Печеночно-гипогликемические аномалии. Кислая и щелочная фосфатазы
ГЛЮТ-1 обеспечивает стабильный поток глюкозы в мозг;
ГЛЮТ-2 обнаружен в клетках органов, выделяющих глюкозу в кровь. Именно при участии ГЛЮТ-2 глюкоза переходит в кровь из энтероцитов и печени. ГЛЮТ-2 участвует в транспорте глюкозы в β-клетки поджелудочной железы;
ГЛЮТ-3 обладает большим, чем ГЛЮТ-1, сродством к глюкозе. Он также обеспечивает постоянный приток глюкозы к клеткам нервной и других тканей;
ГЛЮТ-4 - главный переносчик глюкозы в клетки мышц и жировой ткани;
ГЛЮТ-5 встречается, главным образом, в клетках тонкого кишечника. Его функции известны недостаточно.
Все типы ГЛЮТ могут находиться как в плазматической мембране, так и в мембранных везикулах в цитоплазме. Однако только ГЛЮТ-4, локализованный в везикулах цитоплазмы, встраивается в плазматическую мембрану клеток мышечной и жировой ткани при участии гормона поджелудочной железы инсулина. В связи с тем, что поступление глюкозы в мышцы и жировую ткань зависит от инсулина, эти ткани называются инсулинзависимыми.
Влияние инсулина на перемещение транспортёров глюкозы из цитоплазмы в плазматическую мембрану.
1 - связывание инсулина с рецептором; 2 - участок инсулинового рецептора, обращённый внутрь клетки, стимулирует перемещение транспортёров глюкозы; 3, 4 - транспортёры в составе содержащих их везикул перемещаются к плазматической мембране клетки, включаются в её состав и переносят глюкозу в клетку.
Известны различные нарушения в работе транспортёров глюкозы. Наследственный дефект этих белков может лежать в основе инсулинонезависимого сахарного диабета. Нарушения функции ГЛЮТ-4 возможны на следующих этапах:
передача сигнала инсулина о перемещении этого транспортёра к мембране;
перемещение транспортёра в цитоплазме;
включение в состав мембраны;
отшнуровывание от мембраны и т.д.
НАРУШЕНИЯ ПЕРЕВАРИВАНИЯ И ВСАСЫВАНИЯ УГЛЕВОДОВ
В основе патологии переваривания и всасывания углеводов могут быть причины двух типов:
дефекты ферментов, участвующих в гидролизе углеводов в кишечнике;
нарушение всасывания продуктов переваривания углеводов в клетки слизистой оболочки кишечника.
В обоих случаях возникают нерасщеплённые дисахариды или моносахариды. Эти невостребованные углеводы поступают в дистальные отделы кишечника, изменяя осмотическое давление содержимого кишечника. Кроме того, оставшиеся в просвете кишечника углеводы частично подвергаются ферментативному расщеплению микроорганизмами с образованием органических кислот и газов. Всё вместе приводит к притоку воды в кишечник, увеличению объёма кишечного содержимого, усилению перистальтики, спазмам и болям, а также метеоризму.
МЕТАБОЛИЗМ ГЛЮКОЗЫ В КЛЕТКЕ
После всасывания в кишечнике моносахариды поступают в воротную вену и далее преимущественно в печень. Поскольку в составе основных углеводов пищи преобладает глюкоза, её можно считать основным продуктом переваривания углеводов. Другие моносахариды, поступающие из кишечника в процессе метаболизма, могут превращаться в глюкозу или продукты её метаболизма. Часть глюкозы в печени депонируется в виде гликогена, а другая часть через общий кровоток доставляется и используется разными тканями и органами. При нормальном рационе питания концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне -3,3-5,5 ммоль/л. А в период пищеварения её концентрация может повышаться примерно 8 ммоль/л.
Фосфорилирование глюкозы
Метаболизм глюкозы в клетках всех тканей начинается с реакции фосфорилирования и превращения в глюкозо-6-фосфат (с использованием АТФ). Существуют два фермента, катализирующих фосфорилирование глюкозы: в печени и поджелудочной железе - фермент глюкокиназа , во всех других тканях – гексокиназа . Фосфорилирование глюкозы необратимая реакция, так как она протекает с использованием значительного количества энергии. Плазматическая мембрана клеток непроницаема для фосфорилированной глюкозы (нет соответствующих транспортных белков) и, следовательно, она уже не может из них выйти. Кроме того, фосфорилирование уменьшает концентрацию свободной глюкозы в цитоплазме. В результате создаются благоприятные условия для облегчённой диффузии глюкозы в клетки из крови.
Эти ферменты отличаются сродством к глюкозе. Г ексокиназа имеет высокое сродство к глюкозе, т.е. этот фермент, в отличие от глюкокиназы, активен при низкой концентрации глюкозы в крови. Вследствие этого мозг, эритроциты и другие ткани могут использовать глюкозу при снижении ее концентрации в крови через 4-5 часов после еды и при голодании. Фермент гексокиназа может катализировать фосфорилирование не только D-глюкозы, но и других гексоз, хотя и с меньшей скоростью. Активность гексокиназы изменяется в зависимости от потребностей клетки в энергии. В качестве регуляторов выступают соотношение АТФ/АДФ и внутриклеточный уровень глюкозо-6-фосфата. При снижении расхода энергии в клетке повышается уровень АТФ (относительно АДФ) и глюкозо-6-фосфата. В этом случае активность гексокиназы снижается, и, следовательно, уменьшается скорость поступления глюкозы в клетку.
Фосфорилирование глюкозы в гепатоцитах в период пищеварения обеспечивается свойствами глюкокиназы . Активность глюкокиназы, в отличие от гексокиназы, не ингибируется глюкозо-6-фосфатом. Это обстоятельство обеспечивает повышение концентрации глюкозы в клетке в фосфорилированной форме, соответственно её уровню в крови. Глюкоза проникает в гепатоциты путём облегчённой диффузии при участии транспортёра ГЛЮТ-2 (независимого от инсулина). ГЛЮТ-2, так же, как глюкокиназа, имеет высокое сродство к глюкозе и способствует повышению скорости поступления глюкозы в гепатоциты в период пищеварения, т.е. ускоряет её фосфорилирование и дальнейшее использование для депонирования.
Хотя инсулин и не влияет на транспорт глюкозы, он усиливает приток глюкозы в гепатоциты в период пищеварения косвенным путём, индуцируя синтез глюкокиназы и ускоряя тем самым фосфорилирование глюкозы.
Преимущественное потребление глюкозы гепатоцитами, обусловленное свойствами глюкокиназы, предотвращает чрезмерное повышение её концентрации в крови в абсорбтивном периоде. Это, в свою очередь, снижает последствия протекания нежелательных реакций с участием глюкозы, например гликозилирования белков.
Дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата
Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу возможно в печени, почках и клетках эпителия кишечника. В клетках этих органов имеется фермент глюкозо-6-фосфатаза, катализирующая отщепление фосфатной группы гидролитическим путём:
Глюкозо-6-фосфат +Н 2 О → Глюкоза + Н 3 РО 4
Образовавшаяся свободная глюкоза способна диффундировать из этих органов в кровь. В других органах и тканях глюкозо-6-фосфатазы нет, и поэтому дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата невозможно. Пример подобного необратимого проникновения глюкозы в клетку - мышцы, где глюкозо-6-фосфат может использоваться только в метаболизме этой клетки.
Метаболизм глюкозо-6-фосфата
В зависимости от физиологического состояния организма и типа ткани глюкозо-6-фосфат может использоваться в клетке в различных превращениях, основными из которых являются: синтез гликогена, катаболизм с образованием СО 2 и Н 2 О, синтез пентоз. Распад глюкозы до конечных продуктов служит источником энергии для организма. Вместе с тем в процессе метаболизма глюкозо-6-фосфата образуются промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для синтеза аминокислот, нуклеотидов, глицерина и жирных кислот. Таким образом, глюкозо-6-фосфат - не только субстрат для окисления, но и строительный материал для синтеза новых соединений.
МЕТАБОЛИЗМ ГЛИКОГЕНА
Многие ткани синтезируют в качестве резервной формы глюкозы гликоген. Резервная роль гликогена обусловлена двумя важными свойствами: он осмотически неактивен и сильно ветвится, благодаря чему глюкоза быстро присоединяется к полимеру при биосинтезе и отщепляется при мобилизации. Синтез и распад гликогена обеспечивают постоянство концентрации глюкозы в крови и создают депо для её использования тканями по мере необходимости.
Строение и функции гликогена
Гликоген - разветвлённый полисахарид, в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках α-1,4-гликозидной связью. В точках ветвления мономеры соединены α-1,6-гликозидными связями. Эти связи образуются примерно с каждым десятым остатком глюкозы, т.е. точки ветвления в гликогене встречаются примерно через каждые десять остатков глюкозы. Таким образом, в молекуле гликогена имеется только одна свободная аномерная ОН-группа и, следовательно, только один восстанавливающий (редуцирующий) конец.
А. Строение молекулы гликогена: 1 - остатки глюкозы, соединённые α-1,4-гликозидной связью; 2 - остатки глюкозы, соединённые α-1,6-гликозидной связью; 3 - нередуцирующие концевые мономеры; 4 - редуцирующий концевой мономер.
Б. Строение отдельного фрагмента молекулы гликогена.
Гликоген хранится в цитозоле клетки в форме гранул диаметром 10-40 нм. С гранулами связаны и некоторые ферменты, участвующие в метаболизме гликогена, что облегчает их взаимодействие с субстратом. Разветвлённая структура гликогена обусловливает большое количество концевых мономеров, что способствует работе ферментов, отщепляющих или присоединяющих мономеры при распаде или синтезе гликогена, так как эти ферменты могут одновременно работать на нескольких ветвях молекулы. Гликоген депонируется главным образом в печени и скелетных мышцах.
