печени гликогеном. При недостатке глюкозо-6-фосфата тормозится пентозофосфатный цикл.
2. Активность глюкозо-6-фосфатазы резко возрастает, поэтому глюкозо-6-фосфат дефосфорилируется и поступает в кровь в виде глюкозы.
3. Понижается прохождение глюкозы через клеточные мембраны.
5. Ускоряется глюконеогенез, что обусловлено отсутствием подавляющего влияния инсулина на ферменты, обеспечивающие глюконеогенез: пируваткарбоксилазу, глюкозо-6-фосфатазу и др.
При сахарном диабете имеют место избыточная продукция и недостаточное использование глюкозы тканями, вследствие чего возникает гипергликемия. Содержание глюкозы в крови при тяжелых формах может достигать 4-5 г/л и выше. При этом резко возрастает осмотическое давление крови, что ведет к обезвоживанию клеток организма. В связи с обезвоживанием глубоко нарушаются функции центральной нервной системы (гиперосмолярная кома).
Гликемическая кривая при диабете по сравнению с таковой у здоровых значительно растянута во времени.
Значение гипергликемии при сахарном диабете двояко:
- она играет адаптивную роль, так как при ней тормозится распад гликогена и частично усиливается его синтез. При гипергликемии глюкоза лучше проникает в ткани и они не испытывают резкого недостатка углеводов;
- гипергликемия имеет и отрицательное значение. При ней повышается концентрация гликозилированных белков. Поэтому для сахарного диабета характерно раннее поражение сосудов атеросклерозом и ретинопатии (поражение сосудов сетчатки глаза). Атеросклеротический процесс захватывает коронарные сосуды сердца (коронарная недостаточность), сосуды почек (гломерулонефриты) и др.
Гипогликемия связана с понижением функций тех эндокринных желез, повышение функций которых приводит к гипергликемии. Гипогликемию можно наблюдать при гипофизарной кахексии, аддисоновой болезни, гипотиреозе, аденомах поджелудочной железы вследствие повышенной продукции инсулина. Гипогликемия может быть вызвана голоданием, продолжительной физической работой, приемом
β-ганглиоблокаторов, иногда отмечается при беременности, лактации. Гипогликемия может возникнуть при введении больным сахарным диабетом больших доз инсулина.
Глюкозурия
Является результатом нарушения углеводного обмена вследствие патологических изменений в поджелудочной железе (сахарный диабет, острый панкреатит и т.д.).
При тяжелых формах сахарного диабета содержание глюкозы в моче может достигать 8-10%. Осмотическое давление мочи повышается. Суточный диурез возрастает до 5-10 л и более (полиурия). Развивается обезвоживание организма и как следствие его - усиленная жажда (полидипсия).
Реже встречается глюкозурия почечного происхождения, связанная с недостаточностью резорбции глюкозы в почечных канальцах.
Как временное явление глюкозурия может возникнуть при некоторых острых инфекционных и нервных заболеваниях, после приступов эпилепсии, сотрясения мозга.
Отравления морфином, стрихнином, хлороформом, фосфором также обычно сопровождаются глюкозурией.
Может быть глюкозурия алиментарного происхождения, глюкозурия беременных и глюкозурия при нервных стрессовых состояниях (эмоциональная глюкозурия).
Фруктозурия
Врожденный недостаток фермента фруктокиназы (не образуется фруктозо-1-фосфат). Накопление фруктозы в крови, фруктозурия.
Галактоземия
Недостаток фермента гексозо-1-фосфатуридилтрансферазы. Накопление галактозы и галактозо-1-фосфата в крови. Умственная отсталость, катаракта хрусталика.