Углеводный обмен регуляция гормонами

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.

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. Мембранный транспорт сахаров изучен лучше in vitro (на суспензиях эритроцитов, препаратах различных участков кишечника, на срезах мозга, мышц и других тканей), чем in vivo. Несмотря на то что особенности этого процесса и его кинетика изучены достаточно полно, многое в нем еще неясно.

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.).

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 Са 2+ -связывающим белком — кальмодулином.

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.

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. В зависимости от появления первых симптомов различают раннюю, юношескую и взрослую формы нек-рых типов заболевания. У одного и того же больного множественные ферментные дефекты наблюдаются редко. Гликогенозы относят к так наз. болезням накопления.

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.

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. 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. Прежнее объяснение этого возрастного феномена, связывающее его с истощением продукции инсулина, утратило свое значение; новые объяснения пока еще носят гипотетический характер.

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 статьи: http://xn--90aw5c.xn--c1avg/index.php/%D0%A3%D0%93%D0%9B%D0%95%D0%92%D0%9E%D0%94%D0%9D%D0%AB%D0%99_%D0%9E%D0%91%D0%9C%D0%95%D0%9D

Какие гормоны регулируют уровень глюкозы (сахара) в крови: снижение и повышение содержания

Способность поддерживать стабильный уровень глюкозы в крови жизненно-необходимое условие, так как для организма она используется в качестве главного, а иногда и единственного источника энергии. Работа мозга при концентрации глюкозы в крови ниже 3 ммоль/л и выше 30 ммоль/л нарушается, человек теряет сознание, впадает в коматозное состояние.

Регуляция уровня сахара в крови зависит от баланса между поступлением глюкозы из пищи и работы эндокринной системы по ее утилизации и образованию. Снижает уровень сахара инсулин, а повышают глюкагон, катехоламины, кортикостероиды, половые гормоны и гормоны щитовидной железы.

Изменение равновесия гормональной системы или неправильное питание приводят к обменным заболеваниям, при которых развиваются сосудистые, неврологические, почечные, печеночные и пищеварительные патологии.

Как организм поддерживает стабильный уровень глюкозы?

Управление гликемией (содержанием глюкозы в крови) зависит от нескольких физиологических процессов. Повышение происходит после приема пищи, так как в желудке и кишечнике всасываются в кровь низкомолекулярные углеводы, к которым относятся моносахариды. Таким образом глюкоза и фруктоза могут сразу же повысить уровень сахара после употребления в пищу.

Для сложных углеводов нужно действие фермента амилазы, которая расщепляет их до молоекул глюкозы. Дисахариды – лактоза (из молочных продуктов) и сахароза (все продукты с сахаром) расщепляются быстро, а полисахариды (крахмал, целлюлоза, пектин) медленнее.

Уровень гликемии регулируется также образованием молекул глюкозы из аминокислот и глицерина, а также молочной кислоты. Такие процессы происходят в печени и частично в корковом слое почек. Избыточное количество глюкозы превращается в жир или гликоген для аккумуляции энергии.

При недостаточном уровне глюкозы организм начинает использовать запасы гликогена и жира из депо в печени, мышцах и жировой ткани.

Снижение уровня глюкозы происходит при повышении температуры, физических нагрузках, стрессах. Это также может быть связано с большими дозами инсулина или других сахароснижающих лекарственны препаратов, слишком строгой диетой, голоданием.

Повышенный уровень глюкозы в крови называется гипергликемией и возникает чаще всего при недостатке инсулина, а также если нарушена связь между ним и рецепторами в тканях мышц, печени или жировой. При поступлении пищи, содержащей углеводы, в норме происходит выброс инсулина для ее усвоения – транспортировки молекул глюкозы внутрь клеток для переработки.

