Обмен углеводов

1. Обмен глюкозы в клетках 2 часть Сахарный диабет

Доц. Благодаренко Е.А.

2. Пентозо-фосфатный путь

• Это альтернативный путь окисления глюкозы.
• Локализация: эритроциты, печень, надпочечники, эмбриональная и
жировая ткань
• Стадии:
• 1.окислительная или аэробная –
до образования пентоз ( рибулозо-5-фосфата);
• 2. изомерных превращений – катализируется ферментами
транскетолазами ( кофактором которых является ТДФкоферм. форма вит.В1) и трансальдолазами;
• Патология: генетический дефект фермента ПФЦ глюкозо-6фосфатдегидрогеназы является причиной усиления процессов ПОЛ и
гемолиза эритроцитов

3. 1-я стадия ПФП

4. Схема ПФП: 1 и 2 стадии

1-я стадия
2-я стадия

5. Функции ПФП

• является главным источником НАДФН для
синтеза жирных кислот, холестерола,
стероидных гормонов, микросомального
окисления; в эритроцитах НАДФН
используется для восстановления
глутатиона – вещества, препятствующего
пероксидному гемолизу;
• является главным источником пентоз для
синтеза нуклеотидов, нуклеиновых
кислот, коферментов (АТФ, НАД, НАДФ,
КоА-SН и др.).

6.

Гликоген
Гликоген – резервная форма глюкозы, соединенной в цепочки с
помощью α(1→4) гликозидной связи. Особенностью гликогена является
обильное ветвление, точка ветвления образована α(1→6) гликозидной
связью.
Гликоген синтезируется почти во всех тканях, но наибольшие запасы
гликогена находятся в печени (10%) и скелетных мышцах (1%). Всего в
организме (в печени + в мышцах) может быть 500-700 г гликогена. Этого
может хватить примерно на 1,5 суток полного голодания.

7.

Синтез гликогена (гликогенез)
Накапливается в мышцах в период восстановления после работы, особенно при
приеме богатой углеводами пищи. Расходуется исключительно для работы
самой мышечной ткани.
В печени накапливается только после еды, при гипергликемии.
Ферменты синтеза гликогена
Непосредственно синтез гликогена осуществляют следующие ферменты:
1. Фосфоглюкомутаза – превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат;
2. УДФ-глюкозопирофосфорилаза – фермент, осуществляющий ключевую
реакцию синтеза;
3. Гликогенсинтаза – образует α-1,4-гликозидные связи и удлиняет
гликогеновую цепочку, присоединяя активированный С1 УДФ-глюкозы к С4
концевых остатков гликогена;
4. Амило-α1,4-α1,6-гликозилтрансфераза,"гликоген-ветвящий" фермент –
переносит фрагмент с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы на
соседнюю цепь с образованием α1,6-гликозидной связи.

8.

Синтез гликогена

9.

Синтез гликогена

10.

Ветвление цепи гликогена
Так как молекула гликогена является ветвистой, то в
реакция синтеза гликогена участвует фермент ветвления
– гликозилтрансфераза: образует (1→6) гликозидную связь,
перенося 6-7 остатков глюкозы с одной из длинных
боковых цепей гликогена и формирует новую ветвь

11.

Гликогенолиз
(распад/мобилизация/фосфоролиз гликогена)
• 1) Активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке и ,
соответственно, в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень
глюкозы крови "целенаправленно" поддерживает только печень, в которой
имеется глюкозо-6-фосфатаза, катализирующая образование «чистой»
глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через
плазматическую мембрану в кровь. Остальные органы используют гликоген
только для собственных нужд.
Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в
крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания
запасы гликогена в печени полностью истощаются.
В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время
физической нагрузки.
• 2) Внутриклеточное расщепление гликогена происходит путем
фосфоролиза, в результате которого образуется глюкозо-1-фосфат.

