Лабораторная диагностика нарушений обмена углеводов

Углеводы
не более 2% сухой массы тканей
(к примеру 45% белков)
Тем не менее выполняют целый ряд жизненноваж. функций (структурная, энергитическая и др)
Различают: моносахариды , олигосахариды, полисахариды.

Функции углеводов:
1. Энергитическая (окислительное их расщепление даёт организму 55-60% энергии (взр чел. в сутки необх 180г уг., 70% из них на цнс)
2.Структурная (гликопротеиды, например, рецепторы мембран клеток, гетерогликаны – гиалурон. к-та);
3.Резервная (гликаген, энергия и пластический материал, резервный углевод женского молока-гетеросахарид – лактоза)
4.Защитная (участие в иммунных реакциях, антитела);
5. Участие в синтезе нуклеиновых кислот (пентозы (рибозы и дезоксирибозы))
6. Поддержание гомеостаза (ест. ак –гепарин (гетерополисахарид), синтезируемый туч.кл. печени препятствует сверт. кр. в сосудах)
7. Обезвреживающая – создание глюкуруноидов в печени и обезвреживание токсич вешеств.)

Метаболизм углеводов складывается из
1.Расщепление в ЖКТ поступивших с пищей полисахаридов и дисахаридов до моносахаридав. Всасывание последних из кишечника в кровь.
2. Синтез и распад гликогена в тканях (печень и скелетные мышцы).
3.Анаэробное и аэробное расщепление глюкозы. Анаэробный гликолиз – 1 молекула гл. даёт 2молек. молоч. к-ты + 2 молек АТФ и 50ккал/моль (это главный путь получения энергии в отсутствии 02). Аэробное расщепление – до СО2 и Н2О через цикл Кребса +24 АТФ = 38 АТФ
4. Взаимопревращение моносахаридов (например, в семенных пузырьках или глаз. яблоках глюкоза превращается в фруктозу)
5. Аэробный метаболизм пирувата.( 1 молек. гл – пируват окисляется до – СО2 +Н20 чарез цикл Кребса и далее +38 АТФ ( большинство клеток организма)
6.Глюконеогенез ( начинается во время голодания, при истощении запасов гликогена или во время интенс. физ нагрузки в кл. печени или корковом веществе почек. Основной субстрат – пируват, лактат, глицерин, ЖК. Лактат путем Г. перерабатывается и ненакап в тканях и не развивается лактоацидоз))

Переваривание и всасывание

Дисахаридазная недостаточность

Большая часть
углеводов,
поступающих с пищей
метаболизируются
до глюкозы

Депонирование гликогена
Гликоген- гл. резервный полисахарид в орг чел. и жив. В печени и скелетных мыш. ( 70 кг – 500г) Распад Г.- гликогенолиз – различается в печени и мышцах. В печени образ. Гл.-6 фосфат, который переходит в глюкозу, а в мышцах –в лактат.

Массивные отложения гликогена в цитоплазме гепатоцитов

ПОЧЕМУ ВАЖНА ГЛЮКОЗА?
ГЛЮКОЗА
ПИРУВАТ
ЛАКТАТ
АцетилКоА
Цикл Кребса
Лактоацидоз –
прямое следствие
анаэробного
гликолиза
о2
Восстанавливается в отсутствии О2
24 АТФ
О2
а весь цикл 38АТФ

Пути поступления глюкозы в клетку
1. Активный транспорт , осуществляемый при участии Na-зависимой АТФ-азы 2. Облегченная диффузия , осуществляемая специальными белками-переносчиками , встроенными в мембрану таким образом, что они имеют сообщение и с внешней и с внутренней ее поверхностями (эритроциты)
Первый путь непосредственно с функциональной активностью инсулина не связан, а для второго инсулин является индуктором

Клетки мозга потребляют глюкозу инсулин-независимым путем

Инсулин - главный регулятор метаболизма глюкозы
Стимулирует перенос глюкозы через клеточные мембраны (жировой ткани, мышц) с помощью специальных белков переносчиков.
Ингибирует ферменты глюконеогенеза.
Активирует синтез гликогена в печени и ТГЛ.
Стимулирует гликолиз (ферментативный процесс расщепления глюкозы без потребления кислорода с образованием молочной кислоты и АТФ)
Стимулирует синтез АТФ, ДНК, РНК, что проявляется ускоренной пролиферацией клеток.

