1

Организм человека получает углеводы, главным образом, в виде растительного полисахарида крахмала и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена.В желудочно-кишечномтракте осуществляется их расщепление до уровня моносахаридов(глюкозы, фруктозы, лактозы, галактозы). Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печеночные клетки. Содержание углеводов в портальной системе подвержено значительным колебаниям и во многом обусловлено приемом пищи. В крови углеводы представлены преимущественно глюкозой - 60 -100 мг% (3,33 - 5,55 ммоль/л), фруктозой и галактозой. В целом в крови взрослого человека содержится 80 -120 мг% (4,44 - 6,66 ммоль/ л) углеводов, у новорожденных детей - 30 - 50 мг%, грудных - 70 - 90 мг%. В печени фруктоза и галактоза превращается в глюкозу. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она фосфорилируется и превращается в резервную форму ее хранения -- гликоген. В случае ограничения потребления пищи или по мере снижения концентрации глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь.

Нарушения углеводного обмена могут происходить на любом из этапов:

1. переваривания углеводов и всасывания их в кишечнике

2. углеводной функции печени

3. нейрогормональной регуляции углеводного обмена

4. катаболизма глюкозы в периферических клетках (см.главу «Нарушения энергетического обмена»)

Нарушения перевариванияуглеводов и всасывания их в кишечнике

Нарушение расщепления углеводов отмечено при развитии воспаления, опухолей слизистой рта и желудочно-кишечного тракта, печени, поджелудочной железы, при общих процессах типа перегревания, лихорадки, обезвоживания, шока, после резекции кишечника, а также при наследственных энзимопатиях.Нарушение всасывания может происходить как вследствие расстройств расщепления полисахаридов (дефицит амилазы, мальтазы и лактазы), так и в результате нарушения фосфорилирования углеводов (дефицит гексокиназы, АТФ ). Последнее наблюдается при дефиците инсулина, глюкокортикоидов, отравлениях флоридзином, монойодацетатом. При нарушении расщепления и всасывания углеводов возникает углеводное голодание, следствием чего может явиться активация компенсаторных реакций в виде гликогенолиза и липолиза как результат усиления эффектов контринсулярных гормонов. Поступление нерасщепленных углеводов в толстый кишечник приводит к усилению брожения.

Нарушение углеводной функции печени

Участие печени в углеводном обмене состоит, главным образом, в поддержании постоянства концентрации глюкозы в плазме крови. Это достигается благодаря тому, что в печени происходит депонирование глюкозы в виде гликогена (на гликоген приходится около 20% массы печени).

Возможны два принципиально разные состояния, при которых нарушается функция печени по поддержанию постоянства концентрации глюкозы крови:

1.Уменьшение содержания гликогена в печени. К этому могут приводить:

-непоступление глюкозы из кишок в печень (голодание);

-нарушение превращения пищевых моносахаридов (фруктозы,галактозы) вглюкозу, что характернодля наследственнообусловленных заболеваний -фруктоземии и галактоземии;

-нарушение глюконеогенеза (например, при гипофункции корынадпочечников);

-нарушение синтеза гликогена из глюкозы, обусловленноеуменьшениемактивности ферментов гликогенеза(например,наследственно обусловленноезаболевание -- агликогеноз);

-дефицит АТФ, необходимого для транспорта глюкозы вгепатоциты и реакций биосинтеза гликогена.

2. Нарушения процессов высвобождения глюкозы из гликогена и поступления ее в кровь. Эти нарушения лежат в основе наследственных заболеваний, получивших названиегликогенозов.

2

Поскольку образование глюкозы из гликогена в гепатоцитах может происходить двумя путями (фосфоролитическим и гидролитическим), то возможны две группы гликогенозов:

1.Гликогенозы, при которых нарушается фосфоролитическое расщепление гликогена. К ним, в частности, относятся дефицит киназы фосфорилазы (болезнь Герша), глюкозо-6-фосфатазы (болезнь Гирке).

2.Гликогенозы с расстройствами гидролитического расщепления гликогена в лизосомах гепатоцитов. В эту группу, в частности, входят болезнь Помпе, болезнь Форбса-Кори, болезнь Андерсена.

Морфологически гликогенозы проявляются значительным увеличением содержания гликогена в гепатоцитах. Однако этот гликоген не может быть источником глюкозы крови.

Основным проявлением нарушений углеводной функции печени является развитие печеночной гипогликемии, которая в тяжелых случаях может приводить к гипогликемической коме.

Нарушение нейрогормональной регуляции углеводного обмена

Уровень сахара в крови регулируется инсулином и контринсулярными гормонами.Контринсулярными называют гормоны, которые по своим биологическим эффектам являются антагонистами инсулина. К ним относятся адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, соматотропный гормон.