При сахарном диабете это не происходит, и глюкоза остается циркулировать в крови, вызывая симптомы типичные для диабета: повышенную жажду, обильное мочеиспускание, повышенный аппетит, зуд кожи, слабость. Установлено, что кроме сахарного диабета повышение уровня глюкозы в крови может быть при таких состояниях:

1. Повышенная функция щитовидной железы – тиреотоксикоз.
2. Болезни надпочечников и гипофиза.
3. Вирусные инфекции.
4. Заболевания поджелудочной железы.
5. Аутоиммунные болезни.
6. Патологии печени и почек.

Кроме заболеваний гипергликемию вызывают курение, прием кофеинсодержащих напитков, энергетиков, мочегонных препаратов, гормонов (эстрогена, преднизолона, тироксина).

Измерить количество глюкозы в крови можно глюкометром в домашних условиях или в лаборатории. Обычно для этого рекомендуется сдать кровь после 8 -часового перерыва в приемах пищи. Проводят также исследование на толерантность к глюкозе для выявления скрытого диабета.

Устойчивость к инсулину и синдром Х

Гормон инсулин – это главный анаболик, отвечающий за нормальный обмен веществ в организме. Кроме этого, инсулин регулирует многие аспекты:

• уровень глюкозы крови;
• отложение жира.

Человек может умереть от постоянной нехватки гормона, ведь он необходим для бесперебойной доставки сахара из крови к клеткам. Они используют его в качестве топлива для нормального существования и откладывают излишки глюкозы в жировой прослойке. При необходимости накопленные триглицериды используются в качестве энергии.

В отличие от анаболического воздействия тестостерона (основного мужского гормона), который используется для наращивания мышечной массы и костей, инсулин накапливает жир.

Этот гормон достаточно мощный катализатор процессов липогенеза (превращения питательных веществ в жир) и сильный ингибитор липолиза (расщепления жиров).

Благодаря действию инсулина увеличивается процентное соотношение мышц и жира. При инсулиновой стимуляции уменьшается количество мышечных клеток и увеличивается объем подкожного жира.

При переизбытке инсулина женщина всегда будет страдать лишним весом, от которого крайне сложно избавиться, особенно в зрелом возрасте.

Как повысить уровень сахара?

Каждый больной сахарным диабетом должен знать, как ему можно отрегулировать уровень сахара в крови при его снижении, так как такое состояние может быть опасно для жизни, особенно если в это время он находится за рулем автомобиля или управляет какими-либо механизмами на производстве.

Гипогликемией страдают больные не только сахарным диабетом, но и при заболеваниях гипофиза, недостаточности выработки гормонов надпочечниками, гипотиреозе, патологиях гипоталамуса, врожденных аномалиях образования ферментов.

При длительном голодании происходит истощение запасов гликогена, что может привести к низкому сахару в крови. Это может происходить при строгих диетах, длительных религиозных постах, при высоких нарезках у профессиональных спортсменов, при беременности.

Низкий уровень сахара в крови может быть при приеме пищи с высоким гликемическим индексом. Такие состояния характерны для людей, у которых инсулин вырабатывается в повышенном количестве. После приема пищи через час развивается резкая , желание съесть сладости, выпить кофе или другие тонизирующие напитки.

При сахарном диабете на фоне приема таблеток для понижения уровня глюкозы в крови, а особенно при инсулинотерапии спровоцировать гипогликемию могут:

• Тяжелый физический труд.
• Прием алкоголя или наркотических средств.
• Дополнительный прием препаратов, содержащих липоевую кислоту, пентоксифиллин, тетрациклин, ацетилсалициловую кислоту, цитостатиков и бета-блокаторов.

Для того, чтобы повысить уровень сахара подходят таблетки глюкозы, обычный сахар, сладкий сок, мед или варенье. После того, как приступ прошел, нужно измерить уровень сахара еще через 15-20 минут, чтобы избежать его повторения. В тяжелых случаях вводится внутримышечно Глюкагон.

Резистентность к инсулину

Резистентность (устойчивость) – это такое состояние, когда отмечается повышенный уровень инсулина и сахара крови. Происходит накопление глюкозы в виде жира вместо использования ее в качестве энергии. Ввиду того, что гормон инсулин не может оказать должного воздействия на функционирующие мышечные клетки, возникает эффект неполучения необходимого объема пищи.

