Karbohydratmetabolismen

Karbohydrater er den viktigste energikilden: 1 g karbohydrater frigjør 16,7 kJ (4 kcal) når de brytes ned fullstendig. I tillegg er karbohydrater i form av mukopolysakkarider en del av bindevevet, og i form av komplekse forbindelser (glykoproteiner, lipopolysakkarider) er de strukturelle elementer i celler, samt komponenter i noen aktive biologiske stoffer (enzymer, hormoner, immunforsvar, etc.).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Karbohydrater i kostholdet

Andelen karbohydrater i barns kosthold avhenger i stor grad av alder. Hos barn i det første leveåret er karbohydratinnholdet som dekker energibehovet 40 %. Etter ett år øker det til 60 %. I de første månedene av livet dekkes behovet for karbohydrater av melkesukker - laktose, som er en del av morsmelk. Ved kunstig fôring med melkeblandinger får barnet også sukrose eller maltose. Etter introduksjon av komplementærfôr begynner polysakkarider (stivelse, delvis glykogen) å komme inn i kroppen, som hovedsakelig dekker kroppens behov for karbohydrater. Denne typen ernæring for barn fremmer både dannelsen av amylase i bukspyttkjertelen og dens utskillelse med spytt. I de første dagene og ukene av livet er amylase praktisk talt fraværende, og spyttsekresjonen er ubetydelig, og først fra 3-4 måneder begynner utskillelsen av amylase og spyttsekresjonen øker kraftig.

Det er kjent at stivelseshydrolyse skjer under påvirkning av spytt-amylase og bukspyttkjertelsaft; stivelse brytes ned til maltose og isomaltose.

Sammen med matdisakkarider - laktose og sukrose - brytes maltose og isomaltose ned til monosakkarider på overflaten av tarmtoppene i tarmslimhinnen under påvirkning av disakkaridaser: glukose, fruktose og galaktose, som resorberes gjennom cellemembranen. Prosessen med glukose- og galaktoseresorpsjon er assosiert med aktiv transport, som består av fosforylering av monosakkarider og deres omdannelse til glukosefosfat, og deretter til glukose-6-fosfat (henholdsvis galaktosefosfater). Slik aktivering skjer under påvirkning av glukose- eller galaktosekinaser med bruk av en makroergisk ATP-binding. I motsetning til glukose og galaktose resorberes fruktose nesten passivt, ved enkel diffusjon.

Disakkaridaser i fostertarmen dannes avhengig av svangerskapsalderen.

Tidspunkt for utvikling av mage-tarmfunksjoner, tidspunkt for deteksjon og alvorlighetsgrad som en prosentandel av samme funksjon hos voksne

Karbohydratabsorpsjon	Første deteksjon av enzymet, uke	Alvorlighetsgrad, % av voksne
A-Amylase i bukspyttkjertelen	22	5
Α-amylase fra spyttkjertler	16	10
Laktase	10	Mer enn 100
Sukrase og isomaltase	10	100
Glukoamylase	10	50
Absorpsjon av monosakkarider	11	92

Det er tydelig at aktiviteten til maltase og sukrase øker tidligere (6-8 måneders svangerskap), og senere (8-10 måneder) - laktase. Aktiviteten til forskjellige disakkaridaser i cellene i tarmslimhinnen ble studert. Det ble funnet at den totale aktiviteten til alle maltaser ved fødselen tilsvarer et gjennomsnitt på 246 μmol splittet disakkarid per 1 g protein per minutt, den totale aktiviteten til sukrase - 75, den totale aktiviteten til isomaltase - 45 og den totale aktiviteten til laktase - 30. Disse dataene er av stor interesse for barneleger, siden det blir tydelig hvorfor et ammebarn fordøyer dekstrin-maltose-blandinger godt, mens laktose lett forårsaker diaré. Den relativt lave aktiviteten til laktase i tynntarmens slimhinne forklarer det faktum at laktasemangel observeres oftere enn mangel på andre disakkaridaser.

[ 7 ], [ 8 ]

Nedsatt karbohydratopptak

Det finnes både forbigående og medfødt laktosemalabsorpsjon. Den første formen er forårsaket av en forsinkelse i modningen av intestinal laktase og forsvinner derfor med alderen. Den medfødte formen kan observeres over lengre tid, men er som regel mest uttalt fra fødselen av under amming. Dette forklares med at laktoseinnholdet i morsmelk er nesten dobbelt så høyt som i kumelk. Klinisk utvikler barnet diaré, som er karakterisert av, sammen med løs avføring (mer enn 5 ganger daglig), skummende avføring med en sur reaksjon (pH mindre enn 6). Symptomer på dehydrering kan også observeres, som manifesterer seg som en alvorlig tilstand.

I eldre alder oppstår den såkalte laktaseundertrykkelsen, når aktiviteten reduseres betydelig. Dette forklarer det faktum at et betydelig antall mennesker ikke tolererer naturlig melk, mens fermenterte melkeprodukter (kefir, acidophilus, yoghurt) absorberes godt. Laktasemangel rammer omtrent 75 % av personer av afrikansk og indisk avstamning, opptil 90 % av personer av asiatisk avstamning og 20 % av europeere. Medfødt malabsorpsjon av sukrose og isomaltose er mindre vanlig. Det manifesterer seg vanligvis hos barn som får kunstig mat med melkeblandinger beriket med sukrose, og ved innføring av juice, frukt eller grønnsaker som inneholder dette disakkaridet i kostholdet. Kliniske manifestasjoner av sukrosemangel ligner på de ved laktosemalabsorpsjon. Disakkaridasemangel kan også være rent ervervet, være en konsekvens eller komplikasjon av en rekke sykdommer som barnet lider av. Hovedårsakene til disakkaridasemangel er listet opp nedenfor.

Konsekvens av eksponering for skadelige faktorer:

• etter enteritt av viral eller bakteriell etiologi;
• den spesielle betydningen av rotavirusinfeksjon;
• underernæring;
• giardiasis;
• etter nekrotisk enterokolitt;
• immunologisk mangel;
• cøliaki;
• cytostatisk behandling;
• intoleranse for kumelkprotein;
• hypoksiske forhold i perinatalperioden;
• Gulsott og fototerapi.

Umodenhet av penselkanten:

• for tidlig fødsel;
• umodenhet ved fødselen.

Konsekvenser av kirurgiske inngrep:

• gastrostomi;
• ileostomi;
• kolostomi;
• tynntarmreseksjon;
• tynntarmanastomoser.

Lignende kliniske manifestasjoner er beskrevet i tilfeller av nedsatt aktivering av monosakkarider - glukose og galaktose. De bør skilles fra tilfeller der kosten inneholder for mye av disse monosakkaridene, som, med høy osmotisk aktivitet, fører til at vann trenger inn i tarmen. Siden monosakkarider absorberes fra tynntarmen til V. portae-bassenget, kommer de først inn i levercellene. Avhengig av forholdene, som hovedsakelig bestemmes av glukoseinnholdet i blodet, omdannes de til glykogen eller forblir som monosakkarider og føres med blodstrømmen.

I blodet til voksne er glykogeninnholdet noe lavere (0,075–0,117 g/l) enn hos barn (0,117–0,206 g/l).

Syntesen av kroppens reservekarbohydrat – glykogen – utføres av en gruppe forskjellige enzymer, noe som resulterer i dannelsen av sterkt forgrenede molekyler bestående av glukoserester som er bundet sammen av 1,4- eller 1,6-bindinger (sidekjedene til glykogen dannes av 1,6-bindinger). Om nødvendig kan glykogen igjen brytes ned til glukose.

Glykogensyntesen begynner i den 9. uken av intrauterin utvikling i leveren. Imidlertid skjer den raske akkumuleringen først før fødselen (20 mg/g lever per dag). Derfor er konsentrasjonen av glykogen i fosterets levervev ved fødselen noe høyere enn hos en voksen. Omtrent 90 % av det akkumulerte glykogenet brukes i løpet av de første 2–3 timene etter fødselen, og det gjenværende glykogenet forbrukes innen 48 timer.

Dette dekker faktisk energibehovet til nyfødte i de første levedagene, når barnet får lite melk. Fra den andre leveuken begynner glykogenopphopningen igjen, og innen den tredje leveuken når konsentrasjonen i levervevet voksennivået. Levermassen hos barn er imidlertid betydelig mindre enn hos voksne (hos barn i alderen 1 år er levermassen lik 10 % av levermassen til en voksen), så glykogenreservene hos barn brukes opp raskere, og de må fylle dem på igjen for å forhindre hypoglykemi.

Forholdet mellom intensiteten av glykogenese- og glykogenolyseprosessene bestemmer i stor grad blodsukkerinnholdet - glykemi. Denne verdien er ganske konstant. Glykemi reguleres av et komplekst system. Den sentrale lenken i denne reguleringen er det såkalte sukkersenteret, som bør betraktes som en funksjonell sammenslutning av nervesentre lokalisert i forskjellige deler av sentralnervesystemet - hjernebarken, subkorteks (lentikulær kjerne, striatum), hypothalamusregionen, medulla oblongata. Sammen med dette deltar mange endokrine kjertler (bukspyttkjertelen, binyrene, skjoldbruskkjertelen) i reguleringen av karbohydratmetabolismen.

Forstyrrelser i karbohydratmetabolismen: lagringssykdommer

Imidlertid kan medfødte lidelser i enzymsystemer observeres, der syntesen eller nedbrytningen av glykogen i leveren eller musklene kan være forstyrret. Disse lidelsene inkluderer glykogenmangelsykdom. Den er basert på en mangel på enzymet glykogensyntetase. Sjeldenheten til denne sykdommen forklares sannsynligvis av vanskeligheten med diagnose og et raskt ugunstig utfall. Nyfødte opplever hypoglykemi veldig tidlig (selv mellom måltider) med kramper og ketose. Oftere beskrives tilfeller av glykogensykdom når glykogen med normal struktur akkumuleres i kroppen eller glykogen med en uregelmessig struktur som ligner cellulose (amylopektin) dannes. Denne gruppen er som regel genetisk bestemt. Avhengig av mangelen på visse enzymer involvert i glykogenmetabolismen, skilles det mellom ulike former eller typer glykogenoser.

Type I, som inkluderer hepatorenal glykogenose, eller Gierkes sykdom, er basert på glukose-6-fosfatase-mangel. Dette er den mest alvorlige formen for glykogenose uten strukturelle glykogenforstyrrelser. Sykdommen er recessiv; manifesterer seg klinisk umiddelbart etter fødselen eller i spedbarnsalderen. Hepatomegali er karakteristisk, og er ledsaget av hypoglykemiske anfall og koma, ketose. Milten øker aldri i størrelse. Senere observeres veksthemming og kroppsdisproporsjon (magen er forstørret, kroppen er langstrakt, beina er korte, hodet er stort). Mellom måltidene observeres blekhet, svetting og bevissthetstap som følge av hypoglykemi.

Glykogenose type II - Pompe sykdom, som er basert på mangel på sur maltase. Den manifesterer seg klinisk kort tid etter fødselen, og slike barn dør raskt. Hepato- og kardiomegali, muskelhypotoni observeres (barnet kan ikke holde hodet eller suge). Hjertesvikt utvikles.

Type III glykogenose - Cori sykdom, forårsaket av en medfødt defekt av amylo-1,6-glukosidase. Overføring er recessiv-autosomal. Kliniske manifestasjoner ligner på type I - Gierke sykdom, men mindre alvorlig. I motsetning til Gierke sykdom er dette en begrenset glykogenose, ikke ledsaget av ketose og alvorlig hypoglykemi. Glykogen avleires enten i leveren (hepatomegali), eller i leveren og samtidig i musklene.

Type IV - Andersens sykdom - er forårsaket av mangel på 1,4-1,6-transglukosidase, noe som resulterer i dannelsen av glykogen med en uregelmessig struktur som ligner cellulose (amylopektin). Det er som et fremmedlegeme. Gulsott og hepatomegali observeres. Levercirrose med portalhypertensjon utvikler seg. Som et resultat utvikles åreknuter i magesekken og spiserøret, hvis ruptur forårsaker rikelig mageblødning.

Type V - muskelglykogenose, McArdles sykdom - utvikler seg på grunn av mangel på muskelfosforylase. Sykdommen kan manifestere seg i den tredje måneden av livet, når det oppdages at barn ikke er i stand til å die på lenge, og raskt blir slitne. På grunn av den gradvise opphopningen av glykogen i den strierte muskulaturen observeres falsk hypertrofi.

Type VI glykogenose - Hertz sykdom - er forårsaket av mangel på leverfosforylase. Klinisk oppdages hepatomegali, hypoglykemi forekommer sjeldnere. Vekstremming observeres. Forløpet er gunstigere enn i andre former. Dette er den vanligste formen for glykogenose.

Andre former for lagringssykdommer observeres også når mono- eller polyenzymforstyrrelser oppdages.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Blodsukker som indikator på karbohydratmetabolisme

En av indikatorene på karbohydratmetabolismen er blodsukkernivået. Ved fødselen tilsvarer barnets glykeminivå morens, noe som forklares med fri transplacental diffusjon. Fra de første levetimene observeres imidlertid et fall i sukkerinnholdet, noe som forklares av to årsaker. En av dem, den mer betydningsfulle, er mangelen på kontrainsulære hormoner. Dette bevises av det faktum at adrenalin og glukagon er i stand til å øke blodsukkernivået i denne perioden. En annen årsak til hypoglykemi hos nyfødte er at glykogenreservene i kroppen er svært begrensede, og en nyfødt som ammes noen timer etter fødselen bruker dem opp. Innen 5.-6. levedag øker sukkerinnholdet, men hos barn forblir det relativt lavere enn hos voksne. Økningen i sukkerkonsentrasjon hos barn etter det første leveåret er bølgelignende (den første bølgen - innen 6-årsalderen, den andre - innen 12-årsalderen), noe som sammenfaller med økningen i veksten og en høyere konsentrasjon av somatotropisk hormon. Den fysiologiske grensen for glukoseoksidasjon i kroppen er 4 mg/(kg • min). Derfor bør den daglige dosen av glukose være fra 2 til 4 g/kg kroppsvekt.

Det bør understrekes at utnyttelsen av glukose under intravenøs administrering skjer raskere hos barn enn hos voksne (det er kjent at intravenøst administrert glukose vanligvis utnyttes av kroppen innen 20 minutter). Derfor er barns toleranse for karbohydratbelastning høyere, noe som må tas i betraktning når man studerer glykemiske kurver. For eksempel, for å studere den glykemiske kurven, brukes en gjennomsnittlig belastning på 1,75 g/kg.

Samtidig har barn et mer alvorlig forløp av diabetes mellitus, og behandlingen av dette er som regel nødvendig med insulin. Diabetes mellitus hos barn oppdages oftest i perioder med spesielt intensiv vekst (første og andre fysiologiske forlengelse), når det oftere observeres et brudd på korrelasjonen av endokrine kjertler (aktiviteten til det somatotropiske hormonet i hypofysen øker). Klinisk manifesterer diabetes hos barn seg ved tørste (polydipsi), polyuri, vekttap og ofte økt appetitt (polyfagi). Det oppdages en økning i blodsukkeret (hyperglykemi) og forekomst av sukker i urinen (glukosuri). Ketoacidose er vanlig.

Sykdommen er basert på insulinmangel, som gjør det vanskelig for glukose å trenge inn i cellemembranene. Dette forårsaker en økning i innholdet i ekstracellulær væske og blod, og øker også nedbrytningen av glykogen.

I kroppen kan glukose brytes ned på flere måter. De viktigste av disse er glykolytiskkjeden og pentosesyklusen. Nedbrytning langs glykolytiskkjeden kan forekomme både aerobe og anaerobe forhold. Under aerobe forhold fører det til dannelse av pyrodruesyre, og under anaerobe forhold melkesyre.

I leveren og myokardiet foregår prosessene aerobt, i erytrocytter - anaerobt, i skjelettmuskulatur under intenst arbeid - overveiende anaerobt, under hvile - overveiende aerobt. Den aerobe banen er mer økonomisk for organismen, siden den resulterer i dannelsen av mer ATP, som bærer en stor energireserve. Anaerob glykolyse er mindre økonomisk. Generelt kan celler gjennom glykolyse raskt, men uøkonomisk, forsynes med energi uavhengig av "tilførsel" av oksygen. Aerob nedbrytning i kombinasjonen av glykolytisk kjede - Krebs syklus er den viktigste energikilden for organismen.

Samtidig, ved revers strømning av den glykolytiske kjeden, kan kroppen syntetisere karbohydrater fra mellomprodukter av karbohydratmetabolismen, som pyruvinsyre og melkesyre. Omdannelsen av aminosyrer til pyruvinsyre, α-ketoglutarat og oksacetat kan føre til dannelse av karbohydrater. Prosessene i den glykolytiske kjeden er lokalisert i cellenes cytoplasma.

En studie av forholdet mellom glykolytiske kjedemetabolitter og Krebs-syklusen i barns blod viser ganske betydelige forskjeller sammenlignet med voksne. Blodserumet til en nyfødt og et barn i det første leveåret inneholder en ganske betydelig mengde melkesyre, noe som indikerer forekomsten av anaerob glykolyse. Barnets kropp prøver å kompensere for overflødig opphopning av melkesyre ved å øke aktiviteten til enzymet laktatdehydrogenase, som omdanner melkesyre til pyrodruesyre og deretter inkluderes i Krebs-syklusen.

Det er også noen forskjeller i innholdet av laktatdehydrogenase-isoenzymer. Hos små barn er aktiviteten til den 4. og 5. fraksjonen høyere, og innholdet i den 1. fraksjonen er lavere.

En annen, ikke mindre viktig, måte å spalte glukose på er pentosesyklusen, som starter med glykolytisk kjede på nivået av glukose-6-fosfat. Som et resultat av én syklus spaltes ett av de 6 glukosemolekylene fullstendig til karbondioksid og vann. Dette er en kortere og raskere nedbrytningsvei, som gir frigjøring av en stor mengde energi. Som et resultat av pentosesyklusen dannes det også pentoser, som brukes av kroppen til biosyntese av nukleinsyrer. Dette forklarer sannsynligvis hvorfor pentosesyklusen er av stor betydning hos barn. Dens viktigste enzym er glukose-6-fosfatdehydrogenase, som gir forbindelsen mellom glykolyse og pentosesyklusen. Aktiviteten til dette enzymet i blodet til barn i alderen 1 måned - 3 år er 67-83, 4-6 år - 50-60, 7-14 år - 50-63 mmol/g hemoglobin.

Forstyrrelse av pentosesyklusen for glukosenedbrytning på grunn av mangel på glukose-6-fosfatdehydrogenase ligger til grunn for ikke-sfærocytisk hemolytisk anemi (en av typene erytrocytopati), som manifesterer seg ved anemi, gulsott og splenomegali. Hemolytiske kriser provoseres som regel av å ta medisiner (kinin, kinidin, sulfonamider, noen antibiotika, etc.), som øker blokaden av dette enzymet.

Et lignende klinisk bilde av hemolytisk anemi observeres på grunn av mangel på pyruvatkinase, som katalyserer omdannelsen av fosfoenolpyruvat til pyruvat. De skilles ut ved en laboratoriemetode som bestemmer aktiviteten til disse enzymene i erytrocytter.

Forstyrrelse av glykolyse i blodplater ligger til grunn for patogenesen til mange tromboastenier, klinisk manifestert av økt blødning med et normalt antall blodplater, men nedsatt funksjon (aggregering) og intakte koagulasjonsfaktorer. Det er kjent at den viktigste energimetabolismen til en person er basert på bruk av glukose. De gjenværende heksosene (galaktose, fruktose) omdannes som regel til glukose og gjennomgår fullstendig nedbrytning. Omdannelsen av disse heksosene til glukose utføres av enzymsystemer. Mangel på enzymer som omdanner denne omdannelsen ligger til grunn for gstaktosemi og fruktosemi. Disse er genetisk bestemte enzymopatier. Ved gstaktosemi er det en mangel på galaktose-1-fosfat uridyltransferase. Som et resultat akkumuleres galaktose-1-fosfat i kroppen. I tillegg fjernes en stor mengde fosfater fra sirkulasjonen, noe som forårsaker mangel på ATP, noe som forårsaker skade på energiprosesser i celler.

De første symptomene på galaktosemi oppstår kort tid etter at man begynner å gi barn melk, spesielt morsmelk, som inneholder en stor mengde laktose, som inkluderer like mengder glukose og galaktose. Oppkast oppstår, kroppsvekten øker dårlig (hypotrofi utvikler seg). Deretter oppstår hepatosplenomegali med gulsott og grå stær. Ascites og åreknuter i spiserøret og magen kan utvikle seg. Urinundersøkelse avslører galaktosuri.

Ved galaktosemi må laktose utelukkes fra kostholdet. Det brukes spesialtilberedte melkeblandinger der laktoseinnholdet er kraftig redusert. Dette sikrer riktig utvikling av barn.

Fruktosemi utvikler seg når fruktose ikke omdannes til glukose på grunn av mangel på fruktose-1-fosfat aldolase. Dens kliniske manifestasjoner ligner på galaktosemi, men uttrykkes i mildere grad. De mest karakteristiske symptomene er oppkast, kraftig reduksjon i appetitt (opptil anoreksi) når barn får fruktjuice, søtet frokostblanding og puré (sukrose inneholder fruktose og glukose). Derfor forverres kliniske manifestasjoner spesielt når barn overføres til blandet og kunstig fôring. I eldre alder tolererer ikke pasienter søtsaker og honning, som inneholder ren fruktose. Fruktosuri oppdages ved urinundersøkelse. Det er nødvendig å ekskludere sukrose og produkter som inneholder fruktose fra kostholdet.