Нарушения углеводного обмена

Патология углеводного обмена может быть представлена совокупностью нарушений катаболических и анаболических превращений углеводов. Нарушения катаболизма углеводов могут возникать в результате нарушения переваривания и всасывания углеводов в кишках, гликонеогенеза и гликогенолиза в печени и дальнейшего превращения глюкозы в пировиноградную кислоту, катализируемого ферментами гликолиза.

В некоторых случаях, особенно при нарушении гормональной регуляции, воспалении слизистой оболочки, отравлениях ядами (монойодацетатом, флоридзином) могут нарушаться процессы всасывания моносахаридов в кишках.

Большинство моносахаридов в клетках кишок фосфорилируется гексокиназой. Нарушение процессов фосфорилирования неблагоприятно сказывается на всасывании углеводов.

Нарушения анаболизма углеводов проявляются нарушениями синтеза и депонирования гликогена в печени. При миастении, гипоксии отмечается нарушение гликогенеза. При охлаждении, перегревании, боли, судорогах, эмоциях может усиливаться гликогенолиз, при сахарном диабете - гликонеогенез.

Существенные нарушения в углеводном обмене возникают при авитаминозах, особенно группы В, поскольку эти витамины являются коферментами многих важных ферментов.

Нарушение нервно-гормональной регуляции является наиболее частой причиной патологии углеводного обмена. Объектами регуляции являются три основных процесса углеводного обмена: отложение углеводов в печени и мышцах в форме гликогена и переход их в жиры, т. е. депонирование в качестве источника энергии; гликогенолиз, гликонеогенез и поступление в кровь глюкозы; расщепление глюкозы с освобождением энергии. Эти процессы тесно связаны между собой.

Последствия нарушения нервной регуляции углеводного обмена впервые были продемонстрированы Клодом Бернаром (1855), который показал, что укол в дно IV желудочка приводит к гипергликемии. К гипергликемии может приводить раздражение серого бугра гипоталамуса, чечевичного ядра и полосатого тела базальных ядер большого мозга. Кеннон наблюдал, что психическое перенапряжение, эмоции могут повышать содержание глюкозы в крови. Гипергликемия возникает также при болевых ощущениях, во время приступов эпилепсии и т. д.

Имеется и второй путь центрального влияния нервной системы на углеводный обмен, которое распространяется к панкреатическим островкам по парасимпатическим волокнам. Нарушение гормональной регуляции углеводного обмена может возникать не только при нарушении центральных механизмов регуляции деятельности соответствующих эндокринных желез, но и при патологии самих желез или же при нарушении периферических механизмов действия гормонов.

Ведущим фактором в нарушении гормональной регуляции обмена углеводов является изменение соотношения между активностью инсулина и контринсулярных гормонов.

На рис. 14.1 показано влияние инсулина и его антагонистов на процессы, обусловливающие утилизацию глюкозы в тканях и определяющие, в известной мере, уровень гликемии.

Рис. 14.1. Влияние инсулина и его антагонистов на метаболизм глюкозы в клетке.

Дефицит инсулина и преобладание контринсулярных гормонов сопровождается гипергликемией. Ее происхождение объясняется снижением аллостерического эффекта инсулина, что приводит к снижению клеточной проницаемости для глюкозы, замедлению скорости гексокиназной реакции и образования гексозо-6-фосфата, а следовательно, и дальнейшего метаболизма глюкозы, усилением процессов гликонеогенеза.

Гипергликемия наблюдается также при избыточном содержании глюкашна, адреналина, тиреоидина, гликокортикоидов, самототропина и кортикотропина в крови.Глюкагон усиливает гликогенолиз в печени.

Гипергликемия также является результатом гликогенолиза в печени. Обычно адреналиновая гипергликемия не длительна, однако при опухолях мозговою вещества надпочечников (феохромоцитоме) она более постоянна.

К группе контринсулярных гормонов относятся такжегликокортикоиды, которые, индуцируя синтез матричной РНК, ответственной за Образование белков - ферментов гликонеогенеза, способствуют повышению уровня гликемии. В противоположность инсулину гидрокортизон понижает проницаемость клеточных мембран и замедляет скорость гексокиназной реакции. Гликокортикоиды принимают участие в механизме возникновения гипергликемии при сахарном диабете и болезни Иценко-Кушинга.