12. Гликогенолиз

В гликогенолизе непосредственно участвуют три фермента:
1. Гликогенфосфорилаза (кофермент пиридоксальфосфат) –
расщепляет α-1,4-гликозидные связи с образованием
глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до
точки ветвления (α-1,6-связи) не останется 4 остатка
глюкозы.
2. α(1,4)-α(1,6)-Глюкозилтрансфераза (глюкантрансфераза)–
фермент, переносящий фрагмент из трех остатков глюкозы
на другую цепь с образованием новой α-1,4-гликозидной
связи. При этом на прежнем месте остается один остаток
глюкозы и "открытая" доступная α-1,6-гликозидная связь.
3. Амило-α-1,6-глюкозидаза, ("деветвящий" фермент) –
гидролизует α-1,6-гликозидную связь с высвобождением
свободной (нефосфорилированной) глюкозы. В результате
образуется цепь без ветвлений, вновь служащая
субстратом для фосфорилазы.

13.

Механизм действия "деветвящего" фермента (амило-α-1,6глюкозидазы)

14. Регуляция синтеза и распада гликогена

• Регуляция синтеза и распада гликогена
• Метаболизм гликогена в печени, мышцах и других клетках
регулируется инсулином и контринсулярными гормонами.
• При этом в одной клетке не могут идти одновременно
синтез и распад гликогена: они исключают друг друга
(они реципрокны).
• Активность ключевых ферментов метаболизма гликогена
гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы изменяется в
зависимости наличия в составе фермента фосфорной
кислоты – они активны либо в фосфорилированной, либо
в дефосфорилированной форме.

15. РЕГУЛЯЦИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ

16. Источники глюкозы в крови

Гликогенолиз
Глюконеогенез
Гликогенез
Глюконеогенез

17.

18.

19.

20.

Механизм действия инсулина

21.

22.

23.

24. Гликемия – уровень глюкозы в крови

Нормогликемия – уровень глюкозы в крови
3,3-5,5 мМоль/л (капиллярная)
3,3-6,1 мМоль/л (венозная)
Гипергликемия – уровень глюкозы в крови
> 5,5 мМоль/л (капиллярная)
> 6,1 мМоль/л (венозная)
Гипогликемия – уровень глюкозы в крови
< 3,3 мМоль/л (капиллярная)
< 3,3 мМоль/л (венозная)

25.

Гипергликемия
Физиологическая
Патологическая
Алиментарная
Судороги
Стрессорная
Эндокринные
нарушения
(АКТГ, Адреналин,
Кортизол, СТГ, Т3,Т4)
Короткие
физические
нагрузки
(эпилепсия)
(Гипертириоз,
синдромы
Кушинга и Кона,
Феохромацитома, СД)
ЧМТ

26.

Гипогликемия
Физиологическая
Патологическая
Алиментарная
А-, гликогенозы
(Голодание)
Длительные
физические
нагрузки
Эндокринные
нарушения
(инсулинома, дефицит
контринсулярных гормонов)
Глюкозурия
(патология почек)
↓Глюконеогенез
(патология печени)

27. Поджелудочная железа

α
β
δ
α
β
δ
Островки Лангерганса
1-2% массы железы
Клетки доля
гормон
А(α) 20% - глюкагон
В(β) 60-70% - инсулин
D(δ) 10-15% - соматостатин
F
<1% - Панкреатический
полипептид (PP)

28.

Регуляция секреции гормонов в островке Лангерганса
Катехоламины (α-адренорецепторы)
Аминокислоты
α
глюкагон
Са2+
Аминокислоты
соматостатин
δ
инсулин
Амилин
β
глюкоза
Аминокислоты,
ГИП,
секретин,
холецистокинин,
гастрин,
энтероглюкагон
СТГ,
АКТГ,
К+, Са2+
ПСНС (АХ)
Жирные кислоты
СНС (адреналин
через α2адренорецепторы)

29. Синтез инсулина

Ядро
АК, тРНК, АТФ
мРНК
11
Рибосома
Проинсулин
В-С-А, 86 АК
ЭПР
Препроинсулин
L-В-С-А, 110 АК
Сигнальный
пептид L
Инсулин В-А
51 АК
“Сложный”
Проинсулин
С-пептид 31 АК
β-Клетка
Аппарат Гольджи
В сутки секретируется 20% общего запаса (40-50ЕД)
Проинсулин 6%
Инсулин 47% С-пептид 47%

