WĘGLOWODANY

Monosacharydy

  1. Pentozy

  2. Cukier

    Występowanie

    Znaczenie biochemiczne

    Znaczenie kliniczne

    D-Ryboza

    kwasy nukleinowe

    • składnik strukturalny kwasów nukleinowych i koenzymów

    - metabolit pośredni w HMP

    D-Rybuloza

    powstaje w procesach metabolicznych

    - metabolit pośredni w HMP

    D-Ksyloza

    proteoglikany, glukozoaminogli-kany

    - składnik glikoprotein

    D-Ksyluloza

    powstaje w procesach metabolicznych

    - metabolit pośredni szlaku kwasu uronowego

    Pojawia się w moczu w pentozurii wrodzonej

    1. Heksozy

    2. Cukier

      Źródło

      Znaczenie biochemiczne

      Znaczenie kliniczne

      D-Glukoza

      Soki owocowe, hydroliza skrobii, sacharozy, maltozy, laktozy

      Główny cukier organizmu:

      • przenoszona przez krew

      - wykorzystywana przez tkanki

      Pojawia się w moczu w wyniku hiperglikemii

      D-Fruktoza

      Soki owocowe, miód, hydroliza sacharozy

      • występuje w płynie nasiennym

      • w wątrobie i jelitach przekształcana w glukozę

      Dziedziczna nietolerancja fruktozy jest przyczyną akumulacji fruktozy (fruktozo-1-fosforanu) i hipoglikemii

      D-Galaktoza

      Hydrolizat laktozy

      • w wątrobie ulega przekształceniu w glukozę

      • syntetyzowana z glukozy w gruczole sutkowym

      - składnik glikoprotein i glikolipidów

      Zaburzenia metabolizmu galaktozy prowadzą do galaktozemii i zaćmy (galaktitol)

      D-Mannoza

      Hydrolizat mannozanów roślinnych

      - składnik glikoprotein

      Disacharydy

      Cukier

      Źródło

      Znaczenie kliniczne

      Maltoza

      Produkt hydrolizy skrobii

      Laktoza

      Mleko

      • może pojawiać się w moczu podczas laktacji

      - niedobór laktazy prowadzi do zaburzeń wchłaniania

      Sacharoza

      Cukier trzcinowy i buraczany, ananasy, marchew.

      - niedobór sacharazy prowadzi do zaburzeń wchłaniania

      Polisacharydy

      - amyloza - nierozgałęziona

      - amylopektyna - rozgałęziona

      Węglowodany złożone

      - łańcuchy zawierające aminocukry i kwasy uronowe

      - kwas hialuronowy, siarczan chondroityny, heparyna

      - po połączeniu glukozoaminoglikanów z białkami powstaje proteoglikan (składnik substancji podstawowej tkanki chrzęstnej i kostnej)

      - występują w różnych płynach i tkankach (składnik błon = glikokaliks)

      - białka złożone zawierające w cząsteczce łańcuchy węglowodanowe (oligosacharydowe: do 10-15 jednostek)

      - nie zawierają glukozy (poza kolagenem)

      - nie zawierają kwasów uronowych

      - mogą zawierać kwasy sialowe (N- lub O-acylowe pochodne 9-węglowego kwasu neuraminowego)

      Glikohemoglobina

      kondensacja glukozy z N-końcową resztą waliny łańcucha Hb A

      0x08 graphic

      powstaje niestabilna zasada Schiffa (aldimina)

      0x08 graphic

      następuje tzw. przegrupowanie Amadoriego

      0x08 graphic

      powstaje stabilna keto amina

      0x01 graphic

      Węglowodany występujące w glikoproteinach

      Heksozy

      Mannoza

      Galaktoza

      Acetyloheksozoaminy

      N-acetyloglukozoamina

      N-acetylogalaktozoamina

      Metyloheksozy

      L-Fukoza (6-deoksy-b-L-galaktoza)

      Pentozy

      Arabinoza

      Ksyluloza

      Kwas sialowy

      Kwas N-acetyloneuraminowy

      Węglowodany w surowicy krwi

      Cukier

      Stężenie [mg/dL]

