Распад гликогена с образованием глюкозы происходит в период между приемами пищи, физической работе, при стрессе.

Пути мобилизации гликогена:

1. фосфоролитический.

2. амилолитический путь распада гликогена происходит при участии фермента амилазы.

Фосфоролитический путь – основной путь распада гликогена с образованием глюкозы:

В мышечной ткани нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, поэтому гликоген мышц не распадается с

образованием глюкозы, а окисляется или аэробным или анаэробным путем с освобождением энергии. Через

10-18 часов после приема пищи запасы гликогена в печени значительно истощаются.

Регуляция уровня глюкозы в крови. Роль ЦНС, механизм действия инсулина, адреналина, глюкагона,

СТГ, глюкокортикоидов, тироксина и их влияние на состояние углеводного обмена.

Ведущее значение в регуляции углеводного обмена принадлежит центральной нервной системе. Снижение уровня глюкозы в крови приводит к повышенной секреции адреналина, глюкагона, которые, поступая в орган-мишень для этих гормонов (печень), узнаются рецепторами мембран клеток печени и активируют фермент мембраны аденилатциклазу, запуская механизм, приводящий к распаду гликогена с образованием глюкозы.

Схема механизма взаимодействия адреналина и глюкагона с клеткой:

Адреналин – повышает уровень глюкозы за счет активации фермента фосфорилазы (аденилатциклазная система), которая приводит к распаду гликогена с образованием глюкозы, блокирует фермент гликогенсинтазу, т.е. синтез гликогена.

Глюкагон – действует подобно адреналину, но плюс к этому активирует ферменты глюконеогенеза.

Глюкокортикоиды – повышают уровень глюкозы крови, являясь индукторами синтеза ферментов глюконеогенеза.

СТГ актвирует глюконеогенез, тироксин активирует инсулиназу, расщепляющую инсулин, влияет на всасывание глюкозы в кишечнике.

2.4. Гликогенозы

Гликогенозы (болезни накопления гликогена) обусловлены дефектом ферментов, участвующих в распаде гликогена. Например, болезнь Гирке связана с отсутствием фермента глюкозо-6-фосфатазы, при этом наблюдается избыточное накопление гликогена в печени, гипогликемия и ее последствия. Болезнь Мак-Ардла: причина — отсутствие фосфорилазы в мышечной ткани. При этом уровень глюкозы в крови в норме, но наблюдается слабость мышечной ткани и снижена способность выполнять физическую работу. Болезнь Андерсена связана с дефектом, ветвящего фермента, что приводит к накоплению гликогена в печени с очень длинными наружными и редкими точками ветвления, вследствие этого – желтуха, цирроз печени, печеночная недостаточность, летальный исход (неразветвленный гликоген разрушает гепатоциты).

2,5 Концентрация глюкозы в крови поддерживается в течение суток на постоянном уровне 3,5-6,0 ммоль/л. После приема пищи уровень глюкозы возрастает в течение часа до 8 ммоль/л, а затем возвращается к норме. В организме постоянный уровень глюкозы в крови поддерживается благодаря существованию нейрогуморальных механизмов. Основным показателем состояния углеводного обмена служит содержание глюкозы в крови и моче.

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ- состояние, при котором уровень глюкозы выше нормы. Причины:

1. Физиологические — алиментарная, эмоциональная.

2. Патологические – сахарный диабет; стероидный диабет (Иценко-Кушинга) – гиперпродукция глюкокортикоидов коры надпочечников; гиперпродукция адреналина, глюкагона, СТГ тироксина.

ГИПОГЛИКЕМИЯ — состояние, при котором уровень глюкозы ниже нормы. Причины:

1. Сниженный выход глюкозы: заболевания печени, эндокринные заболевания (дефицит гормона роста, кортизола), наследственные метаболические нарушения (дефицит гликогенсинтетазы, галактоземия, непереносимость фруктозы, печеночные формы гликогенозов).

