Про цукровий діабет
Загальноприйнятим показником, використовуваним в клініці в якості індикатора стану вуглеводного метаболізму, служить рівень глюкози в крові. Її значення визначаються у здорової людини строком прийому, об'ємом їжі, характером харчування, а також методом дослідження. В середньому вміст цього моносахариду в крові в нормі 3,3 - 5,5 ммоль/л. Можливо розвиток двох варіантів фізіологічних гипергликемий: 1) аліментарна - після прийому їжі; 2) емоційна - наслідок дії стресорів (надпорогових подразників фізичної, хімічної, біологічної, психогенної природи).
Так як глюкоза - універсальний джерело енергії, то її рівень в судинному руслі може швидко знижуватися, якщо його не підтримувати з допомогою ендогенної форми. Основним органом, відповідальним за збереження нормогликемии, є печінка, хоча певну роль у цьому відіграють нирки, де відбувається спочатку фільтрація, а потім реабсорбція цього вуглеводу в кров.
Практично всі тканини здатні накопичувати глюкозу шляхом її полімеризації в глікоген, який потім при необхідності розпадається (глікогеноліз). Вищезгаданий процес особливо активно протікає в гепатоцитах, так як вони мають найбільш високу здатність депонувати цей гомополисахарид. А головне, у зазначених клітинах присутній глюкозо-6-фосфатаза, за допомогою якої цитозольный глюкозо-6-фосфат, втрачаючи фосфату, набуває здатність подолати мембрану і виходити в судинне русло для підтримки гомеостазу глюкози крові. Цей ензим реєструється також у слизовій тонкого кишечника і, природно, в нирках (схема 2).
Але запаси глікогену в організмі досить обмежені, тому при високій вірогідності розвитку гіпоглікемії індукується глюконеогенез - синтез глюкози з продуктів неуглеводного походження. До них відносяться багато самих різних сполук, тільки вони повинні задовольняти наступним умовам: в їх складі повинно бути не менш трьох атомів вуглецю; якщо в молекулі присутній кето-група, необхідно, щоб вона обов'язково знаходилася в a-положенні.
Отже, джерелами глюкози можуть бути метаболіти циклу трикарбонових кислот (ЦТК), лактат, піруват, гліцерин, багато амінокислоти (гликогенные). Але вищі жирні кислоти, продукти їх розпаду - кетонові тіла, ацетил-КоА, деякі амінокислоти (лейцин, валін, ізолейцин, фенілаланін, тирозин) (кетогенні) не здатні стати учасниками глюконеогенезу.
Глюкоза з крові може проникнути в нужденні в ній клітини шляхом полегшеної дифузії, у забезпеченні якої велику позитивну роль відіграє холестерин билипидного шару плазмолемм. При гіпоглікемії цей спосіб не працює і тоді вмикається активний транспорт. Стимулюється локалізується в мембрані АТФ-аза, точніше один з її варіантів - гексокиназа (глюкокінази), з допомогою її та енергії АТФ глицид вже у вигляді глюкозо-6-фосфату проникає в клітину.
Перебуваючи в цитоплазмі, фосфопроизводное моносахариду може використовуватися в наступних напрямках. Велика частина, природно, піддається розпаду, в першу чергу, гліколізу. Цей процес залежно від наявності кисню може закінчуватися двома продуктами: при гіпоксії – лактатом, при нормоксии - пируватом, який, потрапляючи в мітохондрії, після окисного декарбоксилювання згорає в цитратном циклі, повністю вивільняючи закладену в глюкозі енергію.
Але для клітин характерно і інший напрямок катаболізму цього вуглеводу, що зазвичай не є постачальником енергії; локалізується теж в цитоплазмі і часто називається пентозофосфатным шляхом (ПФП). Його кінцевим продуктом є СО2, і крім того окислення глюкози супроводжується відновленням НАДФ. Останній не йде в мітохондрії, а використовується як джерело водню в різних процесах синтезу. В першу чергу, в освіті холестерину, стероїдних гормонів, жовчних кислот, а також вищих жирних кислот (ВЖК) - обов'язкового компоненту більшості ліпідів. Крім того, НАДФН+Н+ - одне з важливих ланок антирадикального захисту (АРЗ) - системи, що бореться з накопиченням токсичних радикалів (схема 2).
