Charakteristiky metabolismu glykogenu v játrech a svalech

Začlenění glukózy do metabolismu začíná tvorbou fosfoesteru - glukózy-6-fosfátu. Ve svalových buňkách a dalších orgánech je reakce katalyzována enzymem hexokináza, jejíž km je menší než 0,1 mmol / l. V jaterních buňkách je stejná reakce katalyzována glukokinázou, jejíž hodnota Km je přibližně 10 mmol / l. To znamená, že saturace glukokinázy nastává pouze při vysokých koncentracích glukózy. Rozdíly ve vlastnostech enzymů vysvětlují, proč se během trávení udržuje glukóza hlavně v játrech. Glukokináza s vysokou koncentrací glukózy během tohoto období je nejaktivnější. Naopak, hexokináza, která má vysokou afinitu k glukóze, je schopna ji chytit z obecného krevního oběhu, kde je koncentrace glukózy nižší.

Výměna glykogenu v játrech a svalech

Fyziologický význam glykogenolýzy v játrech a svalech je odlišný. Svalový glykogen je zdrojem glukózy pro samotnou buňku. Jaterní glykogen se používá hlavně k udržení fyziologické koncentrace glukózy v krvi. Rozdíly jsou způsobeny skutečností, že v jaterní buňce je přítomen enzym glukóza-6-fosfatáza, který katalyzuje odstranění fosfátové skupiny a tvorbu volné glukózy, poté se glukóza dostane do krevního oběhu. Svalové buňky tento enzym nemají a glykogen se štěpí, dokud se nevytvoří glukóza-6-fosfát, který se pak použije v buňce..

Datum přidání: 2015-07-13; Zobrazení: 541; Porušení autorských práv?

Váš názor je pro nás důležitý! Byl publikovaný materiál užitečný? Ano | Ne

Biosyntéza glykogenu (glykogenogeneze)

Glykogen - hlavní forma ukládání uhlohydrátů u zvířat - je syntetizován hlavně v játrech, což představuje 6% hmotnosti jater, a ve svalech, kde jeho obsah zřídka přesahuje 1%.

Jaterní glykogen hraje důležitou roli při udržování fyziologické koncentrace glukózy v krvi, zejména mezi jídly. Funkcí svalového glykogenu je to, že je snadno přístupným zdrojem glukózy v samotném svalu. Glykogen je lokalizován v cytosolu buněk ve formě granulí, které kromě glykogenu obsahují enzymy podílející se na jeho metabolismu.

Je třeba poznamenat, že rozklad a syntéza glykogenu je katalyzována různými enzymy, a proto prochází různými metabolickými cestami..

Syntéza glykogenu začíná 1–2 hodiny po jídle obsahujícím uhlohydráty. Proces syntézy glykogenu vyžaduje energetické výdaje ATP.

  • 1. V této reakci je ATP molekula vynakládána na fosforylaci volné glukózy, což vede k tvorbě glukózy-6-fosfátu. Toto je stejná reakce, která je první v procesu glykolýzy (kapitola 18). Fosforylace glukózy je ve svalech katalyzována hexokinázou, v játrech glukokinázou.
  • 2. Následuje reakce izomerizace glukózy-6-fosfátu na glukózu-1-fosfát, která je katalyzována enzymem fosfoglukomutáza:

3. Výsledná fosforylovaná glukóza se již přímo podílí na syntéze glykogenu. Dříve však interaguje s UTP a působením enzymu glukóza-1-fosfaturidintransferáza (jiné jméno pro UDFG-pyrofosforyláza) se tvoří uridin difosfátová glukóza (UDF-glukóza):

Strukturální vzorec UDP-glukózy:

Obr. 20.5. Syntéza glykogenu

Výsledná UDP-glukóza je nosičem a donorem aktivovaných zbytků glukózy v následné enzymatické reakci syntézy glykogenu. Tuto funkci nukleosid difosfátů založil argentinský biochemik L. Leloir, který za tato díla získal Nobelovu cenu..

4. Reakce vedoucí k tvorbě glykogenu nastává, když je glukózový zbytek, který je součástí UDF-glukózy, přenesen do glykosidového „zárodečného“ glykogenového řetězce.

V tomto případě se vytvoří (1—> 4) -glykosidová vazba mezi prvním atomem uhlíku, přidaným zbytkem glukózy a 4-hydroxylovou skupinou zbytku glukózy v glykogenovém řetězci. Tato reakce je katalyzována enzymem glykogen syntáza (obr. 20.5).

V důsledku této reakce tedy dochází pouze k prodloužení řetězce, to znamená, že to vyžaduje přítomnost semene polyglukózy: samotný glykogen, amylóza, amylopektin nebo jakýkoli oligosacharid s délkou řetězce alespoň čtyřmi zbytky glukózy a vede k tvorbě lineárního polymeru a -1— * 4-glukan.

V rostlinách je dárcem glukózových skupin při syntéze škrobu ADP-E-glukóza, a nikoli deriváty UDP (kapitola 16)..

Větvení glykogenových řetězců v důsledku tvorby a-1—? 6-vazby (jedna pro každých 8-12 zbytků spojených a-1— a 4-vazbami) je katalyzována jiným enzymem, a-glukan-rozvětvující glukosyltransferázou (také známou jako „enzym rozvětvující glogen“). Tento enzym štěpí malé fragmenty 1,4-glukanového řetězce (šest nebo sedm monomerních jednotek) a přenáší je do stejného (nebo jiného podobného) řetězce, ale do polohy 6, což má za následek vytvoření 1,6-vazby podle schématu:

Regulace glykogenogeneze. V kap. Obrázek 18 ukazuje regulaci rozkladu glykogenu (glykogenolýza) reverzibilní kovalentní chemickou modifikací enzymu glykogen fosforylázy (fosforylace - defosforylace). Glykogen syntáza také existuje ve dvou formách - fosforylovaná a defosforylovaná, ale je regulována recipročně s ohledem na glykogen fosforylázu, tj. Přesně opačným způsobem. V důsledku složité kaskády reakcí vede fosforylace aktivní glykogen syntázy a k jejímu přechodu do fosforylované neaktivní formy:

Protein kináza a proteinová fosfatáza jsou stejné enzymy, které byly zapojeny do vzájemné přeměny a- a 6-forem glykogenové fosforylázy..

Hormony jako adrenalin a glukagon, jejichž působení je zprostředkováno cAMP, tedy současně inhibují syntézu glykogenu a aktivují glykogenolýzu, takže jejich hormonální účinky povedou ke zvýšení cukru v játrech a krevních buňkách (obr. 20.6)..

Mělo by se pomstít, že receptory glukagonu chybí ve svalové tkáni a regulační účinek tohoto hormonu na metabolismus glykogenu je zaznamenán pouze v játrech..

Je také známa alosterická regulace aktivity glykogen syntázy L. Fosforylovaný je tento enzym mírně nebo úplně neaktivní, ale glukóza-6-fosfát (ve vysoké koncentraci) alosterickým mechanismem významně zvyšuje aktivitu glykogen syntázy. Tato forma glykogen syntázy se nazývá D-forma nebo závislá forma na přítomnosti glukózy-6-fosfátu. a defosforylovaná forma je aktivní a v nepřítomnosti glukózy-6-fosfátu je 1-forma nebo nezávislá na přítomnosti tohoto modulátoru.

Obr. 20.6. Hormonální regulace syntézy a degradace glykogenu:

(T) - (b) - kaskáda následků glukagonu a adrenalinu (plná čára); stimulační účinek inzulínu na syntézu glykogenu (přerušovaná čára)

Inzulín má také aktivační účinek na syntézu svalového glykogenu, přispívá k defosforylaci glykogen syntázy aktivací proteinové fosfatázy, která katalyzuje defosforylaci tohoto enzymu.

Základy metabolismu glykogenu

Střih: Veronica Rees

Zdroj: NCBI

Během intenzivního cvičení a dlouhodobého cvičení se svalový glykogen rozkládá a uvolňuje molekuly glukózy. Poté, v důsledku anaerobních a aerobních procesů, jsou tyto molekuly oxidovány svalovými buňkami za vzniku molekul adenosintrifosfátu (ATP), které jsou nezbytné pro svalovou kontrakci. Rychlost rozkladu svalového glykogenu závisí především na intenzitě fyzické aktivity.

Doporučený denní příjem uhlohydrátů u dospělých mužů a žen, kteří vedou sedavý životní styl, je asi 130 g. Tato hodnota závisí na délce a intenzitě cvičení. Například ve dnech s malou fyzickou aktivitou vyžaduje svalová tkáň k obnovení svalu a glykogenu výrazně méně sacharidů než v těžších tréninkových dnech. Z tohoto důvodu se současná doporučení pro příjem uhlohydrátů u sportovců liší v závislosti na denní zátěži. Sportovci však často nekonzumují dostatek sacharidů..

Glykogen je uložen v cytosolu buněk, zabírá 2% objemu srdečních buněk, 1–2% objemu buněk kosterního svalstva a 5–6% objemu jaterních buněk. Ani krátkodobý půst, ani prodloužená poloha vsedě neovlivňují zásoby glykogenu ve svalech, ačkoli glykogen v srdečním svalu se může během půstu zvyšovat, protože aminokyseliny a glycerin jsou přeměňovány na glukózu a ukládány jako glykogen, aby srdce poskytovaly dostatečné zásoby energie.

Pro přípravu těla na následný trénink a soutěžení je důležité, aby zásoby glykogenu ve svalech a játrech byly doplněny. Tento článek shrnuje doporučení týkající se výživy, tréninku a regenerace u sportovců a osob zapojených do pravidelné fyzické aktivity. Během intenzivního tréninku jsou krevní glukóza a svalový glykogen hlavními typy „paliva“, které jsou oxidovány za vzniku ATP.

Kromě buněk lidského svalu a jater se glykogen hromadí v malém množství v mozku, srdci, buňkách hladkého svalstva, ledvinách, červených krvinek a bílých krvinek, a dokonce i tukových buňkách. Za normálních podmínek je glukóza jediným palivem, které mozek používá k produkci ATP; v klidu je přibližně 60% glukózy v krvi metabolizováno mozkem.

Protože mozek potřebuje glukózu, je nesmírně důležité udržovat euglykémii (normální koncentrace glukózy v krvi) během odpočinku a cvičení. Pro zajištění dostatečného přísunu glukózy v mozku vylučují játra glukózu do krevního řečiště..

Použití svalového glykogenu během cvičení snižuje absorpci glukózy z krve, a tím pomáhá udržovat hladinu glukózy v krvi při absenci příjmu uhlovodíků. Dostatečný příjem uhlohydrátů během cvičení pomáhá udržovat zásoby glykogenu v játrech a bylo hlášeno, že šetří glykogen ve svalových buňkách typu II (rychle se stahuje).

Ve dvacátých letech 20. století se ukázalo, že sacharidy jsou důležité pro svalový trénink, že koncentrace glukózy v krvi byla spojena s únavou a že zvyšující se příjem uhlohydrátů před konkurencí, stejně jako konzumace bonbónů během ní, bránily slabosti a únavě. Přes tato pozorování a mnohem dřívější objev glykogenu v roce 1858 nebyl vztah mezi obsahem uhlohydrátů ve stravě, svalovým glykogenem a cvičením potvrzen teprve v 60. letech 20. století..

Obsah glykogenu v celém těle je přibližně 600 ga toto číslo se liší v závislosti na tělesné hmotnosti, stravě, fyzické zdatnosti a cvičení. Během intenzivního a dlouhodobého cvičení může být obsah glykogenu ve svalových buňkách výrazně nižší, ale neklesne méně než 10% původních údajů.

Role glykogenu

Svalový glykogen není jen zdrojem energie, ale také regulátorem signálních drah zapojených do tréninkové adaptace a ovlivňující intracelulární osmolalitu. Měření svalových glykogenových zásob je možné díky technikě svalové biopsie.

Faktory ovlivňující zásoby glykogenu

Skladování glykogenu v játrech a svalech klesá s fyzickou aktivitou: čím delší a intenzivnější aktivita, tím větší rychlost a celkové snížení zásob glykogenu. Strava bohatá na uhlohydráty vede k postupné nadměrné kompenzaci svalových glykogenových zásob.

Obrázek 1. Glykogenový metabolismus v klidu a během cvičení

Snížení zásob svalového glykogenu, ke kterému dochází během cvičení, je hlavním motorem následné glykogeneze. Po tréninku dochází k regeneraci svalového glykogenu ve dvou fázích..

V první fázi je syntéza glykogenu rychlá - 12-30 mmol / g hmoty / h, není nutný inzulín a trvá 30-40 minut, pokud je glykogenová deplece významná. Druhá fáze závisí na inzulínu a postupuje pomaleji s euglykémií - 2 - 3 mmol / g hmotnosti / hodinu, - rychlost, kterou lze zvýšit s další spotřebou uhlohydrátů.

Během mnoha cvičení se uvolňuje inzulín a adrenalin je vylučován nadledvinami. Rychlost degradace glykogenu (glykogenolýza) závisí na intenzitě cvičení.

Měření koncentrace glykogenu

U trénovaných a dobře krmených sportovců je koncentrace svalového glykogenu přibližně 150 mmol / kg tělesné hmotnosti po alespoň 8 až 12 hodinách odpočinku. Může dosáhnout úrovně 200 mmol / kg hmotnosti u dobře trénovaných, odpočinutých sportovců po několika dnech na dietách s vysokým obsahem sacharidů a po dlouhodobém intenzivním tréninku může glykogen ve svalech klesnout na 1,0 g / kg tělesné hmotnosti / hodinu) přidání bílkovin nezlepšuje glykogenezi.

Věk a pohlaví

Zdá se, že muži a ženy regenerují svalový glykogen po cvičení stejným tempem, pokud konzumují dostatek sacharidů. U starších lidí pravidelné cvičení zvyšuje obsah GLUT-4 a glykogenu v kosterním svalu, ale klidový glykogen se nezvyšuje na úroveň pozorovanou u mladých lidí. Doering a kolegové uvedli, že sportovci ve věku nad 55 let mají pomalejší regeneraci svalů..

Výživa

Potraviny bohaté na živiny a s vysokým obsahem uhlohydrátů zahrnují obiloviny - cereálie, rýže, těstoviny, chléb atd. - většina ovoce, trochu zeleniny, zejména škrobů, jako jsou brambory, fazole a hrášek, jakož i mléčné výrobky. Ovoce a mléčné výrobky obsahují jednoduché cukry a jsou také bohaté na základní živiny. Ovoce je dobrým zdrojem vlákniny, vitamínů, minerálů a vody a mléčné výrobky jsou dobrým zdrojem vápníku, vitamínu D a draslíku..

Závěr

Strava s vysokým obsahem sacharidů zůstává vědecky doporučeným doporučením pro sportovce, kteří denně cvičí. Glykogenová superkompenzace je výsledkem relaxace, snížení počtu nebo intenzity tréninku a příjmu uhlohydrátů..

Po náročném tréninku jsou výživná jídla bohatá na uhlohydráty, jako jsou brambory, těstoviny, obilí, zelenina a ovoce, důležitými zdroji uhlohydrátů, které lze rychle strávit a použít svaly a játra k obnovení glykogenu. Vysoký příjem glykemického uhlohydrátu brzy po cvičení může maximalizovat a udržet rychlost syntézy glykogenu.