2. Увеличенная утилизации глюкозы: снижение запасов жиров (нарушение питания), нарушение окисления жирных кислот, гиперплазия β-кл. подж. железы, передозировка инсулина, болезнь Аддисона – гипопродукция глюкокортикоидов.

ГЛЮКОЗУРИЯ – появление сахара в моче. Если уровень глюкозы в крови составляет 8-10 ммоль/л, то нарушается

почечный порог для глюкозы и она появляется в моче. Причины:

1. физиологические:

— алиментарная глюкозурия

— глюкозурия беременных

— нейрогенная на почве стрессовых состояний

2. патологические:

— сахарный диабет

— острый панкреатит

— острые инфекционные заболевания

2.6. Сахарный диабет, биохимическая характеристика патогенеза.

Это заболевание, возникающее вследствие абсолютного или относительного дефицита инсулина.

Инсулин – единственный гормон, понижающий уровень глюкозы в крови. Механизм:

-повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы в клетках жировой и мышечной ткани, под его влиянием белки-транспортеры ГЛЮТ-4 перемешаются из цитоплазмы в мембрану клетки, где соединяются с глюкозой и транспортируют её во внутрь клетки;

-активирует гексокиназу, фруктокиназу, пируваткиназу (стимулирует гликолиз);

-активирует гликогенсинтетазу (стимулирует синтез гликогена);

-активирует дегидрогеназу пентозо-фосфатного пути;

-по механизму хронической регуляции является индуктором синтеза гексокиназы и репрессором синтеза ферментов глюконеогенеза (блокирует глюконеогенез);

-30% углеводов превращает в липиды;

-стимулирует ЦТК, активируя фермент синтетазу, которая катализирует реакцию взаимодействия ацетил-КоА с ЩУК;

Сахарный диабет (СД) классифицируют с учетом различия генетических факторов и клинического течения на две основные формы: диабет I типа – инсулинзависимый (ИЗСД), и диабет II типа – инсулиннезависимый (ИНСД).

ИЗСД – заболевание, вызванное разрушением β-клеток островков Лангерханса поджелудочной железы, вследствие аутоиммунных реакций, вирусных инфекций (вирус оспы, краснухи, кори, эпидемический паротит, аденовирус). При СД снижено соотношение инсулин/глюкагон. При этом ослабевает стимуляция процессов депонирования гликогена и жиров, и усиливается мобилизация энергоносителей. Печень, мышцы и жировая ткань даже после приема пищи функционируют в режиме постабсорбтивного состояния.

Гипергликемия – повышение конц. глюкозы в крови.

Она обусловлена снижением скорости использования глюкозы тканями вследствие недостатка инсулина или снижения биологического действия инсулина в тканях-мишенях. При дефиците инсулина уменьшается количество белков-переносчиков глюкозы (ГЛЮТ-4) на мембранах инсулинзависимых клеток (жировой ткани мышц). В мышцах и печени глюкоза не депонируется в виде гликогена. В жировой ткани уменьшается скорость синтеза и депонирования жиров. Активируется глюконеогенез из аминокислот, глицерола и лактата.

Глюкозурия – выделение глюкозы с мочой.

В норме проксимальные канальцы почек реабсорбируют всю глюкозу, если ее уровень не превышает 8,9 ммоль/л. Повышение концентрации глюкозы в крови превышает концентрационный почечный порог, что становится причиной появления ее в моче.

Кетонемия – повышение концентрации в крови кетоновых тел.

Жиры не депонируются, а ускоряется их катаболизм. Повышается концентрация неэтерифицированных жирных кислот, которые захватывает печень и окисляет их до ацетил – КоА. Ацетил-КоА превращается в β-гидроксимасляную и ацетоуксусную кислоты. В тканях происходит декарбоксилирование ацетоацетата до ацетона, поэтому от больных исходит его запах. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови (выше 20 мг/л) приводит к кетонурии. Накопление кетоновых тел снижает буферную емкость крои и вызывает ацидоз.

