26. Общая схема источников и путей превращения глюкозы в тканях

27. Аэробный дихотомический путь распада углеводов: химизм и биологическая роль

Разрушение глюкозы дихотомическим путем в аэробных условиях (аэробный гликолиз) до стадии образования пирувата - это специфические стадии катаболизма глюкозы, которые, в отличие от общих путей катаболизма, происходят в цитозоле.

Далее, под воздействием изомеразы фосфодиоксиацетон превращается в фосфоглицериновый альдегид и в дальнейшие реакции вовлекаются уже две молекулы фосфоглицеральдегида, которые подвергаются окислению, завершающиеся восстановлением НАД и образованием 1,3-дифосфоглицерата.

На стадии превращения 1,3- дифосфоглицерата до пирувата происходит процесс синтеза 4-х молекул АТФ в реакциях субстратного фосфорилирования.

28. Челночные механизмы транспорта водорода НАДН в митохондрии

Две молекулы пирувата доставляются в митохондрии и там подвергаются окислительному декарбоксилированию. В этой реакции образуются две молекулы ацетил-КоА, выделяется две молекулы углекислого газа и восстанавливаются две молекулы НАД. Окисление двух молекул НАДН2 в дыхательной цепи митохондрий приводит в образованию воды и синтезу 6 молекул АТФ. Две молекулы ацетил-КоА вовлекаются далее в цикл трикарбоновых кислот Кребса, где разрушаются до воды и углекислого газа. Выделяемая энергия окисления двух молекул ацетил-КоА аккумулируются в 24 молекулах АТФ. Суммарный выход энергии при аэробном дихотомическом распаде 1 молекулы глюкозы составляет 40 молекул АТФ, чистый выход-38 молекул АТФ на 1 молекулу глюкозы. Конечными продуктами этого пути распада глюкозы являются вода и углекислый газ.

29. Анаэробный путь распада углеводов (гликолиз и виды брожения). Распространение и биологическая роль гликолиза

АТФ и биологическая роль этого варианта катаболизма глюкозы состоит в возможности обеспечивать организм энергией в условиях гипоксии

30. Гликолиз и глюконеогенез (цикл Кори)

Гликолиз - ферментативный анаэробный процесс негидролитического распада углеводов (глюкозы) до молочной кислоты. Обеспечивает клетку энергией в условиях недостаточного снабжения кислородом. Гликолиз - единственный процесс поставляющий энергию у облигатных анаэробов. В аэробных условиях гликолиз предшествует дыханию - окислительному распаду углеводов до CO2 и H2O. Гликолиз проходит в цитоплазме клетки. Кроме глюкозы в процесс гликолиза могут вовлекаться другие гексозы (манноза, галактоза, фруктоза), пентозы и глицерин. Гликогенолиз - процесс гликолиза у животных при котором субстратом служит гликоген. В процессе гликогенолиза, наиболее интенсивно протекающем в мышцах при распаде одной молекулы глюкозы образуется 3 молекулы ATP. Все реакции гликолиза обратимы, кроме 1-й, 3-й и 10-й. 3-я реакция является лимитирующей скорость гликолиза, активность фосфофруктокиназы усиливается AMP и ADP и подавляется ATP и лимонной кислотой. Глюконеогенез - процесс образования глюкозы из неуглеводных предшественников. Глюконеогенез реализуется путем обращения большинства cтадий гликолиза

31. Химизм глюконеогенеза из лактата

Молочная кислота (лактат), накапливающаяся в клетках и, особенно в интенсивно работающих скелетных мышцах не является метаболитом, который подлежит выведению из организма человека. Из клеток, в которых идет анаэробный дихотомический распад глюкозы (анаэробный гликолиз) лактат поступает в кровь. Далее током крови лактат доставляется в печень, где используется как субстрат для новообразования глюкозы-глюконеогенеза. В печени под воздействием лактатдегидрогеназы (ЛДГ 1,2) молочная кислота вначале окисляется в пируват.

