Наследственные нарушения обмена углеводов

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

(ГБОУ ВПО НГМУ Минздрава  России)

 

 

Кафедра медицинской химии

 

 

Учебно-исследовательская работа студента

 

Наследственные нарушения обмена углеводов

 

 

 

Выполнил:

Студент – группа ,

2 Курс,  факультет

ФИО

 

Проверил:

преподаватель

ФИО

 

 

 

 

Новосибирск, 2014 г.

 

 

 

 

Содержание 
1. Введение

2. Понятие об углеводах 
3. Углеводный обмен 
4. Нарушения углеводного обмена 
5. Виды нарушений углеводного обмена 
6. Заключение 
7. Список используемой литературы 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Введение 
Темой своей учебно-исследовательской работы я выбрал наследственные нарушения обмена углеводов, так как углеводы являются жизненно важными органическими веществами человеческого организма. Углеводы выполняют различнне функции, например: участвуют в построении различных опорных структур, входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза),  служат источником энергии, выступают в качестве запасных питательных веществ (гликоген у животных, крахмал и инулин — у растений),  участвуют в регуляции осмотического давления в организме и многое другое. И нарушение углеводного обмена может привести к печальным последствиям. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Понятие об углеводах 
Углево́ды (сахара́, сахариды) — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп.Углеводы являются неотъемлемым компонентом клеток и тканей всех живых организмов представителей растительного и животного мира, составляя (по массе) основную часть органического вещества на Земле. Источником углеводов для всех живых организмов является процесс фотосинтеза, осуществляемый растениями.

 

Углеводы — весьма обширный класс органических соединений, среди них встречаются вещества с сильно различающимися свойствами. Это позволяет углеводам выполнять разнообразные функции в живых организмах. Соединения этого класса составляют около 80 % сухой массы растений и 2—3 % массы животных. 
 
Все углеводы состоят из отдельных «единиц», которыми являются сахариды. По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые и сложные. Углеводы, содержащие одну единицу, называются моносахариды, две единицы – дисахариды, от двух до десяти единиц — олигосахариды, а более десяти — полисахариды. Моносахариды быстро повышают содержание сахара в крови, и обладают высоким гликемическим индексом, поэтому их ещё называют быстрыми углеводами. Они легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях. Углеводы, состоящие из 3 или более единиц, называются сложными. Продукты, богатые сложными углеводами, постепенно повышают содержание глюкозы и имеют низкий гликемический индекс, поэтому их ещё называют медленными углеводами. Сложные углеводы являются продуктами поликонденсации простых сахаров (моносахаридов) и, в отличие от простых, в процессе гидролитического расщепления способны распадаться на мономеры, с образованием сотни и тысячи молекул моносахаридов. 
Моносахариды 
Моносахари́ды — простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов — обычно представляют собой бесцветные, легко растворимые в воде, плохо — в спирте и совсем нерастворимые в эфире, твёрдые прозрачные органические соединения, одна из основных групп углеводов, самая простая форма сахара. Водные растворы имеют нейтральную pH. Некоторые моносахариды обладают сладким вкусом. Моносахариды содержат карбонильную (альдегидную или кетонную) группу, поэтому их можно рассматривать как производные многоатомных спиртов. Моносахарид, у которого карбонильная группа расположена в конце цепи, представляет собой альдегид и называется альдоза. При любом другом положении карбонильной группы моносахарид является кетоном и называется кетоза. В зависимости от длины углеродной цепи (от трёх до десяти атомов) различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и так далее. Среди них наибольшее распространение в природе получили пентозы и гексозы. Моносахариды — стандартные блоки, из которых синтезируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

 

В природе в свободном виде наиболее распространена D-глюкоза (виноградный сахар или декстроза, C6H12O6) — шестиатомный сахар (гексоза), структурная единица (мономер) многих полисахаридов (полимеров) — дисахаридов: (мальтозы, сахарозы и лактозы) и полисахаридов (целлюлоза, крахмал). Другие моносахариды, в основном, известны как компоненты ди-, олиго- или полисахаридов и в свободном состоянии встречаются редко. Природные полисахариды служат основными источниками моносахаридов. 
Дисахариды 
Дисахари́ды — сложные органические соединения, одна из основных групп углеводов, при гидролизе каждая молекула распадается на две молекулы моносахаридов, являются частным случаем олигосахаридов. По строению дисахариды представляют собой гликозиды, в которых две молекулы моносахаридов соединены друг с другом гликозидной связью, образованной в результате взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой). В зависимости от строения дисахариды делятся на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие. Например, в молекуле мальтозы у второго остатка моносахарида (глюкозы) имеется свободный полуацетальный гидроксил, придающий данному дисахариду восстанавливающие свойства. Дисахариды наряду с полисахаридами являются одним из основных источников углеводов в рационе человека и животных. 
 
