Методы исследования углеводного обмена.

Регуляция обмена углеводов (глюконеогенеза).

Регуляторами глюконеогенеза являются глюкокортикоиды. Они оказывают:

катаболическое действие на мышечную ткань, что приводит к увеличению поступления аминокислот в кровоток;

они индуцируют биосинтез ферментов глюконеогенеза в печени (анаболический эффект гормонов), благодаря чему поступившие в печень аминокислоты могут использоваться для синтеза глюкозы.

На регуляцию глюконеогенеза оказывают влияние, противоположное по действию, гормоны поджелудочной железы:

глюкагон

Глюкагон ингибирует гликолиз и активирует процесс глюконеогенеза в печени путем увеличения концентрации цАМФ, которая вызывает фосфорилирование пируваткиназы – фермента гликолиза. Но так как фосфорилированная пируваткиназа неактивна, гликолиз прекращается; соответственно активируются ферменты глюконеогенеза.

Глюкагон является индуктором синтеза ферментов глюконеогенеза и одновременно ингибитором ключевых ферментов гликолиза.

инсулин.

Инсулин является индуктором синтеза глюкокиназы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы (ключевые ферменты гликолиза) и одновременно – ингибитором пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксикиназы, фруктозо-1,6-бисфосфатазы, глюкозо-6-фосфатазы (ключевые ферменты глюконеогенеза).

Ферменты, катализирующие главные реакции гликолиза и глюконеогенеза, являются аллостерическими белками, и их регуляция происходит по принципу «обратной связи» под влиянием аллостерических эффекторов.

Скорость гликолиза и глюконеогенеза зависит от энергетического статуса клетки.

Высокие концентрации АТФ и НАДН ингибируют гликолиз и, тем самым, предотвращается дальнейшее накопление этих веществ. Поскольку при высокой концентрации АТФ концентрации АДФ и АМФ будут низкими, то ингибирование карбоксилазы и фруктозо-1,6-бисфосфатазы прекращается и скорость глюконеогенеза увеличивается.

Высокие концентрации АДФ и АМФ, наоборот, стимулируют гликолиз и подавляют глюконеогенез.

3. Патология углеводного обмена: фруктозурия, галактоземия – биохимическая сущность. Меры профилактики нарушений обмена углеводов с их биохимическим обоснованием.

Галактоземия(высокий уровень в крови галактозы) вызывается недостатком галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы — одного из ферментов, необходимых для обмена галактозы. Галактоза, поступающая с пищей в составе молочного сахара — лактозы, подвергается превращению, но реакция превращения не завершается в связи с наследственным дефектом ключевого фермента. Это врожденное заболевание.

Сначала новорожденный кажется здоровым, но в течение нескольких дней или недель он теряет аппетит, возникают рвота и желтуха, прекращается нормальное развитие. Печень увеличивается, в моче появляются белок и аминокислоты, ткани отекают, организм задерживает воду. У многих больных развивается катаракта. При тяжелой форме галактоземии дети часто погибают ни первом году жизни вследствие нарушений функций печени или пониженной сопротивляемости инфекциям.

Если лечение начато поздно, дети остаются малорослыми и умственно отсталыми. Токсическое действие галактозо-1-фосфата связано с ингибированием им фосфоглюкомутазы (нарушение энергообеспечения клеток, и прежде всего, нервных) и образованием спирта галактитола, вызывающего катаракту.

Лечение и профилактика

При подтверждении диагноза необходим перевод ребёнка на питание с исключением, главным образом, женского молока и замена его соевым. Женщина, являющаяся носителем гена данного заболевания, на время беременности должна полностью отказаться от продуктов, содержащих галактозу. Учёт семей риска позволяет рано, то есть ещё в доклинической стадии, подвергнуть специальному обследованию новорожденного и при положительных результатах перевести его на безлактозное вскармливание. Для раннего выявления предложены также специальные скрининг-программы массового обследования новорожденных.

Гликогенозы (болезни накопления гликогена) — группа наследственных заболеваний, характеризующихся отсутствием одного или нескольких из множества ферментов, необходимых для преобразования сахара в форму, в которой он сохраняется в организме, — гликоген, или гликогена обратно в глюкозу для использования в качестве источника энергии. При гликогенозах в тканях организма, главным образом в печени, накапливаются патологические разновидности гликогена или избыточное его количество.

Пентозурия — безопасное состояние, характеризующееся наличием в моче сахара ксилозы вследствие отсутствия фермента, необходимого для обработки этого сахара. Состояние встречается почти исключительно у евреев. Пентозурия не сопровождается какими-либо нарушениями, но присутствие ксилозы в моче может вести к ошибочному диагностированию сахарного диабета. Лечение не требуется.

Эссенциальная фруктозурия — редкий, рецессивно наследуемый дефект углеводного обмена. Заболевание связано с недостаточным синтезом фруктокиназы в печени и других тканях. Эссенциальная фруктозурия, проявляется повышением фруктозы в крови (фруктоземия) и выделением её с мочой (фруктозурия). Заболевание протекает бессимптомно, так как энергетическое обеспечение клеток осуществляется глюкозой и не страдает.

Фруктоземия – развивается при дефекте фруктокиназы печени и нарушении фосфорилирование фруктозы. Возможен генетический дефект выработки альдолазы фруктозо-1-фосфата. Болезнь обычно обнаруживается после перехода с грудного кормления на пищу, содержащую сахарозу, и проявляется приступами рвоты и судорог после еды. При запоздалой диагностике развивается гипотрофия, гепатоспленомегалия. При устранении фруктозы из рациона дети развиваются нормально.

Галактоземию подозревают, если в моче обнаруживают галактозу и галактозо-1-фосфат. При лабораторном исследовании в крови определяется галактоза, содержание которой может достигать 0,8 г/л; специальными методами (хроматография) удается обнаружить галактозу в моче. Активность ферментов в эритроцитах резко снижена или не определяется, содержание ферментов увеличено в 10—20 раз по сравнению с нормой.

Диагноз подтверждается, если в клетках печени и в крови отсутствуют галактозо-1 -фосфатуридилтрансфераза.

Диагноз гликогеноз ставят, если исследование кусочка ткани, обычно мышцы или печени, подтверждает отсутствие специфического фермента.

Диагноз фруктоземия ставят после того, как исследование кусочка ткани печени выявляет отсутствие фермента. При лабораторном исследовании мочи и крови определяют фруктозу. Нагрузка фруктозой приводит к выраженной гипогликемии и судорогам, поэтому её следует проводить с большой осторожностью.

Носители (люди, имеющие один ген заболевания, но у которых заболевание не проявляется) могут быть определены на основании анализа ДНК (генетического материала).

Особенно тяжелыми симптомами характеризуется наследственная непереносимость лактозы, обнаруживающаяся обычно с самого рождения ребенка. Для диагностики непереносимости сахаров применяют обычно нагрузочные пробы с введением натощак per os углевода, непереносимость которого подозревают. Более точный диагноз может быть поставлен путем биопсии слизистой оболочки кишечника и определения в полученном материале активности дисахаридаз.