Патофизиология нарушение углеводного обмена

ПЛАН

1.Введение.

2.Нарушение усвоения углеводов  в организме.

а) нарушение всасывания;

б) нарушение синтеза,депонирования и расщепления гликогена;

в) наследственные ферментопатии.

3.Гипогликемия.

а) определение понятия;

б) классификация;

в) патогенез основных проявлений;

г) гипогликемическая кома.

4.Гипергликемия.

а) определение понятия;

б) виды.

5.Сахарный диабет.

а) этиология и эпидемиология;

б) классификация;

в) нарушения обмена веществ;

г) патогенез основных проявлений;

д) диабетическая кома.

6. Литература. 
1.  ВВЕДЕНИЕ

Еще в 1657 году Уильям Гарвей утверждал, что природа может раскрыть свои тайны "...в случаях, когда следы ее деятельности оказываются за пределами проторенного пути". Пророческие слова Гарвея, написанные более 300 лет назад, предвосхитили деятельность Арчибальда Гаррода, которого многие считают основоположником принципов врожденных ошибок обмена, изложенных им в своих Крунновских лекциях. В действительности нарушения метаболических процессов организме сопровождает любое заболевание, любое отклонение от нормы, однако во многих случаях мы недооцениваем возникающие при этом изменения из-за недостатка знаний промежуточных этапов на путях обмена.

Ветеринарные врачи должны разбираться в связях между обменом веществ и болезнью, представлять себе основные биохимические "протоколы" процессов жизнедеятельности, их патофизиологию и отношение к клиническим нарушениям. По существу клиническая картина болезни - это проявление лежащих в ее основе биохимических и патофизиологических нарушений.

2.НАРУШЕНИЕ УСВОЕНИЯ УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ

Углеводы представляют собой молекулы, состоящие из 3-х углеродных атомов или более, соединенных с атомами Н и О в отношении 2:1, или простые производные этих молекул.

Несмотря на разнообразие форм и пищевых источников углеводов, конечными продуктами переваривания, которые всасываются в кишечнике, являются гексозы: глюкоза, фруктоза, галактоза. Из этих простых сахаров  глюкоза  по  своей распространенности в качестве углеводного компонента пищи намного превосходит все остальные.

Поскольку внутри клеток свободная глюкоза как таковая практически отсутствует, вся поглощаемая тканями глюкоза подвергается следующим основным метаболическим превращениям:

1)накопление в виде гликогена;

2)окисление через гликолиз (анаэробное  окисление, или путь Эмбдена-Мейергофа) до пирувата и лактата;

3)окисление через цикл трикарбоновых  кислот (цикл Кребса) или в меньшей  степени через пентозный цикл  до СО2;

4)превращение в жирные кислоты  и накопление в виде триглицеридов;

5)высвобождение из клетки в виде свободной глюкозы.

Переваривание углеводов начинается в тонком кишечнике. Кратковременное воздействие амилазы слюны на крахмал пищи существенной роли не играет, так как в просвете желудка кислая среда инактивирует этот фермент.

В тонком кишечнике крахмал под действием амилазы pancreas, выделяющегося в 12-перстную кишку с панкреатическим соком, расщепляется до мальтозы и изомальтозы. Эти дисахариды, а также лактоза, расщепляются специфическими ферментами, продуцируемыми эпителием кишечника. Ферменты работают не в просвете кишечника, а на поверхности клеток (т.н. пристеночное пищеварение).

Проникновение моносахаридов через клеточные мембраны происходит путем облегченной диффузии при участии специальных транслоказ. Глюкоза и галактоза всасываются еще и путем активного транспорта за счет градиента ионов Na, создаваемого Na-K АТФ-азой. Это обеспечивает их всасывание даже при низкой концентрации в кишечнике.

Прежде всего, нарушения всасывания глюкозы могут возникать при врожденной недостаточности специфического фермента или транспортной системы, необходимых для обмена определенного сахара. В том и другом случаях сахар накапливается  в  просвете  кишечника,

повышая осмолярность кишечного сока и тем дополнительно увеличивая всасываемость воды в просвет кишечника.

Общие признаки синдромов нарушения всасывания углеводов:

1)диарея,

2)кислая реакция кала - поскольку  отдельные углеводы метаболизируются  бактериями толстого кишечника  до органических кислот,

3)неспокойное поведение,

4)отставание в росте,

5)отсутствие подъема сахара в крови после сахарной нагрузки,

6)дефект определенного фермента  в слизистой оболочке кишечника.

