Классификация сахарного диабета

В истории научных представлений о сахарном диабете можно выделить смену следующих парадигм.

Недержание воды

Первые описания этого патологического состояния выделяли, прежде всего, наиболее яркие его симптомы — потерю жидкости (полиурия) и неутолимую жажду (полидипсия) Термин диабет (англ. Diabetes mellitus) впервые был использован Деметриосом из Апамании (II век до нашей эры), происходит от греческого διαβήτης, что означает «проникать сквозь».

Таково было представление о диабете — состоянии, при котором человек непрерывно теряет жидкость и её восполняет, «как сифон», что относится к одному из основных симптомов диабета — полиурии (избыточное выделение мочи). В те времена сахарный диабет рассматривался как патологическое состояние, при котором организм утрачивает способность удерживать жидкость.

Недержание глюкозы

В 1675 г. Томас Уиллис показал, что при полиурии (повышенном выделении мочи) моча может быть «сладкой», а может быть и «безвкусной». В первом случае он добавил к слову диабет (лат. diabetes) слово mellitus, что с латинского означает «сладкий, как мёд» (лат. diabetes mellitus), а во втором — «insipidus», что означает «безвкусный».

Диабет сахарный - это... Что такое Диабет сахарный?

Мэтью Добсон доказал, что сладкий вкус мочи и крови больных диабетом обусловлен большим содержанием сахара. Древние индийцы заметили, что моча больных диабетом притягивает муравьёв и назвали это заболевание «болезнью сладкой мочи»). Корейские, китайские и японские аналоги этого слова основываются на той же идеограмме и так же означают «болезнь сладкой мочи».

Когда появились технические возможности измерять сахар не только в моче, но и в крови, выяснилось, что вначале сахар повышается в крови, и только когда его концентрация в крови превышает пороговое для почек значение (около 9 ммоль/л), только тогда он появляется и в моче. Парадигму сахарного диабета снова пришлось менять, поскольку оказалось, что механизм удержания сахара почками не нарушен, а значит нет как такового «недержания сахара».

Вместе с тем, старая парадигма осталась за обнаруженным новым патологическим состоянием, так называемым «почечным диабетом». Причиной этого заболевания действительно было снижение почечного порога для сахара крови и, как следствие, появление сахара в моче при нормальных показателях сахара крови. То есть, как и в случае несахарного диабета, старая парадигма оказалась пригодной не для сахарного диабета, а для совсем другого патологического состояния.

Итак, от парадигмы «недержание сахара» отказались в пользу парадигмы «повышенный сахар крови». Эта парадигма и является на сегодня главным и единственным идеологическим инструментом диагностики, а также оценки эффективности проводимой терапии. При этом современная парадигма о диабете не исчерпывается только лишь фактом повышенного сахара в крови.

Позже начинается новая, «гормональная» история научных парадигм сахарного диабета. К появлению новой парадигмы диабета как об инсулиновой недостаточности» привели несколько открытий. В 1889 г. Джозеф фон Меринг и Оскар Минковски показали, что после удаления поджелудочной железы у собаки развиваются симптомы сахарного диабета.

А в 1910 сэр Эдвард Альберт Шарпей-Шефер предположил, что диабет вызван недостаточностью химического вещества, выделяемого островками Лангерганса в поджелудочной железе. Он назвал это вещество инсулином, от латинского insula, что означает остров(2002). Эндокринная функция поджелудочной железы и роль инсулина в развитии диабета были подтверждены в 1921 г.

двумя учёными, |Фредериком Грант Бантингоми Чарльзом Гербертом Бестом. Они повторили эксперименты Фон Меринга и Минковски, показав, что симптомы диабета у собак с удалённой поджелудочной железой можно устранить путём введения им экстракта островков Лангерганса здоровых собак Бантинг, Бест и их сотрудники (в особенности химик Коллип) очистили инсулин, выделенный из поджелудочной железы крупного рогатого скота и применили его для лечения первых больных в 1922 г.

Однако, как только был разработан метод исследования инсулина в крови, то выяснилось, что у ряда больных диабетом концентрация инсулина в крови не только не снижена, но и значительно повышена. В 1936 г. сэр Гарольд Персиваль Химсворт опубликовал работу, в которой диабет 1 и 2 типа впервые отмечались как отдельные заболевания.

Это вновь изменило парадигму диабета, разделяя его на два типа — с абсолютной инсулиновой недостаточностью (1-й тип) и относительной инсулиновой недостаточностью (2-й тип). В результате сахарный диабет превратился в синдром, который может встречаться, как минимум, при двух заболеваниях: сахарном диабете 1-го или 2-го типов. Этим представлением и исчерпывается современная парадигма сахарного диабета.

Смену научных парадигм вызывают новые технические возможности диагностики нарушений в организме. Однако даже открытие инсулина и разделения диабета на два типа относительно чувствительности к его биологическому действию не изменило принцип диагностики диабета исключительно по |гипергликемии. Следовательно, после того, как было принято считать сахарный диабет патологическим состоянием, диагностируемым по гипергликемии, принципиально новых методов диагностики диабета больше не предлагалось и, соответственно, не выдвигалось новых парадигм сахарного диабета.

Несмотря на впечатляющие достижения диабетологии последних десятилетий, диагностика этого заболевания до сих пор основывается всего лишь на исследовании такого статического параметра углеводного обмена, как уровень сахара крови, точно так же, как и столетия назад.

Причины диабета I. Сахарный диабет 1-го типа Основная причина и эндемизм детского диабета

  • Аутоиммунный
  • Идиопатический

II. Сахарный диабет 2-го типа Основная экологическая причина возникновения диабета

III. Другие типы диабета при:

  1. генетических дефектах функции β-клеток,
  2. генетических дефектах в действии инсулина,
  3. болезнях экдокринной части поджелудочной железы,
  4. эндокринопатиях,
  5. диабет, индуцированный лекарствами,
  6. диабет, индуцированный инфекциями,
  7. необычные формы иммунноопосредованного диабета,
  8. генетические синдромы, сочетающиеся с сахарным диабетом.

IV. Гестационный сахарный диабет

  • Лёгкое течение.
  • Средней степени тяжести.
  • Тяжёлое течение.
  • Фаза компенсации
  • Фаза субкомпенсации
  • Фаза декомпенсации

Метаболизм глюкозы в организме человека

alt

α и β глюкозы

alt

Переход глюкозы из проекции Фишера в проекцию Хеуорса.