32. Метаболитические функции витамина Н

Витамин Н, биотин, антисеборейныйВ основе молекулы биотина лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединена мочевина, боковая цепь предствалена валериановой кислотой. Кристаллы биотина хорошо растворимы в воде и спирте, устойчивые при кипячении и при доступе кислорода. Биотин был впервые выделен яичного желтка. Изучение Н-гиповитаминоза затруднялось тем, что этот витамин широко распространен в продуктах питания. Особенно много его в дрожжах, печени, сое, желтке яйца,, цветной капусте, рисе. Высоким содержанием биотина отличаются шоколад, арахис, грибы. Кроме того, этот витамин синтезируется микрофлорой кишечника. Недостаточность биотина наблюдается в том случае, если в пищу употребляются сырые белки яиц. В них содержится гликопротеин авидин, который комплементрано связывает биотин, тем самым затрудняя его абсорбцию в кишечнике. Экспериментально показано, что 12 яичных белков в день снижают всасывание витамина Н до такого уровня, что через несколько суток развивается гиповитаминз. Гиповитаминоз биотина характеризуется облысением, депигментацией кожных покровов, выраженным себорейным дерматитом носогубного треугольника и волосистой части головы. Суточная потребность человека 0,12-0,2 мг биотина. Метаболические функции биотина. Витамин Н служит коферментом карбоксилаз, таких как пируваткарбоксилаза, ацетил-КоА-карбоксилаза, пропионил-КоА-карбоксилаза. Биотин связывает молекулу углекислого газа и включает его в органическое вещество. Как кофермент витамин Н участвует т в синтезе жирных кислот, стеринов, пуриновых оснований, мочевины, превращении пиовиноградной кислоты в щавелевоуксусную кислоту.

33. Регуляция и нарушения гликолиза (эффект Пастера) и глюконеогенеза

Так как синтез и окисление глюкозы являются крайне важными для существования клетки (гликолиз) и всего организма (глюконеогенез), то регуляция этих процессов отвечает запросам органов и тканей при различных условиях существования.Поскольку гликолитическое окисление глюкозы является:1)способом получения энергии и в аэробных и в анаэробных условиях, то оно непрерывно происходит во всех клетках и, конечно, должно и будет активировано при усилении работы клетки, например, сокращение миоцита, движение нейтрофилов;2)источником глицерола и ацетил-SКоА, используемых для синтеза жиров в гепатоцитах и адипоцитах, то такое окисление активируется при избытке глюкозы в клетке.Глюконеогенез, как образование глюкозы из неуглеводных компонентов, необходим:1)при гипогликемии во время мышечной нагрузки - синтез из молочной кислоты, поступающей из мышц, из глицерола, образующегося при мобилизации жиров;2)при гипогликемии при голодании - синтез из аминокислот, образующихся при катаболизме белков.Таким образом, при голодании или физической нагрузке глюконеогенез, идущий в печени, обеспечивает глюкозой все остальные органы (эритроциты, нервная ткань, мышцы и др.), в которых активен гликолиз и другие процессы, производящие энергию. Наличие глюкозы в указанных клетках необходимо, чтобы поддержать концентрацию оксалоацетата и обеспечить сгорание ацетил-SКоА (получаемого также из жирных кислот или кетоновых тел) в цикле трикарбоновых кислот.В целом можно выделить два способа регуляции гликолиза и глюконеогенеза: гормональная при участии гормонов и метаболическая, т.е. при помощи промежуточных или конечных продуктов обмена глюкозы.Существуют три основных участка, на которых происходит регуляция этих процессов:1)первая реакция гликолиза,2)третья реакция гликолиза и обратимая ей,3)десятая реакция гликолиза и обратимые ей.Регуляция глюконеогенеза.Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ

Гормональные и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенезРегуляция гликолизаГликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены. Для метаболической регуляции чувствительной является фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и собственным субстратом, ингибируется - АТФ, лимонной кислотой, жирными кислотами. Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназа непеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции - глюкозо-6-фосфатом.

Эффект Пастера

Для того чтобы аэробные организмы могли покрыть свои энергетические потребности в анаэробных условиях, необходима очень большая скорость анаэробного гликолиза и большое количество глюкозы. При этом имеет место накопление молочной кислоты.

При переходе в аэробные условия анаэробный гликолиз и накопление лактата прекращается, а скорость потребления глюкозы резко угнетается.

Это явление носит название эффекта Пастера.

Как оказалось, эффект Пастера является следствием существующих в клетке механизмов регуляции катаболизма глюкозы.

Введение в организм разобщителей тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования приводит к нарушению эффекта Пастера.

Нарушение эффекта Пастера имеет место и в опухолевых клетках.