После приёма пищи, богатой углеводами, запас гликогена в печени может составлять примерно 5% от её массы. В мышцах запасается около 1% гликогена, однако масса мышечной ткани значительно больше и поэтому общее количество гликогена в мышцах в 2 раза больше, чем в печени. Гликоген может синтезироваться во многих клетках, например в нейронах, макрофагах, клетках жировой ткани, но содержание его в этих тканях незначительно. В организме может содержаться до 450 г гликогена.
Распад гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови. Поэтому содержание гликогена в печени изменяется в зависимости от ритма питания. При длительном голодании оно снижается почти до нуля. Гликоген мышц служит резервом глюкозы - источника энергии при мышечном сокращении. Мышечный гликоген не используется для поддержания уровня глюкозы в крови.
Синтез гликогена (гликогеногенез)
Гликоген синтезируется в период пищеварения (через 1-2 ч после приёма углеводной пищи). Следует отметить, что синтез гликогена из глюкозы требует затрат энергии.
Глюкоза активно поступает из крови в ткани и фосфорилируется, превращаясь в глюкозо-6-фосфат. Затем глюкозо-6-фосфат превращается фосфоглюкомутазой в глюкозо-1-фосфат, из которой под действием (УДФ)-глюкопирофосфорилазы и при участии (УТФ) образуется УДФ-глюкоза.
Но в силу обратимости
реакции глюкозо-6-фосфат ↔ глюкозо-1-фосфат
синтез гликогена из глюкозо-1-фосфата
и его распад оказались бы также обратимыми
и поэтому неконтролируемыми. Чтобы
синтез гликогена был термодинамически
необратимым, необходима дополнительная
стадия образования уридиндифосфатглюкозы
из УТФ и глюкозо-1-фосфата. Фермент,
катализирующий эту реакцию, назван по
обратной реакции: УДФ-глюкопирофосфорилаза.
Однако в
клетке обратная реакция не протекает,
потому что образовавшийся в ходе прямой
реакции пирофосфат очень быстро
расщепляется пирофосфатазой на 2 молекулы
фосфата.
Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена. Эту реакцию катализирует фермент гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза). Поскольку в данной реакции не используется АТФ, фермент называют синтазой, а не синтетазой. Фермент переносит остаток глюкозы на олигосахарид, состоящий из 6-10 остатков глюкозы и представляющий собой праймер (затравку), присоединяя молекулы глюкозы, α-1,4-гликозидными связями. Поскольку праймер редуцирующим концом соединен с ОН-группой остатка тирозина белка гликогенина, то гликогенсинтаза последовательно присоединяет глюкозу к нередуцирующему концу. Когда количество мономеров в синтезирующемся полисахариде достигает 11-12 моносахаридных остатков, фермент ветвления (гликозил-4,6-трансфераза) переносит фрагмент, содержащий 6-8 мономеров, то конца молекулы ближе к ее середине и присоединяет его α-1,6-гликозидной связью. В итоге образуется сильно разветвленный полисахарид.
Распад гликогена (гликогенолиз)
Распад гликогена или его мобилизация происходят в ответ на повышение потребности организма в глюкозе. Гликоген печени распадается в основном в интервалах между приёмами пищи, кроме того, этот процесс в печени и мышцах ускоряется во время физической работы.
Сначала фермент гликогенфосфорилаза расщепляет только α-1,4-гликозидные связи при участии фосфорной кислоты последовательно отщепляет остатки глюкозы от нередуцирующих концов молекулы гликогена и фосфорилирует их с образованием глюкозо-1-фосфата. Это приводит к укорочению ветвей.
Когда количество остатков глюкозы ветвях гликогена достигает 4, то фермент олигосахаридтрансфераза расщепляет α-1,4-гликозидную связь и переносит фрагмент, состоящий из 3 мономеров, к концу более длинной цепи.
Фермент α-1,6-гликозидаза гидролизует α-1,6-гликозидную связь в точке ветвления и отщепляет молекулу глюкозы. Таким образом, при мобилизации гликогена образуются глюкозо-1-фосфат и небольшое количество свободной глюкозы. Далее глюкозо-1-фосфат при участии фермента фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-6-фосфат.
Мобилизация гликогена в печени и мышцах идет одинаково до образования глюкозо-6-фосфата. В печени под действием глюкозо-6-фосфатазы глюкозо-6-фосфат превращается в свободную глюкозу, которая поступает в кровь. Следовательно, мобилизация гликогена в печени обеспечивает сохранение нормального уровня глюкозы в крови и снабжение глюкозой других тканей. В мышцах нет фермента глюкозо-6-фосфатазы и глюкозо-6-фосфат используется самими мышцами для энергетических целей.
Биологическое значение обмена гликогена в печени и мышцах
Сравнение процессов синтеза и распада гликогена позволяет сделать следующие выводы:
синтез и распад гликогена протекают по разным метаболическими путям;
печень запасает глюкозу в виде гликогена не столько для собственных нужд, сколько для поддержания постоянной концентрации глюкозы в крови, и, следовательно, обеспечивает поступление глюкозы в другие ткани. Присутствие в печени глюкозо-6-фосфатазы обусловливает эту главную функцию печени в обмене гликогена;
функция мышечного гликогена заключается в освобождении глюкозо-6-фосфата, потребляемого в самой мышце для окисления и использования энергии;
при синтезе гликогена необходимы 1 моль АТФ и 1 моль УТФ;
распад гликогена до глюкозо-6-фосфата не требует энергии;
необратимость процессов синтеза и распада гликогена обеспечивается их регуляцией.
Нарушения обмена гликогена приводят к различным болезням. Они возникают при мутациях в генах, кодирующих ферменты, которые участвуют в обмене гликогена. При этих заболеваниях наблюдается накопление гранул гликогена в печени, мышцах и других тканей, приводящее к повреждению клеток.
РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА И МЕТАБОЛИЗМА ГЛИКОГЕНА
Метаболизм гликогена в печени и мышцах зависит от потребностей организма в глюкозе как источнике энергии. В печени депонирование и мобилизацию гликогена регулируют гормоны инсулин, глюкагон и адреналин.
Инсулин и глюкагон – гормоны-антагонисты, их синтез и секреция зависят от концентрации глюкозы в крови. В норме концентрация глюкозы в крови соответствует 3,3-5,5 ммоль/л. Отношение концентрации инсулина к концентрации глюкагона в крови называют инсулин-глюкагоновым индексом .
Когда уровень глюкозы в крови повышается секреция инсулина увеличивается (инсулин-глюкагоновый индекс повышается). Инсулин способствует поступлению глюкозы в инсулинзависимые ткани, ускоряет использование глюкозы для синтеза гликогена в печени и мышцах.
Когда уровень глюкозы в крови снижается секреция инсулина снижается (инсулин-глюкагоновый индекс понижается). Глюкагон ускоряет мобилизацию гликогена в печени, вследствие чего увеличивается поступление глюкозы из печени в кровь.
Инсулин - синтезируется и секретируется в кровь р-клетками островков Лангерханса поджелудочной железы. β-клетки чувствительны к изменениям содержания глюкозы в крови и секретируют инсулин в ответ на повышение её содержания после приёма пищи. Транспортный белок (ГЛЮТ-2), обеспечивающий поступление глюкозы в β-клетки, отличается низким сродством к ней. Следовательно, этот белок транспортирует глюкозу в клетку поджелудочной железы лишь после того, как её содержание в крови будет выше нормального уровня (более 5,5 ммоль/л). В β-клетках глюкоза фосфорилируется глюкокиназой, скорость фосфорилирования глюкозы глюкокиназой в β-клетках прямо пропорциональна её концентрации в крови.
Синтез инсулина регулируется глюкозой. Глюкоза непосредственно участвует в регуляции экспрессии гена инсулина.
Глюкагон - вырабатываемый α-клетками поджелудочной железы в ответ на снижение уровня глюкозы в крови. По химической природе глюкагон - пептид.
Секреция инсулина и глюкагона также регулируется глюкозой, которая стимулирует секрецию инсулина из β-клеток и подавляет секрецию глюкагона из α-клеток. Кроме того, сам инсулин снижает секрецию глюкагона.
При интенсивной мышечной работе и стрессе в кровь из надпочечников секретируется адреналин . Он ускоряет мобилизацию гликогена в печени и мышцах, обеспечивая тем самым клетки разных тканей глюкозой.
Регуляция активности гликогенфосфорилазы и глигогенсинтазы
Действие этих гормонов в конечном счете сводится к изменению скорости реакций, катализируемых ключевыми ферментами метаболических путей обмена гликогена – гликогенсинтазой и гликогенфосфорилазой , активность которых регулируется аллостерически и фосфорилированием/ десфорилированием.
Гликогенфосфорилаза существует в 2 формах:
1) фосфорилированная - активная (форма а); 2) дефосфорилированная - неактивная (форма в).
Фосфорилирование осуществляется путём переноса фосфатного остатка с АТФ на гидроксильную группу одного из сериновых остатков фермента. Следствие этого - конформационные изменения молекулы фермента и его активация.
Взаимопревращения 2 форм гликогенфосфорилазы обеспечиваются действием ферментов киназы фосфорилазы и фосфопротеинфосфатазы (фермент, структурно связанный с молекулами гликогена). В свою очередь, активность киназы фосфорилазы и фосфопротеинфосфатазы также регулируется путём фосфорилирования и дефосфорилирования.
Активация киназы фосфорилазы происходит под действием протеинкиназы А - ПКА (цАМФ-зависимой). цАМФ сначала активирует протеинкиназу А, которая фосфорилирует киназу фосфорилазы, переводя её в активное состояние, а та, в свою очередь, фосфорилирует гликогенфосфорилазу. Синтез цАМФ стимулируется адреналином и глюкагоном.
Активация фосфопротеинфосфатазы происходит в результате реакции фосфорилирования, катализируемой специфической протеинкиназой, которая, в свою очередь, активируется инсулином посредством каскада реакций с участием других белков и ферментов. Активируемая инсулином протеинкиназа фосфорилирует и тем самым активирует фосфопротеинфосфатазу. Активная фосфопротеинфосфатаза дефосфорилирует и, следовательно, инактивирует киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу.