При этом клеткам не хватает нужного топлива, и организм постоянно получает сигналы о голоде. Это происходит несмотря на вполне достаточное содержание и уровень глюкозы в крови.

С течением времени требуются все большие объемы пищи, а ввиду большого количества инсулина происходит накопление жира в организме, постепенно появляется лишний вес и развивается ожирение. Даже уверенные попытки превращения запасов жирового депо в энергию для мышечных тканей не дают должного результата. По мере прогрессирования заболевания проблемы с весом только усугубляются.

При недостаточной чувствительности к инсулину женщина становится все полнее даже на фоне скудного питания.

Кроме этого, резистентность к инсулину провоцирует:

1. существенное ослабление защитных сил организма, вызывая повышенную подверженность инфекциям;
2. активное возникновение бляшек на стенках сосудов;
3. сердечные приступы;
4. усиленное наращивание гладких мышечных клеток в артериях, способствуя снижению притока крови к важным органам;
5. большую клейкость тромбоцитов с повышением риска образования тромбозов (тромбы могут становиться причиной смерти).

Подобные патологические процессы негативно сказываются на кровеносных сосудах. Избыток инсулина на фоне низкого содержание эстрадиола медики рассматривают как высокую вероятность развития сердечных недугов и ранних приступов.

Проблемы в организме способствуют развитию синдрома Х, особо тяжкого заболевания, вызванного проблемами в обмене веществ. Как правило, этим синдромом страдают женщины. Он повышает предрасположенность к сахарному диабету и летальному исходу.

Смертельное сочетание симптомов:

• избыточное количество инсулина;
• лишний вес, особенно на талии и животе;
• высокое артериальное давление;
• чрезмерное содержание холестерина в крови;
• повышение триглицеридов.

В интернете и медицинских журналах можно встретить иное название – синдром W. Под ним следует понимать:

1. лишний вес у женщин;
2. обхват талии больше 88 сантиметров;
3. гипертонию;
4. не проходящий стресс и чувство беспокойства.

Если показатель эстрадиола оптимален, то вероятность возникновения проблем с недостаточной чувствительностью к инсулину снижается. Это объясняется способностью женского гормона улучшать реакции инсулина в клетках организма. Нехватка его становится причиной недостаточного функционирования яичников.

Воздействие инсулина на рецепторы этого полового органа заключается в таком изменении ферментов яичников, при котором количество андрогенов увеличивается. При этом гормоны эстрадиол и эстрон не могут быть поддержаны на оптимальном уровне.

При чрезмерной концентрации андрогенов в организме женщины будет происходить нарушение гормонального фона и возникнут проблемы с инсулином. Чем больше в крови функционирует инсулина, тем активнее происходит стимуляция андрогенов, продуцированных яичниками. Этот замкнутый круг достаточно сложно разорвать, а женщина с каждым годом становится все полнее. Особенно заметна прибавка в весе у юных девушек и молодых женщин. Такой процесс повышает риск инвалидизации.

Если гормон инсулин содержится в недостаточной концентрации, то это грозит тем, что уровень глюкозы крови упадет.

Снижение сахара в крови с помощью питания

Если гипогликемию можно сразу же снимать, приняв простые углеводы, то при повышенном сахаре в крови нужно изменить весь образ жизни, чтобы поддерживать нормальный уровень глюкозы. В первую очередь изменения должны быть в питании. Правильно построенный рацион дает возможность не допустить резких перепадов сахара, что снижает риск осложнений диабета.

Если больной диабетом придерживается диеты, то ему можно постепенно снизить дозу препаратов для снижения сахара, нормализовать вес, обеспечить хорошее самочувствие и поддерживать активность и трудоспособность на долгие годы.

Кроме общих рекомендаций по питанию нужно выработать собственную систему, так как возможна индивидуальная чувствительность к отдельным группам продуктов, поэтому оптимальным вариантом является ведение пищевого дневника и выбор подходящих продуктов, ориентируясь на показания глюкометра.

