Нарушение усвоения углеводов в организме

Напомним, что 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. Большинство жителей Америки и Западной Европы получают с продуктами питания 40−45% калорий в виде углеводов. 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.

Источник углеводов в питании человека — преимущественно пища растительного происхождения. Суточная потребность в углеводах составляет 400−500 г. 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, необходимой 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. углевод ферментопатия гиполикемия диабетический Общие признаки синдромов нарушения всасывания углеводов:

• 1)диарея,
• 2)вздутие живота после приема в пищу определенного сахара,
• 3)кислая реакция кала (ph<6,0) — поскольку отдельные углеводы метаболизируются бактериями толстого кишечника до органических кислот,
• 4)раздражительность,
• 5)отставание в росте,
• 6)отсутствие подъема сахара в крови после сахарной нагрузки,
• 7)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.

Врожденная недостаточность лактазы. Учитывая тот факт, что грудное молоко содержит около 7 г/дл лактозы, а коровье — 5 г/дл, новорожденный получает с пищей 50−60 галактозы в день. Гидролиз этого дисахарида до глюкозы и галактозы опосредован лактазой кишечного эпителия. У детей 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, пот, диарея и даже кома;
• — недостаточность фруктозо-1,6-дифосфатазы.

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 человек расходует 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 (в среднем 70−100 г) и способно обеспечить потребности организма в глюкозе в течение не более 8−12 часов.

Реакция образования гликогена зависит от активности гликогенсинтетазы, которая, в свою очередь, находится в обратной 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. Характерный симптом — судороги, обычно по утрам.

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.

Еще раз хочу подчеркнуть, что гликогенолиз может рассматриваться как адекватное средство адаптации только к острым потребностям организма в глюкозе. Судите сами, полный гликогенолиз мог бы обеспечить поступление в кровь не более 60 г глюкозы, или всего 240 кал. В условиях длительного дефицита глюкозы (голодание, нарушение реабсорбции глюкозы в почках, диабет) в ход идет другой, более продолжительный механизм — глюконеогенез, с которым мы подробно знакомились в курсе биохимии. 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 иэбыточным накоплением. Наиболее часто встречаются 6 типов гликогенозов, о которых мы вкратце и поговорим.

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 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.

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

IV тип (амилопектиноз, болезнь Андерсена) — редко встречающаяся тяжелая форма гликогенозов. Для нее характерен цирроз печени с желтухой и печеночной недостаточностью, развивающийся в грудном возрасте. 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. Интересна история этого заболевания. Первый случай был расценен как психосоматическое нарушение. У больного в покое отсутствовали какие бы то ни было симптомы, но даже после умеренной нагрузки возникали боли в мышцах. Первые проявления болезни возникают обычно в 25−30 лет. Печень не поражается, структура гликогена нормальна, нет смертельных исходов, т.к. гамма-амилаза совместно с амило-1,6-гликозидазой расщепляют гликоген до глюкозы. Единственный признак — миастения, особенно после физической активности.

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

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

О нарушении транспорта и утилизации глюкозы мы поговорим позже, когда будем рассматривать гипои гипергликемические состояния.