ЛАБОРАТОРНА ДІАГНОСТИКА ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ
Вуглеводи є життєво необхідним для нормального енергетичного обміну головного мозку і підтримується за рахунок динамічної рівноваги між фізіологічними та біохімічними процесами, що поставляють глюкозу в кров, та відповідними процесами, що зменшують її кількість у плазмі крові за рахунок надходження у клітини внутрішніх органів.
Зміни концентрації глюкози в плазмі крові призводять до зсувів у біосинтезі та секреції в кров гормонів, які мають найбільше значення для регуляції процесів ферментативного контролю метаболізму глюкози, головним чином глюкагону, інсуліну, глюкокортикоїдів та соматотропіну.
Глюкагон. Інсулін
Співвідношення глюкагон/інсулін має найбільше значення для регуляції взаємовідношення між активностями процесів глюконеогенезу та гліколізу.
1. Зменшення рівня глюкоземїі(гіпоглюкоземія, гіпоглікемія), що настає через декілька годин після останнього споживання їжі, супроводжується підвищенням рівня секреції а-клітинами острівкової частини підшлункової залози гормону глюкагону, який стимулює процеси глюконеогенезу за розглянутими вище механізмами. За рахунок активації каскадної аденілатциклазної системи в мембранах гепатоцитів глюкагон стимулює фосфороліз глікогену, що також робить свій внесок у збільшення рівня вільної глюкози.
2. Збільшення рівня глюкозн (гіперглюкоземія, гіперглікемія) стимулює секреції β-клітинами підшлункової залози гормону інсуліну, який підвищує ступінь проникності плазматичних мембран багатьох клітин для глюкози (окрім головного мозку), сприяючи їх внутрішньоклітинному метаболізму. Інсулін зменшує швидкість синтезу ферментів глюконеогенезу в печінці та, навпаки, стимулює синтез ключових регуляторних ферментів гліколізу — гексокінази, фосфофруктокінази, піруваткінази, переводячи, таким чином, обмін глюкози з глюкогенного на гліколітичний шлях. Крім того, інсулін стимулює синтез у печінці та м’язах глікогену, що також є метаболічним процесом, спрямованим на зменшення концентрації вільної глюкози.
Адреналін—гормон мозкової частини надниркових залоз, збільшення секреції якого призводить до підвищення вмісту глюкози в крові за рахунок стимуляції фосфоролізу глікогену (детально – див. главу 13) в м’язах та частково в печінці, що, через Г-6-Ф-азну реакцію, супроводжується гіперглюкоземією.
Глюкокортикоїди, основним представником яких є кортизол, стимулюють глюконеогенез (і, відповідно, підвищують рівень глюкоземії при тривалому введенні в організм) за рахунок стимуляції синтезу в печінці ферментів глюконеогенезу — головним чином ФЕП-кінази, та ферментів, що перетворюють у субстрати глюконеогенезу деякі глюкогенні амінокислоти (серии, тирозин, триптофан).
Соматотропін — гормон аденогіпофіза, що, подібно до інсуліну, збільшує проникність плазматичних мембран клітин м’язової та жирової тканини для глюкози, але, на відміну від інсуліну, — активує глюконеогенез в печінці.
ГЛЮКОЗА
Глюкоза — основний представник вуглеводів плазми. За своєю хімічною природою вона є альдогексозою, між двома основними формами якої (циклічною та ациклічною) встановлюється певна рівновага. Циклічна структура моносахариду (глюкопіраноза) виступає як окрема ланка оліго- й полісахаридів. Завдяки тому, що глюкоза представлена і альдегідною, формою, вона має відновлюючі властивості. З кров’ю ворітної вени вона надходить до печінки, частково затримується її клітинами, а частково потрапляє в загальний кровотік і вилучається клітинами інших органів і тканин.
Рис. Основні шляхи перетворення глюкози в клітині.
Підвищення вмісту глюкози в крові при максимумі перетравлення підвищує секрецію інсуліну, який прискорює її транспортування до клітин, змінюючи проникність клітинних мембран, активуючи ферменти, відповідальні за проходження глюкози крізь мембрани. Внутрішньоклітинний обмін глюкози забезпечує організм енергією АТФ і важливими метаболітами, потрібними в інших ланках обміну речовин.
