Szénhidrát-anyagcsere

A szénhidrátok a fő energiaforrás: 1 g szénhidrát teljes lebontása 16,7 kJ (4 kcal) energiát szabadít fel. Ezenkívül a szénhidrátok mukopoliszacharidok formájában a kötőszövet részét képezik, komplex vegyületek (glikoproteinek, lipopoliszacharidok) formájában pedig a sejtek szerkezeti elemei, valamint egyes aktív biológiai anyagok (enzimek, hormonok, immunrendszerek stb.) alkotóelemei.

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

Szénhidrátok az étrendben

A szénhidrátok aránya a gyermekek étrendjében nagymértékben függ az életkortól. Az első életévben a gyermekek energiaszükségletét biztosító szénhidráttartalom 40%. Egy év után 60%-ra nő. Az élet első hónapjaiban a szénhidrátszükségletet tejcukor - laktóz - fedezi, amely az anyatej része. Tejpótló tápszerekkel történő mesterséges táplálás esetén a gyermek szacharózt vagy maltózt is kap. A kiegészítő élelmiszerek bevezetése után poliszacharidok (keményítő, részben glikogén) kezdenek bejutni a szervezetbe, amelyek főként a szervezet szénhidrátszükségletét fedezik. Az ilyen típusú gyermekek táplálkozása elősegíti mind az amiláz képződését a hasnyálmirigyben, mind annak nyállal történő kiválasztását. Az élet első napjaiban és heteiben az amiláz gyakorlatilag hiányzik, a nyáltermelés elhanyagolható, és csak 3-4 hónapos kortól kezdődik meg az amiláz szekréciója, és a nyáltermelés hirtelen megnő.

Ismert, hogy a keményítő hidrolízise a nyál amiláz és a hasnyálmirigy-nedv hatására történik; a keményítő maltózra és izomaltózra bomlik.

Az élelmiszer-diszacharidokkal - laktózzal és szacharózzal - együtt a bélnyálkahártya bélbolyhainak felszínén található maltóz és izomaltóz diszacharidázok hatására monoszacharidokká: glükózzá, fruktózzá és galaktózzá bomlik, amelyek a sejtmembránon keresztül szívódnak fel. A glükóz és galaktóz felszívódásának folyamata aktív transzporttal jár, amely a monoszacharidok foszforilációjából és glükóz-foszfáttá, majd glükóz-6-foszfáttá (ill. galaktóz-foszfáttá) történő átalakulásából áll. Ez az aktiváció glükóz- vagy galaktóz-kinázok hatására történik, egyetlen ATP makroerg kötéssel. A glükózzal és galaktózzal ellentétben a fruktóz szinte passzívan, egyszerű diffúzióval szívódik fel.

A magzati bélben lévő diszacharidázok a terhességi kortól függően képződnek.

A gyomor-bél traktus funkcióinak kialakulásának időzítése, az észlelés időzítése és a súlyosság ugyanazon funkció százalékos arányában felnőtteknél

Szénhidrát felszívódás	Az enzim első kimutatása, hét	Súlyosság, a felnőttek %-ában
A-amiláz hasnyálmirigy	22	5
Nyálmirigyek α-amiláza	16	10
Laktáz	10	Több mint 100
Szacharáz és izomaltáz	10	100
Glükoamiláz	10	50
Monoszacharidok felszívódása	11	92

Nyilvánvaló, hogy a maltáz és a szacharáz aktivitása korábban (a terhesség 6-8. hónapjában), majd később (8-10. hónapban) nő a laktázé. Vizsgálták a különböző diszacharidázok aktivitását a bélnyálkahártya sejtjeiben. Megállapították, hogy az összes maltáz teljes aktivitása a születéskor átlagosan 246 μmol hasított diszacharidnak felel meg 1 g fehérjére vonatkoztatva percenként, a szacharáz teljes aktivitása 75, az izomaltáz teljes aktivitása 45 és a laktáz teljes aktivitása 30. Ezek az adatok nagy érdeklődésre tartanak számot a gyermekorvosok számára, mivel világossá válik, hogy a szoptatott baba miért emészti meg jól a dextrin-maltóz keverékeket, míg a laktóz könnyen okoz hasmenést. A laktáz viszonylag alacsony aktivitása a vékonybél nyálkahártyájában magyarázza azt a tényt, hogy a laktázhiány gyakrabban fordul elő, mint más diszacharidázok hiánya.