Влияние инсулина на активность гликогенсинтазы и киназы фосфорилазы. ФП-фосфатаза (ГР) - фосфопроте-инфосфатаза гранул гликогена. ПК (pp90S6) - протеинкиназа, активируемая инсулином.
Активность гликогенсинтазы также изменяется в результате фосфорилирования и дефосфорилирования. Однако есть существенные различия в регуляции гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы:
фосфорилирование гликогенсинтазы катализирует ПК А и вызывает её инактивацию;
дефосфорилирование гликогенсинтазы под действием фосфопротеинфосфатазы, наоборот, её активирует.
Регуляция метаболизма гликогена в печени
Повышение уровня глюкозы в крови стимулирует синтез и секрецию β-клетками поджелудочной железы гормона инсулина. Инсулин передает сигнал в клетку через мембранный каталитический рецептор - тирозиновую протеинкиназу. Взаимодействие рецептора с гормоном инициирует ряд последовательных реакций, приводящих к активации фосфопротеинфосфатазы гранул гликогена. Этот фермент дефосфорилирует гликогенсинтазу и гликогенфосфорилазу, в результате чего гликогенсинтаза активируется, а гликогенфосфорилаза становится неактивной.
Таким образом, в печени ускоряется синтез гликогена и тормозится его распад.
При голодании снижение уровня глюкозы в крови является сигналом для синтеза и секреции α-клетками поджелудочной железы глюкагона. Гормон передает сигнал в клетки через аденилатциклазную систему. Это приводит к активации проттеинкиназы А, которая фосфорилирует гликогенсинтазу и киназу фосфорилазы. В результате фосфорилирования гликогенсинтаза инактивируется и синтез гликогена тормозится, а киназа фосфорилазы становится активной и фосфорилирует гликогенфосфорилазу, которая становится активной. Активная гликогенфосфорилаза ускоряет мобилизацию гликогена в печени.
1 - глюкагон и адреналин взаимодействуют со специфическими мембранными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор влияет на конформацию G-белка, вызывая диссоциацию его на протомеры и замену в α-субъединице ГДФ на ГТФ;
2 - α-субъединица, связанная с ГТФ, активирует аденилатциклазу, катализирующую синтез цАМФ из АТФ;
3 - в присутствии цАМФ протеинкиназа А обратимо диссоциирует, освобождая обладающие каталитической активностью субъединицы С;
4 - протеинкиназа А фосфорилирует и активирует киназу фосфорилазы;
5 - киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу, переводя её в активную форму;
6 - протеинкиназа А фосфорилирует также гликогенсинтазу, переводя её в неактивное состояние;
7 - в результате ингибирования гликогенсинтазы и активации гликогенфосфорилазы гликоген включается в процесс распада;
8 - фосфодиэстераза катализирует распад цАМФ и тем самым прерывает действие гормонального сигнала. Комплекс α-субъединица-ГТФ затем распадается.
При интенсивной физическеой работе и стрессе в крови повышается концентрация а дреналина. В печени есть два типа мембранных рецепторов адреналина. Эффект адреналина в печени обусловлен фосфорилированием и активацией гликогенфосфорилазы. Адреналин имеет сходный с глюкагоном механизм действия. Но возможно включение и другой эффекторной системы передачи сигнала в клетку печени.
Регуляция синтеза и распада гликогена в печени адреналином и Са 2+ .
ФИФ 2 - фосфатидилинозитолбисфосфат; ИФ 3 - инозитол-1,4,5-трифосфат; ДАГ - диацилглицерол; ЭР - эндоплазматический ретикулум; ФС - фосфодитилсерин.
1 - взаимодействие адреналина с α 1 -рецептором трансформирует сигнал через активацию G-белка на фосфолипазу С, переводя её в активное состояние;
2 - фосфолипаза С гидролизует ФИФ 2 на ИФ 3 и ДАГ;
3 - ИФ 3 активирует мобилизацию Са 2+ из ЭР;
4 - Са 2+ , ДАГ и фосфодитилсерин активируют протеинкиназу С. Протеинкиназа С фосфорилирует гликогенсинтазу, переводя её в неактивное состояние;
5 - комплекс 4Са 2+ - кальмодулин активирует киназу фосфорилазы и кальмодулин-зависимые протеинкиназы;
6 - киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу и тем самым её активирует;
7 - активные формы трёх ферментов (кальмодулинзависимая протеинкиназа, киназа фосфорилазы и протеинкиназа С) фосфорилируют гликогенсинтазу в различных центрах, переводя её в неактивное состояние.
Какая система передачи сигнала в клетку будет использована, зависит от типа рецепторов, с которыми взаимодействует адреналин. Так, взаимодействие адреналина с β 2 -рецепторами клеток печени приводит в действие аденилатциклазную систему. Взаимодействие же адреналина с α 1 -рецепторами "включают" инозитолфосфатный механизм трансмембранной передачи гормонального сигнала. Результат действия обеих систем - фосфорилирование ключевых ферментов и переключение процессов с синтеза гликогена на его распад. Следует отметить, что тип рецепторов, который в наибольшей степени вовлекается в ответ клетки на адреналин, зависит от концентрации его в крови.
В период пищеварения преобладает влияние инсулина, так как инсулин-глюкагоновый индекс в этом случае повышается. В целом инсулин влияет на обмен гликогена противоположно глюкагону. Инсулин снижает концентрацию глюкозы в крови в период пищеварения, действуя на метаболизм печени следующим образом:
снижает уровень цАМФ в клетках и тем самым активируя протеинкиназу В. Протеинкиназа В, в свою очередь, фосфорилирует и активирует фосфодиэстеразу цАМФ - фермент, гидролизующий цАМФ с образованием АМФ;
активирует фосфопротеинфосфатазу гранул гликогена, которая дефосфорилирует гликогенсинтазу и таким образом её активирует. Кроме того, фосфопротеинфосфатаза дефосфорилирует и, следовательно, инактивирует киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу;
индуцирует синтез глюкокиназы, тем самым ускоряя фосфорилирование глюкозы в клетке.
Болезнь Гирке
Болезнь Гирке (БГ), (гликогеноз фон Гирке, болезнь Гирке, гликогенозная болезнь I типа ) является наиболее распространенным заболеванием. Этот обусловлено дефицитом фермента глюкозо-6-фосфатазы , в результате которого ухудшается способность печени образовывать глюкозу посредством расщепления гликогена и в процессе глюконеогенеза. Поскольку в результате действия этих двух механизмов печень обеспечивает поддержание нормального уровня глюкозы для обеспечения ею всех метаболических потребностей организма, то при недостаточности этого фермента, упомянутые процессы происходят неправильно, что приводит к гипоклигемии.
Нарушение системы расщепления гликогена имеет следствием накопления этого вещества в печени и почках, а это, соответственно, приводит к увеличению этих органов в объеме. Несмотря на увеличение, почки и печень в детстве продолжают нормально выполнять свои функции, однако в зрелом возрасте они становятся уязвимыми к различным изменениям, которые происходят в организме. Другими последствиями метаболических отклонений могут стать лактоацидоз (накопление в крови и периферических тканях молочной кислоты) и гиперлипидемия. Во избежание этих осложнений основным способом лечения является постоянное употребление высокомолекулярных углеводов, например кукурузного крахмала или других, для поддержания уровня глюкозы за счет постепенного всасывания глюкозы, которая образуется при расщеплении крахмала из пищи. Для лечения других проблем, возникающих при болезни Гирке нужны другие методы лечения.
Заболевание названо в честь немецкого врача Эдгара фон Гирке (Edgar von Gierke), который впервые его описал.
Молекулярная биология
Фермент глюкозо-6-фосфатазы расположен на внутренней мембране эндоплазматического ретикулума. Каталитическая реакция, в которой принимает участие этот фермент включает в себя кальций-связывающий белок и три транспортных белка (T1, T2, T3), которые облегчают движение к каталитическому центру глюкозо-6-фосфата (Г6Ф), глюкозы и фосфата (соответственно) во время этой реакции.
Наиболее распространенными формами БГ является тип Ia (80% случаев) и тип Ib (20% случаев) . Кроме того есть и другие формы, которые встречаются очень редко.
Тип Ia возникает в результате гена G6PC, кодирующего глюкозо-6-фосфатазу (G6P). Этот ген находится на 17q21 .
Метаболизм и патофизиология
Поддержание нормального баланса углеводов и нормального уровня глюкозы в крови.
Гликоген в печени и (в меньшей степени) в почках служит формой хранения в организме быстро доступной глюкозы, т.е. уровень ее в крови легко поддерживается запасами гликогена в организме между приемами пищи. Через некоторое время после того, как в организм попадает высокоуглеводная еда, уровень инсулина в крови существенно повышается, что приводит к снижению уровня глюкозы в крови и превращение ее (глюкозы) в глюкозо-6-фосфат (Г6Ф) и, в дальнейшем, полимеризацию с образованием цепей гликогена (именно таким образом Г6Ф принимает участие в процессе синтеза гликогена). Однако, количество гликогена, которое способен накапливать организм, ограничено, поэтому лишний Г6Ф при этом направляется на производство триглицеридов для хранения энергии в виде жира.
Когда процесс переваривания пищи заканчивается, уровень инсулина снижается, и ферментные системы в клетках печени начинают образовывать молекулы глюкозы из гликогена в виде Г6Ф. Этот процесс называется гликогенолизом. Г6Ф остается в клетках печени пока глюкозо-6-фосфатаза не отщепляет фосфат. Во время реакции дефосфорилирования образуется свободная глюкоза и фосфат-анион. Свободные молекулы глюкозы могут транспортироваться из клеток печени в кровь, для того, чтобы обеспечить глюкозой мозг и другие органы тела. Гликогенолиз может обеспечить потребности взрослого человека в глюкозе в зависимости от условий на 12-18 ч. Если же человек несколько часов не ест, то падение уровня инсулина активизирует катаболизм мышечных белков и триглицеридов из жировой ткани. Продуктами этих процессов являются аминокислоты (в основном, аланин), свободные жирные кислоты и молочная кислота. Свободные жирные кислоты и триглицериды превращаются в кетоны и ацетил-КоА. Аминокислоты и молочная кислота используются для синтеза новых молекул Г6Ф в клетках печени в процессе глюконеогенеза. Последний этап нормального глюконеогенеза, так как и гликогенолиза, заключается в дефосфорилировании Г6Ф с помощью глюкозо-6-фосфатазы с последующим образованием свободной глюкозы и фосфата.