Олигосахариды 
О́лигосахари́ды — углеводы, молекулы которых синтезированы из 2 — 10 остатков моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Соответственно различают: дисахариды, трисахариды и так далее. Олигосахариды, состоящие из одинаковых моносахаридных остатков, называют гомополисахаридами, а из разных — гетерополисахаридами. Наиболее распространены среди олигосахаридов дисахариды.

 

Среди природных трисахаридов наиболее распространена рафиноза — невосстанавливающий олигосахарид, содержащий остатки фруктозы, глюкозы и галактозы — в больших количествах содержится в сахарной свёкле и во многих других растениях. 
Полисахариды (Гликоген, крахмал) 
Полисахари́ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов. С точки зрения общих принципов строения в группе полисахаридов возможно различить гомополисахариды, синтезированные из однотипных моносахаридных единиц и гетерополисахариды, для которых характерно наличие двух или нескольких типов мономерных остатков. 
 
Главными источниками углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70—80 % глюкозы и фруктозы. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Углеводный обмен 
Обмен углеводов в организме человека и высших животных складывается из нескольких процессов:

 

Гидролиз (расщепление) в желудочно-кишечном тракте полисахаридов и дисахаридов пищи до моносахаридов, с последующим всасыванием из просвета кишки в кровеносное русло.

Гликогеногенез (синтез) и гликогенолиз (распад) гликогена в тканях, в основном в печени.

Аэробный (пентозофосфатный путь окисления глюкозы или пентозный цикл) и анаэробный (без потребления кислорода) гликолиз — пути расщепления глюкозы в организме.

Взаимопревращение гексоз.

Аэробное окисление продукта гликолиза — пирувата (завершающая стадия углеводного обмена).

Глюконеогенез — синтез углеводов из неуглеводистого сырья (пировиноградная, молочная кислота, глицерин, аминокислоты и другие органические соединения). 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нарушения углеводного обмена

 

К наследственным нарушениям обмена углеводов относятся различные патологические состояния, обусловленные неспособностью организма усваивать углеводы или катаболизировать их. Эти формы патологии обмена часто проявляются в раннем возрасте. Патогенез поражения нервной системы при наследственных заболеваниях обмена углеводов связан с развитием частых гипер- и гипогликемических состояний, нарушением электролитного и водного баланса, с образованием токсических продуктов метаболизма (кетокислот и др.), вызывающих метаболические и структурные нарушения в ткани мозга, с дегенерацией клеток вследствие накопления в них некатаболизируемых углеводов. Учитывая большие возможности диетотерапии и возрастное становление ферментных систем, профилактика неврологических нарушений тесно связана с вопросами раннего диагноза. Диспансерное наблюдение за больными и успехи в организации специализированной помощи позволили реально решить вопрос о доклинической диагностике, рассматривая каждого ребенка, рожденного в семье, где есть патология углеводного обмена, как потенциального больного. Гетерозиготные носители патологического гена выявляются с помощью нагрузочных тестов и исследования активности ферментов. Эти данные используются при решении вопросов медико-генетического консультирования. Среди заболеваний, обусловленных нарушением обмена углеводов, выделяют состояния, проявляющиеся непереносимостью того или иного углевода, входящего в состав продуктов питания, и заболевания, обусловленные нарушением метаболизма гликогена. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виды нарушений углеводного обмена 

Галактоземия

 

Этот термин используется для описания состояний, характеризующихся непереносимостью галактозы. Место и тяжесть энзиматического блока при этих состояниях могут варьировать. Первый этап превращения галактозы, принимаемой с пищей, состоит в фосфорилировании при помощи АТФ. Эта реакция катализируется галактокиназой и приводит 1ч образованию галактозо-1-фосфата. Отсутствие галактокиназы представляет собой аутосомно-рецессивное заболевание, встречающееся с частотой 1:40000 новорожденных детей. Оно характеризуется гипергалактоземией, галактозурией и образованием катаракт.

Превращение галактозо-1-фосфата в глюкозо-1 -фосфат второй этап превращения галактозы катализируется галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазой и переводит галактозу в основные пути метаболизма углеводов. Отсутствие галактозо-фосфат-уридилтрансферазы приводит к накоплению галактозо-1-фосфата в клетках, что вызывает ряд патологических изменений. Первыми симптомами заболевания (оно встречается у 1:30000 1:00000 новорожденных детей) являются рвота и понос после приема молока. Если грудные дети с галактоземией выживают, то у них в последующем развиваются катаракты, цирроз печени, наблюдается умственная отсталость. Ранняя диагностика и свободная от галактозы диета могут предупредить развитие заболевания и сохранить жизнь.

