на начальном этапе углеводного обмена в организме человека происходит что

Что представляет из себя углеводный обмен в организме?

В правильном питании и распределении баланса нутриентов не последнюю роль играют именно углеводы. Люди, которым небезразлично собственное здоровье, знают, что сложные углеводы предпочтительнее простых. И что лучше употреблять еду для более длительного переваривания и подпитки энергией на протяжении дня. Но почему именно так? Чем различаются процессы усвоения медленных и быстрых углеводов? Почему сладости стоит употреблять только для закрытия белкового окна, а мед лучше есть исключительно на ночь? Чтобы ответить на эти вопросы, подробно рассмотрим обмен углеводов в организме человека.

Для чего нужны углеводы

Помимо поддержания оптимального веса, углеводы в организме человека выполняют огромный фронт работы, сбой в которой влечет не только возникновение ожирения, но и массу других проблем.

Основными задачами углеводов является выполнение следующих функций:

Для нас главными источниками углеводов являются те молекулы, которые мы получаем с продуктами питания: крахмал, сахароза и лактоза.

Этапы расщепления сахаридов

Прежде чем рассматривать особенности биохимических реакций в организме и влияние метаболизма углеводов на спортивные результаты, изучим процесс расщепления сахаридов с их дальнейшим превращением в тот самый гликоген, который так отчаянно добывают и тратят спортсмены во время подготовки к соревнованиям.

Этап 1 – предварительное расщепление слюной

В отличие от белков и жиров, углеводы начинают распадаться почти сразу после попадания в полость рта. Дело в том, что большая часть продуктов, поступающих в организм, имеет в своем составе сложные крахмалистые углеводы, которые под воздействием слюны, а именно фермента амилазы, входящей в ее состав, и механического фактора расщепляются на простейшие сахариды.

Этап 2 – влияние желудочной кислоты на дальнейшее расщепление

Здесь вступает в силу желудочная кислота. Она расщепляет сложные сахариды, которые не попали под воздействие слюны. В частности, под действием ферментов лактоза расщепляется до галактозы, которая в последствии превращается в глюкозу.

Этап 3 – всасывание глюкозы в кровь

На этом этапе практически вся ферментированная быстрая глюкоза напрямую всасывается в кровь, минуя процессы ферментации в печени. Уровень энергии резко повышается, а кровь становится более насыщенной.

Этап 4 – насыщение и инсулиновая реакция

Под воздействием глюкозы кровь густеет, что затрудняет её перемещение и транспортировку кислорода. Глюкоза замещает кислород, что вызывает предохранительную реакцию – уменьшение количества углеводов в крови.

В плазму поступает инсулин и глюкагон из поджелудочной железы.

Первый открывает транспортные клетки для перемещения в них сахара, что восстанавливает утраченный баланс веществ. Глюкагон в свою очередь уменьшает синтез глюкозы из гликогена (потребление внутренних источников энергии), а инсулин “дырявит” основные клетки организма и помещает туда глюкозу в виде гликогена или липидов.

Этап 5 – метаболизм углеводов в печени

На пути к полному перевариванию углеводы сталкиваются с главным защитником организма – клетками печени. Именно в этих клетках углеводы под воздействием специальных кислот связываются в простейшие цепочки – гликоген.

Этап 6 – гликоген или жир

Печень способна переработать только определенное количество моносахаридов, находящихся в крови. Возрастающий уровень инсулина заставляет её делать это в кратчайшие сроки. В случае, если печень не успевает перевести глюкозу в гликоген, наступает липидная реакция: вся свободная глюкоза путём её связывания кислотами превращается в простые жиры. Организм делает это с целью оставить запас, однако в виду нашего постоянного питания, “забывает” переварить, и глюкозные цепочки, превращаясь в пластические жировые ткани, транспортируются под кожу.

Этап 7 – вторичное расщепление

В случае, если печень справилась с сахарной нагрузкой и смогла превратить все углеводы в гликоген, последний под воздействием гормона инсулина успевает запастись в мышцах. Далее в условиях недостатка кислорода расщепляется назад до простейшей глюкозы, не возвращаясь в общий кровоток, а сохраняясь в мышцах. Таким образом, минуя печень, гликоген поставляет энергию для конкретных мышечных сокращений, повышая при этом выносливость (источник – “Википедия”).

