15. Бригада скорой помощи привезла в больницу человека с острой алкогольной интоксикацией. Для оказания помощи ему ввели раствор глюкозы и сукцината. Аргументируйте целесообразность проведения этих мероприятий. Для ответа на вопрос:
1) охарактеризуйте метаболизм этанола в организме человека и, как следствие, соотношение восстановленных и окисленных форм коферментов анаэробных дегидрогеназ в гепатоцитах;
2) назовите метаболические процессы углеводного и энергетического обмена, которые «блокируются» при этом;
3) предположите, каким может быть характер гликемии (нормо-, гипер-, гипогликемия) у человека с острой алкогольной интоксикацией;
4) напишите формулами реакцию превращения сукцината, назовите фермент, класс фермента и его группу, кофермент-витамин, продукт.
Во время превращения этанола в уксусную кислоту происходит затрата NAD+ и накопление NADH. Этот кофермент действует на лактатдегидрогеназу, которая превращает пируват в лактат. Как известно, пируват является ключевым источником глюкозы в ходе глюконеогенеза. Возникает недостаток пирувата, ведущий к гипогликемии - необходимо внутривенное введение глюкозы.
При избытке NADH нарушается выработка трех ферментов цикла Кребса (цитратсинтазы, изоцитратдегидрогеназы и а-кетоглутаратдегидрогеназы). При введении сукцинта происходит образование оксалоацетата без участия вышеперечисленных ферментов, и глюконеогенез активируется без пирувата.
1,2. (в предыдущем вопросе)
3. Гипогликемия. При избытке лактата возникает лактацидоз. Пируват является начальным звеном глюконеогенеза и его недостаток приводит к гипогликемии.
4 . Сукцинатдегидрогеназа – оксидоредуктаза, оксигеназа
16. У 2-х больных наследственная энзимопатия – гликогеноз. У одного из них недостаток фосфорилазы гликогена в миоцитах (5 тип, болезнь Мак-Ардля), а у другого – фосфатазы глюкозо-6-фосфата (тип 1а, болезнь Гирке). Ответьте на вопросы:
1) какой метаболический процесс нарушен у больных и какие реакции в этом процессе катализируют указанные ферменты; напишите формулами реакцию фосфатазы;
2) как будут проявляться эти гликогенозы;
3) какая из форм более тяжелая и почему?
В случае с недостатком фосфорилазы гликогена (фермент гликогенолиза, негидролитически расщепляет а-1,4-гликозидные связи с отделением одной молекулы глюкозо-1-фосфата) будет происходить накопление гликогена нормальной структуры в мышцах или печени в зависимости от пораженной изоформы. В случае с мышцами будет возникать их повышенная потребность в глюкозе, боли и судороги при физической нагрузке. Если недостаток фермента в печени - это будет проявляться увеличением
размеров самой печени из-за накопления гликогена и умеренной гипогликемией вследствие невозможности процессов гликогенолиза, который компенсируется глюконеогенезом. Данная ферментопатия является менее тяжелой, чем недостаток глюкозо-6-фосфатазы – фермента, превращающего ключевое соединение метаболизма углеводов – глюкозо-6фосфат, в глюкозу. Если в первом случае были невозможны процессы только гликогенолиза, то во втором невозможны процессы и глюконеогенеза, т.е. организм не способен самостоятельно поддерживать уровень сахара в крови в принципе. Состояние сопровождается тяжелой гипогликемией, а также ацидозом, вследствие накопления лактата – субстрата глюконеогенеза.
17. У грудного ребенка через 2 – 2,5 ч после кормления появляются судороги. При обследовании обнаружено увеличение печени, гипогликемия. При введении адреналина содержание сахара в крови не изменяется. Ответьте на вопросы:
1) за счет какого процесса в постабсорбтивный период (через 2-4 ч после приема пищи) поддерживается уровень глюкозы в крови;
2) какова диагностическая значимость введения адреналина и механизм его действия на запускаемый процесс;
3) с какими нарушениями углеводного обмена связаны описанные симптомы и какова причина этих нарушений.
