Взаимосвязь углеводного обмена с другими видами метаболизма

Учебные материалы по биологии / Взаимосвязь обменов в организме. Патохимия сахарного диабета / Взаимосвязь углеводного обмена с другими видами метаболизма

Страница 1

Общепринятым показателем, используемым в клинике в качестве индикатора состояния углеводного метаболизма, служит уровень глюкозы в крови. Её значения определяются у здорового человека сроком приёма, объёмом еды, характером питания, а также методом исследования. В среднем содержание этого моносахарида в крови в норме 3,3 - 5,5 ммоль/л. Возможно развитие двух вариантов физиологических гипергликемий: 1) алиментарная - после приёма пищи; 2) эмоциональная - следствие действия стрессоров (надпороговых раздражителей физической, химической, биологической, психогенной природы).

Так как глюкоза - универсальный источний энергии, то её уровень в сосудистом русле может быстро снижаться, если его не поддерживать с помощью эндогенной формы. Основным органом, ответственным за сохранение нормогликемии, является печень, хотя определённую роль в этом играют почки, где происходит вначале фильтрация, а затем реабсорбция данного углевода в кровь.

Практически все ткани способны накапливать глюкозу путем её полимеризации в гликоген, который затем при необходимости распадается (гликогенолиз). Вышеназванный процесс особенно активно протекает в гепатоцитах, так как они обладают самой высокой способностью депонировать этот гомополисахарид. А главное, в указанных клетках присутствует глюкозо-6-фосфатаза, с помощью которой цитозольный глюкозо-6-фосфат, лишаясь фосфата, приобретает способность преодолеть мембрану и выходить в сосудистое русло для поддержания гомеостаза глюкозы крови. Этот энзим регистрируется также в слизистой тонкого кишечника и, естественно, в почках (схема 2).

Но запасы гликогена в организме довольно ограничены, поэтому при высокой вероятности развития гипогликемии индуцируется глюконеогенез - синтез глюкозы из продуктов неуглеводного происхождения. К ним относятся много самых различных соединений, только они должны удовлетворять следующим условиям: в их составе должно быть не менее трёх атомов углерода; если в молекуле присутствует кето-группа, необходимо, чтобы она обязательно находилась в a-положении.

Следовательно, источниками глюкозы могут быть метаболиты цикла трикарбоновых кислот (ЦТК), лактат, пируват, глицерин, многие аминокислоты (гликогенные). Но высшие жирные кислоты, продукты их распада - кетоновые тела, ацетил-КоА, некоторые аминокислоты (лейцин, валин, изолейцин, фенилаланин, тирозин) (кетогенные) не способны стать участниками глюконеогенеза.

Глюкоза из крови может проникнуть в нуждающиеся в ней клетки путем облегченной диффузии, в обеспечении которой большую положительную роль играет холестерин билипидного слоя плазмолемм. При гипогликемии этот способ не работает и тогда включается активный транспорт. Стимулируется локализующаяся в мембране АТФ-аза, точнее один из её вариантов - гексокиназа (глюкокиназа), с помощью её и энергии АТФ глицид уже в виде глюкозо-6-фосфата проникает в клетку.

Находясь в цитоплазме, фосфопроизводное моносахарида может использоваться в следующих направлениях. Большая часть, естественно, подвергается распаду, в первую очередь, гликолизу. Этот процесс в зависимости от наличия кислорода может заканчиваться двумя продуктами: при гипоксии - лактатом, при нормоксии - пируватом, который, попадая в митохондрии, после окислительного декарбоксилирования сгорает в цитратном цикле, полностью высвобождая заложенную в глюкозе энергию.

Но для клеток характерно и другое направление катаболизма данного углевода, что обычно не служит поставщиком энергии; локализуется тоже в цитоплазме и часто называется пентозофосфатным путём (ПФП). Его конечным продуктом является СО2, и кроме того окисление глюкозы сопровождается восстановлением НАДФ. Последний не идёт в митохондрии, а используется как источник водорода в различных процессах синтеза. В первую очередь, в образовании холестерина, стероидных гормонов, жёлчных кислот, а также высших жирных кислот (ВЖК) - обязательного компонента большинства липидов. Кроме того, НАДФН+Н+ - одно из важных звеньев антирадикальной защиты (АРЗ) - системы, борющейся с накоплением токсических радикалов (схема 2).

Участие восстановленного НАДФ в микросомальном окислении позволяет получить тирозин, катехоламины, серотонин; этот кофермент преобразует также витамин Вс в активную форму - тетрагидрофолиевую кислоту, рибонуклеотиды в дезоксипроизводные.

Метаболитом и гликолиза, и ПФП служит глицероальдегид-3-фосфат (ГА-3Ф), который после изомеризации в дигидроксиацетонфосфат с последующим восстановлением становится глицеро-1-фосфатом - субстратом в синтезе нейтральных жиров и глицерофосфатидов.