Именно этот процесс зачастую называют «вторым дыханием». Когда у спортсмена большие запасы гликогена и простых висцеральных жиров, превращаться в чистую энергию они будут только в отсутствии кислорода. В свою очередь спирты, содержащиеся в жирных кислотах, простимулируют дополнительное расширение сосудов, что приведет к лучшей восприимчивости клеток к кислороду в условиях его дефицита.

Особенности метаболизма по ГИ

Важно понимать, почему углеводы разделяются на простые и сложные. Все дело в их гликемическом индексе, который определяет скорость распада. Это, в свою очередь, запускает регуляцию обмена углеводов. Чем проще углевод, тем быстрее он попадет в печень и тем выше вероятность его превращения в жир.

Примерная таблица гликемического индекса с общим составом углеводов в продукте:

© IrinaPotter — depositphotos.com. Гликемический индекс продуктов

Особенности метаболизма по ГН

Однако даже продукты с высоким гликемическим индексом не способны нарушить обмен и функции углеводов так, как это делает гликемическая нагрузка. Она определяет, насколько сильно печень загрузится глюкозой при употреблении этого продукта. При достижении определенного порога ГН (порядка 80-100), все калории, поступающие сверх нормы, будут автоматически конвертироваться в триглицериды.

Примерная таблица гликемической нагрузки с общей калорийностью:

© designer491 — depositphotos.com. Расчет гликемической нагрузки

Инсулиновая и глюкагоновая реакция

В процессе потребление любого углевода, будь то сахар или сложный крахмал, организм запускает сразу две реакции, интенсивность которых будет зависеть от ранее рассмотренных факторов и в первую очередь, от выброса инсулина.

Важно понимать, что инсулин всегда выбрасывается в кровь импульсами. А это значит, что один сладкий пирожок для организма так же опасен, как 5 сладких пирожков. Инсулин регулирует густоту крови. Это необходимо, чтобы все клетки получали достаточное количество энергии, не работая в гипер- или гипо- режиме. Но самое главное, от густоты крови зависит скорость её движения, нагрузка на сердечную мышцу и возможность транспортировки кислорода.

Выброс инсулина – это естественная реакция. Инсулин дырявит все клетки в организме, способные воспринимать дополнительную энергию, и запирает её в них. В случае, если печень справилась с нагрузкой, в клетки помещается гликоген, если печень не справилась, то в те же клетки попадают жирные кислоты.

Таким образом, регуляция углеводного обмена происходит исключительно благодаря выбросам инсулина. Если его недостаточно (не хронически, а одноразово), у человека может возникнуть сахарное похмелье – состояние, при котором организм требует дополнительной жидкости для увеличения объемов крови, и разжижения её всеми доступными средствами.

Вторым важным фактором на этом этапе обмена углеводов выступает глюкагон. Этот гормон определяет, нужно ли печени работать с внутренними источниками или с внешними.

Под воздействием глюкагона печень выпускает готовый гликоген (не распавшийся), который был получен из внутренних клеток, и начинает собирать из глюкозы новый гликоген.

Именно внутренний гликоген инсулин и распределяет по клеткам в первое время (источник – учебник “Спортивная биохимия”, Михайлов).

© VectorMine — depositphotos.com. Регуляция уровня сахара в крови

Последующее распределение энергии

Последующее распределение энергии углеводов происходит в зависимости от типа сложения, и тренированности организма:

Рецепты для здорового питания

Энергетический обмен – процесс, в котором участвуют углеводы. Важно понимать, что даже в отсутствии прямых сахаров, организм все равно будет расщеплять ткани до простейшей глюкозы, что приведет к уменьшению мышечной ткани или жировой прослойки (в зависимости от типа стрессовой ситуации).

Эксперт проекта. диагностика, лечение, первичная, вторичная профилактика заболеваний почек, суставов, сердечно-сосудистой системы; дифференциальная диагностика заболеваний различных органов и систем; рекомендации по диетическому питанию, физическим нагрузкам, лечебной физкультуре, подбор индивидуальной схемы питания.

«Борись, как будто бы от этого зависит твоя жизнь»: олимпийские надежды Тиа-Клер Туми

Источник

Углеводный обмен

Совокупность процессов, протекающих в организме человека, включающих превращение моносахаридов и их производных, гомо-, гетерополисахаридов и различных углеводсодержащих биополимеров носит название углеводного обмена. Его результатом является снабжение организма энергией, осуществление межмолекулярных взаимодействий и процессов передачи биологической информации.