Найбільш поширеною формою патології речовин з переважною патологією обміну вуглеводів є цукровий діабет — як варіант гіперглікемічного стану.
КЛІНІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВМІСТУ ГЛЮКОЗИ
Вміст глюкози в крові, що становить 6,2–7,7 ммоль/л, характеризує стан гіперглікемії. Зниження вмісту глюкози до 2,7–3,0 ммоль/л вважається гіпоглікемією; подальший спад його до 2,1–2,4 ммоль/л призводить до гіпоглікемічної коми.
Гіперглікемії можуть бути панкреатичного і позапанкреатичного походження. Панкреатичні гіперглікемії зустрічаються: при цукровому діабеті, бронзовому діабеті, гострих і хронічних ураженнях підшлункової залози запальним, некротичним або циротичним процесом.
Позапанкреатичні гіперглікемії бувають аліментарними, нервовими, печінковими, гормональними (за винятком підшлункової залози).
Гіпоглікемії також можуть бути спричинені рядом факторів: порушенням перетравлювання і всмоктування вуглеводів.
Оральний тест толерантності до глюкози (цукрове навантаження)
n Це активна проба, яка служить для остаточного діагностування цукрового діабету.
n Покази до проведення тесту:
– Граничні значення глікемії натще або після вживання їжі
– Глюкозурія
– Обмежена глюкозурія у вагітних
– Вагітні, які попередньо народжували великі плоди (>
Рис. Оральний тест толерантності до глюкози в осіб молодших 50 років (а) і старших 50 років (б).
Інтерпретація орального тесту толерантності до глюкози
|
|
Рівень глюкози (ммоль/л) |
|||
|
Венозна кров |
Капілярна кров |
|||
|
плазма |
цільна кров |
цільна кров |
||
|
Цукровий діабет |
Глікемія натще |
> 8 |
> 7 |
> 7 |
|
Показник на 120=й хв. тестування |
> 11 |
> 10 |
> 11 |
|
|
Порушення толерантності до глюкози |
Глікемія натще |
< 8 |
< 7 |
< 7 |
|
Показник на 120-й хв. тестування |
>8<11 |
>7<10 |
>8<11 |
|
Внутрішньовенний глюкозотолерантний тест
Внутрішньовенний глюкозотолерантний тест дозволяє виключити чинники, пов’язані з недостатністю перетравлювання і всмоктування вуглеводів в тонкому кишечнику, що робить вплив на рівень глюкози крові при пероральному її введенні. Протягом трьох днів до проведення дослідження пацієнт отримує дієту, що містить близько
Рис. Внутрішньовенний глюкозотолерантний тест
Фактори, які спричиняють підвищення вмісту глюкози в крові.
Всмоктування значної кількості глюкози з кишечника в кров призводить до так званої харчової, або аліментарної, гіперглікемії.
Аліментарна гіперглікемія — фізіологічне явище, яке зв’язане з прийманням їжі, багатої на вуглеводи, які всмоктуються у вигляді моносахаридів. Велике навантаження спричиняє швидке поповнення глікогенного резерву печінки і надлишок глюкози надходить у кров, що викликає гіперглікемію. Перевищення ниркового порогу при цьому може зумовити глюкозурію. Аліментарна гіперг’лікемія і глюкозурія — явища, які швидко проходять.
Емоціональна гіперглікемія. Збудження, що. виникає в корі головного мозку, .надходить у довгастий мозок, а звідти по гілці симпатичного нерва — до мозкової частини надниркових залоз, що призводить до посиленого виділення адреналіну, який сприяє розщепленню глікогену в печінці на глюкозу — настає так звана психічна, або емоціональна, гіперглікемія.
При токсикозі, мозкових травмах та деяких інфекційних захворюваннях можуть спостерігатись явища гіперглікемії як результат подразнення центральної нервової системи.
Спостерігається гіперглікемія при високій температурі, шокових станах, менінгіті, енцефаліті та деяких інших збудженнях і подразненнях центральної нервової системи. Гіперфункція мозкової частини надниркових залоз, гіперадреналінемія також призводять до гіперглікемії.
При гіпофункції острівців Соболева—Лангерганса підшлункової залози змінюється співвідношення інсуліну до адреналіну в бік переважання адреналіну. При цьому настає гіперглікемія.
Гіперфункція кіркової частини надниркових залоз, що супроводиться збільшенням у крові кількості глюкокортикоїдів, спричиняє посилене перетворення білків у вуглеводи, внаслідок чого збільшується кількість цукру в крові.
Через те що адренотропний гормон (АКТГ) викликає підвищене виділення глюкокортикоїдів кори надниркових залоз, вплив цих гормонів не можна розглядати ізольовано, а лише в поєднанні з дією гормонів кори надниркових залоз. Дія вказаних гормонів полягає, з одного боку, в гальмуванні використання цукру тканинами, з другого — в посиленому перетворенні білків у глюкозу. Все це зумовлює гіперглікемію.
Сповільнене втягнення в обмін глюкози при наркозі, запаленнях, септичних захворюваннях і токсичних ураженнях викликає гіперглікемію внаслідок порушення функції ферментативних систем.
Джерелом глюкози при різних видах гіперглікемії є вуглеводи їжі, глікоген печінки, а також ендогенна глюкоза, що утворюється з білків і, можливо, жирів при так званому гліконеогенезі.
Всі види гіперглікемій поділяють на і н с у л яр н і, зв’язані з недостатністю функції острівцевого апарата підшлункової залози, іекстраінсулярні, не зв’язані з підшлунковою залозою.
Екстраінсулярні гіперглікемії охоплюють ряд фізіологічних і патологічних явищ, що не зв’язані з порушенням функції підшлункової залози.
Особливе місце серед патологій вуглеводного обміну займає галактоземія. Рівень цукру в крові при цьому коливається в межах 150—300 мг%, з яких 25—75% припадає на частку галактози. Тому термін гіперглікемія у таких випадках не відбиває суті явища, бо кількість самої глюкози в крові залишається в нормі і може навіть знижуватись.
Ідіопатична галактоземія (відповідно галактозурія) спостерігається при тяжкій клінічній картині. Аліментарне збільшення кількості галактози (інколи лактози) в крові не має істотного значення.
У дітей лактоза нагромаджується в крові і виводиться з сечею при есенціальній лактозурії.
Арабіноза і ксилоза можуть нагромаджуватись у крові і з’являтися в сечі при цукровому діабеті.
Зниження кількості глюкози в крові (гіпоглікемія) виявляється при тривалому голодуванні або-підвищеному фізичному навантаженні, коли запаси глікогену в печінці різко зменшуються і в тканинах посилено розщеплюється глюкоза.
Гіпоглікемія спостерігається при мікседемі (гіпофункція щитовидної залози), бронзовій хворобі (гіпофункція надниркових залоз), а також при гіпофункції передньої частки гіпофіза. В усіх випадках вміст глюкози в крові становить менше 80 мг%. Гіпоглікемія буває також при порушенні функції нирок внаслідок порушення всмоктування вуглеводів, порушення процесів глікогенолізу та глікогеноге-нсзу, посиленим розщепленням, глюкози в тканинах, посиленим виділенням глюкози через нирки.
Глюкозурії можуть бути наслідками гіперглікемії. Крім того, зустрічаються ниркові глюкозурії — первинні та вторинні.
При цукровому діабеті порушується обмін речовин, переважно з порушенням обміну вуглеводів. В основі лежить інсулінова недостатність, як абсолютна, так і відносна. Це веде до накопичення глюкози в крові — гіперглікемії, а при перевищенні ниркового порога — й до глюкозурії. Порушення обміну вуглеводів супроводжується порушеннями обміну білків і жирів, тому виражений цукровий діабет може супроводжуватися тріадою: гіперглікемія, глюкозурія і ке-тоз (ацетонові тіла в крові й сечі).
При цукровому діабеті можливі також гіпо- та гіперглікемічні коми.
