Нарушения обмена углеводов и их лабораторная диагностика

Углеводы в еде

Гипо- и гипергликемии

Содержание глюкозы в крови является основным биохимическим показателем углеводного обмена.

По рекомендации ВОЗ, нормальные величины глюкозы крови, взятой натощак, составляют 3,5 — 5,7 ммоль/л, или 60 — 100 мг/дл (для лиц в возрасте до 50 лет) и 4,4 — 6,1 ммоль/л, или 80 — 110 мг/дл (для лиц старше 50 лет). С возрастом содержание глюкозы в сыворотке увеличивается, в связи с чем после 60 лет необходимо проводить коррекцию норматива (по 0,056 ммоль/л на каждый последующий год).

Повышение концентрации глюкозы выше 6,1 ммоль/л называют гипергликемией, а уменьшение ниже 3,5 ммоль/л — гипогликемией.

Глюкоза является жизненно важным энергетическим сырьем для мозга, поэтому гипогликемия может приводить к нарушению функции мозга, вплоть до смерти.

    Клинические симптомы гипогликемии:
  • адренергические, обусловленные выбросом катехоламинов и активацией симпатической нервной системы
  • неврологические, вызванные нарушением функции центральной нервной системы

Адренергические симптомы при острой гипогликемии развиваются раньше и включают раздражительность, слабость, головную боль, потливость, тремор конечностей, тахикардию, чувство страха и голода.

К неврологическим симптомам относят: торможение словесных и двигательных реакций, спутанность сознания, нарушение двигательных функций, аномальное поведение, нарушение или потерю сознания, судороги. Гипогликемия может закончиться гипогликемической комой.

В большинстве случаев неврологические симптомы возникают при уровне глюкозы в крови ниже 2,8 ммоль/л, что зависит от скорости снижения глюкозы крови, величины запасов гликогена в печени и мышцах, а также предшествующей адаптации к гипергликемии у больных сахарным диабетом. Страдающие сахарным диабетом I типа, могут не чувствовать адренергических симптомов из-за нарушений секреции глюкагона, адреналина и дисфункции вегетативной нервной системы. У них также уменьшены запасы гликогена в печени, что снижает возможности адаптации к гипогликемии. Поэтому у таких больных описаны cлучаи гипогликемической комы при уровне глюкозы 6,7 — 8,3 ммоль/л, а при резком снижении гликемии даже при 11,1 ммоль/л.

    Наиболее частые причины гипогликемии:
  • алиментарная гипогликемия (длительное голодание)
  • изнурительная физическая работа, мышечные нагрузки
  • передозировка инсулина или сахароснижающих препаратов при сахарном диабете
  • снижение секреции контринсулярных гормонов при эндокринных заболеваниях (Аддисонова болезнь, гипотиреоз, гипопитуитаризм и др.)
  • инсулинома
  • заболевания, сопровождающиеся снижением всасывания углеводов в кишечнике (энтериты, последствия гастрэктомии, панкреатическая диарея и дрругие)
  • тяжелые отравления мышьяком, хлороформом, алкогольная интоксикация и другие, протекающие с угнетением функции
    печени, в том числе с нарушением процессов гликогенеза и глюконеогенеза
  • почечный диабет (нарушение реабсорбции глюкозы при тубулопатиях)
  • наследственные ферментопатии (гликогенозы, галактоземия и др.)
    Основные причины гипергликемии:
  • физиологическая кратковременная гипергликемия (прием пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами; значительное эмоциональное напряжение, стресс)
  • сахарный диабет I или II типа (недостаточная продукция инсулина или повышенная толерантность тканей к этому гормону)
  • заболевания гипофиза, сопровождающиеся повышенной секрецией СТГ и АКТГ (болезнь Иценко Кушинга, акромегалия)
  • заболевания надпочечников, сочетающиеся с усиленной продукцией катехоламинов или глюкокортикостероидов (феохромоцитома, синдром Иценко Кушинга)
  • тиреотоксикоз
  • заболевания поджелудочной железы (острый и хронический панкреатит, опухоль поджелудочной железы)
  • побочное действие некоторых лекарственных препаратов (кортикостероиды, тироксин, АКТГ, адреналин, эстрогены, индометацин, большие дозы никотиновой кислоты, тиазидные диуретики, этакриновая кислота, фуросемид и др.)

Наиболее частой причиной гипергликемии является наличие у больного сахарного диабета.

Гормональная регуляция сахара в крови

За счет взаимодействия вышеописанных биохимических процессов поддерживается постоянный уровень глюкозы в крови. Гормональная регуляция метаболизма глюкозы в основном происходит при увеличении или снижении концентрации глюкозы в крови. При нормальной концентрации глюкозы используется ее метаболическая регуляция.

После приема пищи у человека наблюдается кратковременная гипергликемия (не более 1,5 — 2 часов), стимулирующая выброс гормона инсулина β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы.

Глюкозометры
Глюкозометры

Инсулин синтезируется в виде неактивного проинсулина, состоящего из двух полипептидных цепей, соединенных парой дисульфидных мостиков. В секреторных гранулах аппарата Гольджи β-клеток происходит отщепление небольшого фрагмента (С-пептида) от проинсулина. Оба вещества, инсулин и С-пептид, хранятся в гранулах в эквимолярных количествах до момента выброса из клетки путем экзоцитоза.

Инсулин способствует снижению концентрации глюкозы в крови за счет следующих эффектов.

    Действие инсулина
  • активации поступления глюкозы в клетки
  • усиления синтеза гликогена в печени и в мышечной ткани за счет активирования гликоген-синтазы и торможения гликогенолиза
  • активация ферментов фосфорилирования глюкозы и ее превращения в глюкозо-6-фосфат (глюкокиназа в печени и гексокиназы в мышечной, жировой и других тканях). Повышение концентрации глюкозо-б-фосфата приводит к активации процессов анаэробного гликолиза, пентозофосфатного пути и цикла трикарбоновых кислот, для которых глюкозо-6-фосфат является исходным продуктом
  • задерживает процессы образования свободной глюкозы глюконеогенез, гликогенолиз за счет ингибирующего влияния на отдельные ферменты;
  • тормозит липолиз

Для осуществления своих функций инсулин связывается с рецептором инсулина на мембранах клеток, и этот комплекс погружается в клетку, достигает лизосом и разрушается. Инсулин метаболизируется, а рецептор возвращается к наружной мембране (функция «шатла»). Связывание гормона с рецептором вызывает активацию ряда внутриклеточных ферментов (проте инкиназы С, фосфолипазы С и др.), а также повышение концентрации белковтранспортеров для глюкозы на мембранах клеток, которые осуществляют непосредственный транспорт глюкозы через мембраны.

    Основные типы глюкозных транспортеров
  • ГЛЮТ-1 (эритроцитарный тип) экспрессируется на эритроцитах, клетках эндотелия, адипоцитах, клетках гематоэнцефалического барьера
  • ГЛЮТ-2 (печеночный тип) синтезируется только в печени, тонкой кишке и панкреатических β-клетках. Изменение количества или структурной формы ГЛЮТ-2 является одним из механизмов снижения чувствительности β-клеток к глюкозе при сахарном диабете типа 2
  • ГЛЮТ-3 (мозговой тип) найден во многих тканях мозге, плаценте, сердце, тонкой кишке
  • ГЛЮТ-4 (мышечножировой тип) выявлен в скелетной мускулатуре и жировой клетчатке в тканях, где транспорт глюкозы быстро и значительно увеличивается при связывании инсулина с рецептором (инсулинзависимые ткани)
  • ГЛЮТ-5 (кишечный тип) локализуется в тонкой кишке, почках, мышечной и жировой тканях, сердце

После вхождения глюкозы в клетки и снижения ее уровня в крови 40-60% инсулина метаболизируегся в печени, а еще около 40% в почках.
Пониженная концентрация глюкозы в крови способствует секреции другого гормона поджелудочной железы глюкагона, который активирует гликогенолиз и способствует выходу глюкозы из печени в кровяное русло. На ферменты, мобилизующие гликоген мышц, глюкагон не оказывает влияния. В печени он также активирует глюконеогенез.

    Гормоны, влияющие на содержание глюкозы в крови
  • катехоламины стимулируют глюконеогенез в печени и мышцах, что приводит к образованию большого количества свободной глюкозы
  • соматотропный гормон усиливает глюконеогенез, уменьшает поглощение глюкозы на периферии, а также усиливает липолиз, в результате которого повышается концентрация свободных жирных кислот, подавляющих действие инсулина на мембранный транспорт глюкозы
  • глюкокортикоиды стимулируют катаболизм белков и глюконеогенез, уменьшают мембранный транспорт глюкозы и ее утилизацию на периферии, повышают содержание гликогена в печени и в меньшей степени в мышцах
  • АКТГ опосредует гипергликемическое действие в основном через глюкокортикоиды
  • тиреоидные гормоны усиливают всасывание глюкозы в кишечнике, гликогенолиз и липолиз, повышают активность ферментов цикла Кребса

Глюкозотолерантный тест (ГТТ)

    Существует несколько модификаций ГТТ:
  • пероральный ГТТ
  • внутривенный ГТТ
  • преднизолон-глюкозотолерантный тест

Пероральный глюкозотолерантный тест

    Показанием для проведения ГТТ являются:
  • сомнительные результаты измерений глюкозы натощак (возможные постабсорбтивные результаты или случайно выявленная гипергликемия)
  • клинические признаки диабета при нормальном уровне глюкозы в крови
  • случайно выявленная глюкозурия

При уровне глюкозы в плазме венозной крови натощак выше 15 ммоль/л (или при нескольких определениях натощак выше 7,8 ммоль/л) для установления диагноза «сахарный диабет» ГТТ не проводится.

При проведении глюкозотолерантного теста (ГТТ) пациент в течение 3-х дней до исследования должен получать обычную пищу (с содержанием углеводов более 150 г в сутки), а также воздерживаться от приема пищи вечером накануне обследования. При проведении ГТТ у него определяют уровень глюкозы натощак, а затем дают выпить 75 г глюкозы, растворенной в 300 мл теплой воды или чая с лимоном в течение 35 мин (для детей 1,75 г/кг, но не более 75 г). Повторно определяют уровень глюкозы через 2 часа. Во время проведения пробы обследуемому не разрешают курить.

Принципы оценки ГТТ показаны в таблице.

Оценка результатов ГТТ по уровню в плазме венозной крови
Вариант оценки Норма Нарушенная толерантность к глюкозе Сахарный диабет
Взятие крови натощак до 5,5 ммоль/л до 6,7 ммоль/л более 6,7 ммоль/л
Взятие крови через 2 часа до 7,8 ммоль/л до 11,1 ммоль/л более 11,1 ммоль/л

Кроме того, результаты ГТТ могут быть сомнительными, если:

1) хотя бы один из показателей был выше нормы;

2) при первичном обследовании выявляются показатели нарушения толерантности к глюкозе, а при повторном нормальные данные.

Выделяют следующие основные причины нарушения толерантности к глюкозе (их можно объединить в две группы).

1. Повышение толерантности (гипогликемия натощак, отсутствие пика глюкозы в крови в ответ на нагрузку):

— снижение скорости всасывания глюкозы из кишечника на фоне гипофункции надпочечников, заболеваний кишечника (болезнь Уипла, спру, целиакия), гипотиреоза;

— повышение секреции инсулина при инсуломе.

2. Понижение толерантности:

— повышение скорости всасывания из кишечника при избыточном потреблении глюкозы с пищей, гипертиреозе, состояниях после гастроэктомии, ваготомии;

— повышенный гликогенолиз и глюконеогенез на фоне гипертиреоза, гиперфункции коры надпочечников, феохромаци томы, инфекций, беременности;

— нарушения образования гликогена при тяжелых заболеваниях печени, гликогенозах;

— снижение утилизации глюкозы тканями на фоне поражений ЦНС (травм, опухолей гипоталамуса).

Внутривенный глюкозотолерантный тест

У лиц, нагрузка глюкозой у которых вызывает тошноту или имеющих заболевания ЖКТ с нарушением всасывания, возможно проведение внутривенного глюкозотолерантного теста.

В этом случае после определения уровня глюкозы натощак обследуемому вводят 25% стерильный раствор глюкозы из расчета 0,5 г/кг массы тела в течение 5 мин. Затем каждые 10 мин в течение часа определяют содержание глюкозы в крови и рассчитывают коэффициент ассимиляции глюкозы

K=70/t,

где К — коэффициент, показывающий скорость исчезновения глюкозы из крови после внутривенного введения, а t — время, необходимое для снижения уровня глюкозы в 2 раза по сравнению с показателем через 10 мин после введения глюкозы.

В норме коэффициент К составляет более 1,2 — 1,3; у больных сахарным диабетом ниже 1,0, а значения от 1,0 до 1,2 указывают на нарушенную толерантность к глюкозе.

Преднизолон глюкозотолерантный тест

Тест способствует выявлению скрытых нарушений углеводного обмена, так как преднизолон стимулирует процессы глкжонеогенеза и подавляет процессы образования гликогена. В сочетании с нагрузкой глюкозой это приводит к более значительной гликемии у лиц с функциональной недостаточностью β-клеток поджелудочной железы.

    Показания для поведения преднизолон глюкозотолерантного теста:
  • сомнительные данные стандартного глюкозотолерантного теста
  • наличие наследственной предрасположенности к сахарному диабету

Для проведения теста пациенту за 8,5 и за 2 часа до проведения перорального ГТТ дают по 10 мг преднизолона per os. Уровень глюкозы в крови определяется натощак, через 1 час и через 2 часа после нагрузки глюкозой. Подъем глюкозы через 1 час более 11,1 ммоль/л, через 2ч более 7,8 ммоль/л указывает на снижение толерантности к глюкозе. Такие пациенты нуждаются в дополнительном наблюдении и обследовании.

Определение глюкозы в моче

В моче здорового человека глюкоза не определяется. Глюкозурия выявляется при превышении глюкозой крови определенного уровня почечного порога для глюкозы, который составляет 8,8 — 10 ммоль/л. В этом случае количество фильтрующейся в первичную мочу глюкозы превышает возможности почек по реабсорбции. С возрастом почечный порог для глюкозы повышается, для лиц старше 50 лет он составляет более 12 ммоль/л.

У больных сахарным диабетом определение глюкозы в моче используется для оценки компенсации и контроля за лечением. Проводится определение глюкозы в суточной моче либо в трех порциях (натощак, после основного приема пищи и перед сном). Критерием компенсации у больных сахарным диабетом II типа считается достижение аглюкозурии, а при сахарном диабете I типа допускается выделение до 20 — 30 г глюкозы за сутки.

Состояние сосудов может существенно изменить почечный порог для глюкозы, поэтому отсутствие глюкозы в моче не может окончательно указывать на отсутствие сахарного диабета, а глюкозурия на его наличие.

Определение гликозилированного гемоглобина

Гипергликемия при сахарном диабете приводит к неферментативному гликозилированию гемоглобина эритроцитов. Этот процесс происходит спонтанно и в норме в течение всей жизни эритроцитов, но при повышении концентрации глюкозы в крови скорость реакции нарастает. В начальной стадии остаток глюкозы присоединяется к N-концевому остатку валина β-цепи гемоглобина, образуя нестойкое соединение альдимин. При снижении глюкозы, крови альдимин распадается, а при стойкой гипергликемии изомеризуется в стойкий, прочный кетимин и циркулирует в такой форме весь период жизни эритроцита, т.е. 100 — 120 дней. Таким образом, уровень гликозилиро ванного гемоглобина (HbAlc) находится в прямой зависимости от уровня глюкозы крови.

Эритроциты, циркулирующие в крови, имеют разный возраст, поэтому для усредненной характеристики ориентируются на период полужизни эритроцитов 60 суток. Следовательно, гликозилированный гемоглобин показывает, какой была концентрация глюкозы в предшествующие 48 недель до момента обследования и является показателем компенсации углеводного обмена на протяжении этого времени.

Связь между гликозилированным гемоглобином и глюкозой крови
Содержание HbAlc в крови, % Содержание глюкозы в крови, ммоль/л
3,5 1,7
4,0 2,6
4,5 3,6
5,0 4,4
5,5 5,4
6,0 6,3
6,6 7,2
7,0 8,2
7,5 9,1
8,0 10,0
8,5 11,0
9,0 11,9
9,5 12,8
10,0 13,7
10,5 14,7
11,0 15,6

По рекомендации ВОЗ (2002 г.), HbAlc определяют в крови больных сахарным диабетом 1 раз в 3 месяца.

    Кроме того, показатель HbAlc используется:
  • для скрининговой диагностики сахарного диабета
  • контроля за состоянием и лечением больных сахарным диабетом
  • установления компенсации сахарного диабета
  • в качестве дополнения к глюкозотолерантному тесту
  • обследования беременных женщин

Нормальным значением гликозилированного гемоглобина считают 46% общего уровня гемоглобина. Определение компенсации сахарного диабета представлено ниже.

Определение компенсации сахарного диабета по уровню HbAlc, %
Степень компенсации I тип сахарного диабета II тип сахарного диабета
Компенсированный 6,0-7,0 6,0-6,5
Субкомпенсированный 7,1-7,5 6,6-7,0
Декомпенсированный более 7,5 более 7,0

Повышение гликозилированного гемоглобина также указывает на увеличение риска развития осложнений сахарного диабета. Ложное повышение уровня HbAlc может быть связано с высокой концентрацией фетального гемоглобина (HbF), а также при уремии.

Причинами ложного снижения HbAlc являются гемолитические анемии, острые и хронические геморрагии, переливание крови.

Данный метод по сравнению с определением уровня глюкозы не зависит от времени суток, физических нагрузок, приема пищи, назначенных лекарств, эмоционального состояния.

Фруктозамины сыворотки крови

Избыток глюкозы связывается в крови не только с гемоглобином, но и с белками крови, главным образом альбуминами. Лизин альбуминов, связываясь с глюкозой, образует нестойкое соединение альдимин, который в последующем превращается в кетамин стойкое соединение белка с глюкозой, называемое также фруктозамином. Фруктозамины в сыворотке здоровых людей содержатся в количестве 2-2,8 ммоль/л. Период их полужизни составляет около 3х недель. Поэтому уровень фруктоза минов отражает состояние углеводного обмена за 1 — 3 недели до момента обследования.

Тест используется для оценки компенсации сахарного диабета: уровень 2,83,2 ммоль/л указывает на компенсированный сахарный диабет; а более 3,2 ммоль/л декомпенсацию сахарного диабета.

Иммунореактивный инсулин

Оценка сохранности продукции инсулина проводится по уровню иммунореактивного инсулина и Спептида.

Нормальное содержание инсулина в сыворотке крови натощак составляет 6-24 мкЕд/л (29-181 ммоль/л). В норме уровень гормона в крови резко возрастает после приема пищи, так как углеводы являются основным регулятором секреции гормона из поджелудочной железы.

Эта реакция позволяет использовать тест для дифференциальной диагностики сахарного диабета I и II типов при параллельном определении с ГТТ. У лиц с сахарным диабетом I типа базальный уровень инсулина снижен, отсутствует выраженная реакция его на прием пищи. При сахарном диабете II типа базальный уровень инсулина в норме или повышен, а его реакция на увеличение глюкозы в крови замедлена.

Однако использование этого теста возможно лишь у пациентов, не получающих и не получавших ранее препараты инсулина, так как к экзогенному инсулину образуются антитела, искажающие результаты исследования.

Поэтому наиболее часто определение иммунореактивного инсулина проводится для диагностики инсулином и дифференциальной диагностики гипогликемических состояний.

С-пептид

С-пептид фрагмент молекулы проинсулина, отщепляемый при образовании активного инсулина. Он выделяется в кровоток почти в равных с инсулином концентрациях. В отличие от инсулина С-пептид биологически неактивен и метаболизируется в печени в несколько раз медленнее. Поэтому соотношение С-пептида и инсулина в периферической крови равно 5:1. При использовании ИФА-метода С-пептид не дает реакции перекреста с инсулином и поэтому позволяет оценить секрецию инсулина даже на фоне приема экзогенного инсулина, а также при наличии аутоантител к инсулину.

Нормальная концентрация С-пептида равна 4,0 мкг/л. После пероральной нагрузки глюкозой отмечается 5-6 кратное увеличение С-пептида.

Определение С-пептида используется: для контроля за функцией β-клеток поджелудочной железы, особенно на фоне введения препаратов инсулина и после оперативного удаления части поджелудочной железы, дифференциальной диагностики гипогликемических состояний (инсулиномы), дифференциальной диагностики диабета I и II типов (при I типе С-пептид снижен, при II повышен), оценка возможной патологии плода у беременных женщин, больных сахарным диабетом.

    Уровень С-пептида повышен при:
  • приеме пищи
  • инсулиноме
  • сахарном диабете II типа
  • почечной недостаточности
    Уровень С-пептида понижен при:
  • при сахарном диабете I типа
  • введении препаратов инсулина
  • алкогольной гипогликемии
  • стрессе
  • наличии антител к инсулину

Уровень ретикулоцитов

В норме количество ретикулоцитов составляет 0,2 — 1,0 %.

Содержание ретикулоцитов у больных сахарным диабетом нередко повышено. Это связывается с тканевой гипоксией, развивающейся на фоне ангиопатии при сахарном диабете, а также вследствие гликозилирования гемоглобина и протеинов мембраны эритроцитов. Гликозилированный гемоглобин обладает большим сродством к кислороду и хуже отдает его тканям.

При развитии диабетической нефропатии уровень ретикулоцитов может быть пониженным, что связывают с уменьшением продукции эритропоэтинов почками.

Adblock detector