Глюкоза и метаболиты углеводного обмена. Гомеостаз глюкозы. Лабораторная оценка

Глюкоза и метаболиты углеводного обмена. Гомеостаз глюкозы. Лабораторная оценка.

                                 И.А. Новикова

Этапы метаболизма углеводов

nРасщепление поступающих с пищей полисахаридов (крахмал, гликоген) и дисахаридов (сахароза, лактоза) в двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике до моносахаридов.

nВсасывание моносахаридов (преимущественно глюкоза, меньше фруктоза, галактоза, пентоза) в кишечнике → поступление в систему воротной вены.

nОбразование гликогена из моносахаридов – гликогеногенез (ферменты фосфоглюкомутаза и гликогенсинтетаза). Частично гликоген может образовываться из молочной и пировиноградной кислоты.

Этапы метаболизма углеводов (продолжение)

4. Распад гликогена в печени с образованием глюкозы – гликогенолиз (фермент  активная фосфорилаза – фосфорилаза А).

5. Процесс глюконеогенеза – образование глюкозы из неуглеводных продуктов – аминокислот, пировиноградной и молочной кислоты и др.

6. Расщепление глюкозы в тканях и органах до молочной и ПВК, а затем в цикле Кребса до конечных продуктов CO₂ и Н₂О с освобождением энергии.

Основные пути распада глюкозы

nанаэробный путь (без потребления кислорода)

nаэробный  - прямое окисление глюкозы

Ключевые ферменты гликолиза – гексокиназа и глюкокиназа. Обеспечивают фосфорилиро-вание глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата.

Гексокиназа фосфорилирует и другие гексозы (фруктозу и галактозу), обнаруживается во всех органах.

Глюкокиназа фосфорилирует только глюкозу. Содержится в печени. Активность регулируется инсулином.

Выделение глюкозы

Через клубочки почек с провизорной мочой с последующей полной реабсорбцией в канальцах нефронов.

Почечный порог для глюкозы– 8-9 ммоль/л (при превышении глюкоза поступает в мочу).

Синтез и распад гликогена

Накопление:

Øв печени (до 6% от массы печени). Использование для нужд всего организма.

Øв скелетных мыщцах (около 1% от массы мыщц). Использование только для работы мышц. 

Синтез гликогена (гликогенез):

Распад гликогена (гликогенолиз)

Анаэробный гликолиз

Распад глюкозы без потребления кислорода. Происходит в цитозоле клетки. Биологическое значение – образование богатых энергией фосфорных соединений.

Общая схема:

Глюкоза → пируват → лактат + 50 ккал

Аэробный метаболизм глюкозы

nКлассический путь (цикл трикарбоновых кислот). Схема: глюкоза → пируват → ацетил-КоА → Н₂О + СО₂ (в цикле Кребса). Происходит в митохондриях.

nПентозофосфатный цикл

Протекает в цитозоле клетки. Схема: глюкозо-6-фосфат → рибозо-6-фосфат→ глюкозо-6-фосфат + НАДФН. Биологическое значение: обеспечивает организм восстановленным НАДФН, поставляет пентозофосфаты для синтеза нуклеиновых кислот.

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

Синтез глюкозы из неуглеводных продуктов, прежде всего из молочной и пировиноградной кислоты. Предшественниками в глюконеогенезе  могут любые соединения, превращающиеся при катаболизме в пируват или один из промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот.

Большинство стадий глюконеогенеза представляет собой обращение реакций гликолиза.

Регуляция уровня глюкозы в крови

Основные регуляторы уровня глюкозы в крови – инсулин и глюкагон, контринсулярные гормоны.

Инсулин

Инсулин – полипептид (53 аминокислоты). Синтезируется в бетта-клетках островков Лангерганса.

Стимуляция секреции: аминокислоты, жирные кислоты, кетоновые тела, глюкагон, секретин.

Подавление секреции: адреналин,  норадреналин.

Действие инсулина на уровень глюкозы (продолжение)

Снижает уровень глюкозы в крови через следующие механизмы:

nактивирует белки-переносчики глюкозы через мембрану клетки.

nактивирует гликогенсинтетазу (накопление гликогена).

nингибирует фосфорилазу (задерживает распад гликогена в печени).

nтормозит глюконеогенез, уменьшая распад белка и повышая его синтез

nспособствует превращению глюкозы в жиры.

nстимулирует пентозный цикл окисления глюкозы.

Глюкагон

Полипептид (23 аминокислоты). Синтезируется в альфа-клетках островков Лангерганса.

Увеличивает уровень глюкозы в крови через следующие механизмы:

nАктивирует фосфорилазу, усиливая распад гликогена в печени с образованием глюкозы и поступлением ее в плазму (при голодании)

nАктивирует процесс глюконеогенеза

Лабораторные тесты для характеристики углеводного обмена

vУровень глюкозы в крови

vУровень глюкозы в моче

vКетоновые тела в моче

vD-3-гидроксибутират в сыворотке

vТест на толерантность к глюкозе

vГликированный гемоглобин

vФруктозамин

vУровень инсулина в крови

Глюкоза в крови

vГлюкоза равномерно распределена между клетками и плазмой с некоторым превышением ее концентрации в плазме (на 10-15%).

vАртериальная кровь > венозная кровь > капиллярная кровь.

vПри хранении сыворотки крови над сгустком или плазмы над эритроцитами концентрация глюкозы быстро снижается вследствие гликолиза. Поэтому необходимо не позднее 1 часа отделить осадок, либо капиллярную кровь стабилизировать ТХУ. При этом стабильный уровень глюкозы сохраняется в течение 24 часов

Содержание глюкозы в крови и моче

Норма:

в капиллярной крови 2,5-2,75-6,2 ммоль/л

в венозной – 3,3-6,2 ммоль/л

6,3-6,4 ммоль/л - пограничное состояние.

В суточной моче  - не более 0,5-1,1 ммоль/л (качественными пробами не улавливается).

Лабораторные методы определения глюкозы

ØРедуктометрический (Хагедорна-Иенсена)

ØКолориметрический (с ортотолуидиновым реактивом)

ØЭнзиматические методы:

nГлюкозооксидазный (окисление глюкозы кислородом воздуха в присутствии глюкозооксидазы сообразованием перексиси, которую выявляют восстановленным хромогеном)

nГексокиназный (основан на оптическом тесте Варбурга). Дорогой, является референтным методом.