[ 7 ], [ 8 ]

Károsodott szénhidrátfelszívódás

Létezik átmeneti és veleszületett laktóz felszívódási zavar is. Az első formát a bél laktáz érésének késleltetése okozza, ezért az életkorral eltűnik. A veleszületett forma hosszú ideig megfigyelhető, de általában a születéstől kezdve, szoptatás alatt a legkifejezettebb. Ez azzal magyarázható, hogy az anyatej laktóztartalma majdnem kétszer magasabb, mint a tehéntejé. Klinikailag a gyermek hasmenést tapasztal, amelyet a laza széklet (naponta több mint 5 alkalommal) és habos, savas reakciójú széklet (pH kevesebb, mint 6) jellemez. Kiszáradás tünetei is megfigyelhetők, amelyek súlyos állapotként jelentkeznek.

Idősebb korban jelentkezik az úgynevezett laktáz-represszió, amikor aktivitása jelentősen csökken. Ez magyarázza azt a tényt, hogy jelentős számú ember nem tolerálja a természetes tejet, míg az erjesztett tejtermékek (kefir, acidophilus, joghurt) jól felszívódnak. A laktázhiány az afrikai és indiai származású emberek körülbelül 75%-át, az ázsiai származásúak akár 90%-át és az európaiak 20%-át érinti. A szacharóz és az izomaltóz veleszületett felszívódási zavara ritkábban fordul elő. Általában olyan gyermekeknél jelentkezik, akiket szacharózzal dúsított tejkeverékekkel táplálnak, valamint akiknél ezt a diszacharidot tartalmazó levek, gyümölcsök vagy zöldségek kerülnek az étrendbe. A szacharózhiány klinikai tünetei hasonlóak a laktóz felszívódási zavarához. A diszacharidáz-hiány tisztán szerzett is lehet, a gyermek által elszenvedett számos betegség következménye vagy szövődménye. A diszacharidáz-hiány fő okait az alábbiakban soroljuk fel.

A káros tényezőknek való kitettség következményei:

• vírusos vagy bakteriális etiológiájú enteritisz után;
• a rotavírusfertőzés különleges jelentősége;
• alultápláltság;
• giardiázis;
• nekrotikus enterokolitisz után;
• immunológiai hiányosság;
• lisztérzékenység;
• citosztatikus terápia;
• tehéntejfehérje-intolerancia;
• a perinatális időszak hipoxiás állapotai;
• Sárgaság és fototerápiája.

Az ecsetszegély éretlensége:

• koraszülöttség;
• születéskori éretlenség.

A sebészeti beavatkozások következményei:

• gyomorsztóma;
• ileosztómia;
• kolosztóma;
• vékonybél reszekció;
• vékonybél anasztomózisok.

Hasonló klinikai tüneteket írtak le a monoszacharidok - glükóz és galaktóz - károsodott aktiválódása esetén. Ezeket meg kell különböztetni azoktól az esetektől, amikor az étrend túl sok ilyen monoszacharidot tartalmaz, amelyek magas ozmotikus aktivitásuk miatt víz jutását okozzák a bélbe. Mivel a monoszacharidok a vékonybélből a V. portae készletbe szívódnak fel, először a májsejtekbe jutnak. A körülményektől függően, amelyeket főként a vér glükóztartalma határoz meg, glikogénné alakulnak, vagy monoszacharidként maradnak meg, és a vérárammal együtt szállítódnak.

A felnőttek vérében a glikogéntartalom valamivel alacsonyabb (0,075-0,117 g/l), mint a gyermekeké (0,117-0,206 g/l).

A szervezet tartalék szénhidrátjának, a glikogénnek a szintézisét különböző enzimek végzik, aminek eredményeként erősen elágazó molekulák képződnek, amelyek glükózmaradékokból állnak, és 1,4- vagy 1,6-kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz (a glikogén oldalláncai 1,6-kötésekből állnak). Szükség esetén a glikogén ismét glükózzá bontható.

A glikogén szintézise a méhen belüli fejlődés 9. hetében kezdődik a májban. Gyors felhalmozódása azonban csak a születés előtt következik be (napi 20 mg/g máj). Ezért a glikogén koncentrációja a magzat májszövetében születéskor valamivel magasabb, mint egy felnőttnél. A felhalmozódott glikogén körülbelül 90%-a a születést követő első 2-3 órában felhasználásra kerül, a fennmaradó glikogén pedig 48 órán belül elfogy.