Pro ty, kteří pravidelně cvičí, musí každý den obnovit zásoby glykogenu ve svých svalech a játrech. Pokud zásoby svalového glykogenu dosáhnou kriticky nízké úrovně, síla rychle končí.

Navíc: o tom, jaký je rozdíl mezi svalovou hmotou a svalovou hmotou v tomto článku.

Přednášky o biochemii uhlohydrátů (strana 1 z 11)

GOU VPO UGMA Roszdrav

Hlava kavárna prof., MD.

Téma: Trávení a vstřebávání uhlohydrátů. Metabolismus glykogenu

Fakulty: lékařsko-profylaktické, lékařsko-profylaktické, dětské.

Sacharidy jsou vícesytné alkoholy obsahující oxoskupinu.

Podle počtu monomerů se všechny uhlohydráty dělí na: mono-, di-, oligo- a polysacharidy.

Monosacharidy podle polohy oxoskupiny jsou rozděleny aldózy a ketózy.

Podle počtu atomů uhlíku se monosacharidy dělí na triosy, tetrosy, pentózy, hexózy atd..

Monosacharidy - uhlohydráty, které nehydrolyzují na jednodušší uhlohydráty.

· Proveďte energetickou funkci (tvorba ATP).

· Provádět plastickou funkci (podílet se na tvorbě di-, oligo-, polysacharidů, aminokyselin, lipidů, nukleotidů).

· Provádět detoxikační funkci (deriváty glukózy, glukuronidy, účastnit se neutralizace toxických metabolitů a xenobiotik).

· Jsou fragmenty glykolipidů (cerebrosidy).

Disacharidy - uhlohydráty, které jsou hydrolyzovány na 2 monosacharidy. U lidí se tvoří pouze 1 disacharid - laktóza. Laktóza je syntetizována během kojení v mléčných žlázách a nachází se v mléce. To:

· Je zdrojem glukózy a galaktózy pro novorozence;

· Podílí se na tvorbě normální mikroflóry u novorozenců.

Oligosacharidy - uhlohydráty, které jsou hydrolyzovány na 3 až 10 monosacharidů.

Oligosacharidy jsou fragmenty glykoproteinů (enzymy, transportní proteiny, receptorové proteiny, hormony), glykolipidy (globosidy, gangliosidy). Na povrchu buněk vytvářejí glykalyx..

Polysacharidy - uhlohydráty, které jsou hydrolyzovány na 10 nebo více monosacharidů. Homopolysacharidy plní funkci ukládání (glykogen - forma ukládání glukózy). Heteropolysacharidy (GAG) jsou strukturální složkou intercelulární látky (chondroitin sulfáty, kyselina hyaluronová), podílejí se na proliferaci a diferenciaci buněk a zabraňují srážení krve (heparin).

Sacharidy potravin, normy a zásady přidělování jejich každodenních potravinových požadavků. Biologická role V lidské potravě jsou obsaženy hlavně polysacharidy - škrob, rostlinná celulóza, v menším množství - živočišný glykogen. Zdrojem sacharózy jsou rostliny, zejména cukrová řepa, cukrová třtina. Laktóza se dodává do savčího mléka (až 5% laktózy v kravském mléce, až 8% v lidském mléce). Ovoce, med, šťávy obsahují malé množství glukózy a fruktózy. Maltóza je ve sladu, pivu.

Sacharidy potravin jsou pro lidské tělo hlavně zdrojem monosacharidů, zejména glukózy. Některé polysacharidy: celulóza, pektin, dextrany, se u lidí prakticky nestráví, v gastrointestinálním traktu působí jako sorbent (odstraňují cholesterol, žlučové kyseliny, toxiny atd.), Jsou nezbytné ke stimulaci střevní motility a formování normální mikroflóry.

Sacharidy jsou základní složkou potravy, tvoří 75% hmotnosti stravy a poskytují více než 50% požadovaných kalorií. U dospělých je denní potřeba uhlohydrátů 400 g / den, v celulóze a pektinu až 10 až 15 g / den. Doporučuje se jíst složitější polysacharidy a méně monosugarů.

Trávení je proces hydrolýzy látek na jejich asimilovatelné formy. Strávení se stane: 1). Intracelulární (v lysosomech); 2). Extracelulární (v zažívacím traktu): a). břišní (vzdálené); b) parietální (kontakt).

Trávení sacharidů v ústní dutině (dutina)

V ústní dutině je jídlo rozdrceno žvýkáním a navlhčeno slinami. Slina je 99% vody a obvykle má pH 6,8. Ve slinách je přítomna a-amyláza endoglykosidáza (a-1,4-glykosidáza), která štěpí vnitřní a-1,4-glykosidické vazby v škrobu za vzniku velkých fragmentů - dextrinů a malého množství maltózy a isomaltózy. Cl iont je nutný -.

Trávení sacharidů v žaludku (dutina)

Působení amylázy ve slinách končí v kyselém prostředí (pH +. Prostřednictvím nosného proteinu se Na + pohybuje podél svého koncentračního gradientu a nese s sebou uhlohydráty proti jejich koncentračnímu gradientu. Na + / K + -ATPáza vytváří koncentrační gradient Na +.

Porušení trávení a vstřebávání uhlohydrátů

Nedostatečné trávení a vstřebávání strávených potravin se nazývá malabsorpce. Srdcem malabsorpce sacharidů mohou být dva typy příčin:

1). Dědičné a získané defekty v enzymech účastnících se trávení. Známé dědičné vady laktázy, α-amylázy, komplexu sacharóza-isomaltáza. Bez léčby jsou tyto patologie doprovázeny chronickou dysbiózou a zhoršeným fyzickým vývojem dítěte.

Získané poruchy trávení lze pozorovat u střevních onemocnění, například gastritida, kolitida, enteritida, po gastrointestinálním chirurgickém zákroku.

Deficit laktázy u dospělých může být spojen se snížením exprese laktázového genu, což se projevuje intolerancí mléka - dochází ke zvracení, průjmům, křečím a bolestem břicha, nadýmání. Frekvence této patologie je 7–12% v Evropě, 80% v Číně a až 97% v Africe.

2). Střevní malabsorpce monosacharidů.

Poruchy absorpce mohou být způsobeny defektem kterékoli složky zapojené do transportního systému monosacharidů přes membránu. Popsány jsou patologie spojené s defektem na glukózovém transportním proteinu závislém na sodíku..

Malabsorpční syndrom je doprovázen osmotickou průjmem, zvýšenou peristaltikou, křečemi, bolestmi a nadýmáním. Průjem je způsoben nekompletními disacharidy nebo neabsorbovatelnými monosacharidy v distálním střevě, jakož i organickými kyselinami vytvářenými mikroorganismy během neúplného rozkladu uhlohydrátů..

Realizace glykogeneze je základem zdravého metabolismu

V lidském těle neustále probíhají různé procesy a chemické reakce. K udržení života je zapotřebí energie. Glykogeneze je proces, kterým je každá buňka, tkáň a orgán vybaven potřebnou energií. Jaká je zvláštnost procesu, jak postupuje a k jakému porušení vede - více.

Co je glykogeneze

Glykogeneze je komplex biochemických transformací v těle, ke kterým dochází během asimilace konzumované potravy. Během prvních dvou hodin po jídle jsou přijímané živiny absorbovány a procházejí řadou transformací. V jednom ze stupňů přeměny absorbovaných látek se také provádí glykogeneze..

Syntéza glykogenu je ve svém jádru procesem akumulace malého energetického potenciálu, který se mobilizuje v buňkách v případě prudkého zvýšení zátěže. Nejprve je spotřebována energie uložená ve svalových buňkách, což podporuje fungování této tkáně. Poté začíná rezerva z jater, která již distribuuje energii nejen do svalů, ale do celého těla.

Biochemie glykogeneze

Tělo pravidelně přijímá jídlo. Při trávení absorbovaných produktů z trávicího traktu se uhlohydráty absorbují do krve. Druhým stupněm je rozklad uhlovodíků působením hexokinázového katalyzátoru na glukózu-6-fosfát. Molekuly této získané látky se již účastní prvního stupně syntézy glykogenu.

V některých případech, při konzumaci „komplexních“ uhlohydrátů, je řetězec biochemických reakcí za vzniku glukózy-6-fosfátu delší. V tomto případě, když glukóza vstoupí do krve, se její molekuly vážou na červené krvinky. Poté se glykolytickými reakcemi přemění glukóza na laktát. Poté se v játrech přemění laktát na glukózu-6-fosfát, výchozí látku pro glykogenezi.

Po obdržení glukóza-6-fosfátu je přeměněna na glukózu-1-fosfát pod vlivem enzymu fosfoglukometázy. Výsledná látka se štěpí na UPD-glukózu a následně nese zbytky glukózy za vzniku molekul glykogenu.

Co je glykogen a proč je to zapotřebí

Glykogen (C6H10O6) n je polysacharid získaný tělem z glukózy pod vlivem speciálních enzymů a hormonů. Ve své struktuře se tento polysacharid živočišného původu podobá molekulám rostlinného škrobu, ale liší se chemickým složením. Glykogen se hromadí přímo v buňkách v krystalické formě, přímo v cytoplazmě. Hlavní rezervy tohoto polysacharidu v lidském těle jsou v takových buňkách:

K syntéze glykogenu dochází hlavně v jaterních buňkách. Tento polysacharid se zde hromadí a slouží jako rezervní zdroj energie. V průměru mohou játra pojmout glykogen až do 5–6% celkového objemu orgánů. U dospělých je to asi 100 gramů au dětí až 50–60 gramů.

Glykogen v játrech se spotřebuje po vyčerpání zásob tohoto polysacharidu ve svalové tkáni. Objem polysacharidu ve svalech není větší než 1%, zatímco je spotřebován lokálně, přímo v místě akumulace. Svalový glykogen se používá k poskytování energie pro svalovou kontrakci..

Role ve sportu

Zvláštní význam má proces syntézy glykogenu u lidí, kteří vedou aktivní životní styl a sportují. V padesátých letech minulého století začali vědci studovat vliv krystalického polysacharidu na atletický výkon. To vedlo k tomu, že dnes je úroveň připravenosti sportovců, úspěchů a počtu záznamů mnohokrát vyšší než dříve. Dobrá zásoba glykogenu má následující účinky:

  • zvyšuje vytrvalost v tréninku;
  • zlepšuje atletický výkon;
  • snižuje únavu;
  • urychluje regeneraci svalové tkáně po stresu.

To znamená, že sportovci, kteří chtějí dosáhnout vysokého výkonu při tréninku a soutěžích, by měli věnovat zvláštní pozornost uhlohydrátovým jídlům. V důsledku nedostatku glukózy v těle nebude sportovec schopen odolat těžkým břemenům. Z dlouhodobého hlediska to může vést ke snížení produktivity, ke zvýšení únavy a obecně k negativnímu ovlivnění zdraví.

Sportovci, kteří jsou nuceni trénovat po dlouhou dobu bez přerušení, nutně zahrnují ve své stravě kromě sacharidů i vhodné doplňky..

Sportovní zisky jsou prášky, které jsou bohaté na 80 až 90% uhlohydrátů. Rychle se vstřebávají, přijímají se bezprostředně před tréninkem, aby poskytly tělu dostatek glukózy potřebné pro glykogenezi.

Role při hubnutí

Glykogeneze hraje důležitou roli při hubnutí, protože neznalost vlastností tohoto procesu může vést ke špatným výsledkům v boji proti nadváhy. Faktem je, že glykogeneze je proces, který nemůže tělu plně poskytnout energii, kterou potřebuje. Triglyceridy, tj. Tuková tkáň, představují silnější energetickou rezervu..

Ale sled energetických výdajů je následující - buňky zpočátku konzumují glykogen a teprve když končí, tělo začne štěpit tuky. Zde je návod, jak používat znalosti glykogeneze.

Jak stimulovat glykogenezi

Abychom netrpěli nedostatkem energie a nedostatkem fyzické vytrvalosti, je důležité udržovat syntézu nezbytných polysacharidů. Normálně u zdravého člověka probíhá glykogeneze sama, a to i v případech, kdy do těla vstupuje nedostatečné množství uhlohydrátů. Ale pro lidi, jejichž činnosti jsou spojeny se zvýšenou fyzickou aktivitou, musíte vědět, jak stimulovat proces ukládání energie. Zde jsou základní pravidla:

  1. Je nezbytné udržovat zdravou rovnováhu tekutin v těle. Jednoduše řečeno, musíte pít více vody. Bez tekutin probíhají všechny biochemické reakce v těle několikrát pomaleji.
  2. Je důležité obohatit svůj jídelníček o potraviny, které obsahují jednoduché a komplexní uhlohydráty..
  3. Měla by být dodržována zdravá strava. Aby bylo možné včas doplnit zásoby spotřebované energie, je nutné zachovat mezeru mezi jídly, která nepřesáhne 4 hodiny.
  4. Udržování zdravé jater, vzdání se špatných návyků a pravidelné vyšetření hepatologem je nesmírně důležité. Protože k tvorbě polysacharidů částečně dochází v jaterních buňkách, problémy s tímto orgánem vedou ke zpomalení rychlosti biochemických reakcí.
  5. Stejně důležitá je pravidelnost ve vzdělávání. Tělo se přizpůsobuje potřebám energie a postupným a pravidelným zvyšováním zátěže začíná hromadit více energie.
  6. Je důležité nepoužívat nekontrolovatelně různé sportovní drogy, protože ovlivňují biochemické reakce a mohou vést k vážným změnám v těle.
  7. Nesmíme zapomenout na dobrý odpočinek a stabilní režim spánku, zejména pokud musíte pravidelně podstupovat namáhavou fyzickou námahu..

Metabolismus uhlohydrátů

Existují vzácná onemocnění, která vedou k výskytu závažných poruch v procesu glykogeneze. Vědci a klasifikátoři identifikovali metabolické poruchy tohoto typu v samostatné skupině. Glykogenóza je komplexní název pro různé závažné poruchy syntézy glykogenu v játrech. Všechny jsou spojeny s dědičnými faktory a jsou výsledkem vrozených patologií. Podle moderní klasifikace se rozlišují tyto nemoci:

  1. Girkeho nemoc - glykogenóza prvního stupně, se vyvíjí v důsledku neschopnosti tělních buněk syntetizovat počáteční produkt syntézních reakcí - glukóza-6-fosfát.
  2. Druhým typem je Pompeho choroba. Tato porucha je spojena s defektem maltázy, je obtížně diagnostikovatelná a vyžaduje nákladnou léčbu. Bez včasné diagnostiky a léčby vede Pompeho choroba k vysoké úmrtnosti..
  3. Třetím typem je Forbesova choroba, charakterizovaná nedostatkem enzymů. Se správnou terapeutickou taktikou se dítě s touto poruchou zotaví po skončení puberty.
  4. Čtvrtým typem je Andersenova nemoc, která vede k geneticky způsobené cirhóze jater. Důvodem je vada enzymu amyl transglukosylázy.
  5. Pátým typem je McArdleova nemoc. Tato patologie je spojena s nadměrnou akumulací glykogenu v buňkách svalové tkáně, v důsledku čehož se vyvíjejí komplikace. Toto onemocnění je léčitelné, ale úspěšný výsledek závisí na tom, jak brzy byla porucha diagnostikována..
  6. Šestým typem je Herceova nemoc. Vyvíjí se v důsledku nedostatečné produkce enzymu fosforylázy. Vede k nadměrné akumulaci energetických polysacharidů v játrech, díky čemuž jsou porušeny základní funkce tohoto orgánu.
  7. Sedmým typem je Taruiho choroba, která se vyvíjí v důsledku nedostatku enzymů ve svalové tkáni. Pro diagnózu se používá biopsie. Účinná terapie neexistuje - u pacientů je prokázána ketogenní strava a omezení fyzické aktivity.
  8. Osmým typem je Hagova choroba. Patologie se vyvíjí v důsledku nedostatku enzymu fosforyláza kinázy a je charakterizována vývojem těžké hepatomegálie. Pro udržení dobrého zdraví jsou pacientům zobrazeny diety bez obsahu uhlohydrátů..

