Переваривание, всасывание, транспорт глюкозы в ткани.

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОЛЛОКВИУМУ № 2 ПО ТЕМЕ

«ОБМЕН УГЛЕВОДОВ»

для студентов стоматологического факультета

Переваривание, всасывание, транспорт глюкозы в ткани.

ПФП, гликолиз, полное окисление глюкозы

1. У ребенка, находящегося на естественном вскармливании, частый жидкий стул, вздутие живота, рвота и снижение веса. Температура тела не повышалась. При проведении нагрузки лактозой сахар крови повысился на 15 мг% (норма 50 мг% и выше). При нагрузке одновременно глюкозой и галактозой повышение составило 55 мг%. Укажите возможные причины изменений.

У ребенка лактазная недостаточность т.к. при нагрузке глюкозой и галактозой сахар крови повысился на 55мг% (норма 50 и более мг%), а при нагрузке лактозой сахар повысился на 15мг%.

2. У ребенка в возрасте 2-х недель прием молока приводит к вздутию живота, диарее. Нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением глюкозы в крови на 15 мг%. О каком нарушении можно думать?

У ребенка нарушено всасывание моносахаров в энтороциты т.к. нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением сахара крови на 15мг%

3. У больного диастазная активность мочи 520 мг крахмала в час, в каловых массах зерна крахмала, сахар крови 9 ммоль/л. С патологией какого органа связаны данные нарушения? Назначьте необходимые биохимические анализы.

У больного, по видимому, нарушена функция поджелудочной железы т.к. не работает панкреатическая амилаза (зерна крахмала в кале), наблюдается гипергликемия(возможно нарушение функционирования инсулина). Следует назначить биохимический анализ крови на панкреатические ферменты(панкреатическая амилаза, липаза)

4. Почему внутривенное введение препаратов глюкозы и калия приводит к более быстрому проникновению глюкозы в миокардиоциты, чем введение чистой глюкозы?

Один из способов транспорта глюкозы в клетку является симпорт с ионами натрия. Натрий двигается по градиенту концетрации. Градиент концентрации создает Na K-АТФаза(из клетки выводится 3 иона натрия, в клетку заходит 2 иона калия)

5. При генетическом дефекте глюкозо-6-фосфатазы в гепатоцитах повышается содержание рибозо-5-фосфата, вследствие чего ускоряется синтез нуклеотидов. Это приводит к увеличению образования мочевой кислоты – конечного продукта катаболизма пуриновых нуклеотидов – и возникновению подагры. В чем заключается причина увеличения образования рибозо-5-фосфата при недостаточности этого фермента?

Болезнь Гирке(дефект глюкозо-6-фосфотазы нарушение образования свободной глюкозы из глюкозо-6-фосфата). Глюкозо-6-фосфат накапливается  активируется пентозофосфатного путь окисления глюкозо-6-фосфатаобразуется рибозо-5-фосфат

6. Перед началом деления клеток увеличивается активность ферментов пентозофосфатного цикла. Какие условия, обеспечивающие размножение клеток, создаются при этом?

Перед деление клетка нуждается в рибозо-5-фосфате активируется пентозофосфатный путь окисления глюкозы.

7. В жировой ткани высокой активностью обладают дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата и 6-фосфоглюконата. Как это объяснить? Для чего используются продукты этих реакций?

В процессе пентозофосфатного пути образуется NADF, который используется для синтеза стероидных гормонов, а также для работы глутатионпероксидазы(нейтрализация активных форм кислорода предотвращение перекисного окисления липидов)

8. Блокада трансальдолаз и транскетолаз пентозного цикла приводит к развитию анемии с малым числом эритроцитов и лейкоцитов в крови. Почему?

Анемия развивается вследствие перекисного окисления эритроцитов(+ преципитация гемоглобина) и лейкоцитов. Т.к. нарушен пентозофосфатный цикл(он является главным источником NADF, который нужен для работы глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы нейтрализация активных форм кислорода)

9. Почему у больных с врожденным низким уровнем дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата может развиться гемолитическая анемия?