Правилами составления диетического питания при сахарном диабете являются:

1. Общее количество углеводов должно быть равномерно распределено в течении дня на 3-4 приема, при этом еще 1-2 приема должно быть безуглеводными.
2. Все продукты, которые содержат сахар в чистом виде, или легко превращаются в глюкозу должны быть полностью исключены.
3. Нужно обязательно включать в меню продукты с растительной клетчаткой, нежирные белковые продукты и растительные жиры.
4. Жидкости должно быть около 1,5 литра в день, не включая первые блюда и напитки.
5. Соль ограничивается до 6 г.
6. Не рекомендуются навары из мяса, рыбы, грибов, а также все жареные блюда и жирные сорта мяса, молочных продуктов.

Для того, чтобы не вызывать подъем глюкозы нужно отказаться навсегда от любого сахара: свекольного, тростникового, коричневого, конфет, зефира, вафель, печенья, тортов и пирожных. Также под запретом находятся мучные изделия из белой муки. Сладости для диабетиков могут быть разрешены только в минимальных количествах на сахарозаменителях.

Каши из риса, манки, картофель и макаронные изделия исключаются, а остальные можно есть не больше одного раза за день. Фрукты и соки из них также ограничиваются, при этом виноград и бананы, финики и инжир не используются в питании, как и все фруктовые соки промышленного изготовления, а некислые сорта можно не более 100 г в день.

Овощи нужно стараться есть свежими или отварными, не измельчая в пюре. Преимуществами для диабетиков обладают некрахмалистые: кабачки, капуста, огурцы, зеленый болгарский перец, помидоры, молодой горошек и стручковая фасоль, грибы и баклажаны. Такие продукты как морковь, свекла и тыква могут использоваться, но не больше одного раза за день.

В качестве источника белка подходят нежирные сорта рыбы и морепродукты, реже можно включать в меню мясо, а все виды консервов, копченостей, полуфабрикатов и мясных деликатесов нужно резко уменьшить.

Эти же меры предосторожности нужно соблюдать при употреблении готовых соусов, маринадов и всех приправ в пакетах – так как в них может входить сахар. Такие продукты, как быстрорастворимые супы, каши, чипсы и снеки, а также фастфуд не включаются ни в один из рационов здорового питания.

Молочные продукты разрешаются средней жирности, сливки и сметана не должны содержать выше 15%, а творог 9% жира. Можно пить кисломолочные напитки, желательно домашнего приготовления без добавок сахара или фруктов. Разрешается включать в диетическое питание нежирные сорта твердого или мягкого сыра, кроме плавленых сыров.

Особую пользу приносят больным диабетом такие продукты:

• Черника.
• Топинамбур.
• Цикорий.
• Корица и имбирь.
• Овсяные, гречневые отруби, клетчатка.
• Семена льна.
• Фасоль.
• Грецкие орехи.

Выброс адреналина: симптомы и причины

Концентрация гормона в кровяном русле непостоянна. Быстрый ее рост наблюдается в стрессовых ситуациях, при переживаниях, высоком риске. При этом изменяется общее самочувствие и состояние организма.
Когда происходит выброс адреналина в кровь, симптомы, ощущения, связанные с этим процессом, фиксируются следующие:

• увеличение частоты сердечных сокращений (сердце начинает быстро биться);
• всплеск силы и энергии из-за прилива крови к мышцам;
• расширение глазных зрачков;
• расслабление дыхательных путей с целью большего насыщения внутренних органов кислородом;
• повышение потоотделения;
• небольшое повышение температуры тела;
• головокружение из-за повышения концентрации кислорода в крови.

Адреналин – один из гормонов, вырабатываемых в организме человека. Он выделяется надпочечниками в ситуациях, которые люди называют стрессовыми.

Иначе говоря, этот гормон помогает мобилизоваться и получить дополнительные физические и психологические возможности для преодоления возникшей ситуации. Без адреналина человек никогда не испытает тот прилив сил, который помогает справиться со всякими сложностями в этой жизни.