Ниже представлены основные биологические эффекты инсулина и контринсулярных гормонов.

Основные биологические эффекты инсулина:

1.Гипогликемическое действие. Инсулин уменьшает содержание глюкозы в крови за счет:

а)угнетения процессов, обеспечивающих выход глюкозы из печени в кровь (гликогенолиза и глюконеогенеза);

б)усиленного использования глюкозы инсулинозависимыми тканями (мышечной, жировой).

2.Анаболическое действие. Инсулин стимулирует липогенез в жировой ткани, гликогенез в печени и биосинтез белков в мышцах.

3.Митогенное действие. В больших дозах инсулин стимулирует пролиферацию клеток in vitro и in vivo.

Под действием адреналина увеличивается содержание глюкозы в крови. В основе этого эффекта лежат следующие механизмы:

а)активация гликогенолиза в печени. Она связана с активацией

аденилатциклазной системы гепатоцитов и образованием, в конечном

итоге, активной формы фосфорилазы;

б)активация гликогенолиза в мышцах с последующей активацией глюконеогенеза в печени. При этом молочная кислота, освобождающаяся из мышечной ткани в кровь, идет на образование глюкозы в гепатоцитах ;

в) угнетение поглощения глюкозы инсулинозависимыми тканями с одновременной активацией липолиза в жировой ткани;

г) подавление секреции инсулина бета-клетками и стимуляция секреции глюкагона альфа-клетками островков поджелудочной железы.

В основе гипергликемического действия глюкагона лежат:

а) активация гликогенолиза в печени;

б) активация глюконеогенеза в гепатоцитах.

Оба механизма являются цАМФ-опосредованными.

Глюкокортикоиды активируют процессы глюконеогенеза в печени, увеличивая:

а)синтез соответствующих ферментов (влияние на транскрипцию);

б)содержание в крови субстратов глюконеогенеза -- аминокислот -- за счет усиления протеолиза в мышцах.

Кроме того, глюкокортикоиды уменьшают поглощение глюкозы инсулинозависимыми тканями.

Длительное воздействие больших доз соматотропного гормона сопровождается развитием инсулинорезистентности мышц и жировой ткани -- они становятся нечувствительными к действию инсулина. Результатом этого является гипергликемия.

3

Нервная регуляция углеводного обмена

Существует ряд доказательств того, что нервная система принимает участие в регуляции содержания глюкозы в крови. Так, Клод Бернар впервые показал, что укол в дно IV желудочка приводит к гипергликемии ("сахарный укол"). К увеличению концентрации глюкозы крови может приводить раздражение серого бугра гипоталамуса, чечевицеобразного ядра и полосатого тела базальных ядер большого мозга. Кеннон наблюдал, что психические перенапряжения, эмоции могут повышать уровень глюкозы в крови. Гипергликемия возникает также при болевых ощущениях, во время приступов эпилепсии и т.д.

Изменения уровня углеводов в крови

Изменения уровня углеводов в крови проявляются в виде гипер- и гипогликемии.

Увеличение уровня сахара в крови свыше 120 мг% (6,66 ммоль/л) или глюкозы свыше 100 мг%(5,55 ммоль/л)называется гипергликемией.

Существует два основных механизма развития гипергликемии:

1.Увеличение поступления глюкозы в кровь. Это бывает после приема пищи (алиментарная гипергликемия), при усилении гликогенолиза и глюконеогенеза в печени(уменьшение содержания инсулина или увеличение концентрации контринсулярных гормонов).

2.Нарушение использования глюкозы периферическими тканями.

Так, при уменьшении содержания инсулина нарушаетсяпоступление иутилизация глюкозы в инсулинозависимых тканях (мышцах, жировой ткани, печени).

Наиболее частой причиной гипергликемии является сахарный диабет.

Сахарный диабет -- это болезнь, которая в нелеченном состоянии проявляется хроническим увеличением содержания глюкозы в крови -- гипергликемией (определение ВОЗ, 1987).

Экспериментальные модели сахарного диабета включают:

1.Панкреатический сахарный диабет -- удаление у собак 9/10 поджелудочной железы (Меринг и Минковский, 1889).

2.Аллоксановый сахарный диабет -- однократное введение животным аллоксана -- вещества, избирательно повреждающего бета-клетки островков поджелудочной железы.

3.Стрептозотоциновый сахарный диабет -- введение животным антибиотика -- стрептозотоцина, избирательно повреждающего бета-клетки островков.

4.Дитизоновый сахарный диабет -- введение животным дитизона -- вещества, связывающего цинк и таким образом нарушающего депонирование и секрецию инсулина.