Гіперглікемічна кома спостерігається при високих показниках глюкози крові (до 300—600—800 мг%, або 16,5— 33—44 ммоль/л і вище). Головною причиною коми є порушення перебігу ферментативних реакцій і накопичення недоокиснених продуктів. Гіпоглікемічна кома може розвиватися при різних рівнях глюкози в крові, але основною причиною її розвитку є недостатнє надходження глюкози до клітин й тканин, насамперед до центральної нервової системи. Вміст глюкози в крові — у межах норми або знижений, проте іноді спостерігається виділення кетонових тіл як результат гіперглікемії.
При прихованому діабеті, тобто за відсутності гіперглікемії, глюкозурії та кетозу, встановленню діагнозу сприяє навантаження глюкозою, яке виявляє діабетоїдний тип динаміки вмісту глюкози. Може допомогти також виявлення збільшених значень рівня холестеролу.
При бронзовому діабеті (гемохроматозі, сидерофілії) внаслідок порушення обміну заліза, надлишкового відкладання пігментів у підшлунковій залозі нерідко спостерігається розвиток цукрового діабету.
При решті форм панкреатичної гіперглікемії, пов’язаної з гострими й хронічними ураженнями підшлункової залози запальним, некротичним або циротичним процесом, причина гіперглікемії полягає в порушенні вироблення інсуліну, і залежно від гостроти й тривалості основного процесу гіперглікемія триває більший або менший проміжок часу та може супроводжуватися глюкозурією або протікає без неї.
При гострому ураженні підшлункової залози, хоча й у меншій кількості випадків, може спостерігатися глюкозурія, переважно при геморагічних некрозах та гнійних панкреатитах (нерідко при ураженні хвостової частини залози). У цих випадках проводити визначення глюкози в крові доцільно з другого дня захворювання. Глікемічні криві визначати не рекомендується.
Аліментарну гіперглікемію розглядають як фізіологічну. Гіперглікемія цього типу і можлива глюкозурія швидко минають.
Нервові гіперглікемії (емоційні) є наслідком подразнення центральної нервової системи травматичного, механічного, токсичного характеру і спостерігаються при мозкових травмах, пухлинах мозку, високій температурі, шоковому стані, менінгітах, енцефалітах, токсикозах, внутрішньочерепних геморагіях, отруєннях, емоційному збудженні (страх, плач).
Збудження симпатоадреналової системи, що супроводжується гіперглікемією, змінюється гіпоглікемією.
Печінкові гіперглікемії спостерігаються при дифузних ураженнях печінки.
Гормональні гіперглікемії (за винятком інсулінової) трапляються при гіпертиреоїдизмі, хворобі Іценка — Кушинга, феохромоцитомі, гіперпродукції со-матотропіну, передозуванні кортизону та деяких інших препаратів. У всіх цих випадках може спостерігатися гіперглікемія і глюкозурія, проте лише з приєднанням цукрового діабету виявляються кетонові тіла.
Схильність до гіпоглікемії внаслідок непереносимості деяких видів цукрів може бути наслідком порушення перетравлювання і всмоктування здебільшого дисахаридів.
Це переважно спадкові захворювання, при яких не синтезуються ферменти слизової оболонки кишок (тобто ензимо-патії), проте подібну картину дає й інгібування ферментів.
Найчастіше зустрічається непереносимость сахарози, лактози, мальтози та ізомальтози, що супроводжується посиленням бродіння і збільшенням вмісту молочної кислоти в кишках. Однак подібну симптоматику можна спостерігати при ахілії (ахлоргідрії) шлунка.
Порушення перетравлювання і резорбції вуглеводів трапляються при захворюваннях підшлункової залози, дефіциті панкреатичної амілази, а також тяжкому лямбліозі.
Різке обмеження всмоктування вуглеводів при ентероколіті, диспепсії, невтримному блюванні, проносі тощо.
-33-
При захворюваннях, які найчастіше зв’язані з порушенням обміну вуглеводів і його регуляції, а також з патологією нирок, кількість глюкози в сечі збільшується — розвивається глюкозурія.
Серед причин, які призводять до появи цукру в сечі, необхідно відзначити: 1) гіперглікемії, вміст яких перевищує нирковий поріг; 2) захворювання нирок, що зв’язані з порушенням реабсорбції глюкози у ниркових Канальцях; 3) появу в крові незвичайного цукру з низьким нирковим кліренсом.