Ez valójában biztosítja az újszülöttek energiaszükségletét az élet első napjaiban, amikor a gyermek kevés tejet kap. Az élet 2. hetétől kezdve a glikogén felhalmozódása újra megkezdődik, és az élet 3. hetére koncentrációja a májszövetben eléri a felnőtt szintet. A gyermekek májtömege azonban lényegesen kisebb, mint a felnőtteké (1 éves gyermekeknél a májtömeg egy felnőtt májtömegének 10%-a), így a gyermekek glikogénkészletei gyorsabban felhasználásra kerülnek, és pótolniuk kell azokat a hipoglikémia megelőzése érdekében.

A glikogenezis és a glikogenolízis folyamatok intenzitásának aránya nagymértékben meghatározza a vércukorszintet - a glikémiát. Ez az érték meglehetősen állandó. A glikémiát egy komplex rendszer szabályozza. A szabályozás központi eleme az úgynevezett cukorközpont, amelyet a központi idegrendszer különböző részein - az agykéregben, a kéreg alatti területen (lencsemag, striatum), a hipotalamusz régiójában és a velőállományban - elhelyezkedő idegközpontok funkcionális társulásának kell tekinteni. Emellett számos endokrin mirigy (hasnyálmirigy, mellékvese, pajzsmirigy) vesz részt a szénhidrát-anyagcsere szabályozásában.

Szénhidrát-anyagcsere zavarai: tárolási betegségek

Azonban megfigyelhetők veleszületett enzimrendszeri rendellenességek, amelyekben a glikogén szintézise vagy lebontása a májban vagy az izmokban zavart szenvedhet. Ezek a rendellenességek magukban foglalják a glikogénhiányos betegséget. Ez a glikogénszintetáz enzim hiányán alapul. A betegség ritkaságát valószínűleg a diagnózis nehézsége és a gyors kedvezőtlen kimenetel magyarázza. Az újszülöttek nagyon korán (akár az etetések között is) hipoglikémiát tapasztalnak görcsökkel és ketózissal. Gyakrabban írnak le glikogénbetegség eseteit, amikor normál szerkezetű glikogén halmozódik fel a szervezetben, vagy szabálytalan szerkezetű, cellulózra (amilopektinre) emlékeztető glikogén képződik. Ez a csoport általában genetikailag meghatározott. A glikogén-anyagcserében részt vevő bizonyos enzimek hiányától függően a glikogenózisok különböző formáit vagy típusait különböztetik meg.

Az I. típus, amely magában foglalja a hepatorenális glikogenózist, vagy Gierke-kórt, a glükóz-6-foszfatáz hiányon alapul. Ez a glikogenózis legsúlyosabb formája strukturális glikogénzavarok nélkül. A betegség recesszív; klinikailag közvetlenül a születés után vagy csecsemőkorban jelentkezik. Jellemző a hepatomegalia, amelyet hipoglikémiás rohamok és kóma, ketózis kísérnek. A lép mérete soha nem növekszik. Később növekedési retardáció és testaránytalanság figyelhető meg (a has megnagyobbodik, a test megnyúlik, a lábak rövidek, a fej nagy). Az etetések között sápadtság, izzadás és eszméletvesztés figyelhető meg a hipoglikémia következtében.

II-es típusú glikogenózis - Pompe-kór, amely a savas maltáz hiányán alapul. Klinikailag a születés után hamarosan jelentkezik, és az ilyen gyermekek gyorsan meghalnak. Hepato- és cardiomegalia, izomhypotonia figyelhető meg (a gyermek nem tudja tartani a fejét vagy szopni). Szívelégtelenség alakul ki.

III. típusú glikogenózis - Cori-kór, melyet az amilo-1,6-glükozidáz veleszületett hibája okoz. Az átvitel recesszív-autoszomális. A klinikai tünetek hasonlóak az I. típusú Gierke-kórhoz, de kevésbé súlyosak. A Gierke-kórral ellentétben ez egy korlátozott glikogenózis, amelyet nem kísér ketózis és súlyos hipoglikémia. A glikogén vagy a májban (hepatomegalia), vagy a májban és egyidejűleg az izmokban rakódik le.

A IV. típusú - Andersen-kór - az 1,4-1,6-transzglükozidáz hiánya okozza, aminek következtében szabálytalan szerkezetű, cellulózra (amilopektinre) emlékeztető glikogén képződik. Idegentesthez hasonló. Sárgaság és hepatomegalia figyelhető meg. Portális hipertenzióval járó májzsugorodás alakul ki. Ennek következtében a gyomor és a nyelőcső visszérének megrepedése bőséges gyomorvérzést okoz.