Нарушение:При некоторых состояниях можно наблюдать повышение содержания глюкозы в крови - гипергликемию, а также понижение концентрации глюкозы - гипогликемию. Гипергликемия является довольно частым симптомом различных заболеваний, прежде всего связанных с поражением эндокринной системы.Сахарный диабет. В регуляции гликолиза и глюконеогенеза большую роль играет инсулин. При недостаточности содержания инсулина возникает заболевание, которое носит название «сахарный диабет»: повышается концентрация глюкозы в крови (гипергликемия), появляется глюкоза в моче (глюкозурия) и уменьшается содержание гликогена в печени. Мышечная ткань при этом утрачивает способность утилизировать глюкозу крови. В печени при общем снижении интенсивности биосинтетических процессов: биосинтеза белков, синтеза жирных кислот из продуктов распада глюкозы - наблюдается усиленный синтез ферментов глюконеогенеза. При введении инсулина больным диабетом происходит коррекция метаболических сдвигов: нормализуется проницаемость мембран мышечных клеток для глюкозы, восстанавливается соотношение между гликолизом и глюко-неогенезом. Инсулин контролирует эти процессы на генетическом уровне как индуктор синтеза ключевых ферментов гликолиза: гексокиназы, фос-фофруктокиназы и пируваткиназы. Инсулин также индуцирует синтез гли-когенсинтазы. Одновременно инсулин действует как репрессор синтеза ключевых ферментов глюконеогенеза. Следует отметить, что индукторами синтеза ферментов глюконеогенеза служат глюкокортикоиды. В связи с этим при инсулярной недостаточности и сохранении или даже повышении секреции кортикостероидов (в частности, при диабете) устранение влияния инсулина приводит к резкому повышению синтеза и концентрации ферментов глюконеогенеза, особенно фосфоенолпируват-карбоксикиназы, определяющей возможность и скорость глюконеогенеза в печени и почках.Развитие гипергликемии при диабете можно рассматривать также как результат возбуждения метаболических центров в ЦНС импульсами с хе-морецепторов клеток, испытывающих энергетический голод в связи с недостаточным поступлением глюкозы в клетки ряда тканей. Роль системы фруктозо-2,6-бисфосфата в регуляции метаболизма углеводов, а также нарушения ее функционирования при сахарном диабете см. главу 16.Гипергликемия может возникнуть не только при заболевании поджелудочной железы, но и в результате расстройства функции других эндокринных желез, участвующих в регуляции углеводного обмена. Так, гипергликемия может наблюдаться при гипофизарных заболеваниях, опухолях коркового вещества надпочечников, гиперфункции щитовидной железы. Иногда гипергликемия появляется во время беременности. Наконец, гипергликемия возможна при органических поражениях ЦНС, расстройствах мозгового кровообращения, болезнях печени воспалительного или дегенеративного характера. Поддержание постоянства уровня глюкозы в крови, как отмечалось,- важнейшая функция печени, резервные возможности которой в этом отношении весьма велики. Поэтому гипергликемия, обусловленная нарушением функции печени, выявляется обычно при тяжелых ее поражениях. Большой клинический интерес представляет изучение реактивности организма на сахарную нагрузку у здорового и больного человека. В связи с этим в клинике довольно часто исследуют изменения во времени уровня глюкозы в крови, обычно после приема per os 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. Для оценки гликемических кривых введено несколько показателей, из которых наиболее важное значение имеет коэффициент Бодуэна:

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.Гипогликемия. Нередко гипогликемия связана с понижением функций тех эндокринных желез, повышение функций которых приводит, как отмечалось, к гипергликемии. В частности, гипогликемию можно наблюдать при гипофизарной кахексии, аддисоновой болезни, гипотиреозе. Резкое снижение уровня глюкозы в крови отмечается при аденомах поджелудочной железы вследствие повышенной продукции инсулина в-клетками панкреатических островков. Кроме того, гипогликемия может быть вызвана голоданием, продолжительной физической работой, приемом в-ганглиоблока-торов. Низкий уровень глюкозы в крови иногда отмечается при беременности, лактации.Гипогликемия может возникнуть при введении больным сахарным диабетом больших доз инсулина. Как правило, она сопровождает почечную глюкозурию, возникающую вследствие снижения «почечного порога» для глюкозы.Глюкозурия. Обычно присутствие глюкозы в моче (глюкозурия) является результатом нарушения углеводного обмена вследствие патологических изменений в поджелудочной железе (сахарный диабет, острый панкреатит и т.д.). 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. Наконец, необходимо помнить о глюкозурии алиментарного происхождения, глюкозурии беременных и глюкозурии при нервных стрессовых состояниях (эмоциональная глюкозурия). Изменение углеводного обмена при гипоксических состояниях. Отставание скорости окисления пирувата от интенсивности гликолиза наблюдается чаще всего при гипоксических состояниях, обусловленных различными нарушениями кровообращения или дыхания, высотной болезнью, анемией, понижением активности системы тканевых окислительных ферментов при некоторых инфекциях и интоксикациях, гипо- и авитаминозах, а также в результате относительной гипоксии при чрезмерной мышечной работе.При усилении гликолиза происходит накопление пирувата и лактата в крови, что сопровождается обычно изменением кислотно-основного равновесия, уменьшением щелочных резервов крови. Увеличение содержания лактата и пирувата в крови может наблюдаться также при поражениях паренхимы печени (поздние стадии гепатита, цирроз печени и т.п.) в результате торможения процессов глюконеогенеза в печени.