5.Иммунный сахарный диабет -- введение животным антител против инсулина.

6.Метагипофизарный сахарный диабет -- длительное введение животным гормонов аденогипофиза -- соматотропного гормона, АКТГ.

7.Метастероидный сахарный диабет -- длительное введение животным глюкокортикоидов.

8.Генетические модели сахарного диабета -- выведение чистых линий мышей и других животных с наследственно обусловленной формой болезни.

4

По патогенезувыделяют два вида сахарного диабета:

1)Спонтанный сахарный диабет (первичный) -- представляет собой самостоятельную нозологическую единицу. На его долю приходится около 90% всех случаев сахарного диабета. Выделяют две разновидностиспонтанного диабета: тип I и типII.

2) Вторичный сахарный диабет -- является только признаком

других заболеваний. Он, в частности, развивается при поражениях

поджелудочной железы, эндокринных болезнях, сопровождающихся

увеличением секреции контринсулярных гормонов, при сложных

наследственно обусловленных синдромах (например, атаксия-

телеангиэктазия).

Спонтанный сахарный диабет

Сахарный диабет I типахарактеризуется абсолютной инсулиновой недостаточностью, которая возникает в результате гибели бета-клеток панкреатических островков. Развивается у особей молодого возраста, обычно до 30 лет. Поэтому его еще называют ювенильным, или юношеским. Сопровождается кетозом -- накоплением кетоновых тел. Необходимо лечение инсулином.

Этиология и патогенез сахарного диабета I типа.Сахарный диабет I типа является заболеванием с генетической предрасположенностью, в возникновении которого важная роль принадлежит факторам внешней среды.

Среди факторов внешней среды, способных повреждать бета-клетки панкреатических островков, большое значение имеют бета-цитотропные вирусы (вирусы Коксаки, эпидемического паротита, кори) и бета-цитотропные химические агенты (например, аллоксан, стрептозотоцин).

Наследственная предрасположенность к диабету I типа обусловлена антиген-ассоциированным характером этого заболевания. Так, доказана связь между возникновением сахарного диабета I типа и наличием определенных HLA-геновв главном комплексе гистосовместимости (МНС). Генетическая предрасположенность, связанная с генами МНС, проявляется, с одной стороны, образованием аутоантител, способных избирательно повреждать бета-клетки островков поджелудочной железы, с другой, -- уменьшением резистентности клеток к действию экзогенных повреждающих факторов (бета-цитотропных вирусов и химических агентов). Все это вместе приводит к повреждению инсулярного аппарата и гибели В-клеток. Образование инсулина прекращается.

Сахарный диабет II типахарактеризуется относительной недостаточностью инсулина или инсулинорезистентностью. Развивается у взрослых, обычно после 40 лет. Не сопровождается кетозом. В его лечении инсулин не применяют.

Этиология и патогенез сахарного диабета II типа. Наследственная предрасположенность к диабету II типа, в отличие от диабета I типа, не связана с генами МНС. В отличие от диабета I типа факторы внешней среды не имеют особого значения в этиологии диабета II типа. Главной причиной в развитии диабетаII типа является ожирение, которое отмечается у 80% больных. Потребление большого количества пищи лицами с ожирением вызывает увеличение секреции инсулина - гиперинсулинемия. Эта реакция направлена на активацию процессов депонирования питательных веществ в жировой ткани.

В мышцах нет необходимости в действии инсулина. Поэтому они охраняют себя от избытка этого гормона уменьшением количества рецепторов на поверхности мышечных клеток. Развивается явление инсулинорезистентности мышечной ткани -- ее чувствительность к действию инсулина падает.

Повышенная нагрузка на инсулярный аппарат может приводить к функциональному истощению бета-клеток. Этому способствуют генетически обусловленные их дефекты и избыток в организме контринсулярных гормонов. Как следствие, количество секретируемого инсулина падает и развивается его относительная недостаточность. При этом действие инсулина на жировую ткань сохраняется (на жировых клетках много рецепторов к инсулину), а на мышечную ткань уменьшается вследствие развившейся инсулинорезистентности. Клинически это проявляется развитием гипергликемии (нет действия инсулина на мышечную ткань) и отсутствием кетоза (сохраняется действие инсулина на жировую ткань).

5

Внепанкреатическую недостаточность инсулина могут вызвать следующие причины:

а)нарушение превращения проинсулина в инсулин;

б)образование аномального инсулина;

в)высокая активность печеночных инсулиназ;

г)связывание инсулина сывороточными белками;

д)образование антител против инсулина;

е)аномалии инсулиновых рецепторов на поверхности периферических клеток.