Участь відновленого НАДФ микросомальном окисленні дозволяє отримати тирозин, катехоламіни, серотонін; цей кофермент перетворює також вітамін Вс в активну форму - тетрагідрофолієву кислоту, рибонуклеотиды в дезоксипроизводные.
Метаболітом і гліколізу, і ПФП служить глицероальдегид-3-фосфат (ГА-3Ф), який після ізомеризації в дигидроксиацетонфосфат з подальшим відновленням стає глицеро-1-фосфат - субстратом у синтезі нейтральних жирів і глицерофосфатидов.
Судячи з назви, пентозофосфатный шлях є джерелом різних пентоз, головна роль яких належить рибозо-5-фосфату, останній входить в склад нуклеотидів. Найпростіші з них - мононуклеотиды - можуть бути макроэргами (АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ), коферментами (ФМН), внутрішньоклітинними гормонами (циклічний АМФ). Динуклеотиды, зазвичай, входять до складу ферментів у вигляді коензимів (НАД+, НАД+Ф, ФАД, КоА-SН). Нуклеїнові кислоти (РНК, ДНК) - біополімери, хімічна назва яких полінуклеотиди, служать матрицями в синтезі білків, а також хранителями і передавачами генетичної інформації.
Схема 2. Взаємозв'язок вуглеводного обміну з іншими видами обмінів
Але не вся клітинна глюкоза обов'язково піддається розпаду. Частина її активується в УДФ-глюкозу, яка використовується або у синтезі глікогену, або після перетворень в інші моносахариди та їх похідні - в генезі гетерополисахаридов: гіалуронової кислоти міжклітинної речовини, хондроїтинсульфату хрящової і кісткової тканин, гепарину - антикоагулянту, гликолипидов будь-яких плазмолемм і специфічних структур нервових клітин, глікопротеїдів, службовців рецепторами на мембранах, группоспецифических речовин крові і т.д.
Крім цих, існують і тканинні різновиди взаємовідносин обмінів. В еритроцитах гліколіз протікає тільки в анаеробних умовах (в цих клітинах повністю відсутні всіх органел, в тому числі і мітохондрії - все спрямовано на виконання головної мети - якомога більше транспортувати кисню). Кінцевим продуктом такого процесу (схема 3) буде лактат, він же утворюється і в інтенсивно працюючої м'язі. Механізм реакції наступний.
Схема 3. Механізм утворення лактату в клітці
В гліколізі відбувається відновлення НАД+. Зазвичай вивільнився водень в умовах нормоксии переноситься в електронно-транспортний ланцюг (тобто вступає в процес біологічного окислення). Якщо ж у клітці - гіпоксія, це загрожує накопиченням протонів (НАДН+Н+), зсувом рН (ацидозом). Щоб запобігти подібну небезпеку і здійснюється відновлення пірувату в лактат. Останнє з'єднання виходить з еритроцитів і м'язів у кров, доставляються в печінку, де під впливом изоэнзима ЛДГ (лактатдегідрогенази) та окисленого НАД+ перетвориться в піруват, який, вступаючи в глюконеогенез, індукує синтез глюкозо-6-фосфату, який є субстратом у гликогеногенеза. При необхідності стимулюється розпад гомополисахарида (глікогену) і глюкоза потрапляє в судинне русло, звідки в м'язи, де знову може піддатися гліколізу (ця циркуляція називається циклом Корі).
Враховуючи, що лактатдегідрогеназа має тканинною специфічністю (в міоцитах працює на утворення молочної кислоти, а в гепатоцитах - навпаки, на окислення її до ПВК), можна припустити певні специфічні особливості в їх будові, і звідси в їхніх фізичних властивостях. А це, як відомо, використовується в диференціальній діагностиці хвороб міокарда та печінки.