Pro každý typ poruchy se používají různá diagnostická opatření. Diagnóza není jen v přítomnosti příznaků přímo u novorozence. U dětí, u nichž již byly v rodině pozorovány případy vzniku takových poruch, je provedeno komplexní vyšetření.

Jak vidíte, glykogeneze je důležitým článkem v metabolickém řetězci, bez kterého není možné plné fungování všech orgánů a systémů. Existují různé způsoby, jak stimulovat tyto reakce, důležité pro zdravé lidi. V případě, že je porušení způsobeno genetickými faktory, je důležité včas diagnostikovat problém a striktně dodržovat doporučení lékaře, která jej odstraní..

Přednášky o biochemii uhlohydrátů

GOU VPO UGMA Roszdrav

Hlava kavárna prof., MD.

Téma: Trávení a vstřebávání uhlohydrátů. Metabolismus glykogenu

Fakulty: lékařsko-profylaktické, lékařsko-profylaktické, dětské.

Sacharidy jsou vícesytné alkoholy obsahující oxoskupinu.

Podle počtu monomerů se všechny uhlohydráty dělí na: mono-, di-, oligo- a polysacharidy.

Monosacharidy podle polohy oxoskupiny jsou rozděleny aldózy a ketózy.

Podle počtu atomů uhlíku se monosacharidy dělí na triosy, tetrosy, pentózy, hexózy atd..

Monosacharidy - uhlohydráty, které nehydrolyzují na jednodušší uhlohydráty.

· Proveďte energetickou funkci (tvorba ATP).

· Provádět plastickou funkci (podílet se na tvorbě di-, oligo-, polysacharidů, aminokyselin, lipidů, nukleotidů).

· Provádět detoxikační funkci (deriváty glukózy, glukuronidy, účastnit se neutralizace toxických metabolitů a xenobiotik).

· Jsou fragmenty glykolipidů (cerebrosidy).

Disacharidy - uhlohydráty, které jsou hydrolyzovány na 2 monosacharidy. U lidí se tvoří pouze 1 disacharid - laktóza. Laktóza je syntetizována během kojení v mléčných žlázách a nachází se v mléce. To:

· Je zdrojem glukózy a galaktózy pro novorozence;

· Podílí se na tvorbě normální mikroflóry u novorozenců.

Oligosacharidy - uhlohydráty, které jsou hydrolyzovány na 3 až 10 monosacharidů.

Oligosacharidy jsou fragmenty glykoproteinů (enzymy, transportní proteiny, receptorové proteiny, hormony), glykolipidy (globosidy, gangliosidy). Na povrchu buněk vytvářejí glykalyx..

Polysacharidy - uhlohydráty, které jsou hydrolyzovány na 10 nebo více monosacharidů. Homopolysacharidy plní funkci ukládání (glykogen - forma ukládání glukózy). Heteropolysacharidy (GAG) jsou strukturální složkou intercelulární látky (chondroitin sulfáty, kyselina hyaluronová), podílejí se na proliferaci a diferenciaci buněk a zabraňují srážení krve (heparin).

Sacharidy potravin, normy a zásady přidělování jejich každodenních potravinových požadavků. Biologická role. Lidské jídlo obsahuje hlavně polysacharidy - škrob, rostlinnou celulózu, v menším množství - živočišný glykogen. Zdrojem sacharózy jsou rostliny, zejména cukrová řepa, cukrová třtina. Laktóza se dodává do savčího mléka (až 5% laktózy v kravském mléce, až 8% v lidském mléce). Ovoce, med, šťávy obsahují malé množství glukózy a fruktózy. Maltóza je ve sladu, pivu.

Sacharidy potravin jsou pro lidské tělo hlavně zdrojem monosacharidů, zejména glukózy. Některé polysacharidy: celulóza, pektin, dextrany, se u lidí prakticky nestráví, v gastrointestinálním traktu působí jako sorbent (odstraňují cholesterol, žlučové kyseliny, toxiny atd.), Jsou nezbytné ke stimulaci střevní motility a formování normální mikroflóry.

Sacharidy jsou základní složkou potravy, tvoří 75% hmotnosti stravy a poskytují více než 50% požadovaných kalorií. U dospělých je denní potřeba uhlohydrátů 400 g / den, v celulóze a pektinu až 10 až 15 g / den. Doporučuje se jíst složitější polysacharidy a méně monosugarů.

Trávení je proces hydrolýzy látek na jejich asimilovatelné formy. Strávení se stane: 1). Intracelulární (v lysosomech); 2). Extracelulární (v zažívacím traktu): a). břišní (vzdálené); b) parietální (kontakt).

Trávení sacharidů v ústní dutině (dutina)

V ústní dutině je jídlo rozdrceno žvýkáním a navlhčeno slinami. Slina je 99% vody a obvykle má pH 6,8. Ve slinách je přítomna a-amyláza endoglykosidáza (a-1,4-glykosidáza), která štěpí vnitřní a-1,4-glykosidické vazby v škrobu za vzniku velkých fragmentů - dextrinů a malého množství maltózy a isomaltózy. Cl iont je nutný -.

Trávení sacharidů v žaludku (dutina)

Působení amylázy ve slinách končí v kyselém prostředí (pH +. Prostřednictvím nosného proteinu se Na + pohybuje podél svého koncentračního gradientu a nese s sebou uhlohydráty proti jejich koncentračnímu gradientu. Na + koncentrační gradient se vytváří pomocí Na + / K + -ATPázy. glukóza ve střevním lumen, je transportována do enterocytu pouze aktivním transportem, při vysokých koncentracích aktivním transportem a usnadněna difúzí. Rychlost absorpce: galaktóza> glukóza> fruktóza> jiné monosacharidy Monosacharidy opouštějí enterocyty ve směru krevní kapiláry usnadněním difúze prostřednictvím nosných proteinů.

Porušení trávení a vstřebávání uhlohydrátů

Nedostatečné trávení a vstřebávání strávených potravin se nazývá malabsorpce. Srdcem malabsorpce sacharidů mohou být dva typy příčin:

1). Dědičné a získané defekty v enzymech účastnících se trávení. Známé dědičné vady laktázy, α-amylázy, komplexu sacharóza-isomaltáza. Bez léčby jsou tyto patologie doprovázeny chronickou dysbiózou a zhoršeným fyzickým vývojem dítěte.

Získané poruchy trávení lze pozorovat u střevních onemocnění, například gastritida, kolitida, enteritida, po gastrointestinálním chirurgickém zákroku.

Deficit laktázy u dospělých může být spojen se snížením exprese laktázového genu, což se projevuje intolerancí mléka - dochází ke zvracení, průjmům, křečím a bolestem břicha, nadýmání. Frekvence této patologie je 7–12% v Evropě, 80% v Číně a až 97% v Africe.

2). Střevní malabsorpce monosacharidů.

Poruchy absorpce mohou být způsobeny defektem kterékoli složky zapojené do transportního systému monosacharidů přes membránu. Popsány jsou patologie spojené s defektem na glukózovém transportním proteinu závislém na sodíku..

Malabsorpční syndrom je doprovázen osmotickou průjmem, zvýšenou peristaltikou, křečemi, bolestmi a nadýmáním. Průjem je způsoben nekompletními disacharidy nebo neabsorbovatelnými monosacharidy v distálním střevě, jakož i organickými kyselinami vytvářenými mikroorganismy během neúplného rozkladu uhlohydrátů..

Transport glukózy z krve do buněk Glukóza vstupuje do krevního oběhu do buněk usnadněním difúze pomocí transportních proteinů - GLUT. Transportéry glukózy GLUT mají organizaci domén a nacházejí se ve všech tkáních. Rozlišuje se 5 typů GLUT: • GLUT-1 - hlavně v mozku, placentě, ledvinách, tlustém střevu; • GLUT-2 - hlavně v játrech, ledvinách, pankreatických β-buňkách, enterocytech a v červených krvinkách. Má vysoký kilometr;

• GLUT-3 - v mnoha tkáních, včetně mozku, placenty, ledvin. Má větší afinitu k glukóze než GLUT-1;

• GLUT-4 - na inzulínu závislý, ve svalech (kosterních, srdečních), tukové tkáni; • GLUT-5 - hodně v buňkách tenkého střeva, je nositelem fruktózy.

GLUT se v závislosti na typu nachází hlavně v plazmatické membráně a v cytosolických váčcích. Transmembránový transport glukózy nastává pouze tehdy, když jsou GLUT v plazmatické membráně. K inkorporaci GLUT do membrány cytosolických váčků dochází pod vlivem inzulínu. Se snížením koncentrace inzulínu v krvi se tyto GLUTy opět přesunou do cytoplazmy. Tkáně, ve kterých je GLUT bez inzulínu téměř úplně lokalizován v cytoplazmě buněk (GLUT-4 a v menší míře GLUT-1), se ukázaly být závislé na inzulínu (svaly, tuková tkáň) a tkáně, ve kterých se GLUT nachází hlavně v plazmatické membráně (GLUT- 3) - na inzulínu nezávislý.

V práci GLUTů dochází k různým porušením. Zděděná vada těchto bílkovin může být základem inzulín-dependentního diabetes mellitus.

Metabolismus monosacharidů buněk

Po absorpci ve střevě vstoupí glukóza a další monosacharidy do portální žíly a poté do jater. Monosacharidy v játrech jsou přeměněny na glukózu nebo její metabolické produkty. Část glukózy v játrech je uložena ve formě glykogenu, část jde na syntézu nových látek a část krevním řečištěm je posílána do jiných orgánů a tkání. V tomto případě játra udržují koncentraci glukózy v krvi na úrovni 3,3 - 5,5 mmol / l.

Fosforylace a defosforylace monosacharidů

V buňkách se glukóza a další monosacharidy používající ATP fosforylují na estery kyseliny fosforečné: glukóza + ATP → glukóza-6ph + ADP. U hexóz je tato ireverzibilní reakce katalyzována enzymem hexokináza, která má isoformy: hexokináza II ve svalech, hexokináza IV (glukokináza) v játrech, ledvinách a pankreatických β-buňkách a hexokináza III v nádorových tkáních. Fosforylace monosacharidů vede k tvorbě reaktivních sloučenin (aktivační reakce), které nejsou schopny opustit buňku, protože neexistují žádné odpovídající nosné proteiny. Fosforylace snižuje množství volné glukózy v cytoplazmě, což usnadňuje její difúzi z krve do buněk.

Hexokináza II fosforyluje D-glukózu a v nižší míře jiné hexózy. Mají vysokou afinitu k glukóze (Km 107 Da (50 000 zbytků glukózy), ve které jsou zbytky glukózy spojeny v lineárních částech α-1,4-glykosidické vazby. 6-glykosidické vazby Glykogen, nerozpustný ve vodě, je uložen v cytosolu buňky ve formě granulí o průměru 10 - 40 nm. Glykogen je uložen hlavně v játrech (do 5%) a kosterním svalu (do 1%). Tělo může obsahovat od 0 do 450 g glykogenu.

Rozvětvená struktura glykogenu podporuje práci enzymů, které štěpí nebo připojují monomery.

Syntéza glykogenu (glykogenogeneze)

Glykogen je syntetizován s energetickým výdajem během doby trávení (1–2 hodiny po jídle se sacharidy).

Syntéza glykogenu se provádí prodloužením existující molekuly polysacharidu, nazývané "semeno" nebo "primer". Primer může zahrnovat glykogeninový protein, ve kterém je oligosacharid navázán na Tyr (od přibližně 8 zbytků glukózy). Glukózové zbytky jsou přeneseny glykogen syntázou na neredukující konec oligosacharidu a jsou vázány α-1,4-glykosidickými vazbami.

Když je lineární část rozšířena na přibližně 11 zbytků glukózy, rozvětvující enzym přenáší svůj koncový blok, obsahující 6 až 7 zbytků, na vnitřní glukózový zbytek tohoto nebo jiného řetězce za vzniku a-1,6-glykosidické vazby. Nový bod větvení je vytvořen ve vzdálenosti nejméně 4 zbytků od jakéhokoli existujícího bodu větvení.

Rozklad glykogenu (glykogenolýza)

K rozkladu glykogenu dochází postupným štěpením glukózy-1-f v reakci na zvýšení potřeby glukózy v těle. Reakce katalyzuje glykogenfosforylázu:

Glykogen fosforyláza sestává ze 2 identických podjednotek (94500 Da). Neaktivní forma je označena b, aktivní a. Aktivován fosforylázou b kinázou fosforylací každé podjednotky serinem v poloze 14.

Glykogenfosforyláza štěpí a-1,4-glykosidické vazby fosforolýzou, dokud nezůstanou 4 zbytky glukózy v místě větvení.

K inaktivaci glykogenfosforylázy dochází po defosforylaci za účasti specifické fosfatázové fosforylázy (fosfoproteinové fosfotázy PPF).

Odbočení větve se provádí větvením enzymu. Má transferázové a glykosidázové aktivity. Část transferázy (oligosacharid transferáza) přenáší tři zbytky glukózy zbývající do bodu větvení na neredukující konec sousedního řetězce a prodlužuje jej o fosforylázu..

Glykosidázová část (a-1,6-glukosidáza) hydrolyzuje a-1,6-glykosidickou vazbu a štěpí glukózu.

Glukóza-1-f isomerizovaná na glukózu-6-f-fosfoglukomutázu.

Regulace metabolismu glykogenu v játrech

Regulace metabolismu svalového glykogenu

Glykogenový metabolismus je řízen hormony (v játrech - inzulín, glukagon, adrenalin; ve svalech - inzulín a adrenalin), které regulují fosforylaci / defosforylaci dvou klíčových enzymů glykogen syntáza a glykogen fosforyláza.

Při nedostatečné hladině glukózy v krvi se vylučuje hormon glukagon, v extrémních případech - adrenalin. Stimulují fosforylaci glykogen syntázy (je inaktivována) a glykogen fosforylázy (je aktivována). Se zvýšením hladiny glukózy v krvi se uvolňuje inzulín, stimuluje defosforylaci glykogen syntázy (je aktivována) a glykogen fosforylázy (je inaktivována). Inzulín navíc indukuje syntézu glukokinázy, čímž urychluje fosforylaci glukózy v buňce. To vše vede ke skutečnosti, že inzulín stimuluje syntézu glykogenu a adrenalinu a glukagonu - jeho rozklad..

