- •Долгих в.Т. Патофизиология обмена веществ (избранные лекции).
- •1. Значение углеводов для организма
- •2. Основные этапы обмена углеводов и их нарушение
- •3. Главные метаболические пути глюкозы и их нарушение
- •4. Гипогликемии и гипергликемии
- •5. Особенности нарушений углеводного обмена у детей
- •1. Сахарный диабет: термин, определение понятия
- •8. Почечный диабет
- •Патофизиология белкового обмена
- •1. Значение белков
- •2. Патология усвоения пищевых белков
- •3. Нарушение тканевого метаболизма белков
- •4. Патология белкового состава плазмы крови
- •5. Нарушение межуточного обмена белков
- •6. Врожденные нарушения обмена аминокислот
- •7. Нарушение конечного этапа белкового обмена
- •8. Нарушение обмена пуриновых и пиримидиновых оснований
- •9. Особенности белкового обмена у детей
- •1. Нарушение расщепления, всасывания и выделения жира
- •2. Нарушение транспорта жира кровью
- •3. Нарушение обмена жира в жировой ткани. Ожирение и исхудание
- •5. Жировая инфильтрация и жировая дистрофия
- •6. Нарушение межуточного обмена жиров. Гиперкетонемия
- •7. Особенности жирового обмена у детей
- •1. Нарушение обмена фосфолипидов
- •1. Кислотно-основной гомеостаз
- •2. Физико-химические гомеостатические механизмы
- •3. Физиологические гомеостатические механизмы
- •4. Классификация нарушений кислотно-основного состояния
- •5. Принципы выявления нарушений кос
- •6. Газовые и негазовые ацидозы.
- •7. Газовые и негазовые алкалозы.
- •119049, Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1а
- •Отпечатано в фгуп «Производственно-издательский комбинат винити»
- •140010, Г. Люберцы Московской обл., Октябрьский пр-т, 403. Тел.: 554-21-86
Долгих в.Т. Патофизиология обмена веществ (избранные лекции).
Учебное пособие для студентов медицинских вузов. Издание 2-е, переработанное и дополненное. — М: Медицинская книга, Н.Новгород: Изд-во НГМД, 2002.
Автор: Долгих Владимир Терентьевич — академик Российской академии медико-технических наук, член-корреспондент СО АН высшей школы, Соросовский профессор, доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омской государственной медицинской академии.
Лекция I
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА
1. Значение углеводов для организма
Углеводы — природные органические соединения, представляющие собой альдегидо- и кетоноспирты или продукты их конденсации. В организме они содержатся в свободном виде и в комплексах с белками и липидами. Углеводы — это легко утилизируемый источник энергии. Они играют особую роль в энергетике ЦНС — около 69% глюкозы, поступающей в кровоток из депо (печень, скелетные мышцы), используется для обеспечения энергетических потребностей ЦНС. Запасы углеводов (гликогена) в печени взрослого человека массой 70 кг составляют 45—75 г (максимум 150 г), а в мышцах — 280 г. При окислении всех углеводов, содержащихся в организме, образуется свыше 1500 ккал, и если их не пополнять, то энергии их окисления хватает лишь на 12 часов. В организме постоянно происходит образование глюкозы из белков (из таких глюкогенных аминокислот, как аланин, глютаминовая и аспарагиновая) и жиров.
Углеводы выполняют пластическую функцию, поскольку входят в состав других сложных соединений: липополисахаридов, мукополисахаридов, коферментов, адениловых нуклеотидов, РНК, ДНК и др. Так, углеводы, включаясь в пентозный цикл, образуют рибозо-5-фосфат, необходимый для синтеза рибонуклеотидов. К числу рибонуклеотидов относятся носители макроэргических связей аденозин- и инозиннуклеотиды, включая АТФ, коферменты (НАД и НАДФ). В процессе пентозного цикла образуется НАДФ Н2, который обеспечивает восстановительные синтезы, в частности образование высших жирных кислот из ацетил-КоА. Пентозный путь обмена углеводов в связи с внемитохондриальным образованием НАДФ Н2 имеет большое значение для образования гормонов в коре надпочечников, семенниках, яичниках, передней доле гипофиза и паращитовидных железах.