Этапы углеводного обмена

Процесс включает в себя:

Причины нарушения углеводного обмена и связанные с ним заболевания

Расстройства метаболизма углеводов делятся:

Группа нарушений углеводного обмена — гипогликемии, могут быть обусловлены:

Расстройства углеводного обмена в виде гликогенозов развиваются по причине мутаций генов, которые кодируют синтез ферментов расщепления либо образования гликогена. К таким заболеваниям относят болезнь Гирке, болезнь Помпе, болезнь Андерсена, болезнь Таруи, болезнь Хага и др.

Нарушения углеводного обмена группы гексоземий включают в себя галактоземию врожденного или наследственного характера, а также фруктоземию с врожденной непереносимостью фруктозы, возникающую по причине недостаточности альдолазы В.

Гипергликемии — расстройства углеводного обмена, которые развиваются по таким причинам:

Сахарный диабет — распространенное нарушение углеводного обмена. Подразделяется на инсулинзависимый и инсулиннезависимый. Причинами сахарного диабета считаются:

Лечение и профилактика нарушений углеводного обмена

Терапия направлена на нормализацию метаболизма углеводов в организме. Лечение разрабатывается индивидуально исходя из типа и выраженности патологии углеводного обмена.

Профилактика нарушений метаболизма заключается в правильном сбалансированном питании, своевременном лечении возникающих заболеваний печени, почек, эндокринных желез.

Узнать индивидуальные риски по развитию болезней, связанных с углеводным обменом, позволяет генетическое тестирование. В медико-генетическом центре «Геномед» можно пройти исследование «Наследственные нарушения обмена веществ».

Источник

Нарушение углеводного обмена

Понижение глюкозы в крови до 2.2 ммоль/л может спровоцировать судороги и нарушения сознания, человек может впасть гликемическую кому. При незначительном отклонении от нормы больной будет испытывать недомогание, а также снизится его работоспособность.

Причины нарушения углеводного обмена

Основными причинами нарушений процессов, связанных с углеводным обменом, могут стать:

Симптомы нарушения углеводного обмена

При нарушении разных видов углеводного обмена наблюдается снижение глюкокиназы. Возрастает активность глюко-фосфатазы, следовательно, глюкофосфат поступает в кровь в виде глюкозы. Через мембраны клеток глюкоза практически не проходит, вследствие чего она не способна усваиваться тканями. Ускоряется глюконеогенез (образование глюкозы из пирувата, лактата, амиокислот жирных веществ и др.).

Человек при пониженном уровне глюкозы в крови чувствует общую слабость, быстро утомляется, ему тяжело выполнять обычную ежедневную работу. При сильных отклонениях от нормы начинаются судороги, помутнения сознания. Самый страшный симптом этого заболевания – гликемическая кома.

Диагностика нарушения углеводного обмена

Чтобы правильно диагностировать заболевание, вам необходимо обратиться к врачу, который предложит вам пройти следующие анализы и обследования:

Врач, который специализируется на нарушениях углеводного обмена, – эндокринолог.

Лечение нарушений углеводного обмена

Для восстановления углеводного обмена можно воспользоваться медикаментозным лечением – препаратами, которые снижают сахар в крови. Это бигуаниды, ингибиторы альфа-глюкозидаза. Однако препараты не принесут пользы, если вы не будете соблюдать правильный режим жизни. Сюда входят: правильное питание, физические нагрузки, сахароснижающая терапия.

Профилактика нарушений углеводного обмена

В связи с нарушением обмена веществ могут развиться довольно сложные и серьезные заболевания, поэтому необходимо предпринять все меры для того, чтобы нарушения не начали развиваться. В первую очередь необходимо сбалансированно и правильно питаться. Это основной залог здоровья. Также существует множество витаминных препаратов, биологических пищевых добавок. Если вы – сладкоежка, от продуктов, содержащих много глюкозы, придется отказаться. Оптимальное употребление воды – 2 л в день.

Источник

УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН

УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН — совокупность процессов превращения моносахаридов и их производных, а также гомополисахаридов, гетерополисахаридов и различных углеводсодержащих биополимеров (гликоконъюгатов) в организме животных, в т. ч. у человека. В результате У. о. происходит снабжение организма энергией (см. Обмен веществ и энергии), осуществляются процессы передачи биол. информации и межмолекулярные взаимодействия, обеспечиваются резервные, структурные, защитные и другие функции углеводов (см.). Синтез цепей углеводных полимеров часто приводит к образованию ветвистых и крайне разнообразных структур, к-рые могут быть ответственными за процессы морфогенеза, специфической адгезии и контактного торможения клеток и определяют особенности детерминант различных группоспецифических веществ (см.). Углеводные компоненты многих веществ, напр. гормонов (см.), ферментов (см.), транспортных гликопротеидов (см.), являются маркерами этих веществ, благодаря к-рым они «узнаются» специфическими рецепторами плазматических и внутриклеточных мембран.

