Особенности всасывания углеводов. Превращения глюкозы в процессе ее всасывания.

Превращение глюкозы в клетках

 Продукты гидролиза — моносахара — всасываются в кишечнике и поступают в кровь воротной вены, по которой моносахариды пищи поступают в печень, где они превращаются в глюкозу. Глюкоза далее поступает в кровь и может вступить в процессы, протекающие в клетках или переходит в гликоген печени.

Возможны 2 механизма всасывания через мембрану энтероцитов:

- при высокой концентрации глюкозы и галактозы (после приема пищи) в просвете кишечника моносахариды всасываются путем облегченной диффузии с помощью белка – переносчика (транспортера глюкозы - ГЛЮТ-2);

- при низких концентрациях глюкозы и галактозы их всасывание протекает путем активного транспорта с ионами натрия при участии специального переносчика. Глюкоза и ионы натрия связываются с различными его участками и транспортируются через плазматическую мембрану внутрь энтероцита. Затем образовавшийся комплекс распадается и ионы натрия при участии Na+, К+-АТФазы возвращаются обратно в просвет кишечника. При этом, с одной стороны, поддерживается постоянный градиент концентрации натрия, а с другой – транспорт глюкозы обеспечивается необходимой энергией.

- Всасывание фруктозы и пентоз происходит пассивно путем диффузии.

Транспорт глюкозы из крови в клетки

Из клеток кишечника глюкоза перемещается во внеклеточную жидкость, а затем поступает в кровь. Свыше 90% всосавшейся глюкозы через воротную вену доставляется в печень. Однако при обильном потреблении углеводов глюкоза может сразу же попасть в большой круг кровообращения (алиментарная гиперглюкоземия) и транспортироваться к различным органам и тканям.

Полярные домены этих белков располагаются по разные стороны мембраны клеток, а гидрофобные – несколько раз её пересекают. После присоединения молекулы моносахарида к белку конформация последнего изменяется, в результате чего глюкоза оказывается связанной с тем его участком, который обращен внутрь клетки, и отделяется от транспорта

ГЛЮТ-белки обнаружены во всех тканях. Описано 5 типов таких транспортеров, имеющих сходную первичную структуру:

ГЛЮТ-1 – обеспечивают переход глюкозы в клетки головного мозга, а также плаценты, почек, толстого кишечника;

ГЛЮТ-2 - переносят глюкозу в кровь из печени и энтероцитов. Участвуют также в транспорте глюкозы в β - клетки поджелудочной железы;

ГЛЮТ-3 – обладают большим сродством к глюкозе, локализованы во многих тканях, включая головной мозг, плаценту, почки;

ГЛЮТ-4 – переносят глюкозу в клетки мышечной и жировой ткани. Они отличаются от остальных белков-транспортеров тем, что локализуются не в клеточной мембране, а в цитозольных везикулах, перемещаемых к плазматическим мембранам и встраиваемых в них под влиянием инсулина, участвуя в поглощении глюкозы. После снижения концентрации инсулина в крови эти белки вновь перемещаются в цитоплазму, в результате чего поступление глюкозы прекращаетcя;

ГЛЮТ-5 – локализованы в клетках тонкого кишечника, считаются переносчиками фруктозы

Гексокиназная реакция

Поступившая в   клетки   глюкоза фосфорилируется   с    образованием глюкозо-6-фосфата при участии гексокиназы, АТФ и ионов магния.

Благодаря ей:

-   обуславливается постоянный приток глюкозы внутрь клетки, так как в результате фосфорилирования возникает градиент концентрации свободной глюкозы во внеклеточном и внутриклеточном компартментах. Поэтому даже в условиях резко выраженной гипоглюкоземии глюкоза утилизируется клетками из крови и межклеточной жидкости.

-   фосфорилированная глюкоза задерживается внутри клетки, потому что образовавшийся глюкозо-6-фосфат не может пройти через клеточную мембрану (гексокиназная реакция – “ловушка для глюкозы”);

-   за счет остатка фосфорной кислоты, создающего отрицательный заряд, облегчается дальнейшее взаимодействие глюкозы с ферментами.