Таким образом, глюкозо-6-фосфатаза является медиатором конечного, ключевого, шага в обоих основных процессах образования глюкозы между приемами пищи и во время голодания. Стоит так же отметить, что высокий уровень глюкозо-6-фосфата в клетках подавляет как гликогенолиз, так и глюконеогенез.
Патофизиология
Основные метаболические признаки при дефиците глюкозо-6-фосфатазы:
- гипогликемия;
- лактоацидоз;
- гипертриглицеридемия;
- гиперурикемия.
Гипогликемия , которая возникает при гликогенозе I типа, называется "голодной", или "постабсорбционной" , т.е. она начинается после завершения процесса переваривания пищи (обычно это около 4 часов после приема пищи). Эта неспособность организма поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови между приемами пищи возникает в результате нарушения процессов гликогенолиза и глюконеогенеза.
«Голодная» гипогликемия часто является наиболее серьезной проблемой, возникающей при гликогенозе типа І, ведь, как правило, именно наличие гипогликемии становится толчком к проведению детального обследования и установления правильного диагноза. При хронической гипогликемии организм человека адаптируется, и метаболические процессы изменяются в соответствии с хронически низким уровнем инсулина и высоким уровнем глюкагона и кортизола.
Лактатоацидоз возникает из-за подавления глюконеогенеза. Молочная кислота образуется в печени и мышцах окисляется с помощью НАД + до пировиноградной кислоты, а затем преобразуется при помощи глюконеогенетического метаболического пути к Г6Ф. Накопление Г6Ф тормозит превращение лактата в пируват. Уровень молочной кислоты повышается между приемами пищи, в то время, как уровень глюкозы падает. У людей с БГ, уровень молочной кислоты не снижается до нормального уровня даже при восстановлении нормального уровня глюкозы в крови.
Гипертриглицеридемия возникает в результате усиления образования триглицеридов и появления других эффектов нарушения глюконеогенеза, кроме того, этот процесс усиливается хронически низким уровнем инсулина. Между приемами пищи, происходит нарушение нормального преобразования триглицеридов на свободные жирные кислоты, кетоны, и, в конечном счете, на глюкозу. Уровень триглицеридов при гликогенозе I типа может быть увеличен в несколько раз, поэтому можно сказать, что он служит клиническим индексом качества "метаболического контроля".
Гиперурикемия возникает при сочетании усиленного образования и снижения экскреции мочевой кислоты, которая образуется, когда высокий уровень Г6Ф метаболизируется в пентозофосфатном пути. К тому же, мочевая кислота является побочным продуктом распада пуринов. Мочевая кислота «конкурирует» с молочной кислотой и другими органическими кислотами за почечную экскрецию их с мочой. При гликогенозе I типа повышается уровень Г6Ф (для пентозофосфатного пути), повышается скорость катаболизма и уменьшается экскреция с мочой из-за высокого уровня молочной кислоты, что соответственно, в несколько раз повышает уровень мочевой кислоты в организме, и в крови. И, хотя, гиперурикемия - это обычно бессимптомное заболевание, однако его действие на протяжении многих лет приводит к возникновению многих проблем почек и суставов (возникновению подагры).
Основные клинические проблемы
Основные клинические осложнения, которые влечет болезнь Гирке прямо или косвенно возникают через:
1. неспособность организма поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови между приемами пищи;
2. увеличение размеров органов, связанное с накоплением гликогена;
3. избыточное образование молочной кислоты;
4. повреждения тканей от гиперурикемии;
5. при гликогенозе Ib, возникает риск появления кровотечения и, соответственно, инфекций вследствие гематологических нарушений.
Гипогликемия
Гипогликемия является основной клинической проблемой при болезни Гирке, которая наносит самый большой вред организму и является одним из первых признаков для установления диагноза. Материнская глюкоза передается ребенку через плаценту и предотвращает возникновение гипогликемии у плода с болезнью Гирке, но печень у этого ребенка еще при рождении увеличена (из-за накопления гликогена). Неспособность организма образовывать и освобождать глюкозу довольно быстро приводит к гипогликемии, а иногда и к лактатоацидозу, именно поэтому, даже у новорожденных детей могут возникнуть дыхательные проблемы. Неврологические проявления менее тяжелые, чем в случае возникновения острой гипогликемии.
Привыкание мозга к мягкой гипогликемии, по крайней мере, частично объясняется налаживанием использования альтернативных источников энергии, в первую очередь лактата. Наиболее часто у детей с GSD І нет никаких симптомов и признаков, которые бы указывали на наличие хронической, мягкой гипогликемии или лактатоацидоза между приемами пищи. Уровень глюкозы в крови, составляет, как правило, от 25 до 50 мг / дл (1,4-2,8 моль / л). Однако этим детям необходимо для поддержания уровня глюкозы на нормальном уровне употреблять углеводные продукты каждые несколько часов.
Именно поэтому, некоторые дети, не спят ночью, даже на втором году жизни. Они могут быть бледными, холодными на ощупь и раздражительным через несколько часов после еды. Отклонения в психомоторном развитии у больных не обязательны, но они могут возникнуть, если диагноз не установить в раннем детстве и не начать соответствующее лечение.
Хотя мягкая гипогликемия, как правило, протекает относительно незаметно, однако, метаболическая адаптация, делает возникновения серьезных гипогликемических эпизодов, сопровождающихся потерей сознания или судорогами, относительно редкими. Такие ситуации, обычно имеют место, утром, перед завтраком. Также стоит отметить, что гликогенозы I типа считают потенциальной причиной возникновения кетотической гипогликемии у новорожденных.
Именно поэтому, очень важно как можно раньше установить диагноз и начать лечение с целью поддержания нормального уровня глюкозы в крови, для предупреждения гипогликемии.
Гепатомегалия и проблемы с печенью
При нарушениях, возникающих при гликогенолизе также происходит увеличение печени, через накопление гликогена. Кроме печени, гликоген накапливается в почках и тонкой кишке. Гепатомегалия, как правило, без спленомегалии, начинает развиваться еще в процессе развития плода, и первые признаки появляются в первые несколько месяцев жизни. К тому времени, когда ребенок начинает стоять и ходить, органы увеличиваются на столько, что приводят к появлению достаточно большого живота, который мешает ребенку. Край печени, часто находится на уровне или ниже уровня пупка. Другие свои функции печень, как правило, выполняет нормально, кроме того уровень печеночных ферментов и билирубина обычно нормальный.
Однако существует риск развития опухолей печени в подростковом или взрослом возрасте, поэтому врачи очень рекомендуют с детства периодически проводить УЗИ обследование печени. Однако, в некоторых случаях у лиц, больных БГ (как у детей, так и у взрослых) могут возникать другие виды заболеваний печени.
Лактатоацидоз
В результате нарушения глюконеогенеза в организме существенно повышается уровень молочной кислоты (4-10 мМ), даже если ребенок себя хорошо чувствует. Однако в случае метаболической декомпенсации, уровень молочной кислоты резко поднимается и может превышать 15 мМ, что приводит к появлению метаболического ацидоза. Мочевая кислота, кето-кислоты и свободные жирные кислоты вызывают увеличение дефицита анионов.
Проявления тяжелого метаболического ацидоза включают рвоту и гиперпноэ (дыхание с повышенной частотой и глубиной), которые могут ухудшить проявления гипогликемии за счет сокращения приемов пищи. Периодические приступы рвоты в сочетании с гипогликемией и обезвоживанием могут возникать как в раннем детстве, так и несколько позже, и часто воспринимаются как инфекционные заболевания (такие как гастроэнтерит или пневмония).
Нарушение физического развития
Если болезнь не лечить, то обычным явлением становится задержка процессов физического развития, которая возникает в связи с хронически низким уровенем инсулина, ацидозом, хронически повышенным уровнем катаболических гормонов и недостаточным уровнем питания, который, кроме того, может усилиться влиянием мальабсорбции.
Гиперлипидемия и повреждение кровеносных сосудов
Как уже было сказано, вторичным эффектом низкого уровня инсулина становится гипертриглицеридемия. Триглицериды, если их уровень находится в диапазоне 400-800 мг / дл, часто вызывают возникновение липемии и даже мягкой псевдогипонатриемии, в результате снижения водной доли в плазме крови. При этом уровень холестерина, повышен незначительно.
Гиперурикемия и повреждение суставов
Дальнейшее влияние хронического ацидоза и молочной кислоты при гликогенозе I типа приводит к возникновению гиперурикемии, при которой молочная кислота и мочевая кислота конкурируют за механизмы выхода из организма через почечные канальцы. Увеличение катаболизма пуринов лишь активизирует эти процессы. Как правило, при гликогенозе І типа уровень мочевой кислоты составляет 6-12 мг / дл. Поэтому, для предотвращения возникновения уратной нефропатии и подагры часто рекомендуется использование аллопуринола.
Влияние на почки
Обычно, почки увеличиваются на 10 - 20% от нормальных размеров в связи с накоплением в них гликогена. В детстве, как правило, это не вызывает никаких клинических проблем, лишь иногда, это вызывает появление синдрома Фанкони или других расстройств почечной канальцевой реабсорбции, включая проксимальный почечно-канальцевый ацидоз, при котором происходит потеря бикарбонатов и фосфатов. Однако длительная гиперурикемия может повлечь за собой возникновение уратной нефропатии. У взрослых с гликогенозом I типа хроническое гломерулярное заболевание, проявления которого напоминают диабетическую нефропатию, может привести к хронической почечной недостаточности.
