БХ Тема 13

Тема13. Метаболізм полісахаридів та його регуляція. Регуляція та патології обміну вуглеводів.

Актуальність теми

Глікоген є основною молекулярною формою запасання вуглеводів в організмі людини і тварин, що акумулюється у вигляді внутрішньоклітинних гранул, переважно в печінці та м’язах. Функція м'язового глікогену полягає в тому, що він є джерелом глюкози, використовуваної в ході гліколізу самим м'язом. Глікоген печінки використовується для підтримки фізіологічних концентрацій глюкози в крові.

В організмі людини існують регуляторні механізми, що контролюють координовані зміни процесів синтезу та розпаду глікогену за умов зміни режимів харчування, переходу організму від стану спокою до активної діяльності. Спадкові патології метаболізму глікогену (глікогенози, аглікогенози) є тяжкими захворюваннями, при яких спостерігається порушення метаболізму в організмі в цілому.

Знання метаболізму глікогену та глікозаміногліканів, наслідків порушення їх обміну є важливим елементом фундаментальних знань студентів-фармацевтів.

Концентрація глюкози в крові залежить від рівноваги між надходженням її в кров і споживанням тканинами. Оскільки виведення глюкози з організму в нормі є досить незначне, то підтримка постійності її концентрації у відносно вузьких межах за значних коливань надходження з їжею забезпечується процесами обміну в тканинах. Система регуляторних механізмів включає гормони інсулін, соматотропін, глюкагон, адреналін, глюкокортикоїди, а також метаболічні взаємодії між печінкою, м’язами, мозком тощо.

Гормональний дисбаланс призводить до порушення окремих метаболічних перетворень вуглеводів, що знаходять відображення в першу чергу у зміні концентрації глюкози в крові. До фізіологічних та патологічних станів, при яких це можливо, належать голодування, стрес, тривалі фізичні навантаження, цукровий діабет, інсулома, гіпо- і гіпертиреоз, феохромоцитома та інші.

Вивчення цих процесів дозволить зрозуміти причини виникнення, симптоматику численних патологічних станів, пов'язаних із зазначеними перетвореннями вуглеводів.

Мета заняття:

• засвоїти особливості реакцій синтезу й розпаду глікогену.

• знати механізми гормональної регуляції обміну глікогену в м’язах і печінці

• засвоїти особливості метаболізму глікозаміногліканів

• уміти пояснити механізми генетичних порушення метаболізму глікогену і глікозаміногліканів.

• знати роль гормонів у регуляції та підтриманні постійного рівня глюкози в крові.

• уміти інтерпретувати процеси метаболізму вуглеводів у нормі й при патології

• уміти визначати основні біохімічні показники, що використовують для діагностики цукрового діабету, інтерпретувати отримані результати.

Конкретні цілі:

• Пояснювати особливості реакцій розпаду та біосинтезу глікогену.

• Аналізувати механізми гормональної регуляції обміну глікогену в м’язах та печінці.

• Інтерпретувати особливості метаболізму глікозаміногліканів

• Пояснювати молекулярно-біологічні основи спадкових ензимопатій обміну глікогену та метаболізму глікозаміногліканів.

• Пояснювати механізми ферментативної регуляції процесів обміну вуглеводів (гліколізу, глікогенезу і глікогенолізу, ПФШ, глюконеогенезу).

• Аналізувати зміни рівня глюкози крові, механізми їх гормональної регуляції (інсулін, соматотропін, глюкагон, адреналін), патологічні прояви порушень обміну глюкози: цукровий діабет, голодування.

• Трактувати поняття нормо глюкоземія, гіпер-, гіпоглюкоземія, глюкозурія як нормальні та патологічні стани обміну глюкози.

• Знати принципи методів біохімічних тестів, які використо-вуються для діагностики цукрового діабету, і вміти інтерпретувати результати досліджень.

• Пояснювати роль негормональних цукрознижуючих препаратів та препаратів інсуліну.

Теоретичні питання

1. Гікогеноліз:

• локалізація,

• реакції спільні та відмінні із гліколізом,

• ключові ферменти,

• біологічне значення.

2. Глікогенез:

• локалізація,

• хімізм,

• ключові ферменти,

• біологічне значення.

3. Особливості гормональної регуляції обміну глікогену в м’язах та печінці.

4. Каскадні механізми цАМФ-залежної регуляції активностей глікогенфосфорилази та глікогенсинтази .

5. Спадкові порушення ферментів синтезу та розпаду глікогену. Глікогенози, їх характеристика, причини виникнення.

6. Загальні уявлення про метаболізм глікозаміногліканів.

7. Генетичні порушення метаболізму глікозаміногліканів. Глікозидози.

1. Біохімічні процеси, що забезпечують сталий рівень глюкози в крові. Роль різних шляхів обміну вуглеводів у регуляції рівня глюкози в крові.