Дефицит инсулина приводит к снижению скорости синтеза белков и усилению их распада. Это вызывает повышение концентрации аминокислот в крови, которые дезаминируются в печени. Образующийся при этом аммиак вступает в орнитиновый цикл, что приводит к увеличению концентрации мочевины в крови и моче – азотемия.

Полиурия – повышенное мочеотделение (3-4л в сутки и выше), т.к. глюкоза повышает осмотическое давление.

Полидипсия – постоянная жажда, сухость во рту, вследствие потери воды.

Полифагия – испытывают голод, часто едят, но теряют в массе тела, т.к. глюкоза не является источником энергии — «голод среди изобилия».

ИНСД – возникает в результате относительного дефицита инсулина вследствие:

— нарушения секреции инсулина

— нарушения превращения проинсулина в инсулин

— повышения катаболизма инсулина

-дефекта рецептора инсулина, повреждения внутриклеточных посредников инсулинового сигнала.

Поражает людей старше 40 лет, характеризуется высокой частотой семейных форм. Главная причина поздних осложнений сахарного диабета – гипергликемия, которая приводит к повреждению кровеносных сосудов и нарушению функций различных тканей и органов. Одним из основных механизмов повреждения тканей при сахарном диабете является гликозилирование белков, приводящее к изменению их конформации и функций. Макроангиопатии проявляются в поражении крупных и средних сосудов сердца, мозга, нижних конечностей (гангрена). Микроангиопатия является результатом повреждения капилляров и мелких сосудов и проявляется в форме нефро-, нейро- и ретинопатии. В возникновении микроангиопатий определенную роль играет гликозилирование белков, что приводит к возникновению нефропатии (нарушение функции почек) и ретинопатии (вплоть до потери зрения).

Коллаген составляет основу базальных мембран капилляров. Повышенное содержание гликозилированного коллагена ведет к уменьшению его эластичности, растворимости, к преждевременному старению, развитию контрактур. В почках такие изменения приводят к запустению клубочков и хронической почечной недостаточности.

Гликозилированные липопротеины, накапливаясь в сосудистой стенке, приводят к развитию гиперхолестеринемии и липидной инфильтрации. Они служат основой атером, происходит нарушение сосудистого тонуса, что приводит к атеросклерозу.

2.5.Проба на толерантность к глюкозе.

После приема пищи концентрация глюкозы может достигать 300-500 мг/дл и сохраняется на высоком уровне в постабсорбтивном периоде, т.е. снижается толерантность к глюкозе и наблюдается в случаях скрытой формы сахарного диабета. В этих случаях у людей отсутствуют клинические симптомы, характерные для СД, а концентрация глюкозы натощак соответствует норме.

Для выявления скрытой формы сахарного диабета проводится оральный тест на толерантность к глюкозе. Для этого определяют натощак содержание глюкозы в крови. После этого исследуемый получает нагрузку глюкозой из расчета 1г на кг массы, затем каждые 30 минут в течение 3-х часов определяют уровень глюкозы в крови. Результаты представляют в виде кривой.

3. Лабораторно-практическиая работа:

3.1 . Определение глюкозы в крови с помощью глюкометра One Touch ultra.

Определить содержание глюкозы натощак у студента. Проведение анализа. Подведите каплю крови на пальце руки к зоне теста на верхней части тест-полоски и удерживайте ее в таком положении до полного заполнения капилляра. На экране появляется отчет в течение 5 секунд, после чего обозначается величина уровня глюкозы в ммоль/л. После удаления тест-полоски изображение на экране прибора гаснет и он готов к следующему проведению анализа.

Ход работы:Вымойте руки теплой водой с мылом и тщательно высушите. Обработайте палец руки ватой, смоченной в этиловом спирте и подсушите его. Стерильным скарификатором проколите кожу пальца и выдавите из него капельку крови, которую введите в капилляр тест-полоски. Затем обработайте место прокола ватой, смоченной в этиловом спирте.