Пищевые продукты содержат различные типы углеводов. Некоторые из них, такие как глюкоза, состоят из одной молекулы и всасываются на уровне кишечника безо всяких изменений. Другие, такие как сахароза (дисахарид) или крахмал (полисахарид), состоят из двух или более спаянных между собой молекул глюкозы.

Эти вещества подвергаются расщеплению под действием различных ферментов желудочно-кишечного тракта до молекул глюкозы, и в конечном счёте, также всасываются в кровь. Помимо этого, в кровь поступают и такие простые молекулы, как лактоза и фруктоза, которые в печени превращаются в глюкозу. Таким образом, глюкоза является основным углеводом крови и всего организма.

Основную роль в регуляции углеводного обмена организма играет гормон поджелудочной железы — инсулин. Он представляет собой белок, синтезируемый в островках Лангерганса (скопление эндокринных клеток в ткани поджелудочной железы) и призван стимулировать переработку глюкозы клетками. Почти все ткани и органы (например, печень, мышцы, жировая ткань) способны перерабатывать глюкозу только в его присутствии.

Непереработанная глюкоза депонируется (запасается) в печени и мышцах в виде полисахарида гликогена, который в дальнейшем может быть снова превращён в глюкозу. Но для того, чтобы превратить глюкозу в гликоген, нужен опять-таки инсулин.

В норме содержание глюкозы в крови колеблется в достаточно узких пределах: от 70 до 110 мг/дл (миллиграмм на декалитр) (3,3- 5,5 ммоль/л) утром после сна и от 120 до 140 мг/дл после еды. Этот феномен реализуется благодаря тому, что поджелудочная железа производит тем больше инсулина, чем выше уровень глюкозы в крови.

При недостаточности инсулина (сахарный диабет 1-го типа) или нарушении механизма взаимодействия инсулина с клетками организма (сахарный диабет 2-го типа) глюкоза накапливается в крови в больших количествах (гипергликемия), а клетки организма (за исключением инсулиннезависимых) лишаются основного источника энергии.[2]

alt

Эффект инсулина в захвате и метаболизме глюкозы.

Связывание рецептора с инсулином(1) запускает активацию большого количества белков (2). Например: перенос Glut-4-переносчика на

плазматическую мембрану

и поступление глюкозы внутрь клетки(3), синтез

гликогена

(4),

гликолиз

(5), синтез

жирных кислот

(6).

Один из наиболее важных углеводов — глюкоза (см.) является не только основным источником энергии, но и предшественником пентоз (см.), уроновых кислот (см.) и фосфорных эфиров гексоз (см.).

Рис. 1. Схема глюконеогенеза.

Рис. 1. Схема глюконеогенеза.

Глюкоза образуется из гликогена (см.) и углеводов пищи — сахарозы (см.), лактозы (см.), крахмала (см.), декстринов (см.); кроме того, глюкоза синтезируется в организме из различных неуглеводных предшественников (рис. 1). Этот процесс носит название глюконеогенеза и играет важную роль в поддержании нормального гомеостаза (см.).

В процессе глюконеогенеза участвует множество ферментов и ферментных систем. Ферменты глюконеогенеза локализованы в различных клеточных органеллах: напр., фруктозо-1,6-дифосфатаза (КФ 3.1.3.11) и лактатдегидрогеназа (см.) — в цитоплазме, пируваткарбоксилаза (гексозодифосфатаза; КФ 6.4.1.1) — в митохондриях, глюкозо-6-фосфатаза (КФ 3.1.3.

9) — в мембранах цитоплазматической сети. Глюконеогенез происходит гл. обр. в печени и почках. Фосфоролитический путь распада глюкозы — гликолиз называют еще путем Эмбдена — Мейергофа — Парнаса. Помимо гликолиза, существует окислительный путь превращений глюкозы (син.: пентозофосфатный путь, пентозный путь, гексозомонофосфатный шунт и др.).

Из глюкозо-6-фосфата, образующегося в результате фосфорилирования глюкозы при участии гексокиназы (см.) и АТФ, образуется 6-фосфоглюконолактон, превращающийся затем в 6-фосфоглюконовую к-ту (см. Глюконовая кислота). Декарбок-силирование (см.) 6-фосфоглюконовой к-ты приводит к образованию рибулозо-5-фосфата, к-рый изомеризуется в рибозо-5-фосфат (см. Рибоза).

Схематически пентозофосфатный путь выглядит так: глюкозо-6-фосфат —{amp}gt;6-фосфоглюконолактон —{amp}gt; рибулозо-5-фосфат—{amp}gt;рибозо-5-фосфат. В ходе пентозофосфатного пути происходит последовательное отщепление от углеродной цепи сахара по одному атому углерода в виде CO2. В структурных перестройках, к-рые сопровождают этот процесс, важную роль играют ферменты транскетолаза (КФ 2.2.1.

1) и трансальдолаза (КФ 2.2.1.2). В то время как гликолиз играет важную роль не только в энергетическом аспекте, но и в образовании промежуточных продуктов синтеза липидов (см.), пентозофосфатный путь приводит к образованию рибозы и дезоксирибозы (см.), необходимых для синтеза нуклеиновых кислот (см.) и ряда коферментов (см.).

Диабет сахарный - это... Что такое Диабет сахарный?

В организме человека и животных существует много различных механизмов, ответственных за превращение одних углеводов в другие как в процессах гликолиза и глюконеогенеза. так и в отдельных звеньях пентозофосфатного пути. Уридиндифосфатгалактоза (УДФгалактоза) превращается путем эпимеризации в УДФглюкозу, эта реакция катализируется ферментом УДФглюкоза-4-эпимеразой (КФ 5.1.3.2).

Специфическая киназа (см. Киназы) катализирует превращение N-ацетилманнозамина в N-ацетилманнозаминфосфат, реакция конденсации к-рого с фосфоенолпируватом приводит к образованию N-ацетил-нейраминил-9-фосфата; последний, дефосфорилируясь, образует нейраминовую кислоту (см.). Печень млекопитающих содержит особую специфическую киназу, катализирующую переход D-ксилулозы в D-ксилулозо-5-фосфат, к-рый может включаться в обмен по пентозофосфатному пути.