Углеводы являются важным элементом соединительной ткани. Они входят в нее в виде мукополисахаридов. Мукополисахарид гепарин играет важную роль в гемостазе, а также в регуляции жирового обмена, будучи активатором освобождения липопротеиновой липазы (фактор просветления сыворотки) при гиперлипемиях. Образующаяся из глюкозы и уридиндифосфата фосфоглюкуроновая кислота участвует в обезвреживающих синтезах в печени и построении глюкоронидов соединительной ткани (глюкуроновая кислота).
2. Основные этапы обмена углеводов и их нарушение
Углеводный обмен складывается из следующих этапов:
-
Расщепление поступающих с пищей полисахаридов (крахмал, гликоген) и дисахаридов в полости рта; двенадцатиперстной кишке и в верхнем отделе тощей кишки до моносахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы). Всасывание моносахаридов в систему v. porta.
-
Образование и отложение в печени гликогена из моносахаридов и продуктов их расщепления, в частности, лактата и пирувата.
-
Расщепление гликогена в печени до глюкозы (процесс гликогенолиза и глюкогенеза). Образование в печени глюкозы из продуктов расщепления жира (глицерин) и белка (аминокислоты) — процесс глюконеогенеза. Поступление глюкозы из печени в печеночные вены, а затем в общий кровоток.
-
Образование гликогена из глюкозы и продуктов ее расщепления, прежде всего лактата, в тканях (в основном в мышцах). Расщепление глюкозы в органах и тканях до лактата и пирувата и дальнейшее окисление в цикле Кребса до конечных продуктов.
5. Выделение через клубочки почек с провизорной мочой глюкозы и полная реабсорбция глюкозы в почечных канальцах.
Обмен углеводов условно может быть разделен на два этапа:
I этап — транспорт углеводов, поступающих с пищей, к клеткам всех тканей организма. Он включает в себя расщепление углеводов в желудочно-кишечном тракте, всасывание их из кишечника в кровь, депонирование в печени в виде гликогена (из моносахаридов и продуктов их расщепления — лактата и пирувата), расщепление гликогена в печени до глюкозы и поступление ее в кровяное русло и распределение между клетками.
II этап — межуточный обмен углеводов в тканях, включающий в себя окисление углеводов с использованием образующейся энергии для процессов синтеза, выполнения специфических функций и поддержания температурного гомеостаза; использование углеводов и промежуточных продуктов обмена для синтеза других веществ — белков, нуклеопротеидов, коферментов и т.д.
Нарушение обмена углеводов может произойти на любом этапе. Расщепление полисахаридов начинается еще в ротовой полости а-амилазой слюны, поэтому различные заболевания слюнных желез (воспалительные, опухолевые; обтурация выводных протоков) нарушают уже самый начальный этап обмена углеводов - гидролиз полисахаридов. В желудке (в условиях кислой среды) углеводы не претерпевают никаких изменений и поступают в кишечник, где на них действуют ферменты поджелудочной железы (диастаза, амилаза и др.), расщепляющие поли- и дисахариды до моносахаридов. Нарушение выработки и выделения панкреатического сока приводит к нарушению расщепления и всасывания углеводов. Причины: поражение ацинозной ткани поджелудочной железы (диффузный панкреатит), закупорка выводного протока камнем, опухолью. Показателем нарушенного усвоения полисахаридов является наличие в кале непереваренных зерен крахмала.