инсулин

Рецептор инсулиа
Включает 2 субъединицы альфа и бетта, связанных дисульф. Мостиками.
Альфа суб. – осуществляет связывание И.
Бетта – трансмембранный белок, осущ. преобразование сигнала. Цитоплазматическая его часть обладает тирозинкиназной активностью
ВЫПОЛНЯЕТ
1.Специфично распознаёт молекулы И
и свзывания с ним.
2. Опосредует передачу сигнала ,
направленного на активацию внутрикл.
обменных проц.
3 Осуществляет эндоцитоз – погружение
внутрь клетки всего комплекса.

Потребление глюкозы
60%
20%

Важность поддержания нормального уровня глюкозы в крови
Нормальное функционирование мозга (не менее 3 ммоль/л)
Превышение концентрации ведет к относительной дегидратации
Превышение почечного порога приводит к глюкозурии, потере источника энергии

Референтные значения содержания глюкозы натощак
Сыворотка или плазма 3,8 – 6,1 ммоль/л
Цельная кровь 3,3 – 5,5 ммоль/л
В артериальной крови содержание выше, чем в венозной

регулирование содержания глюкозы сложный мультиорганный процесс
Пищеварительная система
Абсорбция глюкозы
Гормоны-инкретины
Центральная нервная система
Прием пищи и насыщение
Гормональная регуляция
Поджелудочная железа
β-клетки: cекреция инсулина
α-клетки: cекреция глюкагона
Периферические ткани-мишени
Захват и утилизация глюкозы мышечной и жировой тканью
Глюконеогенез

Гормональный контроль концентрации глюкозы в крови

Причины патологических изменений уровня глюкозы в крови
Недостаток или избыток
одного из гормонов, участвующих в регуляции
этого процесса.

Сахарный диабет –
группа метаболических заболеваний,
характеризующихся гипергликемией,
которая является результатом
дефектов секреции инсулина,
действия инсулина
или обоих этих факторов
(ВОЗ, 1999).

Краткая история диабетологии
X век Аравия
Авиценна. Его труды содержали клинические определения, включая сладкую мочу, описание гангрены и импотенции как осложнений диабета
XVII век Англия
Томас Уиллис упоминал: «...моча больных диабетом содержит сахар»
Томас Коули писал: "...сахарный диабет может быть следствием поражения поджелудочной железы".
1835г. Амброзиони – впервые указал на повышение глюкозы в крови
1869г. Лангерганс – описал панкреатические островки

1909г.Де Мейер присвоил гипотетическому гормону ПЖЖ название инсулин (insula-островок)
1913г. Банг – предложил метод количественного определения концентрации глюкозы в крови
1921г. Бантинг и Бест – выделили инсулин из ПЖЖ теленка и ввели его панкреатэктомированной собаке. 1922 г. Нобелевская премия по медицине.

Чарльз Бест (1899-1978гг) и Фредерик Бантинг (1891-1941гг) 1922г.
Сангер (Sanger) Фредерик
Нобелевская премия по химии (1958) «за работы по определению структур белков, особенно инсулина».

ЭТИОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА
ВОЗ 1999г.
Сахарный диабет 1 типа
деструкция β-клеток поджелудочной железы, приводящая к развитию абсолютного
дефицита инсулина
10-15% от общего числа больных СД

ЭТИОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА
Сахарный диабет 2 типа
Преимущественная инсулинорезистентность
и относительная
недостаточность инсулина
85-90% от общего числа больных СД

ЭТИОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА
Гестационный сахарный диабет
У 30-50% женщин с гестационным диабетом
впоследствие развивается СД 2

ЭТИОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА
Другие типы сахарного диабета
Генетические дефекты функции β-клеток (MODY)
Генетические дефекты действия инсулина
Болезни экзокринной части поджелудочной железы
Эндокринопатии
Индуцированный лекарствами или химическими веществами СД
СД, индуцированный инфекциями
Необычные формы иммуно-опосредованного СД
Генетические синдромы, включающие СД (с-м Дауна, Клайнфельтера, Тернера, порфирия и др.)

Особенности СД 1
Генетическая предрасположенность
Пожизненная потребность в инсулине
Склонность к кетоацидозу

Микрофотография островка Лангерганса, инкубированного с кровью больного диабетом
1-го типа. Зеленые флуоресцентные пятна — аутоантитела, темные области — места, где нет островков

Диабетический кетоацидоз
Энергетический голод
Липолиз Гликогенолиз Глюконеогенез
↑ β-окисления
ацетилКоА
ЦТК
печень
кетокислоты
ацидоз
Дыхание
Куссмауля
Рост гипергликемии
Рост осмотич. давл.
Глюкозурия, осмот.
диурез
Потеря калия
Катаболизм
аминок-т
Рост мочевины
в крови

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 2 ТИПА
особенности патогенеза,
принципы терапии,
что нового

ожидаемая эпидемия СД 2 в 2003-2025 гг.
25.0
39.7
59%
10.4
19.7
88%
38.2
44.2
16%
1.1
1.7
59%
13.6
26.9
98%
Весь мир:
2003 = 189 млн.
2025 = 324 млн.
81.8
156.1
91%
18.2
35.9
97%
IDF Diabetes Atlas. www.eatlas.idf.org
млн.чел.
% прироста

Норма
DeFronzo et al. Diabetes Care 1992;15:318-68
Активность инсулина
Концентрация
инсулина
гликемия
поражение β-клеток
НТГ
Манифестация
СД 2 типа
Развитие
СД 2 типа
Ожирение
Низкая физическая активность
Неправильнaое питание
Гестационный СД
Глюкозотоксичность
Липотоксичность
Аутоантитела
Генетическая предрасположенность
стадии развития СД типа 2

снижение функции β-клеток
при сахарном диабете типа 2
Функция β-клеток (%)
–12 –6 0 6 14
Годы длительности СД 2 типа
100
75
50
25
0
50%
30%
клинический дебют СД 2

β-клетки поджелудочной железы
β-клетки поджелудочной железы в разной степени активности у больных с сахарным диабетом 2 типа
Увеличение х 25300

Признаки и симптомы нелеченногое диабета
Глюкозурия
Полиурия
Полидипсия
Дегидратация

особенности СД 2 типа
поздняя выявляемость
«ничего не болит»
комбинация и усиление различных факторов сердечно-сосудистого риска
основной причиной гибели больных являются сердечно-сосудистые заболевания

Диагностика сахарного диабета (международный экспертный комитет по диагностике и класификации диабета)
Тестирование в здоровой популяции:
Возраст более 45 лет (1 раз в 3 года)
В более раннем возрасте при ожирении, наследственной отягощенности, гестационном диабете в анамнезе, рождении ребенка весом более 4,5 кг, гипертонии, гиперлипидемии,

Концентрация глюкозы в ммоль/л
капиллярная
венозная
венозная
Цельная кровь
Плазма
Сахарный диабет
Нарушенная толерантность к глюкозе
Нарушенная гликемия натощак
WHO, report of a WHO consultation, 1999
Диагностические критерии СД и других нарушений углеводного обмена

Диагностические критерии сахарного диабета и других категорий гипергликемии (ВОЗ,1999)
Гликемия в цельной венозной /капиллярной крови, ммоль/л
Натощак
5,6
НГН
6,1
Сахарный диабет
Норма
6,7/7,8
10,0/11,1
НТГ
СД
СД – сахарный диабет
НГН – нарушенная гликемия натощак
НТГ – нарушенная толерантность к глюкозе
Через
2 часа
после нагрузки

