Обмен углеводов

План лекции
Углеводы. Биологическая роль.
Классификация углеводов.
Переваривание углеводов и всасывание моносахаридов в ЖКТ.
Мальабсорбция. Лактазная недостаточность.

Функции углеводов
Энергетическая.
Структурная: входят в состав ДНК, РНК, АТФ, ГТФ, цАМФ, НАД, НАДФ, ФАД, белков-рецепторов, факторов свертывания крови, ферментов, гормонов, гликозамино-гликанов и др.
Защитная: иммуноглобулины, интерферон, муцины, фибриноген, и др.

Классификация углеводов

Моносахариды
Моносахариды – производные многоатом-ных спиртов, содержащие альдегид-ную(альдозы) или кетоновую (кетозы) группу. В зависимости от количества углеродных атомов они делятся на:
- триозы;
- тетрозы;
- пентозы (рибоза, дезоксирибоза);
- гексозы (глюкоза, галактоза, фруктоза) и др.

Гексозы
α-D-глюкопираноза
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6

α-D-галактоза
α-D-фруктоза
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6

Пентозы
β-D-рибоза
β-D-дезоксирибоза
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5

Производные моносахаридов
Уроновые кислоты – в 6 положении вместо СН2ОН группы – СООН группа (у глюкозы – глюкуроновая кислота; у галактозы – галактоуроновая кислота). Они входят в состав гликозаминогликанов.
Глюкуроновая
кислота
Галактоуроновая
кислота
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6

Аминосахара – во 2 положении – NН2 группа (у глюкозы – глюкозамин, у галактозы – галактозамин). Они входят в состав гликозаминогликанов.
Глюкозамин
1
2
3
4
5
6

Дисахариды
Это углеводы, которые при гидролизе дают две одинаковые или различные молекулы моносахарида и связаны друг с другом гликозидной связью.

Мальтоза – продукт гидролиза крахмала и гликогена, два остатка глюкозы связаны
α-1,4-гликозидной связью, содержится в солоде, проростках злаков.
Изомальтоза - продукт гидролиза крахмала и гликогена, два остатка глюкозы связаны α-1,6-гликозидной связью.

Лактоза – молочный сахар, остаток галактозы связан с глюкозой β-1,4-гликозидной связью, содержится в молоке.
Сахароза – пищевой сахар, в которой остатки
глюкозы и фруктозы связаны α-1,2-гликозидной
связью. В наибольшем количестве содержится
в сахарной свекле и тростнике, моркови,
ананасах и др.

Гомополисахариды
Состоят из одинаковых остатков моноса-харидов.
Крахмал – полимер, состоящий из α-D-глюкозы. Находится в злаках, бобовых, картофеле и некоторых других овощах.
Двумя основными компонентами крахмала являются амилоза (15-20%) и амилопектин (80-85%). Амилоза - неразветвленная цепь, в которой остатки глюкозы соединены α-1,4-гликозидными связями. Амилопектин
содержит α-1,6-гликозидные связи, является разветвленной молекулой.

Целлюлоза (клетчатка) имеет волокнистую структуру и абсолютно нерастворима в воде. Целлюлоза состоит из остатков β-Д-глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидными связями.

Целлюлоза не расщепляется ферментами ЖКТ, но в толстом кишечнике под действием
микрофлоры гидролизуется с образованием глюкозы (75%). Глюкоза частично используется самой микрофлорой и окисляется до органичес-ких кислот (масляной, молочной).
Часть глюкозы всасывается в кровь.
Роль целлюлозы:
стимулирует перистальтику кишечника;
увеличивает секрецию кишечного сока;
формирует каловые массы;
стимулирует желчеотделение;
абсорбирует холестерол, тяжелые металлы, радионуклиды, что препятствует их всасыванию.

Гетерополисахариды
Протеогликаны- сложные белки,состоящие из белков и гликозаминогликанов.
Гликозаминогликаны характеризуются наличием повторяющихся дисахаридных остатков, которые состоят из уроновых кислот и аминосахаров.

Классификация гликозаминогликанов
1. Гиалуроновая кислота
2. Хондроитин-4-сульфат
3. Хондроитин-6-сульфат
4. Дерматансульфат
5. Кератансульфат
6. Гепарансульфат и гепарин.

