Нижегородская государственная медицинская академия Кафедра клинической лабораторной диагностики Молекулярные основы патологии углеводного и липидного обмена Зав. кафедрой, профессор, КОНТОРЩИКОВА Клавдия Николаевна
УГЛЕВОДЫ • Углеводы входят в состав живых организмов и вместе с белками, липидами и нуклеиновыми кислотами определяют специфичность их строения и функционирования. • К углеводам относят соединения, обладающие разнообразными и зачастую сильно отличающимися по функционированию свойствами
• Углеводы участвуют во многих метаболических процессах, но прежде всего они являются основными поставщиками энергии. • На долю углеводов приходится примерно 75% массы пищевого суточного рациона и более 50% от суточного количества калорий.
Структурная роль углеводов • Гликозамингликаны входят в состав межклеточного матрикса. • Гликопротеины. Углеводная составляющая повышает специфичность белков. • Олигосахаридные фрагменты клеточной оболочки эритроцитов обеспечивают групповую принадлежность крови.
• Из углеводов в процессе метаболизма образуется большое число органических соединений, которые служат исходными субстратами для синтеза липидов, аминокислот, нуклеотидов. • Производные углеводов – глюкурониды – участвуют в детоксикации ксенобиотиков и инактивации веществ эндогенного происхождения.
УГЛЕВОДЫ - это альдегиды и кетоны многоатомных спиртов В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахарида различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. Моносахариды соединяются посредством гликозидной связи, образуя дисахариды, олигосахариды (до 6 моносахаридных остатков) и полисахариды (гликоген и крахмал). Углеводы образуют соединения с белком (гликопротеины и протеогликаны), липидами (гликолипиды) и другими веществами (гетеромоносахариды).
• В организме наиболее распространены пентозы (они входят в состав нуклеиновых кислот и коферментов, в частности НАДФ) и гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза). • Глюкоза по структуре бывает в открытой и циклической форме. В циклической форме углеводы устойчивы и малоактивны, в открытой форме углеводы обладают высокой реакционной способностью и могут взаимодействовать без участия ферментов с белками, нуклеотидами и липидами; эти реакции называются реакциями гликирования. • Концентрация в сыворотке крови глюкозы самая высокая среди других углеводов, поэтому именно глюкоза вносит основной вклад в процесс гликирования внеклеточных белков.
• В связи с этим высказываемые предположения о замене пищевой глюкозы на плохо усвояемую фруктозу могут быть чреваты осложнениями, связанными с усилением процессов гликирования. • У фруктозы и галактозы больший процент молекул находится в открытой форме, они активнее, чем глюкоза взаимодействуют неферментативно с белками
• Эпителиальные клетки кишечника способны всасывать только моносахариды. • Процесс переваривания заключается в ферментативном гидролизе гликозидных связей в углеводах, имеющих олиго- или полисахаридное строение.
• Потребление глюкозы кровотока происходит облегченной диффузии. клетками из также путем • Скорость трансмембранного потока глюкозы зависит только от градиента ее концентрации. • Исключение составляют клетки мышц и жировой ткани, где облегченная диффузия регулируется инсулином.
• В отсутствии инсулина плазматическая мембрана этих клеток непроницаема для глюкозы, так как она не содержит белкипереносчики (транспортеры) глюкозы. • Транспортеры глюкозы называют также рецепторами глюкозы. • Считают, что способ облегченной диффузии по сравнению с активным транспортом предотвращает транспорт ионов вместе с глюкозой, если она поступает по градиенту концентрации.
• ГЛЮТ 1 Мозг, плацента, почки, толстый кишечник • ГЛЮТ 2 Печень, почки, бета-клетки островков Лангерганса, эритроциты • ГЛЮТ 3 Во многих тканях, включая мозг, плаценту, почки
• ГЛЮТ 4 (инсулинзависимый). В мышцах скелетных и сердечной, жировой ткани. Содержится в отсутствии инсулина почти полностью в цитоплазме • ГЛЮТ 5 В апикальном отделе энтероцитов тонкого кишечника. Является переносчиком фруктозы.
• Все типы переносчиков могут находиться как в плазматической мембране, так и в цитозольных везикулах. • ГЛЮТ 4 и в меньшей степени ГЛЮТ 1 почти полностью находятся в цитоплазме клеток. • Влияние инсулина на такие клетки приводит к перемещению везикул, содержащих ГЛЮТ, к плазматической мембране, слиянию с ней и встраиванию транспортеров в мембрану.
• После чего возможен облегченный транспорт глюкозы в эти клетки. • После снижения концентрации инсулина в крови транспортеры глюкозы снова перемещаются в цитоплазму, и поступление глюкозы в клетку прекращается.
• Инсулин – синтезируется в виде препрогормона, мол масса 11500 Да. • В эндоплазматическом ретикулуме бета-клеток отщепляется сигнальный пептид из 23 аминокислот и образуется молекула проинсулина с мол массой 9000 Да, состоящая из двух полипептидных цепей А и В и соединяющего их С- пептида. • В аппарате Гольджи С-пептид вырезается, молекула инсулина приобретает вид димера, в котором A и В – цепи связаны дисульфидными мостиками, и вместе с С-пептидом упаковываются в секреторные везикулы.