При низком содержании дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата нарушается пентозофосфатный цикл  недостаток NADF анемия(см 12 задачу)

10. Во время обследования у пациента выявлены анемия и наличие в эритроцитах телец Хайнца – результат агрегации протомеров гемоглобина вследствие окисления SH-групп цистеиновых остатков гемоглобина активными формами кислорода и образования дисульфидных связей. Какие нарушения в метаболизме эритроцитов могут быть причиной данной клинической ситуации?

Дефицит NADF приводит к накоплению метгемоглобина и увеличению образования активных форм кислорода, вызывающих окисление SH-групп в молекулах глутатиона. Молекулы метгемоглобина образуют дисульфидные связи между протомерами и агрегируют с образованием телец Хайнца.

11. Изменится ли активность гексокиназы, если в пробирку с гомогенатом, содержащим гексокиназу, добавить: а) инсулин; б) соли магния? Почему?

ГЕКСОКИНАЗА

для большинства киназ в качестве одного из субстратов выступает не молекула АТФ, а комплекс Mg2+-ATФ. В этом случае ион Mg2+ не взаимодействует непосредственно с ферментом, а участвует в стабилизации молекулы АТФ и нейтрализации отрицательного заряда субстрата, что облегчает его присоединение к активному центру фермента

Инсулин:

- активирует гексокиназу и глюкокиназу, запуская таким образом процесс фосфорилирования глюкозы - ключевую биохимическую реакцию, стоящую в начале пути как анаэробного, так и аэробного расщепления углеводов;

Часть реакций глюконеогенеза происходит в митохондриях. Аланин транспортируется в печень и образует пируват, включаясь в глюкозо-аланиновый цикл (глюконеогенез). Аспартат при попадании в клетку активирует малат-аспартатный челночный механизм, в результате которого при окислении 1 молекулы глюкозы получим 28 молекул АТФ. (см.лекцию)

25. Недостаточноть фруктозо-1,6-бисфосфатазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу. У больных с таким дефектом наряду с другими нарушениями наблюдаются гипогликемия натощак и лактацидоз. Объясните роль фермента в метаболическом пути, обеспечивающем сохранение нормального уровня глюкозы в крови при голодании.

Фруктозо-1,6-бифосфотаза отщепляет фосфатную группу от фруктозо-1,6-бифосфата(с оразованием глюкозо-6-фосфата) при недостатке нарушается процесс глюконеогенеза натощак развивается гипогликемия. При избытке фруктозо-1,6-бифосфата запускаются реакции гликолиза лактацидоз.

26. Недостаток пищи вынуждает жителей Африки употреблять в пищу плоды дерева akee. Незрелые плоды вызывают тяжелое отравление, т.к. содержат гипоглицин А. Это вещество ингибирует β-окисление жирных кислот в печени, а при голодании основным источником АТФ в печени являются жирные кислоты. Почему отравление гипоглицином А сопровождается гипогликемией?

Миокард, временно лишенный поступления кислорода, может получать АТФ в результате окисления лактата, поступившего в сердечную ткань вместе с кровью. При этом также будет образовываться углекислота и вода.???

29. Какова роль ЛДГ в сердце, если известно, что углеводы в сердце окисляются аэробно?

ЛДГ, присутствующая в сердце, необходима для того, чтобы можно было окислять лактат до пирувата в случае приноса его к сердечной ткани с током крови или же его возникновении в случае кислородного голодания (наличие лактата в сердечной ткани опасно, так как при поступлении кислорода к сердцу, лактат начинает использовать его для собственных реакций окисления,а кислород на самом деле больше необходим для окисления жирных кислот, являющихся главным источником АТФ для миокарда. Сам лактат тоже способен к продукции АТФ в ходе своего окисления, но в очень малых количествах). При наличии кислорода полученный пируват может в ходе окислительного декарбоксилирования превращаться в ацетил-Ко-А и уже использоваться в ЦТК.

30. Почему устойчивость организма ко многим токсическим веществам повышена при введении глюкозы?