Современная терминология

Термин «сахарный диабет 1-го типа» объединяет в себе некоторые ранее использовавшиеся термины, такие как детский диабет и инсулинозависимый диабет. Термин «сахарный диабет 2-го типа» также объединяет несколько старых терминов: диабет взрослых, диабет, связанный с ожирением и инсулиннезависимый диабет. Международные стандарты включают только 1-й тип и 2-й тип. Некоторые источники выделяют также термин «диабет 3 типа», который включает в себя:

  • гестационный сахарный диабет[1],
  • инсулинрезистентный диабет 1-го типа («двойной диабет»),
  • диабет второго типа, прогрессирующий до необходимости инъекций инсулина,
  • латентный аутоиммунный диабет у взрослых (LADA, «диабет 1,5 типа»).

Синтез и распад гликогена

В синтезе гликогена — главного резервного полисахарида человека и высших животных — участвуют два фермента: гликоген-синтаза [уридиндифосфат (УДФ)глюкоза: гликоген-4-альфа-глюкозилтрансфераза; КФ 2.4.1.11], катализирующая образование полисахаридных цепей, в к-рых глюкозные остатки соединены альфа-1,4-связью, и 1,4-альфа-глюкан-ветвящий фермент (КФ 2.4.1.18), образующий в молекулах гликогена так наз. связи ветвлений (альфа-1,6-связи).

Для синтеза гликогена нужны «затравки». Их роль могут выполнять либо глюкозиды с различной степенью полимеризации, либо белковые предшественники, к к-рым при участии особого фермента — инициатора синтеза — присоединяются глюкозные остатки уридиндифосфатглюкозы (УДФглюкозы).

Рис. 2. Схема реакций гликогенолиза до глюкозы; цифрами обозначены реакции, катализируемые следующими ферментами: 1 — фосфорилазой; 2 — амило-1,6-глюкозидазой; 3 — фосфоглюкомутазой (КФ 2.7.5.1): 4 — глюкозо- 6-фосфатазой; 5 — альфа-амилазой; 6 — нейтральными альфа-глюкозидазами; 7 —- кислой альфа-глюкозидазой (гамма-амилазой); пунктиром обозначена реакция образования лактата из глюкозо-6-фосфата в мышцах в условиях отсутствия активности глюкозо-6-фосфатазы.

Рис. 2. Схема реакций гликогенолиза до глюкозы; цифрами обозначены реакции, катализируемые следующими ферментами: 1 — фосфорилазой; 2 — амило-1,6-глюкозидазой; 3 — фосфоглюкомутазой (КФ 2.7.5.1): 4 — глюкозо- 6-фосфатазой; 5 — альфа-амилазой; 6 — нейтральными альфа-глюкозидазами; 7 —- кислой альфа-глюкозидазой (гамма-амилазой); пунктиром обозначена реакция образования лактата из глюкозо-6-фосфата в мышцах в условиях отсутствия активности глюкозо-6-фосфатазы.

Распад гликогена осуществляется фосфоролитическим (гликогениолиз) или гидролитическим путем. Гликогенолиз представляет собой каскадный процесс, в к-ром участвует ряд ферментов фосфорилазной системы — протеинкиназа (см. Киназы), киназа фосфорилазы b, фосфорилаза b, фосфорилаза a (см. Фосфорилазы)), амило-1,6-глюкозидаза (КФ 3.2.1.

33), глюкозо-6-фосфатаза. В печени в результате гликогенолиза образуется глюкоза из глюкозо-6-фосфата благодаря действию на него глюкозо-6-фосфатазы, отсутствующей в мышцах, где превращения глюкозо-6-фосфата приводят к образованию лактата. Гидролитический (амилолитический) распад гликогена (рис. 2) обусловлен действием ряда ферментов, называемых амилазами (см.).

Blue circle for diabetes.svg

Синтез сложных сахаров и их производных происходит с помощью специфических гликозил-трансфераз (КФ 2.4), катализирующих перенос моносахаридов от доноров — различных гликозилиуклеотидов или липидных, переносчиков к субстратам-акцепторам (см. Трансферазы), к-рыми могут быть углеводный остаток, полипептид или липид в зависимости от специфичности трансфераз.

Нуклеотидным остатком является обычно дифосфонук-леозид. Так, уридиндифосфатсахара (УДФсахара) являются донорами для гликозидов (см.) глюкозы, галактозы (см.), N-ацетилглюкозамина и N-ацетилгалактозамина (см. Глюкозамин), ксилозы (см.) и глюкуроновой к-ты (см. Гексуроновые кислоты); гуанозиндифосфатсахара являются донорами для синтеза соответствующих производных маннозы (см.

) и фукозы (см.), а производные сиаловых кислот (см.) образуются из цитидинмонофосфата. Разнообразие олигосахаридных структур (см. Олигосахариды) в гликопротеидах, протеогликанах, гликолипидах (см.) и полисахаридах (см.) объясняется существованием различных специфических гликозилтрансфераз (ксилозилтрансфераз, галактозилтрансфераз.

глюкуронилтрансфераз и т, д.). Появились данные о возможности неферментативного гликозилирования белков in vivo, напр. гемоглобина, белков хрусталика. коллагена и др. Есть сведения, что неферментативное гликозилирование играет важную патогенетическую роль при нек-рых заболеваниях (сахарном диабете, галактоземии и др.).

Ферментативное расщепление углевод-содержащих соединений происходит в основном гидролитическим путем с помощью гликозидаз, отщепляющих концевые углеводные остатки (экзогликозидазы) или олигосахаридные фрагменты (эндогликозидазы) от соответствующих гликоконъюгатов. Гликозидазы являются чрезвычайно специфическими ферментами.

В зависимости от природы моносахарида, конфигурации его молекулы (их D- или L-изомеров) и типа гидролизуемой связи (альфа или бета) различают альфа-D-маннозидазы, альфа-L-фукозидизы, бета-D-галактозидазы и т. д. В клетках гликозидазы локализованы в различных клеточных органеллах. Многие из них локализованы в лизосомах (см).

Гликозидазы играют важную роль в различных биологических процессах; они могут, напр. оказывать влияние на специфический рост трансформированных клеток с вирусами и др.