Как же выйти из такой ситуации, когда стрессы неизбежны и их нужно преодолевать, но при этом хочется не терять здоровье? Как снизить уровень адреналина, не теряя при этом способности активно действовать в чрезвычайных ситуациях?

Когда человек попадает в ситуацию, называемую стрессовой, ему нужно как можно быстрее найти выход, и как можно эффективнее использовать свои возможности.

Вот в этом случае надпочечники выбрасывают в кровь адреналин – мощный стимулятор мозговой деятельности, позволяющий в кратчайшее время мобилизовать все силы организма для решения возникшей проблемы.

Этот гормон позволяет на некоторое время стать «сверхчеловеком» и справиться с такой нагрузкой, психологической или физиологической, с которой вряд ли справишься в обычном состоянии.

Назначение адреналина – мобилизовать человека, «подстегнуть» его скрытые силы и возможности для того, чтобы преодолеть экстремальную ситуацию и помочь выжить в ней.

Это вещество-медиатор выделяется при опасностях, травмах, при каких-то граничных природных катаклизмах, во время спортивных соревнований и тому подобное. Чтобы происходила такая реакция, природа предусмотрела адреналиновые рецепторы, которыми снабжены все клетки человеческого тела.

Но действие адреналина ограничено по времени, поскольку его предназначение – «завести» организм, придать ему сверхсилы. Поэтому адреналин как препарат применяется в противошоковой медицине, когда нужно запустить угасающие или остановившиеся функции организма.

Причины

Выброс адреналина – это реакция на стрессовые ситуации:

• опасность,
• шоковое состояние,
• тяжёлая травма,
• неожиданное психологическое потрясение,
• экстремальная окружающая среда,
• сильная боль,
• значительное повышение или понижение температуры человеческого тела,
• занятие некоторыми видами спорта.

При некоторых диетах тоже можно наблюдать периодические адреналиновые выбросы – например, при низкоуглеводной диете. Причина состоит в том, что для организма недостаточное поступление питательных веществ – это тоже стрессовая ситуация. И он заставляет надпочечники вырабатывать адреналин в надежде, что таким образом изыщутся дополнительные ресурсы, которые помогут повысить глюкозу в крови.

Симптомы

Когда в организме происходит выброс адреналина, запускаются определённые физиологические механизмы:

• увеличивается частота и сила сердечных сокращений, что позволяет более активно и в больших объёмах «подавать» кровь в ткани;
• происходит изменение в мускулатуре сосудов;
• расслабляется мускулатура кишечника;
• расширяются зрачки.

Если адреналин выделяется в кровь на протяжении длительного времени, может наблюдаться увеличение миокарда, а также скелетных мышц. На фоне интенсивного белкового обмена может начаться истощение организма.

По субъективным ощущениям человек тоже может определить адреналиновый всплеск. Симптоматика при этом следующая:

• тахикардия,
• резкое выделение большого количества пота,
• нарушение дыхания (одышка, учащённое дыхание),
• нарушение резкости зрения из-за спазма аккомодации (хрусталик глаза теряет возможность «наводить резкость»),
• головная и сердечная боль.

При частом и бурном выделении адреналина человек начинает испытывать хроническую усталость, ему уже трудно делать рутинную работу, у него развивается бессонница. Наряду с этим наблюдается повышение болевого порога: организм становится менее чувствительным к болевым ощущениям.

Всё это крайне отрицательно сказывается на здоровье, и если человек наблюдает у себя эти симптомы – значит, пора думать о том, как понизить адреналин в крови. Если он будет постоянно выделяться, то:

• развивается гипертония;
• усиливаются процессы торможения, так как в противовес адреналину начинается выработка норадреналина для приведения организма в состояние гормонального равновесия;
• повышается риск возникновения инсульта или инфаркта у совершенно здорового человека из-за резко возрастающей нагрузки на сердце и сосуды;
• и самое страшное – может возникнуть состояние, называемое недостаточностью надпочечников, при котором возможна остановка сердца.