Функции гликозаминогликанов
Опорно-структурная – входят в состав межклеточного матрикса соединительной ткани;
Защитно-механическая – гиалуроновая кислота-компонент синовиальной жидкости, уменьшает трение между суставными поверхностями; выполняют роль молекулярного сита,препятствуя распространению патогенных микроорганизмов;
Гидроосмотическая и ионрегулирующая –обладают высокой гидрофильностью, отрица-тельным зарядом и, таким образом, удерживают Н2О и катионы в межклеточном веществе, обеспечивают тургор кожи, упругость тканей;
Гепарин – естественный антикоагулянт.

Компоненты, входящие в состав дисахаридных единиц
1. Гиалуроновая кислота: глюкуроновая кислота и ацетил-глюкозамин.
2. Хондроитин-4-сульфат: глюкуроновая кислота, ацетил-галактозамин -4-сульфат.
3. Гепарин: глюкуроновая кислота, ацетил-глюкозамин – 2,6-сульфат.

Гиалуроновая кислота
1
3
6
2

Хондроитин – 4-сульфат
1
3
6
2
4

Гепарин
1
4
6
2
6
2

Переваривание углеводов в ЖКТ
Ротовая полость
Со слюной сюда поступает кальций-содержащий фермент α-амилаза. Оптимум ее рН 7,1-7,2, активируется ионами Cl-. Являясь эндоамилазой, она беспорядоч-но расщепляет внутренние α-1,4-гликозидные связи.
В ротовой полости крахмал и гликоген рас-щепляются до декстринов и мальтозы. Дисахариды не гидролизуются.

Желудок
Из-за низкой рН(1,5-2,5) амилаза инактивиру-ется, хотя некоторое время расщепление угле-водов продолжается внутри пищевого комка.
Кишечник
В полости тонкого кишечника (рН=7,5-8,0) панкреатическая α-амилаза, расщепляет внутренние α-1,4-связи в декстринах, мальтаза –α-1,4-связи в мальтозе, изомальтаза - α-1,6-связи в изомальтозе, сахараза – α-1,2-связи в сахарозе, лактаза – β-1,4-связи в лактозе.
Кроме полостного, имеется еще и пристеночное пищеварение, которое осуществляют: мальтаза, изомальтаза, сахараза, лактаза.

Транспорт моносахаридов в клетки слизистой оболочки кишечника может осуществляться различными способами: путем облегченной диффузии и активного транспорта. При высокой концентрации глюкозы в просвете кишечника она транспортируется в клетку путем диффузии. При низкой концентрации – глюкоза всасывается путем активного транспорта.
Всасывание моносахаридов

Механизм активного транспорта
Глюкоза и Nа+ соединяются с разными участками белка-переносчика. При этом Nа+ поступает в клетку по градиенту концентрации и одновременно транспортируется глюкоза против градиента концентрации. Чем больше градиент Nа+, тем больше поступления глюкозы в энтероциты. Если концентрация Nа+ уменьша-ется, транспорт глюкозы снижается. Свободная энергия, необходимая для активного транспорта образуется благодаря гидролизу АТФ, связанно-му с натриевым насосом, который «выкачивает» из клетки Nа+ в обмен на К+. Процесс катализи-руется Na+,К+-АТФазой.

Мальабсорбция
Это группа заболеваний, связанных с:
- нарушением переваривания углеводов в ЖКТ (дефект ферментов);
- нарушением всасывания моносахаридов.
Примером первой группы является лактазная (дисахаридазная) недостаточность. Известно, что активность лактазы ниже, чем других дисахаридаз, поэтому понижение её активности становится более заметным.
У детей различают:
- транзиторная (до года жизни), связанная с незрелостью фермента лактазы;
- генетическая – мутация гена, ответственного за синтез фермента лактазы.

У взрослых:
- дефект лактазы вследствие экспрессии гена. Средняя частота данной формы в странах Европы – 7-12%, в Китае 80%, в отдельных районах Африки – 97% (исторически сложившийся рацион питания);
- приобретенного характера- заболевания ЖКТ(гастриты, колиты, энтериты). Проявления:
Нерасщепленные дисахариды, поступающие в дистальные отделы кишечника, изменяют осмоти-ческое давление, частично подвергаются фермен-тативному расщеплению микроорганизмами, с образованием кислот, газов, усиливается приток воды в кишечник, увеличивается объем кишечного содержимого, увеличивается перистальтика, появляются метеоризм, боли в животе, диарея.