• Проинсулин, не обладающий биологической активностью, в небольших количествах секретируется вместе с инсулином, однако время его жизни в крови значительно выше, чем у инсулина (инсулин исчезает из циркуляции всего за 3 -5 минут). • При опухолях бета- клеток высвобождение проинсулина может заметно усиливаться.
С-пептид • Фрагмент молекулы проинсулина • Соотношение С-пептид/инсулин 5: 1 разное время полувыведения • Неактивен, более стабильный маркер секреции инсулина • Позволяет отличить эндогенный инсулин у больных на инсулинотерапии • Диагностика и эффективность оперативного лечения инсулиномы
• Главные мишени инсулина – печень, скелетные мышцы и жировые клетки. • Инсулин – гормон с анаболическим действием, а также главный регулятор гомеостаза глюкозы. • Это единственный гормон, снижающий концентрацию глюкозы в крови.
Инсулин стимулирует: • Мембранный транспорт глюкозы в мышцах и жировой ткани с помощью специальных трансмембранных белков -переносчиков глюкозы. • В печени ферменты гексокиназу и глюкокиназу, что ускоряет проникновение глюкозы в клетку. Ферменты синтеза гликогена и триглицеридов.
• Гликолиз – ферментативный процесс расщепления глюкозы с образованием лактата и АТФ без потребления кислорода. • Синтез АТФ, ДНК и РНК, что сопровождается ускоренной пролиферацией клеток.
Рецептор инсулина • При взаимодействии инсулина с рецептором в цитоплазматической мембране происходит активация фермента аденилатциклазы с образованием циклического АМФ, который при участии кальция и магния регулирует утилизацию глюкозы и синтез белка
• Чувствительность инсулиновых рецепторов увеличивают физическая нагрузка, соблюдение диеты • Эффекты инсулина на рецепторы выше в вечерние часы, чем в утренние. Это связано с контринсулярным действием глюкокортикоидов, секреция которых достигает максимума с 3 до 7 утра
Референтные значения инсулина, С-пептида и проинсулина в сыворотке • При 12 -часовом воздержании от еды: Инсулин 6 -25 м. Ед/л 36 -150 пмоль/л С-пептид 0, 7 -2, 0 мкг/л 0, 2 -0, 6 пмоль/л Проинсулин < 25 нг/л <пмоль/л • Продолжительное голодание со снижением уровня глюкозы до < 3, 3 ммоль/л: Инсулин <6 м. Ед/л < 36 пмоль/л С-пептид <0, 7 мкг/л < 0, 2 пмоль/л Проинсулин <25 нг/л <3 пмоль/л • Максимальное значение после стимуляции глюкозой или глюкагоном: Инсулин > 200 м. Ед/л > 1200 пмоль/л С-пептид 2, 7 - 5, 7 мкг/л 0, 9 - 1, 9 пмоль/л Проинсулин 77 - 102 нг/л 8, 5 - 11, 3 пмоль/л
• Главный физиологический стимул секреции инсулина – увеличение концентрации глюкозы в крови, причем повышение уровня инсулина в ответ на рост содержания глюкозы имеет двухфазный характер: первый максимум наблюдается через несколько минут, второй – через 1 час. • Помимо глюкозы секрецию инсулина активируют некоторые аминокислоты – аргинин и лейцин и агонисты бета-адренергических рецепторов. • Подавляют высвобождение инсулина соматостатин, альфа-адренергические агонисты и, конечно, снижение концентрации глюкозы в крови.
• В клетках нервной ткани, эритроцитах, хрусталике и в эндотелии сосудов скорость поступления глюкозы в цитоплазму зависит только от ее концентрации в крови. Поэтому при недостаточности инсулина проникновение глюкозы в эти клетки резко возрастает. • Здесь глюкоза способна оказывать прямое токсическое действие на клетки. Это действие связано с так называемым ферментативным гликированием белков.
• Гликирование происходит и при нормальной концентрации глюкозы, однако скорость ее невысока и гликированные белки не накапливаются. • В условиях гипергликемии скорость этого процесса нарастает, и в клетках и во внеклеточном пространстве происходит накопление значительного количества неферментативно гликированных протеинов.
• Неферментативное гликирование белков существенно отражается на их функции. Так, гликирование структурных белков почечных клубочков (коллаген, ламинин) приводит к нарушению зарядо- и размероселективности базальной мембраны, нарушению ее структуры, утолщению и, в конечном итоге, нарушению клубочковой фильтрации. • Гликирование белков хрусталика глаза приводит к снижению его прозрачности и нарушениям зрения. • Гликирование белков миелиновой оболочки нервов приводит к нарушению проведения нервного импульса. Гликирование белков цитоскелета (спектрин, тубулины) ведет к нарушению аксонального транспорта в нейронах, снижению эластичности
Контринсулярные гормоны • Глюкагон – полипептид, состоящий из 29 аминокислот, секретируется альфа-клетками островков поджелудочной железы, секреция снижается при повышении концентрации глюкозы в крови. • Эффекты глюкагона противоположны действию инсулина. • Глюкагон стимулирует гликогенолиз в печени, глюконеогенез, способствует липолизу и кетогенезу.