Кортикотропин действует аналогично гликокортикоидам, так как, стимулируя их выделение, усиливает гликонеогенез и тормозит активность.гексокиназы.

Повышенная продукция гормона аденогипофиза -соматотропина (гормон роста), например при акромегалии, сопровождается пониженной толерантностью к углеводам и гипергликемией. Существует представление о том, что соматотропин вызывает гиперплазию ?-клеток панкреатических островков и увеличивает секрецию глюкашна. Наряду с гликокортикоидами соматотропин снижает активность гексокиназы и, следовательно, потребление глюкозы тканями, т. е. является также контринсулярным гормоном. Кроме того, соматотропин стимулирует активность инсулиназы печени. Введение его животным повышает функцию 7-клеток панкреатических островков, что может привести к истощению их и возникновению метагипофизарнош диабета.

Гормоны щитовидной железы также участвуют в регуляции углеводного обмена. Известно, что гиперфункция щитовидной железы характеризуется понижением устойчивости организма к углеводам. Тироксин стимулирует всасывание глюкозы в кишках, а также усиливает активность фосфорилазы печени.

Гипергликемия может быть алиментарной.

Если активность инсулина преобладает над активностью контринсулярных гормонов, то в углеводном обмене усиливаются анаболические процессы и устанавливается гипогликемия. Наиболее выраженная гипогликемия бывает при инсулиноме, избыточном введении инсулина извне.

Гипогликемия наблюдается при опухолях гипоталамуса, гипофункции гипофиза, аддисоновой болезни. Она возможна при углеводном голодании, тяжелой мышечной работе (марафонский бег), поражении клеток печени, гликогенозах.

При снижении уровня глюкозы в крови менее 2,5 ммоль/л возможно развитие гипогликемической комы.

Кома - это патологическое торможение центральной нервной системы, характеризующееся потерей сознания, отсутствием рефлексов и расстройством регуляции жизненно важных функций организма.

В патогенезе гипогликемической комы основное значение имеет снижение утилизации глюкозы клетками головного мозга, для деятельности которых глюкоза является основным энергетическим источником. Коме обычно предшествует появление голода, В СВЯЗИ C возбуждением вентролатеральных ядер гипоталамуса, тахикардия (гиперпродукция адреналина), усиление потоотделения, слабость, раздражительность, а затем могут развиться судороги.

Соотношения между действием различных гормонов на регуляцию глюкозы в крови представлены на рис. 14.2.

Рис. 14.2. Нормальная регуляция углеводного обмена и возможные его нарушения при изменении соотношения между гормонами-антагонистами.

О состоянии регуляции углеводного обмена, о способности организма усваивать определенное количество углеводов судят по толерантности к углеводам, которую определяют с помощью глюкозной нагрузки. Скорость снижения уровня глюкозы во многом зависит от функции панкреатических островков. На рис. 14.3 показаны кривые, отражающие нагрузки глюкозой в норме и при пониженной толерантности к углеводам, которые могут быть при сахарном диабете, акромегалии, базедовой болезни, синдроме Иценко-Кушинга.

Рис. М.З. Кривые, отражающие результаты іагрузки глюкозой здорового человеки (Л), при пониженной толерантности (Б), при сахарном

диабете (В).

Толерантность к углеводам определяет то максимальное количество глюкозы, которое организм может усвоить без появления гликозурии. У человека это составляет 160 - 180 г глюкозы, принятой натощак. При пониженной толерантности к углеводам гликозурия развивается и от меньшего количества потребленной глюкозы. В общем гликозурия появляется тогда, когда уровень глюкозы в крови превышает почечный порог- 8,8 ммоль/л. При большой концентрации глюкозы в крови ферментативные системы, ответственные за процесс реабсорбции глюкозы в почечных канальцах (гексокиназа, фосфатаза), не обеспечивают фосфорилирование всей глюкозы и часть ее выделяется с мочой.

В некоторых случаях гликозурия появляется и без гипергликемии. Это бывает связано с нарушением процесса фосфорилирования глюкозы в почках, например, при введении флоридзина (гликозида из коры фруктовых деревьев), который ингибирует фосфорилирование. При нарушении ферментативных процессов в почках, лежащих в основе реабсорбции глюкозы, развивается почечный диабет.