2. Ендокринна регуляція обміну вуглеводів:

• інсулін, будова, механізм дії, роль в обміні вуглеводів;

• соматотропін, механізм впливу на рівень глюкоземії;

• адреналін та глюкагон, механізми їх регулюючої дії на обмін вуглеводів;

• глюкокортикоїди, їх вплив на обмін вуглеводів;

3. Глюкоземія: нормальний стан та його порушення (гіпер-, гіпоглюкоземія та глюкозурія).

4. Цукровий діабет; інсулінозалежна та інсулінонезалежна форми.

5. Клініко-біохімічна характеристика та діагностичні критерії цукрового діабету: глюкозотолерантний тест, подвійне цукрове навантаження, визначення глікозильованого гемоглобіну та фруктозміну..

6. Фармпрепарати для лікування цукрового діабету.

Практична робота

Дослід 1 Кількісне визначення глюкози крові глюкозооксидазним методом

Принцип методу: глюкозооксидаза окиснює глюкозу киснем повітря до глюконової кислоти і пероксиду водню. Пероксид водню під дією пероксидази окиснює ортотолідин у синій хромоген, інтенсивність забарвлення якого пропорційна концентрації глюкози.

Хід роботи: заповнюють 3 центрифужні пробірки згідно з нижченаведеною схемою.

Реактив	Дослідна проба, мл	Контрольна проба, мл	Стандартна проба, мл
NaCl, 0,9%	1,1	1,1	1,1
ZnSO4, 5%	0,4	0,4	0,4
NaOH, 3н	0,4	0,4	0,4
Кров	0,1	-	-
Стандартний розчин глюкози	-	-	0,1
Фізіологічний розчин NaCl	-	0,1	-
Витримати 10 хв. Центрифугувати при 3000 об/хв протягом 10 хв.
Надосадова рідина з відповідних пробірок	1,0	1,0	1,0
Робочий реактив	3,0	3,0	3,0
Дослідну і контрольну проби колориметрують проти контролю у кюветах товщиною 10 мм при червоному світлофільтрі (630 нм)

Розрахунок здійснюють за формулою

Сст · Ед

Сд = Ест ,

де Сд – концентрація глюкози у крові, ммоль/л;

Сст – концентрація глюкози у стандартному розчині, ммоль/л;

Ест – оптична густина стандартної проби;

Ед – оптична густина дослідної проби.

Пояснити отриманий результат. Зробити висновок.

Клініко-діагностичне значення. Нормальний вміст глюкози у крові здорової людини становить 3,33-5,55 ммоль/л. Підвищення вмісту глюкози у крові (гіперглікемія) спостерігається при споживанні великої кількості вуглеводів з їжею, емоційних стресах. Патологічні гіперглікемії характерні для цукрового діабету, гіперфункції кори наднирників та щитовидної залози, пухлинах гіпофізу, тяжких розладах функцій печінки, органічних ураженнях нервової системи.

Гіпоглікемія спостерігається при аденомі острівців підшлункової залози внаслідок підвищення продукування інсуліну β-клітинами, при гіпофункції щитовидної залози, наднирникових залоз, гіпофіза. Гіпоглікемія може бути спричинена голодуванням, важкою фізичною працею, передозуванням інсуліну при лікуванні цукрового діабету, порушенням усмоктування вуглеводів, захворюваннями нирок, які супроводжуються зниженням ниркового порога для глюкози.

Дослід 2. Побудова цукрової кривої здорової людини та хворої на цукровий діабет.

Принцип методу: Метод цукрового навантаження дозволяє виявити приховані форми діабету, порушення глікогенутворювальної функції печінки та вплив інсуліну на обмін вуглеводів, також має особливе значення для диференціації панкреатичної та ренальної глюкозурії. Кров рекомендується забирати через 30, 90, 120, 150, 180 хв. У здорової людини вже через 15 хв після вживання глюкози спостерігється збільшення цукру в крові, яке досягає свого максимуму в проміжку від 30-ї до 60-ї хв, після чого починається зниження його рівня. Через 120 хв вміст цукру може бути навіть нижчим від початкового. Через 180 хв рівень цукру крові, як правило, нормалізується.

Типи кривих вмісту цукру

А – цукровий діабет; В – гіпертиреоз; С – норма; Д – хвороба Аддісона, або гіпотиреоз, або гіперінсулінемія.

Клініко-діагностичне значення. Метод цукрового навантаження дозволяє виявити приховані форми діабету, порушення глікогенутворювальної функції печінки та вплив інсуліну на вуглеводний обмін. При цукровому діабеті, акромегалії, гіпертиреозі, гепатиті, цирозі печінки спостерігають різке збільшення цукру в крові (до 22 ммоль/л) й уповільнене його зниження

Література

Основна:

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 508 с.

2. Вороніна Л.Н., Десенко В.Ф., Мадієвська Н.Н. та ін. Біологічна хімія.- Харків.: Основа, 2000.-.608с.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – 744 с.

4. Клінічна біохімія/За ред.. Склярова О.Я. - Київ: Медицина, 2006. – 432 с.

5. Лекції, які читаються на кафедрі.

Додаткова:

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина,1990. – 542 с.

2. Строев Е.А., Биологическая химия.М.:Высшая школа,1986. – 479с.