Содержание

Синтез и превращения глюкозы в организме

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.).

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 —>6-фосфоглюконолактон —> рибулозо-5-фосфат—>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.).

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).

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.). Известны альфа-, бета- и гамма-амилазы (альфа-глюкозидазы). В зависимости от локализации в клетке различают кислые (лизосомные) и нейтральные альфа-глюкозидазы.

Синтез и распад углеводсодержащих соединений

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). Лизосомные (кислые) гликозидазы отличаются от нейтральных не только локализацией в клетках, оптимальным для их действия значением pH и мол. весом (массой), но и электрофоретической подвижностью и рядом других физико-химических свойств.

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

Взаимопревращения углеводов в организме

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). Образование фруктозы (напр., в семенных пузырьках) происходит из глюкозы, промежуточным продуктом в этом случае является сорбитол. Источником аминосахаров (см. Аминосахара) служат фруктозо-6-фосфат и глутамин: фруктозо-6-фосфат + глутамин = глюкозамин-6-фосфат + глутаминовая к-та.

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.

Транспорт углеводов

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.

Регуляция углеводного обмена

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.).

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

Патология углеводного обмена

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.) может являться симптомом различных болезней и патол. состояний, причем особенно уязвимым в этом отношении является мозг: следствием гипогликемии могут быть необратимые нарушения его функций.

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. Ранняя диагностика галактоземии чрезвычайно важна, т. к. может позволить избежать поражения ц. н. с. и развития катаракты. Исключение из пищи галактозы и соответствующая диетотерапия, применяемая в ранний период заболевания, дают выраженный терапевтический эффект.

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.

Клин, картина гликогенозов часто сходна с клин, картиной других заболеваний. Так, напр., нек-рые гликогенозы печеночной формы напоминают хрон. гепатит (см.), болезнь Гоше (см. Гоше болезнь), опухоли печени. Гликогенозы мышечной формы нередко сходны с прогрессирующей мышечной дистрофией и миопатиями различного происхождения (см. Миопатия), а гликогенозы генерализованной формы — с фиброэластозом эндокарда, миокардитом. В связи с этим диагностика гликогенозов не может быть основана только на клин, наблюдениях и требует специальных биохим. исследований. Окончательный диагноз заболевания может быть поставлен только после выявления энзиматического дефекта в ткани, полученной при биопсии пораженного органа. Лишь после установления диагноза возможно правильное лечение, различное при разных типах гликогеиоза. При генерализованной форме заболевания лечение пока не эффективно. При высокой степени риска рождения детей с такой патологией необходима пренатальная диагностика (см. Медико-генетическая консультация). Пренатальная диагностика генерализованных форм гликогенозов основана на определении активности соответствующих ферментов в культуре клеток амниотической жидкости беременных женщин с подозрением на носительство заболевания.

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. В зависимости от того, какое соединение аномально накапливается в организме, различают гликолипидозы, гликопротеинозы, мукополисахаридозы (см.). Многие лизосомные гликозидазы, дефект к-рых лежит в основе наследственного нарушения

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. Выделение этих соединений из мочи и их идентификация используются для диагностики болезней накопления. Определение активности фермента в культуре клеток из амниотической жидкости, получаемой при амниоцентезе при подозрении на болезнь накопления, позволяет ставить пренатальный диагноз.

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. В организме существует прямая связь между У. о. и обменом белков (см. Азотистый обмен), липидов (см. Жировой обмен) и минеральных веществ (см. Минеральный обмен).

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.

Особенности углеводного обмена у детей

Состояние У. о. у детей в норме определяется степенью зрелости эндокринных механизмов регуляции и функций других систем и органов. В поддержании гомеостаза плода важную роль играет поступление к нему глюкозы через плаценту. Количество глюкозы, поступающей через плаценту к плоду, непостоянно, т. к. ее концентрация в крови матери может изменяться несколько раз в день. Изменение величины соотношения инсулин/глюкоза у плода может вызвать у него острые или длительные нарушения обмена веществ. В последнюю треть внутриутробного периода у плода значительно увеличиваются запасы гликогена в печени и мышцах, в этот период гликогенолиз и глюконеогене з уже имеют для плода существенное значение и как источник глюкозы.