Первичное нарушение всасывания глюкозы и галактозы встречается редко,  проявляется вскоре после первого кормления профузной диареей, дегидратацией, ацидозом и гипогликемией.

Новорожденное животное получает с пищей 50-60 г лактозы  в  день. Гидролиз

этого дисахарида до глюкозы и галактозы опосредован лактазой кишечного эпителия. У животных с дефицитом этого фермента появляются стойкая диарея и гипотрофия. Нагрузка лактозой усиливает симптоматику. Безлактозная диета устраняет ее.

В эту же группу входят:

- непереносимость сахарозы-изомальтозы,

- непереносимость лактозы без  недостаточности лактазы (биохимия  синдрома неизвестна),

- эссенциальная фруктозурия,

- наследственная непереносимость  фруктозы - дефицит фруктозо-1-фосфатальдолазы.В этом случае после поступления фруктозы через 30 мин начинается рвота, обильное потение, диарея и даже кома;

- недостаточность фруктозо-1,6-дифосфатазы  и другие.

В некоторых случаях, особенно при нарушении нейро-гуморальной регуляции, воспалении слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, отравлениях ядами типа монойодацетата и флоридзина, процессы всасывания углеводов также могут нарушены.

Поскольку первой внутриклеточной реакцией, в которой участвует глюкоза, является ее фосфорилирование в глюкозо-6-фосфат гексокиназой и глюкокиназой, нарушение этого процесса также неблагоприятно сказывается на всасывании углеводов.

Поскольку на прием пищи многие животные расходуют относительно мало времени, ясно, что уровень глюкозы в крови должен поддерживаться скорее за счет эндогенного топлива. Действительно, избыток пищевой глюкозы превращается в гликоген, жиры и белки для покрытия огромных энергетических потребностей организма.

После приема пищи большая часть глюкозы, метаболизирующейся в печени, превращается в гликоген, который при первой необходимости служит готовым источником глюкозы. Однако общее содержание его в печени довольно ограничено  и способно обеспечить потребности организма в глюкозе в течение 8-12 часов, максимум сутки.

Реакция образования гликогена зависит от активности гликогенсинтетазы, которая, в свою очередь, находится в обратной в зависимости от внутриклеточного уровня цАМФ. До сих пор нет ясности в вопросе, опосредована ли активность гликогенсинтетазы главным образом гормонами (например, инсулином, глюкагоном или адреналином - первый ее повышает, два остальных - понижают) или субстратом, т.е. глюкозой. Херс выдвинул гипотезу, согласно которой увеличение концентрации глюкозы в клетке само по себе может повышать активность гликогенсинтетазы.

Снижение синтеза гликогена отмечается при миастении, гипоксии, тогда как повышенный распад наблюдается при охлаждении, перегревании, боли, судорогах, эмоциональном стрессе. Выделяют т.н. агликогеноз - наследственное заболевание, вызванное дефектом гликогенсинтетазы. В печени почти или полностью  отсутствует  гликоген, выражена гипогликемия.

Следует сказать, что гликогенолиз контролируется ферментом фосфорилазой, которая, подобно гликогенсинтетазе, существует в неактивной форме и должна активироваться. Механизмы этой активации подобны ранее изложенным. Важно помнить, что гликогенолиз в печени и мышечной ткани приводит к образованию различных продуктов, а именно: в печени - к образованию свободной глюкозы, в мышцах - к высвобождению лактата и пирувата, поскольку глюкозо-6-фосфат не может превращаться в глюкозу, а вступает на гликолитический путь.

Гликогенолиз может рассматриваться как адекватное средство адаптации только к острым потребностям организма в глюкозе. Полный гликогенолиз мог бы обеспечить поступление в кровь не более 150 г глюкозы у крупного животного. В условиях длительного дефицита глюкозы (голодание, нарушение реабсорбции глюкозы в почках, диабет) в ход идет другой, более продолжительный механизм - глюконеогенез. Как правило, глюконеогенез сопровождается быстрым поступлением новообразованной глюкозы в кровь за счет "гипертрофии" глюкозо-6-фосфатазы.Единственной другой тканью, в которой возможен глюконеогенез и превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу, является корковый слой почек.

Особую группу представляют болезни накопления гликогена, или гликогенозы. В основе этой патологии лежит энзимдефект, который проявляется необычной структурой гликогена или его избыточным накоплением. Наиболее часто встречаются 6 типов гликогенозов:

Тип I (гликогеноз Гирке) - следствие дефицита глюкозо-6-фосфатазы. Встречается наиболее часто, проявляется гипогликемией, накоплением гликогена в печени и почках, ацидозом (за счет накопления лактата) и гепатоспленомегалией. Больные животные обычно отличаются малым ростом.