Примерно через 2 часа после приема пищи из состояния алиментарной гипергликемии концентрация сахара в крови возвращается к нормальному уровню, так как вся глюкоза к этому времени метаболизируется в гепатоцитах. В течении следующих 8-12 часов в норме уровень глюкозы крови поддерживается за счет процессов гликогенолиза. Судороги обычно появляются в случае состояния гипогликемии, что дает нам основание предположить о нарушении процессов гликогенолиза у ребенка. Подтверждением этому служит гепатомегалия – увеличение печени – обязательный симптом в случае чрезмерного накопления гликогена в печени, который не может расщепляться из-за отсутствия или недостаточности соответствующих ферментов. Наиболее вероятен дефект гликогенфосфорилазы. Введение адреналина способствует активации киназы фосфорилазы, которая активируют гликогенфосфорилазу путем фосфорилирования. Так как вероятно у больного недостаток этой самой гликогенфосфорилазы, адреналин и не оказывает никакого влияния на уровень сахара в крови.
18. У больного с генетическим дефектом глюкозо-6-фосфатазы обнаружено высокое содержание в крови мочевой кислоты – конечного продукта катаболизма пуриновых нуклеотидов (гиперурикемия). Ответьте на вопросы:
1) в каких метаболических процессах обмена углеводов участвует данный фермент и какую реакцию он катализирует (назовите субстраты, класс фермента, продукты);
2) как используется субстрат данного фермента вследствие дефекта последнего;
3) напишите формулами ключевую реакцию метаболического процесса использования субстрата, активация которого впоследствии становится причиной гиперурикемии.
Наследственный дефект глюкозо-6-фосфатазы соответствует гликогенозу I типа (болезнь Гирке). Глюкозо-6-фосфат – фермент, обеспечивающий выход глюкозы в кровоток после ее высвобождения из гликогена клеток печени. Следовательно, при данной патологии этого не происходит, и глюкозо-6-фосфат накапливается в клетке. Глюкозо-6-фосфат является субстратом не только для реакция гликолиза, но так же и для альтернативного пути окисления глюкозы – пентозофосфатного цикла. В ходе окислительного этапа глюкозо-6фосфат подвергается окислительному декарбоксилированию, в результате чего образуется рибулозо-5-фосфат и 2 NADPH. Включает в себя следующие реакции: дегидрирование Г6Ф в глюконолактон-6-фосфат под действием Г6Ф-дегидрогеназы с образованием одной молекулы восстановленного кофермента – NADPH; гидратация глюконолактон-6-фосфата с образованием 6-фосфоглюконата под воздействием глюконолактонгидратазы; 6фосфоглюконат подвергается окислительному декарбоксилированию (6фосфоглюконатдегидрогеназа) с образованием еще одной молекулы восстановленного кофермента – NADPH и рибулозо-5-фосфата, который служит субстратом для неокислительного этапа ПФЦ. Под воздействием изомеразы рибулозо-5-фосфат превращается в рибозо-5-фосфат, который как раз и используется на синтез нуклеозидов, нуклеотидов, нуклеотидных коферментов и нуклеиновых кислот.
19. У двух больных галактоземия. Генетический анализ установил, что у одного патология обусловлена недостаточностью галактокиназы, а у другого – галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы. Ответьте на вопросы:
1) какой метаболический процесс нарушен у больных и какие реакции катализируют указанные ферменты в этом процессе;
2) у кого из больных в отсутствии лечения можно прогнозировать развитие тяжелого поражения печени, а у кого – развитие катаракты;
3) каковы биохимические основы развития катаракты при галактоземии.
Галактокиназа – фермент катализирующий реакцию образования галактозо-1-фосфата из галактозы. Галактоза-1-фосфат в дальнейшем превращается в глюкозо-1-фосфат под действием галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы (ГАЛТ). Наиболее тяжелой формой галактоземии является недостаток ГАЛТ, так как в этом случае происходит накопление галактозо-1-фосфата. Галактозо-1-фосфат оказывает токсическое действие на гепатоциты, почки, вызывает нарушения в клетках полушарий головного мозга и мозжечка, в тяжелых случаях – отек мозга, задержку умственного развития, возможен летальный исход. Также галактозо-1-фосфат влияет на активность других ферментов, участвующих в углеводном обмене. В случае с галактоземии, вызванной дефектом галактокиназы, названных нарушений не отмечают
20. У ребенка 2-х месяцев низкий прирост веса, рвота, диарея, признаки развивающейся катаракты, сахар крови глюкозооксидазным методом составляет 2,3 ммоль/л, а ортотолуидиновым методом – 4,5 ммоль/л. В моче реакция Ниландера положительная.