34. Апотомический (пентозофосфатный) путь распада глюкозы. Химизм и биологическая роль

Открыт Варбургом, Липманом, Энгельгардом и др. Это альтернативный (параллельный, независимый) путь окисления глюкозы. Активно протекает в печени, эритроцитах, жировой ткани, надпочечниках, эмбриональной ткани. В результате функционирования данного процесса образуется качественно другой тип метаболической энергии - восстановленный НАДФН2.

Осуществляется в 2 стадии:

1. окислительную - с образованием пентоз - рибулозо-5-фосфат и др;

2. анаэробную, или фазу изомерных превращений, скорость которой регулируется

ферментами транскетолазой и трансальдолазой. Кофактором данных ферментов является

ТДФ (вит. В1).

Ферментативные реакции 1 стадии

Значение пентозного цикла:1. в цикле образуются пентозы, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот, кофакторов, циклических нуклеозидов, а также другие моносахариды: триозы (СЗ),тетрозы (С4) и т.п.;2. синтезируется значительное количество восстановленного НАДФН2, которыйиспользуется на синтез жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов и др.веществ;3. источник энергии для сердца, печени, тимуса. В эритроцитах пентозный циклпредотвращает их гемолиз и перекисное окисление фосфолипидов мембран.

35. Пентозный путь и фотосинтез

Термин пентозный цикл (гексозомонофосфатный шунт) означает набор реакций, происходящих в цитоплазме, в результате которых клетки животных получают NADPH, необходимый для реакций восстановления, и рибозо-5-фосфат-основное промежуточное вещество в синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Если таких превращений не происходит, промежуточные вещества пентозного цикла трансформируются в глицеральдегид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат и включаются таким образом в гликолиз. Фотосинтез имеет световую и темновую р-ции. Световые р-ции фотосинтеза протекают в хлоропластах и имеют 2 фотосинтезирующие системы. Темновые р-ции фотосинтеза локализованы в цитоплазме. Ключвым ферментом является карбоксилаза рибулозо-1,5-дифосфата.

36. Биосинтез и мобилизация гликогена. Биологическая роль этого процесса

В животной клетке гликоген синтезируется из глюкозы в несколько этапов. Сначала глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат при участии фермента гексокиназы с использованием энергии и концевого фосфата АТФ. На втором этапе глюкозо-6-фосфат превращается в глюкозо-1-фосфат при участии фермента фосфоглюкомутазы. Затем глюкозо-1-фосфат реагирует с уридинтрифосфатом (УТФ), образуя уридиндифосфоглюкозу. Это последнее соединение обладает настолько высокой способностью к переносу, что имеющийся в нем остаток глюкозы может быть присоединен к цепи молекул глюкозы; таким образом, цепь становится длиннее на один остаток глюкозы. Фермент, осуществляющий этот перенос, называется гликогенсинтетазой; по мере того как эта реакция переноса происходит вновь и вновь, цепь гликогена удлиняется. Распад гликогена связан с иным процессом, называемым фосфоролизом, в ходе которого гликозидные связи разрываются в результате присоединения неорганической фосфорной кислоты. Этот процесс аналогичен гидролизу, при котором разрыв связей происходит в результате присоединения воды. При фосфоролизе гликогена концевой остаток глюкозы переносится на фосфорную кислоту, которая служит молекулой-акцептором; в результате образуется глюкозо-1-фосфат. Фермент, катализирующий эту реакцию, называется фосфорилазой. Продукт реакции фосфоролиза -- фосфорилированная молекула сахара, готовая к превращениям либо по пути гликолиза, либо по пентозофосфатному пути. Следующий этап, общий для распада и для синтеза гликогена, состоит в превращении глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат; катализатором при этом служит фосфоглюкомутаза. Фермент фосфорилаза, регулирующий распад гликогена, существует в двух формах: неактивной фосфорилазы b и высокоактивной фосфорилазы a. Превращение неактивной фосфорилазы b в активную фосфорилазу a происходит в результате реакции переноса фосфатной группы с АТФ на OH-группу серина -- одной из аминокислот в белковой цепи фермента. Для этой реакции переноса необходим еще один фермент -- специфическая киназа, а также специфический кофактор -- циклическая адениловая кислота. Подготовительным этапом при активации фосфорилазы является образование из АТФ циклической адениловой кислоты; эта реакция происходит при участии фермента аденилциклазы, связанной с мембранами клеток. Активность аденилциклазы стимулируется гормонами адреналином или глюкагоном. Благодаря этому сложному механизму оба гормона вызывают повышение содержания сахара в крови млекопитающих.