30. Инсулин и С-пептид

ИНСУЛИН + С пептид
Кровеносный
сосуд

31. Формы инсулина

3
1
Zn2+
Гексамер
Zn2+
Димер
Секреторная гранула
6
Пептид из 2 цепей:
А (21АК) и В (30АК)
Мономер

32. Регуляция секреции инсулина

глюкагон
гормоны
ЖКТ
гормон
K+-канал
(АТФзависимый)
глюкоза
АК > 6-9 ммоль/л
R
R
ГЛЮТ-1
ГЛЮТ-2
АЦ ФЛС
цАМФ
АК
ИФ3
K+
3Na+
АТФаза
глюкоза
2K+
глюкокиназа
глюкоза-6ф
О2
потенциал
чувствительные
каналы Са2+
аргинин Сa2+
инсулин
деполяризация
мембраны
-50-70мВ
>-35мВ
Закрытие
канала
Сa2+
ПК А
инсулин
ЭПР
ПВК
АТФ
СО2 + Н2О инозитолтрифосфатная система
аденилатциклазная система
Сa2+
цАМФ
ЦИТОПЛАЗМА

33. Динамика секреции инсулина

34. Транспорт инсулина

Инсулин водорастворим и не имеет белка-переносчика в
плазме.
Т1/2 инсулина в плазме крови составляет 3—10 мин,
С-пептида — около 30 мин, проинсулина 20-23 мин.
Распад инсулина
Происходит под действием инсулинзависимой
протеиназы и глутатион-инсулин-трансгидрогеназы в
тканях мишенях: в основном в печени (за 1 проход через
печень разрушается около 50% инсулина), в меньшей
степени в почках и плаценте

35. Эффекты инсулина

Основные ткани мишени: печень, жировая ткань, мышцы
Стимулирует
• В печени синтез
гликогена, липидов,
аминокислот, белков
• В мышцах синтез
гликогена, белков
• В жировой ткани синтез
липидов
Угнетает
В печени синтез глюкозы,
кетоновых тел, распад
гликогена, белков
В мышцах распад
гликогена, белков
В жировой ткани распад
липидов
Регулирует клеточную дифференцировку, пролиферацию и трансформацию
большого количества клеток.
Поддерживает рост и репликацию многих клеток эпителиального
происхождения, в том числе гепатоцитов, опухолевых клеток.
Усиливает способность фактора роста фибробластов (ФРФ), тромбоцитарного
фактора роста (ТФР), фактора роста эпидермиса (ФРЭ), простагландина
(ПГF2a), вазопрессина и аналогов цАМФ активировать размножение клеток

36. Инсулиновый рецептор

37. Механизмы действия инсулина

1. Транспорт веществ в клетку (в течении секунд)
Инсулин стимулирует транспорт в клетку глюкозы (ГЛЮТ-4),
аминокислот, нуклеозидов, органического фосфата, ионов К+ и Са2+,
жирных кислот.

38.

Механизм действия инсулина

39.

2. Регуляции активности ферментов (в течении минут)
Процесс
Печень
Жировая ткань
Мышцы
Гликолиз
фосфофруктокиназа фосфофруктокиназа
пируваткиназа
пируваткиназа
глюкокиназа
Глюконеогенез
глюкозо-6ффосфотаза
Гликогенез
гликогенсинтаза
гликогенсинтаза
Гликогенолиз
Гликогенфосфорила
за
Гликогенфосфорилаз
а
Липогенез
Ацетил-КоАкарбоксилаза
АцетилКоАкарбоксилаза,
ЛП-липаза
Липолиз
ТАГ-липаза
ТАГ-липаза
ПФШ
Глюкозо-6ф ДГ
ФДЭ, ПВК ДГ
фосфофруктокиназа
пируваткиназа
гексокиназа II
ФДЭ, ПВК ДГ

40.