Влияние на кишечник
Влияние на кишечную систему может проявляться в виде легкой мальабсорбции с жидкими выделениями, которые обычно не требует специального лечения.
Риск инфекции
Нейтропения, что является одним из проявлений заболевания, вызывает повышенную склонность к инфекционным заболеваниям, что требует соответствующего их лечения.
Нарушение процессов свертывания крови
Иногда, при хронической гипогликемии может возникать нарушение агрегации тромбоцитов, что может привести к возникновению серьезных кровотечений, особенно носовых.
Развитие нервной системы
Задержка развития нервной системы является потенциальным вторичным эффектом хронической или рецидивирующей гипогликемии, но, по крайней мере, теоретически, эти расстройства можно предотвратить. Ведь в нормальном состоянии мозг и мышечные клетки не содержат глюкозо-6-фосфатазы, а гликогенозы І типа не вызывают никаких других нервно-мышечных нарушений.
Симптоматика и диагностика
При БГ возникает несколько серьезных нарушений, на основе которых можно поставить точный диагноз, что, как правило, и делается до двух лет:
Судороги или другие проявления тяжелой гипогликемии, возникающие между приемами пищи;
- гепатомегалия с абдоминальным выступлением;
- гипервентиляция и очевидная дыхательная недостаточность, возникающая вследствие метаболического ацидоза;
- периодические эпизоды рвоты, вызванные метаболическим ацидозом, которые часто возникают в результате незначительных инфекций и сопровождаются гипогликемией.
Обычно подозрения относительно заболевания болезнью Гирке, возникают при наличии различных клинических и лабораторных особенностей. Если у человека гепатомегалия, гипогликемия и низкие темпы роста, сопровождаются лактатоацидозом, гиперурикемией и гипертриглицеридемией, а ультразвуковое исследование показывает что почки увеличены, то гликогеноз I типа в таком случае - это наиболее вероятный диагноз.
С писок дифференциальной диагностики содержит:
- гликогенозы III и VI типа;
- дефицит фруктозы 1,6-бифосфатазы и др. расстройства, проявления которых очень похожи на гликогеноз I типа.
Следующим шагом, как правило, является тщательный мониторинг реакций организма во время голодания (натощак). Гипогликемия часто проявляется через шесть часов после приема пищи.
Лечение
Основной целью лечения является предотвращение развития гипогликемии и вторичных метаболических расстройств.
Это осуществляется с помощью частого приема пищи с высоким содержанием глюкозы или крахмала (который легко расщепляется на глюкозу). Чтобы компенсировать неспособность печени обеспечить поддержание нормального уровня глюкозы, общий уровень диетических углеводов должен быть адаптирован к обеспечению 24-часового контроля над уровнем глюкозы. То есть, питание должно содержать примерно 65-70% углеводов, 10-15% белка и 20-25% жира. По крайней мере треть углеводов должна поступать в организм в течение ночи, то есть новорожденный ребенок может без ущерба для здоровья не получать углеводы лишь 3-4 часа в сутки.
На протяжении последних 30 лет, используются 2 метода, позволяющих обеспечивать организм младенцев углеводами постоянно - это (1) ночной процесс желудочного вливания глюкозы или крахмала и (2) ночное кормление сырым кукурузным крахмалом. Элементарным средством является полимер глюкозы и / или кукурузного крахмала, которым можно постоянно в течение ночи кормить ребенка. Объем углеводов должен быть таким, чтобы образовывалось 0.5-0.6 г / кг / ч глюкозы для младенцев, или 0.3-0.4 - норма для старших детей. Для эффективности этого метода требуются назогастральный или гастростомический зонды и специальные насосы. Внезапная смерть от гипогликемии может быть вызвана неисправностью или отключением этих механизмов. И еще стоит отметить, что сегодня периодическое кормления кукурузным крахмалом все чаще заменяют на непрерывную инфузию.
Кукурузный крахмал - недорогой способ обеспечить организм глюкозой, которая постепенно усваивается. Одна столовая ложка содержит около 9 г углеводов (36 калорий). И хотя такое кормление - безопаснее, дешевле и не требует никакого оборудования, этот метод требует, чтобы родители каждые 3-4 часа контролировали прием кукурузного крахмала. Для маленького ребенка норма составляет 1,6 г / кг каждые 4 часа.
Долгосрочное лечение должно быть направлено на устранение гипогликемических симптомов и поддержание нормального роста и развития. Результатом лечения должен стать нормальный уровень глюкозы, молочной кислоты, а также уровень электролитов, возможно лишь небольшие повышения мочевой кислоты и триглицеридов.
Избежания применения других сахаров
Потребление углеводов, которые превращаются в Г6Ф и выводятся из организма (например, галактоза и фруктоза) должны быть сведены к минимуму. Хотя многие элементарные продукты питания для младенцев содержат фруктозу или галактозу в форме сахарозы или лактозы. И именно разрешение или запрет принимать данные соединения становится спорным вопросом лечения после детского возраста.
Другие лечебные мероприятия
Поскольку, при болезни Гирке уровень мочевой кислоты повышается выше 6,5 мг / дл, то для предотвращения накопления ее в почках и суставах осуществляется лечение с использованием аллопуринола.
Из-за возможности нарушения функций тромбоцитов, в случае проведения любой хирургической операции должна быть осуществлена проверка коагуляционных свойств и нормировано метаболическое состояние. Процесс свертывания крови может быть отлажен, путем 1-2 дня вливания глюкозы. Во время операции, внутривенная жидкость должна содержать 10% декстрозы и не содержать лактата.
Известен случай, имевший место в 1993 году, когда пациенту с типом 1b болезни Гирке осуществили пересадку печени в медицинском центре UCSF. В результате осуществленной процедуры гипогликемия у него прекратилась, однако, пациенту нужно держаться подальше от природных источников сахара. Других подобных случаев не известно.
Лечения эпизодов острого метаболического ацидоза
Наиболее существенной проблемой, при БГ в детстве является повышенная склонность к нападениям метаболического ацидоза, которые возникают даже вследствие незначительных инфекций (заболеваний). Если приступы рвоты сохраняются дольше, чем 2-4 часа, нужно обязательно исследовать и оценить уровень обезвоживания, ацидоза и гипогликемии. Если эти симптомы действительно имеются и развиваются, то необходимо в первую очередь осуществить введение специального раствора.
При умеренном ацидозе, раствор состоит из 10% декстрозы в ½-нормальном растворе хлорида натрия с 20 мг-экв / л KCl, но если ацидоз является тяжелым, 75-100 мг-экв / л NaHCO 3 и 20 мг-экв / л ацетата K может быть заменено на NaCl и KCl.
История, прогнозы, долгосрочные осложнения
Без адекватного лечения, пациенты с БГ умирают еще новорожденными или в раннем детстве, преимущественно от гипогликемии и ацидоза. Те, лица, которые выживают, очень медленно развиваются (в физическом плане), задерживается период полового созревания через хронически низкий уровень инсулина. Умственную отсталость, которая может иногда возникать из-за тяжелых приступов гипогликемии, можно предупредить благодаря соответствующему лечению.
Как уже было сказано, у некоторых пациентов возникают серьезные повреждения печени. На втором десятке жизни может возникнуть аденома печени, которая несколько позже (с небольшой вероятностью) трансформируется в злокачественную гепато- или печеночную карциному (они обнаруживаются при скрининговом определении альфа-фетопротеина). Серьезные осложнения которые влияют на печень и общее состояние здоровья могут существенно улучшиться после трансплантации печени, однако достоверность такой информации требует дополнительного подтверждения.
Среди других осложнений, которые могут возникать у подростков и взрослых с гликогенозом I типа следует выделить: гиперурикемическую подагру, панкреатит, хроническую почечную недостаточность. Относительно осложнений от гиперлипидемии и атеросклероза, то их нет.
Для того чтобы болезнь не нанесла серьезный вред организму, необходимо осуществлять длительное лечение, которое бы облегчило и сократило количество ацидотических приступов, если взрослый человек соблюдает все исключения и ограничения, то продолжительность и качество жизни - почти не ухудшаются, хотя нехватка эффективного лечения до середины 1970-х годов ограничивает количество долгосрочных наблюдений.
Клинические последствия и диагностика дефицита глюкозо-6-фосфатазы
Тяжелая гипогликемия голодания (единственный источник глюкозы – поступление с пищей)
Накопление гликогена в печени → гепатомегалия
Блокирование глюконеогенеза → накопление лактата → ацидоз
Усиление синтеза жиров (компенсаторно) → гиперлипидемия
Нарушение функции тромбоцитов вследствие отложения гликогена → склонность к кровотечениям
Клинические проявления. Недостаточность глюкозо-б-фосфатазы, или болезнь фон Гирке, представляет собой аутосомное рецессивное генетическое нарушение, встречающееся с частотой 1:100000-1:400000. Обычно оно проявляется в первые 12 мес жизни гипогликемией или гепатомегалией. Иногда гипогликемия определяется сразу же после рождения, и только в редких случаях она может не выявляться в течение всей жизни больного. К характерным признакам этого состояния относятся толстощекое округлое лицо, выпячивание живота из-за выраженной гепатомегалии и истонченные руки и ноги. Гиперлипидемия может служить причиной эруптивного ксантоматоза и липемии сетчатки. Спленомегалия обычно выражена слабо или отсутствует, хотя резкое увеличение левой доли печени иногда можно ошибочно принять за увеличенную селезенку. В течение нескольких первых месяцев жизни рост ребенка обычно не нарушен, но затем наступает его задержка и запаздывает созревание. Психическое развитие, как правило, не страдает, если не считать последствий гипогликемии.