Транспорт глюкозы из крови через мембраны клеток
После выхода в кровь, глюкоза по ворот-ной вене поступает в печень, частично задер-живается в ней, частично выходит в большой круг кровообращения. Из крови внутрь клеток глюкоза попадает при помощи облегченной диффузии по градиенту концентрации с участием белков-переносчиков (глюкозных транспортеров "ГлюТ"). Различают 5 видов транспортеров глюкозы.

В мышцах и жировой ткани находятся
ГлюТ 4, только эти транспортеры являются чувствительными к влиянию инсулина. Под влиянием инсулина они транспортируются из цитоплазмы к мембране клетки и переносят глюкозу внутрь. Эти ткани получили название инсулинзависимые.
Ткани, которые нечувствительны к действию инсулина - инсулиннезависимые. К ним отно-сятся нервная ткань, стекловидное тело, хруста-лик, сетчатка, почки, семенники и эритроциты и др.

После транспорта глюкоза в цитозоле
фосфорилируется ферментом гексокиназой.
Роль фосфорилирования:
фосфатный эфир глюкозы(глюкозо-6-фосфат) не в состоянии выйти из клетки, т.к. молекула отрица-тельно заряжена и отталкивается от фосфолипид-ной поверхности мембраны;
уменьшается концентрация свободной глюкозы в крови, что способствует диффузии новых молекул в клетку.

Превращения глюкозы в клетке
НАДФН
ЦПЭ
- 38 АТФ, H2O, CO2
+ 2 АТФ
анаэробный гликолиз
аэробный гликолиз

глюкоза
Аэробное окисление глюкозы
гексокиназа
ATФ
AДФ
изомераза
фруктокиназа
ATФ
AДФ
фруктозо-1,6-дифосфат
альдолаза
O
H
O
H
O
H
H
H
O
H
H
O
H
H
C
H
2
O
H
Фосфодиокси-
ацетон-95%
+
фосфоглицеральдегид-5%
инсулин
глюкозо-6-фосфат
фруктозо-6-фосфат

дегидрогеназа
2NAD 2NADH2
дыхательная цепь
2*3=6 ATP
2
~
1,3- дифосфоглицериновая кислота
киназа
3-фосфоглицерат
2
мутаза
2-фосфоглицерат
енолаза
- H2O
2
2
~
Фосфоенолпировиноградная к-та
Пировиноградная к-та
2AДФ
2ATФ
пируваткиназа
2AДФ 2ATФ
2
2
фосфоглицеральдегид
дегидрогеназа
2NAD 2NADH2
дыхательная цепь
2*3=6 ATP
1,3- дифосфоглицериновая кислота
киназа
3-фосфоглицерат
мутаза
2AДФ
2ATФ
2 Н3РО4

Пируватдегидрогеназный компл.
НAД (PP), ФAД (B2), TДФ (B1),
SH-КoA (B5), липоевая к-та
2
Ацетил-КoA
+
2 НAДH2
Цикл Кребса
2∙12=24 ATФ
2∙3=6 ATФ
Дыхательная цепь
Дыхательная цепь

Анаэробное окисление глюкозы
Многие клетки организма способны к анаэроб- ному окислению глюкозы. В эритроцитах процесс является единственным источником энергии.
Клетки скелетной мускулатуры за счет процес-са способны выполнять интенсивную работу, как, например, бег на короткие дистанции, напряжение в силовых видах спорта. Бескислородное окисле-ние глюкозы усиливается при гипоксии клеток (анемии, нарушения кровообращения).

глюкоза
гексокиназа
ATФ
AДФ
изомераза
фруктокиназа
ATФ
AДФ
фруктозо-1,6-дифосфат
альдолаза
O
H
O
H
O
H
H
H
O
H
H
O
H
H
C
H
2
O
H
Фосфодиокси-
ацетон-95%
+
фосфоглицеральдегид-5%
инсулин
глюкозо-6-фосфат
фруктозо-6-фосфат

2
~
1,3- дифосфоглицериновая кислота
киназа
3-фосфоглицерат
2
мутаза
2-фосфоглицерат
енолаза
- H2O
2
2
~
Фосфоенолпировиноградная к-та
ПВК
2AДФ
2ATФ
пируваткиназа
2AДФ 2ATФ
2
2
фосфоглицеральдегид
дегидрогеназа
2NAD 2NADH2
1,3- дифосфоглицериновая кислота
киназа
3-фосфоглицерат
мутаза
2AДФ
2ATФ
+ 2Н3РО4
ЛДГ4,5
2 НAДH2
2 НAД
+ 2ATP
2
лактат

Эффект Пастера
Это снижение потребления глюкозы и прекращение продукции лактата клеткой в присутствии кислорода.
Биохимический механизм эффекта заключается в конкуренции за пируват
между пируватдегидрогеназой, превращающей пируват в ацетил-S-КоА, и лактатдегидрогеназой, превращающей пируват в лактат.

