 |
12. 4. Патофизиология углеводного обмена
|
|
|
|
12. 4. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА
Обмен углеводов включает в себя несколько этапов:
1. Переваривание и всасывание углеводов.
2. Депонирование углеводов.
3. Промежуточный обмен углеводов:
• анаэробное (гликолиз) расщепление глюкозы;
• аэробное (окислительное декарбоксилирование пирувата до ацетил-КоА, цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), пентозофосфатный шунт (ПФШ)) расщепление глюкозы;
• процесс глюконеогенеза (синтез глюкозы из неуглеводных предшественников - лактата, глюкогенных аминокислот и глицерола);
• взаимопревращение гексоз;
• образование пентоз, необходимых для синтеза нуклеотидов;
• синтез жирных кислот (из ацетил-КоА и глицерина).
4. Выделение глюкозы почками и ее реабсорбция.
12. 4. 1. Нарушение углеводного обмена на этапе переваривания (расщепления) и всасывания
Гидролиз гликогена и крахмала пищи начинается в ротовой полости под влиянием α -амилазы (а-1, 4-гликозидаза) 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) (см. раздел 17. 2. 4). На поверхности микроворсинок энтероцитов локализованы ферменты: сахараза, мальтаза, лактаза, изомальтаза и др., расщепляющие декстрины и дисахариды до моносахаридов (пристеночное пищеварение) (см. раздел 17. 2. 4).
Причинами нарушения процессов переваривания (расщепления) и всасывания углеводов являются:
1. Интестинальные энзимопатии наследственного и приобретенного характера (см. раздел 17. 2. 4. 3).
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.
Чаще всего встречается врожденная недостаточность лактазы. Фермент гидролизует дисахарид лактозу до глюкозы и галактозы.
· Новорожденные дети обычно получают 50-60 г лактозы (с молоком) в день.
· Негидролизованная лактоза поступает в нижние отделы тонкого кишечника, где сбраживается кишечной микрофлорой с образованием газов (вызывает метеоризм) и органических (молочной и уксусной) кислот.
· Их осмотическое действие привлекает в полость кишечника большое количество воды, что вызывает диарею, поэтому наиболее характерное проявление недостаточности лактазы - диарея после приема молока. При этом кал имеет кислое значение рН и содержит лактозу, иногда регистрируется лактозурия. Симптомы развиваются сразу после рождения.
· Со временем у ребенка развиваются хронический дисбактериоз и нарушение физического развития. Этот синдром следует отличать от приобретенного дефицита лактазы, а также от недостаточности кишечной лактазы, встречающейся у взрослых людей вследствие снижения экспрессии гена фермента в онтогенезе.
|
|
|
Недостаточность сахаразо-изомальтазного ферментативного комплекса приводит к тому, что дисахариды сахароза и изомальтоза не расщепляются и не усваиваются организмом.
· Накапливающиеся при этом в просвете кишечника дисахариды осмотически связывают значительное количество воды, что становится причиной диареи. В этих условиях возможно также поглощение клетками эпителия некоторого количества дисахаридов.
· Однако они остаются метаболически неактивными и в неизмененном виде довольно быстро выводятся с мочой.
· Например, при дефекте активности сахаразы нагрузка дисахаридами не вызывает гипергликемии в интервале 30-90 мин (плоские гликемические кривые), как это имеет место у здоровых людей. В то же время прием смеси глюкозы и фруктозы (моносахариды, из которых состоит сахароза) вызывает повышение уровня сахара в крови.
· Врожденный вариант этой патологии проявляется, когда в рацион детей добавляют сахарозу и крахмал, поэтому больные дети неохотно едят сладкое. Другие сахара (глюкоза, фруктоза, лактоза) усваиваются хорошо. Установлено, что наследственные формы этих энзимопатий передаются по аутосомно-рецессивному типу.
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.
· Градиент Na+ при этом создается работой Na+/К+-АТФазы.
· Ионы натрия и моносахаров связываются в разных активных центрах переносчика, и Na+ стремится войти в клетку по градиенту концентрации, «увлекая» за собой глюкозу (галактозу ), поэтому при гипонатриемии, когда концентрация Na+ вне клетки уменьшается, транспорт этих сахаров в клетку снижается.
|
|
|
· Кроме энтероцитов, по механизму активного симпорта происходит натрийзависимая реабсорбция глюкозы и аминокислот из первичной мочи в проксимальных отделах почечных канальцев.
При разной концентрации глюкозы в просвете кишечника «работают» различные механизмы транспорта. Благодаря вторичноактивному транспорту энтероциты могут поглощать глюкозу при ее очень низкой концентрации. Если концентрация глюкозы в просвете кишечника велика, то она транспортируется в клетку путем облегченной диффузии с помощью ГЛЮТ 2 и ГЛЮТ 5, таким же образом, используя ГЛЮТ 5, может всасываться и фруктоза.
Нарушение всасывания углеводов отмечается при синдроме мальабсорбции (см. раздел 17. 2. 4. 5). 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.
|
|
|