Синтез и распад углеводсодержащих соединений

В ротовой полости при участии гидролитических ферментов слюны (см.) начинается переваривание углеводов. В желудке продолжается гидролиз углеводов ферментами слюны [сбраживание углеводов пищевого комка (см. Брожение) предотвращается соляной к-той желудочного сока (см.)]. В двенадцатиперстной кишке под действием сока поджелудочной железы (см.

) полисахариды пищи (крахмал, гликоген и др.) и сахара (олиго- и дисахариды) расщепляются при участии альфа-глюкозидазы и других гликозидаз до моносахаридов, к-рые и всасываются в тонкой кишке в кровь. Скорость всасывания углеводов различна, быстрее всего всасываются глюкоза и галактоза, медленнее — фруктоза, манноза и другие сахара.

сахар и метаболизм

Прохождение всасываемых углеводов через эпителиальные клетки кишечника и поступление в клетки периферических тканей осуществляются с помощью особых транспортных систем, функция к-рых заключается в переносе молекул сахаров через поверхностные клеточные мембраны. Существуют особые белки-переносчики — пермеазы, специфические по отношению к сахарам и их производным.

Пермеазы называют также транслоказами (напр., транслоказа глюкозо-6-фосфата, УДФглюкуроновой к-ты и др.). Транспорт углеводов может быть пассивным и активным (см. Мембраны биологические, Проницаемость). При пассивном транспорте перенос углеводов осуществляется по градиенту концентрации (см. Градиент), так что равновесие достигается тогда, когда концентрации сахара в межклеточном веществе или межклеточной жидкости и внутри клеток выравниваются.

Пассивный транспорт сахаров характерен для эритроцитов человека. При активном транспорте углеводы могут накапливаться в клетках и концентрация их внутри клеток может быть выше, чем в окружающей клетки жидкости. В организме человека и животных активный транспорт углеводов происходит гл. обр. в эпителиальных клетках слизистой оболочки кишечника (см.

Всасывание) и в извитых канальцах (проксимальных отделах нефрона) почек (см. Почки, физиология). Система транспорта глюкозы и галактозы сопряжена с системой транспорта ионов Na . Предполагают, что активное поглощение сахаров клетками отличается от пассивного тем, что последнее является Na -независимым процессом.

Регуляция У. о. осуществляется при участии очень сложных механизмов, к-рые могут оказывать влияние на индукцию или подавление синтеза различных ферментов У. о. либо способствовать активации или торможению их действия. Инсулин (см.), катехоламины (см.), глюкагон (см.), соматотропный гормон (см.) и стероидные гормоны (см.

) оказывают различное, но очень выраженное влияние на разные стороны У. о. Так, напр., инсулин, будучи гормоном универсального анаболического действия, способствует накоплению в печени и мышцах гликогена, активируя фермент гликогенсинтазу, и подавляет гликогенолиз и глюконеогенез. Антагонист инсулина — глюкагон стимулирует гликогенолиз. Адреналин (см.), стимулируя действие аденилатциклазы (КФ 4.6.1.1), оказывает влияние на весь каскад реакций фосфоролиза (см.).

Гонадотропные гормоны (см.) активируют гликогенолиз в плаценте (см.). Глюкокор тикоидные гормоны (см.) стимулируют процесс глюконеогенеза. В регуляции глюконеогенеза принимают участие ацетил-КоА и восстановленный никотинамидадениндинуклеотид (см.). Повышение содержания жирных кислот (см.) в плазме крови тормозит активность ключевых ферментов гликолиза — фосфофруктокиназы (КФ 2.7.1.11) и др.

Соматотропный гормон оказывает влияние на активность ферментов пентозофосфатного пути и снижает утилизацию глюкозы периферическими тканями. В регуляции ферментативных реакций У. о. важную роль играют ионы Са2 , непосредственно или при участии гормонов, часто в связи с особым Са2 -связывающим белком — кальмодулином.

Факторы влияющие на метаболизм

В регуляции активности многих ферментов углеводного обмена (напр., гликогенсинтазы, фосфорилазы, фосфофруктокиназы и др.) большое значение имеют процессы их фосфорилирования и дефосфорилирования (см. Фосфорилирование).

Увеличение содержания глюкозы в крови — гипергликемия (см.) может наступать вследствие чрезмерно интенсивного глюконеогенеза либо в результате понижения способности утилизации глюкозы тканями, напр, при нарушении процессов ее транспорта через клеточные мембраны. Понижение содержания глюкозы в крови — гипогликемия (см.

Генетически обусловленные дефекты ферментов У. о. являются причиной многих наследственных болезней (см.). Примером генетически обусловленного наследственного нарушения обмена моносахаридов (см.) может служить галактоземия (см.), развивающаяся в результате дефекта синтеза фермента галактозо-1-фосфат-уридилилтрансферазы (КФ 2,7.7.10).

Признаки галактоземии отмечают также при генетическом дефекте УДФглюкоза-4-эпимеразы. Первые симптомы заболевания отмечают у детей вскоре после рождения. Характерными признаками галактоземии являются гипогликемия, галактозурия, появление и накопление в крови наряду с галактозой (см.) галактозо-1-фосфата, а также снижение массы тела, жировая дистрофия и цирроз печени, желтуха, катаракта, развивающаяся в раннем возрасте, задержка психомоторного развития.

При тяжелой форме галактоземии больные дети часто погибают на первом году жизни вследствие нарушений функций печени или пониженной сопротивляемости инфекциям. Диагноз галактоземии ставят на основании результатов определения активности галактозо-1-фосфат-уридилилтрансфе-разы в эритроцитах больных детей, а также их родителей — гетерозиготных носителей этого заболевания, наследуемого по аутосомноре-цессивному типу.

Примером наследственной непереносимости моносахаридов является непереносимость фруктозы (см.), к-рая вызывается генетическим дефектом фруктозофосфат-альдолазы и в ряде случаев — снижением активности фруктозо-1,6-ди-фосфат-альдолазы (КФ 4.1.2.13), в результате чего процесс гликолиза блокируется на стадии образования диоксиацетон-фосфата и глицераль-дегид-3-фосфата из фруктозо-1,6-дифосфата.

Болезнь характеризуется поражениями печени и почек; для клин, картины характерны судороги, частая рвота, иногда коматозное состояние. Признаки заболевания появляются в первые месяцы жизни при переводе детей на смешанное и искусственное питание. Нагрузка фруктозой вызывает резкую гипогликемию. Исключение из пищи продуктов, содержащих фруктозу, обеспечивает терапевтический эффект.