Ответьте на вопросы:
1) с чем могут быть связаны различия результатов определения сахара в крови разными методами и каковы причины положительной реакции Ниландера;
2) с какими нарушениями углеводного обмена могут быть связаны данные нарушения, учитывая возраст ребенка и питание молоком;
3) каковы причины предполагаемой патологии и какие дополнительные анализы могут подтвердить диагноз;
4) объясните причины гипогликемии при данной патологии и биохимические основы развития катаракты.
Глюкозооксидазный метод – специфический способ определения глюкозы в крови (норма: 3,3-5,5 ммоль/л.). Таким образом у ребенка отмечается стойкая гипогликемия. Однако определение уровня альдолаз в крови ортотолуидиновым методом дало результат в пределах нормы (норма 3,9-6,0 ммоль/л.). Положительная реакция Ниландера в моче указывает на повышение концентрации одного из веществ с восстановительным потенциалом. Учитывая возраст ребенка, наиболее вероятно нарушение процессов метаболизма галактозы, что привело к галактоземии и галактозурии, что и отражают результаты анализов. Наиболее часто встречающимся вариантом, сопровождающимся так же гипогликемией как в нашем случае, является дефект галактозо-1фосфатуридилтрансферазы (ГАЛТ), которая катализирует реакцию превращения галактозо-1-фосфата в глюкозо-1-фосфат. Очевидно, что таким образом блокируется один из путей получения глюкозы в организме. Накопление галактозо-1-фосфата оказывает токсическое действия на гепатоциты, что нарушает функции печени: работу ферментов
гликогенолиза и глюконеогенеза. Именно эти обстоятельства являются причиной гипогликемии с одновременной галактозэмией, а в целом количество сахара крови остается в норме. При диагностике галактозэмии исследуют мочу на содержание галактозы, собранную после нескольких кормлений молоком. Лечение заключается в удалении галактозы из рациона.
21. У ребенка при переходе с грудного кормления на смешанное (прием пищи, содержащей сахарозу и фруктозу) возникли нарушения: рвота, судороги после приема пищи. При осмотре увеличена печень, глюкоза крови – 2,5 ммоль/л, проба Ниландера резко положительная. Ответьте на вопросы:
1) какова норма глюкозы в крови натощак;
2) какова диагностическая значимость пробы Ниландера;
3) с какими нарушениями углеводного обмена могут быть связаны описанные симптомы, учитывая переход ребенка на смешанное питание, содержащее фруктозу;
4) каковы причины предполагаемой патологии;
5) каковы причины гипогликемии при данной патологии.
3.3-5.5 глюкоза, неусваевомость лактозы. Глюкозооксидазный метод – специфический способ определения глюкозы в крови (норма: 3,3-5,5 ммоль/л.). Таким образом у ребенка отмечается стойкая гипогликемия. Однако определение уровня альдолаз в крови ортотолуидиновым методом дало результат в пределах нормы (норма 3,9-6,0 ммоль/л.). Положительная реакция Ниландера в моче указывает на повышение концентрации одного из веществ с восстановительным потенциалом. Учитывая возраст ребенка, наиболее вероятно нарушение процессов метаболизма галактозы, что привело к галактоземии и галактозурии, что и отражают результаты анализов. Наиболее часто встречающимся вариантом, сопровождающимся так же гипогликемией как в нашем случае, является дефект галактозо-1фосфатуридилтрансферазы (ГАЛТ), которая катализирует реакцию превращения галактозо-1-фосфата в глюкозо-1-фосфат. Очевидно, что таким образом блокируется один из путей получения глюкозы в организме. Накопление галактозо-1-фосфата оказывает токсическое действия на гепатоциты, что нарушает функции печени: работу ферментов
гликогенолиза и глюконеогенеза. Именно эти обстоятельства являются причиной гипогликемии с одновременной галактозэмией, а в целом количество сахара крови остается в норме. При диагностике галактозэмии исследуют мочу на содержание галактозы, собранную после нескольких кормлений молоком. Лечение заключается в удалении галактозы из рациона.