• Глюкокортикоиды вырабатываются корой надпочечников, усиливают катаболизм белка и глюконеогенез, тормозят транспорт глюкозы, ингибируют гликолиз и пентозофосфатный цикл, снижают синтез белка, потенциируют действие глюкагона, катехоламинов, соматотропного гормона. • Избыточной продукцией глюкокортикоида гидрокортизона характеризуется синдром Иценко – Кушинга, при котором глюкоза образуется из аминокислот и других субстратов.
• Адреналин синтезируется в мозговом слое надпочечников, он стимулирует в печени гликогенолиз, в скелетной мускулатуре – гликогенолиз и липолиз, в жировой ткани усиливает липолиз. • Гиперпродукция адреналина наблюдается при феохромоцитоме, при этом в крови может быть транзиторная гипергликемия.
• Адренокортикотропный гормон синтезируется в базофильных клетках передней доли гипофиза. Является пептидным гормоном. • Прямо и через стимуляцию освобождения глюкокортикоидов вызывает выраженный гипергликемический эффект.
• Уровень глюкозы в крови – лабильный показатель. Измеренный уровень глюкозы отражает содержание ее в крови только в течение 15 минут, повторное определение может показать уже иной уровень глюкозы из-за быстрого изменения ее концентрации. • Исследование рекомендуется проводить натощак, в спокойном состоянии пациента, перед анализом нельзя курить, выполнять физическую работу. Стояние крови со сгустком или форменными элементами снижает результаты, при транспортировке крови в жаркое время усиливается гликолиз в эритроцитах, результаты получаются заниженными. При длительном хранении сыворотки или плазмы при комнатной температуре происходит рост микроорганизмов, при этом уровень глюкозы снижается.
• Диагноз СД правомерен, если содержание глюкозы в крови натощак составляет 6, 7 ммоль/л и более, а дневные колебания на фоне обычного режима питания – до 10, 0 ммоль/л и более. • Кроме СД, гипергликемия наблюдается при следующих состояниях и заболеваниях: эпидемический энцефалит, сифилис ЦНС, повышение гормональной активности щитовидной железы, коры и мозгового слоя надпочечников, гипофиза; травмы и опухоли мозга, эпилепсия, отравления окисью углерода, сильные эмоциональные и психические возбуждения.
Гипогликемия • Глюкоза является жизненно важным энергетическим сырьем для мозга. Дефицит глюкозы приводит к нарушениям функции мозга, и если дефицитное состояние длительное, может развиваться поражение органа или наступать смерть пациента. • Натощак мозг потребляет энергию, эквивалентную 80 г/сут, что не может быть обеспечено НЭЖК, быстро мобилизуемым альтернативным топливом. • Мозг может утилизировать кетоновые тела, но они не продуцируются со скоростью, достаточной для противодействия гипогликемии
• Гипогликемия – это лабораторный диагноз, который ставится, если натощак в венозной цельной крови уровень глюкозы составляет менее 2, 2 ммоль/л (глюкоза плазмы – менее 2, 5 ммоль/л) • У пожилых больных развитие симптомов может наблюдаться и при более высоких уровнях, в то время как дети устойчивы и к более низким уровням.
• Клинические симптомы гипогликемии делятся на две основные группы: вызванные избыточной экскрецией адреналина и вызванные дисфункцией ЦНС. • Симптомы, вызванные высвобождением адреналина, при острой гипогликемии развиваются раньше и включают раздражительность, слабость, головную боль, потливость , тремор, тахикардию, чувство страха и голода.
• Симптомы, развивающиеся вследствие нарушений функций ЦНС, включают визуальные симптомы, головную боль, утрату двигательных функций, спутанность сознания, аномальное поведение, нарушение или потерю сознания.
Причины гипогликемии Сниженный выход глюкозы Заболевания печени Злоупотребление алкоголем Наследственные метаболические нарушения -Дефицит гликогенсинтетазы - Болезни накопления гликогена - Галактоземия - Наследственная непереносимость фруктозы - Нарушение рециклинга гликолитических интермедиатов
• Эндокринные заболевания -Дефицит гормона роста -Дефицит кортизола ----------------------------Увеличенная утилизация глюкозы Снижение запасов жиров - Недоношенность - Нарушения питания - Окислительные дефекты Нарушение окисления жирных кислот -Дефекты транспорта ЖК в митохондрии -Окислительные дефекты -Нарушенная продукция или утилизация кетоновых тел
Сниженный выход и увеличенная утилизация глюкозы Гиперинсулинизм - Экзогенное введение - Экзогенная продукция Инсулинома Гиперплазия островковых клеток Непанкреатические опухоли Постгастроэктомия -------------------------------
Сниженный выход глюкозы • Заболевания печени. Гипогликемия может быть осложнением заболеваний печени, так как именно в печени осуществляется глюконеогенез. Гипогликемия может развиваться при массивной гепатоцеллюлярной деструкции.
• Употребление алкоголя. Алкоголь ингибирует глюконеогенез и симптомы гипогликемии, возникающие после употребления алкоголя.
Наследственные метаболические нарушения. Запасы гликогена в печени снижаются при дефиците фермента гликогенсинтетазы, что является предрасполагающим фактором для постабсорбтивной гипогликемии. Образование глюкозы из глюкозо-6 -фосфата нарушается при болезни накопления гликогена 1 типа.