При генетической недостаточности фосфофруктокиназы (КФ 2.7.1.11) развивается так наз. эссенциальная фруктозурия (см.), сопровождающаяся фруктоземией, фруктозурией, но не имеющая клин, проявлений. При нагрузке фруктозой гипогликемии не наблюдают. В связи с тем что при эссенциальной фруктозурии дефект заключается в блокировании синтеза фруктокиназы, нарушение обмена фруктозы не сопровождается накоплением в крови непревращен-ного субстрата ферментативной реакции (фруктозо-6-фосфата).

Заболевания, вызванные дефектами в обмене олигосахаридов (см.), в основном заключаются в нарушении расщепления и всасывания углеводов пищи, что происходит гл. обр. в тонкой кишке. Мальтоза и низкомолекулярные декстрины (см.), образовавшиеся из крахмала и гликогена пищи под действием а-амилазы слюны и сока поджелудочной железы, лактоза (см.

) молока, сахароза (см.), расщепляются дисахаридазами (см. Дисахариды), мальтазой (КФ 3.2.1.20), лактазой (КФ 3.2.1.23) и сахаразой (КФ 3.2.1.26 и 3.2.1.48) до соответствующих моносахаридов в основном в микроворсинках слизистой оболочки тонкой кишки, а затем, если процесс транспорта моносахаридов не нарушен, происходит их всасывание.

Отсутствие или снижение активности дисахаридаз в слизистой оболочке тонкой кишки служит главной причиной непереносимости соответствующих дисахаридов, что часто приводит к поражению печени и почек, является причиной диареи, метеоризма (см. Мальабсорбции синдром). Особенно тяжелыми симптомами характеризуется наследственная непереносимость лактозы, обнаруживающаяся обычно с самого рождения ребенка.

Для диагностики непереносимости сахаров применяют обычно нагрузочные пробы с введением натощак per os углевода, непереносимость к-рого подозревают. Гликемические кривые (см. Углеводы) у таких больных уплощены по сравнению с нормальными. Более точный диагноз может быть поставлен путем биопсии слизистой оболочки кишечника и определения в биопсийном материале активности дисахаридаз.

Лечение состоит в исключении из пищи продуктов, содержащих соответствующий дисахарид. Более значительный эффект наблюдают, однако, при использовании ферментных препаратов (см. Энзимотерапия), что позволяет таким больным употреблять обычную пищу. В случае, напр., недостаточности лактазы, содержащий ее ферментный препарат желательно добавлять в молоко перед употреблением его в пищу.

Правильный диагноз дисахаридозов, вызванных недостаточностью дисахаридаз, крайне важен. Наиболее частой диагностической ошибкой в этих случаях является установление ложного диагноза дизентерии и лечение антибиотиками, что приводит к быстрому ухудшению состояния больных детей и к тяжелым последствиям.

Заболевания, вызванные нарушением обмена гликогена, составляют группу наследственных энзимопатий (см.), объединенных под названием гликогенозы (см.) и характеризующихся избыточным накоплением гликогена в клетках. В обмене гликогена принимает участие большое число ферментов и ферментных систем. Нарушения в отдельных звеньях этих систем приводят к значительному снижению содержания гликогена в клетках либо, напротив, к его аномальному накоплению, к-рое может также сопровождаться изменением структуры молекул этого полисахарида.

Почти полное отсутствие в клетках гликогена отмечают при агликогенозе. Причиной агликоге-ноза является сниженная активность гликогенсинтазы печени или полное отсутствие активности этого фермента. Гликогенозы (гликогенная болезнь) — заболевания, наследуемые по аутосомно-рецессивному или сцепленному с полом типу.

В зависимости от того, дефект какого фермента является причиной нарушения обмена гликогена, различают гликогенозы разных типов. Всего пока известно 12 типов гликогено-зов. Кроме того, существуют разные формы (подтипы) этого заболевания, что определяется локализацией ферментного дефекта. Напр., при болезни Мак-Ардла аномальное накопление гликогена происходит только в скелетных мышцах из-за генетически обусловленного дефекта фосфорилазы (КФ 2.4.1.1) мышц.

Болезнь Гирке, вызванная генетическим дефектом глюкозо-6-фосфатазы, представляет собой печеночную форму гликогеноза, имеющего 3 подтипа. При болезни Помпе, к-рая является следствием недостаточности или отсутствия лизосомной кислой альфа-глюкозидазы (у-амилазы), аномальное накопление гликогена наблюдают почти во всех органах больного (так наз.

генерализованная форма гликогеноза). Болезнь Кори, вызванная дефектом амило-1,6-глюкозидазы — фермента, расщепляющего связи в точках ветвлений в молекулах гликогена, характеризуется накоплением структурно-аномальных гликогенов — лимитдекстринов, к-рые могут накапливаться в разных органах, обусловливая существование различных форм и подтипов этого заболевания.

Патогенез

1) недостаточное производство инсулина эндокринными клетками поджелудочной железы,
2) нарушение взаимодействия инсулина с клетками тканей организма (инсулинорезистентность) как следствие изменения структуры или уменьшения количества специфических рецепторов для инсулина, изменения структуры самого инсулина или нарушения внутриклеточных механизмов передачи сигнала от рецепторов к органеллам клетки.

Первый тип нарушений характерен для диабета 1 типа (устаревшее название — инсулинозависимый диабет). Отправным моментом в развитии этого типа диабета является массивное разрушение эндокринных клеток поджелудочной железы (островков Лангерганса) и, как следствие, критическое снижение уровня инсулина в крови.

Массовая гибель эндокринных клеток поджелудочной железы может иметь место в случае вирусных инфекций, стрессовых состояний, различных аутоиммунных заболеваний, при которых клетки иммунной системы вырабатывают антитела против β-клеток поджелудочной железы, разрушая их. Этот тип диабета характерен для детей и лиц молодого возраста (до 40 лет).

Для диабета 2 типа (устаревшее название — инсулинонезависимый диабет) характерны нарушения, указанные в пункте 2. (см. выше). При этом типе диабета инсулин производится в нормальных количествах или даже в повышенных, однако механизм взаимодействия инсулина с клетками организма нарушается (инсулинорезистентность).