 
Фруктозурия 

Этот термин относится к непереносимости фруктозы. Фруктоза, принятая с пищей, подвергается фосфорилированию в печени, превращаясь в фруктозо- I-фосфат. Отсутствие фруктокиназы приводит к тому, что фруктоза задерживается в организме и выделяется с мочой. Такая разновидность фруктозурии не имеет никаких клинических проявлений и диагноз устанавливается только при лабораторном исследовании.

Гораздо более серьезной разновидностью является наследственная непереносимость фруктозы, обусловленная отсутствием другого фермента — фруктозо-1-фосфатальдолазы. В результате в организме задерживается и накапливается фруктозо-l-фосфат, вызывающий ингибирование ряда ферментных систем в клетках.

 

Гликогенозы (или болезни запасов гликогена) 
 
В группу гликогенозов входят наследственные нарушения какого-либо одного специфического фермента метаболизма

гликогена. Все известные типы аномалий метаболизма гликогена (описано 9 различных типов), за исключением аномалии, связанной с отсутствием гликоген-синтетазы, характеризуются избыточным накоплением гликогена в печени, почках, мышцах и других тканях. Структура гликогена в большей части гликогенозов нормальная, хотя при некоторых типах обнаруживаются укороченные или удлиненные цепи молекулы. Почти все типы гликогенозов наследуются по аутосомно-рецессивному механизму и вызывают серьезные нарушения жизнедеятельности организма. Клиническими проявлениями гликогенозов являются: увеличение печени, почек и сердца, умеренная или тяжелая гипогликемия, слабость и судороги скелетных мышц. 
 
Гликогенозы

 

1) Гликогеноз типа I (болезнь Гирке) (недостаточность фермента глюкозо-6-фосфатазы или транспортного белка глюкозо-6-фосфат-транслоказы) может проявиться тяжелой гипогликемией уже в первые часы или дни жизни новорожденного, но чаще наблюдается у грудных детей и детей старшего возраста. Клиническая картина: низкорослость, выступающий живот, гепатомегалия, эруптивные ксантомы, кровоточивость. Биохимические признаки: гипогликемия, стойкий метаболический ацидоз (лактацидоз), гиперлипопротеидемия. Уровни свободных жирных кислот, триглицеридов, лактата, пирувата и мочевой кислоты повышены, уровень инсулина снижен. Кровоточивость обусловлена нарушением функции тромбоцитов (но количество тромбоцитов нормальное). После введения глюкагона повышается концентрация лактата, но не глюкозы. Для подтверждения диагноза необходима биопсия печени с гистохимическим исследованием и определением активности ферментов in vitro. Основной способ лечения — интенсивная диетотерапия. Цель лечения: обеспечить постоянное поступление глюкозы. В ночные часы через назогастральный зонд или гастростому в желудок непрерывно вводят глюкозу или полимеры глюкозы (4—6 мг/кг/мин) либо сырой кукурузный крахмал (в количестве, обеспечивающем 1/3 суточной калорийности). Днем ребенку дают богатую углеводами пищу; питание должно быть дробным. Такое лечение быстро нормализует концентрацию глюкозы и другие лабораторные показатели, скорость роста и размеры печени. Однако у некоторых больных после курса диетотерапии приступы гипогликемии рецидивируют. Поэтому во время и после лечения больные нуждаются в постоянном наблюдении. У нелеченных детей с гликогенозом типа I частота приступов гипогликемии и их тяжесть постепенно уменьшаются с возрастом.

2) Гликозеноз 2 типа — (болезнь Помпе). При этом типе заболевания количество пораженных органов значительно больше, чем при предыдущем. Гликоген в больших количествах откладывается не только в печени и почках, но и в сердце, головном мозге, скелетных мышцах.

Первые признаки появляются после рождения. Ребенок категорически отказывается от кормлений, он вялый, сила мышц слабая, постоянно отмечается нарушение дыхания, кожные покровы имеют синюшный оттенок. Сердце увеличивается в размерах и принимает форму шара, что очень хорошо выявляется во время ультразвукового обследования. Появляются признаки нарушения работы сердца, при его выслушивании определяются побочные шумы. В дыхательных мышцах гликоген также накапливается в больших количествах, что приводит к нарушению нормального расправления легких во время вдоха. В итоге в них застаивается мокрота, которая, являясь хорошей средой для жизни микроорганизмов, может в дальнейшем приводить к развитию воспаления легких. В результате поражения мышц глотки может нарушаться глотание. По своему внешнему виду больные дети часто напоминают детей с врожденным синдромом Дауна. Лицо их большое, округлой формы, на нем располагаются отеки, язык большой и может не помещаться во рту, сила мышц ослаблена. Отмечается отставание в физическом и интеллектуальном развитии. Могут иметься признаки расстройств со стороны нервной системы.