Нарушения метаболизма при СД

103. Взаимосвязь обмена углеводов, жиров и белков. Пункты взаимосвязей метаболизма глюкозы и липидов, углеводов и аминокислот, аминокислот и липидов. Значение в этих процессах цикла трикарбоновых кислот, апотомического окисления глюкозы, глюконеогенеза.

Обмен веществ - как единое целое , все биохимические процессы тесно взаимосвязаны. Обмен белков, жиров и углеводов представляют собой единое целое.

Эта взаимосвязь осуществляется через, так называемые узловые, метаболиты- это общие звенья превращений, к ним относятся: глюкозо-6-фосфат(в гликолизе),пируват(в гликолизе) глицерол-3-фосфат(в обмене углеводов и липидов), Ацетил-КоА(Цикл Кребса) , альфа-кетоглутарат(цикл кребса), оксалоацетат и тд

Основные метаболические процессы, которые объединяют обмен веществ: гликолиз,глюконеогенез, переаминирование, цикл Кребса и тд

ОПИСАНИЕ

Сначала мы должны изобразить обмен углеводов(сверху пишем ключевой метаболит углеводного обмена-глюкозо-6-фосфат в рамочке)

Направо глюкоза (изогнутая стрелочка) фермент глюкозо-6-фосфатаза-это обратная реакция, и прямая реакция-фермент ГК(гексокиназа)

Также гл-6-ф переходит в → гл-1-ф и в гликоген(ферм-гликогенсинтетаза)

Налево наверх ГАГ(гликозоаминогликаны)

Путь превращения глюкозы-это пентозныйцикл(стрелочка налево)-продукт окислительный фазы НАДФН+Н(стрелочка вниз);далее от пентозного цикла – рибозо-5-фосфат(используется для синтеза нуклеотидов днк и рнк)

Вниз стрелочка от гл-6-ф- основные метаболиты гликолиза(фр-6-фосфат →фр-1.6-дифосфат прямая и обратная реакции →триозофосфаты(ГАФ(глицеральдегидфосфат) и ДОАФ (диоксиацетонфосфат) )(обратимая реакция) →фосфоенолпируват(ФЕП),который превращается в пируват-так как это анаэробный процесс-гликолиз-направо уводим стрелочку →лактат(последний продукт гликолиза) обратимый процесс(ферм-ЛДГ)

Далее вниз идет цикл кребса. ПВК дает ацетил коа(стрелочка влево)-это ключевой метаболит липидного обмена(обратный процесс невозможен!!!

ПВК(стрелочка вниз) → ЩУК(также обратный процесс ЩУК → ФЕП →триозофосфаты →фр1.6диф →фр-6-ф → гл-6-ф глюкоза --- это и есть глюконеогенез)

Ацетил КоА вместе с ЩУК дает цитрат, дает стероидные гормоны холестерин и кетоновые тела(обратимо), жирные кислоты(обратимо)

Жирные кислоты(наверх стрелочка) используется для синтеза нейтрального жира и для этого нужен НАДФН+Н и для синтеза нейтрального жира нужен глицерол-3-фосфат(напротив триозофосфатов,триозофосфаты, гаф+доаф являются источниками глицерол-3-фосфата)

Кроме того, жирные кислоты вместе с глицерол-3-фосфатом дают фосфолипиды

*в центре и сверху схемы обмен углеводов, слева обмен липидов, справа обмен белков

Далее, ЩУК → цитрат →изоцитрат →альфа кетоглутарат →сукцинил-коа →малат →ЩУК – это цикл трикарбоновых кислот(в сокр варианте)

Справа рисуем белки → они превращаются в аминокислоты(показываем только основные)

1)фениаланин →дает меланин и адреналин

2)серин → к фосфолипидам, то есть жирные кислоты , глицерол-3-фосфат и серин дают фосфолипиды(например фосфотидилсерин)

3)аланин- через реакцию переаминирования превращается в ПВК (ферм АЛТ, обратимая)

4)аспартат → ЩУК (ферм АСТ, обратимая); → к нуклеотидам(используется для пуриновых и пиримидиновых оснований)

5) цистеин → в ПВК; → к таурину,с которым образует парные желчные кислоты(например тауровая)

6)глицин-вместе с сукцинил-КоА дают ГЕМ ; → также дает парные желчные кислоты(например гликохолевая кислота) ; также еще глицин встраивается в пуриновое кольцо(т.е используется для синтеза нуклеотидов)

7)глутамат – превращается в процессе переаминирования в альфа-кетоглутарат

При распаде аминокислот → аммиак, углекислый газ → цикл мочевины

Таким образом, все виды метаболизма тесно между собой связаны, но обратный процесс превращения Ацетил-КоА в ПВК невозможен(!!) то есть белки и углеводы легко превращаются в липиды, а обратный процесс практически невозможен.

Всего у нас в организме происходит 5000 биохимических реакций – реактом(совокупность всех реакций в орагнизме)

Это основные метаболические превращения и их взаимосвязи.