Оральный глюкозотолерантный тест (ОГТТ)
Проводится для уточнения диагноза, в группах риска или при сомнительных значениях гликемии
Гликемия определяется до и через 2 часа после нагрузки глюкозой
Для взрослых – 75 граммов глюкозы, растворенных в 300 мл воды, выпивается в течение 3-5 минут

ОГТТ, ошибки
Стандартное количество глюкозы-75 граммов!
До проведения теста нельзя соблюдать диету!
Проводится только для уточнения диагноза!
Во время проведения теста нельзя курить (!), нельзя выполнять физические нагрузки (!), нельзя принимать пищу (!)

норма
НТГ
СД 2
типа
инвалидность
смерть
осложнения
динамика развития нарушений углеводного обмена

ЛЕЧЕНИЕ САХАРНОГО ДИАБЕТА

Контроль за лечением

Гликозилированный гемоглобин НвА1с
Важный параметр, используемый для коррекции уровня глюкозы при лечении диабета.
Измерение HbА1используется для мониторинга среднего уровня глюкозы за последние 6-8 недель
Нормальный интервал – 4-6%, уровень >7% свидетельствует о гипергликемии за последние
6-8 недель

У кого и когда следует измерять НвА1с
Больным СД не менее 1 раза в квартал
При ожирении
При наследственной предрасположенности к СД
При гипертонии
При гиперлипидемии

Метаболические осложнения сахарного диабета
Кетоацидоз
Кетонурия
Диабетическая нефропатия
Дислипопротеинемия
Макроангиопатии
Микроангиопатии
Глюкозурия
гипогликемия

Методы определения глюкозы

Правила определения глюкозы в крови
Подготовка пациента
Время взятия крови (самый низкий утром, самый высокий через 1 час после еды)
Подготовка образца
Референтные пределы
Критические значения (<2,2 ммоль/л и >25,0 ммоль/л)

Аналитические методы диагностики
Анализ в лаборатории
Экспресс-анализ
Транскутанное (чрескожное) определение
Мониторинг глюкозы в моче

Методы определения глюкозы в биологических жидкостях
XIX в. George Owen Rees монография On Diabetic Blood (1838)
Середина XIX в. Восстановление гидратов окиси металлов
1930-50 гг. Hagedorn, Jensen феррицианидный метод
Ортотолуидиновый метод – открытие эры определения истинной глюкозы

Ортотолуидиновый метод
О-толуидин + глюкоза окрашенный комплекс
Образуется хромоген сине-зеленого цвета с максимумом поглощения при 630 нм.
В эту р-ю вступают многие углеводы. Фруктоза слабо, галактоза – интенсивно.

Современные подходы к определению концентрации глюкозы
Ферментативные методы:
1. Гексокиназный метод (референтный)
2.Глюкозооксидазный метод
Прямое определение глюкозы биосенсером
Малоинвазивные методы (портативные глюкометры)

Глюкозооксидазный метод определения глюкозы
Глюкоза + О2 + Н2О = глюконовая кислота + Н2О2
Н2О2 + 4-ААР + фенол = хинониминовый краситель + 4 Н2О2
Первая реакция катализируется глюкозооксидазой
Вторая - пероксидазой
ААР – 4-аминотриптилин

С- пептид - часть молекулы проинсулина, образующаяся в процессе синтеза инсулина.

Почему важно определять С-пептид?
Выяснение причин гипогликемии – дифференциальная диагностика СД1 и СД2 типов
Непрямое определение уровня инсулина приналичии в крови антител к нему
Выявление остатков панкреатической ткани после панкреатэктомии по поводу рака ПЖ
Определение функции бетта-клеток ПЖ у пациентов с СД
Определение содержания
собственного инсулина при
инсулинотерапии.