Нирковий поріг — величина індивідуальна, у дітей вона коливається в межах 190—230 мг%, у дорослих — 150— 180 мг%. Нирковий поріг і зв’язана з ним глюкозурія змінюються при деяких впливах.
При захворюваннях нирок типу гострих нефритів, ураженні тубулярного апарата, отруєнні флоридзином, жовтяниці та інших захворюваннях нирковий поріг знижується. При хронічних ниркових захворюваннях, діабеті, введенні пітуїтрину, паратгор-мона, адреналіну він підвищується.
Розрізняють три види глюкозурій: 1) зв’язані з інсулярним апаратом підшлункової залози (панкреатогенні); 2) неінсулярні, по-запанкреатичні (екстраінсулярні); 3) зв’язані із захворюванням нирок (ренальні).
Панкреатичні (інсулярні) глюкозурії зумовлюються порушенням функції інсулярного апарата підшлункової залози з недостатнім утворенням інсуліну. При цукровому діабеті у зв’язку з недостатністю інсуліну порушується утворення глікогену з глюкози, що призводить до гіперглікемії.
При гіперглікемії, яка перевищує нирковий поріг, настає глюкозурія. При цукровому діабеті вона є одним з важливих симптомів захворювання. Рівень цукру ,в сечі при цьому коливається від 0 до 12%. Відомі поодинокі випадки підвищення ниркового порогу при діабеті, коли може бути гіперглікемія без глюкозурії. Описано випадок гіперглікемії, яка досягала 582 мг% і не супроводилась глюкозурією. Ступінь глюкозурії визначається добовим виділенням глюкози з сечею, бо при діабеті значно збільшується діурез. Добова кількість глюкози, що виводиться у хворого з сечею, може становити 500-600 г.
Кількість цукру, що виводиться з сечею, необхідно порівнювати з кількістю вуглеводів, що надходить в організм з їжею.
При цукровому діабеті глюкоза з сечею виводиться натщесерце. Введення інсуліну спричиняє зниження гіперглікемії і зникнення глюкозурії.
Гострі панкреатити супроводяться гіперглікемією і глюкозурією, які зникають при видужанні.
Глюкозурії при голодуванні також зв’язані з порушенням функції підшлункової залози.
До позапанкреатичних треба віднести глюкозурії, які мають місце при ураженні інших залоз внутрішньої секреції, центральної нервової системи, а також аліментарну глюкозурію.
Серед глюкозурій центрально-нервового походження необхідно виділити ті, які зв’язані з функціональним збудженням центральної нервової системи та симпатичного відділу вегетативної нервової системи. Вони, очевидно, спричиняються рефлекторним посиленням розкладу глікогену в печінці. Як правило, такі глюкозурії швидко проходять. Подібну глюкозурію можна виявити у студентів, які складають іспити, у хворих перед операцією та ін.
Токсичні, механічні та інші подразнення центральної нервової системи також зумовлюють гіперглікемію. Спостерігають гіперглікемію і глюкозурію при енцефалітах, менінгітах, токсикозах, черепних травмах, пухлинах головного мозку, внутрішньочерепних крововиливах, гарячкових станах та деяких видах отруєння (не треба змішувати їх з отруєннями, які призводять до ушкодження ниркового епітелію).
У літературі описано випадки глюкозурій, які виникають при прийманні ліків (діуретину, кофеїну; внутрішньовенному введенні гіпертонічних розчинів), при отруєннях (окисом вуглецю, хлороформом, фосфором). Певно, тут має місце як рефлекторний вплив на вуглеводний обмін, так і безпосередній на нирки.
Серед ендокринних глюкозурій треба відзначити глюкозурії, які зв’язані з гіперфункцією надниркових залоз (мозкової речовини і менше кори), гіпофіза та щитовидної залози.
Гіперфункція щитовидної залози (тиреотоксикоз) у 25—35% хворих супроводиться глюкозурією. Введення адреналіну спричиняє адреналінову глюкозурію; глюкозурія спостерігається також при пухлинах надниркових залоз — феохромоцитомі, гіпернефромі.