Глюконеогенез
Это синтез глюкозы из неуглеводных продуктов (лактата, пирувата, глицерола, аминокислот).

После кратковременного голодания, мышечной нагрузки синтез глюкозы протека-ет из лактата, поступающей из мышц.
После длительного голодания и интенси-вной мышечной нагрузки-из аминокислот, образующихся при катаболизме белков, из глицерола- при распаде триацилглицеро-лов (жиров).

Большинство реакций глюконеогенеза протекают за счет обратимых реакций гликолиза и катализируются теми же ферментами. В гликолизе существуют три необратимые реакции: пируваткиназная, фосфофруктокиназная и гексокиназная.
В этих реакциях происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе возникают энергетические барьеры. которые клетка обходит с помощью реакций, катализируемых другими ферментами.

глюкоза
гексокиназа
ATФ
AДФ
изомераза
фруктокиназа
ATФ
AДФ
фруктозо-1,6-дифосфат
альдолаза
O
H
O
H
O
H
H
H
O
H
H
O
H
H
C
H
2
O
H
Фосфодиокси-
ацетон-95%
+
фосфоглицеральдегид-5%
инсулин
глюкозо-6-фосфат
фруктозо-6-фосфат

дегидрогеназа
2NAD 2NADH2
дыхательная цепь
2*3=6 ATP
2
~
1,3- дифосфоглицериновая кислота
киназа
3-фосфоглицерат
2
мутаза
2-фосфоглицерат
енолаза
- H2O
2
2
~
Фосфоенолпировиноградная к-та
Пировиноградная к-та
2AДФ
2ATФ
пируваткиназа
2AДФ 2ATФ
2
2
фосфоглицеральдегид
дегидрогеназа
2NAD 2NADH2
дыхательная цепь
2*3=6 ATP
1,3- дифосфоглицериновая кислота
киназа
3-фосфоглицерат
мутаза
2AДФ
2ATФ
2 Н3РО4

Необратимые реакции
1. пируваткарбоксилаза фосфоенолпируват-
карбоксикиназа
ATФ
AДФ
ГTФ
ГДФ
-CO2 ~
ПВК
оксалоацетат
фосфоенолпируват
+СО2

2.
фруктозо-1,6-
дифосфатаза
фруктозо-1,6-дифосфат фруктозо-6-фосфат
глюкозо-6-
фосфатаза
глюкозо-6-фосфат глюкоза

Глюкозо – лактатный цикл (цикл Кори)
Это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступаю-щий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.
Утилизировать лактат можно только одним способом – превратить ее в ПВК. Через 0,5‑1,5 часа в мышце лактата уже нет. Малая часть лактата выводится с мочой.

Большая часть лактата крови захватывается гепатоцитами, окисляется в ПВК и вступает в глюконеогенез. Глюкоза, образованная в печени используется самим гепатоцитом или возвращается обратно в мышцы, восстанав-ливая во время отдыха запасы гликогена. Также она может распределиться по другим органам.

Пентозофосфатный путь окисления
Наиболее активно реакции пентозофосфатного пути идут в клетках печени, жировой ткани, эритро-цитов, коры надпочечников, молочной железы при лактации, в меньшей степени в скелетных мыш-цах. Этот путь окисления глюкозы не связан с образованием энергии, а обеспечивает анабо-лизм клеток. В связи с этим у новорожденных и детей первых лет жизни его активность довольно высока.
В пентозофосфатном пути различают два этапа.
Окислительный путь включает две реакции дегидрирования с участием кофермента НАДФ и реакцию декарбоксилирования. В результате образуется НАДФН2 и рибулозо-5-фосфат.