37. Регуляция катехоламинами и глюкагоном мобилизации гликогена

Катехоламины, как известно, являются важнейшими регуляторами адаптивных реакций организма. Они обеспечивают быстрый переход организма из состояния покоя в состояние возбуждения, нередко достаточно большое продолжительности, именно катехоламиновая реакция является важнейшим элементом в формировании состоянии стресса (Кеннон). Катехоламины (адреналин, норадреналин) увеличивают силу и учащают ритм сердечных сокращений, что имеет важное биологическое значение. При физических нагрузках или эмоциональном напряжении мозговой слой надпочечников выбрасывает в кровь большое количество адреналина, что приводит к усилению сердечной деятельности, крайне необходимому в данных условиях. Указанный эффект возникает в результате стимуляции катехоламинами рецепторов миокарда, вызывающей активацию внутриклеточного фермента аденилатциклазы, которая ускоряет образование 3',5'-циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Он активирует фосфорилазу, вызывающую расщепление внутримышечного гликогена и образование глюкозы (источника энергии для сокращающегося миокарда). Кроме того, фосфорилаза необходима для активации ионов Са2+ -- агента, реализующего сопряжение возбуждения и сокращения в миокарде (это также усиливает положительное инотропное действие катехоламинов). Помимо этого, катехоламины повышают проницаемость клеточных мембран для ионов Са2+, способствуя, с одной стороны, усилению поступления их из межклеточного пространства в клетку, а с другой -- мобилизации ионов Са2+ из внутриклеточных депо. Механизм действия глюкагона достаточно хорошо изучен. Рецепторы для гормона локализованы в наружной клеточной мембране. Образование гормонрецепторных комплексов сопровождается активацией аденилатциклазы и увеличением в клетках концентрации цАМФ, сопровождающимся активацией протеинкиназы и фосфорилированием белков с изменением функциональной активности последних. Под действием глюкагона в гепатоцитах ускоряется мобилизация гликогена с выходом глюкозы в кровь. Этот эффект гормона обусловлен активацией гликогенфосфорилазы и ингибированием гликогенсинтетазы в результате их фосфорилирования. Следует заметить, что глюкагон, в отличие от адреналина, не оказывает влияния на скорость гликогенолиза в мышцах.Глюкагон активирует процесс глюконеогенеза в гепатоцитах: во-первых, он ускоряет расщепление белков в печени, а образующиеся аминокислоты используются как субстраты глюконеогенеза; во-вторых, увеличивается активность ряда ферментов, таких как фруктозо-1,6-бисфосфатаза, фосфоенолпируваткарбоксикиназа, глюкозо-6-фосфатаза, принимающих участие в глюконеогенезе как за счет активации имеющихся ферментов, так и индукции их синтеза. За счет активации глюконеогенеза также происходит увеличение поступления глюкозы в кровь. Ускорение использования аминокислот для глюконеогенеза сопровождается увеличением объема синтеза мочевины и увеличением количества мочевины, выводимого с мочой.Глюкагон стимулирует липолиз в липоцитах, увеличивая тем самым поступление в кровь глицерола и высших жирных кислот. В печени гормон тормозит синтез жирных кислот и холестерола из ацетил-КоА, а накапливающийся ацетил-КоА используется для синтеза ацетоновых тел. Таким образом, глюкагон стимулирует кетогенез. В почках глюкагон увеличивает клубочковую фильтрацию, по-видимому, этим объясняется наблюдаемое после введения глюкагона повышение экскреции ионов натрия, хлора, калия , фосфора и мочевой кислоты

38. Механизмы регуляции уровня глюкозы в крови. Роль инсулина

Особенности обмена фруктозы, галактозы и дисахаридов. Наследственные нарушения обмена моносахаридов и дисахаридов (галактоземия, непереносимость фруктозы и дисахаридов).