2. Дать выпить сладкий чай.

3. Определить содержание глюкозы через 30 минут с момента принятия нагрузки.

4. Определить содержание глюкозы через 2,5 часа с момента принятия нагрузки.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Поговорим о гормоне, который утоляет голод круче, чем всем известный батончик с арахисом – глюкагоне. Если с ним что-то не так, то наш организм начинает голодать и включает стрессовый механизм извлечения глюкозы из тканей. При этом, человек начинает есть много и сладко.

Глюкагон – один из основных гормонов поджелудочной железы, который, вместе с инсулином, отвечает за регуляцию уровня глюкозы в крови. По своей специфике он антагонист инсулина.

На выработку глюкагона влияют 3 фактора:

• Концентрация глюкозы в крови (падение уровня сахара до критического может спровоцировать увеличение объема «гормона голода» в плазме в несколько раз).
• Увеличение количества аминокислот в крови, особенно аланина и аргинина.
• Активные физические нагрузки (изматывающие тренировки на пределе человеческих возможностей повышают концентрацию гормона в 4-5 раз).

Основная задача глюкагона – при низком сахаре запустить процесс расщепления гликогеновых запасов в печени (запасы углеводов), мышечный гликоген – глюкагон, он не трогает (его трогают гормоны стресса).

Также глюкагон способствует усилению кровотока в почках;

Увеличивает скорость выведения натрия из органов человека, поддерживая нормальное электролитическое соотношения в организме, а это важный фактор в работе сердечно-сосудистой системы;

Участвует в регенерации клеток печени;

Стимулирует выход инсулина из клеток организма.

Его задача, как и многих других гормонов, обеспечить питанием жизненно важные центральные органы – ЦНС и сердце. Особенно активно он это делает, участвуя в реализации реакции типа «бей или беги». Он повышает доступность энергетических субстратов (в частности, глюкозы, свободных жирных кислот, кетокислот) для скелетных мышц и усиливает кровоснабжение скелетных мышц за счёт усиления работы сердца.

Кроме того, глюкагон повышает секрецию катехоламинов мозговым веществом надпочечников и повышает чувствительность тканей к катехоламинам, что также благоприятствует реализации реакций типа «бей или беги».

Норма глюкагона в крови:

• Дети 4-14 лет — в пределах 0-148 пг/мл.
• Взрослые — 20-100 пг/мл.

Снижение глюкагонового уровня в крови, чаще всего, связано с удалением поджелудочной железы.

Повышение уровня гормона – это возможный признак следующих патологий:

• сахарный диабет 1-го типа,
• глюкагонома (опухоль зоны альфа-клеток в поджелудочной железе),
• острый панкреатит,
• цирроз печени,
• синдром Кушинга,
• хроническая почечная недостаточность,
• острая гипогликемия,
• любой тяжелый стресс (травмы, ожоги, операции и др.).

  Антон Поляков, врач-эндокринолог
  Инстаграм: doctorpolyakoff

Поджелудочная железа выполняет экзокринную и эндокринную функции. Ее внешнесекреторная часть вырабатывает энзимы, которые входят в состав пищеварительного сока и обеспечивают переваривание пищи – распад крупных молекул до более мелких. Эндокринный аппарат железы состоит из групп клеток, известных как островки Лангерганса. Они секретируют в кровь ряд гормонов:

• глюкагон;
• инсулин;
• соматостатин.

Основной источник энергии в человеческом организме – глюкоза. Она требуется для работы всех органов. Инсулин и глюкагон поддерживают ее концентрацию в крови на оптимальном уровне, так как изменение ее количества в ту или иную сторону негативно сказывается на состоянии организма. Инсулин встраивает специальные транспортеры в мембраны клеток печени, мышц, почек и т.д., в результате чего глюкоза поглощается клетками. При недостатке инсулина развивается сахарный диабет и возникает сахарное голодание органов. Глюкагон является контринсулярным гормоном. Слаженная работа гормонов поддерживает углеводный баланс.

Роль глюкагона в организме человека

Глюкагон – это полипептидный гормон, состоящий из 29 аминокислот. Вырабатывается глюкагон альфа – клетками островкового аппарата. Можно выделить следующие функции глюкагона:

• повышает уровень глюкозы в крови (основная функция гормона).

В печени глюкоза запасается в форме гликогена. При голодании или долгой физической нагрузке глюкагон запускает каскад реакций, связываясь с рецепторами печени, и приводит к расщеплению гликогена. Глюкоза высвобождается и поступает в кровь, восполняя потребности организма в энергии.

Обратите внимание! Глюкагон не приводит к расщеплению гликогена в мышцах, так как там отсутствуют специфические рецепторы.

• активирует новообразование глюкозы в печени из неуглеводных компонентов при ее недостатке;
• тормозит использование глюкозы;
• способствует расщеплению жировых запасов организма. Поэтому, когда вырабатывается глюкагон, повышается содержание жирных кислот в крови;
• активирует образование кетоновых тел (специальные вещества, которые при расщеплении обеспечивают организм энергией в условиях дефицита других источников, т.е. когда отсутствует глюкоза);
• стимулирует секрецию инсулина для того, чтобы предотвратить переизбыток глюкозы в крови;
• поднимает артериальное давления за счет увеличения частоты и силы сокращений сердца;
• обеспечивает выживание организма в экстремальных условиях путем увеличения в крови потенциальных источников энергии (глюкозы, жирных кислот, кетоновых тел), которые могут захватываться органами и использоваться для работы;

Высокое артериальное давление также способствует лучшему питанию органов в условиях стресса.

• стимулирует выработку катехоламинов мозговым слоем надпочечников;
• в сверхфизиологических концентрациях расслабляет мускулатуру гладкомышечных органов (спазмолитическое действие);
• действию глюкагона помогают адреналин и кортизол, которые так же оказывают гипергликемический эффект.

Регуляция секреции глюкагона

Человеческий организм является слаженной системой, поэтому природой были разработаны механизмы поддержания уровня глюкагона в крови на должном уровне. Стимулом для активации альфа – клеток и секреции глюкагона является:

• снижение концентрации глюкозы. При длительных физических нагрузках или голодании ее показатели в крови становятся критически низкими. Организм испытывает энергетическое голодание и требует глюкозу. Вырабатывается глюкагон и высвобождает глюкозу из резервов;
• аминокислоты – аргинин, аланин, которые высвобождаются при расщеплении поступившего с пищей белка. Чем выше содержание белка в еде, тем больше вырабатывается глюкагон. Следовательно, в рационе должно содержаться необходимое количество полноценных белков;
• повышение инсулина: чтобы избежать чрезмерного снижения глюкозы;
• гормоны, вырабатываемые органами пищеварительной системы – гастрин, холецистокинин;
• лекарственные препараты – бета-адреностимуляторы.

Тормозит секрецию глюкагона:

• повышение глюкозы, жирных кислот или кетоновых тел в крови;
• соматостатин, вырабатываемый в дельта – клетках островкового аппарата.

Правильная работа организма предполагает оптимальное соотношение процессов активации и торможения выработки глюкагона, что поддерживает баланс.

Состав и форма выпуска препарата глюкагона

Гормон глюкагон не только вырабатывается в нашем организме, но и при необходимости вводятся извне в форме препаратов.

Препарат глюкагона выпускается в виде:

• Лиофилизированного инъекционного порошка. В состав входит только глюкагон. Фасуют в стеклянные флаконы по 1, 2 или 5 мл, к ним прилагается растворитель;
• Сухого инъекционного порошка, который состоит из гидрохлорида глюкагона и лактозы/раствора фенола с раствором глицерина. Выпускается в стеклянных ампулах (666,667,668,669)

Глюкагон для аптечного порошка выделяют из поджелудочных желез крупного рогатого скота или свиней. Удивительно, но формула человеческого и животного глюкагона имеет одинаковое химическое строение. Другой способ получения – метод генной инженерии. ДНК, в которой зашифрована структура глюкагона, встраивают в кишечную палочку. Микроорганизм становится источником глюкагона, полностью совпадающего по своему аминокислотному составу с человеческим.