22. Больной 39 лет поступил с жалобами на сильную жажду и быструю утомляемость. Потеря веса за последние 5 недель составила 4 кг, несмотря на хороший аппетит и умеренную физическую нагрузку. Анализ крови показал, что концентрация глюкозы спустя 2 ч после приема пищи равна 242 мг/дл. Ответьте на вопросы:
1) какова диагностическая значимость анализа на сахар через 2 ч после приема пищи;
2) какое заболевание можно предположить у пациента и каковы его причины;
3) каковы причины гипергликемии при данной патологии;
4) что является причиной жажды и как объяснить быструю утомляемость пациента.
У пациента отмечается нарушение углеводного обмена, наиболее вероятный диагноз – сахарный диабет, о чем свидетельствует резкое превышение нормы (<150 мг/дл.) концентрации глюкозы при алиментарной гиперглюкоземии. Таким образом, отмечается снижение толерантности глюкозы, причиной чего является недостаточность инсулина. Глюкоза не используется для работы мышц и для запасания в форме гликогена мышцах и в форме жиров в жировой ткани, так как потребление глюкозы мышцами и жировой тканью ограничено, поскольку в отсутствии инсулина ГЛЮТ-4 не экспонирован на поверхности миоцитов и адипоцитов. Возникает гипоэнергетическое состояние названных тканей, с чем связана быстрая утомляемость пациента. Концентрация глюкозы в крови у больных сахарным диабетом превышает почечный порог (10 ммоль/л.). Концентрационная способность почек ограничена, поэтому для выведения больших количеств глюкозы, кетоновых тел и мочевины при диабете требуется выделение больших количеств воды. Развивается полиурия. В результате выделения больших количеств мочи уменьшается объем крови; в нее поступает вода из межклеточной жидкости; межклеточная жидкость становится гиперосмолярной и вытягивает воду из клеток, развиваются внешние признаки дегидратации – сухие слизистые оболочки, дряблая и морщинистая кода, запавшие глаза. Кровяное давление при этом падает, и поэтому ухудшается снабжение тканей кислородом, что еще больше способствует дефициту энергетического резерва организма.
23. Пациент с диагнозом инсулинозависимый сахарный диабет длительное время не получал инъекций инсулина. После обращения больного к врачу и тщательного обследования назначена инсулиновая терапия. Через 2 месяца определение концентрации глюкозы в крови натощак показало 85 мг/дл, однако уровень гликозилированного гемоглобина составил 14% (норма до 6,5%). Ответьте на вопросы:
1) каковы возможные причины высокой концентрации гликозилированного гемоглобина у больного, несмотря на проводимое лечение;
2) каковы последствия усиленного гликозилирования гемоглобина;
3) приведите примеры гликозилирования других белков и объясните, к каким осложнениям это может привести.
Эритроциты в среднем живут 120 дней. Большая часть из них, содержащих гликированный гемоглобин (HbA1c) еще не успела в течении 2 месяцев (
60 дней) завершить свой жизненный цикл. Поэтому, не смотря на лечение, количество гликированного гемоглобина все еще определяется выше нормы. Гликирование белков – один из основных механизмов повреждения тканей при диабете. В результате реакции изменяется заряд белковой молекулы, ее конформация или блокирование активного центра. Реакции гликозилирования характерны для медленно обменивающихся белков. К ним, например, относятся белки межклеточного матрикса, базальных мембран. Утолщение базальных мембран, одно из характерных усложнений сахарного диабета, приводит к развитию диабетических ангиопатий. Другим примером служат кристаллины – белки хрусталика. При гликозилировании кристаллины образуют многомолекулярные агрегаты, увеличивающие преломляющую способность хрусталика. Прозрачность хрусталика уменьшается, возникает его помутнение, или катаракта.