Кроме того, избыток адреналина оказывает на организм то же влияние, что и большие дозы алкоголя. Со всеми вытекающими последствиями.

Точно определить, имеет ли место повышенный адреналин, можно с помощью анализов крови и мочи. Точность анализа обеспечивается, если соблюсти определённые требования на протяжении трёх дней перед сдачей анализов:

• не пить,
• не курить,
• не употреблять алкоголь и лекарства, содержащие алкоголь,
• избегать стрессов и больших физических нагрузок,
• не принимать кофеин, нитроглицерин и некоторые другие препараты (доктор должен дать полный список),
• а также не есть бананы и шоколад.

Как снизить

Избежать постоянных адреналиновых выбросов и пагубного влияния адреналина на организм можно как без помощи медикаментов, так и медикаментозными способами.

Если попробовать обойтись без лекарств, то, прежде всего, нужно оградить себя от излишних стрессовых ситуаций, от ненужных повышенных нагрузок, как физиологических, так и психологических. Здесь очень уместна народная мудрость, которая гласит: не лезь на рожон. Нельзя заставлять организм всегда работать на пределе, нужно обеспечить ему полноценный отдых, сон и питание.

Обязательно нужно перейти на здоровый образ жизни с установленным режимом сна и питания.

И даже такие, казалось бы, мелочи, как обычная физзарядка каждое утро и прогулка на свежем воздухе перед сном, оказывают чрезвычайно благотворное влияние на организм.

При желании можно заняться йогой, аутотренингом. Это поможет справляться со стрессами, которых, конечно же, полностью вряд ли удастся избежать.

Если же нужно медикаментозное решение проблемы, то лекарственные препараты должен назначать только врач.

Самостоятельное медикаментозное лечение может нанести непоправимый вред здоровью, и, к тому же, лекарственные препараты могут снизить влияние адреналина, но не блокируют его выработку надпочечниками.

Поэтому гораздо лучше пить фиточаи с мятой, пустырником, а также принимать перед сном ванны с настоями трав.

Адреналин – это гормон, который вырабатывается мозговым веществом надпочечников. Адреналин содержится в различных органах и тканях, имеет непосредственное влияние на сердечно-сосудистую систему, выступает нейромедиатором в нервной системе.

Уровень адреналина в организме человека зависит от равновесия между симпатической и парасимпатической нервной системой. Гормон усиленно выделяется, когда человек попадает в стрессовую ситуацию, в результате чего можно ощутить прилив сил. Так же, при выбросе в кровь большого количества адреналина, помимо увеличения сил, появляется дрожь в руках и потовыделение.

Адреналин стимулирует мозговую деятельность, в чрезвычайных ситуациях избыток этого гормона усиливает нейронную активность, то есть заставляет человека быстро принимать решения в экстремальной ситуации. Гормон мобилизует резервы организма, тем самым помогает человеку перенести жару, холод, опасность, конфликты, адаптирует организм к неблагоприятной среде, способствует выживанию.

В основной массе клеток нашего организма есть адреналиновые рецепторы, которые являются мишенью действия гормона. Адреналин используется и в лекарственных целях. Его синтетический аналог – «Эпинефрин», используется как антишоковая терапия в клинике.

Постоянный избыток адреналина в крови опасен тяжелыми последствиями для организма.

Причины

Любые экстремальные для организма ситуации могут стать причиной выделения огромного количества адреналина в кровь. Шоковое состояние при сильных болях, травмы, стресс, непомерные физические нагрузки, низкие или высокие температуры, чувство страха и приближающейся опасности, социальные проблемы, все это ведет к увеличенному выбросу гормона в кровь.

Адреналин зашкаливает при занятиях экстремальными видами спорта, такими как прыжки с парашюта, активизируя при этом все системы организма.

Отдельным пунктом к этому разделу следует добавить опухоли. Хромаффинная опухоль – феохромоцитома – способна спонтанно выделять большое количество адреналина в кровь. Это активная гормональная опухоль надпочечниковой, или вне надпочечниковой локализации.