При введении глюкозы устойчивость организма ко многим токсическим веществам повышена, потому что данный моносахарид, попав в организм, подвергается гидролизу, в ходе которого образуются молекулы восстановленного НАДН, от наличия которого зависит возможность клеточного дыхания, а значит - и образованию большего количества АТФ, необходимого для работы клеток иммунной системы. Кроме того, восстановленная форма НадН может участвовать в процессах микросомального гидроксилирования, в ходе которого токсические вещества становятся растворимыми и выводятся из организма с мочей.

P.S. если глюкоза вступает например в пентозофосфатный цикл, тогда будут образовываться еще и молекулы НАДФН, которые также используются в вышеупомянутых процессах.

В данном случае при определении уровня сахара в крови по методу Хагедорна-Йенсена сахар будет в норме (4,4 - 4,6 мМоль). А при определении сахара в моче о методу Ниландера проба будет положительной. Это можно объяснить тем, что витамин С, как и глюкоза, обладает окислительно-восстановительными свойствами, а значит, при добавлении к моче соли висмута витамин будет окисляться (поскольку среда мочи - щелочная), и сам висмут будет выпадать в виде черного осадка.

32. Если в течение нескольких дней, предшествующих исследованию, у человека была углеводная диета, то натощак уровень сахара приближен к нижней границе нормы. Если у больного белковая диета, то уровень сахара натощак приближается к верхней границе нормы. Почему?

При соблюдении углеводной диеты уровень сахара, измеренный у человека натощак, приближен к нижней границе нормы, поскольку данная диета заключается в потреблении строго определенного количества углеводов (меньше, чем при обычном питании), а значит, организм все равно будет получать сахар извне, а вследствие его малого, но удовлетворяющего норму количества, не будет наблюдаться слишком активного запасания углеводов в виде жира. То есть малое количество потребляемых углеводов будет давать малое количество сахара в кровь (нормальное, но малое).

При белковой же диете из рациона полностью исключаются углеводы. Это значит, что организму придется брать сахар из собственных запасов:в случае глюкозы - гликогенолиз, но непродолжительное время, а после - глюконеогенез. Поскольку в процессе глюконеогенеза глюкоза образуется из различных неуглеводных соединений (пируват, лактат, аминокислоты, глицерин), значит, у организма будет сразу несколько источников синтеза глюкозы. Кроме того, любое голодание - это стресс для организма, поэтому надпочечниками обязательно будет выделяться адреналин и кортизол, а поджелудочной железой - глюкагон; данные гормоны индуцируют и ускорят процесс.

 

33. Кофеин ингибирует активность фосфодиэстеразы, разрушающую цАМФ до АМФ. Как изменится сахар крови после приема кофеина? Почему?

. После приема кофеина сахар в крови повысится, так как в случае ингибирования фосфодиэстеразы, цАМФ будет продолжать свою работу - активировать протеинкиназу, которая, в свою очередь, активируя киназу фосфоилазу, приведет к активации гликогенфосфорисазы и ингибированию гликогенсинтазы. А раз гликогенолиз будет продолжаться, значит и уровень сахара в крови будет расти.

34. У спортсмена перед ответственными соревнованиями концентрация глюкозы в крови составила 7 ммоль/л. Оцените результат анализа и объясните причину изменения уровня глюкозы в крови по сравнению с нормой.

В данном случае у спортсмена наблюдается гипергликемия, но не патологическая, а эмоциональная. Это можно объяснить, что перед соревнованием человек испытал стресс, на это моментально отреагировала симпатическая нервная система, а вследствие - надпочечники. В результате в кровь поступило изрядное количество адреналина, что привело к активации аденилатциклазного механизма, а следовательно - к активации гликогенфосфорилазы и ингибированию гликогенсинтазы. Произошел гликогенолиз в печени, и глюкоза вышла в кровь. Кроме того, активация симпатической НС в целом поспособствовала более быстрому распаду гликогена и помешала переходу углеводов в жир.

35. Два студента пришли сдавать кровь «на сахар» в поликлинику. Когда результаты анализов были готовы, выяснилось, что у первого студента концентрация глюкозы составляет 90 мг/дл, а у второго – 130 мг/дл. При обсуждении полученных показателей выяснилось, что второй студент утром выпил сладкий чай. Сделайте заключение о результатах анализов и ответьте на вопрос: чем обусловлена рекомендация о проведении данного анализа строго натощак? Какова концентрация глюкозы в крови в норме и в абсорбтивный период (после приема пищи)? Есть ли разница в содержании глюкозы в крови, взятой из вены или из капилляров пальца больного?