24. Больному сахарным диабетом 2 типа назначены лекарственные препараты-ингибиторы α-гликозидаз в ЖКТ и рекомендована диета с богатым содержанием хрома, цинка, магния и витаминами B1, B2, PP, липоевой кислотой, а также обязательная физическая нагрузка умеренной интенсивности. Ответьте на вопросы:
1) каковы причины сахарного диабета 2 типа;
2) на чем основаны рекомендации врача в отношении приема ингибиторов гликозидаз в ЖКТ;
3) какую роль в функционировании инсулина играет цинк и хром;
4) какую роль в обмене глюкозы играет магний и перечисленные витамины (укажите названия витаминов, их активные формы и назовите ферменты, коферментами которых они являются. Почему больному рекомендована обязательная физическая нагрузка, но умеренной интенсивности?
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ II ТИПА инсулиннезависимый – Относительная недостаточность инсулина (молекулярные дефекты инсулина)
Производные данных витаминов – коферменты реакций метаболизма глюкозы, которые способствуют ее утилизации и снижению количества в крови. Vit. B1 (тиамин) – в виде ТДФ в составе транскетолаз участвует в пентозофосфатном пути превращения глюкозы, так же ТДФ является коферментов для пируват- и а-кетоглутаратдегидрогеназного комплексов. Нормальная работа этих ферментов необходима для течения процессов общего пути катаболизма, что предупреждает возможные гипоэнергетические состояния у больных сахарным диабетом. Vit. B2 (рибофлавин) – в виде FMN служит коферментом NADHдегидрогеназы (1 комплекс дыхательной цепи митохондрий), а в виде FAD, так же как и ТДФ, входит в состав ферментов общего пути катаболизма: пируват- и акетоглутаратдегидрогеназного комплексов, сукцинатдегидрогеназы. Кроме того, восстановленный кофермент FADH2 является субстратом для работы дыхательной цепи митохондрий. Vit. PP (никотиновая кислота) – является предшественником коферментов NAD+ и NADP+. Восстановленная форма NADH – ровно так же, как и FADH2 – донор электронов и протонов для дыхательной цепи. Окисленная форма NAD+ смещает равновесие лактатдегидрогеназной реакции в сторону пирувата, что предупреждает лактацидоз. NADP – необходимый косубстрат для реакций окислительного этапа пентозофосфатного цикла. Липоевая кислота служит необходимым коферментов для работы пируват- и альфа-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов. Достаточное количество липоевой кислоты нормализует процессы общего пути катаболизма, начинает синтезироваться в нужном количестве АТФ для поддержания работы сердца. Кроме того, не накапливаются промежуточные метаболиты в виде кетокислот: ПВК и альфакетоглутарат, так как при наличии липоевой кислоты сразу вступают в реакции окислительного декарбоксилирования. Также липоевая кислота балансирует баланс между углеводным и липидным обменом, что предотвращает накопление в больших количествах кетоновых тел. Ионы магния служат кофактором для ключевых ферментов гликолиза: гексокиназы и фосфофруктокиназы. Хром – является важным фактором толерантности к глюкозе. Цинк необходим для нормального функционирования инсулина, стимулирует его
синтез. Таким образом названные вещества способствуют улучшению энергетического статуса и процессов утилизации глюкозы у больных сахарным диабетом
25. Человек заболел гриппом, выпил 1,5 г аскорбиновой кислоты и пошел на прием к врачу. Врач направил его на анализы крови и мочи. Ответьте на вопросы:
1) каким будет у больного сахар крови по методу Хагедорна-Йенсена и почему;
2) каков будет результат пробы Ниландера и почему;
3) какой метод определения содержания глюкозы в крови лучше использовать в данном случае и почему; охарактеризуйте реакции, лежащие в основе данного метода
Аскорбиновая кислота (vit. C) – очень сильный восстановитель, способная переходить в свою окисленную форму – дегидроаскорбиновую кислоту. Метод Хагедорна-Йенсена основан на определении количества в крови всех веществ с восстановительным потенциалом, а так как аскорбиновая кислота близка по структуре к глюкозе, то так же способна дать положительный результат. Таким образом вероятно анализ на сахар крови будет выше нормы (норма: 4,4-6,7 ммоль/л.). Проба Ниландера – качественный метод, так же основан на восстановительном потенциале сахаров. Суть его заключается в окислении солями Bi. Поэтому при приеме аскорбиновой кислоты проба Ниландера даст положительный результат |
Скачать 1.41 Mb.