Клиническая биохимия углеводного обмена

1. Лекция Клиническая биохимия углеводного обмена

ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России
Кафедра биохимии
Предмет: Клиническая биохимия
Лекция
Клиническая биохимия
углеводного обмена
Лектор: Гаврилов И.В.
Факультет: лечебно-профилактический
2 курс
г.Екатеринбург
2016

2. План

1. Гормональная регуляция углеводного
обмена
2. Основные нарушения углеводного
обмена
3. Сахарный диабет

3. 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)

4.

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

5.

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

6. 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)

7.

Принцип метода определения глюкозы
Ферментативный глюкозоксидазный метод (GOD - PAP)
Глюкозоксидаза
глюконат + H2O2
Глюкоза + О2 + Н2О
Пероксидаза
кинонимин + 4H2O
2H2O2 + 4-аминофеназон + фенол
Фотометрия при 505нм
ВЫЧИСЛЕНИЕ
А
пробы
С пробы (ммоль/л) = С стандарта (ммоль/л) *
Референсные значения
стандарта
3,3 – 6,1 ммоль/л в венозной крови
3,3 – 5,5 ммоль/л в капиллярной крови
А

8. Экспресс диагностика уровня глюкозы в капиллярной крови

Большая часть глюкометров основана на технологии «сухой»
химии и отражательной фотометрии.
В данных анализаторах используют тест-полоски, содержащие
глюкозооксидазу или гексокиназу.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17. Метод перорального теста толерантности к глюкозе (ТТГ)

Для оценки колебания гликемии после еды или нагрузки
глюкозой проводят ТТГ:
1. Забора крови на анализ уровня глюкозы натощак
2. Пациент (< 5 минут) принимает перорально 75 г глюкозы
натощак, растворенной в 100 мл воды.
3. В норме через 15-20 мин после приема глюкозы
наблюдается увеличение концентрации глюкозы в крови,
которое достигает своего максимума к 1 часу (между 30 и
60 мин).
4. Затем начинается уменьшение уровня глюкозы, которое ко
2 часу или снижается до исходной цифры (тощакового
уровня), или нерезко падает ниже исходного уровня.
5. К 3 часу уровень глюкозы в крови приходит к исходному
уровню

18.

Теста толерантности к глюкозе (ТТГ)

19. Биологический материал для исследования глюкозы

• Сыворотка, плазма (пробирки с
фторидом натрия и ЭДТА (серая
крышка) без гемолиза.
• Стабильность глюкозы в сыворотке или
плазме до 3 дней при 2-8°С!
Фторид натрия ингибирует некоторые ферментативные
реакции, включая превращение фосфоглицерата в
фосфоенолпируватацид, и предотвращает гликолиз

20.

Регуляция уровня глюкозы в крови
инсулин
Переутомление
Голодание
6,1 ммоль/л.
3,3 ммоль/л.
Гипогликемия
Глюкагон
Кортизол
Адреналин
Глюкоза
в норме
Гипергликемия
6,1 ммоль/л.
3,3 ммоль/л.
Глюкагон
Углеводы
пищи
Адреналин
Кортизол
Стресс

21. Основные гормоны, регулирующие углеводный обмен и уровень глюкозы в крови

22. Поджелудочная железа

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

23.

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)

24. 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%

25. Формы инсулина

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

26. Регуляция секреции инсулина

ãëþ êàãî í
ãî ðì î í û
ÆÊÒ
ãî ðì î í
K+-êàí àë
ãë þ ê î çà
> 6-9 ì ì î ëü/ë
R
ÃËÞ Ò-1
ÃËÞ Ò-2
ÀÖ ÔËÑ
öÀÌ Ô
ÀÊ
ÈÔ 3
÷óâñòâèòåëüí û å
(ÀÒÔçàâèñèì û é)
ÀÊ
R
ï î òåí öèàë
3Na
K
ÀÒÔàçà
ãëþ êî çà
2K+
ãëþ êî êè í àçà
ãëþ êî çà-6ô
Î
êàí àëû Ñà2+
+
+
àðãèí èí
-50-70ì Â
>-35ì Â
Çàêðû òèå
êàí àëà
Ña2+
ÏÊÀ
è í ñóë è í
ÝÏ Ð
ÀÒÔ
ÑÎ 2 + Í 2Î
è í ñóë è í
äåï î ëÿðèçàöèÿ
ì åì áðàí û
Ï ÂÊ
2
Ña2+
è í î çè ò î ëò ðè ô î ñô àò í àÿ ñè ñò åì à
àäåí è ëàò öè êëàçí àÿ ñè ñò åì à
Ña2+
öÀÌ Ô
ÖÈÒÎ Ï ËÀÇÌ À

27. Динамика секреции инсулина

28. 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

29. 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

30. Инсулиновый рецептор

31. 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.