В клетках глюкоза может расщепляться как анаэробно (без участия кислорода), так и аэробно (с участием кислорода). В анаэробных условиях гликолиза из каждой молекулы расщепившейся глюкозы образуются 2 молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и 2 молекулы молочной кислоты. При аэробном гликолизе промежуточные продукты углеводного обмена, образующиеся в процессе анаэробного распада углеводов (пировиноградная кислота), не восстанавливаются до молочной кислоты, а окисляются в митохондриях в цикле трикарбоновых кислот до углекислого газа и воды с накоплением энергии в виде АТФ. Кроме того, промежуточные продукты гликолиза являются материалом для синтеза многих важных соединений и используются организмом как еще один источник материала для процессов ассимиляции

4. Качественное и количественное определение активности амилазы. Нормы активности и диагностическая ценность определения амилазы крови и мочи.

Альфа-амилаза (диастаза) – это фермент, осуществляющий гидролитическое расщепление полисахаридов до декстринов, мальтозы и глюкозы. Конечные продукты действия амилазы не дают цветной реакции с йодом. Наиболее богаты амилазой поджелудочная и слюнные железы. Амилаза секретируется в кровь, главным образом, из этих органов.

Плазма крови человека содержит преимущественно амилазу двух типов: панкреатическую и слюнную, третий тип амилазы – крупная или макроамилаза. С мочой выделяется, в основном, панкреатическая амилаза, что является одной из причин, почему определение амилазы в моче более информативно, чем в крови для оценки функционального состояния поджелудочной железы. Считают, что 65% амилазной активности мочи обусловлено панкреатической амилазой, в то время, как 60% амилолитической активности сыворотки обеспечивается амилазой слюнных желез. При остром панкреатите панкреатическая амилаза увеличивается в сыворотке до 89%, а в моче до 92% без изменения показателей амилазы слюнных желез.

Активность амилазы в крови и моче подвергается значительным изменениям в течение дня, а также отмечены индивидуальные различия. Колебания активности амилазы вызывают необходимость ее исследования в суточной моче для оценки функции поджелудочной железы.

Существующие методы определения активности α-амилазы делятся на 2 группы:

1. Метод конечной точки – основан на определении остатка нерасщепленного крахмала по степени интенсивности его реакции с йодом (метод Каравея).

2. Метод кинетический.

Нормальные значения:

α-амилаза сыворотки крови – 16-30 г/ч*л

α-амилаза мочи – 28-160 г/ч*л

Примечания:

1. Сыворотка крови не должна быть гемолизирована.

2. Условия проведения опыта имеют большое значение, в частности точное время инкубации 5 минут, поэтому не рекомендуется проводить одновременное исследование более 5 сывороток.

3. Определение активности α-амилазы в моче проводится аналогично определению в крови, однако при гиперамилазурии рекомендуется разводить мочу с последующим пересчетом.

4. На активность α-амилазы влияют лекарственные препараты – антибиотики, обезболивающие, а также алкоголь.

Клинико-диагностическое значение.

Повышение активности амилазы, главным образом, встречается при заболеваниях поджелудочной железы.

При остром панкреатите активности фермента в крови и моче увеличивается более чем в 10 раз. Гиперамилаземия наступает непосредственно после начала заболевания, достигает максимума к 12-24 часам, после чего активность фермента быстро снижается и приходит к норме на 2-6 день. Обычно, гипрамилазурия длится дольше, чем увеличение активности фермента в сыворотке, поэтому на 2-3 день после болевого приступа более информативно определять активность α-амилазы в моче.

При хроническом панкреатите, раке поджелудочной железы повышение активности фермента не столь значительное. Кроме того, может быть незначительное увеличение активности фермента при заболеваниях, сопровождающихся сходной клинической картиной с острым панкреатитом: остром аппендиците, перитоните, прободной язве желудка и т.д.

Следовательно, резко выраженнаяамилаземия позволяет отдифференцировать острый панкреатит от хронических заболеваний поджелудочной железы, а также от других острых заболеваний брюшной полости.

Почти всегда амилаземия сопровождается амилазурией. Но определение активности амилазы мочи является менее точным показателем диагностики, т.к. выход амилазы в мочу связан с функцией почек. Незначительное повышение амилазы в крови при снижении ее уровня в моче можно объяснить нарушением выделительной функции почек.

Снижение амилазной активности наблюдается при некрозе поджелудочной железы, заболеваниях печени (гепатиты, циррозы), обширных ожогах, сахарном диабете, кахексии и т.д