• Высвобождение глюкозы в постабсорбтивный период нарушается при болезни накопления 111 типа. • При наследственной непереносимости фруктозы и галактоземии, употребление соответствующих сахаров вызывает гипогликемию, вызванную эффектами накапливающихся метаболитов, таких, как фосфаты сахаров.
Эндокринные заболевания • Дефицит контринсулярных гормонов – нечастая причина гипогликемии. • Так, гипогликемия может развиваться при дефиците кортизола, связанном с первичной или вторичной адреналовой недостаточностью, а также при дефиците гормона роста.
Увеличенная утилизация глюкозы. • Сниженная продукция кетоновых тел. Постоянная утилизация глюкозы мозгом может вызывать гипогликемию, если дефектна продукция кетоновых тел. • Снижение запасов жиров. Низкие уровни запасов жиров обусловливают ограниченный кетогенез, и это может быть причиной гипогликемии у недоношенных детей, у людей с нарушенным питанием, при голодании
Нарушение окисления жирных кислот. • Активированные длинноцепочечные жирные кислоты транспортируются карнитином в митохондрии для дальнейшего окисления. • Этот процесс ускоряется двумя карнитин – трансферазами. Дефицит карнитина или недостаточная активность одного из двух ферментов могут вызывать нарушение окисления длинноцепочечных жирных кислот. • Внутримитохондриальные жирные кислоты окисляются группой ацилдегидрогеназ.
• Изолированные или множественные дефицитные состояния по этим ферментам могут вызывать гипогликемию в состоянии натощак или во время стресса, например при инфекционном заболевании. • • Аномалии карнитина и ацилдегидрогеназ вызывают повышение уровней НЭЖК в плазме.
Сниженный выход и увеличенная утилизация глюкозы Инсулин быстро снижает уровень глюкозы, в основном, за счет увеличения ее клеточного захвата и утилизации, поэтому избыточное введение инсулина вызывает гипогликемию.
• Гиперинсулинемия может быть следствием неадекватной эндогенной продукции гормона инсулиномой- частой причиной гипогликемии у взрослых. • Инсулиномы – опухоли из панкреатических бета- клеток.
Непанкреатические опухоли – большие мезенхимальные новообразования, первичные карциномы печени. Гликемия объясняется увеличением утилизации глюкозы опухолью и продукцией гуморальных факторов с инсулиноподобным действием (ростовые факторы, соматомедины).
Постгастроэктомия Гипогликемия, развивающаяся спустя 2 часа после приема богатой углеводами пищи, наблюдается у пациентов с частичной гастроэктомией. Другие причины • Незидиобластоз – диффузное увеличение панкреатических эндокринных клеток.
Болезни накопления гликогена (гликогенозы) Характеризуются отложением в тканях гликогена в аномальных количествах или аномальной структуры. Гликоген в основном определяется в печени и мышцах, синтезируется из глюкозы с участием ферментов.
• Гликогеноз 1 типа (болезнь фон Гирке) • вызывается дефицитом глюкозо-6 фосфатазы, что приводит к нарушению высвобождения глюкозы из гликогена и. следовательно, к гипогликемии. Гликоген накапливается в печени, вызывая гепатомегалию. • Кроме того, нарушается метаболизм лактата, так как молочная кислота превращается в глюкозу через образование глюкозо-6 фосфата в цикле Кори. Поэтому клинически выявляется метаболический ацидоз.
• Галактоземия. Нарушение метаболизма галактозы может быть следствием дефектов трех ферментов. Чаще всего отмечается дефицит галактозо-1 -фосфатуридилтрансферазы, при котором наблюдаются проблемы с усвоением пищи, рвота и гипогликемия, развивающиеся вскоре после рождения. • Позднее развиваются гепатомегалия, желтуха, асцит, катаракта, задержка умственного развития, нарушение почечной канальцевой функции, в частности глюкозурия и аминоацидурия
Симптомы болезней накопления гликогена Тип Основные ткани, Дефицит фермента вовлеченные в процесс Симптомы I (фон Гирке) Печень Глюкозо-6 -фосфатаза Гипогликемия, лактоацидоз, гепатомегалия, гиперурикемия II (Помпе) Сердце, печень, мышцы Лизосомальная (1, 4) гликозидаза Мышечная слабость, гипертрофия сердца, нормогликемия III (Кори) Печень, мышцы Деветвящий фермент Гипогликемия, гепатомегалия IV (Андерсена) Печень Гликогенветвящий фермент Гипогликемия, гепатомегалия V (Мак Ардля) Мышцы Фосфорилаза Цирроз, мышечное утомление после нагрузки, миоглобинурия VI (Херса) Печень Фосфорилаза Гепатомегалия VII (Таруи) Мышцы Фосфофруктокиназа Мышечное утомление после нагрузки, миоглобинурия VIII Печень, мышцы Киназа фосфорилазы Гепатомегалия
• Катаракта вызывается превращением альдозоредуктазой в хрусталиках галактозы в галактитол, что приводит к осмотическому нарушению.
Наследственная непереносимость фруктозы • Связана с дефицитом фруктозо-1 -фосфатальдолазы В, превращающей в печени фруктозу в два трехуглеродных соединения. Симптомы не развиваются, пока с пищей не поступает сахароза. • Тогда развивается гипогликемия, рвота и сонливость, как результат внутриклеточного накопления фруктозо-1 -фосфата. • Фруктоза экскретируется в мочу, давая позитивную реакцию на редуцирующие вещества, но не на глюкозу.
