КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНАД.М.Н, профессор Гильманов А.Ж.Наиболее важным углеводом крови является глюкоза; под “сахаром крови” вузком смысле слова подразумевают только глюкозу. Ее концентрация в кровиздорового взрослого человека составляет 3,33—5,55 ммоль/л; содержание глю-козы в плазме несколько выше (3,88—6,10 ммоль/л). Из других углеводов, со-держащихся в крови, можно отметить:· фруктозу — 5,55 — 10,00 мкмоль/л;· пентозы — 0,12 — 0,22 ммоль/л;· гликоген — 16,2 — 31,7 мг/л;· другие полисахариды— около 1,8 мг/л;· следы галактозы, маннозы, лактозы, мальтозы и сахарозы.Концентрация глюкозы в крови является результатом соотношения скоростейобразования глюкозы из гликогена или другихисточников, всасывания ее из желу-дочно-кишечного тракта и yтилизации тканями. Нарушения углеводного обменасопровождаются снижением или повышением концентрации глюкозы в крови (ги-по- и гипергликемии). Ниже приведены наиболее частые их причины:ГИПОГЛИКЕМИИ1.Нарушения переваривания и всасывания углеводов:· отсутствие выработки или сниженная активность ферментов переварива-ния дисахаридов в тонком кишечнике — сахаразы, мальтазы, лактазы. Приэтом большинство непереваренных дисахаридов попадают в толстый ки-шечник, где служат «пищей» для микроорганизмов. В результате бурногомикробного расщепления углеводов (брожение) накапливаются газы и мо-лочная кислота, задерживающая в просвете кишечника воду. У больныхразвивается изнуряющий понос с выделением жидкого пенистого обесцве-ченного кала, вздутие живота, обезвоживание организма, потеря веса;· болезни поджелудочной железы с нарушением экскреторной функции (сни-жение выработки амилазы, нарушение переваривания сложных углеводов,недостаточное всасывание моносахаридов);· тяжелый лямблиоз, приводящий к нарушению переваривания и всасыванияуглеводов;· болезни кишечника (энтероколиты, тяжелые поносы любой этиологии).2.Болезни эндокринной системы· гиперинсулинизм (аденома, инсулома, рак пожделудочной железы);· уменьшение выработки контраинсулярных гормонов: болезнь Аддисона -гипофункция коры надпочечников, болезнь Симмондса — гипофункция пе-редней доли гипофиза, гипотиреоз;3.Болезни печени и почек:· печень — дистрофия, цирроз, действие гепатотропных ядов (нарушение син-теза гликогена);· почки – «почечный диабет» (глюкозурия из-за патологии почечных каналь-цев).4. Наследственные нарушения метаболизма моносахаридов (фруктоземия,галактоземия):· Врожденное отсутствие фермента фруктокиназы приводит к блоку метабо-лических превращений фруктозы. Больные не переносят соки, фруктовуюводу; у них наблюдается небольшая гипогликемия и увеличение концентра-ции фруктозы в крови и моче. Токсическое действие высоких концентрацийфруктозы проявляется рвотой, поносами, желтухой и гепатомегалией.· Врожденная нехватка галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы – ключевогофермента превращения галактозы в глюкозу и ее метаболиты – сопровож-дается гипогликемией и возрастанием концентрации в крови и тканях галак-тозо-1-фосфата. Последнее приводит к токсическим эффектам: желтухе,гепатомегалии, у детей возможна задержка психического развития. Ухуд-шение состояния больных наблюдается после употребления молока и мо-лочных продуктов.5. Нарушения обмена гликогена- гликогенозы (болезни накопления).· Нарушение ферментативного распада гликогена печени и мышц из-за вро-жденного дефицита или отсутствия ферментов гликогенолиза: при болезниГирке — глюкозо-6-фосфатазы, болезни Помпе — гамма-амилазы, болезниКори — лимитдекстриназы, болезни Мак-Ардля — мышечной фосфорилазы).Кроме клинических проявлений (гепато-спленомегалия, поражение мышц),наблюдаются значительные колебания уровня глюкозы в крови: подъем по-сле еды и гипогликемия впоследствии. Введение адреналина не приводит кповышению уровня глюкозы в крови.ГИПЕРГЛИКЕМИИ.1.Панкреатические-связанные с патологией поджелудочной железы:· сахарный диабет (рассматривается отдельно);· Бронзовый диабет (гемохроматоз) — наследственное нарушение обмена же-леза с резким увеличением его всасывания железа из кишечника и повы-шением содержания в крови. Излишек железа в виде гемосидерина откла-дывается в коже и внутренних органах, что сопровождается нарушениямиих функции. Развиваются бронзовое окрашивание кожи, цирроз и рак пече-ни, нарушение функции поджелудочной железы, сахарный диабет, беспло-дие и др. Диагностика заболевания основывается на симптомах сахарногодиабета, увеличении содержания железа в сыворотке крови, повышениинасыщения трансферрина (до 90-95%) и росте концентрации ферритина.· Острые и хронические панкреатиты. Воспаление ткани поджелудочной же-лезы приводит к снижению эндокринной функции и нарушению продукцииинсулина, что сопровождается гипергликемией. Продолжительность по-следней зависит от остроты и длительности заболевания. Панкреатиты –противопоказание для проведения теста толерантности к глюкозе.2.Внепанкреатические:· Алиментарная гипергликемия развивается при употреблении большого ко-личества легкоусваиваемых углеводов и носит временный характер. Так,однократный прием с пищей более 100 г глюкозы или сахарозы часто при-водит к гипергликемии и транзиторной глюкозурии из-за превышения по-чечного «порога»; в то же время крахмал и другие пищевые полисахаридыподобного действия не вызывают.· Нервная гипергликемия сопровождает стрессы: шок, чувство сильного стра-ха, плач и др. Ее развитие возможно также при травмах и опухолях головно-го мозга, менингитах, энцефалитах. Повышение концентрации глюкозы вкрови связано с выбросом адреналина и активацией распада гликогена пе-чени, причем «приступообразная» гипергликемия впоследствии сменяетсягипогликемией в результате торможения распада гликогена.· Гормональная (эндокринная) гипергликемия связана с избытком контраин-сулярных гормонов в организме:· При гипертиреозе ускоряются распад гликогена и поступление глюкозы вкровоток, причем продукты гликолиза окисляются хорошо и кетоз, как пра-вило, отсутствует. На гликемической кривой у таких пациентов наблюдают-ся резкий подъем и спад с развитием гипогликемии к концу 2-го часа. Придлительном перенапряжении инсулярного аппарата из-за хронической ги-пергликемии может наступить его истощение и присоединение сахарногодиабета (гипергликемия, глюкозурия, кетоз).· гиперкортицизм (болезнь Иценко-Кушинга, длительный прием глюкокорти-коидов) приводит к активации глюконеогенеза и развитию гипергликемии и,возможно, глюкозурии. Появление кетоза говорит о перенапряжении инсу-лярного аппарата и присоединении сахарного диабета («стероидный диа-бет»).· феохромоцитома сопровождается выбросами адреналина и скачками арте-риального давления, а также транзиторной гипергликемией, иногда с глюко-зурией. Пока бета-клетки инсулярного аппарата не истощены, кетоз не на-блюдается.· акромегалия — увеличение выброса соматотропного гормона гипофиза, ко-торый активирует инсулиназу печени, вызывая ускорение распада секрети-рованного инсулина, и ингибирует гексокиназу, замедляя метаболизм глю-козы в клетках. Результатом является стойкая гипергликемия; при истоще-нии инсулярного аппарата присоединяется кетоз («гипофизарный» сахарныйдиабет).САХАРНЫЙ ДИАБЕТ.Сахарный диабет — эндокринно-обменное заболевание, связанное с абсолют-ной или относительной недостаточностью инсулина и характеризующееся хрони-ческой гипергликемией и нарушением всех видов обмена веществ. В мире им бо-леет примерно 30 млн. человек, в России общее число больных — от 2 до 8 млн.человек. Заболевание имеет существенную медико-социальную значимость: убольных наблюдается рост смертности, увеличение частоты болезней сердца иинсультов в 2 — 3 раза, слепоты — в 10 раз, гангрены конечностей — в 20 раз. В це-лом сахарный диабет сокращает продолжительность жизни на 2 — 10%.Этиологии,патохимии, патогенезу, течению, осложнениям сахарного диабета посвящено зна-чительное количество научной литературы. Остановимся на современных мето-дах его лабораторной диагностики. Скрининговые исследования предполагают впервую очередь определение содержания глюкозы в крови и моче пациентов (на-тощак!). По данным ВОЗ (1995 г.), нормальная концентрация глюкозы составляет:Уровень глюкозы у лиц до 50 лет старше 50 летв цельной венозной крови 3,5 — 5.7 ммоль/л 4,4 — 6,2 ммоль/лв плазме или сыворотке 3,8 — 6,1 ммоль/л 4,7 — 6,5 ммоль/л* в артериальной крови — выше на 0,1 — 0,2 ммоль/л** у детей до 5 лет — ниже на 0,3 -0,5 ммоль/лДостоверным признаком сахарного диабета является повышение концентра-ции глюкозы в крови натощак выше 7,0 — 7,2 ммоль/л у молодых и 7,2 — 7,8ммоль/л у лиц старше 50 лет. При промежуточных результатах или сомнении в ихправильности необходимо повторное определение глюкозы крови натощак или ееколебаний в течение дня. Возможны ложноположительные и ложноотрицатель-ные результаты, поэтому для подтверждения диагноза сахарного диабета при от-сутствии явных клинических симптомов желателен положительный результат хотябы одного из дополнительных тестов, указывающих на наличие диабета.В моче глюкоза появляется при превышении почечного порога (9 — 10 ммоль/л -для молодых, 10 — 12 ммоль/л — для лиц старше 50 лет). Отрицательный результатв отдельной порции мочи ни о чем не говорит, так как при диабете из-за разви-вающейся нефропатии «барьер» для глюкозы может сдвигаться. Целесообразноисследовать суточную мочу, т.к. глюкозурия часто бывает преходящей (транзи-торной).Тест толерантности к глюкозе (ТТГ), или проба с нагрузкой глюкозой, прово-дится:· у лиц с эпизодической или постоянной глюкозурией без клинических прояв-лений сахарного диабета и с нормальным уровнем глюкозы в крови, а такжес глюкозурией на фоне беременности, гипертиреоза, заболеваний печени,инфекций;· у пациентов с клиническими признаками сахарного диабета, но с нормаль-ным уровнем глюкозы в крови и отсутствием ее в моче;· у лиц, имеющих семейную предрасположенность к диабету, но без его яв-ных признаков;· у больных с нарушениями зрения неясной природы.Тест нельзя проводить при исходно высокой гликемии (более 11,0 ммоль/л),после инфаркта миокарда, хирургических операций, родов, тяжелых травм. Допроведения теста за 3 дня отменяют почти все лекарства (аспирин, гормоны, ви-тамины) и алкоголь. Тест проводится утром натощак, нагрузка составляет 75-100 гглюкозы (сахарозы) в стакане теплого чая; доза для детей — 1,75 г на кг массы.Забор крови из пальца производится до нагрузки, через 1 и 2 часа после нее.Нормальные показатели ТТГ приведены в таблице:Уровень гликемии в норме до 50 лет после 50 летчерез 60 мин < 8,9 ммоль/л < 9,8 ммоль/лчерез 120 мин < 6,7 ммоль/л < 7,7 ммоль/лЕсли показатели глюкозы в крови через 1 и 2 часа после нагрузки превышают9,9 и 7,7ммоль/л (после 50 лет - 11,0 и 8,8 ммоль/л), то констатируется снижениетолерантности к глюкозе.У больных с поражением желудочно-кишечного тракта и снижением всасыва-ния моносахаридов можно провести внутривенную нагрузку глюкозой.Гликозилированный гемоглобин (HbA1с, Glu-Нb) образуется при нефермента-тивном связывании гемоглобина с глюкозой при ее повышенном содержании вкрови. Уровень Glu-Н не зависит от времени суток, физических нагрузок, приемапищи и лекарств, стрессов и т.д., а определяется только величиной и длительно-стью гипергликемии и представляет собой ценный диагностический параметр.Уровень HbA1c характеризует среднюю концентрацию глюкозы в крови за послед-ние 2 - 4 месяца (время жизни эритроцитов). В норме содержание Glu-Н составля-ет до 6-8% от общего гемоглобина, увеличиваясь при некомпенсированных ги-пергликемических состояниях до 20% и более. Интерпретация теста должна бытьосторожной при снижении срока жизни эритроцитов (гемолитические состояния).Фруктозамины представляют собой комплексы глюкозы с белками плазмы крови,в основном с альбумином. В диагностическом плане фруктозамины аналогичныгликогемоглобину, отражая среднюю концентрацию глюкозы в крови за последние1- 3 недели (время жизни плазменных белков). В отличие от непосредственногоопределения глюкозы данный анализ может проводиться в любое время незави-симо от приема пищи; нормальный уровень составляет 2 - 2,8 ммоль/л. При нали-чии сахарного диабета и концентрации фруктозаминов 2,8 - 3,2 ммоль/л гликеми-ческую компенсацию считают удовлетворительной, при величинах выше 3,2ммоль/л — неудовлетворительной. Кетоновые тела в крови и моче (кетонемия,кетонурия) в большом количестве появляются при декомпенсации сахарного диа-бета, особенно при развитии одного из его осложнений - гиперкетонемической ко-мы. В норме содержание кетоновых тел в крови - 0,3 - 1,7 ммоль/л; ацетон в мочеотсутствует.Молочная кислота (лактат)— конечный продукт тканевого обмена глюкозы принехватке кислорода. Нормальная концентрация лактата в крови - 0,5 - 2,2ммоль/л; существенное повышение его уровня (лактацидоз) свидетельствует оразвитии гипоксии и наблюдается при тяжелых заболеваниях сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также при диабетической лактацидотической)коме и патологической беременности.Ретикулоциты в крови у больных сахарным диабетом значительно повышены;это связывают с гликозилированием мембранных белков эритроидных клеток игипоксией костного мозга. Нормальные показатели - 2-10 ретикулоцитов на 1000эритроцитов.Белок в моче и микроальбуминурия – наиболее ранние признаки диабетиче-ской нефропатии. В норме с мочой выделяется менее 30 мг белка в сутки (концен-трация в моче - до 20 мг/л); стойкое превышение показателей говорит о разви-вающейся патологии.Дополнительные методы:· исследование гормонального статуса (иммунореактивный инсулин, С-пептид, глюкагон, кортизол, соматотропный гормон в крови);· внутривенные нагрузочные пробы (инсулиновый тест, толбутамидный тест,преднизолон - глюкозотолерантный тест);· определениеактивности - ацетилгексозаминидазы (НАГ) в моче – один изнаиболее ранних признаков нефропатии;· определение антител к -клеткам, инсулину, глутаматдекарбоксилазе – дляранней диагностики диабета и дифференциации его типов.МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХМетоды определения глюкозы в крови условно разделяются на несколькогрупп:Редуктометрические методы основаны на восстанавливающих свойствах глю-козы. В качестве веществ, восстанавливаемых глюкозой, используют красную кро-вяную соль, соли меди, ртути, йодной кислоты. Завершаются эти методы колори-метрией (методы Фолина—By, Кречелиуса—Зейферта, Шомоньи—Нательсена)или титрометрией (метод Хагедорна—Иенсена, 1925 г.). Основной недостатокуказанных методов заключается в том, что они определяют не только глюкозу, нои ряд других веществ, обладающих восстанавливающими свойствами, (глутатион,мочевую кислоту, эрготионеин, креатинин, глюкуроновую кислоту, витамин С идр.) Определяемое “кажущееся количество сахара” крови значительно выше ис-тинной концентрации глюкозы. Разность между “кажущимся сахаром” и истиннойглюкозой называется остаточной редукцией, составляющей по методу Хагедор-на—Иенсена 0,8—1,6 ммоль/л (15—30 мг/дл). Так как величина остаточной редук-ции у одного и того же пациента практически постоянна и не зависит от выделе-ния инсулина или приема углеводов, колебания уровня “кажущегося сахара” вкрови определяются в основном сдвигами концентрации глюкозы. Благодаря это-му определение “кажущегося сахара” в крови методом Хагедорна—Иенсена,предложенным в 1925 г., до сих пор не утратило практической ценности, хотя ме-тод достаточно трудоемок.Схема реакций метода Хагедорна-Иенсена: белки крови + ZnSO4 ---> дена-турация и осаждение глюкоза + К3[Fe(CN)6] —> глюконовая кислота +К4[Fe(CN)6]К3[Fe(CN)6] (избыток) + KI —> I2 + К4[Fe(CN)6]I2 + крахмал —> синяя окраскаI2 + Na2S2O3 (титрование) —> Na2S4O6 + NaI (синяя окраска исчезает)МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХДостоинства НедостаткиХорошая воспроизво-димостьНеобходимость предварительной депротеинизации ифильтрацииНе требуется ФЭК Сложность, многоэтапность и длительность анализаЗавышение результатов на 10-40% из-за влияния ре-дуцирующих веществ («кажущееся количество саха-ра»). Разница с другими методами — 0,8-1,6 ммоль/л.* * * * *Колориметрические методы основаны на цветных реакциях между глюкозой иразличными хромогенами. Практический интерес представляют колориметриче-ские методы, основанные на конденсации глюкозы с первичными ароматическимиаминами, в особенности о-толуидином. Специфичность указанной группы методовсущественно выше, чем редуктометрических.Схема реакций орто-толуидинового метода:Белки крови + ТХУ —> денатурация и осаждениеглюкоза (Н+, нагрев) ——> оксиметилфурфуролоксиметилфурфурол + о-толуидин ——> сине-зеленая окраскаДостоинства НедостаткиОтносительная просто-та анализаНеобходимость предварительной депротеинизациии центрифугированияДоступность реагентов Необходимость кипячения в водяной бане точно 8мин.Аллергенность и канцерогенность о-толуидина, егоневысокая стабильность из-за окисленияЭнзиматические методы отличаются наиболее высокой специфичностью, свя-занной со свойствами используемых ферментов (глюкозооксидазы и гексокиназы).Глюкозооксидазе для окисления субстрата (глюкозы) требуется кислород воздуха.Побочным продуктом измерительной реакции является пероксид водорода; в ин-дикаторной реакции он расщепляется пероксидазой. При этом присутствующий всреде реакции хромоген (система 4-аминоантипирин+фенол или др.) окисляется иприобретает розовую окраску, интенсивность которой определяется колориметри-чески. Основные погрешности метода связаны как с постепенным «старением»компонентов при хранении (окисление субстратов, потеря активности ферментов;из-за этого необходима периодическая подкалибровка), так и с «затратой» частипероксида водорода на окисление присутствующих в сыворотке восстанавливаю-щих веществ (из-за этого показания несколько занижаются).Схема реакций глюкозооксидазного метода:глюкозооксидаза глюкоза + О2 ————————> глюконовая кислота + Н2О2 пе-роксидаза Н2О2 + хромоген ———————> Н2О + окисленный окрашенный хромо-генДостоинства НедостаткиСпецифичность, отсутст-вие влияния антикоагулян-товСнижение активности ферментов при хранении(нужна периодическая калибровка)Простота анализа (конеч-ная точка, монореагент)Возможность некоторого занижения результатовиз-за неспецифичности пероксидазы (окислениевсех редуцирующих веществ)Доступность и невысокаястоимость реактивовНеобходимость предварительной депротеиниза-ции (при анализе цельной крови)* * * * *Указанных недостатков во многом лишен гексокиназный метод, основанный нафосфорилировании глюкозы ферментом гексокиназой в присутствии АТФ. Обра-зующийся глюкозо-6-фосфат в индикаторной реакции окисляется специфическойдегидрогеназой с образованием восстановленного кофермента НАДФН и соответ-ствующим возрастанием экстинкции при 340 нм (оптический тест Варбурга). Не-достатки гексокиназного метода в основном связаны с его технологией: необхо-дим фотометр с ультрафиолетовым диапазоном и возможностью кинетическихизмерений; реагенты относительно дороги. Тем не менее указанный метод счита-ется референтным, т.к. из общедоступных он дает наиболее точные результаты.Схема реакций гексокиназного метода:гексокиназаГлюкоза + АТФ ——————-> глюкозо-6-фосфат + АДФгл-6-Ф-ДГ глюкозо-6-Ф + НАДФ —————> 6-фосфоглюконат + НАДФ*Н ( Е340)Достоинства НедостаткиНаивысшая точность (рефе-рентный метод)Работа только на анализаторах или фотомет-рах с УФ-диапазоном (340 нм) кинетическимметодомПростота анализа (монореа-гент) и его специфичность,отсутствие постороннихвлиянийНеобходимость предварительной депротеи-низации и центрифугирования (при анализецельной крови)* * * * *Для экспресс-определения глюкозы крови на тест-полосках (МЕЛЛИФАН и др.)также используется принцип глюкозооксидазного метода. Полоски могут бытьпредназначены для визуального исследования по цветной шкале, в этом случаена них обычно имеются 2 зоны для разных концентраций глюкозы (1-8 ммоль/л и8-44 ммоль/л). Но наиболее важным аспектом применения тест-полосок являетсяработа в отражательных мини-фотометрах (глюкометрах) индивидуального поль-зования, в связи с чем указанные системы и получили широкое распространениеОтносительные недостатки метода – случайные и систематические ошибки ис-следования, особенно у «визуальных» полосок и за пределами «нормального» диа-пазона, довольно быстрое старение из-за изменения свойств ферментов, а также»закрытость» систем для различных глюкометров и сложность контроля качестваанализов.Достоинства НедостаткиВозможность применения вдомашних или иных условиях(при отсутствии ФЭКа)Влияние техники нанесения пробы на резуль-тат (объем и локализация капли крови, необ-ходимость ее удаления)Быстрота и простота анализа Неточность (субъективизм) определения привизуальном анализеВозможность объективизацииданных (при использованииотражательных глюкометровтипа ONE TOUCH,BETACHECK и др.)Требуется повторное определение методами»мокрой» химии:при снижении уровня глюкозы 25 ммоль/л;при значительных сдвигах гематокрита (55%) и гиперосмолярности.* * * * *Широкое распространение в последнее время получил метод с использовани-ем иммобилизированных ферментов на мембранах (анализаторы BIOSEN,ESAT, Эксан и др.) В этих приборах измеряется усредненная производная тока входе восстановления на платиновом электроде пероксида водорода, который об-разуется при окислении глюкозы крови встроенной в мембрану глюкозооксидазой.Наряду с очевидными преимуществами (быстрота исследования, возможность ав-томатизации, отсутствие необходимости в специфических реагентах) указанныманализаторам присущи недостатки глюкозооксидазного метода, и, в особенности,специфический для этих приборов постоянный дрейф показаний. Справиться сним можно лишь при условии применения качественных мембран, которые храни-лись в надлежащих условиях, и постоянной подкалибровки. Необходимая точ-ность в импортных анализаторах гарантируется проведением автоматическойподкалибровки по стандартному раствору глюкозы через каждые 15 измеренийили спустя каждый час работы.Достоинства НедостаткиБыстрота, простота и де-шевизна анализа (не тре-буется дополнительныхреагентов)Некоторый дрейф показаний при «старении»мембраны (нужна периодическая калибровка).Ресурс мембраны — от 200 до 4000 анализов.Широкий диапазон опреде-ления (1 — 50 ммоль/л)Чувствительность к смене буферного раствораПринцип действия мембранного измерительного электрода с иммобилизи-рованным ферментом (глюкозооксида-зой)