Резко выраженные симптомы гипогликемии могут быть обусловлены резким снижением уровня сахара в крови (ниже 150 мг/л). Уровень печеночных ферментов, если и повышен, то незначительно. Для диагностики этого состояния важно определить уровень лактата в крови, хотя у накормленного ребенка он может быть в пределах нормы. Однако кетоз развивается сравнительно редко. Часто определяется гиперлипидемия на фоне повышения уровня как холестерина, так и триглицеридов. Гипертриглицеридемия может быть крайне выражена (уровень триглицеридов достигает иногда 50-60 г/л). Нередко присоединяется гиперурикемия в результате снижения почечной экскреции и повышения продукции мочевой кислоты. После полового созревания гиперурикемия часто становится более выраженной. Уровень глюкозы в плазме после введения адреналина или глюкагона повышается незначительно, как и уровень глюкозы в крови после приема галактозы. При рентгенологическом и ультразвуковом исследованиях выявляют увеличение размеров почек. Может несколько снижаться дисфункция почечных канальцев (синдром Фанкони). Умеренная анемия обычно обусловливается рецидивирующими носовыми кровотечениями и хроническим ацидозом, и по мере удлинения периода ацидоза она может усилиться. Геморрагический диатез связан с нарушением функции тромбоцитов.
Если на основании клинических проявлений предполагают тип 1а заболевания, то диагноз подтвердить можно с помощью биопсии печени. В пользу этого диагноза свидетельствуют также лактацидоз, нарушение теста толерантности к галактозе или увеличение размеров почек. Для того чтобы 1а тип гликогеноза отличить от 1б типа, следует правильно обращаться с биопсийным материалом. Достаточное для определения ферментов количество ткани можно получить с помощью игольной биопсии; при необходимости получить большую массу ткани производят открытую биопсию печени. Микроскопическое исследование позволяет обнаружить увеличение количества гликогена в цитоплазме и ядрах печеночных клеток, в них отчетливо видны вакуоли. Фиброз обычно отсутствует.
Гипогликемия и лактацидоз могут создавать угрозу для жизни больного. К другим серьезным проявлениям относятся малый рост, задержка полового развития и гиперурикемия. В зрелые годы у больного могут возникать мочекислая нефропатия и аденоматоз печени. Узлы зачастую достигают больших размеров и либо пальпируются, либо выявляются при радиоизотопном сканировании. Существует большой риск их злокачественного перерождения, обычно в возрасте 20- 30 лет. У долго живущих больных повышается риск атеросклероза.
Галактоземия
Галактоземия (galactosaemia; греч. gala, galaktos молоко + haima кровь) - наследственное заболевание, обусловленное недостаточностью ферментов, участвующих в обмене галактозы
Отсутствие фермента галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы, превращающего галактозу в глюкозу → накопление галактозо -1-фосфата → токсические проявления.
Клинические проявления: задержка роста, рвота, гепатомегалия, желтуха, инфекции E.coli, гипогликемия, нарушение функции почечных канальцев, катаракта.
Диагностика: измерение активности галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы в эритроцитах.
Диагноз основывается на данных анамнеза (включая наличие аналогичного заболевания или непереносимости молока у родственников), клинических проявлениях и результатах лабораторных исследований. В крови повышено содержание галактозы, в тяжелых случаях отмечаются гипогликемия, анемия, гипербилирубинемия. С мочой экскретируется избыточное количество галактозы, аминокислот, белков, сахаров.
При подозрении на галактоземию применяют скрининг-тесты: выявление высокого содержания восстанавливающих веществ в моче, например с помощью диагностических полосок «PentaPHAN» и «TetraPHAN» (количество восстанавливающих веществ определяют до и после кормления ребенка молоком или молочными смесями, содержащими лактозу); тест Гатри - полуколичественный метод определения содержания галактозы в крови и моче, основанный на способности определенного штамма кишечной палочки сбраживать галактозу. Идентификацию восстанавливающего вещества (галактозы) в крови и моче проводят в специализированных межрайонных биохимических лабораториях и клинико-диагностических центрах методом хроматографии. Подтверждает диагноз обнаружение низкой активности галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы в эритроцитах и повышенного содержания в них галактозо-1-фосфата. Возможна пренатальная диагностика болезни путем исследования активности галакислотозо-1-фосфат-уридилтрансферазы в культуре клеток амниотической жидкости, полученной путем амниоцентеза. В сомнительных случаях для диагностики галактоземии может быть использован тест на толерантность к галактозе - определение 0, сахарной кривой после пероральной нагрузки галактозой в количестве 75 г/кг; у больных галактоземией отмечаются высокий подъем и замедленное снижение сахарной кривой.
Лечение: исключение галактозы и лактозы. Лечение заключается в замене грудного и коровьего молока, молочных продуктов смесями с соевым или миндальным молоком, безлактозными молочными смесями. Каши рекомендуется готовить на овощных или мясных отварах, прикорм следует вводить раньше, чем обычно. В случае необходимости проводится симптоматическая терапия (дезинтоксикационная, регидратационная и др.). При соблюдении диеты с первых месяцев жизни прогноз благоприятный: желтуха исчезает в течение нескольких дней, через 1-2 нед. восстанавливается масса тела, уменьшается печень, постепенно нормализуется физическое и психомоторное развитие.
Фенилкетонурия
Частота заболевания в Европе: 1: 10000
Клинические проявления и диагностика фенилкетонурии
Нарушение умственного развития (токсическое действие фенилаланина на мозг)
Особенности внешности – светлые волосы, голубые глаза (недостаточность синтеза меланина
Дети с фенилкетонурией (ФКУ) рождаются без каких-либо признаков болезни. Однако уже на втором месяце можно заметить некоторые физические признаки: посветление волос, радужек глаз, что особенно заметно у детей, родившихся с темными волосами. Многие дети очень быстро и чрезмерно прибавляют в весе, однако остаются рыхлыми, вялыми. У большинства из них рано зарастает большой родничек. Чаще всего явные признаки болезни обнаруживаются на 4-6 месяце жизни, когда дети перестают реагировать радостью на обращение к ним, перестают узнавать мать, не фиксируют взгляд и не реагируют на яркие игрушки, не переворачиваются на живот, не сидят. В течение многих лет соответствующим диагностическим тестом служит реакция между фенилпировиноградной кислотой, которая выделяется с мочой ребенка, и хлорным железом. При положительной реакции появляется типичное зеленое окрашивание. Кроме того, образуются и выводятся с мочой другие аномальные метаболиты, такие как фенилмолочная и фенилуксусная кислоты. Последнее соединение «пахнет мышами», так что болезнь легко диагностировать по запаху; именно так она и была впервые обнаружена.
По мере прогрессирования болезни могут наблюдаться эпилептиформные приступы - развернутые судорожные и бессудорожные типа кивков, поклонов, вздрагиваний, кратковременных отключений сознания. Гипертония отдельных групп мышц проявляется своеобразной "позой портного" (поджатые ноги и согнутые руки). Могут наблюдаться гиперкинезы, атаксия, тремор рук, иногда парезы по центральному типу. Дети нередко белокурые со светлой кожей и голубыми глазами, у них часто отмечаются экзема, дерматиты. Обнаруживается склонность к артериальной гипотензии.
Диагностика: фенилаланин в крови. Скрининг: на 6-10 день после рождения.
Дигностика фенилкетонурии
Чрезвычайно важно установить диагноз в доклинической стадии или по крайней мере не позднее 2-го месяца жизни, когда могут проявиться первые признаки болезни. Для этого всех новорожденных обследуют по специальным профаммам скрининга, выявляющего повышение концентрации фенилаланина в крови уже в первые недели жизни. Оптимальные сроки обследования новорожденных - 5-14-день жизни. Каждого ребенка, у которого обнаруживаются признаки задержки развития или минимальная неврологическая симптоматика, необходимо обследовать на патологию обмена фенилаланина. Используют микробиологический и флюорометрический методы определения концентрации фенилаланина в крови, а также пробу Фелинга на фенилпировиноградную кислоту в моче (прибавление нескольких капель 5% раствора треххлористого железа и уксусной кислоты к моче больного приводит к появлению зеленой окраски пятна на пеленке). Эти и другие подобные методы относятся к категории ориентировочных, поэтому при положительных результатах требуется специальное обследование с использована ем точных количественных методов определения содержания фенилаланина в крови ц моче (хроматография аминокислот, использование аминоанализаторов и др.), которое осуществляется централизованными биохимическими лабораториями.
Дифференциальный диагноз проводят с внутричерепной родовой травмой, внутриутробными инфекциями.
ФКУ может быть диагностирована на основе обнаружения следующих признаков:
стойкой гиперфенилаланинемии (более 240 ммоль/л);
вторичного дефицита тирозина;
экскреции фенилкетонов с мочой (проба Феллинга на экскрецию фенилпировиноградной кислоты).
Лечение: ограничение потребления фенилаланина (специальные белки и аминокислоты), особенно в первые 4 года жизни, компенсация тирозина
59 основные методы диагностики остеопороза :
1. Антропометрия.
Применяется как один из методов выявления остеопороза. При этом измеряется длина тела пациента и анализируется ее динамика. Если в течение года данный показатель уменьшился на 1 см и более, можно предположить, что человек болен остеопорозом.
2. Рентгенография костей.
Рентгенография - недостаточно информативный метод для постановки диагноза «остеопороз», поскольку позволяет выявить наличие болезни только на поздних стаиях ее развития. Эффективность терапии в этом случае очень низкая, само лечение трудоемкое и длительное. Но рентгенография необходима для диагностики осложнений остеопороза - переломов костей.
3. Костная денситометрия.
С помощью этого метода качественно оценивается плотность костной ткани в любом отделе скелета. Денситометрия позволяет диагностировать даже минимальную потерю костной массы (2-5%). Обследование проводится в течение нескольких минут, не сопровождается нарушением целостности кожных покровов и может многократно повторяться. Побочных эффектов при этом не наблюдается.
Результаты денситометрии сравнивают со средними показателями здоровых лиц того же возраста и определяют степень выраженности костных изменений.
Лабораторные методы исследования
Исследование обмена в организме кальция производится при помощи определения в крови количества общего и заряженного кальция, его выделения с мочой в течение суток. При остеопорозе кальций содержится в крови в нормальном количестве, а в климактерическом периоде оно может даже повышаться. Очень характерно повышенное выделение ионов кальция вместе с мочой. В норме оно составляет 50-120 мг.