Эссенциальная фруктозурия Доброкачественное состояние вызывается дефицитом фруктокиназы, фосфорилирующей фруктозу. • Фруктоза при этом экскретируется с мочой. • Состояние диагностируется по определению в моче редуцирующих веществ
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ - это гетерогенная группа нарушений, характеризующихся хронической гипергликемией, нарушением всех видов обмена веществ. При патологии нарушены регуляторные эффекты инсулина, проявляющиеся или снижением его секреции, или развитием нечувствительности тканей к его действию. Выделяют два основных типа сахарного диабета инсулинзависимый диабет - ИЗСД (диабет I типа) и инсулиннезависимый - ИНЗСД (диабет II типа).
• При ИЗСД секреция инсулина отсутствует или сильно снижена, что является результатом аутоиммунной деструкции бетаклеток островков Лангерганса. • У большинства пациентов обнаруживаются циркулирующие антитела к островковым клеткам; определяется инфильтрация островков Т-лимфоцитами. В развитии ИЗСД важны генетические факторы: индивидуумы с антигенами DR 3 и DR 4 системы антигенов лейкоцитов (НLA) обладают повышенной предрасположенностью к заболеванию, хотя риск передачи по наследству этого варианта диабета составляет только 5 -10%.
• Заболевание развивается при воздействии различных факторов окружающей среды на людей, имеющих предрасположенность к ИЗСД. К таким факторам относятся вирусная инфекция: Коксаки В 4, эпидемический паротит, краснуха, ветряная оспа, корь, цитомегаловирус; стресс, интоксикация нитратами. Большинство случаев ИЗСД имеет место у лиц до 30 лет, с пиком между 9 и 14 годами, хотя наблюдаются случаи и более позднего развития заболевания.
Инсулиннезависимый сахарный диабет - это гетерогенная группа нарушений, имеющая ряд отличий от ИЗСД. Это заболевание составляет в среднем около 85% всех случаев сахарного диабета и может проявляться в любом возрасте. Наиболее часто встречается между 40 и 80 годами. Различают варианты, сопровождающиеся и несопровождающиеся ожирением.
• Секреция инсулина при ИНЗСД сохранена, хотя неадекватна для контроля уровня глюкозы в крови. Кроме того, имеет место резистентность к эффектам инсулина в органах-мишенях, что связано со снижением инсулиновых рецепторов и дефектов опосредования инсулиновых сигналов внутрь клетки. • Кетоз у таких больных наблюдается редко, хотя может отмечаться у больных ИНЗСД при острых состояниях. У пациентов с диабетом 11 типа может развиваться гиперосмолярная некетотическая кома.
Ежегодная заболеваемость СД составляет 4 -5 % При этом 16% больных – СД 1 типа 84% больных - СД 2 типа В России зарегистрировано более 3 млн больных
Основные признаки сахарного диабета I и II типов
ВТОРИЧНЫЙ ДИАБЕТ - развивается на фоне ряда патологических состояний, в частности, при панкреатических заболеваниях и эндокринопатиях. Панкреатические нарушения, такие как хронический панкреатит и гемохрома-тозы, могут вызывать разрушение бета-клеток, в то время как эндокринные нарушения, приводящие к усиленной секреции гормонов антогонистов инсулина, могут индуцировать инсулинорезистентность. Диабет развивается также при ряде тяжелых генетических нарушений, включая синдромы Тернера и Дауна.
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ БЕРЕМЕННЫХ называют гестационным диабетом, Определяется как нарушение толерантности к углеводам различной степени тяжести с началом и первым проявлением во время беременности. Является гетерогенным заболеванием и развивается у пациенток, у которых контринсулярное действие плацентарных гормонов , повышенное разрушение инсулина в плаценте и аутоиммунные нарушения превышают резервы функционирования бета- клеток поджелудочной железы, что приводит к относительной недостаточности инсулина и развитию гипергликемии. Наиболее значимыми факторами риска являются глюкозурия , ожирение, возраст старше 30 лет, отягощенный акушерский анамнез, роды в анамнезе, при которых зарегистрировано рождение крупного плода , отягощенный по сахарному диабету семейный анамнез, синдром поликистозных яичников, многоплодная беременность. Наличие двух или более факторов повышает риск развития гестационного диабета в 10 и более раз. Ятрогенные варианты обусловлены приемом во время беременности больших доз глюкокортикоидов и длительным применением бета- адреномиметиков, которые обладают контринсулярным действием. Беременность с ГСД часто протекает на фоне гиперпродукции антител к инсулину и его рецепторам, что сопровождается рождением детей с выражеными признаками диабетической фетопатии и развитием фетоплацентарной недостаточности, имеется риск развития гестоза. Назначение инсулина способствует его снижению.