V játrech existuje alosterická regulace glykogenfosforylázy: inhibuje ATP a glukózu-6ph a aktivuje AMP.

Poruchy výměny glykogenu

Glykogenní choroby - skupina dědičných poruch založených na snížení nebo nedostatečné aktivitě enzymů, které katalyzují syntézu nebo rozpad glykogenu nebo dysregulaci těchto enzymů.

Glykogenóza - onemocnění způsobená poruchou enzymů podílejících se na rozkladu glykogenu. Projevují se buď neobvyklou strukturou glykogenu, nebo jeho nadměrnou akumulací v játrech, srdečních nebo kosterních svalech, ledvinách, plicích a dalších orgánech.

V současné době je glykogenóza rozdělena do 2 skupin: játra a sval.

Jaterní formy glykogenózy vedou ke zhoršenému používání glykogenu k udržení hladiny glukózy v krvi. Proto je běžným příznakem těchto forem hypoglykémie v postabsorpčním období..

Girkeho nemoc (typ I) je nejčastěji zaznamenána. Důvodem je dědičný defekt glukózy-6-fosfatázy, enzymu, který zajišťuje uvolňování glukózy do krevního řečiště poté, co je uvolněna z glykogenu jaterních a ledvinových buněk. Buňky jater a stočené tubuly ledvin jsou naplněny glykogenem, játra a slezina jsou zvětšeny, pacienti mají oteklou tvář - „tvář čínské panenky“. Toto onemocnění se projevuje hypoglykémií, hypertriacylglycerolemií, hyperurikémií, acidózou.

1). V hepatocytech: ↑ glukóza-6-f → ↑ PVA, ↑ laktát (acidóza), ↑ ribóza-5-f. ↑ ribóza-5-f → ↑ puriny → ↑ kyselina močová

2). V krvi: ↓ glukóza → ↓ inzulín / glukagon →: a) ↑ lipolýza tukové tkáně → ↑ krev FA.

b) ↓ LPL tukové tkáně → ↑ TAG v krvi.

Léčba - glukózová strava, časté krmení.

Onemocnění spalničkami (typ III) je běžné, 1/4 všech jaterních glykogenóz. Rozvětvený glykogen se hromadí, protože větvící se enzym je vadný. Glykogenolýza je možná, ale v malé míře. Laktátová acidóza a hyperurikémie nejsou zaznamenány. Nemoc je mírnější než Girkeho nemoc..

Svalové formy glykogenózy se vyznačují narušení zásobování kosterními svaly. Tyto nemoci se projevují při fyzické námaze a jsou doprovázeny bolestí a křečemi ve svalech, slabostí a únavou..

MacArdleova choroba (typ V) je autozomálně recesivní patologie, aktivita glykogenfosforylázy v kosterním svalu chybí. Abnormality svalového glykogenu.

Aglykogenóza (klasifikace podle glykogenózy) je onemocnění, které je výsledkem poruchy glykogen syntázy. V játrech a dalších tkáních pacientů je pozorován velmi nízký obsah glykogenu. To se projevuje výraznou hypoglykémií v postabsorpčním období. Charakteristickým příznakem jsou křeče, zejména ráno. Toto onemocnění je kompatibilní se životem, ale nemocné děti potřebují časté krmení.

STÁTNÍ ZDRAVOTNÍ AKADEMIE

Hlava kavárna prof., MD.

Téma: Glukózový katabolismus. Glykolýza

Hlavní cesty glukózového katabolismu

Glukózový katabolismus v buňce může nastat jak za aerobních, tak anaerobních podmínek, jeho hlavní funkcí je syntéza ATP.

Aerobní oxidace glukózy

Za aerobních podmínek oxiduje glukóza na CO2 a H2 A. Celková rovnice:

Tento proces zahrnuje několik fází:

1. Aerobní glykolýza. Oxiduje 1 glukózu na 2 PVC za vzniku 2 ATP (první 2 ATP se spotřebují, poté se vytvoří 4) a 2 NADH2 ;

2. Konverze 2 PVC na 2 acetyl-CoA s uvolněním 2 WITH2 a vzdělávání 2 NADH2 ;

3. CTK. Oxiduje 2 acetyl-CoA uvolněním 4 CO2, vytvoření 2 GTP (dát 2 ATP), 6 NADH2 a 2 FAD2 ;

4. Oxidativní fosforylační řetězec. V ní dochází k oxidaci 10 (8) NADH.2, 2 (4) FADN2 zahrnující 6 o2, zatímco 6 N2 O a syntetizoval 34 (32) ATP.

Výsledkem aerobní oxidace glukózy je 38 (36) ATP, z toho 4 ATP v fosforylačních reakcích substrátu, 34 (32) ATP v oxidativních fosforylačních reakcích. Účinnost aerobní oxidace bude 65%.

Anaerobní oxidace glukózy

Žádný glukózový katabolismus2 jde o anaerobní glykolýzu a PFS (PFP).

· Během anaerobní glykolýzy se 1 glukóza oxiduje na 2 molekuly kyseliny mléčné za vzniku 2 ATP (první 2 ATP se spotřebují, poté se vytvoří 4). Za anaerobních podmínek je glykolýza jediným zdrojem energie. Souhrnná rovnice: C6 N12 O6 + 2H3 RO4 + 2ADP → 2C3 N6 O3 + 2ATF + 2H2 O.

· Během PFP se z glukózy tvoří pentózy a NADPH2. Během PFS se z glukózy vytvoří pouze NADPH2.

Glykolýza je hlavní cestou glukózového katabolismu (stejně jako fruktózy a galaktózy). Všechny jeho reakce probíhají v cytosolu..

Aerobní glykolýza je proces oxidace glukózy na PVC, který probíhá v přítomnosti O2.

Anaerobní glykolýza je proces oxidace glukózy na laktát, který probíhá v nepřítomnosti O2.

Anaerobní glykolýza se liší od aerobních pouze v přítomnosti posledních 11 reakcí, prvních 10 reakcí je běžných.

V každé glykolýze lze rozlišit 2 stupně:

  • První fáze přípravy, 2 ATP. Glukóza je fosforylována a rozdělena na 2 fosfotriózy;
  • Stupeň 2 je spojen se syntézou ATP. V této fázi se fosfotriosy změní na PVC. Energie této fáze se používá k syntéze 4 ATP a obnovení 2NADH2, které za aerobních podmínek vyžadují syntézu 6 ATP a za anaerobních podmínek obnovují PVC na laktát.

Energetická bilance glykolýzy

Energetická bilance aerobní glykolýzy:

8ATF = -2ATF + 4ATF + 6ATF (od 2NADN2 )

Energetická bilance anaerobní glykolýzy:

2ATF = -2ATF + 4ATF

Obecné reakce aerobní a anaerobní glykolýzy

1. Hexokináza (hexokináza II, ATP: hexóza-6-fosfotransferáza) ve svalech fosforyluje hlavně glukózu, méně fruktózu a galaktosu. Km + oxidoreduktáza (fosforylace)) se skládá ze 4 podjednotek. Katalyzuje tvorbu makroergických vazeb v 1,3-FGK a obnovení NADH2, které se používají v aerobních podmínkách pro syntézu 8 (6) ATP molekul.

7. Fosfoglycerát kináza (ATP: 3FGK-1-fosfotransferáza). Provádí fosforylaci substrátu ADP za vzniku ATP.

V následujících reakcích se nízkoenergetický fosfoester přemění na vysokoenergetický fosfát.

8. Fosfoglycerátmutáza (3-FGK-2-FGK-isomeráza) provádí přenos fosfátového zbytku na FGK z polohy 3 pozice 2.

9. Enolasa (2-FGK: hydrolyáza) odštěpuje molekulu vody z 2-FGK a vytváří fosfor s vysokou energií. Inhibováno ionty F -.

10. Pyruvát kináza (ATP: PVA-2-fosfotransferáza) provádí fosforylaci substrátu ADP za vzniku ATP. Aktivováno fruktózou-1,6-df, glukózou. ATP, NADH je inhibován2, glukagon, adrenalin, alanin, mastné kyseliny, Acetyl-CoA. Induktor: inzulín, fruktóza.

Výsledná enolická forma PVA pak neenzymaticky přechází do termodynamicky stabilnější ketoformy. Tato reakce je poslední pro aerobní glykolýzu..

Další katabolismus 2 PVC a použití 2 NADH2 záleží na dostupnosti2.

Anaerobní glykolýza

Za anaerobních podmínek PVC, jako je O2 v dýchacím řetězci zajišťuje regeneraci NAD + z NADH2, co je nezbytné pro pokračování glykolýzních reakcí. PVC se v tomto případě mění na kyselinu mléčnou. Reakce probíhá v cytoplazmě za účasti laktát dehydrogenázy (LDH).

11. Laktát dehydrogenáza (laktát: NAD + oxidoreduktáza). Skládá se ze 4 podjednotek, má 5 izoforem.

Laktát není konečným produktem metabolismu odstraněného z těla. Z anaerobní tkáně je laktát transportován krví do jater, kde se mění na glukózu (Coreyův cyklus) nebo do aerobních tkání (myokard), kde se mění na PVC a oxiduje na CO2 a H2 O.

PVC katabolismus v mitochondriích

Za aerobních podmínek PVC a vodíky s NADH2 transportován do matrice mitochondrií. PVC neprochází samotnou vnitřní mitochondriální membránou, její přenos membránou se provádí sekundárně aktivním transportem s H + symportem. PVC v mitochondrii se používá ve 2 reakcích:

1. Pyruvátdehydrogenázový komplex (PVA: NAD + oxidoreduktáza (dekarboxylace)) obsahuje 3 enzymy a 5 koenzymů: a) Pyruvát dekarboxyláza obsahuje (El) 120 monomerů a koenzym TPF; b) Dihydrolipoyltransacyláza (E2) obsahuje 180 monomerů a koenzymů lipoamid a HSKoA; c) Dihydrolipoyldehydrogenáza (E3) obsahuje 12 monomerů a koenzymů FAD a NAD. Pyruvát DH komplex provádí oxidační dekarboxylaci PVC za vzniku Acetyl-CoA. Aktivátor: HSKoA, NAD +, ADP. Inhibitor: NADN2, ATP, Acetyl-CoA, mastné kyseliny, ketonová těla. Inzulínový induktor.

Mechanismus fungování komplexu Pyruvate DG. Proces prochází 5 fázemi:

Dále Acetyl-CoA vstupuje do CTK, kde je oxidován na 2 CO2 s vytvořením 1 GTP, restaurování 3 NADH2 a 1 FAD2.

2. Pyruvátkarboxyláza (PVC: CO2 -synthetáza (ATP → ADP + Fn) je komplexní oligomerní enzym, který obsahuje biotin. Karboxyláty PVC na PAD. Doplňovací reakce podle potřeby přidá do CCC PIM. Aktivátor: Acetyl-CoA.

Za aerobních podmínek2 zajišťuje regeneraci NAD + z NADH2, co je nutné pro pokračování glykolýzy (NAD + substrát 3-PHA DG).

Protože vnitřní mitochondriální membrána je NADH nepropustná2, obnoveno v glykolýze NADH2, přenáší své vodíky do dýchacího řetězce mitochondrií pomocí speciálních systémů zvaných „raketoplán“. Jsou známy dva kyvadlové systémy: malát-aspartát a glycerofosfát.

1. Raketoplán malate-aspartátu je univerzální, působí v játrech, ledvinách, srdci.

Glycerofosfátový kyvadlový mechanismus. Práce v bílém kosterním svalu, mozku, tukové tkáni, hepatocytech.

Kyvadlový malát-aspartát je energeticky účinnější, protože přenáší vodík do dýchacího řetězce prostřednictvím mitochondriálního NAD, poměr P / O je 3, syntetizuje se 3 ATP.

Glycerofosfátová kyvadlová doprava přenáší vodík do dýchacího řetězce přes FAD na KoQ, poměr P / O je 2, syntetizuje se 2 ATP.

Plastický význam glukózového katabolismu

Při katabolismu může glukóza vykonávat plastové funkce. Metabolity glykolýzy se používají k syntéze nových sloučenin. Fruktóza-6f a 3-PHA se tedy podílejí na tvorbě ribosy-5-f (nukleotidová složka); 3-fosfoglycerát může být zahrnut v syntéze aminokyselin, jako je řada, glycin, cystein. V játrech a tukové tkáni se Acetyl-CoA používá v biosyntéze mastných kyselin, cholesterolu a DAP pro syntézu glycerolu-3f..

Pasteurův efekt - snížená rychlost absorpce glukózy a akumulace laktátu v přítomnosti kyslíku.

Pasteurův efekt je vysvětlen přítomností konkurence mezi enzymy aerobními (PVC DG, PVC karboxyláza, enzymy oxidačního fosforylačního řetězce) a anaerobními (LDH) oxidačními cestami pro společný metabolit PVC a koenzymu NADH2.

· Bez2 mitochondrie nekonzumují PVC a NADH2, v důsledku toho se jejich koncentrace v cytoplazmě zvyšuje a dochází k tvorbě laktátu. Protože anaerobní glykolýza poskytuje pouze 2 ATP z 1 glukózy, je zapotřebí hodně glukózy k produkci dostatečného množství ATP (19krát více než za aerobních podmínek).

· V přítomnosti O2, mitochondrie čerpá PVC a NADH2 z cytoplazmy, přerušující reakci tvorby laktátu. Během aerobní oxidace se z 1 glukózy vytvoří 38 ATP, a proto je pro vytvoření dostatečného množství ATP potřeba malá glukóza (19krát méně než za anaerobních podmínek).

Fruktóza a metabolismus galaktózy

Fruktóza a galaktóza spolu s glukózou se používají k produkci energie nebo syntéze látek: glykogenu, TG, GAG, laktózy atd..

Významné množství fruktózy, které je výsledkem rozkladu sacharózy, je ve střevních buňkách přeměněno na glukózu. Část fruktózy vstupuje do jater.

Metabolismus fruktózy v buňce začíná fosforylační reakcí:

1. Fruktokináza (ATP: fruktóza-1-fosfotransferáza) fosforyluje pouze fruktózu, má k ní vysokou afinitu. Obsažené v játrech, ledvinách, střevech. Inzulin neovlivňuje jeho aktivitu.

2. Aldolase B (fruktóza: GA-lyáza) je v játrech, rozkládá fruktózu-1ph (fruktóza-1,6ph) na glycerol aldehyd (GA) a dioxiaceton fosfát (DAP).

3. Triozokináza (ATP: HA-3-fosfotransferáza). Hodně v játrech.

DAP a GA odvozené od fruktózy jsou zapojeny do jater hlavně v glukoneogenezi. Část DAF může být redukována na glycerol-3-f a účastnit se syntézy TG.

Poruchy metabolismu fruktózy

Příčinou poruchy metabolismu fruktózy je vada 3 enzymů: fruktokináza, aldoláza B, triozokináza.

Nezhoubné esenciální fruktosurie spojené se selháním fruktokináza, není klinicky zřejmé. Fruktóza se hromadí v krvi a vylučuje se močí, kde ji lze zjistit laboratorními metodami. Frekvence 1: 130 000.

Dědičná nesnášenlivost fruktózy je častá patologie, která se vyskytuje s genetickou vadou aldoláza B (autozomálně recesivní forma). Projevuje se, když se do stravy přidávají ovoce, džusy a sacharóza. Po jídle se objeví jídlo obsahující fruktózu zvracení, bolesti břicha, průjem, hypoglykémie a dokonce i kóma a křeče. Malé děti a dospívající se rozvíjejí chronické poškození funkce jater a ledvin. Onemocnění je doprovázeno hromadění fruktózy-1-f, který inhibuje aktivitu fosfoglukomutázy, dochází proto k rozvoji inhibice rozkladu glykogenu hypoglykémie. Výsledkem je urychlení mobilizace lipidů, oxidace mastných kyselin a syntéza ketonových tělísek. Zvýšená ketonová těla mohou vést k metabolické acidóze.

Inhibice glykogenolýzy a glykolýza vede ke snížení syntézy ATP. Kromě toho akumulace fosforylované fruktózy vede ke zhoršení metabolismu anorganického fosfátu a hypofosfatémie. Pro doplnění intracelulárního fosfátu je rozpad adenylových nukleotidů urychlen. Produkty rozkladu těchto nukleotidů jsou zahrnuty v katabolismu a procházejí stádii tvorby hypoxanthinu, xanthinu a nakonec kyseliny močové. Zvýšení množství kyseliny močové a snížení vylučování urátů za podmínek metabolické acidózy se projevují ve formě hyperurikémie. Hyperurikémie může mít za následek dnu i v mladém věku..

Galaktóza se tvoří ve střevě v důsledku hydrolýzy laktózy. K přeměně galaktózy na glukózu dochází v játrech při epimerační reakci ve formě derivátu UDP.

Galaktokináza (ATP: galaktóza-1-fosfotransferáza) fosforyluje galaktosu.

Galactose-1ph-uridyltransferáza nahrazuje zbytek glukózy v UDF-glukóze galaktózou za vzniku UDF-galaktózy.

Epimeráza (UDP-galaktóza-UDP-glukóza izomeráza) - enzym závislý na NAD, který katalyzuje epimerizaci OH skupin v C4 atom uhlíku, zajišťující vzájemnou přeměnu galaktózy a glukózy ve složení UDF.

Vytvořená glukóza-1-f může být zahrnuta v: 1) syntéze glykogenu; 2) přeměna na volnou glukózu; 3) katabolismus spojený se syntézou ATP atd..

Poruchy metabolismu galaktosy

Galaktosémie je způsobena dědičným defektem v kterémkoli ze tří enzymů, které zahrnují galaktosu v metabolismu glukózy..

Galaktosémie, způsobený nedostatkem galaktosy-1-fosfaturidyltransferázy (GALT) má několik forem, projevuje se brzy a je zvláště nebezpečný pro děti, protože mateřské mléko obsahuje laktózu. Časné příznaky poruchy GALT: zvracení, průjem, dehydratace, hubnutí, žloutenka. V krvi, moči a tkáních se zvyšuje koncentrace galaktózy a galaktózy-1-f. V tkáních oka (v čočce) je galaktóza obnovena aldoreduktázou (NADP) s tvorbou galaktitolu (dulcit). Galactitol se hromadí ve sklivci a váže velké množství vody, nadměrná hydratace čočky vede k rozvoji katarakty, která je pozorována několik dní po narození. Galaktóza-1-f inhibuje aktivitu enzymů metabolismu sacharidů (fosfoglukomutáza, glukóza-6-fosfát dehydrogenáza).

Galaktóza-1ph má toxický účinek na hepatocyty: hepatomegálie, dochází k degeneraci tuků. Galaktitol a galaktóza-1-f způsobují selhání ledvin. Jsou zaznamenány poruchy v buňkách mozkových hemisfér a mozečku, v závažných případech - mozkový edém, mentální retardace, fatální výsledek.

Některé defekty ve struktuře GALT vedou pouze k částečné ztrátě enzymatické aktivity. Protože GALT je v těle obvykle přítomen v nadbytku, nemusí být klinicky patrné snížení jeho aktivity na 50% a někdy dokonce nižší..

Léčba spočívá v odstranění galaktózy ze stravy..

Pedfak. Vlastnosti katabolismu monosacharidů u novorozenců a dětí

U dětí je UDP-glukóza aktivní ↔ UDP-galaktosová dráha. U dospělých je tato cesta neaktivní. Novorozenci mají nízkou aktivitu PPS. Při narození dítě přepne glukózový katabolismus z anaerobního na aerobní. První použití lipidů.

STÁTNÍ ZDRAVOTNÍ AKADEMIE

Hlava kavárna prof., MD.

Předmět: Pentózový fosfátový zkrat a glukoneogeneze,
regulace metabolismu uhlohydrátů.

Fakulty: lékařsko-profylaktické, lékařsko-profylaktické, dětské. 2 chod.

Glukoneogeneze je syntéza glukózy z nemacharidových látek. Jeho hlavní funkcí je udržovat hladinu glukózy v krvi při dlouhodobém půstu a intenzivní fyzické námaze. Hlavními substráty glukoneogeneze jsou laktát, glycerol, aminokyseliny. Glukoneogeneze je inverzní proces glykolýzy, ke kterému dochází v cytoplazmě a mitochondriální matrici. Nevratné glykolytické reakce (1, 3 a 10) katalyzované hexokinázami, fruktookinázami a pyruvátkinázami jsou zbaveny 4 specifických enzymů glukoneogeneze: pyruvátkarboxyláza, fosfoenolpyruvátkarboxy kináza, fruktóza-1,6-fosfotáza a glukóza-6-fosfotáza. Enzymy CTK se kromě toho podílejí na glukoneogenezi, například DG malát.

Glukoneogenezní reakce jsou uvedeny v diagramu. Klíčové (nevratné) glukoneogenezní reakce:

1. Pyruvát karboxyláza (PVC: CO2 -syntetáza (ATP → ADP + Fn)) obsahuje biotin, nachází se v mitochondriích, přeměňuje PVC na ACH. Induktor: glukagon, adrenalin, kortizol. Represor: inzulín. Inhibitor: AMP, aktivátor AcetylCoA. Výsledná SCA prochází vnitřní mitochondriální membránou ve své redukované (jako malát) nebo aminoformě (jako aspartát).

2. Fosfoenolpyruvát karboxykináza (GTP: SCHUK-2-fosfotransferáza (dekarboxylace)) umístěná v cytoplazmě převádí SCHK na FEP. Induktor: glukagon, adrenalin, kortizol. Represor: inzulín.

3. Fruktóza-1,6-fosfotáza (Fruktóza-1,6df: fosfohydrolaza) defosforyláty fruktóza-1,6df. Induktor: glukagon, adrenalin, kortizol. Represor: inzulín. Inhibuje AMP, fruktóza-2.6df. Aktivátor: citrát, mastné kyseliny.

4. Glukóza-6-fosfotáza (Glukóza-6ph: fosfohydrolaza) defosforyluje glukózu-6ph. Induktor: glukagon, adrenalin, kortizol. Represor: inzulín.

Energetická bilance glukoneogeneze. Tvorba 1 glukózy ze 2 laktátů vyžaduje 6 ATP: 2 ATP pro pyruvát karboxylázu, 2 GTP pro PEP karboxy kinázu, 2 ATP pro fosfoglycerát kinázu. Obecná rovnice glukoneogeneze:

2 laktát + 4 ATP + 2 GTF + 4 N2 O → 1 glukóza + 4 ADP + 2 HDF + 6 Fn

Regulace glukoneogeneze. Regulace glukoneogeneze se provádí recipročně s glykolýzními reakcemi: aktivace glukoneogeneze je doprovázena inhibicí glykolýzy a naopak. K regulaci metabolismu glukózy dochází za účasti hormonů a metabolitů, které mění aktivitu a množství regulačních enzymů glykolýzy a glukoneogeneze. Inzulín indukuje syntézu klíčových enzymů glykolýzy a potlačuje syntézu klíčových enzymů glukoneogeneze. Glukagon, kortizol a adrenalin indukují syntézu klíčových enzymů glukoneogeneze. Aktivují se klíčové enzymy glykolýzy - AMP, fruktóza-2.6df, fruktóza-1.6df, inhibují - ATP, NADH2, citrát, mastné kyseliny, alanin, AcetylCoA, glukagon, adrenalin. Klíčové enzymy glukoneogeneze se aktivují - AcetylCoA, glukagon, inhibují - AMP, fruktóza-2,6df.

Tkáňové vlastnosti glukoneogeneze. Ve většině tkání neexistuje glukoneogeneze.

Největší aktivita glukoneogeneze je pozorována v játrech, méně v ledvinách a střevní sliznici, v nich lze syntetizovat až 80 - 100 g glukózy denně. V těchto orgánech pokračuje glukoneogeneze s tvorbou volné glukózy, která může buňky opustit a udržuje homeostázu glukózy v krvi. Normálně je homeostáza glukózy v krvi zajištěna glukoneogenezí jater až 80%, ledvinami až 20%.

Malá aktivita glukoneogeneze je pozorována ve svalových tkáních, ale v důsledku nedostatku posledních enzymů glukoneogeneze v nich se místo volné glukózy tvoří pouze její deriváty, které nejsou schopny opustit buňku. Sacharidy jsou tedy syntetizovány ve svalových tkáních pouze pro jejich vlastní potřeby. Například v kosterním svalu a tukové tkáni neexistuje glukóza-6-fosfotáza, produkt glukoneogeneze je glukóza-6f. V myokardu neexistují fruktóza-1,6-difosfotázy a hladké svaly, produktem glukoneogeneze je fruktóza-1,6-df.

Biologický význam glukoneogeneze. Potřeba udržovat konstantní hladinu glukózy v krvi je způsobena skutečností, že pro mnoho tkání je glukóza hlavním (nervová tkáň) a pro některé je jediným zdrojem energie (červených krvinek). Potřeba syntézy glukózy je vysvětlena skutečností, že glykogenolýza v játrech může nezávisle zajistit homeostázu glukózy v krvi pouze po dobu 8 až 12 hodin, pak je dodávka glykogenu během dne téměř zcela vyčerpána. V podmínkách dlouhodobého hladovění (více než den) je glukoneogeneze jediným zdrojem glukózy v těle.

Pentózový fosfátový zkrat (PFS)

Pentózový fosfátový zkrat (cesta, cyklus) je alternativní cestou oxidace glukózy. Tento proces je nejaktivnější v tukové tkáni, játrech, kůře nadledvin, erytrocytech, fagocytárních leukocytech, mléčné žláze, varlatech. Probíhá v cytosolu bez účasti kyslíku a sestává ze 2 stupňů oxidačního a neoxidačního. V oxidačním stupni je NADPH snížen2, který se používá: 1) pro regeneraci glutathionu v antioxidačním systému; 2) pro syntézu mastných kyselin; 3) při oxygenázových reakcích zahrnujících cytochrom P450 neutralizací xenobiotik, metabolitů, syntézou cholesterolu, steroidních hormonů atd. V neoxidačním stupni se tvoří různé pentózy. Ribosa-5ph lze použít pro syntézu purinových a pyrimidinových nukleotidů.

Tkáňové vlastnosti fungování PFSh (cesty, cyklus).

V závislosti na potřebách tkáně může dojít k procesu pentózofosfátu ve formě metabolického cyklu, dráhy nebo zkratu počátečních glykolýzních reakcí:

1. U PFC nebo PFS se jako produkt vytvoří pouze NADPH2. Pentózy v tomto případě nejsou konečným produktem, proměňují se v fosfohexózy, které cyklus uzavírají, nebo přecházejí do glykolýzy a dokončují zkrat. V tukové tkáni, červených krvinek.

2. Produkty TFG jsou NADPH2 a pentózy. V játrech kostní dřeň.

3. V tkáních, které necítí potřebu NADPH2, pouze neoxidační fáze PFP funguje a jeho reakce jdou opačným směrem, počínaje fruktózou-6ph po fosfhopentózu. Ve svalech.

Oxidační reakce

Oxidační fáze PFS (cesty, cykly) sestává ze 3 nevratných reakcí:

1). Glukóza-6ph dehydrogenáza (glukóza-6ph: NADP + oxidoreduktáza). Inhibitor NADPH2. Inzulínový induktor.

2). Glukonolaktonhydratáza (6-fosfoglukonát: hydro-lyáza).

3). 6-fosfoglukonát dehydrogenáza (6-fosfoglukonát: NADP + oxidoreduktáza (dekarboxylace)). Inzulínový induktor.

Schéma FFS (cesty, cyklus)

Ve schématu začíná neoxidační fáze epimerázami a izomerázami, které izomerizují ribulózu-5ph. Všechny neoxidační reakce jsou reverzibilní..

6 glukóza-6ph + 12 NADP + → 6 CO2 + 12 NADPH2 + 5 glukóza-6f

3 glukóza-6ph + 6 NADP + → 3 CO2 + 6 NADPH2 + 2 fruktóza-6ph + PHA

1) glukóza-6f + 2 NADP + → СО2 + 2 NADPH2 + riboso-5f

2) 2 fruktóza-6ph + PHA → 3 ribóza-5ph

NADPH2 je důležitou součástí antioxidační ochrany, je nezbytná pro regeneraci glutathionu, který za účasti glutathionperoxidázy ničí aktivní druhy kyslíku. Protože v červených krvinkách NADPH2 vytvořený pouze v reakcích PFS, glukóza-6f defekt DG způsobuje nedostatek NADPH2 a snížená antioxidační ochrana. V tomto případě, pod vlivem prooxidantů, například antimalariálních léků, dochází k významnému zvýšení SRO. Aktivace CPO způsobuje oxidaci cysteinu v proteinové části hemoglobinu, v důsledku čehož hemoglobinové protomery, spojující se s disulfidovými můstky, tvoří Heinzova těla. Protože Heinzova těla snižují plasticitu buněčné membrány erytrocytů, ničí se deformací kapilár. Masivní hemolýza červených krvinek vede k rozvoji hemolytické anémie.

Struktura vitamínu zahrnuje pyrimidinové a thiazolové kruhy spojené methanovým můstkem.

Zdroje. Vitamin B1 - první vitamin izolovaný v krystalické formě K. Funkom v roce 1912. Je široce distribuován v produktech rostlinného původu (skořápka semen obilovin a rýže, hrachu, fazole, sóji atd.). U zvířat vitamín B1, obsažený hlavně ve formě difosforečného esteru thiaminu (TDF); tvoří se v játrech, ledvinách, mozku, srdečním svalu fosforylací thiaminu za účasti thiamin kinázy a ATP.

Průměrný denní požadavek na dospělého je 2-3 mg vitaminu B1. Ale jeho potřeba do značné míry závisí na složení a celkovém obsahu kalorií v potravě, metabolické rychlosti a intenzitě práce. Převaha uhlohydrátů v potravě zvyšuje potřebu vitaminu v těle; tuky naopak tuto potřebu dramaticky snižují.

Biologická role vitaminu B1, to je určeno skutečností, že ve formě TDF je součástí alespoň tří enzymů a enzymových komplexů: jako součást komplexů pyruvát a a-ketoglutarát dehydrogenázy se podílí na oxidační dekarboxylaci pyruvátu a a-ketoglutarátu; jako součást transketolasy se TDF podílí na pentózofosfátové cestě konverze uhlohydrátů.

Hlavní, nejcharakterističtější a specifický znak nedostatku vitaminu B1 - polyneuritida, která je založena na degenerativních změnách nervů. Nejprve se vyvíjí bolest podél nervových kmenů, pak dojde ke ztrátě citlivosti kůže a ochrnutí (beriberi). Druhým nejdůležitějším příznakem nemoci je narušení srdeční činnosti, které se projevuje porušením srdečního rytmu, zvýšením velikosti srdce a výskytem bolesti v oblasti srdce. Charakteristické příznaky nemoci spojené s nedostatkem vitaminu B1, také zahrnují porušení sekrečních a motorických funkcí zažívacího traktu; pozoroval pokles kyselosti žaludeční šťávy, ztrátu chuti k jídlu, střevní atonii.

Metabolismus uhlohydrátů

Energetická homeostáza zajišťuje energetické potřeby tkání pomocí různých substrátů. Protože uhlohydráty jsou hlavním zdrojem energie pro mnoho tkání a jediný pro anaerobní, regulace metabolismu uhlohydrátů je důležitou součástí energetické homeostázy těla.

Metabolismus uhlohydrátů je regulován na 3 úrovních:

3. buněčný (metabolický).

1. Centrální úroveň regulace metabolismu uhlohydrátů

Centrální úroveň regulace se provádí za účasti neuroendokrinního systému a reguluje homeostázu glukózy v krvi a intenzitu metabolismu uhlohydrátů v tkáních. Mezi hlavní hormony, které udržují normální hladinu glukózy v krvi 3,3-5,5 mmol / l, patří inzulín a glukagon. Hladiny glukózy ovlivňují také adaptační hormony - adrenalin, glukokortikoidy a další hormony: štítná žláza, LDH, ACTH atd..

2. Mezioborová úroveň regulace metabolismu uhlohydrátů

Glukóza-laktátový cyklus (spalničkový cyklus) Glukóza-alaninový cyklus

Cyklus glukóza-laktát nevyžaduje kyslík, vždy funguje, poskytuje: 1) využití laktátu vytvořeného za anaerobních podmínek (kosterní sval, červené krvinky), které zabraňuje laktátové acidóze; 2) syntéza glukózy (játra).

Cyklus glukóza-alanin funguje ve svalech během půstu. Při nedostatku glukózy je ATP syntetizován v důsledku rozkladu proteinů a katabolismu aminokyselin za aerobních podmínek, zatímco cyklus glukóza-alanin zajišťuje: 1) odstranění dusíku ze svalů v netoxické formě; 2) syntéza glukózy (játra).

3. Buněčná (metabolická) úroveň regulace metabolismu uhlohydrátů

Metabolická úroveň regulace metabolismu uhlohydrátů se provádí za účasti metabolitů a podporuje homeostázu uhlohydrátů uvnitř buňky. Přebytečné substráty stimulují jejich použití a produkty inhibují jejich tvorbu. Například nadbytek glukózy stimuluje glykogenezi, lipogenezi a syntézu aminokyselin a nedostatek glukózy stimuluje glukoneogenezi. Nedostatek ATP stimuluje katabolismus glukózy a nadbytek - naopak, inhibuje.

IV. Pedfak. Věkové vlastnosti PFS a GNG, hodnota.

STÁTNÍ ZDRAVOTNÍ AKADEMIE

Hlava kavárna prof., MD.

Předmět: Struktura a metabolismus inzulínu, jeho receptory, transport glukózy.
Mechanismus účinku a metabolické účinky inzulínu.

Fakulty: lékařsko-profylaktické, lékařsko-profylaktické, dětské. 2 chod.

Hormony pankreatu

Slinivka plní v těle dvě základní funkce: exokrinní a endokrinní. Exokrinní funkce je prováděna acinarovou částí pankreatu, syntetizuje a vylučuje pankreatickou šťávu. Endokrinní funkce se provádí buňkami ostrůvkového aparátu pankreatu, které vylučují peptidové hormony podílející se na regulaci mnoha procesů v těle. 1–2 milionů ostrůvků Langerhans tvoří 1–2% hmotnosti slinivky břišní.

V ostrůvkové části slinivky břišní se vylučují čtyři typy buněk vylučujících různé hormony: A- (nebo α-) buňky (25%) vylučují glukagon, B- (nebo P-) buňky (70%) inzulín, D- (nebo δ-) ) buňky (+ nebo Ca 2+ v krvi; 6. léčiva odvozená od sulfonylmočoviny (glibenklamid)).

Pod vlivem somatostatinu klesá sekrece inzulínu. P buňky jsou také ovlivněny autonomním nervovým systémem. Parasympatická část (cholinergní zakončení vagusového nervu) stimuluje uvolňování inzulínu. Soucitná část (adrenalin prostřednictvím α2 -adrenergní receptory) inhibuje sekreci inzulínu.

Sekrece inzulínu se provádí za účasti několika systémů, v nichž hlavní role patří Ca 2+ a cAMP.

Vstup Ca 2+ do cytoplazmy je řízen několika mechanismy:

1). Se zvýšením koncentrace glukózy v krvi nad 6-9 mmol / l vstupuje s účastí GLUT-1 a GLUT-2 do p-buněk a je fosforylována glukokinázou. V tomto případě je koncentrace glukózy-6ph v buňce přímo úměrná koncentraci glukózy v krvi. Glukóza-6ph oxiduje za vzniku ATP. ATP se také tvoří během oxidace aminokyselin a mastných kyselin. Čím více glukózy, aminokyselin a mastných kyselin v p-buňce, tím více se z nich vytvoří ATP. ATP inhibuje ATP-dependentní draslíkové kanály na membráně, draslík se hromadí v cytoplazmě a způsobuje depolarizaci buněčné membrány, která stimuluje otevření napěťově řízených Ca2 + kanálů a vstup Ca2 + do cytoplazmy.

2). Hormony aktivující Inositoltrifosfát (TSH) uvolňují Ca 2+ z mitochondrií a EPR.

cAMP je tvořen z ATP za účasti AC, který je aktivován hormony gastrointestinálního traktu, TSH, ACTH, glukagonem a komplexem Ca2 + -kalmodulin.

cAMP a Ca 2+ stimulují polymeraci podjednotek na mikrotubuly (mikrotubuly). Účinek cAMP na mikro tubulární systém je zprostředkován fosforylací PK A mikrobulových proteinů. Mikrotrubičky jsou schopny stahovat a relaxovat a pohybovat granulemi směrem k plazmatické membráně zajišťující exocytózu.

Sekrece inzulínu v reakci na stimulaci glukózy je dvoufázová reakce sestávající z fáze rychlého a včasného uvolňování inzulínu, která se nazývá první fáze sekrece (začíná po 1 minutě, trvá 5 až 10 minut), a druhá fáze (její trvání je až 25–30 minut).

Transport inzulínu. Inzulín je rozpustný ve vodě a nemá v plazmě nosný protein. T1/2 plazmatický inzulín je 3-10 minut, C-peptid asi 30 minut, proinzulin 20-23 minut.

K destrukci inzulínu dochází pod vlivem inzulin-dependentní proteinázy a glutathion-inzulín-transhydrogenázy v cílových tkáních: hlavně v játrech (asi 50% inzulinu je zničeno v 1 průchodu játry), v menší míře v ledvinách a placentě.

BIOLOGICKÉ FUNKCE INSULINU

Inzulín je hlavní anabolický hormon, ovlivňuje všechny typy metabolismu v celém těle. První účinek inzulínu však souvisí s metabolismem uhlohydrátů..

Vliv inzulínu na metabolismus glukózy

Inzulín stimuluje využití glukózy v buňkách různými způsoby. V procesu glykolýzy se používá asi 50% glukózy, 30 až 40% se převádí na tuky a asi 10% se hromadí ve formě glykogenu. Celkovým výsledkem stimulace těchto procesů je snížení koncentrace glukózy v krvi..

Vliv inzulínu na metabolismus lipidů

Inzulín v játrech a tukové tkáni stimuluje syntézu lipidů a poskytuje nezbytné substráty (acetyl-CoA, glycerofosfát a NADPH pro tento proces).2 ) z glukózy. V tukové tkáni inzulín inhibuje mobilizaci lipidů, což snižuje koncentraci mastných kyselin cirkulujících v krvi.

Vliv inzulínu na metabolismus bílkovin

Inzulín má obecně anabolický účinek na metabolismus bílkovin. Stimuluje spotřebu neutrálních aminokyselin ve svalech a syntézu bílkovin v játrech, svalech a srdci.

Kromě toho inzulín reguluje diferenciaci buněk, proliferaci a transformaci velkého počtu buněk. Inzulín podporuje růst a replikaci mnoha buněk epiteliálního původu, včetně hepatocytů, nádorových buněk. Inzulín zvyšuje schopnost fibroblastového růstového faktoru (RGF), růstového faktoru destiček (TGF), epidermálního růstového faktoru (EGF), prostaglandinu (PGF)2 a) analogy vazopresinu a cAMP aktivují reprodukci buněk.

Hlavní směry působení inzulinu

1. Inzulín reguluje transport látek

Inzulín stimuluje transport glukózy, aminokyselin, nukleosidů, organických fosfátů, iontů K + a Ca 2+ do buňky. Účinek se projevuje velmi rychle, během několika sekund a minut.

Transport glukózy do buněk probíhá za účasti GLUT. Ve svalech a tukové tkáni se v cytosolických váčcích nachází GLUT-4 závislý na inzulínu, v nepřítomnosti inzulínu. Pod vlivem inzulínu dochází k translokaci vezikul s GLUT do plazmatické membrány a začíná transport glukózy. Se snížením koncentrace inzulínu se GLUT-4 vrací k cytosolu a transport glukózy se zastaví.

2. Inzulín reguluje syntézu enzymů

Inzulín ovlivňuje rychlost transkripce více než 100 specifických mRNA v játrech, tukové tkáni, kosterním svalu a srdci. Účinek je realizován během několika hodin. V jaterních buňkách indukuje inzulín syntézu klíčových glykolytických enzymů (glukokináza, fruktokináza a pyruvát kináza), PFS (glukóza-6f DG), lipogeneze (citrát lyáza, palmitát syntáza, acetyl-CoA-karboxyláza), glukózové transportéry (?) A potlačuje syntézu klíčového enzymu (enzymu) FEP karboxykináza).

3. Inzulín reguluje enzymatickou aktivitu

Inzulín reguluje enzymatickou aktivitu fosforylací a defosforylací. Účinek se projevuje velmi rychle, během několika sekund a minut.

· Inzulín aktivuje klíčové enzymy glykolýzy: v játrech, svalech, tukové tkáni - fosfhofructokináze a pyruvát kináze; v játrech - glukokináza; ve svalech - hexokináza II.

· Inzulín inhibuje glukózu-6-fosfatázu v játrech, která inhibuje glukoneogenezi a uvolňování glukózy do krve.

· Inzulín aktivuje glykogen syntázu a glykogenfosforylázu fosfoproteinfosfotázu, v důsledku toho je aktivována syntéza glykogenu a její rozklad je inhibován.

· V adipocytech inzulín aktivuje klíčový enzym lipogeneze (AcetylCoA-karboxyláza). Inzulín v hepatocytech a adipocytech aktivuje fosfoprotein fosfatázu, která defosforyluje a inaktivuje TAG lipázu, která inhibuje lipolýzu.

· Inzulín snižuje aktivitu aminotransferáz a enzymů močovinového cyklu. Poslední účinek inzulínu je charakterizován zvýšením aktivity RNA polymerázy a koncentrací RNA v játrech. To zvyšuje rychlost tvorby polysomů a ribozomů.

· Inzulín aktivuje PDE, která snižuje koncentraci cAMP, přerušuje účinky kontrainzulárních hormonů: inhibuje lipolýzu v játrech a tukové tkáni, glukoneogenezi v játrech a svalech.

MECHANISMUS AKCE INSULINU

Inzulin se váže na inzulinový receptor (IR) umístěný na membráně. IR se nachází téměř ve všech typech buněk, ale především v hepatocytech a buňkách tukové tkáně (koncentrace dosahuje až 20 000 na buňku). IR je neustále syntetizován (gen na chromozomu 19) a ničen. Po navázání inzulínu na IR se celý komplex ponoří do cytoplazmy, dosáhne lysozomů, kde je zničen inzulín a IR může být zničeno a membrána se může vrátit. T1/2 IR 7-12 hodin, ale v přítomnosti inzulínu klesá na 2-3 hodiny.

Při vysoké koncentraci inzulínu v krevní plazmě se IR číslo může snižovat v důsledku zvýšené destrukce lysozomů. Také aktivita IR se může snížit, když je fosforylována na serinových a threoninových zbytcích..

Inzulinový receptor (IR) je glykoprotein složený ze 2 a a 2 p podjednotek spojených disulfidovými vazbami. Podjednotky a (719 AK) jsou umístěny mimo buňku, vážou inzulín a p podjednotky (transmembránový protein, 620 AK) mají aktivitu tyrosinkinázy. Po navázání hormonu na podjednotky a se podjednotky p nejprve navzájem fosforylují a potom jsou intracelulární proteiny substráty inzulínového receptoru (IRS). Je známo několik takových substrátů: IRS-1, IRS-2 (fosfoproteiny sestávající z více než 1200 aminokyselin), Shc, jakož i některé proteiny rodiny STAT.

Inzulinová aktivace signální dráhy Ras

Fosforylovaná inzulinovým receptorem Se váže na malý cytosolický protein Grb. Kombinuje se s proteinem Ras (z rodiny malých proteinů vázajících GTP, v neaktivním stavu, navázaných na vnitřní povrch plazmatické membrány a vázaných na GDF), GAP (z anglického aktivačního faktoru GTP-ase - aktivačního faktoru GTPase), GEF (z anglického. GTP exchange factor - GTP exchange factor) a SOS (z anglického. syna ofsevenless, pojmenované po genové mutaci v Drosophila). Poslední dva proteiny přispívají k separaci HDF od proteinu Ras a přidání GTP k němu, přičemž se vytvoří aktivní forma Ras vázaná na GTP..

Aktivovaný Ras se váže na proteinovou kinázu Raf-1 a aktivuje ji vícestupňovým procesem. Aktivovaný PK Raf-1 stimuluje kaskádu fosforylačních reakcí a aktivaci dalších proteinových kináz. PK Raf-1 fosforyluje a aktivuje MAPK kinázu, která zase fosforyluje a aktivuje mitogenem aktivované MAPK proteinové kinázy.

MAPK fosforyluje mnoho cytoplazmatických proteinů: PC pp90S6, ribozomální proteiny, fosfolipáza A2, STAT aktivátory transkripce.

V důsledku aktivace proteinových kináz dochází k fosforylaci enzymů a transkripčních faktorů, což je základ četných účinků inzulínu. Například:

PP pp90S6 fosforyluje a aktivuje fosfoprotein fosfatázu (FPF). FPP defosforyluje a inaktivuje glykogenfosforylázovou kinázu a glykogenfosforylázu, defosforyláty a aktivuje syntézu glykogenu. Výsledkem je aktivace syntézy glykogenu a inhibice rozkladu.