Также в диагностике заболевания весьма полезным оказывается определение так называемых маркеров (буквально – меток, дополнительных веществ) остеопороза, к которым относят:
1) повышение выделения с мочой оксипролина;
2) повышенное содержание в крови различных веществ и ферментов, например щелочной фосфатазы;
3) пониженное содержание в крови гормона остеокальцина, который является показателем интенсивности образования новой костной ткани. Данное исследование совершается методом радиоиммунной диагностики;
4) повышение выделения с мочой в течение суток пиридинолина и диоксипиридинолина. Содержание данных веществ, напротив, говорит об интенсивности процессов разрушения отжившей костной ткани;
5) пониженное содержание в кровеносном русле карбоксиамино-терминальных пептидов коллагена I типа, которые свидетельствуют о функции костеобразования.
В типичный алгоритм обследования у больного с подозрением на остеопороз позвоночника входят следующие исследования: общеклинические анализы крови, мочи, рентгенологическое исследование позвоночника, исследование содержания в крови таких неорганических веществ, как кальций, фосфаты, ферментов; щелочная фосфатаза; продуктов обмена: мочевины, билирубина, трансаминазы, общий белок, его отдельные фракции; выведения кальция с мочой в течение суток; определение гормонального спектра крови: гормонов щитовидной железы, гипофиза, половых гормонов; ультразвуковое исследование желез внутренней секреции: щитовидной железы, простаты, яичников. В качестве дополнительного метода может быть использована костная денсиметрия
МАРКЕРЫ РЕЗОРБЦИИ КОСТИ
Основными биохимическими показателями, используемыми в клинической практике в качестве критерия резорбции костной ткани служат пиридиновые связи коллагена, продукты деградации коллагена I типа - N- и С-телопептиды, тартрат-резистентная кислая фосфатаза.
Похожая информация.
Нарушение метаболизма пуриновых нуклеотидов
Ураты значительно более растворимы, чем мочевая кислота: так, в моче с рН 5,0, когда мочевая кислота не диссоциирована, ее растворимость в 10 раз меньше, чем в моче с рН 7,0, при котором основная часть мочевой кислоты представлена солями. Реакция мочи зависит от состава пищи, но, как правило, она слабокислая, поэтому большинство камней в мочевыводящей системе - кристаллы мочевой кислоты.
Синдром Лёша-Нихена - тяжёлая форма гиперурикемии, которая наследуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой, и проявляется только у мальчиков.
Болезнь вызвана полным отсутствием активности гипоксантин-гуанинфоефорибозилтранс-феразы и сопровождается гиперурикемией с содержанием мочевой кислоты от 9 до 12 мг/дл, что превышает растворимость уратовпри нормальном рН плазмы. Экскреция мочевой кислоты у больных с синдромом Лёша-Нихена превышает 600 мг/сут и требует для выведения этого количества продукта не менее 2700 мл мочи.
У детей с данной патологией в раннем возрасте появляются тофусы, уратные камни в моче-выводящих путях и серьёзные неврологические отклонения, сопровождающиеся нарушением речи, церебральными параличами, снижением интеллекта, склонностью к нанесению себе увечий (укусы губ, языка, пальцев).
В первые месяцы жизни неврологические расстройства не обнаруживаются, но на пелёнках отмечают розовые и оранжевые пятна, вызванные присутствием в моче кристаллов мочевой кислоты. При отсутствии лечения больные погибают в возрасте до 10 лет из-за нарушения функции почек.
Полная потеря активности аденинфосфорибозилтрансферазы не столь драматична, как отсутствие гипоксантин-гуанинфосфорибозилгрансферазы, однако и в этом случае нарушение повторного использования аденина вызывает гиперурикемию и почечнокаменную болезнь, при которой наблюдается образование кристаллов 2,8-дигидроксиаденина.
Недостаточность глюкозо-6-фосфатазы (болезнь Гирке)
Недостаточность этого фермента приводит к невозможности превращения глюкозо-6-фосфата в глюкозу, что сопровождается накоплением гликогена в печени и почках.
Болезнь Гирке характеризуется генетически обусловленной почти полной неспособностью клеток продуцировать глюкозо-6-фосфатазу - ключевой фермент как гликогенолиза, так и глюконеогенеза. Болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Поступление глюкозы в организм с пищей, являющееся нормальным возмущающим процессом, в принципе дает возможность поддерживать в крови нормальный уровень глюкозы, однако для этого поступление пищи, содержащей глюкозу, должно быть практически непрерывным. В реальных условиях существования, то есть при отсутствии непрерывного поступления глюкозы, в здоровом организме депонируется и при необходимости используется гликоген, образующийся при ее полимеризации.
Первичное нарушение происходит на генетическом уровне. Оно состоит в полной или почти полной неспособности клеток продуцировать глюкозо-6-фосфатазу, обеспечивающую отщепление свободной глюкозы от глюкозо-6-фосфата. В результате этого гликогенолиз прерывается на уровне глюкозо-6-фосфата и дальше не идет (причинная связь 1-го порядка). Дефосфорилирование с участием глюкозо-6-фосфатазы является ключевой реакцией не только гликогенолиза, но и глюконеогенеза, который, таким образом, при болезни Гирке также прерывается на уровне глюкозо-6-фосфата (еще одна причинная связь 1-го порядка). Возникновение устойчивой гипогликемии, которая в реальных условиях неизбежна из-за непоступления в кровь глюкозы как конечного продукта гликогенолиза и глюконеогенеза (причинные связи 2-го порядка), в свою очередь приводит к постоянной повышенной секреции глюкагона как стимулятора гликогенолиза (причинная связь 3-го порядка). Глюкагон, однако, в условиях прерывания этого процесса способен лишь без пользы для организма непрерывно стимулировать его начальные стадии (причинная связь 4-го порядка).
Причинные связи 1-го порядка и оба патологических явления 1-го порядка свойственны только болезни Гирке. Гипогликемия как патологическое явление 2-го порядка отнюдь не свойственна только болезни Гирке. Поэтому для этой болезни неспецифичны и связанные с гипогликемией явления: устойчивая повышенная секреция глюкагона, устойчивое развитие начальных стадий гликогенолиза. К причинным связям 2-го порядка относятся и связи, вызывающие накопление в организме глюкозо-6-фосфата. Само по себе накопление этого вещества свойственно не только болезни Гирке. Совокупность же причинных связей 2-го порядка, обусловливающих одновременно и устойчивую гипогликемию, и накопление глюкозо-6-фосфата, свойственна только болезни Гирке.
Помимо уже указанной причинной связи 3-го порядка, имеются еще две аналогичные связи: связь, вызывающая устойчивое увеличение содержания в крови молочной кислоты, и связь, вызывающая необратимыйгликогенолиз. Повышение уровня молочной кислоты в крови не характерно только для болезни Гирке. Необратимый гликогенез также неспецифичен для болезни Гирке, он свойствен самым различным формам гликогенозов. Тем не менее совокупность всех патологических явлений, вызываемых причинными связями 3-го порядка, свойственна только болезни Гирке и никакой другой.
Подагра - заболевание, которое характеризуется отложением в различных тканях организма кристаллов уратов в форме моноурата натрия или мочевой кислоты. В основе возникновения лежит накопление мочевой кислоты и уменьшение её выделения почками, что приводит к повышению концентрации последней в крови (гиперурикемия). Клинически подагра проявляется рецидивирующим острым артритом и образованием подагрических узлов - тофусов. Чаще заболевание встречается у мужчин, однако в последнее время возрастает распространённость заболевания среди женщин, с возрастом распространённость подагры увеличивается.
Факторы развития заболевания
Существует целый ряд факторов риска, способствующих возникновению и развитию подагры у определённых лиц.
К факторам риска развития подагры относят артериальную гипертонию, гиперлипидемию, а также:
Повышенное поступление в организм пуриновых оснований, например, при употреблении большого количества красного мяса (особенно субпродуктов),некоторых сортов рыбы, кофе, какао,чай, шоколада, гороха, чечевицы, алкоголя (особенно пива). [источник не указан 239 дней]);
Увеличение катаболизма пуриновых нуклеотидов (например, при противоопухолевой терапии; массивномапоптозе у людей с аутоиммунными болезнями);
Торможение выведения мочевой кислоты с мочой (например, при почечной недостаточности);
Повышенный синтез мочевой кислоты при одновременном снижении выведения её из организма (например, при злоупотреблении алкоголем, шоковых состояниях, гликогенозе с недостаточностью глюкозо-6-фосфатазы).
Полная естественная эволюция подагры проходит четыре стадии:
Бессимптомная гиперурикемия,
Острый подагрический артрит,
Межкритический период
Хронические подагрические отложения в суставах.
Нефролитиаз может развиться в любой стадии, кроме первой. Наблюдается постоянно повышенная концентрация мочевой кислоты в плазме крови и в моче; воспаление суставов по типу моноартритов, что сопровождается сильной болью и лихорадкой; уролитиаз и рецидивирующие пиелонефриты, завершающиеся нефросклерозом и почечной недостаточностью.
Выделяют первичную и вторичную подагру. Вторичной подагра признается тогда, когда она является лишь одним из синдромов другого заболевания, при котором по тем или иным причинам (врожденным или приобретенным) возникают нарушения метаболизма мочевой кислоты. В случае первичной подагры каких-либо других заболеваний, которые могли бы вызвать ее, не обнаруживается.
Вторичная гиперурикемия обусловлена увеличением скорости биосинтеза пуринов, гликогеновой болезнью I типа, миело - и лимфопролиферативными нарушениями, гемолитической анемией, талассемией, некоторыми гемоглобинопатиями, пернициозной анемией, инфекционным мононуклеозом и некоторыми карциномами. Уменьшение экскреции мочевой кислоты возникает вследствие почечных причин, лечения диуретиками, рядом других медикаментов, снижения объема и конкуренции органических кислот (при кетозе голодания, диабетическомкетоацидозе и лактатацидозе).