3. Регуляция количества белков (в течении минут -часов)
Инсулин влияет на скорость транскрипции более чем 100
специфических мРНК в печени, жировой ткани, скелетных мышцах
и сердце
Процесс
Печень
Гликолиз
Глюкокиназа
Глюконеогенез
ФЕП карбоксикиназа
Жировая ткань
Гликогенез
Гликогенолиз
Липогенез
Ацетил-КоА-карбоксилаза
Цитратлиаза
Пальмитатсинтаза
Пальмитатсинтаза
Глюкозо-6- фосфатдегидрогеназа
Глюкозо-6фосфатдегидрогеназа
Липолиз
ПФШ
Пируваткиназа
Мышцы

41.

42. Часть 2

• САХАРНЫЙ ДИАБЕТ

43. САХАРНЫЙ ДИАБЕТ- определение

43
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ- определение
Сахарный диабет (СД) – хроническое, полиэтиологичное заболевание,
характеризующееся гипергликемией натощак и в течение дня,
глюкозурией и глубокими нарушениями углеводного, жирового,
белкового и электролитного обменов. В основе этого, независимого от
причины, недостаток инсулина относительный или абсолютный
Сахарный диабет сопровождается
• Недостатоком инсулина относительный или абсолютный
• Повреждением, дисфункцией, недостаточностью различных органов (глаз,
почек, нервов, сердца и кровеносных сосудов)
• Нарушение всех видов обмена веществ (углеводного, жирового, белкового,
минерального и водно-солевого)
• Характеризуется хроническим течением

44. Определение глюкозы

Глюкоза в крови и моче (практически
повсеместно используют ферментативные
методы — гексокиназный или
глюкозооксидазный).
1. В домашних условия: определение уровня глюкозы в
цельной капиллярной крови (глюкометры)
2. В амбулаторных условиях: определение уровня
глюкозы в сыворотки венозной крови (биохимические
анализаторы)
3. В условиях стационара: определение теста
толерантности к глюкозе (биохимические анализаторы)

45. ГЛЮКОЗО ТОЛЕРАНТНЫЙ ТЕСТ

Уровень глюкозы в плазме крови, ммоль/л
Натощак
Через 2 ч после приема 75 г
глюкозы
НОРМА
<6,0
<7,8
Повышение
уровня глюкозы в
плазме
крови
натощак
Нарушение
толерантности к
глюкозе
Сахарный диабет
≥6,1
<7,8
<7,0
≥7,8 и <11,1
≥7,0
≥11,1
75 Г. ГЛЮКОЗЫ + 200 МЛ ВОДЫ
Или возможно использовать глюкагон

46. Критерии диагноза нарушение толерантности к глюкозе

• Гл крови натощак более 6.0
менее 7.0 ммоль/л
• Гл крови после еды более 7,8 и
менее 11,1 ммоль/л
46

47. Нарушения гликемического контроля

НГН – нарушение гликемии натощак
НТН – нарушение толерантности к глюкозе
Сахарный диабет
Норма
НГН
НТГ

48. Диагностические критерии

Гликемия
натощак
Сахарный диабет
7,0 ммоль/л
6,0 ммоль/л
НГН
НТГ
Норма
3,3 ммоль/л
7,8 ммоль/л
11,1 ммоль/л
Гликемия
после еды

49. Гликированный гемоглобин НЬА1с

Гликированный гемоглобин
отражает гипергликемию,
имевшую место на протяжении
периода жизни эритроцитов (до
120
суток).
Норма
4-5,6%
Сахарный диабет более 6,5%
Зона риска 5,7-6,4

50. Критерии диагноза - Сахарный диабет

• НЬА1с более 6,5%
• Гл крови натощак более 7 ммоль/л
двухкратно
• Гл крови в любом измерении
более 11,1 ммоль/л
50

51. Первые признаки СД

• Повышенная утомляемость, слабость,
чувство голода
• Обильное частое мочеиспускание –
полиурия
• Жажда, больной много пьет –
полидипсия
• Diabetes mellitus – мочеизнурение
медовое

52.

КЛАССИФИКАЦИЯ ДИАБЕТА
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
1 ТИПА
52
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
2 ТИПА
Гестационный сахарный диабет (диабет беременных)
Другие
специфические типы диабета
Жить, побеждая диабет!

53. КЛАССИФИКАЦИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА

4. Другие специфические типы диабета:
а) генетические дефекты бета-клеточной функции:
б) генетические дефекты в действии инсулина:
в) болезни экзокринной части поджелудочной железы:
г) эндокринопатии заболевания:
д) диабет индуцированный лекарствами, химикалиями
(аллоксан, нитрофенилмочевина (крысиный яд),
гидрогенцианид и другие);
• е) инфекции:
• ж) необычные формы инсулино-опосредованного диабета:
• з) другие генетические синдромы, иногда сочетающиеся с
диабетом:

54. КЛАССИФИКАЦИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА

• 4. Другие специфические типы
диабета:
• г) эндокринопатии заболевания:
Глюкагонома
Синдром Кушинга
Феохромацитома
Тиреотоксикоз
Акромегалия

55. Часть 3

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 1 ТИПА
• Диабет молодых
• Инсулинозависимый

56.

56
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 1 ТИПА
ДЕЙСТВИЕ ВИРУСОВ
ИЗМЕНЕНИЯ
В ИММУННОЙ СИСТЕМЕ
ИММУННАЯ СИСТЕМА
ВЫРАБАТЫВАЕТ АНТИТЕЛА К ß-клеткам
ДЕСТРУКЦИЯ ß-клеток
Жить, побеждая диабет!

57. Маркеры Сахарного диабета 1 типа

• Гликированый гемоглобин более 6,5%
• Глюкоза крови натощак более 7
ммоль/л, после еды более 11,1 ммоль/л
• Снижение уровня базального инсулина
и С-пептида
• Снижение уровня стимулированного
инсулина и С-пептида (Глюкагон, 6 ХЕ)
• Высокий титр антител к бета-клеткам

58. Варианты начала

патегенетически
• а) аутоиммунный,
• б) идиопатический
Клиническое
а) острейшее – гипергликемическая
гиперкетонемическая кома
б) острое
в) подострое

59.

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 1 ТИПА
3 «П»
Полиурия
Полидипсия
Похудание
«ГОЛОДНАЯ
КЛЕТКА»
Клеточный
рецептор
(замочная
скважина)
КРОВЕНОСНЫЙ
СОСУД
Много глюкозы в крови
(гипергликемия)
инсулина нет (ключей)
абсолютная
инсулиновая
недостаточность

60.

ПОЧЕЧНЫЙ ПОРОГ
•не отражает точного уровня гликемии или его низких
значений
ПОЧЕЧНЫЙ ПОРОГ - ЭТО МИНИМАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ
ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ, ПРИ КОТОРОМ ГЛЮКОЗА
НАЧИНАЕТ ПОПАДАТЬ В МОЧУ.
В норме уровень почечного порога в среднем колеблется
в диапазоне 9-10 ммоль/л.
Жить, побеждая диабет!

61.

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 1 ТИПА
3 «П»
Полиурия
Полидипсия
Похудание
«ГОЛОДНАЯ
КЛЕТКА»
Клеточный
рецептор
(замочная
скважина)
КРОВЕНОСНЫЙ
СОСУД
Много глюкозы в крови
(гипергликемия)
инсулина нет (ключей)
абсолютная
инсулиновая
недостаточность

62.

ОСНОВНЫЕ СИМПТОМЫ СД
Полиурия — усиленное выделение мочи, вызванное повышением
осмотического давления мочи за счёт растворённой в ней глюкозы (в
норме глюкоза в моче отсутствует)
Полидипсия (постоянная неутолимая жажда) — обусловлена
значительными потерями воды с мочой и повышением осмотического
давления
крови
Полифагия
— постоянный неутолимый голод. Вызван неспособностью
клеток поглощать и перерабатывать глюкозу в отсутствие инсулина.
Похудание – вызвано повышенным катаболизмом белков и жиров из-за
выключения глюкозы из энергетического обмена клеток и потерей глюкозы с
мочей
Жить, побеждая диабет!