Az V. típusú izomglikogenózis, McArdle-kór az izomfoszforiláz hiánya miatt alakul ki. A betegség az élet 3. hónapjában jelentkezhet, amikor megfigyelhető, hogy a gyermekek nem tudnak sokáig szopni, és gyorsan elfáradnak. A glikogén fokozatos felhalmozódása miatt a harántcsíkolt izmokban hamis hipertrófia figyelhető meg.

A VI-os típusú glikogenózist - Hertz-kórt - a májfoszforiláz hiánya okozza. Klinikailag hepatomegalia észlelhető, hipoglikémia ritkábban fordul elő. Növekedési retardáció figyelhető meg. A lefolyás kedvezőbb, mint más formáknál. Ez a glikogenózis leggyakoribb formája.

Más tárolási betegségek is megfigyelhetők, amikor mono- vagy polienzim rendellenességeket észlelnek.

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

A vércukorszint, mint a szénhidrát-anyagcsere mutatója

A szénhidrát-anyagcsere egyik mutatója a vércukorszint. Születéskor a gyermek glikémiás szintje megegyezik az anyjáéval, amit a szabad transzplacentális diffúzió magyaráz. Az élet első óráitól azonban a cukortartalom csökkenése figyelhető meg, aminek két oka van. Az egyik, a jelentősebb, az elleninzuláris hormonok hiánya. Ezt bizonyítja az a tény, hogy az adrenalin és a glukagon képes növelni a vércukorszintet ebben az időszakban. Az újszülöttek hipoglikémiájának másik oka, hogy a szervezetben lévő glikogénkészletek nagyon korlátozottak, és az az újszülött, akit a születés után néhány órával szoptatnak, felhasználja azokat. Az élet 5-6. napjára a cukortartalom megnő, de gyermekeknél viszonylag alacsonyabb marad, mint a felnőtteknél. A cukorkoncentráció növekedése a gyermekeknél az élet első éve után hullámszerűen jelentkezik (az első hullám - 6 éves korra, a második - 12 éves korra), ami egybeesik a növekedésük gyorsulásával és a szomatotrop hormon magasabb koncentrációjával. A glükóz oxidációjának fiziológiai határértéke a szervezetben 4 mg/(kg • perc). Ezért a glükóz napi adagjának 2-4 g/testtömegkg között kell lennie.

Hangsúlyozni kell, hogy a glükóz intravénás beadása során történő felhasználása gyermekeknél gyorsabb, mint felnőtteknél (ismert, hogy az intravénásan beadott glükózt a szervezet általában 20 percen belül felhasználja). Ezért a gyermekek szénhidrátterheléssel szembeni toleranciája magasabb, amit figyelembe kell venni a glikémiás görbék vizsgálatakor. Például a glikémiás görbe vizsgálatához átlagosan 1,75 g/kg terhelést alkalmaznak.

Ugyanakkor a gyermekeknél súlyosabb lefolyású a cukorbetegség, amelynek kezelésére általában inzulint kell alkalmazni. A gyermekeknél a cukorbetegséget leggyakrabban a különösen intenzív növekedés időszakaiban (az első és a második fiziológiai kiterjedés) észlelik, amikor gyakrabban figyelhető meg az endokrin mirigyek korrelációjának zavara (az agyalapi mirigy szomatotrop hormonjának aktivitása fokozódik). Klinikailag a gyermekeknél a cukorbetegség szomjúságérzettel (polidipszia), polyuriaval, fogyással és gyakran étvágynövekedéssel (polifágia) jelentkezik. A vércukorszint emelkedése (hiperglikémia) és a cukor megjelenése a vizeletben (glükózuria) észlelhető. Gyakori a ketoacidózis.

A betegség az inzulinhiányon alapul, ami megnehezíti a glükóz behatolását a sejtmembránokba. Ez a sejten kívüli folyadékban és a vérben lévő tartalmának növekedését okozza, valamint fokozza a glikogén lebomlását.

A szervezetben a glükóz többféleképpen is lebontható. Ezek közül a legfontosabbak a glikolítikus lánc és a pentózciklus. A glikolítikus lánc mentén történő lebomlás aerob és anaerob körülmények között is bekövetkezhet. Aerob körülmények között piruvósav, anaerob körülmények között pedig tejsav képződéséhez vezet.