Результирующее действие эффектов инсулина сводится к снижению содержания глюкозы в крови . Этому действию инсулина противостоят эффекты целого ряда гормонов, что, несомненно, отражает один из важнейших защитных механизмов организма, поскольку длительная гипогликемия способна вызвать несовместимые с жизнью изменения в мозге и, следовательно, ее нельзя допускать. В состоянии гипергликемии увеличивается поступление глюкозы как в печень, так и в периферические ткани. Центральную роль в регуляции концентрации глюкозы в крови играет гормон инсулин . Он синтезируется в поджелудочной железе B-клетками островков Лангерганса , и его поступление в кровь увеличивается при гипергликемии. Концентрация этого гормона в крови изменяется параллельно концентрации глюкозы; введение его быстро вызывает гипогликемию . К веществам, вызывающим секрецию инсулина , относятся аминокислоты , свободные жирные кислоты , кетоновые тела , глюкагон , секретин и лекарственный препарат толбутамид ; адреналин и норадреналин , наоборот, блокируют его секрецию. Инсулин быстро вызывает увеличение поглощения глюкозы жировой тканью и мышцами за счет ускорения транспорта глюкозы через клеточные мембраны путем транслокации переносчиков глюкозы из цитоплазмы в плазматическую мембрану . Однако инсулин не оказывает прямого действия на проникновение глюкозы в клетки печени ; это согласуется с данными о том, что скорость метаболизма глюкозы клетками печени не лимитируется скоростью ее прохождения через клеточные мембраны. Инсулин, однако, действует опосредованно, влияя на активность ферментов, участвующих в гликолиз е и гликогенолиз е. Передняя доля гипофиз а секретирует гормон ы, действие которых противоположно действию инсулина, т. е. они повышают уровень глюкозы в крови. К ним относятся: гормон роста , АКТГ (кортикотропин) и, вероятно, другие " диабетогенные" факторы . Гипогликемия стимулирует секрецию гормона роста . Он вызывает уменьшение поступления глюкозы в некоторые ткани, например в мышцы . Действие гормона роста является до некоторой степени опосредованным, поскольку он стимулирует мобилизацию из жировой ткани свободных жирных кислот , которые являются ингибиторами потребления глюкозы. Длительное введение гормона роста приводит к диабет у. Вызывая гипергликемию, он стимулирует постоянную секрецию инсулина, что в конечном счете приводит к истощению B-клеток.

Особый интерес вызывает метаболизм галактозы в связи с существованием наследственного заболевания галактоземии.

При этом заболевании отсутствует галактокиназа или галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы. галактоза по этой причине не превращается в глюкозу, далее не метаболизируется.

У ребенка с указанным наследственным дефектом отмечаются тяжелые расстройства со стороны желудочно-кишечного тракта и вследствие поражения печени может наступить смерть.

У выживших больных формируются катаракты и происходит задержка умственного развития.

Предполагается, что токсическое действие на печень, мозг оказывает галактозо-1-фосфат, блокирующий превращение глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6 фосфат, а продукт восстановления галактозы спирт маннит инициирует образование катаракты.

Превращение галактозы в глюкозу может иным путем при участии фермента катализирующего синтез УДФ-галактозы непосредственно из галактозо-1-фосфата и УТФ (синтетаза УДФ-галактозы). Далее эпимераза превращает УДФ-галактозу в УДФ-глюкозу, которая разрушается на УМФ и глюкозо-1-фосфат: пирофосфат УТФ Галактозо-1-фосфат УДФ-галактоза УДФ-глюкоза УМФ + глюкозо-1-фосфат

Этот путь метаболизма галактозы мало активен у новорожденных, но с возрастом, в связи с накоплением синтетазы УДФ-галактозы, он приобретает существенное значение, определяя нарастание резистентности к галактозе у больных галактоземией.