• В диагностике сахарного диабета важную роль играют лабораторные методы исследования и правильная их интерпретация. • В связи с большим медицинским и социальным значением сахарного диабета диагностика его требует особой аккуратности и точности. • ДИАГНОСТИЧЕСКИМ КРИТЕРИЕМ сахарного диабета является повышение концентрации глюкозы в крови натощак и через 2 часа нагрузки глюкозой. • Определение проводится натощак, спустя, по крайней мере, 10 часов последнего приема пищи. • Концентрация глюкозы в крови зависит от скорости ее поступления в систему циркуляции и интенсивности утилизации. • Официально признан диапазон нормальных значений для сыворотки и плазмы натощак 3, 8 -6, 1 ммоль/л, в цельной крови 3, 35, 5 ммоль/л, причем в артериальной крови выше, чем в венозной крови примерно на 0, 25 ммоль/л У здоровых людей редко, когда уровень глюкозы в крови снижается ниже 2, 5 или повышается свыше 8, 0 ммоль/л
Уровень глюкозы в крови - достаточно лабильный показатель. При рандомическом определении измеренный уровень глюкозы отражает содержание ее в крови только в течение 15 минут, повторной определение может показать уже иной уровень глюкозы из-за быстрого изменения ее концентрации. При исследовании глюкозы в крови большое значение имеет преанали-тический этап. Исследование рекомендуется проводить натощак, в спокойном состоянии пациента, перед анализом он не должен курить, выполнять физическую работу. Стояние крови со сгустком или форменными элементами снижает результаты, при транспортировке крови в жаркое время усиливается гликолиз в эритроцитах, результаты получаются заниженными. При длительном хранении сыворотки или плазмы при комнатной температуре происходит рост микроорганизмов, при этом уровень глюкозы снижается. Диагноз СД правомерен, если содержание глюкозы в крови натощак составляет 6, 7 ммоль/ л и более, а дневные колебания на фоне обычного режима питания - до 10, 0 ммоль/ л и более. Кроме СД, гипергликемия наблюдается при следующих состояниях и заболеваниях: эпидемический энцефалит, сифилис ЦНС, повышение гормональной активности щитовидной железы, коры и мозгового слоя надпочечников, гипофиза; травмы и опухоли мозга, эпилепсия, отравления окисью углерода, сильные эмоциональные и психические возбуждения.
Гипогликемию вызывают следующие причины: ü длительное голодание ü нарушение всасывания углеводов (заболевания желудка и кишечника, демпинг-синдром) ü хронические заболевания печени вследствие нарушения синтеза гликогена и уменьшения печеночного депо углеводов; ü заболевания, связанные с нарушением секреции контринсулярных гормонов (гипопитуитаризм, хроническая недостаточность коры надпочечников, гипотиреоз) ü у больных с сахарным диабетом, получающих инсулин, наиболее тяжелые гипогликемические состояния, вплоть до гипогликемической комы, обычно развиваются при нарушении режима питания - пропуске приема пищи, а также рвоте после еды ü Легкие гипогликемические состояния могут наблюдаться при заболеваниях, протекающих с так называемой функциональной гиперинсулинемией: ожирение, сахарный диабет II типа легкой степени
ü Иногда гипогликемические состояния наблюдаются у лиц с заболеваниями ЦНС: распространенными сосудистыми нарушениями, остром пиогенном менингите, туберкулезном менингите, криптококковом менингите, энцефалите при эпидемическом паротите, первичной или метастатической опухоли мягкой мозговой оболочки, небактериальном менинглэнцефалите, первичном амебном менингоэнцефалите ü Наиболее тяжелая гипогликемия (за исключением случаев передозировки инсулина) наблюдается при органическом гиперинсулинизме вследствие инсулиномы или гиперплазии- бета- клеток островков поджелудочной железы. В некоторых случаях содержание глюкозы в крови больных гиперинсулинизмом составляет менее 1 ммоль/л ü Спонтанные гипогликемии при саркоидозе
При содержании глюкозы от 5, 6 до 6, 7 ммоль/л, а также лицам с выявленными факторами риска в отношении развития СД (СД у близких родственников, рождение крупного плода, нарушение толерантности к глюкозе в анамнезе, ожирение, гипертоническая болезнь) необходимо проводить глюкозотолерантный тест. Для его проведения больной 3 дня должен получать диету, содержащую не менее 125 г углеводов. Если обследуемый потреблял меньшее количество углеводов, то ему назначают диету с содержанием 130 - 150 г углеводов. Пробу проводят утром через 10 -14 часов голодания. Берут исходную порцию крови, далее больной принимает 75 г глюкозы, растворенной в 200 - 300 мл воды, а ребенок из расчета 1, 75 г глюкозы на 1 кг веса (но не более 75 г). После этого кровь берут через 30, 60, 90 и 120 минут. Согласно рекомендаций ВОЗ по СД, кровь при проведении ГТТ исследуют натощак и через 90 минут после приема глюкозы. Диагноз СД ставится, если натощак концентрация глюкозы в пределах 6, 7 и более ммоль/л, а через 2 часа - 10, 0 и более ммоль/ л Если уровень глюкозы менее 6, 7 ммоль/л, а через 2 часа в интервале 5, 6 - 10, 0 ммоль/л, то это трактуется как нарушение толерантности к глюкозе.
Алгоритм диагностики сахарного диабета
• Гликемический профиль – результат 6 - или 8 кратного определения глюкозы в крови в течение суток. • Кровь берут из пальца перед завтраком, обедом, ужином и через 90 минут после приема пищи. • Определение уровня глюкозы в течение дня используется для оценки эффективности лечения и компенсации сахарного диабета.