Фармакологическое действие препарата глюкагона

Действие синтетического препарата глюкагона аналогично физиологическому действию эндогенного гормона:

• Расщепляет гликоген в печени до глюкозы, которая затем поступает в кровь. При введении препарата в вену действие реализуется через 5 – 25 минут, при внутримышечном – через 15 – 26 минут, при подкожном – через 30 – 45 минут, поэтому для проявления эффекта необходимо выждать время;
• Расслабляет гладкие мышцы (спазмолитическое действие). При внутривенном введении через 45 – 60 сек, при внутримышечном через 8 – 10 минут;
• Увеличивает частоту сокращения сердечной мышцы.

Инструкция по применению гласит, что эффект не развивается в нужной мере после продолжительного голодания, приема алкоголя. Количество гликогена в печени снижается настолько, что глюкагон не может оказать гипергликемическое действие.

При длительном применении глюкагона происходит угнетение перистальтики кишечника и развитие запоров.

• гипогликемия (падение уровня глюкозы в крови) и гипогликемическая кома (потеря сознания, вызванная дефицитом глюкозы);
• передозировка блокаторами кальциевых каналов и бета-адреноблокатарами;
• при проведении диагностических манипуляций: рентгенологическое исследование с барием органов пищеварительного тракта, ангиографическое исследование сосудов, КТ и магнитно – резонансная томография при выявлении кровотечений из тонкой кишки и другие процедуры, где необходимо снижение тонуса мышц;
• известны факты об использовании глюкагона для шоковой терапии при лечении психических заболеваний.

Противопоказания к применению глюкагона

• гипергликемия: когда вырабатывается глюкагон, еще больше повышается сахар в крови;
• повышенная чувствительность к говяжьим и свиным белкам в пище;
• инсулинома (опухоль островкового аппарата поджелудочной железы), так как это может привести к непредсказуемой реакции – гипогликемии);
• феохромоцитома (опухоль мозгового вещества надпочечников, которая вырабатывает большое количество адреналина. Так как он является синергистом глюкагона, это может привести к гипергликемии;
• сахарный диабет (риск гипергликемии)

Обратите внимание!

• Гормон глюкагон не проходит через плацентарный барьер, поэтому может использоваться у беременных. Однако попадает ли препарат в молоко матери доподлинно неизвестно, поэтому в данной ситуации препарат следует применять с осторожностью;
• Усиливает действие непрямых антикоагулянтов.

Побочные действия

• тошнота и рвота;
• аллергические реакции;
• учащенное сердцебиение;
• повышение артериального давления.

Способ применения

Глюкагон гормон вводится различными путями в зависимости от клинической ситуации – под кожу, в мышечную ткань или в вену. Сухой компонент необходимо растворить в прилагаемом растворителе или в стерильной воде для инъекций. Когда Вы применяете глюкагон, инструкция должна быть внимательно исследована для правильного соблюдения дозировки, а то есть:

• Для купирования гипогликемии вводят внутримышечно 1 мг. В зависимости от возраста определяется, в какой дозировке применять препарат. Детям до 5 лет 0,25 – 0, 5 мг; детям от 5 до 10 лет – 0,5 – 1 мг. Обычно к введению глюкагона прибегают, если нет возможности ввести глюкозу внутривенно. Если меры оказались неэффективны, то через 10 – 15 минут придется повторить инъекцию;
• При проведении диагностических процедур по исследованию желудка или толстой кишки глюкогон вводят 0,5 мг внутривенно или 2 мг внутримышечно;
• При попадании инородного тела в пищевод 0,5 – 2 мг внутривенно.