Главной причиной инсулинрезистентности является нарушение функций мембранных рецепторов для инсулина при ожирении (основной фактор риска) — рецепторы становятся неспособными взаимодействовать с гормоном в силу изменения их структуры или количества. Также, при некоторых видах диабета 2-го типа может нарушаться структура самого инсулина (генетические дефекты).

Существует наследственная предрасположенность к сахарному диабету. Если болен один из родителей, то вероятность унаследовать диабет первого типа равна 10 %, а диабет второго типа — 80 %.

Независимо от механизмов развития, общей чертой всех типов диабета является стойкое повышение уровня глюкозы в крови и нарушение метаболизма тканей организма, неспособных более захватывать глюкозу.

  • Неспособность тканей использовать глюкозу приводит к усиленному катаболизму жиров и белков с развитием кетоацидоза.
  • Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к повышению осмотического давления крови, что обусловливает серьёзную потерю воды и электролитов с мочой.
  • Стойкое повышение концентрации глюкозы в крови негативно влияет на состояние многих органов и тканей, что в конце концов приводит к развитию тяжёлых осложнений: диабетическая нефропатия, нейропатия, офтальмопатия, микро и макроангиопатия, различные виды диабетических ком и др.
  • У больных диабетом наблюдается снижение реактивности иммунной системы и тяжёлое течение инфекционных заболеваний.

Клинические признаки диабета

В клинической картине диабета принято различать две группы симптомов: основные и второстепенные.

К основным симптомам относятся:

  1. полиурия — усиленное выделение мочи, вызванное повышением осмотического давления мочи за счёт растворенной в ней глюкозы (в норме глюкоза в моче отсутствует).
  2. Полидипсия (постоянная неутолимая жажда) — обусловлена значительными потерями воды с мочой и повышением осмотического давления крови.
  3. Полифагия — постоянный неутолимый голод. Этот симптом вызван нарушением обмена веществ при диабете, а именно неспособностью клеток захватывать и перерабатывать глюкозу в отсутствие инсулина.
  4. Похудание (особенно характерно для диабета первого типа) — частый симптом диабета, который развивается несмотря на повышенный аппетит больных. Похудание (и даже истощение) обусловлено повышенным катаболизмом белков и жиров из-за выключения глюкозы из энергетического обмена клеток.

Основные симптомы наиболее характерны для диабета 1 типа. Они развиваются остро. Пациенты, как правило, могут точно назвать дату или период их появления.

К вторичным симптомам относятся малоспецифичные клинические знаки, развивающиеся медленно на протяжение долгого времени. Эти симптомы характерны для диабета как 1, так и 2 типа:

  • зудкожи и слизистых оболочек (вагинальный зуд),
  • сухость во рту,
  • общая мышечная слабость,
  • головная боль,
  • воспалительные поражения кожи, трудно поддающиеся лечению,
  • нарушение зрения,
  • наличие ацетона в моче при диабете 1 типа. Ацетон является результатом сжигания жировых запасов.[3]

Некоторые типы диабета

В основе патогенетического механизма развития диабета 1 типа лежит недостаточность производства инсулина эндокринными клетками поджелудочной железы (β-клетки поджелудочной железы), вызванное их разрушением под влиянием тех или иных патогенных факторов (вирусная инфекция, стресс, аутоиммунные заболевания и др.).

Диабет 1 типа составляет 10-15 % от всех случаев диабета и в большинстве случаев развивается в детском или подростковом возрасте. Для этого типа диабета характерно появление основных симптомов, которые быстро прогрессируют с течением времени. Основным методом лечения являются инъекции инсулина, нормализующие обмен веществ организма.

Этот тип заболевания обусловлен снижением чувствительности тканей к действию инсулина (инсулинорезистентность), который на начальных стадиях заболевания синтезируется в нормальных или даже повышенных количествах. Диета и снижение веса пациента в некоторых случаях помогают нормализовать углеводный обмен организма и снизить синтез глюкозы на уровне печени. Однако с течением заболевания выделение инсулина β-клетками поджелудочной железы снижается, что делает необходимыми инъекции.

Диабет 2 типа составляет 85-90 % от всех случаев заболевания и наиболее часто развивается у людей старше 40 лет, и, как правило, связан с ожирением. Заболевание протекает медленно. Для него характерны второстепенные симптомы; кетоацидоз развивается редко. С течением времени развиваются такие осложнение как микро- и макроангиопатия, нефро- и нейропатия, ретинопатия и др.

Лечение диабета 2 типа начинают с назначения диеты и умеренной физической нагрузки. На начальных стадиях диабета даже незначительное снижение веса помогает нормализовать углеводный обмен организма и снизить синтез глюкозы на уровне печени. Для лечения более поздних стадий применяют различные лекарственные препараты.

  • Производные сульфонилмочевины (толбутамид, глипизид) повышают выделение инсулина клетками поджелудочной железы.
  • Прандиальные регуляторы гликемии (репаглинид, натеглинид) отличаются от производных сульфонилмочевины быстрым и коротким действием
  • Бигуаниды (метформин) снижают абсорбцию глюкозы в кишечнике и её производство в печени, повышают чувствительность тканей к действию инсулина.
  • Тиазолидиндионы (розиглитазон, пиоглитазон) стимулируют генетические механизмы, участвующие в метаболизме глюкозы, повышают чувствительность тканей к глюкозе.
  • Ингибиторы α-гликозидазы (акарбоза) угнетают кишечные ферменты, расщепляющие сложные углеводы до глюкозы, тем самым снижая всасываемость глюкозы на уровне кишечника[5].
  • Добавки магния позволяют регулировать содержание сахара в крови. В результате потребность в пероральных антидиабетических препаратах обычно снижается, либо даже полностью исчезает.

Возникает во время беременности и может полностью исчезнуть или значительно облегчиться после родов. Механизмы возникновения гестационного диабета схожи с таковыми в случае диабета 2-го типа. Частота возникновения гестационного диабета составляет примерно 2-5 % среди беременных женщин. Несмотря на то, что после родов этот тип диабета может полностью исчезнуть, во время беременности это заболевание наносит существенный вред здоровью матери и ребёнка.