Пентозофосфатный путь

Неокислительный путь служит для синтеза пентоз. Реакции этого пути обратимы, поэто-му из пентоз могут образовываться гексозы (глюкоза). Промежуточные продукты (фр.-6-фосфат, глицеральдегид-3-фосфат) могут включаться в пути аэробного и анаэробного окисления.

Биологическая роль
пентозофосфатного пути :
образуются пентозы, необходимые для синтеза ДНК, РНК, НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, АТФ цАМФ и др.;
НАДФН2 – в синтезе жирных кислот, холестеро-ла и его производных;
для систем антиоксидантной защиты клетки от свободнорадикального окисления (эритроциты).

Нарушение пентозофосфатного пути
Следствием генетического дефекта глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы является снижение синтеза НАДФН2 в клетке. Особенно существенно это влияет на эритроциты, в которых окислительный этап цикла является единственным источником НАДФН2.
Одной из функций НАДФН2 – нейтрализация активных форм О2, постоянно образующихся в клетке. В частности, Н2О2 восстанавливается до воды с помощью глутатион-зависимой пероксидазы. В результате глутатион окисляется. Восстановление глутатиона катализирует редуктаза при участии НАДФН2, поставляемого пентозофосфатным циклом.

После употребления некоторых лекарственных препаратов (сульфаниламиды, парацетамол,
аспирин, примахин), в клетках активируются процессы свободнорадикального окисления (внутриклеточный окислительный стресс).
Здоровая клетка ( эритроцит) обезвреживает Н2О2.
При недостаточности глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы активность антиоксидантных ферментов ослабевает и Н2О2 накапливается в эритроцитах. Это приводит к повреждению мем-бран и их гемолизу (до 20%).

Метаболизм гликогена
Гликоген – животный крахмал, главный резервный гомополисахарид. Состоит из α-D-глюкозы, соединенной α-1,4 и α-1,6-гликозид-ными связями (С6Н10О5)n.
В молекуле гликогена содержится от 50 000 до 120 000 остатков глюкозы. Он нахо-дится во всех органах и тканях, в печени – до 6%, в мышечной ткани до 2%.

Синтез гликогена
-2Н3РО4
n+1
(С6Н10О5)
«затравка»
гликогена
n

n
Распад гликогена (основной путь-фосфоролитический)

Мобилизация (распад) гликогена активиру-ется при гипогликемии (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы в кро-ви поддерживает печень и мышечная ткань
В печени гликоген распадается до глюкозы.
В мышечной ткани глюкозо-6-фосфатаза отсутствует и глюкозо-6-фосфат вступает в анаэробный гликолиз (гликогенолиз).

Метаболизм гликогена в печени, мышцах и других клетках регулируется несколькими гормонами, одни активируют синтез глико-гена, а другие – распад. При этом в одной клетке не могут идти одновременно синтез и распад гликогена. Эти процессы исключают друг друга.
Регуляция метаболизма гликогена

Активность ключевых ферментов метаболизма гликогена гликогенфосфорилазы и гликогенсин-тазы изменяется в зависимости от присутствия в составе фермента фосфорной кислоты – они активны либо в фосфорилированной, либо в дефосфорилированной формах.

Гормоны адреналин (интенсивная мышеч-ная нагрузка) и глюкагон (голодание) через аденилатциклазную систему активируют (фос-форилируют) фосфорилазу «в», которая стано-вится активной и вызывает распад гликогена. Одновременно эти гормоны фосфорилируют гликогенсинтазу которая в фосфорилирован-ной форме неактивна и синтез гликогена пре-кращается.

Инсулин дефосфорилирует активную фосфорилазу «а» в неактивную фосфорилазу «в» и распад гликогена не происходит.
Одновременно инсулин дефосфорилирует гликогенсинтазу. Она становится активной и в клетке идёт синтез гликогена.

Гликогенозы – наследственные заболевания, связанные с дефицитом или полным отсутствием ферментов, участвующих в распаде гликогена,он накапливается в различных органах и тканях.
Гликогенозы делят на печеночные, мышечные
и смешанные формы.
Печеночные гликогенозы.
Гликогеноз I типа или болезнь Гирке
обусловлен дефектом глюкозо-6-фосфатазы. У новорожденных детей наблюдаются гепатоме-галия и нефромегалия. У больных отмечается гипогликемия и, как следствие, кетонемия, метабо-лический ацидоз, кетонурия.

Гликогеноз IV типа (болезнь Андерсена), связанный с дефектом ветвящего фермента.
Гликогеноз VI типа (болезнь Херса)- дефицит печеночной фосфорилазы.
Мышечные гликогенозы.
Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля) – отсутствие мышечной фосфорилазы. При тяжелой мышечной нагрузке возникают судороги, миоглобинурия, хотя легкая работа не вызывает каких-либо проблем.

Смешанные гликогенозы
Гликогеноз II типа (болезнь Помпе) – поражаются все гликогенсодержащие клетки из-за отсутствия лизосомальной α-1,4-глюкозидазы, поэтому данная болезнь относится к лизосомным болезням накопления. Происходит накопление гликогена в лизосомах и в цитоплазме. Больные умирают в грудном возрасте из-за кардиомегалии и сердечной недостаточнос-ти.

Агликогенозы – заболевания, связанные с отсутствием ферментов, участвующих в синтезе гликогена. Например, при дефиците гликогенсинтазы наблюдаются: резкая гипо-гликемия натощак, особенно утром, рвота, су-дороги, потеря сознания, умственная отста-лость. Лечение – частое кормление.

Глюкоза в крови строго регулируется
Инсулин единственный гормон, который пони-жает уровень глюкозы крови. Под его влиянием глюкозу усиленно поглощают мышцы и жировая ткань.
Механизм действия инсулина:
- активирует ГлюТ4 на мембране;
- стимулирует синтез глюкокиназы и гексокиназы;
- активирует и стимулирует синтез ферментов глико-лиза – фосфофруктокиназу,пируваткиназу;
- активирует и стимулирует синтез гликогенсинта-зы;
- активирует глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназу
пентозофосфатного пути;
- ингибирует синтез ферментов глюконеогенеза.

Глюкагон:
- активирует фосфорилазу;
- стимулирует синтез ферментов глюконеогенеза.
Адреналин:
- активирует фосфорилазу.
Глюкокортикоиды:
- стимулируют синтез ферментов глюконеогенеза.

Гипергликемические состояния
Это состояния, при которых уровень глюкозы в крови более 6 ммоль/л.
Физиологические:
алиментарные – связаны с приемом пищи и продолжаются в норме не более 2 часов после еды;
нейрогенные – нервное напряжение;
гипергликемия беременных – связана с относи-тельной недостаточностью инсулина при увели-чении массы тела и потребностью плода в глюко-зе.

Патологические:
- поражение β-клеток поджелудочной железы (сахарный диабет);
- заболевания гипофиза, коры и мозгового слоя надпочечников, щитовидной железы, связанных с избытком гликемических гормонов (Базедова болезнь, болезнь Иценко – Кушинга);
- органические поражения ЦНС и т.д.

Гипогликемические состояния
Это состояния, при которых концентрация глюкозы в крови ниже 3,5 ммоль/л. Физиологические:
голодание;
мышечная нагрузка.
Патологические:
- передозировка инсулином;
инсулинома (инсулинпродуцирующая опухоль);
гликогенозы;
недостаток гликемических гормонов (болезнь Аддисона, микседема);
- гельминтозы, дисбактериозы.

Сахарный диабет
Это заболевание, возникающее вследствие абсолютного или относительного дефицита инсулина. Основые формы сахарного диабета (СД): диабет I типа – инсулинзависимый (ИЗСД), и диабет II типа – инсулиннезависимый (ИНСД).
ИЗСД – заболевание, вызванное разрушением β-клеток поджелудочной железы, вирусными инфекциями (вирус оспы, краснухи, кори и др.)
При СД возникает гипергликемия, глюкозурия. Почечный порог для глюкозы равен 9-10 ммоль/л.

Ранние проявления СД
Полиурия – повышенное мочеотделение (3-4л в сутки и выше), т.к. глюкоза повышает осмотическое давление.
Полидипсия – жажда, сухость во рту, вследствие полиурии.
Полифагия – испытывают голод, часто едят, но теряют в массе тела, т.к. глюкоза не является источником энергии - «голод среди изобилия».
Данной формой диабета страдают люди молодого возраста (до 40 лет).

ИНСД – возникает в результате относительного дефицита инсулина вследствие:
- снижения секреции инсулина;
- повышения катаболизма инсулина;
- дефекта рецепторов инсулина.
Поражает людей старше 40 лет, характеризуется высокой частотой семейных форм.