63.

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 1 ТИПА
• Начало острое
• Симптоматика яркая
• Возраст 20 лет (обычно до 30 лет)
• Часто кетоацидоз
• Мало инсулина и С-пептида
• Лечение только инсулин

64. Контрольные вопросы

• Критерии диагноза СД т 1
• Симптомы СД
• Почечный порог глюкозы это
Часть 3

65. Часть 4

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 2 ТИПА
• Диабет взрослых
• Инсулинонезависимый
• Диабет толстых

66.

66
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 2 ТИПА
В основе нарушение механизма взаимодействия инсулина с клетками
(инсулинорезистентность)
В отличие от СД 1 типа при диабете 2 типа инсулин вырабатывается, НО
не в достаточном количестве чтобы снизить глюкозу (относительный
дефицит инсулина).
«Толстая» клетка,
перегруженная
жиром, плохо
воспринимающая
инсулин
Клеточный
рецептор
(возможны
дефекты
«замочных
скважин»)
Кровеносный
сосуд
Глюкоза
Инсулин
(возможны
дефекты ключей)

67.

Главные патофизиологические нарушения
при сахарном диабете 2-го типа
Дисфункция островковых клеток
Глюкагон
(α клетки)
Поджелудочная
железа
Инсулинорезистентность
Усвоение
глюкозы
Продукция
глюкозы
печенью
Инсулин
(β клетки)
Гипергликемия
Печень
Kahn CR, Saltiel AR. В: Kahn CR et al, eds. Joslin’s Diabetes
Mellitus. 14th ed. Lippincott Williams & Wilkins; 2005:145–168.
Мышцы
Жировая
ткань

68.

Метаболический синдром
САХАРНЫЙ
ДИАБЕТ 2 тип
ИБС стенокардия,
инфаркт
Нарушение липидного спектра –
Гиперхолистеринемия
Гипертония
Ожирение
Гиперисулинемия,
инсулинорезистентность

69. Течение Сахарного диабета 2 типа

Инсулинорезистентность
Ответ
Предиабет (НТГ,НГН),
Инсулина
Диагноз СД
Метаболический
синдром
ГОДЫ
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30

70. Уровень Инсулина и Глюкозы

ИНСУЛИН
ГЛЮКОЗА

71. Секреция инсулина у здоровых и СД 2 типа

72. Секреция инсулина при сахарном диабете 2 типа

Нарушение 1 фазы секреции инсулина –
является предиктором развития сахарного
диабета 2 типа.
Неадекватна секреция инсулина – маркер
сахарного диабета 2 типа
Абсолютное снижение секреции инсулина –
является стадией сахарного диабета 2 типа

73.

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 2 ТИПА
• Возраст 40 и более
• Очень распространен
• Неяркая клиническая симптоматика
• Чаще выявляется случайно
• На фоне ожирения (очень редко худеют)
• На фоне другой сопутствующей патологии
• Уровень инсулина повышен

74.

ВАРИАНТЫ НАЧАЛА СД 2 ТИПА
• Случайное выявление
• На фоне ОКС, ОНМК
• На фоне Инфекций
• Большие симптомы
• Кетоацидоз

75.

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 2 ТИПА
факторы риска
Немодифицируемые
Модифицируемые
• Наследственность
• Раса
• Возраст
• Ожирение
• Питание
• Стресс
• Гиподинамия

76. Генетика Сахарного диабета

Нозологические
формы СД
Тип наследования
Особенности генов
СД 1 типа
Полигенное
Неблагоприятная
комбинация множества
нормальных генов
СД 2 типа
Полигенное
Комбинация нескольких
патологических генов
Генетические
синдромы
Моногенное
(аутосомнодоминантное или
аутосомнорецессивное)
Патологический(мутантный
) ген(чаще – единственный)

77. Сравнение Типов Диабета

78.

79.

80.

81.

82.

83.

84.

85.

86.

87.

88. Благодарю за внимание!