Патология углеводного обмена

Заболевания, вызванные нарушением обмена различных гликоконъюгатов (углеводсодержащих биополимеров), в большинстве случаев являются следствием врожденных нарушений распада гликолииидов, гликопротеидов или гликозаминогли-канов (мукополисахаридов) в различных органах. Они также являются болезнями накопления.

У. о., существуют в различных молекулярных формах (см. Изоферменты). Заболевание может быть вызвано дефектом одного какого-либо изофермента. Так, напр., болезнь Тея — Сакса (см. Амавротическая идиотия) — следствие дефекта формы А N-ацетилгексозаминидазы (гексозаминидазы А), в то время как дефект форм А и В этого фермента приводит к болезни Сандгоффа (см. Гликозидозы).

Большинство болезней накопления протекает крайне тяжело, многие из них пока неизлечимы. Клин, картина при различных болезнях накопления может быть сходной и, напротив, одно и то же заболевание может проявляться по-разному у различных больных. Поэтому необходимо в каждом случае устанавливать энзиматический дефект, выявляемый большей частью в лейкоцитах и фибробластах кожи больных.

В качестве субстратов применяют нативные или синтетические субстраты, специфические для определяемых ферментов. Синтетические субстраты обычно являются производными гликозидов. При различных мукополисахаридозах, а также при нек-рых других болезнях накопления (напр., при маннозидозе) с мочой выводятся различные по структуре олигосахариды в значительных количествах.

Серьезные нарушения У. о. наступают вторично при нек-рых заболеваниях. Примером такого заболевания является сахарный диабет (см. Диабет сахарный), обусловленный либо поражением бета-клеток островкового аппарата поджелудочной железы, либо дефектами в структуре самого инсулина или его рецепторов на мембранах клеток инсулинчувствительных тканей.

Подробно о болезнях, патогенез к-рых связан с нарушениями углеводного обмена,— см. статьи, посвященные отдельным заболеваниям, напр. Гаргоилизм, Гоше болезнь, Марото — Лами болезнь, Моркио болезнь, Санфилиппо болезнь, Фабри болезнь (см. Гликозидозы), Шейе болезнь и др., а также статьи с описаниями индивидуальных углеводов или их групп, напр. Гепарин, Гиалуроновые кислоты, Манноза, Сиаловые кислоты, Фу-коза и др.

Диагностика

Диагностика диабета 1 и 2 типа облегчается присутствием основных симптомов: полиурии, полифагии, похудания. Однако, основным методом диагностики является определение концентрации глюкозы в крови. Диагноз диабета устанавливается в случае, если:

  • концентрация сахара (глюкозы) в капиллярной крови натощак превышает 6,1 ммоль/л (миллимоль на литр), а через 2 часа после приема пищи (постпрандиальная гликемия) превышает 11,1 ммоль/л;
  • в результате проведения глюкозотолерантного теста (в сомнительных случаях) уровень сахара крови превышает 11,1 ммоль/л;
  • уровень гликозилированного гемоглобина превышает 5,9 %;
  • в моче присутствует сахар;
  • в моче содержится ацетон (Ацетонурия).

Особенности углеводного обмена у детей

Особенностью У. о. у плода и новорожденного, позволяющей им лучше адаптироваться к условиям гипоксии, является высокая активность процессов гликолиза. Интенсивность гликолиза у новорожденных на 30—35% выше, чем у взрослых; в первые месяцы после рождения она постепенно снижается. О высокой интенсивности гликолиза у новорожденных свидетельствует высокое содержание в крови и моче молочной кислоты (см.

влияние сахара на метаболизм

Родовой стресс, изменение температуры окружающей среды, появление самостоятельного дыхания у новорожденных, возрастание мышечной активности и деятельности мозга увеличивают у них расход энергии в период родов и первые дни жизни, приводя к быстрому снижению содержания глюкозы в крови. Через 4—6 час. после рождения ее содержание достигает самого низкого значения — 40—60жг/100 мл, оставаясь на таком уровне в течение последующих 3—4 дней.

Повышенное потребление глюкозы тканями у новорожденных и период голодания после родов приводят к усилению гликогенолиза и использованию резервного гликогена и жира. Запас гликогена в печени у новорожденного в первые 6 час. жизни резко сокращается (примерно в 10 раз), особенно при асфиксии (см.) и голодании.

В кишечнике новорожденных ферментативный гидролиз основного углевода пищи в этот период — лактозы — несколько снижен и увеличивается в грудном возрасте. Обмен галактозы у новорожденных более интенсивен, чем у взрослых.

Нарушения У. о. у детей при различных соматических заболеваниях носят вторичный характер и связаны с влиянием основного патол. процесса на этот вид обмена. Лабильность механизмов регулции углеводного и жирового обмена в раннем детском возрасте создает предпосылки для возникновения гипо- и гипергликемических состояний, ацетонемической рвоты (см. Ацетопемия). Так, напр., нарушения У. о.

при пневмонии у детей раннего возраста проявляются повышением в крови натощак концентраций глюкозы и лактата в зависимости от степени дыхательной недостаточности (см.). Интолерантность к углеводам выявляется при ожирении (см.) и обусловливается изменением секреции инсулина. У детей с кишечными синдромами часто выявляют нарушение расщепления и всасывания углеводов, при целиакии (см.

В крови детей старшего возраста в норме отсутствуют галактоза, пентозы и дисахариды, у детей грудного возраста они могут появляться в крови после приема пищи, богатой этими углеводами, а также при генетически обусловленных аномалиях обмена соответствующих углеводов или углеводсодержащих соединений. В подавляющем большинстве случаев симптомы таких заболеваний проявляются у детей в раннем и даже грудном возрасте.

Для ранней диагностики наследственных и приобретенных нарушений У. о. у детей применяют этапную систему обследования с использованием генеалогического метода (см.) и различных экспресс-тестов, а на последующих этапах — более углубленные биохим. исследования (см. Скрининг в медицине). На первом этапе обследования проводят определение в моче глюкозы, фруктозы, сахарозы, лактозы качественными и полу количественными методами, проверяют величину pH кала (см.

Кал, методы исследования). При получении результатов, заставляющих подозревать патологию У. о. у ребенка, переходят ко второму этапу обследования: определению
содержания глюкозы в моче и крови натощак количественными методами, построению гликемических и глюкозурических кривых, исследованию гликемических кривых после дифференцированных сахарных нагрузок, определению содержания глюкозы в крови после введения адреналина, глюкагона, лейцина, толбутамида.