Сахарный диабет 1 типа ( инсулинзависимый ) считается компенсированным, если уровень глюкозы натощак и в дневных колебаниях не превышает 10 ммоль/л При этом типе диабета допускается потеря глюкозы с мочой до 20 -30 г в сутки Сахарный диабет 2 типа (инсулиннезависимый) имеет более строгие критерии компенсации: содержание глюкозы в крови натощак не должно превышать 6, 0 ммоль/л, а в дневных колебаниях – не выше 8, 25 ммоль/л. В моче глюкоза должна отсутствовать ( аглюкозурия )
Для оценки результатов ГТТ вычисляют два показателя: гипергликемический и гипогликемический коэффициенты. Гипергликемический коэффициент отношение содержания глюкозы через 30 или 60 минут (берется наибольшая величина) к ее уровню натощак; в норме он не должен быть выше 1, 7. Гипогликемический коэффициент отношение содержания глюкозы через 2 часа к ее уровню натощак; в норме он должен быть менее 1, 3. Если по изложенным критериям у больного не выявляется нарушений толерантности к глюкозе, но величина одного или обоих коэффициентов превышает нормальную, кривая нагрузки глюкозой трактуется как "сомнительная". Такому пациенту следует рекомендовать воздержаться от злоупотребления углеводами и повторить тест через 1 год. Причины нарушения толерантности к глюкозе изложены в таблице.
Глюкоза мочи • Почечный порог глюкозы 8, 8 -9, 9 ммоль/л • Почечная реабсорбция глюкозы 1, 7 ммоль/л –
Определение антител против островковых клеток и к инсулину Антитела к инсулину находят у 35 40% пациентов с впервые выявленным диабетом I типа. В последние годы определен основной антиген, представляющий собой главную мишень для аутоантител, связанных с развитием инсулинзависимого диабета. Этим антигеном оказалась декарбоксилаза глютаминовой кислоты (GAD), мембранный фермент, осуществляющий биосинтез тормозного нейромедиатора центральной нервной системы млекопитающих гамма аминобутановой кислоты (ГАМК). Анти GAD это очень информативный маркер для идентификации преддиабета, а также выявления индивидуумов с высоким риском развития СД 1. Во время асимптоматического развития диабета антитела к GAD могут детектироваться у пациента за 7 10 лет до клинического проявления болезни.
Глюкагон Содержание глюкагона в плазме у взрослых в норме - 60 -200 пг/мл. Глюкагон полипептид, состоящий из 29 аминокислотных остатков. Он имеет короткий период полураспада (несколько минут) и является функциональным антогонистом инсулина. При сахарном диабете сочетанность действий этих гормонов проявляется тем, что недостаток инсулина сопровождается избытком глюкагона, который, собственно, и является причиной гипергликемии. Особенно хорошо это можно видеть на примере лечения инсулин зависимого сахарного диабета, т. е. абсолютной недостаточности инсулина. В этом случае очень быстро развиваются гипергликемия и метаболический ацидоз, которые можно предотвратить, назначая соматостатин, ингибирующий синтез и секрецию глюкагона. После этого даже при полном отсутствии инсулина гипергликемия не превышает 9 ммоль/л.
Гликирование происходит и при нормальной концентрации глюкозы, однако скорость ее невысока и гликированные белки не накапливаются. В условиях гипергликемии скорость этого процесса нарастает, и в клетках и во внеклеточном пространстве происходит накопление значительного количества неферментативно гликированных протеинов.
• Неферментативное гликирование белков существенно отражается на их функции. Так, гликирование структурных белков мезангия и базальной мембраны почечных клубочков ( коллаген, ламинин) приводит к нарушению зарядо- и размероселективности базальной мембраны, нарушению ее структуры, утолщению и, в конечном итоге, нарушению клубочковой фильтрации. • Гликирование белков хрусталика глаза приводит к снижению его прозрачности и нарушениям зрения.
• В крови могут гликироваться некоторые компоненты свертывающей системы, что является одной из причин нарушений коагуляции. • В эритроцитах неферментативному гликированию подвергается гемоглобин. Глюкоза присоединяется к N- концевому Валину в бета-цепях. Такой гемоглобин называют Hb. A 1 c. В норме гликированный гемоглобин составляет 4 -6% от общего гемоглобина. При гипергликемии этот показатель существенно возрастает. Гликированный гемоглобин обладает более высоким по сравнению с обычным гемоглобином А сродством к кислороду. • У больных с высоким содержанием гликированного гемоглобина отмечается повышение кислорода в венозной крови и уменьшение артерио-венозной разницы.
Значительное увеличение концентрации глюкагона в крови является признаком глюкагономы опухоли α клеток. Глюкагономы обычно развиваются из синтезирующих глюкагон α клеток островков Лангерганса. Почти во всех случаях нарушается толерантность к глюкозе и развивается сахарный диабет. Диагностика заболевания основана на обнаружении в плазме крови очень высокой концентрации глюкагона. МОНИТОРИНГ САХАРНОГО ДИАБЕТА Задачами мониторинга являются объективная оценка уровни гликемии за предшествующий промежуток времени ( до 2 х месяцев ); • своевременная коррекция лечения; подбор оптимальных форм инсулина и др. сахароснижающих препаратов • мониторинг компенсации диабета.