Тип II (гликогеноз Помпе) - обусловлен дефектом кислой альфа-1,4-глюкозидазы. Отличается от других гликогенозов тем, что дефектным становится лизосомальный фермент. Проявляется генерализованным накоплением гликогена, поражением печени, почек, нервной системы, гипертрофией миокарда. Болезнь быстро прогрессирует и никакое лечение не в состоянии предотвратить смерть больного животного.

III тип (лимитдекстриноз, болезнь Кори, Болезнь Форбса) - вызывается дефицитом амило-1,6-гликозидазы. Больным свойственны гепатомегалия, мышечная слабость, гипогликемия натощак. Течение относительно доброкачественное.

IV тип (амилопектиноз, болезнь Андерсена) - редко встречающаяся тяжелая форма гликогенозов.  Для нее характерен цирроз печени с желтухой и печеночной недостаточностью, развивающийся преимущественно у новорожденных. Отложение гликогена генерализованное, гликоген структурно изменен с очень длинными наружными ветвями. До сих пор не предложено никакого лечения, кроме симптоматического.

V тип (недостаточность миофосфорилазы, болезнь Мак-Ардла) - вызван дефицитом фосфорилазы, активирующей бета-киназу в мышцах и печени.

VI тип (недостаточность печеночного фосфорилазного комплекса, болезнь Херса) – дефект печеночной фосфорилазы,  ведущий к избыточному накоплению нормального гликогена в печени. Отмечают гепатомегалию, легкое замедление темпов роста.  Прогноз для жизни хороший.

Достаточно редко встречается гликогеноз VII типа (дефект мышечной фосфофруктокиназы, болезнь Терье), схожий с болезнью Мак-Ардла и проявляющийся нарастанием уровня лактата и пирувата в крови после мышечной работы.

3. ГИПОГЛИКЕМИЯ

В норме концентрация глюкозы в плазме в течение суток колеблется в относительно узких границах (от 3,5 до 5,5 ммоль/л). Однако при некоторых физиологических, а чаще патологических условиях уровень глюкозы может снижаться.

Признаки и симптомы гипогликемии относительно неспецифичны и могут быть спутаны с другими органическими нарушениями. Проблему еще больше усложняет отсутствие единого мнения в отношении точной нижней границы нормы сахара в крови. Гипогликемию легче определить в клинических понятиях, чем в количественных терминах. Она представляет собой снижение уровня глюкозы плазмы до таких значений, когда появляются клинические симптомы, исчезающие после нормализации снижения глюкозы.  Скорость развития гипогликемии зависит от пола животного, быстроты снижения уровня глюкозы, исходного содержания глюкозы.

В среднем принято считать, что гипогликемия развивается при снижении уровня глюкозы до 2,5-3,0 ммоль/л.

Предпринимались различные попытки классифицировать гипогликемию, породившие массу стратификаций как простых, так и очень громоздких.

Наиболее удобная, основанная на характеристике условий, в которых развивает гипогликемия классификация представлена ниже. С этих позиций можно выделить 3 основные виды гипогликемий:

I - гипогликемия натощак:

а) инсулинпродуцирующая опухоль бета-клеток;

б) гипогликемия поврежденных с кетозом.

II - гипогликемия после еды:

а) спонтанная реактивная гипогликемия;

б) ранние стадии сахарного диабета.

III - индуцированная гипогликемия: передозировка инсулина.

Гипогликемия натощак характеризуется неэффективностью поддержания нормального уровня глюкозы в условиях ограничения животного от пищи.

В состоянии натощак глюкоза в организме животного потребляется почти исключительно мозгом. Небольшие количества ее потребляются также форменными элементами крови. Совершенно иная ситуация складывается в инсулинзависимых тканях, таких, как мышцы и жировая ткань, которые практических не потребляют глюкозу при голодании, длящемся 12 ч и более. Если голодание продолжается более 12-14 часов, то включаются дополнительные механизмы поддержания эугликемии. Мозг утилизирует глюкозу со скоростью 125 г/сут, поэтому запасов гликогена в печени явно недостаточно. На помощь приходит глюконеогенез и липолиз с последующим окислением жирных кислот и прогрессивным повышением в плазме уровня кетоновых тел (бета-оксимасляная кислота, ацетон и ацетоуксусная кислота). При более длительном голодании (дни и недели) в ход идут запасы белка, что неминуемо приводит к смерти (если вовремя не остановиться).