кортизона, инсулина; в части случаев осуществляют прямое определение активности дисахаридаз в слизистой оболочке двенадцатиперстной и тонкой кишок и хроматографическую идентификацию углеводов крови и мочи. Для выявления нарушений переваривания и всасывания углеводов после установления величины pH кала определяют толерантность к моно- и дисахаридам с обязательным измерением содержания сахаров в кале и их хроматографической идентификацией до и после нагрузочных проб углеводами. При энзимопатиях в крови и тканях определяют активность ферментов У. о., дефект синтеза или подавление активности к-рых подозревают клиницисты.

Для коррекции нарушенного У. о. при тенденции к гипергликемии применяют диетотерапию с ограничением углеводов и жиров и при необходимости инсулин или другие гипогли-кемизирующие препараты; средства, способствующие повышению содержания глюкозы в крови, отменяют. При гипогликемии необходимо предупреждать ее приступы диетой, богатой углеводами и белками.

Во время приступов гипогликемии вводят глюкозу, глюкагон, адреналин. При непереносимости отдельных углеводов назначают индивидуальную диету с исключением соответствующих сахаров из пищи больных. Перспективной является разработка методов введения в организм недостающих ферментов У. о. в ли носом ах (см.). В случаях нарушений У. о.. носящих вторичный характер, необходимо лечение основного заболевания.

Для профилактики выраженных нарушений У. о. необходимо их своевременное обнаружение у детей. При вероятности наследственной патологии У. о. рекомендуется медико-генетическое консультирование (см. Медико-генетическая консультация). Выраженное неблагоприятное влияние декомпенсации сахарного диабета у беременных женщин на У. о.

Изменение углеводного обмена в процессе старения

Наряду со снижением толерантности к глюкозе при старении опаздывает поступление в кровь инсулина, в результате чего время достижения его максимальной концентрации в крови увеличивается с 60 мин. до 120 мин. Потому при постановке глюкозного теста с внутривенным введением 50 мл 50% р-ра глюкозы, когда концентрацию инсулина в крови определяют через 5-10 мин. после окончания введения глюкозы, возрастного повышения концентрации инсулина в крови не обнаруживают.

Сочетание возрастной гипергликемии и гиперинсулинемии указывает на снижение эффективности действия инсулина на ткани-мишени, Известно несколько причин, формирующих механизм этого нарушения: 1) усиление влияния контраинсулярных факторов, в частности кортизола , неэтерифицированных жирных кислот (НЭЖК) и соматотропного гормона (концентрация последнего в крови снижается при развитии возрастного ожирения);

2) уменьшение количества специфических рецепторов на плазматической, мембране клеток, что частично связано с развитием возрастного ожирения и обусловленного этим повышения базального уровня инсулина в крови; это приводит в соответствии с механизмом отрицательной обратной связи, между концентрацией гормона в крови и числом рецепторов к нему на клеточных мембранах к снижению их количества;

3) повышение с возрастом концентрации проинсулина (см. Инсулин) в крови, обладающего незначительным биол. эффектом (однако улучшение толерантности к углеводам под влиянием антидиабетического лекарственного препарата фенформина ставит под сомнение роль увеличения доли проинсулина в возрастном снижении толерантности к углеводам);

4) изменение механизма действии инсулина после связывания с рецепторами клеток-мишеней. Сочетание алиментарной гипергликемии и гиперинсулинемии ведет к развитию ожирения, что увеличивает липолиз и использование НЭЖК в качестве энергетического субстрата (см. Обмен веществ и энергии, в процессе старения).

Это еще более ухудшает утилизацию глюкозы в мышечной ткани и стимулирует глюконсогенез. В свою очередь, избыток- в крови НЭЖК и инсулина ведет к увеличению синтеза в печени триглицеридов (см. Жиры) и холестерина (см.)’ и соответственно к увеличению концентрации в крови липопротеидов очень низкой и низкой плотности (см.

ускоренный метаболизм

Липопротеиды). Это создает условия для развития атеросклероза, снижения активности иммунитета, а также, по-видимому, является одной из причин возрастного увеличения частоты возникновения рака. Поэтому выяснение причин включения .механизмов, приводящих к возрастному снижению толерантности тканей к углеводам, является столь важным.

Углеводный обмен в облученном организме

Библиогр.: Бадалян Л. О., Таболин В. А. и Вельтищев Ю. Е. Наследственные болезни у детей, М., 1971; Видершайн Г. Я. Биохимические основы гликозидозов, М., 1980; Гормональная регуляция функций детского организма в норме и патологии, под ред. М. Я. Студеникина и др., с. 33, М., 1979; Дильман В. М. Трансформация программы развития в механизм возрастной патологии, Элевационная модель возрастной патологии и естественной смерти человека, Физиол. человека, т.

4, № 4, с. 579, 1978; Комаров Ф., Коровкин Б. Ф. и Меньшиков В. В. Биохимические исследования в клинике, с. 407, Л., 1981; Mецлер Д. Биохимия, пер. с англ., т. 2, М., 1980; Рачев Л., Тодоров Й. и Статева С. Обмен веществ в детском возрасте, пер. с болг., с. 68, 266, София, 1967; Розенфельд Е. Л.

Молекулярная патология обмена углеводов, в кн.: Моле к. основы патол., под ред. В. Н. Ореховича, с. 80, М., 1966; Розенфельд Е. Л. и Попова И. А. Гликогеновая болезнь (биохимические основы), М., 1979; Справочник по функциональной диагностике в педиатрии, под ред-КЗ. Е. Вельтищева и Н. С. Кисляк, с. 107, М., 1979; Уайт А. и др.

Основы биохимии, пер. с англ., т. 2, М., 1981; Черкасова Л. С. и Миронова Т. М. Влияние ионизирующей радиации на ферменты углеводного обмена, Радиобиология, т. 16, в. 5, с. 657, 1976; Biochemistry of carbohydrates, ed. bv W. J. Whelan, L., 1975; Carbohydrate metabolism and its disorders, ed. by F. Dickens a. o., v. 1 — 2, L. — N. Y., 1968; H a v W. W.

E. Л. Розенфельд (биохимия и патология углеводного обмена), В. М. Дпльман, Ю. А. Князек (нед.), А. В. Никольский (рад.).