      Glukoza

      60-100

      Laktoza

      0,5

      Fruktoza

      0,9

      Galaktoza

      0,7

      Pentozy

      3 -4

      Pochodne kwasu glukuronowego

      2,5 - 3

      Węglowodany w moczu prawidłowym

      Związek

      [mg/24 h]

      [mmol/24 h]

      Substancje redukujące

      240-840

      -

      Glukoza

      16-132

      89-733

      Galaktoza

      3-25

      17-139

      Laktoza

      0-91

      0-266

      Ksyloza

      14-111

      93-740

      Arabinoza

      12-56

      80-373

      Inozytol

      35-85

      194-472

      Kwas glukuronowy

      200-550

      1030-2835

      Ryboza

      6-10

      40-67

      Fukoza

      16-40

      97-244

      Ketopentozy

      2-6

      15-45

      GLUKOZA

      Źródła glukozy:

      Znaczenie glukozy:

      Przemiany glukozy

      1. Glikogeneza

      2. Glikogenoliza

      3. Glikoliza

      4. Glukoneogeneza

      5. Szlak heksozomonofosforanowy

      6. Szlak kwasu uronowego

      Regulacja stężenia glukozy we krwi

      0x01 graphic

      Insulina - hormon zmniejszający stężenie glukozy we krwi

      Hormony zwiększające stężenie glukozy we krwi:

      INSULINA

      preprohormon (11 500 Da)

      0x08 graphic
      szorstka siateczka śródplazmatyczna

      proinsulina (9000 Da)

      0x08 graphic
      aparat Golgiego (konwertaza prohormonu 1 i 2,

      PC1 i PC2)

      insulina (5808 Da) i peptyd C

      0x08 graphic
      ziarnistości wydzielnicze

      egzocytoza (do krążenia wrotnego)

      Regulacja wydzielania insuliny

      - glukoza:

      stężenie progowe - 80-100 mg/dL (4,4-5,5 mmol/L)

      maksymalne wydzielanie - 300-500 mg/dL (16,7-27,8 mmol/L)

      - hormony

      hamuje - adrenalina

      pobudza - przewlekła ekspozycja na duże stężenia hormonu wzrostu,

      kortyzolu, laktogenu łożyskowego, estrogenów i gestagenów

      - leki - m.in. pochodne sulfonylomocznika

      Działanie insuliny

      - glukoza wchodzi do komórki na drodze dyfuzji ułatwionej z udziałem przenośnika glukozowego

      - insulina zwiększa wbudowywanie przenośnika glukozowego do błony komórkowej (GLUT4)

      - nasila procesy glikolizy (przekształcenie w energię)

      - pobudza lipogenezę w tkance tłuszczowej

      - działa anabolicznie na przemianę glikogenową (pośrednio hamuje glikogenolizę i pobudza glikogenogenezę - aktywuje fosfodiesterazę i fosfatazę 1-białek)

      Insulina działa na komórki za pośrednictwem receptora insulinowego wykazującego własną (wewnętrzną) aktywność kinazy tyrozynowej -> dochodzi do autofosforylacji receptora -> aktywacji PI 3-kinazy i kaskady kinazy MAP.

      .

      Transportery glukozy

      2 rodziny białek:

      1 - ko-transportery w jelitach i nerkach (transportują glukozę z

      sodem)

      2 - transportery glukozy GLUT

      - klasa I (GLUT 1 -4)

      - klasa II (GLUT 5, 7, 9, 11)

      - klasa III (GLUT 6, 8, 10, 12)

      Transportery glukozy

      Nazwa

      Tkanka

      Czynność

      GLUT1

      Mózg, erytrocyty, nerki, jelito grube, tkanki płodu

      Pobieranie glukozy

      GLUT2

      Wątroba, komórki B trzustki, jelito cienkie, nerki

      Pobieranie i uwalnianie glukozy

      GLUT3

      Mózg, nerki, łożysko

      Pobieranie glukozy

      GLUT4

      Mięśnie szkieletowe, mięsień sercowy, tkanka tłuszczowa

      Pobieranie glukozy stymulowane insuliną

      SGLT 1

      Jelito cienkie i nerka

      Transport aktywny glukozy wtórnie ułatwiony

      Działanie insuliny i glukagonu na tkanki

      Hormon i kierunek działania

      Wątroba

      Tkanka tłuszczowa

      Mięśnie

      Insulina - wzrost

      Synteza:

      • kwasów

      tłuszczowych

      • glikogenu

      - białek

      Wychwyt glukozy

      Synteza:

      • kwasów

      tłuszczowych

      - TAG

      Wychwyt glukozy

      Synteza:

      • glikogenu

      - białek

      Insulina - zmniejszenie

      Ketogeneza

      Glukoneogeneza

      Lipoliza

      Glukagon - wzrost

      Glikogenoliza

      Glukoneogeneza

      Ketogeneza

      Lipoliza

      Hormony o działaniu hiperglikemizującym

      1. Glukagon

      2. Hormon wzrostu

      3. Glikokortykosteroidy

      4. Adrenalina

      5. Tyroksyna

      - zwiększona tolerancja glukozy

      - stężenie glukozy na czczo jest zmniejszone

      - zmniejszona tolerancja glukozy

      - na czczo stężenie glukozy jest zwiększone

      Niskie stężenie glukozy

      0x08 graphic

      W ciągu kilku minut wzrost wydzielania glukagonu i adrenaliny

      0x08 graphic

      3-4 godzin wzrost wydzielania hormonu wzrostu i kortyzolu

      U zdrowego człowieka glikemia nie może spaść poniżej 50 mg/dL (2,8 mmol/L)

      Glikemia

      [mg/dL (mmol/L)]

      Skutki fizjologiczne i biochemiczne

      < 85 (4,6)

      Zahamowanie wydzielania insuliny

      < 70 (3,8)

      Bardzo duży wzrost wydzielania glukagonu i adrenaliny

      < 65 (3,5)

      Zmniejszenie poboru glukozy przez mózg i wzrost wydzielania hormonu wzrostu

      < 60 (3,3)

      Wzrost wydzielania kortyzolu

      < 55 (3,0)

      Objawy wegetatywne (głód, kołatanie serca, niepokó,j pocenie się)

      < 50 (2,8)

      Zaburzenia świadomości

      < 30 (1,7)

      Zgon

      ZABURZENIA GOSPODARKI WĘGLOWODANOWEJ

      Najczęstsze przyczyny hiperglikemii

      Przyczyna

      Mechanizm

      Cukrzyca (i nietolerancja glukozy)

      Niedobór insuliny, insulinooporność

      Zespół/choroba Cushinga

      Nadmiar ACTH lub glikokortykosteroidów

      Akromegalia

      Nadmiar hormonu wzrostu

      Urazy mózgu

      Wzrost amin katecholowych, kortyzolu

      Wstrząs

      Wzrost amin katecholowych, kortyzolu

      Pheochromocytoma

      Wzrost amin katecholowych

      Cukrzyca pierwotna - grupa chorób metabolicznych charakteryzujących się podwyższonym stężeniem glukozy we krwi w wyniku zaburzeń wydzielania insuliny lub zaburzeniami jej działania

      ZASADY ROZPOZNAWANIA ZABURZEŃ GOSPODARKI WĘGLOWODANOWEJ

      Oznaczenie

      Stężenie glukozy w osoczu

      mmol/L (mg/dL)

      Interpretacja

      Glikemia przypadkowa

      ≥ 11,1 (200)

      Cukrzyca - zwłaszcza jeśli są objawy towarzyszące: polidypsja, poliuria, osłabienie, zmniejszenie masy ciała

      Glikemia na czczo

      < 5,6 (100)

      5,6-6,9 (100-125)

      ≥ 7,0 (126)

      Prawidłowa glikemia na czczo

      Nieprawidłowa glikemia na czczo

      Cukrzyca

      Glikemia w 120 minucie DTTG

      < 7,8 (140)

      7,8-11,1 (140-199)

      ≥ 11,1 (200)