При нормальном расщеплении поли- и дисахаридов может нарушаться всасывание моносахаридов (глюкозы) при поражении стенки кишечника. Углеводы проходят через стенку кишечника благодаря фосфорилированию ее гексокиназой в слизистой оболочке, а затем дефосфорилированию фосфатазой, и только после этого глюкоза поступает в v. porta. При воспалении или опухолевом перерождении слизистой оболочки кишки, отравлении ферментными ядами (монойодацетат, флоритзин) выработка гексокиназы и фосфатазы нарушается либо снижается их активность, что закономерно ведет к нарушению всасывания углеводов. Возможна также и врожденная недостаточность этих двух ферментов.
Всосавшиеся углеводы частично идут на удовлетворение энергетических потребностей организма, а оставшиеся резервируются в печени и мышцах и в меньшей степени в других органах в виде гликогена. Уменьшение отложения гликогена наблюдается при повышенном его расщеплении в условиях недостаточного ресинтеза либо при нарушении его образования.
Усиленный распад гликогена (гликогенолиз) отмечается при возрастании энергетических затрат в организме в результате возбуждения ЦНС (волнения, стрессы, неврозы) и выделения катехоламинов, активирующих фосфорилазу, катализирующую процесс гликогенолиза. При возбуждении ЦНС повышается функция ряда желез внутренней секреции (щитовидной, гипофиза, мозгового слоя надпочечников), гормоны которых активируют фосфорилазу печени. Повышенное выделение глюкагона а-клетками островков Лангерганса усиливает гликогенолиз. При ацидозе (активация фосфорилазы) и усиленной мышечной работе также повышается распад гликогена.
Уменьшение отложения гликогена может быть связано с нарушением нервной трофики (страдает преимущественно парасимпатическая нервная система). Снижается образование гликогена при гипоксии, что наблюдается при снижении рО2 в воздухе, при уменьшении дыхательной поверхности легких, анемии, декомпенсации кровообращения, при отравлении ядами (фосфором, СС14, дихлорэтаном), нарушающими тканевое дыхание, при интоксикации продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Торможение образования и отложения гликогена наблюдается при гипо- и авитаминозах, при некоторых заболеваниях желез внутренней секреции (сахарный диабет, тиреотоксикоз, недостаточность коры надпочечников).
Часто имеет место сочетание нарушения образования гликогена и повышенное его расщепление — в итоге значительно истощаются запасы гликогена, особенно в печени. Это наблюдается при острых и хронических гепатитах, тиреотоксикозе, тяжелых инфекциях и интоксикациях, голодании, авитаминозе, различных видах шока. При этом происходит переключение тканевой энергетики с углеводного обмена на жировой и белковый обмен. Однако использование жиров в качестве основного источника энергии требует большого количества кислорода, что может вызвать гипоксию тканей.
Своеобразным нарушением обмена гликогена являются гликогенозы — группа наследственных энзимопатий, возникающих в связи с дефицитом ферментов, катализирующих процессы распада и синтеза гликогена и характеризующихся избыточным его накоплением в различных органах и тканях.
Патология углеводного обмена довольно часто связана с нарушением его регуляции, осуществляемой нейроэндокринной системой. Процессами регуляции углеводного обмена являются:
-
отложение углеводов в тканях в виде гликогена и переход углеводов в жиры (резервирование их в качестве энергетического источника);
-
распад гликогена в печени до глюкозы и образование глюкозы из белков и жиров, т.е. глюконеогенез;
-
анаэробный и аэробный распад углеводов с освобождением энергии.
Образование гликогена и жира из глюкозы стимулируется парасимпатической нервной системой, влияющей как непосредственно на ферментативные процессы в тканях, так и через усиление влияния на поджелудочную железу и гиперпродукцию инсулина.
Гликогенолиз и глюконеогенез активируются импульсами, поступающими по симпатической нервной системе. Аналогичный эффект оказывают тироксин, адреналин, глюкагон. Они стимулируют фосфорилазу, расщепляющую гликоген. Глюкокортикоиды повышают содержание глюкозы в крови за счет активации глюконеогенеза.