Гликированный гемоглобин в крови Содержание гликированного гемоглобина (Hb. A 1 c) в крови в норме - 4 -5, 5 % от общего Hb. A 1 c является гликированной формой присутствую щего в эритроцитах гемоглобина А. При повышенных концентрациях глюкозы в крови она вступает в неферментативное взаимодействие с белками плазмы с образованием шиффовых оснований, в том числе с гемоглобином. Степень гликирования гемоглобина зависит от концентрации глюкозы в крови и длительности контакта глюкозы с гемоглобином. Позтому количество гликированного гемоглобина пропорционально концентрации глюкозы и длительности инкубации (контакта с эритроцитами). Измерение концентрации Hb. A 1 c позволяет ретроспективно оценивать уровень гипергликемии при сахарном диабете. По сути Hb. A 1 c состоит из трех компонентов: Hb. A 1 a, Hb. A 1 b и Hb. A 1 c дает более тесную корреляцию со степенью выраженности гипергликемии у больных сахарным диабетом. 1. 2. 3. Уровень гликированного гемоглобина в эритроцитах является интегральным показателем состояния углеводного обмена за предшествующие 6 8 недель Результаты исследования оцениваются следующим образом: 4 6 % свидетельствуют о хорошей компенсации сахарного диабета в последние 1 1, 5 мес, 6 8, 9 % субкомпенсация, 9, 0 % и выше декомпенсация 3 Степень риска развития микро и макро сосудистых осложнений диабета
Ложные сниженные значения Hb. A 1 c имеют место при уремии, острых и хронических геморрагиях, а также при состояниях с уменьшением жизни эритроцитов (например, при гемолитической анемии). Гликированный гемоглобин – предиктор патологий беременности, осложненной сахарным диабетом. Особенно важно вести контроль в первом триместре беременности, когда происходит закладка внутренних органов плода. Повышенный уровень гликированного гемоглобина на протяжении 6 месяцев до зачатия и в течении 1 триместра беременности напрямую связан с ее неблагоприятным исходом. Жесткий контроль за уровнем гликемии позволяет снизить частоту пороков развития плода с 30 40% до 2%
Фруктозамин в сыворотке Содержание фруктозамина в сыворотке в норме — 200 -280 мкмоль/л. Фруктозамин представляет собой продукт гликирования белков плазмы крови. Степень гликирования белков плазмы зависит от концентрации глюкозы в крови и длительности периода полураспада белков. Количество фруктозамина в крови является хорошим показателем для ретроспективного контроля за содержанием глюкозы в крови у больных сахарным диабетом и позволяет оценивать эффективность проводимого лечения без отягощающего больного ежедневного контроля за уровнем гликемии в крови. В отличие от гликированного гемоглобина Фруктозамин отражает средний уровень глюкозы в крови за 2 3 нед до измерения. Это обусловлено периодом полураспада гликированных белков: для альбумина он составляет 20 дней, тогда как для гемоглобина — определен длительностью полураспада эритроцитов (60 дней).
Определение фруктозамина имеет преимущество перед определением гликированного гемоглобина, так как не требует проведения дополнительного исследования — определения концентрации гемоглобина у больного. При оценке результатов исследования фруктозамина как критерия компенсации сахарного диабета считают, что при содержании его в крови от 280 до 320 мкмоль/л компенсация удовлетворительная, выше 320 мкмоль/л — наступает декомпенсация.
Молочная кислота (лактат) в крови Лактат является конечным продуктом анаэробного гликолиза. В условиях покоя основ нойисточник лактата в плазме — эритроциты. При физической нагрузке лактат выходит из мышц, превращается в пируват в печени или метаболизируется мозговой тканью и сердцем. Нормальные величины содержания лактата в крови отражены в таблице. Повышается лактат в крови при тканевой гипоксии из за снижения перфузии ткани или уменьшения напря жениякислорода в крови. Накопление лактата может уменьшить р. Н крови и снизить концентрацию бикарбоната, приводя к метаболическому ацидозу.
Микроальбуминурия Может быть определена как скорость экскреции альбумина, занимающая промежуточное положение между нормой 2, 5 25 мг/сутки и макроальбуми нурией (более 250 мг/сут) Небольшое увеличение экскретируемого с мочой альбумина не определяется тест полосками и необходимо проводить количественное определение белка в сборе мочи за 24 часа.
Прогнозирование сахарного диабета • определение антител к GAD к декарбоксилазе глутаминовой кислоты • определение эндогенных антител к островкам Лангерганса и антител к инсулину выявление преддиабета и симптоматических явлений ИЗСД • лептин это белок, секретируемый адипоцитами. Лептин важнейший регулятор энергетического обмена. В норме лептин подавляет секрецию нейропептида Y в гипоталамусе. Нейропептид Y участвует в формировании чувства голода и стимулирует секрецию инсулина. У лиц с ожирением уровень лептина в сыворотке значительно повышен. Избыток лептина приводит к подавлению секреции инсулина и вызывает инсулинорезистентность скелнетных мышц и жировой ткани. • Женщины 1, 1 – 27, 6 нг/мл • Мужчины 0, 5 – 13, 8 нг/мл
Критерии оценки эффективности лечения больных сахарным диабетом
Скачать презентацию Нижегородская государственная медицинская академия Кафедра клинической лабораторной диагностики
диабет.ppt