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.) — лактата и более высокая, чем у взрослых, активность лактатдегидрогеназы (см.) в крови. Значительная часть глюкозы у плода окисляется по пентозофосфатному пути.

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. Содержание глюкозы в крови достигает возрастной нормы у доношенных новорожденных к 10 — 14-му дню жизни, а у недоношенных детей устанавливается лишь к 1 — 2-му месяцу жизни.

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.) отмечают уплощение гликемической кривой после нагрузки крахмалом, дисахаридами и моносахаридами, а у детей раннего возраста с острыми энтероколитами и соледефицитным состоянием во время эксикоза наблюдают склонность к гипогликемии.

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. у плода и новорожденного (см. Диабет сахарный) диктует необходимость тщательной компенсации заболевания у матери на всем протяжении беременности и родов.

Изменение углеводного обмена в процессе старения

Начиная с 20—25 лет, нарушается толерантность к глюкозе, т. е. скорость ее использования тканями снижается. Снижение скорости утилизации глюкозы сочетается с увеличением в крови концентрации инсулина поело приема пищи. Этот процесс происходит быстрее у мужчин; у женщин до 40—-49 лег снижение толерантности периферических тканей к глюкозе развивается медленнее, но к 60 — 69 годам эти показатели у лиц обоего пола сравниваются.

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.

Углеводный обмен в облученном организме

При воздействии ионизирующего излучения в дозах, вызывающих у экспериментальных животных острую лучевую болезнь (см.), возникают нарушения У. о., зависящие от радиочувствительности (см.) и физиол. особенностей отдельных тканей. К числу таких изменений относится увеличение содержания гликогена в печени с двумя пиками подъема содержания гликогена — на 1—2-е и 9—14-е сутки после облучения (ем.). Основной причиной аномального усиления отложения гликогена в печени является усиление глюконеогенеза в результате облучения, несмотря на то что в течение нескольких суток после облучения увеличивается активность ключевых ферментов гликолиза — гексокиназы, фосфофруктокиназы, глюкозофосфатизомеразы. Наряду с этим наблюдают торможение окислительного декарбоксилирования пирувата в цикле трикарбоновых к-т (см. Трикарбоновых кислот цикл). Тем не менее в ранний период острой лучевой болезни для печеночной ткани характерно изменение У. о. преимущественно по анаболическому типу. Параллельно увеличению содержания гликогена в печени в крови облученных животных повышается концентрация глюкозы. Пострадиационная гипергликемия обусловлена изменением гормонального фона в облученном организме. Окисление глюкозы до CO2 при этом значительно снижено. Гликемическая кривая после нагрузки глюкозой весьма характерна: выявляют двугорбостъ гликемической кривой и псевдодиабетическую задержку ее снижения. Инсулин только в максимальных дозах вызывает нормализацию окисления глюкозы, что свидетельствует о пониженной способности тканей утилизировать глюкозу. У. о. в радио резистентных тканях (скелетные мышцы, сердечная мышца, головной мозг, кожа, кости) при действии ионизирующего излучения не претерпевает существенных изменений. В лимфоидной ткани отмечают угнетение пентозо-фосфатного пути окисления глюкозы. В костном мозге происходит перестройка взаимосвязи между гликолизом и пентозофосфатным путем, увеличивается активность транскетолазы в сторону повышения синтеза фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3-фосфата. Активность глюкозо-6-фосфат—дегидрогеназы в течение нескольких суток после облучения резко угнетается. Т. о., в кроветворной ткани происходит ингибирование пентозофосфатного пути и интенсификация гликолиза. Большинство из указанных нарушений У. о. в тканях зависит от дозы ионизирующего излучения. При массивном однократном облучении в нелетальных дозах эти нарушения сравнительно быстро исчезают. Хрон. облучение дозами низкой мощности (см. Мощность дозы излучения) вызывает относительно слабо выраженные изменения У. о., к-рые, однако, сохраняются длительное время после прекращения лучевого воздействия. Большинство из перечисленных нарушений У. о. носит обратимый характер. В целом У. о. характеризуется высокой устойчивостью к поражающему действию ионизирующего излучения.

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. Fetal glucose metabolism, Semin. Perinat., v. 3, p. 157, 1979; P o-1 у с 1) r o n a k о s С. а. о. Carbohydrate intolerance in children and adolescents with Turner syndrome, J. Pediat., v. 96, p. 1009, 1980.

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

Источник