У первого студента сахар крови в норме. У второго - физиологическая гипергликемия, связная с изучением крови, взятой в абсорбтивный период. Гипергликемия объясняется в данном случае тем, что сахар поступил в ЖКТ, усвоился, всосался в кровь но еще и не перешел в клетки организма и не подвергся фосфорилированию. Данный анализ рекомендовано делать строго натощак, так как в случае незнания о том, что больной употребил до этого сладкое, можно принять физиологическую норму за патологию и применить лечение, способное нанести здоровому человеку вред. Нормальный уровень сахара в крови может наблюдаться только в постабсорбтивный период.

При голодании в течение первых суток исчерпываются запасы гликогена в организме, и в дальнейшем источником глюкозы служит только глюконеогенез (из лактата, глицерина и аминокислот). Глюконеогенез при этом ускоряется, а гликолиз замедляется вследствие низкой концентрации инсулина и высокой концентрации глюкагона. Но, кроме того, через 1-2 сут существенно проявляется действие и другого механизма регуляции — индукции и репрессии синтеза некоторых ферментов: снижается количество гликолитических ферментов и, наоборот, повышается количество ферментов глюконеогенеза. Изменение синтеза ферментов также связано с влиянием инсулина и глюкагона.

Начиная со второго дня голодания достигается максимальная скорость глюконеогенеза из аминокислот и глицерина. Скорость глюконеогенеза из лактата остаётся постоянной. В результате синтезируется около 100 г глюкозы ежесуточно, главным образом в печени.

Следует отметить, что при голодании глюкоза не используется мышечными и жировыми клетками, поскольку в отсутствие инсулина не проникает в них и таким образом сберегается для снабжения мозга и других глюкозозависимых клеток; обеспечение энергетических потребностей мышц и других тканей происходит за счёт жирных кислот и кетоновых тел. Поскольку при других условиях мышцы — один из основных потребителей глюкозы, то прекращение потребления глюкозы мышцами при голодании имеет существенное значение для обеспечения глюкозой мозга. При достаточно продолжительном голодании (несколько дней и больше) мозг начинает использовать и другие источники энергии (например жиры).

Вариантом голодания является несбалансированное питание, в частности такое, когда по калорийности рацион содержит мало углеводов — углеводное голодание. В этом случае также активируется глюконеогенез, и для синтеза глюкозы используются аминокислоты и глицерол, образующиеся из пищевых белков и жиров.

40. Показано, что в диете больных сахарным диабетом должен содержаться хром, цинк, магний и витамины B₁, B₂, PP, липоевая кислота. Какова роль этих коферментов?

Данные коферменты участвуют в утилизации из крови пирувата, а именно - в его окислительном декарбоксилировании (В1 идет на синтез тиаминпирофосфата, который присоединяет к себе ацетильный остаток пирувата после его декарбоксилирования, передавая его позже липоевой кислоте; В2 - источник ФАД, который временно принимает на себя ионы водорода после дегидрирования липоевой кислоты; РР идет на синтез НАД, которые окочательно принимают на себя водород, используемый уже в процессах тканевого дыхания на синтез АТФ).

Декарбоксилирование пирувата необходимо, потому что во-первых, он может окислиться до молочной кислоты и привести к ацидозу, а во-вторых, он сам является токсичным веществом, тормозящим деятельность нервной системы и способным привести к судорогам и прочим недомоганиям. А в ходе данной реакции он не только утилизируется, но и образует ацетил-Ко-А, используемый в ЦТК.

Хром, взаимодействуя с инсулином, способствует усвоению глюкозы в крови и проникновению ее в клетки. Дефицит хрома усугубляет инсулинорезистентность – один из основных механизмов развития сахарного диабета типа 2, тогда как дополнительный прием хрома вызывает уменьшение уровня глюкозы в крови и инсулинорезистентности. Пуровень глюкозы в крови усиливает выведение хрома из организма, приводя к снижению его уровня у пациентов, страдающих сахарным диабетом.