32.

2. Регуляции активности ферментов (в течении минут)
Процесс
Печень
Жировая ткань
Гликолиз
фосфофруктокиназа
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
Мышцы
фосфофруктокиназа
пируваткиназа
гексокиназа II
ФДЭ, ПВК ДГ

33.

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

34.

35. Глюкагон

- глюкоза
- инсулин
АК
Проглюкагон
α - клетки
Глюкагон
Пептид из 29 аминокислот
Глюкагон древний гормон, его структура идентична или близка у
представителей почти всех классов позвоночных.
В кишечнике наряду с глюкагоном есть ряд глюкагоноподобных веществ энтероглюкагонов, близких по структуре и некоторым свойствам к
глюкагону.

36. Эффекты глюкагона

Основные ткани мишени: печень, жировая ткань
Стимулирует
• В печени распад
гликогена,
глюконеогенез
• В жировой ткани
распад липидов
Угнетает
• В печени синтез гликогена
• В жировой ткани синтез
липидов

37. Диагностика

Определение гормонов, сопутствующих пептидов и
антител проводят с помощью твердофазных методов
ИФА (ELISA):
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Инсулин
Проинсулин
С-пептид
Глюкагон
Соматостатин
Амилин
Антитела к инсулину
Антитела к к
глутаматдекарбоксилазе (AntiGAD)
9. Антитела к рецептору инсулина
10.Антитела к транспортеру цинка
11.Антитела к клеткам островков
Лангерганса

38. Патология β-клеток

Инсулинома
(разрастание β-клеток)
Сахарный диабет 1 типа
(гибель β-клеток)

39. Инсулинома

Инсулинома –разновидностей опухолей, которая секретирует значительное
количество инсулина.
Распространенность: Встречается редко
Локализация: чаще всего в поджелудочной железе (β-клетки), редко в тонком
или толстом кишечнике (АПУД), печени.
Возраст: В основном у людей от 25 до 55 лет, у детей и подростков редко.
Патогенез: избыток инсулина вызывает падение глюкозы, что компенсаторно
повышает активность контринсулярных гормонов и приводит к нарушению
метаболизма основных обменов
Клиника: Наблюдаются приступы гипогликемии и нервно-психические
расстройства. У больных возникают внезапные приступы выраженной общей
слабости, усталости, сопровождающиеся тахикардией (учащенным
сердцебиением), потливостью, чувством страха, беспокойством. При этом
больные испытывают сильный голод. После приема пищи все эти симптомы
инсулиномы практически сразу исчезают.
Без помощи наступает гипогликемическая кома. Сознание утрачивается, зрачки
расширяются, тонус мышц снижается, потоотделение прекращается,
нарушается сердечный ритм и ритм дыхания, артериальное давление падает.
На фоне гипогликемической комы у больного может развиться отек головного
мозга.
При инсулиноме (доброкачественной) происходит увеличение массы тела
вплоть до развития ожирения.

40. Диагностика

Биохимическая диагностика инсулиномы проводится с
помощью определения уровня:
1. инсулина,
2. С-пептида,
3. Проинсулина
4. глюкозы крови.
Для диагностики проводят УЗИ поджелудочной
железы, селективной ангиографии
Проводят функциональные пробы:
Например: проба с голоданием направлена на провокацию гипогликемии и
вызывает патогномоничную для инсулиномы триаду Уиппла:
1. снижение глюкозы крови до 2,78 ммоль/л или ниже,
2. развитие нервно-психических проявлений на фоне голодания,
3. возможность купирования приступа пероральным приемом или
внутривенным вливанием глюкозы.

41. Патология α-клеток

Глюкагонома поджелудочной железы

42. Глюкагонома

Глюкагонома представляет собой опухоль из а-клеток
поджелудочной
железы,
секретирующая
глюкагон,
вызывающая гипергликемию.
Глюкагонома редкая опухоль, в основном злокачественна
(80%).
Средний возраст пациентов при появлении
симптомов составляет 50 лет; 80% - женщины
Симптомы
Аналогичны сахарному диабету 1 типа.
• Часто наблюдаются потеря веса,
• нормохромная анемия,
• гипоаминоацидемия и гиполипидемия

43.