Поздние осложнения СД
Осложнения связаны с гликозилированием коллагена. Это приводит к уменьшению его проч-ности, растворимости, повышению проницаемости сосудистой стенки (ангиопатии). Макроангиопатии - поражение крупных и средних сосудов сердца, мозга, нижних конечностей (диабетическая стопа). Микроангиопатии - мелких сосудов ( нефро- и ретинопатии).
Гликозилированные липопротеины, накаплива-ясь в сосудистой стенке, приводят к развитию
гиперхолестеролемии, образованию атеро-склеротических бляшек, атеросклерозу.

Взаимопревращение сахаров
Это превращение моносахаридов (фруктозы, галактозы и др.), поступающих с пищей в глюкозу для ее дальнейшего использования в реакциях метаболизма.

У детей некоторое время после рождения, даже при гипогликемии, в крови отмечается относительный избыток других моносахари-дов, например, фруктозы и галактозы, что обычно связано с функциональной незре-лостью печени.

Метаболизм галактозы
Галактоза подвергается фосфорилированию с образованием галактозо-1-фосфат. Реакцию катализирует галактокиназа. Затем галактозо-1-фосфат взаимодействует с УДФ-глюкозой. Образуются УДФ-галактоза и глюкозо-1-фосфат. Реакция катализируется галактозо-1-фосфат- уридилтрансферазой. Глюкозо-1-фосфат может включаться в разные метаболические пути:
синтез гликогена;
синтез глюкозы;
гликолиз.

Галактоза
галактокиназа
галактозо-1-фосфат
галактозо-1-фосфат +
УДФ-глюкоза
галактозо-1-фосфат
уридилтрансфераза
УДФ-галактоза +
глюкозо-1-фосфат
синтез гликогена
синтез глюкозы
гликолиз
АТФ
АДФ
МЕТАБОЛИЗМ ГАЛАКТОЗЫ

Нарушения превращения галактозы
Нарушения обмена галактозы могут быть вызваны генетическим дефектом одного из ферментов:
галактокиназы, частота дефекта 1:500000;
галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы, частота дефекта 1:40000;
Заболевание, возникающее при этих нарушениях, получило название галактоземия.

Дети отказываются от приема пищи.
Уровень галактозы в крови возрастает до 11,1-16,6 ммоль/л (норма 0,3-0,5 ммоль/л), в крови появляется галактозо-1-фосфат. В моче - галактозурия, протеинурия, гипераминоацидурия.

При дефекте галактокиназы избыток галактозы превращается в спирт галактитол. Он накаплива-ется в хрусталике,повышает осмотическое давле-ние. Изменяется водно-солевой состав, нарушает-ся конформация белков хрусталика, что приводит к катаракте в молодом возрасте. Катаракта воз-можна даже у плода матери с галактоземией, употреблявшей молоко во время беременности.
При дефекте галактозо-1-фосфат-уридилтранс-феразы АТФ постоянно расходуется на фосфо-рилирование галактозы и дефицит энергии угнетает активность многих ферментов, "токси-чески" действуя на нейроны, гепатоциты, нефро-циты. Как результат возможны умственная отста-лость, цирроз печени, катаракта (галактитол).

Основы лечения. Исключение из рациона молока и других источников галактозы позво-ляет предотвратить развитие патологических симптомов. Однако сохранность интеллекта может быть достигнута только при ранней, не позднее первых 2 месяцев жизни, диагности-ке и вовремя начатом лечении.

Метаболизм фруктозы
Фруктоза фосфорилируется во фруктозо-1-фосфат при участии фруктокиназы. Фруктозо-1-фосфат расщепляется альдолазой В на глицеральдегид и дигидроксиацетон-3-фосфат. Глицеральдегид фосфорилируется в глицеральдегид-3-фосфат и либо включается в гликолиз, либо взаимодействует с дигидроксиацетон-3-фосфатом с образованием фруктозо-1,6-дифосфата, который участвует в глюконеогенезе.

МЕТАБОЛИЗМ ФРУКТОЗЫ
Фруктоза
фруктокиназа
фруктозо-1-фосфат
фруктозо-1-фосфат
альдолаза В
глицеральдегид-3 фосфат
дигидроацетон-3-фосфат
гликолиз
АТФ
АДФ
АТФ
АДФ
глицеральдегид
фруктозо-1,6-дифосфат
фруктозо-6-фосфат
глюкозо-6-фосфат
глюкоза