Лечение гиперурикемии. Основным препаратом, используемым для лечения гиперурикемии, является аллопуринол - структурный аналог гипоксантина. Аллопуринол оказывает двоякое действие на обмен пуриновых нуклеотидов:
Ингибирует ксантиноксидазу и останавливает катаболизм пуринов на стадии образования гипоксантина, растворимость которого почти в 10 раз выше, чем мочевой кислоты. Действие препарата на фермент объясняется тем, что сначала он, подобно гипоксанти-ну, окисляется в гидроксипуринол, но при этом остаётся прочно связанным с активным центром фермента, вызывая его инактивацию;
С другой стороны, будучи псевдосубстратом, аллопуринол может превращаться в нуклеотид по "запасному" пути и ингибировать ФРДФ синтетазу и амидофосфорибозилтрансферазу, вызывая торможение синтеза пуринов denovo.
При лечении аллопуринолом детей с синдромом Лёша-Нихена удаётся предотвратить развитие патологических изменений в суставах и почках, вызванных гиперпродукцией мочевой кислоты, но препарат не излечивает аномалии в поведении, неврологические и психические расстройства.
Гипоурикемия.
Гипоурикемия и возросшая экскреция гипоксантина и ксантина может быть следствием недостаточности ксантиноксидазы, вызванной нарушениями в структуре гена этого фермента, либо результатом повреждения печени.
Гликогеноз типа 1 впервые был описан в 1929 году Гирке. Болезнь встречается в одном случае из двухсот тысяч новорожденных. Патология поражает одинаково как мальчиков, так и девочек. Далее рассмотрим, как проявляется болезнь Гирке, что это, какая терапия применяется.
Общие сведения
Несмотря на сравнительно раннее обнаружение, только в 1952 году Кори был установлен ферментный дефект. Наследование патологии аутосомно-рецессивное. Синдром Гирке - болезнь, на фоне которой клетки печени и извитых канальцев почек заполняются гликогеном. Однако эти резервы оказываются недоступными. На это указывает гипогликемия и отсутствие увеличение в крови концентрации глюкозы в ответ на глюкагон и адреналин. Синдром Гирке - болезнь, сопровождающаяся гиперлипемией и кетозом. Данные признаки являются характерными для состояния организма при дефиците углеводов. При этом в печени, кишечных тканях, почках отмечается низкая активность глюкозо-6-фосфатазы (либо она отсутствует совершенно).
Ход патологии
Как развивается синдром Гирке? Болезнь обуславливается дефектами в ферментной системе печени. Она превращает в глюкозу глюкозо-6-фосфат. При дефектах нарушается как глюконеогенез, так и гликогенолиз. Это, в свою очередь, провоцирует гипертриглицеридемии и гиперурикемии, лактацидоз. В печени происходит скопление гликогена.
Болезнь Гирке: биохимия
В ферментной системе, которая трансформирует в глюкозу глюкозо-6-фосфат, кроме него самого, присутствует еще не менее четырех субъединиц. К ним, в частности, относят регуляторный Са2(+)-связывающее белковое соединение, транслоказы (белки-переносчики). В системе содержится Т3, Т2, Т1, обеспечивающие трансформацию глюкозы, фосфата и глюкозо-6-фосфата сквозь мембрану ретикулума эндоплазмы. Существуют определенные сходства у типов, которые имеет болезнь Гирке. Клиника гликогеноза Ib и Ia аналогична, в связи с этим для подтверждения диагноза и точного установления ферментного дефекта проводится Также исследуется активность глюкозо-6-фосфатазы. Разница в клинических проявлениях между гликогенозом типа Ib и Ia состоит в том, что при первом отмечается преходящая либо постоянная нейтропения. В особо тяжелых случаях начинает развиваться агранулоцитоз. Нейтропению сопровождает дисфункция моноцитов и нейтрофилов. В связи с этим увеличивается вероятность кандидоза и стафилококковых инфекций. У отдельных пациентов появляется воспаление в кишечнике, схожее с болезнью Крона.
Признаки патологии
В первую очередь следует сказать, что у новорожденных, детей грудного и старшего возраста по-разному проявляется болезнь Гирке. Симптомы проявляются в виде гипогликемии голодания. Однако в большинстве случаев патология протекает бессимптомно. Это связано с тем, что грудные дети достаточно часто получают питание и оптимальное количество глюкозы. Болезнь Гирке (фото заболевших можно найти в медицинских справочниках) нередко диагностируется после рождения спустя несколько месяцев. У ребенка при этом выявляется гепатомегалия и увеличение живота. Субфебрильная температура и одышка без признаков инфекции также могут сопровождать болезнь Гирке. Причины последней - лактацидоз вследствие недостаточной выработки глюкозы и гипогликемия. С течением времени интервалы между кормлениями увеличиваются и появляется продолжительный ночной сон. При этом отмечаются Ее продолжительность и тяжесть начинает постепенно увеличиваться, что, в свою очередь, приводит к метаболическим расстройствам системного типа.
Последствия
При отсутствии лечения отмечаются изменения во внешности ребенка. В частности, характерными являются мышечная и скелетная гипотрофия, замедление физического развития и роста. Наблюдаются также жировые отложения под кожей. Ребенок начинает походить на больного, у которого При этом не отмечается нарушений в развитии социальных и познавательных навыков, если при повторных гипогликемических приступах не был поврежден головной мозг. Если сохраняется гипогликемия голодания и ребенок не получает необходимого объема углеводов, задержка в физическом развитии и росте становится четко выраженной. В некоторых случаях дети с гипогликенозом I типа умирают вследствие легочной гипертензии. При нарушении наблюдаются повторные носовые кровотечения или кровоточивость после проведения стоматологического или иного хирургического вмешательства.
Отмечаются расстройства при адгезии и агрегации тромбоцитов. Также нарушено высвобождение АДФ в ответ на контакт с коллагеном и адреналин. Системные метаболические нарушения провоцируют тромбоцитопатию, которая исчезает после проведения терапии. Увеличение почек выявляется при УЗИ и экскреторной урографии. У большей части пациентов не бывает выраженных почечных нарушений. При этом отмечается только увеличение Наиболее тяжелые случаи сопровождаются тубулопатией с глюкозурией, гипокалиемией, фосфатурией и аминоацидурией (по типу В некоторых случаях у подростков отмечается альбуминурия. У молодых людей наблюдается почечное поражение тяжелого течения с протеинурией, увеличением давления и снижением клиренса креатинина, что обусловлено интерстициальным фиброзом и гломерулосклерозом фокально-сегментарного характера. Все эти нарушения провоцируют терминальную почечную недостаточность. Размеры селезенки остаются в пределах нормы.
Аденомы печени
Они возникают у многих пациентов по разным причинам. Как правило, проявляются они в возрасте от 10 до 30 лет. Они могут малигнизироваться, возможны кровоизлияния в аденому. Эти образования на сцинтиграммах представлены в виде участков пониженного скопления изотопа. Для выявления аденом используется ультразвуковое исследование. В случае подозрения на злокачественное новообразование применяют более информативные МРТ и КТ. Они позволяют проследить трансформацию четкого ограниченного формирования небольшого размера в более крупное с достаточно размытыми краями. При этом рекомендовано периодическое измерение в сыворотке уровня альфа-фетопротеина (маркер рака клеток печени).
Диагностика: обязательные исследования
Пациентам измеряют уровни мочевой кислоты, лактата, глюкозы, активность печеночных ферментов натощак. У грудничков и новорожденных детей концентрация глюкозы в крови спустя 3-4-часовое голодание снижается до 2,2 ммоль/литр и более; при продолжительности больше четырех часов концентрация практически всегда меньше 1,1 ммоль/литр. Гипогликемию сопровождает значительное повышение содержания лактата и метаболический ацидоз. Сыворотка, как правило, мутная либо похожа на молоко вследствие очень высокой концентрации триглицеридов и умеренно увеличенного уровня холестерина. Наблюдаются также усиление активности АлАТ (аланинаминотрансферазы) и АсАТ (аспартаминотрансферазы), гиперурикемия.
Провокационные пробы
Для дифференциации типа I от прочих гликогенозов и точного определения ферментного дефекта у детей грудного и старшего возраста измеряется уровень метаболитов (жирных свободных кислот, глюкозы, мочевой кислоты, лактата, кетоновых тел), гормонов (СТГ (соматотропного гормона), кортизола, адреналина, глюкагона, инсулина) после глюкозы и натощак. Исследование осуществляется по определенной схеме. Ребенок получает глюкозу (1,75 г/кг) внутрь. Далее каждые 1-2 часа производится забор крови. Концентрация глюкозы быстро измеряется. Последний анализ берут не позднее шести часов после приема глюкозы или когда ее содержание уменьшилось до 2,2 ммоль/литр. Также проводится провокационная проба с глюкагоном.
Специальные исследования
В ходе них проводится биопсия печени. Также исследуется гликоген: его содержание значительно увеличено, но структура в пределах нормы. Осуществляются измерения активности глюкозо-6-фосфатазы в разрушенных и цельных микросомах печени. Их разрушают при помощи повторного замораживания и оттаивания биопата. На фоне гликогеноза типа Ia активность не определяется ни в разрушенных, ни в цельных микросомах, при типе Ib - в первых она нормальная, а во вторых существенно снижена либо отсутствует.
Болезнь Гирке: лечение
При гликогенозе типа I метаболические нарушения, связанные с недостаточной выработкой глюкозы, появляются уже после еды спустя несколько часов. При продолжительном голодании расстройства значительно усиливаются. В связи с этим лечение патологии сводится к учащению кормления ребенка. Цель терапии состоит в предупреждении падения содержания глюкозы ниже 4,2 ммоль/литр. Это пороговый уровень, при котором стимулируется секреция контрисулярных гормонов. Если ребенок получает своевременно достаточный объем глюкозы, отмечается уменьшение размеров печени. Лабораторные показатели при этом приближаются к норме, а и рост стабилизируются, исчезает кровоточивость.