• Основной отличительной клинической
особенностью является хроническая
сыпь, поражающая конечности, часто
ассоциированная
с
гладким,
лоснящимся,
ярко-красного
цвета
языком и хейлитом.
• Шелушение кожи, гиперпигментация,
эритематозные
поражения
с
поверхностным некролизом называют
некролитической
миграционной
эритемой.
• Поражение слизистых оболочек при
глюкагономе характеризуется наличием
стоматита, гингивита, глоссита. Язык характерный - большой, мясистый,
красный, со сглаженными сосочками.

44. Надпоченики

Кортизол
Стресс
Стероидный гормон
АКТГ
ì è òî õî í äðè ÿ
ë è ï è äí àÿ
ê àï ë ÿ
Í 2Î
Æèðí àÿ
êèñëî òà
Ýô èð
2
õî ëåñòåðèí à
õî ëåñò åðî ëýñò åðàçà HO
ÀÊÒÃ
11
12
1 19
10
5
3
4
17
13
9
14
8
7
6
Õî ëåñòåðèí
24
22
18 21
20
23
25
CH3
Ñ O
26
27
16
15
õî ëåñò åðî ëäåñì î ëàçà
Ð450
HO
Ï ðåãí åí î ëî í
Пучковая зона коры надпочечников
Кортизол

45. Кортизол

Эффекты кортизола
Основные ткани мишени: печень, жировая ткань, мышцы
Стимулирует
Угнетает
• В печени катаболизм АК,
• В печени
глюконеогенез, синтез
• В мышцах синтез белков
белков, НК.
• В жировой ткани синтез
• В мышцах катаболизм
белков
белков, образование АК
• В жировой ткани катаболизм
белков, синтез липидов,
катаболизм липидов
Высокие концентрации кортизола стимулируют:
стимулирует липолиз в конечностях и липогенез в других частях тела
(лицо и туловище).
подавляет иммунные реакции, вызывая гибель лимфоцитов и
инволюцию лимфоидной ткани;
подавляет воспалительную реакцию, снижая число циркулирующих
лейкоцитов

46.

Патология коркового вещества
надпочечников
Синдром Кушинга
Синдром Иценко-Кушинга или гиперкортицизм –
состояние, вызванное длительным воздействием на
организм высокого уровня гормонов глюкокортикоидов,
важнейшим из которых является кортизол.
Причина
Опухоли надпочечников
Диагностика
• Определение концентрации кортизола в суточной моче
(ИФА)
• Нагрузочные пробы с дексаметазоном, кортикотропинрилизинг-гормоном
• УЗИ надпочечников и др.

47. Патология коркового вещества надпочечников

Клинические проявления
Гиперпродукция
корой
надпочечников
кортизола,
определяет
основные
характерные
проявления
синдрома: изменение веса
тела
с
непропорциональными
отложениями
жира,
изменение окраски лица,
гипертензия,
гипертрихоз,
атрофические процессы в
коже, мышцах и ряд других
нарушений,
включая
нарушения метаболизма.

48.

Адреналин
Стресс
Ацетилхолин
Хромаффинные клетки
Тирозин
Мозговой слой
надпочечников
Адреналин

49. Адреналин

Эффекты адреналина
Стимулирует
• В печени распад
гликогена,
глюконеогенез
• В мышцах распад
гликогена
• В жировой ткани
распад липидов
Угнетает
• В печени синтез гликогена,
липидов
• В мышцах синтез
гликогена
• В жировой ткани синтез
липидов
Действует на сердечнососудистую систему, ЦНС, почки, кишечник,
бронхи, мышцы радужной оболочки и др.

50. Эффекты адреналина

Патология хромаффинных клеток
Феохромацитома

51. Патология хромаффинных клеток

Феохромацитома
Феохромоцитома – опухоль с
преимущественной локализацией в
мозговом веществе надпочечников,
состоящая из хромаффинных клеток и
секретирующая большие количества
катехоламинов.

52. Феохромацитома

Клинические проявления
Феохромоцитома
проявляется
артериальной
гипертензией и катехоламиновыми гипертоническими
кризами.
Диагностика
С целью диагностики феохромоцитомы проводят
провокационные пробы, определение содержания
катехоламинов и их метаболитов в крови и моче, УЗИ
надпочечников,
КТ
и
МРТ,
сцинтиграфию,
селективную артериографию.
В моче определяют продукты катаболизма
адреналина и норадреналина – метанефрин и
норметанефрин

53.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !