Metabolismus sacharidů je klíčový proces pro získávání energie v těle. Poruchy tohoto metabolismu mohou vést k závažným zdravotním problémům. Tento článek poskytuje přehled typů těchto poruch a jejich příznaků.
Úvod do metabolismu sacharidů
V našem těle může dojít k poruše zpracování veškerých potravin, které konzumujeme. Narušený metabolismus je většinou příčinou celé řady nemocí, na které umíráme. Potřeba cukru v těle pro metabolické procesy je stálá, ale jeho přísun nikoliv. Existují regulační mechanismy udržující prakticky stálou, klíčovou hodnotu glukózy v krvi (3,5-5,5 mmol/l). Do buněk se dostává glukóza pomocí nosičů, je skladována v podobě glykogenu v játrech a svalech, odkud je pro energetickou potřebu uvolňována štěpením nebo je přímo cestou glukoneogeneze spotřebována. Z energetického hlediska je tedy glukóza měněna na ATP. Rozeznáváme anabolickou a katabolickou fázi přísunu energie buňkám. Anabolická fáze tvoří energetické zásoby ve formě glykogenu a triglyceridů, dochází k syntéze stavebních proteinů. V katabolické fázi využívají orgány jako zdroj energie mastné kyseliny. Stálá hladina glukózy v krvi udržovaná regulačními mechanismy, z nichž nejdůležitější je inzulín produkovaný buňkami pankreatu, udržuje tuto regulaci na optimální metabolické úrovni. Ostatní regulační mechanismy jsou vůči inzulínu v kontraregulačním vztahu a zvyšují hladinu cukru v krvi. Podílí se na tom jednak štěpení glykogenu ze zásob ve svalech a tukové tkáni a zvýšené vytváření zásob cukru v játrech cestou glukoneogeneze.
Hyperglykemie a hypoglykemie: Dva extrémy
Stav nadměrné přítomnosti cukru v krvi nazýváme hyperglykemií. Hyperglykemie je nejčastějším příznakem diabetu mellitu, jehož podstata je v malé produkci inzulínu slinivkou nebo v rezistenci buněk na inzulín. Příznaky hyperglykemie jsou žízeň a časté močení, známky dehydratace, hubnutí. Zvýšení hladiny glukózy v krvi nad 7,77 mmol/l se označuje jako hyperglykemie; naopak snížení pod 2,5 mmol/l je hypoglykemie.
Hypoglykemie má původ v nadměrném vyplavení inzulínu po jídle (přechodně dochází k hyperglykemii), při nedostatečné produkci glukózy jako u některých enzymopatií (glykogenóza), endokrinopatií (hypokortikalismus) a těžkých malnutricí nebo při nadměrné tělesné zátěži, kdy je vysoká spotřeba energie (maraton). Hypoglykemií se rozumí stavy, při níž hladina glukózy klesá pod 2,5 mmol/l. U novorozenců je tento limit 1,7 mmol/l a u nedonošených 1,1 mmol/l. Hlavním nebezpečím hypoglykemie je nedostatečné energetické zásobení mozku (neuroglykopenie), s příznaky jako je pocit hladu, bolesti hlavy, usínání, mentální zmatenost, halucinace a konečně křeče a kóma. K příznakům patří slabost, pocení, bledost, třes, zmatenost nastupující poměrně rychle a přecházející do komatózního stavu. Náhlým poklesem pod hodnoty 2,5 mmol/l (u dospělých jedinců) je nejvíce ohrožena mozková tkáň (zásoba intracelulární glukózy pro mozek vystačí pouze 10−15 minut).
U novorozenců je glykemie nižší než u dospělých (v průměru 1,94 mmol/l) a krátce po narození klesá dále (tak jak se vyčerpává zásoba jaterního glykogenu) až na hodnoty kolem 1,66 mmol/l u donošených a 1,11 mmol/l u nedonošených, aniž by došlo ke klinickým projevům hypoglykemie. Nejčastější příčinou neonatální hypoglykemie je prematuritas, Syndrom dechové tísně (pediatrie), diabetes mellitus u matky, těhotenská toxemie, dále podchlazení, polycytemie. U kojenců už nemusí být přechodná a bývá způsobena dědičnými poruchami metabolismu (galaktosémie, glykogenózy, dědičná intolerance fruktózy, deficience enzymů glukoneogeneze) nebo jde o ketózovou hypoglykemii, která vzniká při hladovění nebo v horečnatých stavech.
Čtěte také: Příznaky, příčiny a léčba poruch metabolismu
Reaktivní hypoglykemie
Jde o klinický syndrom, který se projevuje postprandiálně (po jídle) známkami ze strany autonomního nervového systému (slabost, třes, studený pot, nauzea, pocit hladu, epigastrický diskomfort), doprovázený hypoglykemií (pod 2,5−2,77 mmol/l), a to běžně v průběhu dne. Reaktivní hypoglykemii je nutné odlišit od hypoglykemie vznikající z hladu. Reaktivní hypoglykemie je benigní stav a je možno ji chápat i jako fyziologickou situaci.
Diabetes Mellitus: Porucha regulace glukózy
Diabetes mellitus (DM) je onemocnění charakterizované absolutním nebo relativním nedostatkem insulinu, což vede k hyperglykemii. Toto onemocnění má několik forem i několik stádií, které je třeba rozlišit jak z důvodů prognostických, tak terapeutických. Nejčastější příčinou hyperglykemie je diabetes mellitus. Je třeba toto onemocnění odlišit od porušení glukózové tolerance (orální glukózový toleranční test).
Diabetes mellitus 1. typu (DM1)
IDDM je polygenní autoimunitní choroba. Genetická predispozice kombinovaná s určitými vnějšími faktory jako je virová infekce, toxiny, stres může navodit prediabetickou fázi onemocnění, která trvá i několik let. V této době dochází k pomalé destrukci β-buněk Langerhansových ostrůvků zprostředkované aktivovanými T-lymfocyty a cytokiny, která se projevuje jako insulitis (lymfocytová infiltrace ostrůvkových buněk, zánět). Insulitida postupně snižuje počet funkčních β-buněk, což způsobuje poruchy syntézy a sekrece insulinu. Diabetes se klinicky manifestuje v době, kdy je autoimunitním zánětem zničeno až 60−70 % pankreatických β-buněk. Mezi rizikovou populaci patří nejen sourozenci diabetických dětí (s relativním rizikem kolem 12 % s velkým individuálním rozptylem) a děti diabetických rodičů (relativní riziko asi 6 % u otce diabetika a 2 % u matky diabetičky), ale též dospělí (rodiče diabetického dítěte).
Markery postupující insulitidy zahrnují několik typů protilátek namířených proti různým typům ostrůvkových antigenů jako je izoforma glutamátdekarboxylázy (GAD65) nebo autoprotilátky proti insulinu a proinsulinu, proti buňkám Langerhansových ostrůvků. Také první fáze sekrece insulinu je snížena ještě před zjevnými klinickými projevy diabetu. Přítomnost autoprotilátek není příčinou destrukce β-buněk, ale jejich vyšetření má význam pro predikci rizika výskytu IDDM. Zdá se, že nejvhodnějším predikčním markerem je izoforma glutamátdekarboxylázy označovaná jako GAD65.
Diabetes mellitus 2. typu (DM2)
Hyperglykemie je způsobena kombinací insulinové rezistence a relativního nedostatku insulinu (abnormální insulin, protilátky proti insulinu). Rezistence na působení insulinu může být výsledkem sníženého počtu plazmatických membránových receptorů na cílových buňkách nebo následkem postrecepční blokády nitrobuněčného metabolismu glukózy (snížený počet receptorů nebo snížená afinita; snížená aktivita komplexu; abnormální převod signálu nebo abnormální fosforylační reakce pro nadměrnou tvorbu TNFα). I když patogeneze diabetu typu 2 není plně objasněna, soudí se, že přechod od normální tolerance glukózy na diabetes typu 2 u geneticky náchylných jedinců je způsoben rezistencí na insulin, dysregulací produkce glukózy v játrech, porušenou tolerancí glukózy a postupným ubýváním funkční zdatnosti β-buněk.
Čtěte také: Co jsou poruchy metabolismu aminokyselin?
Příznaky cukrovky II. typu jsou častější močení, nadměrné množství moči, únava, snížená výkonnost, hubnutí, odvodnění a žízeň. Někdy může být signálem i suchá svědící kůže, časté infekce nebo pomalé hojení ran a odřenin.
MODY diabetes
Někteří jedinci, i když jsou obézní a mají zvýšenou sekreci insulinu, uniknou klinickému rozvoji diabetu. Jde o diabetes adultního typu vyskytující se u mladistvých. Projevuje se mírnou hyperglykemií bez sklonu ke ketóze. Předpokládá se dědičnost autozomálně dominantní s třemi variantami mutací: gen pro MODY 1 je umístěn na dlouhém raménku chromosomu 20, pro MODY 3 na dlouhém raménku chromosomu 12, MODY 2 je způsoben mutací genu pro glukokinasu na krátkém raménku chromosomu 7. Glukokinasa je klíčovým enzymem pro metabolismus glukózy v β-buňkách pankreatických ostrůvků, kde působí jako ”glukózový senzor”, tj. reguluje sekreci insulinu podle hladiny glukózy.
Gestační diabetes
Snížená tolerance glukózy v těhotenství je obvyklá a podílí se na ní pravděpodobně produkce placentárního laktogenu. Kromě toho je v těhotenství zvýšena glomerulární filtrace o 50−100 %, takže tubuly dostávají vyšší dávku glukózy, než je jejich zpětná resorpční kapacita, proto i glykosurie bývá v těhotenství častým zjevem.
Komplikace diabetu
Diabetická ketoacidóza je velmi nebezpečná komplikace DM typu 1: nedostatek insulinu → snížená utilizace glukosy → hyperglykemie → hyperosmolarita → osmotic. Léčit musíme současně jak ketoacidózu, tak dehydrataci a demineralizaci (tj. Hyperosmolární (nonketoacidotické) kóma je mnohem častější u non-insulindependentního DM. Zbytková sekrece insulinu stačí zabránit ketoacidóze, ale nezabrání hyperglykemii (pro převahu glukagonu) → hyperosmolaritě → osmotické diuréze → dehydrataci a demineralizaci. Tato situace spolu s nedostatečným příjmem vody (zvláště u starších lidí) vede k hyperosmolárnímu kómatu. Letalita je vysoká (30−50 %).
Není-li glukosemie zvýšena (nad 3,5 mmol/l), může dojít k poškození mozku (chemická energie v mozkové tkáni je hrazena pouze glukózou, nikoliv mastnými kyselinami). Dochází-li k tomu častěji, může dojít k vážným poruchám. Diabetická nefropatie vzniká za 2−5 let po začátku DM. Možno ji odhalit ještě v preklinickém stadiu pomocí vyšetření tzv. mikroalbuminurie (hodnoty albuminu v moči vyšší než 20 mg/l, ale nižší než 250−300 mg/l − nad tuto hodnotu zvýšený albumin je už prokazatelný běžným papírkovým testem jako kupř. Albuphan = makroalbuminurie). Zvýšená permeabilita albuminu v glomerulárních kapilárách je vysvětlována sníženým obsahem negativně nabitých aniontových proteoglykanů v bazální membráně (negativní náboje sacharidových řetězců brání prostupu středně velkých molekul s negativním nábojem jako je kupř.
Čtěte také: Co je třeba vědět o poruchách metabolismu cukru
Akumulace polyolů (sorbitol), které vznikají ve zvýšené míře při hyperglykémii (klíčový enzym aldosareduktasa má relativně nízkou afinitu ke svému substrátu, tj. glukóze, uplatňuje se proto při vyšších koncentracích glukózy).
Glykovaný hemoglobin a fruktosamin
Hemoglobin z dospělých lidských erytrocytů lze iontoměničovou chromatografií na katexu rozdělit na osm složek označovaných jako A1a, A1b, A1c, A1d, A1e, A2 (hlavní složka), A3a a A3b. Bylo zjištěno, že především složka A1c je u diabetiků zvýšena. Glykace molekuly hemoglobinu vzniká neenzymovou reakcí glukóza-6-fosfátu nebo glukózy s NH2-skupinou terminálního valinu β-řetězce hemoglobinu. Nejprve vzniká Schiffova báze (aldimin), která je labilní a snadno disociovatelná; přesmykuje se na stabilní ketoamin. Z reakční rovnováhy vyplývá, že množství nebo lépe podíl glykovaného hemoglobinu tvořený in vivo je úměrný koncentraci volné glukózy. Proto u pacientů s diabetes mellitus, u kterých je hladina glukózy trvale zvýšena, se vytvoří větší množství glykovaného hemoglobinu. Reakce probíhá pomalu a postupně; kromě toho je hemoglobin umístěn v erytrocytech, takže děje, které se na jeho molekule odehrávají, jsou vázány na dobu života červené krvinky (tj. normálně 120 dní). Stanovení podílu glykovaného hemoglobinu (především Hb1c) je tedy jakousi "biochemickou pamětí" předcházející hyperglykemie. Jinými slovy řečeno, jedno stanovení glykohemoglobinu ukazuje na průměrný stav glykemie za dobu 4−8 týdnů. Ukázalo se, že hodnota glykovaného hemoglobinu nemusí být stálá a může kolísat i během glykemické křivky; je to způsobeno tím, že některé metody nedokáží odlišit formu labilní (Schiffovu bázi - aldimin), která se tvoří relativně rychle (odráží situaci za 24 hodin), od formy stabilní (ketoamin), která je už stálá (odráží střední hodnotu glykemie za 4−6 týdnů). V organismu se však při chronickém zvýšení neglykuje pouze hemoglobin, ale i jiné bílkoviny. Tento mechanismus se dává do souvislosti s poškozením některých orgánů a tkání jako projev komplikace diabetu (glykace proteinů bazální membrány glomerulů, glykace kolagenu stěny cév nebo kloubů, glykace proteinů oční čočky apod.).
Glykovaný protein (= fruktosamin) vzniká obdobně, jen jeho poločas katabolismu je kratší, takže odráží situaci (tj. předcházející periody hyperglykemie) 1−3 týdny před stanovením.
AGE produkty
AGE produkty (Advanced Glycation End Products) − jde o produkty neenzymové reakce glukózy s některými proteiny in vivo (viz HbA1c). Takto modifikované proteiny (AGE-kolagen, AGE-LDL) mohou být zachyceny specifickými receptory na povrchu některých buněk, které mohou stimulovat k produkci cytokinů, růstových faktorů a k syntéze proteinů extracelulární matrix. Toto může být mechanismus vzniku poruch vedoucích k pozdním komplikacím diabetu.
Mikroalbuminurie
Mikroalbuminurie je časným indikátorem vzniku diabetické nefropatie. Pokrývá „šedé pásmo“ proteinurie mezi 30−150 mg/l, kdy ještě nereaguje pozitivně testační proužek. Vyšetření je nejlépe provádět ve třech po sobě jdoucích sběrech moči přes noc.
Další poruchy metabolismu sacharidů
Ostatní poruchy metabolismu cukrů se objevují u vzácných onemocnění, kdy dochází k deficitu štěpících enzymů.
Galaktosemie
Závažné AR dědičné onemocnění (gen na krátkém raménku 9. patogeneze: v těle se hromadí Gal-1-P → v játrech se metabolizuje alternativní cestou na galaktikol - tkáňový toxin.
Tyrozinémie I
Závažné AR dědičné onemocnění (gen na 9. Poznámka: hypoglykemie, ikterus a hepatomegalie provází tyrozinémii I.
Dědičná intolerance fruktózy
AR dědičné onemocnění, gen je na 17. hyperlipidémie a hyperlaktacidémie, která blokuje vylučování kys.
Glykogenózy (GSD)
Při akutním metabolickém rozvratu s laktátovou acidózou během infekcí musíme podávat i. v. jiní umírají kolem 30. a 40. během 1. po 1. objevují se zákaly rohovky, psychomotorika se zrychluje až po 2. průběh s opakovanými akutními dekompenzacemi mívá typ I. GSD 0 se projevuje hypoglykemickými křečemi při hladovění. s omezením jednoduchých cukrů a zvýšeným podílem polysacharidů. allopurinolem. podstatně zmírnit dyslipidémii či hyperurikémii. únavnost, svalovou slabost s bolestmi svalů při námaze, event. hemolýzy, GSD III může probíhat pod obrazem neuromuskulárního onemocnění. klinické příznaky se objevují většinou od 2. vyšetření hyperlaktacidémii, dyslipidémii ani hyperurikémii. zvýšenou aktivitu svalových izoenzymů kreatinkinázy, AST, ALT, LDH, event. ataky myoglobinurie. 3. IV s juvenilní nebo adultní manifestací je generalizovaná. v neuronech není t.č. klinického a laboratorního fenotypu. v tkáni event. jaterního a renálního selhání. k fatální hypoglykémii.
Metabolity a toxiny
Metabolity jsou nesprávně rozložené nevyužité a nevyloučené součásti stravy a ty se stávají nebezpečnou složkou, která ohrožuje naše zdraví, popřípadě život. Dochází k usazování hlenu v různých orgánech a ten zabraňuje koloběhu důležité energie. Čím více je člověk nemocen, tím má zhoršený koloběh energie. Výsledkem je pak únava, přibírání na váze, nekoncentrovanost. Mezi nepříjemnou komplikaci usazování hlenu patří tvorba infekčních ložisek. V hlenových obalech, nejčastěji mléčných a pšeničných se usazují různé mikroorganismy, které se do organismu dostávají během těhotenství z těla matky a pak během života z okolního světa. I když nedojde k vyvolání infekce, postupně dochází k rozkládání našeho těla a produkci vlastních toxinů. Infekční ložiska se během života rozpadají a vytvářejí se nová, a tak mohou být zdrojem opakujících se infekcí.
Celiakie a intolerance lepku
Jestliže v organismu chybí enzym štěpící obilnou bílkovinu, dochází k nemoci zvané celiakie. Jedná se o celiakii prvního typu, která j e vrozená a zakazuje konzumaci lepkových obilovin. Dotyčný jedinec musí celoživotně dodržovat bezlepkovou dietu, která dovoluje použití rýže, kukuřice, jahel a pohanky. Do lepku usazeného v ledvinových kanálcích se vysrážejí některé soli. Dojde k vytvoření hlenové zátky neboli měkké kameny nebo infekční ložiska, které následně využívají mikroorganismy, aby se v nich ochránily před imunitním systémem. Měkké kameny v ledvinách mají dopad nejen na samotné ledviny, ale také na další orgány, které spadají pod ledviny (kosti, klouby - kolena, páteř, vlasy, uši) a vyvolávají úzkost. Obdobným způsobem jako na bílkovin živočišnou i rostlinnou může organismus reagovat také na bílkovinu kravského mléka - kasein. Nezpracovaný kasein je nervový jed, takže mnoho psychických a nervových poruch má v pozadí metabolickou poruchu kaseinu.
Metabolismus tuků
Živočišný tuk má mezi potravinami nedobrou pověst, ale i přesto ho konzumujeme nadměrné množství. V naší stravě převládá maso a mléčné výrobky, které jíme i třikrát denně. Špatně metabolizovaný tuk může být zdrojem rakovinotvorných látek a současně vytváří obdobné měkké kameny jako pšeničný lepek, ale ve žlučových cestách v játrech. V případě těchto kamenů se jedná o nadměrný cholesterol. Existují však lidé, kteří mají s používáním rostlinných tuků menší potíže, protože dochází k ucpávání drobných žilek, které následně praskají a zhoršuje se prokrvení dolních končetin.
Prevence a léčba
Léčba cukrovky spočívá v podávání antidiabetik, které mají snížit hladinu cukru v krvi. Mezi hlavní rizikový faktor vzniku cukrovky II. typu patří nadměrná hmotnost. Jedinci s nadváhou by měli dbát na to, aby jejich hladina cukru v krvi byla v pořádku. Pokud váha dlouhodobě přesáhne zdravé hodnoty (BMI 25) a obvod pasu je větší než 88 cm u žen a u mužů 94 cm je potřeba udělat rozhodně změnu stravovacích návyků.
Pokud onemocníte cukrovkou, je nezbytné dodržovat léčebný režim. V opačném případě se vystavujete riziku diabetické nohy nebo kožní infekce. Než rozebírat komplikace, je určitě vhodnější myslet na prevenci, která není nikterak složitá. Důležité je dodržovat vhodnou životosprávu, hlídat si tělesnou hmotnost a věnovat přiměřený čas pohybu. Při nadměrné konzumaci živočišných bílkovin a tuků může vznikat velké množství jedovatých látek s karcinogenním účinkem. Ve zvýšené míře dochází k tvorbě žluče a žlučové kyseliny, které samy o sobě hrají důležitou roli při vzniku nádorů. Některé jedovaté sloučeniny jsou vázány na jiné látky a odcházejí se stolicí. Velká část se jich však může vstřebávat a zatěžovat játra. U jedinců trpících nádorem byly nalezeny poruchy střevní mikroflóry se vznikem karcinogenních látek z živočišných bílkovin a tuků. Je tedy více než nutné hlídat si složení střevní mikroflóry. Při špatném složení mikroflóry se ve střevě produkuje alkohol. Aldehyd, merkaptan a mnoho dalších velmi škodlivých látek.