Пухлини задньої частки гіпофіза, гіперпітуїтризм у 25—40% хворих також супроводяться глюкозурією.
Випадки цукрового діабету, які не піддаються лікуванню інсуліном, очевидно, зв’язані з ендокринними порушеннями з боку гіпофіза та інших залоз внутрішньої секреції.
Слід зупинитися також на можливості появи глюкозурії при захворюваннях печінки — печінкові глюкозурії. Вони зв’язані з недостатністю глікогенсинтезуючої функції печінки. Часто характерною ознакою бронзового діабету є глюкозурія. Значну групу становлять ренальні (ниркові) глюкозурії, серед яких виділяють первинні і вторинні.
Первинна ренальна глюкозурія, зв’язана з аномаліями реабсорбції глюкози у ниркових канальцях, називається ренальним діабетом. Метаболізм вуглеводів при цьому не порушений, але значно знижений нирковий поріг (25—125 мг%).
При ренальному діабеті з сечею постійно виділяється глюкоза. В той же час рівень цукру в крові залишається в нормі. Глікемічна
Цукровий діабет
Цукровий діабет — ендокринна хвороба, щоо характеризується генетично детермінованим абсолютним або відносним дефіцитом гормону підшлункової залози інсуліну. В основі розвитку цукрового діабету лежить зниження продукції інсуліну в β-клітинах острівкового (інсулярного) апарату підшлункової залози або нездатність відповідних клітинних рецепторів реагувати на інсулін.
Відповідно до зазначеного розрізняють:
– інсулінозалежпий цукровий діабет (ІЗЦЦ), який розвивається внаслідок руйнування значної’ кількості (звичайно більше 90 %) секретуючих інсулін р-клі-тин. Причиною деструкціїр-клітин є генетичне зумовлений автоімунний процес. ІЗЦЦ складає 10-15 % всіх випадків цукрового діабету і проявляється гіперглікемією та схильністю до кетонеміїта кетоацидозу. Ця форма цукрового діабету розвивається звичайно в ранньому віці (до ЗО років), найчастіше у дітей та підлітків;
– інсулінонезалежний цукровий діабет (ІНЗЦЦ) — форма цукрового діабету, за якого у більшості хворих зберігаються β-клітини в інсулярній частині підшлункової залози, але порушені специфічні реакції клітин на дію інсуліну або регуляція його секреції під впливом збільшеної концентрації глюкози крові. ІНЗЦЦ розвивається звичайно у дорослих (старше З0 років) та осіб похилого віку і проявляється гіперглікемією та ожирінням.
Вуглеводний метаболізм при ЦД
Ø пригнічення гексокінази (гепато-, міо- та адіпоцити)
Ø посилення глікогенолізу
Ø активація глюконеогенезу
Ø порушення роботи циклу Кребса
БІОХІМІЧНІ ПРОЯВИ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ:
Ø ГІПЕРГЛІКЕМІЯ
Ø ГЛЮКОЗУРІЯ ( БІЛЬШЕ 10 ММОЛЬ/Л)
Ø КЕТОНЕМІЯ, КЕТОНУРІЯ, АТЕРОСКЛЕРОЗ
Ø КЕТОАЦИДОЗ
Ø ГІПЕРАМІНОАЦИДЕМІЯ І АМІНОАЦИДУРІЯ
Ø ПОЛІУРІЯ
Ø ПОЛІДИПСІЯ
Ø ПОЛІФАГІЯ
Ø ДЕГІДРАТАЦІЯ
ОТТГ при цукровому діабеті
n Значення рівня глюкози в плазмі крові, встановлене на 120-й хв тестування та в одній з інших часових точок, що рівне або вище за 11,0 ммоль/л, свідчить про наявність ЦД навіть у пацієнтів, які не мають проявів захворювання.
n Якщо концентрація глюкози є рівною або вищою за 11,0 ммоль/л лише після 2 годинного тестування при значенні натще 8,0 ммоль/л, то визначення необхідно повторити через 6 тижнів.
n Повторне отримання такого самого результату тесту (рівень глюкози через 2 год > 11,0 ммоль/л ) свідчить про наявність діабету