Магний при сахарном диабете 2-го типа улучшает работу инсулина в усвоении сахара. Поддерживает секрецию инсулина из поджелудочной железы, снижая риск заболевания диабетом или его дальнейшего осложнения.

Витамин В1 (тиамин) играет ключевую роль в обеспечении нормального протекания энергетического метаболизма и сгорания в организме углеводов. При нарушениях углеводного обмена, наблюдаемых при сахарном диабете, потребность в этом витамине возрастает, и создаются условия для развития его дефицита. У больных сахарным диабетом типа 2 липофильный тиаминдифосфат предупреждает развитие эндотелиальной макро- и микрососудистой дисфункции и окислительного стресса после приема пищи.

Слабости и утомляемость.Сахар,содержащийся в еде, поступает в кровь, где инсулин должен помочь его усвоению клетками организма, которые используют сахар для выработки жизненной энергии. При отсутствии инсулина или нарушении реакции клеток на инсулин, сахар остается в крови и не поступает в клетки. Клетки испытывают недостаток в энергии и чувствуется постоянная усталость и недомогание.

1. Биохимические исследования крови и мочи больного сахарным диабетом I типа показали: глюкоза крови – 14 ммоль/л (250 мг/дл), глюкоза мочи – 40 г/л, ацетоацетат крови – 10 мг/дл, ацетоацетат мочи – 20 г/л. Как изменятся эти показатели при однократном введении больному средней суточной дозы инсулина? В результате активации каких процессов произойдут эти изменения?

Норма Данные

Мочи-0,3 - 0,5 г/л 40 г/л

Инсулиновая терапия проводилась 2 месяца, а срок жизни эритроцитов 4 месяца,именно поэтому гликозилированный гемоглобин и был выше нормы,т.к. еще не разрушился. Примеры белков-Гликозилированные белки- гемоглобин, альбумин, коллаген, белки хрусталика, липопротеиы.Высокая концентрация гликированного гемоглобина отражает риск развития патологии сердечнососудистой системы, а также гликированный гемоглобин хуже связывает кислород.

48. У больного после длительной терапии сахарного диабета гликлазидом (секретоген инсулина) возникла гипогликемия. Объясните механизм снижения уровня глюкозы в крови пациента при лечении данным препаратом.

Уровень глюкозы при длительной терапии снизился из-за того,что гликлазид стимулирует секрецию инсулина бета-клетками поджелудочной железы. Повышает чувствительность периферических тканей к инсулину.

49. Врач назначил больному сахарным диабетом лекарственную терапию, а также рекомендовал придерживаться определенной диеты? Какую диету рекомендовал врач и почему?

Диета №9.Цель данной диеты состоит в ограничении употребления в пищу энергетически насыщенных продуктов, в основном за счет легкоусвояемых углеводсодержащих продуктов, но без снижения употребления белковых и жирсодержащих продуктов. Ограничение также касается и употребления холестерина. Полностью исключаются из рациона сладкое и сдобное. Данные ограничения служат еще и информативной цели: узнать реакцию организма на определенную дозировку углеводов.

50. Больным сахарным диабетом противопоказана значительная физическая нагрузка. Почему? К каким последствиям может привести несоблюдение данной рекомендации?

При отсутствии инсулина или нарушении реакции клеток на инсулин, сахар остается в крови и не поступает в клетки. Клетки испытывают недостаток в энергии,поэтому значительная физическая нагрузка исключена.Последствия-мышечная слабость,т.к. мышцам не хватает энергии,а так же нарушение их сократимости.

51. При опухоли бета-клеток островком Лангерганса поджелудочной железы у больной наблюдается сверхутилизация глюкозы клетками тканей, что сопровождается развитием гипогликемического состояния. Объясните возможные причины нарушений.

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОЛЛОКВИУМУ № 2 ПО ТЕМЕ

«ОБМЕН УГЛЕВОДОВ»

для студентов стоматологического факультета

Переваривание, всасывание, транспорт глюкозы в ткани.