      Prawidłowa tolerancja glukozy

      Nieprawidłowa tolerancja glukozy

      Cukrzyca

      Stan przedcukrzycowy

      1. Upośledzona tolerancja glukozy (IGT)

      2. Nieprawidłowa glikemia na czczo (IFG)

      KLASYFIKACJA CUKRZYCY

      1. Cukrzyca typu 1 - cukrzyca młodocianych, insulinozależna (IDDM)

      - podłoże immunologiczne

      - idiopatyczna

      2. Cukrzyca typu 2 - cukrzyca dorosłych, insulinoniezależna (NIDDM) - zakres:

      3. Inne typy cukrzycy:

      A. Genetycznie uwarunkowana dysfunkcja komórek b

      B. Genetycznie uwarunkowane zaburzenie działania insuliny

      C. Choroby części zewnątrzwydzielniczej trzustki

      D. Endokrynopatie

      E. Leki i chemikalia

      F. Zakażenia

      G. Rzadkie postacie cukrzycy na podłożu autoimmunologicznym

      H. Inne zespoły genetyczne kojarzące się niekiedy z cukrzycą

      4. Cukrzyca ciężarnych (GDM)

      CECHY RÓŻNICUJĄCE CUKRZYCĘ TYPU 1 I 2

      Cecha

      Typ 1

      Typ 2

      Patogeneza

      całkowity brak insuliny

      insulinooporność i niedobór insuliny

      Stężenie insuliny w surowicy

      niskie/nieoznaczalne

      prawidłowe/zwiększone (w długotrwałej chorobie niskie)

      Stężenie peptydu C

      niskie/nieoznaczalne

      prawidłowe/zwiększone (w długotrwałej chorobie niskie)

      Częstość występowania

      5-10% pacjentów z cukrzycą

      90-95% pacjentów z cukrzycą

      Początek

      w dzieciństwie/młodości

      zwykle powyżej 30 r.ż.

      Otyłość

      rzadko

      często (80-90% przypadków)

      Skłonność do kwasicy ketonowej

      duża

      mała

      Autoprzeciwciała

      często (85-90% przypadków)

      rzadko

      Inne schorzenia autoimmunologiczne

      często

      rzadko

      Terapia

      insulina, dieta, wysiłek fizyczny

      dieta, doustne leki hipoglikemizujące, insulina, wysiłek fizyczny

      Rozwój miażdżycy

      zagrożenie

      znaczne zagrożenie

      ZABURZENIA METABOLIZMU W CUKRZYCY

      CUKRZYCA TYPU 1 - PATOGENEZA

      Przeciwciała w cukrzycy typu 1

      1. Autoprzeciwciała przeciwko komórkom wysp Langerhansa (ICA)

      - wykorzystuje się skrawki trzustki ludzkiej (od dawców narządów grupy O; zamrożone, nie utrwalone)

      - inkubuje się z surowicą pacjenta i opłaszcza znakowanymi fluorochromem przeciwciałami przeciwko fragmentowi Fc immunoglobulin

      2. Autoprzeciwciala przeciwko insulinie ((IAA)

      - RIA z ludzką insuliną znakowaną J125

      - ELISA

      3. Autoprzeciwciała przeciwko izoformie 65 kDa dekarboksylazy kwasu glutaminowego (GAD65)

      - katalizuje biosyntezę kwasu g-aminomasłowego (GABA) z glutaminianu w mózgu, komórkach b wysp Langerhansa i nerkach

      - u ludzi 2 izoformy: GAD65 i GAD67

      - do 10 lat przed wystąpieniem objawów klinicznych cukrzycy typu 1

      - u 60% osób ze świeżo stwierdzoną cukrzycą typu 1

      - utrzymują się długo po wystąpieniu objawów klinicznych

      4. Autoprzeciwciała przeciwko fosfatazie tyrozynowej (IA-2A i IA-2b)

      CUKRZYCA TYPU 2 - PATOGENEZA

      - 60-80% osób z cukrzycą typu 2 - otyli

      - potencjalnie u wszystkich osób otyłych występuje insulinoooporność i hiperinsulinemia

      - wysiłek fizyczny koreluje ujemnie z częstością cukrzycy typu 2 (wydatek ok. 500 kcal dziennie zmniejsza ryzyko cukrzycy typu 2 o ok. 6%)

      OPORNOŚĆ NA INSULINĘ

      - euglikemia ze wzrostem stężenia insuliny

      - hiperglikemia z wysokim stężeniem insuliny

      - oporność na insulinę

      - hiperinsulinemia

      - otyłość

      - dyslipidemia (wysokie TAG + niski cholesterol HDL)

      - nadciśnienie

      ROZPOZNANIE ZESPOŁU METABOLICZNEGO:

      Pacjenci z zespołem X - zwiększone ryzyko chorób sercowo-naczyniowych.