Галактоза может метаболизироваться в фукозу (6-дезоксигалактоза), структурного компонента олигосахаридного фрагмента антигенов эритроцитов.

Галактоза необходима для образования цереброзидов, протеогликанов и гликопротеинов. В кишечнике и печени галактоза превращается в глюкозу.

Галактоза легко синтезируется из глюкозы. В крови уровень галактозы очень низок (0,1- 0.28 ммоль/л).

Повышение уровня галактозы в сыворотке крови наблюдается у недоношенных детей, в поздние сроки беременности, в период лактации.

При наследственно обусловленных дефектах генов транскрибирующих ферменты превращения галактозы в глюкозу, развивается галактоземия.

Галактоземия сопровождается галактозурией и аминоацидурией. Аминоцидурия возникает вследствие ингибирующего действия галактозо-1-фосфата на активный транспорт аминокислот.

Как следствие, при галатоземии повреждаются почки, возможна жировая инфильтрация печени, цирроз, катаракта, развивается слабоумие и др. фруктоза Изомер глюкозы фруктоза (левулоза) в крови присутствует в очень низких количествах (55.5-333,0 мкмоль/л).

При врожденной аномалии, вызванной недостатком фруктокиназы уровень фруктозы в крови повышается и она появляется в моче (идиопатическая фруктозурия).

Лактоза Основной углевод молока лактоза образуется путем переноса галактозильного остатка от УДФ-галактозы непосредственно на глюкозу под воздействием трансферазы легко модифицируемого лактальбумином молока фермента.

Разрушение лактозы осуществляется лактазой, фермент, отсутствие которого приводит к непереностимости лактозы.

Уровень глюкозы в крови (3,5 - 5,7 ммоль/л) зависит от многих факторов и находится по непосредственным нейро-гуморальным контролем.

Гормоны адреналин и глюкогон через адениатциклазный каскадный механизм мобилизацию гликогена, повышают уровень глюкозы в крови.

Глюкокортикоиды через стимуляцию глюконеогенеза также увеличивают уровень глюкозы в крови.

Гормон поджелудочной железы инсулин, ускоряя вовлечение глюкозы в клетки печени, жировой ткани и активацией синтеза гликогена вызывает гипогликемию.

Гипергликемии по происхождению различают гипергликемии физиологические и патологические.

К физиологическим гипергликемиям относятся алиментарные, возникающие при одномоментном приеме больших количеств легкоусвояемых углеводов и гипергликемиях развивающиеся при стрессовых ситуациях.

Физиологические гипергликемии быстро проходят.

Патологическая гипергликемия является частым симптомом различных заболеваний, связанных с нарушением функции некоторых эндокринных желез.

Характерными признаками галактоземии являются гипогликемия, галактозурия, появление и накопление в крови наряду с галактозой галактозо-1-фосфата, а также снижение массы тела, жировая дистрофия и цирроз печени, желтуха, катаракта, развивающаяся в раннем возрасте, задержка психомоторного развития. При тяжелой форме галактоземии дети часто погибают ни первом году жизни вследствие нарушений функций печени или пониженной сопротивляемости инфекциям. Примером наследственной непереносимости моносахаридов является непереносимость фруктозы, которая вызывается генетическим дефектом фруктозофосфатальдолазы и в ряде случаев -- снижением активности Фруктоза-1,6-дифосфат-альдолазы. Болезнь характеризуется поражениями печени и почек. Для клинической картины характерны судороги, частая рвота, иногда коматозное состояние. Симптомы заболевания появляются в первые месяцы жизни при переводе детей на смешанное или искусственное питание. Нагрузка фруктозой вызывает резкую гипогликемию. Заболевания, вызванные дефектами в обмене олигосахаридов, в основном заключаются в нарушении расщепления и всасывания углеводов пищи, что происходит главным образом в тонкой кишке. Мальтоза и низкомолекулярные декстрины, образовавшиеся из крахмала и гликогена пищи под действием a-амилазы слюны и сока поджелудочной железы, лактоза молока и сахароза расщепляются дисахаридазами (мальтазой, лактазой и сахаразой) до соответствующих моносахаридов в основном в микроворсинках слизистой оболочки тонкой кишки, а затем, если процесс транспорта моносахаридов не нарушен, происходит их всасывание. Отсутствие или снижение активности дисахаридаз к слизистой оболочке тонкой кишки служит главной причиной непереносимости соответствующих дисахаридов, что часто приводит к поражению печени и почек, является причиной диареи, метеоризма (см. Мальабсорбции синдром). Особенно тяжелыми симптомами характеризуется наследственная непереносимость лактозы, обнаруживающаяся обычно с самого рождения ребенка.Заболевания, вызванные нарушением обмена гликогена, составляют группу наследственных энзимопатий, объединенных под названием гликогенозов. Гликогенозы характеризуются избыточным накоплением гликогена в клетках, которое может также сопровождаться изменением структуры молекул этого полисахарида. Гликогенозы относят к так называемым болезням накопления. Гликогенозы (гликогенная болезнь) наследуются по аутосомно-рецессивному или сцепленному с полом типу. Почти полное отсутствие в клетках гликогена отмечают при агликогенозе, причиной которого является полное отсутствие или сниженная активность гликогенсинтетазы печени.