Aktivace inositol trifosfátového systému

Inzulínfosforylované proteiny IRS-1 se váží na PL C a aktivují jej.

FL C štěpí fosfatidylinositol za vzniku inositol fosfátů a DAG.

Inzulinové fosforylované proteiny IRS-1 a Shc se vážou a aktivují fosfoinositol-3-kinázu (PH-3-kináza).

PHI-3 kináza katalyzuje fosforylaci inositolfosfátů (PHI, PHI-4-f a PHI-4,5-bf) v poloze 3 za vzniku inositol polyfosfátů: FI-3-f, FI-3,4-bf, FI-3, 4,5-tf. FI-3,4,5-TF (IF3 ) stimuluje mobilizaci Ca 2+ z EPR.

Ca 2+ a DAG aktivují specifický PK C.

Ca 2+ aktivuje kanálky, které translokují GLUT-4 na plazmatickou membránu, a tak urychluje transmembránový přenos glukózy do buněk tukové a svalové tkáně.

Inzulínfosforylované proteiny IRS-1 a Shc se vážou na proteinovou kinázu B (PK B) a aktivují ji. PK B fosforyluje a aktivuje fosfodiesterázu (PDE). PDE katalyzuje přeměnu cAMP na AMP, přerušuje účinky kontrainzulárních hormonů, což vede k inhibici lipolýzy v tukové tkáni, glykogenolýze v játrech.

Regulace transkripce mRNA

STAT - speciální proteiny, jsou signální nosiče a aktivátory transkripce. Během fosforylace STAT za účasti IR nebo MAPK vytvářejí dimery, které jsou transportovány do jádra, kde se vážou na specifická místa DNA, regulují transkripci mRNA a biosyntézu proteinových enzymů.

Dráha Ras je aktivována nejen inzulínem, ale také jinými hormony a růstovými faktory..

STÁTNÍ ZDRAVOTNÍ AKADEMIE

Hlava kavárna prof., MD.

Předmět: Diabetes mellitus I. a II. Typu: mechanismy výskytu,
metabolické poruchy, komplikace.

Fakulty: lékařsko-profylaktické, lékařsko-profylaktické, dětské.

Normální hladiny glukózy v krvi nalačno jsou 3,3 - 5,5 mmol / l.

Hyperglykémie - zvýšení hladiny glukózy v krvi nad 6,1 mmol / l. Hyperglykémie je fyziologická a patologická.

Příčiny fyziologické hyperglykémie:

1) zažívací, při konzumaci snadno stravitelných uhlohydrátů. Nepřekračuje 11 mmol / l, normalizuje se do 3 hodin;

2) stresující, působením katecholaminů, glukokortikoidů, vasopresinu;

3) krátkodobá fyzická aktivita.

Příčiny patologické hyperglykémie:

1) křeče s epilepsií, tetanus;

2) endokrinní poruchy. Hyperprodukce kontrainsulárních hormonů (hypertyreóza, Cushingův a Cohnův syndrom), absolutní nebo relativní nedostatek inzulínu (diabetes mellitus).

Hypoglykémie Snížení hladiny glukózy v krvi pod 3,3 mmol / l. Hypoglykémie je fyziologická a patologická.

Příčiny fyziologické hypoglykémie: 1) zažívací, během půstu; 2) prodloužená fyzická aktivita.

Příčiny patologické hypoglykémie: 1) endokrinní poruchy s nadbytkem inzulínu (inzulinom - benigní nádor β-buněk, předávkování inzulínem u pacientů s diabetem) nebo nedostatečností hormonálních hormonů (hypothyroidismus, nedostatek glukokortikoidů); 2) glykogenózy, aglykogenózy, inhibování glykogenolýzy; 3) selhání jater spojené s nízkou glukoneogenezní aktivitou; 4) selhání ledvin spojené s vrozenou patologií reabsorpce glukózy (renální diabetes); 5) otrava monoiodoacetátem (způsobuje glukosurii).

Diabetes mellitus (DM) je systémové heterogenní onemocnění způsobené absolutním nebo relativním deficitem inulinu, které způsobuje nejprve narušení sacharidů a poté všechny typy metabolismu, které nakonec ovlivňují všechny funkční systémy těla.

DM je rozšířené onemocnění, postihuje 6,6% populace, v Rusku - 5%.

DM je primární a sekundární. Kromě toho dochází u těhotných žen k porušení glukózové tolerance a cukrovky.

Primární diabetes je nezávislé onemocnění.

Sekundární diabetes je symptomatický, vyskytuje se v patologii endokrinních žláz (akromegalie, feochromocytom, glukagon, Cushingův syndrom, Cohn) a pankreatické patologie (chronická pankreatitida, rakovina, pankreatetomie, hemochromatóza, genetické syndromy).

Podle vývojového mechanismu je primární diabetes mellitus rozdělen na diabetes typu I (dříve IDDM) a diabetes typu II (dříve NIDDM).

Mezi běžné příznaky cukrovky patří žízeň, polyurie, svědění kůže a sklon k infekcím..

Etiologická klasifikace diabetu (WHO 1999).

1. diabetes mellitus I. typu (dříve IDDM)

2. Diabetes typu II (dříve NIDDM)

3. Jiné specifické typy

a). Genetické defekty β buněk

b) genetické defekty v působení inzulínu

na). exokrinní choroby pankreatu (pankreatitida atd.)

E). DM indukované léky a chemikáliemi (glukokortikoidy, kyselina nikotinová, hormony štítné žlázy, thiazidy, vacor, pentamidin atd.)

E). Infekce (vrozená rubeola, cytomegalovirus atd.).

G). Neobvyklé formy imunitně zprostředkovaného diabetu.

h). Jiné genetické syndromy někdy spojené s diabetem (Down, Turner atd.).

4. Gestační diabetes (těhotná)

TYP DIABETŮ I

Diabetes typu I je onemocnění, které se vyskytuje v důsledku absolutního nedostatku inzulínu způsobeného autoimunitní destrukcí pankreatických β-buněk. Diabetes typu I postihuje většinu dětí, adolescentů a mladých lidí do 30 let, ale může se vyskytnout v každém věku. Diabetes typu I je zřídka rodinné onemocnění (10–15% všech případů).

1. Genetická predispozice. Genetické defekty vedoucí k diabetu mohou být realizovány v buňkách imunitního systému a p-buňkách slinivky břišní. V p-buňkách je známo asi 20 genů, které přispívají k rozvoji diabetu I. typu. V 60-70% případů je diabetes typu I spojen s přítomností genů DR3, DR4 a DQ v 6. HLA oblasti HLA oblasti.

2. Účinek β-buněk β-cytotropních virů (neštovicemi, zarděnkami, spalničkami, příušnicemi, Coxsackie, adenovirem, cytomegalovirem), chemickými a jinými diabetogeny.

V přítomnosti genetického defektu se na povrchu β-buněk hromadí antigeny s podobnou aminokyselinovou sekvencí s β-cytotropními viry..

V případě infekce P-cytotropních virů se vyvíjí imunitní reakce proti těmto virům a autoimunitní reakce proti podobným antigenům p-buněk. Reakce zahrnuje monocyty, T-lymfocyty, protilátky proti p-buňkám, inzulín, glutamát dekarboxylázu (enzym 64 kDa, umístěný na membráně p-buněk). Výsledkem je, že autoimunitní reakce způsobují smrt β-buněk.

Když beta-cytotropní viry nebo diabetogeny působí na β-buňky s HLA genotypem, antigeny se mění na povrchu β-buněk.

Autoimunitní reakce se vyvíjejí na změněných antigenech β-buněk. Autoimunitní reakce způsobují smrt β-buněk.

P-cytotropní viry mají podobnou aminokyselinovou sekvenci s p-buňkami glutamát dekarboxylázy. Genetický defekt CD8 + lymfocytů (T-supresory) jim neumožňuje rozlišit aminokyselinovou sekvenci viru a glutamát dekarboxylázy, a proto, když dojde k infekci, T-lymfocyty reagují na glutamát dekarboxylázu β-buněk jako virus.

Některé β-cytotropní viry a chemické diabetogeny, například deriváty nitrosomočin, nitrosaminů, alloxan, nezávisle a selektivně ovlivňují β-buňky, což způsobuje jejich lýzu;

Fáze vývoje diabetu I. typu

1. Fáze genetické predispozice. Existují genetické markery, neexistují poruchy metabolismu uhlohydrátů. Může to trvat celý život;

2. Fáze provokativní události. Infekce β-cytotropních virů nebo účinky chemických diabetogenů. Pokračuje bez klinických symptomů;

3. Stádium zjevných imunitních abnormalit. Vývoj smíšených autoimunitních reakcí proti β-buňkám. Inzulinové zdroje jsou dostatečné. Pokračuje bez klinických symptomů. Vyvíjí se od 2-3 měsíců do 2-3 let;

4. Fáze latentního diabetu. Smrt 75% β-buněk, mírný pokles inzulínu, hyperglykémie během zátěžových testů, pokles autoimunitních procesů. Pokračuje bez klinických symptomů;

5. Zjevný diabetes. Smrt 80-90% P-buněk, výrazný pokles inzulínu, hyperglykémie nalačno, žádné nebo slabé autoimunitní reakce. Objevují se klinické příznaky. Vyvíjí se po dobu 2 let. Je nutná inzulínová terapie;

6. Terminální diabetes. Úplná smrt β buněk, vysoká potřeba inzulínové terapie, autoimunitní projevy jsou sníženy nebo ne. Objevují se závažné klinické projevy, angiopatie. Vyvíjí se až 3,5 roku;

Metabolické změny u diabetu I. typu

Při cukrovce typu I inzulín zmizí, protože Inhibitor sekrece inzulínu glukagonu dochází ke zvýšení hladiny glukagonu v krvi.

Změny metabolismu uhlohydrátů

Nedostatek inzulínu a nadbytek glukagonu v játrech stimulují reakce glukoneogeneze, glykogenolýzy a inhibují reakce glykolýzy, PPSh a syntézy glykogenu. V důsledku toho se v játrech vytvoří více glukózy, než se spotřebuje..

Protože glukoneogenezní reakce probíhají přes SCA, je aktivně zapojena do glukoneogeneze namísto toho, aby byla zahrnuta do CTK, tvořená z PVA, aspartátu a malátu. V důsledku toho jsou inhibovány CTK a DC, tvorba ATP se snižuje a dochází k nedostatku energie.

V tkáních závislých na inzulínu (svaly, tuková tkáň) brání nedostatek inzulínu glukóze vniknutí do buněk a jejich použití při glykolýze, PPS a syntéze glykogenu. Blokování systému ústředního topení a stejnosměrného proudu také způsobuje nedostatek energie.

Snížení příjmu glukózy tkáněmi závislými na inzulínu a zvýšení její tvorby v játrech vede k hyperglykémii. Pokud hyperglykémie překročí koncentraci renálního prahu, objeví se glukosurie.

Glukosurie - přítomnost glukózy v moči. Normálně proximální tubuly ledvin reabsorbují veškerou glukózu, která je filtrována v glomerulích. Pokud hladina glukózy přesáhne 9-10 mmol / l v krvi, nemá glukóza čas na úplné reabsorbování z primární moči a je částečně vylučována do sekundární moči.

U pacientů s diabetem může koncentrace glukózy v krvi po jídle dosáhnout 300-500 mg / dl a zůstává v postabsorpční periodě na vysoké úrovni, tj. tolerance glukózy klesá.

Změny metabolismu lipidů

Nedostatek ATP, NADPH2, inzulín a nadbytek glukagonu inhibují lipogenezi a zvyšují lipolýzu v tukové tkáni. V důsledku toho stoupá koncentrace volných mastných kyselin v krvi, které vstupují do jater a jsou tam oxidovány na Acetyl-CoA. AcetylCoA s nedostatkem PIT nelze do CTK zahrnout. Proto se hromadí a pokračuje alternativními cestami: syntézou ketonových tělísek (acetooctová, kyselina β-hydroxybutylová) a cholesterolu.

Normálně jsou ketonová těla zdrojem energie pro aerobní tkáně, mění se na AcetylCoA, který je oxidován na CTK. Protože CTK je blokován nedostatkem PAD, ketonová těla se hromadí v krvi a způsobují ketonémii. Ketonémie zhoršuje nedostatek inzulínu potlačením zbytkové sekreční aktivity β-buněk. Pokud ketonémie překročí koncentraci renálního prahu (nad 20 mg / dl, někdy až 100 mg / dl), objeví se ketonurie. Ketonurie - přítomnost ketonových těl v moči.

V tkáních je kyselina acetooctová částečně dekarboxylována na aceton, jehož vůně pochází od pacientů s diabetem a je cítit i na dálku.

Krevní lipoproteiny poskytují substráty pro tkáňovou lipogenezi. Nedostatek inzulínu blokuje lipogenezi v tukové tkáni, inhibuje lipoproteinovou lipázu v krvi, zabraňuje rozkladu krevních lipoproteinů (hlavně VLDL), v důsledku toho se hromadí, což způsobuje hyperlipoproteinémii.

Změny metabolismu bílkovin

Nedostatek energie, nedostatek inzulínu a nadbytek glukagonu vedou ke snížení rychlosti syntézy bílkovin v těle a ke zvýšení jejich rozkladu, což zvyšuje koncentraci aminokyselin v krvi. Aminokyseliny vstupují do jater a jsou deaminovány na keto kyseliny. Keto kyseliny jsou zahrnuty v glukoneogenezi, což zvyšuje hyperglykémii. Močovina je aktivně syntetizována z amoniaku. Zvýšení amoniaku v krvi, močoviny, aminokyselin způsobuje azotémii - zvýšení koncentrace dusíku v krvi. Azotémie vede k azoturii - zvýšení koncentrace dusíku v moči. Vznikne záporná dusíková bilance. Bílkovinný katabolismus vede k myodystrofii a sekundární imunodeficienci.

Změny metabolismu voda-sůl

Protože jsou funkce ledvin omezené, vysoké koncentrace glukózy, ketonových těl a močoviny nemají čas reabsorbovat z primární moči. Vytvářejí vysoký osmotický tlak v primární moči, což brání reabsorpci vody do krve a tvorbě sekundární moči. U těchto pacientů se vyvíjí polyurie, produkce moči stoupá na 3-4 litry denně (v některých případech až na 8-9 litrů). Ztráta vody způsobuje konstantní žízeň nebo polydipsii. Bez častého pití může polyurie vést k dehydrataci. Ztráta glukózy v moči zhoršuje nedostatek energie, může zvýšit chuť k jídlu a polyfágii. S primární močí některé prospěšné minerální složky opouštějí tělo, což vede k narušení metabolismu minerálů.

Vysoké koncentrace glukózy, ketonových tělísek a močoviny vytvářejí v krevní plazmě významný osmotický tlak, což přispívá k dehydrataci tkání. Tkáně kromě vody ztratí elektrolyty, především ionty K +, Na +, C1 - a NSO3 -.

Změna výměny tkáňového plynu

Obecná dehydratace způsobená polyurií a dehydratací tkání vede ke snížení cirkulace periferní krve, snížení průtoku krve mozkem a ledvinami a hypoxii. Hypoxie je také způsobena glykosylací Hb v Hb.A 1 C, což netoleruje Oh2 do tkání. Hypoxie vede k nedostatku energie a hromadění laktátu v těle.

Změny acidobazické rovnováhy

Hromadění ketonových těl, laktátu a ztráta alkalických valencí v moči snižuje pufrovací kapacitu krve a způsobuje acidózu.

Příznaky diabetu I. typu

Vyjadřují se obecné příznaky (žízeň, polyurie, svědění kůže, tendence k infekcím). Obecná slabost, hubnutí, snížená schopnost pracovat, ospalost. Obezita chybí. Zvýšená chuť ketoacidózy je nahrazena anorexií. Rychle se vyvíjí a je náchylný k rozvoji ketoacidotického kómatu.

DIABETY typu II

Diabetes typu II je skupina heterogenních poruch metabolismu uhlohydrátů. Diabetes typu II není závislý na inzulínu, není náchylný ke ketoacidotickému kómatu, nemá protilátky proti β-buňkám, není to autoimunitní povaha, nemá vztah k určitým fenotypům HLA. Obezita v 80%. Diabetes typu II představuje přibližně 85-90% všech případů diabetu, postihuje lidi, obvykle starší 40 let a vyznačuje se vysokou frekvencí rodinných forem (riziko diabetu typu II v bezprostřední rodině pacienta dosahuje 50%, zatímco u diabetu typu I) nepřesahuje 10%). Diabetes typu II postihuje hlavně obyvatele vyspělých zemí, zejména občany.

Diabetes typu II je založen na mnoha důvodech. Diabetes typu II se vyvíjí s:

· Genetické defekty inzulínových receptorů, jejich citlivost na inzulín se snižuje;

· Syntéza vadného inzulínu s nízkou biologickou aktivitou (mutace genu pro inzulín: v poloze 24 řetězce B je místo fen přítomen lei);

Porušení přeměny proinzulinu na inzulín;

Porušení sekrece inzulínu;

Poškození inzulínu a jeho receptorů protilátkami;

· Zvyšte rychlost katabolismu inzulínu;

· Působení kontrahormonálních hormonů (vytvářejí hypeinzulinémii, která způsobuje rezistenci na inzulín);

Porušení glukózově senzitivního mechanismu b-buněk (mutace glukokinázového genu) atd..

Hlavním spouštěcím faktorem pro diabetes typu II je obezita..

Diabetes II. Typu

1. Fáze genetické predispozice. Existují genetické markery, neexistují poruchy metabolismu uhlohydrátů. Může to trvat celý život;

2. Fáze latentního diabetu. Hyperglykémie během zátěžových testů. Pokračuje bez klinických symptomů diabetu;

3. Jasný diabetes. Půst hyperglykémie. Objevují se klinické příznaky.

Příznaky diabetu typu II

Obecné příznaky (žízeň, polyurie, svědění, náchylnost k infekcím) jsou mírné nebo chybí. Často obezita (u 80-90% pacientů).

Metabolické změny u diabetu typu II

Relativní nedostatek inzulínu způsobuje metabolické poruchy podobné těm, které se vyskytují při absolutním nedostatku inzulínu, jsou však tyto poruchy méně výrazné a u obezity typu II a mírné hyperglykémie typu II je obvykle asymptomatický.

Na rozdíl od absolutního nedostatku inzulínu s relativním nedostatkem inzulínu zůstává účinek inzulínu na tukovou tkáň, která má vysoký obsah inzulínových receptorů. Inzulín v tukové tkáni stimuluje lipogenezi, blokuje lipolýzu a uvolňování mastných kyselin do krve, proto u diabetu typu II není pozorována ketoacidóza, tělesná hmotnost se nesnižuje, ale spíše se rozvíjí obezita. Obezita je na jedné straně nejdůležitějším rizikovým faktorem a na druhé straně jedním z časných projevů diabetu typu II..

Protože syntéza inzulínu není obecně narušena, vysoké hladiny glukózy v krvi stimulují sekreci inzulínu z p-buněk, což způsobuje hyperinzulinémii. Vysoká koncentrace inzulínu způsobuje inaktivaci a destrukci inzulínových receptorů, což snižuje toleranci tkání k glukóze. Inzulín již nemůže normalizovat glykémii, dochází k inzulínové rezistenci. Současně vysoká hladina glukózy v krvi snižuje citlivost β-buněk na glukózu, v důsledku čehož je první fáze sekrece inzulínu zpožděna nebo chybí.

U diabetu typu II jsou pozorována hyperinzulinémie (80%), arteriální hypertenze (50%), hyperlipidémie (50%), ateroskleróza, neuropatie (15%) a diabetická nefropatie (5%)..

Akutní komplikace diabetu. Mechanismy rozvoje diabetického kómatu

Akutní komplikace jsou specifické pro diabetes typu I a II..

Dehydratace mozkové tkáně, jakož i metabolické poruchy v nervové tkáni, mohou vést k rozvoji akutních komplikací ve formě kómatu. Kómata je extrémně závažný stav charakterizovaný hlubokou depresí centrálního nervového systému, přetrvávající ztrátou vědomí, ztrátou reakcí na vnější podněty jakékoli intenzity. Kómatu při cukrovce se může vyskytnout ve třech formách: ketoacidotické, hyperosmolární a mléčné acidotické.

Ketoacidotická kóma se vyskytuje u diabetu typu I, kdy koncentrace ketonových tělísek je vyšší než 100 mg / dl (až 400-500 mg / dl).

Hyperketonémie vede k:

1) acidóza, která blokuje aktivitu většiny enzymů, především dýchacích cest, což způsobuje hypoxii a snížení syntézy ATP.

2) hyperosmolarita, která vede k dehydrataci tkání a narušení rovnováhy voda-elektrolyt, se ztrátou iontů draslíku, sodíku, fosforu, hořčíku, vápníku, bikarbonátu.

To s jistou závažností způsobuje kómu s poklesem krevního tlaku a vznik akutního selhání ledvin.

Výsledná hypokalémie vede k hypotenze hladkých a pruhovaných svalů, snížení vaskulárního tónu, snížení krevního tlaku, srdeční arytmie, hypotenze dýchacích svalů s rozvojem akutního respiračního selhání; atonie gastrointestinálního traktu s parézou žaludku a rozvojem střevní obstrukce, rozvíjí se silná hypoxie. Ve společné příčině úmrtnosti zabírá 2-4%.

Hyperosmolární kóma je charakteristická pro diabetes typu II, je pozorována při vysoké hyperglykémii. Většina z nich má vysokou hyperglykémii způsobenou souběžně zhoršenou funkcí ledvin, je vyvolána stresem, traumatem, těžkou dehydratací těla (zvracení, průjem, popáleniny, ztráta krve atd.). Hyperosmolární kóma se vyvíjí pomalu, v průběhu několika dnů, s lidskou bezmocností (nekompenzovanou pitím), když obsah glukózy dosáhne 30-50 mmol / l.

Hyperglykémie přispívá k polyurii, vytváří hyperosmotický stav, který způsobuje dehydrataci tkání, což vede k narušení rovnováhy voda-elektrolyt.

Prudká dehydratace těla zvracením, průjem, ztráta krve v důsledku polyurie a nedostatek pití vede k hypovolémie. Hypovolemie způsobuje snížení krevního tlaku, srážení krve, zvýšení jeho viskozity a schopnost tvorby trombu. Porušení hemodynamiky vede k tkáňové ischémii, rozvoji hypoxie, hromadění laktátu a nedostatku energie. Renální ischemie vede k rozvoji akutního selhání ledvin - anurie. Anurie vede k hromadění zbytkového dusíku v krvi (amoniak, močovina, aminokyseliny), dochází k hyperazotémii. Hypovolémie prostřednictvím aldosteronu snižuje vylučování NaCl močí, což způsobuje hypernatremii a hyperchloremii. Hyperazotémie, hypernatremie a hyperchlorémie zvyšují hyperosmotický stav a narušení rovnováhy voda-elektrolyt.

Nedostatek energie a narušení rovnováhy voda-elektrolyt brání tvorbě potenciálu na membráně neuronů a vedení nervových impulsů v centrální nervové soustavě, což vede k vývoji kómy. Úmrtnost v hyperglykemickém kómatu 50%.

Kukla mléčné acidózy je charakteristická pro diabetes typu II, vyskytuje se při hromadění laktátu. V přítomnosti kyseliny mléčné citlivost adrenoreceptorů na katecholaminy prudce klesá a vzniká nevratný šok. Objevuje se metabolická koagulopatie, projevující se DIC, periferní trombóza, tromboembolismus (infarkt myokardu, cévní mozková příhoda).

Acidóza s přebytkem ketonových těl a laktátu ztěžuje Hb přenos kyslíku do tkáně (hypoxie), blokuje aktivitu většiny enzymů, potlačuje se především syntéza ATP, aktivní transport a tvorba gradientů membrány, což inhibuje vedení nervových impulzů a způsobuje kómu.

Pozdní komplikace diabetu

Pozdní komplikace diabetu jsou nespecifické (vyskytují se u různých typů diabetu), mezi ně patří:

1. makroangiopatie (ateroskleróza velkých tepen);

5. syndrom diabetické nohy.

Hlavní příčinou pozdních komplikací diabetu je hyperglykémie, hyperlipidémie a hypercholesterolémie. Vedou k poškození krevních cév a dysfunkci různých orgánů a tkání glykosylací proteinů, tvorbou sorbitolu a aktivací aterosklerózy.

1. Neenzymatické glykosy laminace protein . Glukóza interaguje s volnými aminoskupinami proteinů za vzniku Schiffových bází, zatímco proteiny mění jejich konformaci a funkci. Stupeň glykosylace proteinů závisí na rychlosti jejich obnovy a koncentraci glukózy.

Během glykosylace krystalinů - proteinů čoček tvoří multimolekulární agregáty, které zvyšují lomivost čočky. Průhlednost čočky se snižuje, dochází k zákalu nebo šedému zákalu.

Během glykosylace proteinů (proteoglykany, kolageny, glykoproteiny) bazálních membrán je narušena jejich výměna, korelace a strukturální organizace, bazální membrány jsou silnější a rozvíjejí se angiopatie.

Makroangiopatie se projevují v lézích velkých a středních cév srdce, mozku, dolních končetin. Glykosylované proteiny bazálních membrán a mezibuněčné matrice (kolagen a elastin) snižují elasticitu tepen. Glykosylace v kombinaci s hyperlipidemií glykosylovaných léků a hypercholesterolémie je příčinou aktivace aterosklerózy.

Mikroangiopatie jsou důsledkem poškození kapilár a malých plavidel. Projevuje se ve formě nefro-, neuro- a retinopatie.

Nefropatie se vyvíjí přibližně u třetiny pacientů s diabetem. Příznakem raných stádií nefropatie je mikroalbuminurie (v rozmezí 30-300 mg / den), která se následně vyvine na klasický nefrotický syndrom, který se vyznačuje vysokou proteinurií, hypoalbuminemií a otoky..

Retinopatie, nejzávažnější komplikace diabetu a nejčastější příčina slepoty, se vyvíjí u 60-80% pacientů s diabetem. V raných stádiích se rozvíjí bazální retinopatie, která se projevuje krvácením sítnice, vazodilatací sítnice a otoky. Pokud změny neovlivní makulu, ztráta zraku obvykle nenastane. V budoucnu se může rozvinout proliferativní retinopatie, která se projevuje v novotvarech sítnice a sklivců. Křehkost a vysoká propustnost nově vytvořených cév určují časté krvácení v sítnici nebo sklivci. Fibróza se vyvíjí v místě krevních sraženin, což vede k oddělení sítnice a ztrátě zraku.

2. Převod glukózy na sorbitol . S hyperglykémií je tento proces urychlen. Reakce je katalyzována aldózovou reduktázou. Sorbitol se v buňce nepoužívá a jeho rychlost difúze z buněk je pomalá. Při hyperglykémii se sorbitol hromadí v sítnici a oční čočce, buňky glomerulů ledvin, Schwannovy buňky, v endotelu. Sorbitol ve vysokých koncentracích je pro buňky toxický, vede ke zvýšení osmotického tlaku, otoku buněk a otoku tkáně. S akumulací sorbitolu v čočce to vede k otoku a narušení uspořádané struktury krystalinů, v důsledku toho se čočka zakalí.

Diagnóza diabetu

Diagnóza diabetu je založena na klasických symptomech diabetu - polyurie, polydipsie, polyfágie, sucho v ústech.

Biochemické příznaky cukrovky jsou:

• glukóza nalačno v kapilární krvi nad 6,1 mmol / l;

• Hladina C-peptidu na prázdném žaludku je menší než 0,4 mmol / l - příznak diabetu typu I.

• Testujte s glukagonem. Na lačný žaludek se stanoví koncentrace C-peptidu (normální> 0,6 mmol / l), poté se intravenózně podá 1 mg glukagonu, po 6 minutách se stanoví koncentrace C-peptidu (normální> 1,1 mmol / L)..

• Přítomnost glukosurie (určená ke kontrole léčby);

• Test tolerance glukózy (GTT), prováděný při absenci klinických příznaků diabetu, je-li koncentrace glukózy v krvi nalačno normální. Příznak diabetu - plazmatická glukóza nad 11,1 mmol / l 2 hodiny po naložení cukru;

Stanovení tolerance glukózy

Subjekt bere roztok glukózy (250-300 ml vody + glukóza 1 g na 1 kg tělesné hmotnosti). Koncentrace glukózy v krvi se měří po dobu 2-3 hodin v intervalech 30 minut. 1 - u zdravého člověka; 2 - u pacienta s diabetem.

Chcete-li posoudit kompenzaci diabetu, určete:

• Normální hladina glykosylovaného hemoglobinu НbА1s ne více než 6% celkového obsahu Hb, s kompenzovaným diabetem NbA1s + -kanály, což zvyšuje intracelulární koncentraci K + a vede k depolarizaci membrány. Membránová depolarizace urychluje transport iontů vápníku do buňky, v důsledku čehož je stimulována sekrece inzulínu..

Biguanidy zvyšují počet transportérů glukózy GLUT-4 na povrchu tukové tkáně a membrán svalových buněk.

Inzulinová terapie je povinná u diabetu typu I (1-4 injekce denně), u diabetu typu II je inzulín někdy předepsán pro lepší kontrolu diabetu a také při vývoji sekundární absolutní deficience inzulínu po 10-15 letech.

Mezi slibné způsoby léčby diabetu patří: transplantace ostrůvků pankreatu nebo izolovaných β-buněk, transplantace geneticky rekonstruovaných buněk a stimulace regenerace ostrůvků pankreatu.

U obou typů diabetes mellitus je dietní terapie nanejvýš důležitá. Doporučují vyváženou stravu: napište 50–60% celkového obsahu kalorií v uhlohydrátech (výjimkou by měly být stravitelné uhlohydráty, pivo, alkohol, sirupy, koláče atd.); podíl bílkovin - 15-20%; na podíl všech tuků - ne více než 25-30%. Jídlo by se mělo užívat 5-6krát denně.