      UTRATA CZYNNOŚCI KOMÓREK

      KRYTERIA ROZPOZNANIA CUKRZYCY

      Oznaczenie

      Stężenie glukozy w osoczu

      mmol/L (mg/dL)

      Interpretacja

      Glikemia przypadkowa

      ≥ 11,1 (200)

      Cukrzyca - zwłaszcza jeśli są objawy towarzyszące: polidypsja, poliuria, osłabienie, zmniejszenie masy ciała

      Glikemia na czczo

      < 5,6 (100)

      5,6-6,9 (100-125)

      ≥ 7,0 (126)

      Prawidłowa glikemia na czczo

      Nieprawidłowa glikemia na czczo

      Cukrzyca

      Glikemia w 120 minucie DTTG

      < 7,8 (140)

      7,8-11,1 (140-199)

      ≥ 11,1 (200)

      Prawidłowa tolerancja glukozy

      Nieprawidłowa tolerancja glukozy

      Cukrzyca

      DOUSTNY TEST OBCIĄŻENIA GLUKOZĄ

      Wskazania:

      Przeciwwskazania:

      - zaburzeniach jelitowych (zespół złego wchłaniania, biegunka, zaburzenia opróżniania żołądka, wrzód dwunastnicy)

      - zaburzeniach pozajelitowych (hipokaliemia, hipomagnezemia, nadczynność tarczycy, mocznica, gorączka, ostre choroby wątroby)

      Przygotowanie pacjenta:

      Wykonanie:

      Interpretacja:

      CUKRZYCA CIĘŻARNYCH (GDM)

      Grupa niskiego ryzyka wystąpienia GDM:

      W przypadku ciężarnych z grupy wysokiego ryzyka (otyłość, GDM w przeszłości, glikozuria, występowanie cukrzycy w rodzinie) pierwsze badanie powinno być wykonane na początku ciąży.

      W przypadku pozostałych ciężarnych badanie pomiędzy 24-28 tygodniem ciąży:

      - obciążenie 50 g glukozy (niezależnie od pory dnia i czasu od ostatniego posiłku) i oznaczenie po 1 godzinie

      - jeżeli stężenie glukozy po 1 godzinie będzie ≥140 mg/dL (130 mg/dL) należy wykonać DTTG (obciążenie 75 g glukozy i oznaczenie glukozy co godzinę)

      na czczo: 95 mg/dL

      po 1 godzinie: 180 mg/dL

      po 2 godzinach: 155 mg/dL

      OSTRE POWIKŁANIA CUKRZYCY

      1. Nieketonowa hiperosmolarna hiperglikemia (nieketonowa śpiączka hiperosmolarna)

      2. Kwasica mleczanowa - typ B (upośledzone spalanie mleczanu)

      3. Kwasica ketonowa

      4. Hipoglikemia

      RÓŻNICOWANIE ŚPIĄCZKI CUKRZYCOWEJ

      Zaburzenie

      Glukoza w surowicy

      [mg/dL]

      Ciała ketonowe w surowicy

      pH krwi

      Osmolalność osocza

      [mOsm/kg]

      Mleczany w surowicy

      [mmol/L]

      Kwasica ketonowa

      300-1000

      ++++

      <320

      2-3

      Kwasica mleczanowa

      100-200

      0

      N-300

      ≥7

      Śpiączka hiperosmolarna

      500-2000

      0/+

      N

      320-400

      1-2

      Hipoglikemia

      <55

      0

      N

      285±6

      niskie

      Wartości prawidłowe: osmolalność osocza: 280-295 mOsm/kg

      mleczany w surowicy: 0,7-2,1 mmol/L

      Glikowana hemoglobina (GHb)

      15