39. Гликогенозы и агликогенозы

Гликогенозы (glycogenosis, единственное число; гликоген + -sis; синоним: болезнь накопления гликогена, гликогеновая болезнь) -- группа наследственных болезней, которые обусловлены недостаточностью ферментов, участвующих в обмене гликогена; характеризуются нарушением структуры гликогена, недостаточным или избыточным накоплением его в различных органах и тканях. гликогенозы делят по патогенетическому признаку на печеночные, мышечные и смешанные формы. Печеночные гликогенозы.Самый частый гликогеноз I типа или болезнь фон Гирке обусловлен аутосомно-рецессивным дефектом глюкозо-6-фосфатазы. Из-за того, что этот фермент есть только в печени и почках, преимущественно страдают эти органы, и болезнь носит еще одно название - гепаторенальный гликогеноз. Даже у новорожденных детей наблюдаются гепатомегалия и нефромегалия, обусловленные накоплением гликогена не только в цитоплазме, но и в ядрах клеток. Кроме этого, активируется синтез липидов с возникновением стеатоза печени. Так как фермент необходим для дефосфорилирования глюкозо-6-фосфата с последующим выходом глюкозы в кровь, у больных отмечается гипогликемия и, как следствие, ацетонемия, метаболический ацидоз, ацетонурия.Гликогеноз III типа или болезнь Форбса-Кори или лимит-декстриноз - это аутосомно-рецессивный дефект амило-б1,6-глюкозидазы, "деветвящего" фермента, гидролизующего б1,6-гликозидную связь. Болезнь имеет более доброкачественное течение, и частота ее составляет примерно 25% от всех гликогенозов. Для больных характерна гепатомегалия, умеренная задержка физического развития, в подростковом возрасте возможна небольшая миопатия.Еще два печеночных гликогеноза - гликогеноз IV типа (болезнь Андерсена), связанный с дефектом ветвящего фермента и гликогеноз VI типа (болезнь Херса), связанный с дефицитом печеночной фосфорилазы гликогена встречаются довольно редко.Мышечные гликогенозыДля этой группы гликогенозов характерны изменения ферментов мышечной ткани. Это приводит к нарушению энергообеспечения мышц при физической нагрузке, к болям в мышцах, судорогам.Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля) - отсутствие мышечной фосфорилазы. При тяжелой мышечной нагрузке возникают судороги, миоглобинурия, хотя легкая работа не вызывает каких-либо проблем. Смешанные гликогенозыЭти заболевания касаются и печени, и мышц, и других органов.Гликогеноз II типа (болезнь Помпе) - поражаются все гликогенсодержащие клетки из-за отсутствия лизосомальной б-1,4-глюкозидазы, поэтому данная болезнь относится к лизосомным болезням накопления. Происходит накопление гликогена в лизосомах и в цитоплазме. Заболевание составляет почти 10% всех гликогенозов и является наиболее злокачественным. Больные умирают в грудном возрасте из-за кардиомегалии и тяжелой сердечной недостаточности.Агликогенозы - состояния, связанные с отсутствием гликогена. В качестве примера агликогеноза можно привести наследственный аутосомно-рецессивный дефицит гликоген-синтазы. Симптомами является резкая гипогликемия натощак, особенно утром, появляется рвота, судороги, потеря сознания. В результате гипогликемии наблюдается задержка психомоторного развития, умственная отсталость. Болезнь несмертельна при адекватном лечении (частое кормление), хотя и опасна.

Размещено на Allbest.ru