Симптомы

В первую очередь гормон адреналин повышает давление, что влечет за собой тахикардию, аритмию, а у людей с предрасположенностью к сердечно-сосудистым заболеваниям – стенокардию, ишемию и инфаркт миокарда. При повышенном уровне адреналина увеличиваются зрачки, появляется обильное потовыделение, тремор, увеличение силы.

При постоянных воздействиях на человека стрессовых ситуаций, выделение адреналина будет способствовать истощению организма, что приводит к крайне нежелательным последствиям, таким как бледность, похолодание кожных покровов, рвота, головная боль, головокружение, черепно-мозговое кровоизлияние, отек легких.

Как следствие истощения организма, адреналин больше не будет приносить повышение сил, а наоборот, появится чувство слабости, беспомощности, замедляются все ментальные процессы.

Механизм действия

Основные причины всплеска адреналина в крови – это тревожные состояния, стресс, шок и различные травмы. Напряжение и страх приводят к активизации гормональных процессов в гипоталамусе, происходит выделение адреналина в кровь с последующим его распространением по органам и тканям. Данная реакция позволяет в рекордные сроки повысить скорость адаптации человека к неблагоприятным условиям.

Повышение адреналина в крови сказывается на организме следующим образом:

• Сужение сосудов в мышцах скелета, органов брюшины и кожных покровах с одновременным расширением кровеносного русла в сердце и головном мозге, что приводит к увеличению количества поступающих питательных веществ и ускорению мозговой деятельности.
• Повышение артериального давления (гипертония);
• Учащение пульса и сердечных сокращений;
• Увеличивается уровень глюкозы;
• Отмечается снижение активности воспалительных и аллергических реакций;
• Усиление работоспособности;
• Снижение количества инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой;
• Увеличивается уровень кровяных пластинок и лейкоцитов, что способствует уменьшению кровотечения.

В возрасте от 18 до 90 лет количество эпинефрина в норме колеблется от 0 до 110 пг/мл при нахождении человека в горизонтальном положении и от 0 до 140 пг/мл, когда пациент стоит. В моменты приступов адреналин зашкаливает в 6-8 раз.

Источник статьи: http://dbs8.ru/lechenie-i-podderzhka/gormon-reguliruyushchij-soderzhanie-glyukozy-v-krovi.html

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:

1. Энергетическая – приблизительно 70% калорийности приходится на углеводы. Для того, чтобы реализовался процесс окисления 1 г углеводов организму требуется 4,1 ккал энергии.
2. Строительная – принимают участие в построении клеточных компонентов.
3. Резервная – создают депо в мышцах и печени в виде гликогена.
4. Регуляторная – некоторые гормоны по своей природе являются гликопротеинами. Например, гормоны щитовидной железы и гипофиза – одна структурная часть таких веществ белковая, а другая – углеводная.
5. Защитная – гетерополисахариды принимают участие в синтезе слизи, которая покрывает слизистые оболочки дыхательных путей, органов пищеварения, мочеполового тракта.
6. Принимают участие в распознавании клеток.
7. Входят в состав мембран эритроцитов.
8. Являются одними из регуляторов свертываемости крови, так как являются частью протромбина и фибриногена, гепарина (источник – учебник “Биологическая химия”, Северин).

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:

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:

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).

Последующее распределение энергии

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

1. У нетренированного человека с медленным обменом веществ. Гликогеновые клетки при снижении уровня глюкагона возвращаются в печень, где перерабатываются в триглицериды.
2. У спортсмена. Гликогеновые клетки под воздействием инсулина массово запираются в мышцах, давая запас энергии для следующих упражнений.
3. У неспортсмена с быстрым обменом веществ. Гликоген возвращается в печень, транспортируясь назад до уровня глюкозы, после чего насыщает кровь до пограничного уровня. Этим он провоцирует состояние истощения, так как несмотря на достаточное питание энергетическими ресурсами, клетки не имеют соответствующего количества кислорода.

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).

Источник статьи: http://cross.expert/zdorovoe-pitanie/bzu/obmen-uglevodov-v-organizme.html