Березов

В настоящее время экспериментально обосновано существование четырех главных этапов распада молекул углеводов, белков и жиров, которые интегрируют образование энергии из основных пищевых источников. На I этапе полисахариды расщепляются до моносахаридов (обычно гексоз); жиры распадаются на глицерин и высшие жирные кислоты, а белки – на составляющие их свободные аминокислоты. Следует подчеркнуть, что указанные процессы в основном являются гидролитическими, поэтому освобождающаяся в небольшом количестве энергия почти целиком используется организмами в качестве тепла. На II этапе мономерные молекулы (гексозы, глицерин, жирные кислоты и аминокислоты) подвергаются дальнейшему распаду, в процессе которого образуются богатые энергией фосфатные соединения и ацетилКоА. В частности, при гликолизе гексозы расщепляются до пировиноградной кислоты и далее до ацетил-КоА. Этот процесс сопровождается образованием ограниченного числа богатых энергией фосфатных связей путем субстратного фосфорилирования. На этом этапе высшие жирные кислоты аналогично распадаются до ацетил-КоА, в то время как глицерин окисляется по гликолитическому пути до пировиноградной кислоты и далее до ацетил-КоА. Для аминокислот ситуация на II этапе несколько отлична. При преимущественном использовании аминокислот в качестве источника энергии (при дефиците углеводов или при сахарном диабете) некоторые из них непосредственно превращаются в метаболиты лимоннокислого цикла (глутамат, аспартат), другие – опосредованно через глутамат (пролин, гистидин, аргинин), третьи – в пируват и далее в ацетил-КоА (аланин, серин, глицин, цистеин). Наконец, ряд аминокислот, в частности лейцин, изолейцин, расщепляется до ацетил-КоА, а из фенилаланина и тирозина, помимо ацетил-КоА, образуется оксалоацетат через фумаровую кислоту. Как видно, II этап можно назвать этапом образования ацетил-КоА, являющегося по существу единым (общим) промежуточным продуктом катаболизма основных пищевых веществ в клетках. На III этапе ацетил-КоА (и некоторые другие метаболиты, например α-кетоглутарат, оксалоацетат) подвергаются окислению («сгоранию») в цикле ди- и трикарбоновых кислот Кребса. Окисление сопровождается образованием восстановленных форм НАДН + Н+ и ФАДН2 . На IV этапе осуществляется перенос электронов от восстановленных нуклеотидов на кислород (через дыхательную цепь). Он сопровождается образованием конечного продукта – молекулы воды. Этот транспорт электронов сопряжен с синтезом АТФ в процессе окислительного фосфорилирования.

104. Сахарный диабет. Типы, причины возникновения и основные проявления. Нарушения метаболизма при сахарном диабете, обмена углеводов, липидов, аминокислот. Механизмы возникновения кетонемии, кетонурии, гиперхолестеринемии, гипергликемии и других нарушений при сд. Гликозилированные белки. Их значение при возникновении ангиопатии, сахарные кривые в диагностике диабета.

Сахарный диабет- заболевание, связанное с нарушением всех видов обменов веществ, но главным образом метаболизмом глюкозы на фоне недостаточности инсулина, и характеризуется это заболевание гипергликемией, глюкозурией и развитием осложнений с повреждением сосудов и нервных путей.

Типы СД: 1) СД 1-го типа (инсулинзависимый) – для него характерен абсолютный дефицит инсулина. Как правило это заболевание аутоиммунное, при котором образуются ауто-антитела к бета-клеткам(т.е повреждаются бета-клетки, инсулин не синтезируется)

-болеют молодые люди до 30 лет, дети; до 20% всех случаев СД.

2) СД 2-го типа (инсулиннезависимый) – связан с нарушением рецепции инсулина, характерна инсулинорезистентность(т.е инсулин есть, но он не рецептируется и возникает нечувствительность к инсулину

-страдают люди старше 40 лет на фоне ожирения. Более 80% всех случаев СД.

Нарушения метаболизма при СД

Патология углеводного обмена

1) Нарушается поступление глюкозы в клетку- это связано с тем, что не синтезируется ГЛЮТ-4(это транспортный белок)-глюкозы не поступает. Страдают мышцы, жировая ткань.

2)Нарушается использование глюкозы в тканях и клетках- опять таки из-за дефицита инсулина не синтезируются ключевые ферменты метаболизма углеводов(гексокиназы, фосфофруктокиназы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, гликогенсинтетазы и др)

3) Происходит активация глюконеогенеза

4) Снижается синтез глюкозоаминогликанов, гиалуроновой кислоты, нарушается барьерная функция кожи

Патология липидного обмена

1) Если глюкоза в клетки не поступает, происходит усиление использования липидов на энергетические цели

2) Вследствие происходит активация липолиза, повышается концентрация Ацетил-КоА(ацетил-коа превращается в кетоновые тела)

3)Повышение синтеза кетоновых тел- поэтому развивается характерный признак СД-это кетонурия и кетонемия

4)Повышается синтез холестерина- у таких пациентов склонность к атеросклерозу

5)Активируется синтез глюко- и минералокортикоидов, образуются стероидные горомны- и она стимулируют глюконеогенез и нарушение водно-солевого обмена.

Патология обмена белков

1)Поскольку снижается роль глюкозы, повышается роль белков, происходит активация катаболизма и аминокислоты используются для глюконеогенеза

2)увеличивается синтез мочевины, поскольку много образуется аммиака – развивается отрицательный азотистый баланс

3)угнетается синтез белка, синтез антител, возникает иммунодефицит, нарушается заживление ран

Патология водно-солевого обмена

1) глюкозурия- глюкоза появляется в моче, развивается при превышении уровня глюкозы крови 1,6-1,8 г/, то когда она превышает порог она появляется в моче, в норме быть в моче не должно

2)полиурия- когда у пациента выделяется более 3 л мочи в сутки

3) полидипсия- неутолимая жажда

*диабет переводится как мочеизнурение

12 3 Следующая ⇒