A májban és a szívizomban a folyamatok aerob módon, az eritrocitákban anaerob módon, a vázizmokban intenzív munka során túlnyomórészt anaerob módon, nyugalmi állapotban pedig túlnyomórészt aerob módon zajlanak. Az aerob út gazdaságosabb a szervezet számára, mivel több ATP keletkezését eredményezi, amely nagy energiatartalékot hordoz. Az anaerob glikolízis kevésbé gazdaságos. Általánosságban elmondható, hogy a glikolízis révén a sejtek gyorsan, bár gazdaságtalanul, energiával láthatók el, függetlenül az oxigén "leadásától". A glikolízis lánc - Krebs-ciklus kombinációjában bekövetkező aerob lebontás a szervezet fő energiaforrása.

Ugyanakkor a glikolítikus lánc fordított áramlása révén a szervezet szénhidrátokat szintetizálhat a szénhidrát-anyagcsere köztes termékeiből, például piruvósavból és tejsavból. Az aminosavak piruvósavvá, α-ketoglutaráttá és oxálacetáttá történő átalakulása szénhidrátok képződéséhez vezethet. A glikolítikus lánc folyamatai a sejtek citoplazmájában lokalizálódnak.

A glikolízis lánc metabolitjainak és a Krebs-ciklus arányának vizsgálata gyermekek vérében meglehetősen jelentős eltéréseket mutat a felnőttekéhez képest. Az újszülött és az első életévben lévő gyermek vérszéruma meglehetősen jelentős mennyiségű tejsavat tartalmaz, ami az anaerob glikolízis prevalenciájára utal. A gyermek szervezete a tejsav túlzott felhalmozódását a laktát-dehidrogenáz enzim aktivitásának növelésével próbálja kompenzálni, amely a tejsavat piruvósavvá alakítja, majd beépül a Krebs-ciklusba.

A laktát-dehidrogenáz izoenzimek tartalmában is vannak különbségek. Kisgyermekeknél a 4. és 5. frakció aktivitása magasabb, az 1. frakció tartalma pedig alacsonyabb.

A glükóz egy másik, nem kevésbé fontos lebontási módja a pentózciklus, amely a glikolízis lánccal kezdődik a glükóz-6-foszfát szintjén. Az egyik ciklus eredményeként a 6 glükózmolekula egyike teljesen szén-dioxiddá és vízzé bomlik. Ez egy rövidebb és gyorsabb bomlási út, amely nagy mennyiségű energia felszabadulását biztosítja. A pentózciklus eredményeként pentózok is képződnek, amelyeket a szervezet nukleinsavak bioszintéziséhez használ. Valószínűleg ez magyarázza, hogy a pentózciklus miért nagy jelentőséggel bír a gyermekeknél. Kulcsenzime a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz, amely biztosítja a kapcsolatot a glikolízis és a pentózciklus között. Ennek az enzimnek az aktivitása 1 hónapos - 3 éves gyermekek vérében 67-83, 4-6 éves - 50-60, 7-14 éves - 50-63 mmol/g hemoglobin.

A glükóz pentózciklusának zavara a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz hiánya miatt a nem szferocitás hemolitikus anémia (az eritrocitopátia egyik típusa) alapját képezi, amely vérszegénységben, sárgaságban és lépmegnagyobbodásban nyilvánul meg. A hemolitikus kríziseket általában gyógyszerek (kinin, kinidin, szulfonamidok, egyes antibiotikumok stb.) szedése váltja ki, amelyek fokozzák ennek az enzimnek a blokkolását.

Hasonló klinikai kép figyelhető meg a hemolitikus anémia esetében a piruvát-kináz hiánya miatt, amely katalizálja a foszfoenolpiruvát piruváttá való átalakulását. Laboratóriumi módszerrel különböztetik meg őket, meghatározva ezen enzimek aktivitását az eritrocitákban.

A vérlemezkék glikolízisének zavara számos tromboszténia patogenezisének alapját képezi, amely klinikailag fokozott vérzékenységben nyilvánul meg normál vérlemezkeszám, de károsodott funkció (aggregáció) és ép véralvadási faktorok mellett. Ismert, hogy egy személy fő energia-anyagcseréje a glükóz felhasználásán alapul. A fennmaradó hexózok (galaktóz, fruktóz) általában glükózzá alakulnak át és teljesen lebomlanak. Ezen hexózok glükózzá alakítását enzimrendszerek végzik. Az átalakulást átalakító enzimek hiánya áll a gstaktozémia és a fruktozémia alapjául. Ezek genetikailag meghatározott enzimopátiák. Gstaktozémia esetén a galaktóz-1-foszfát-uridil-transzferáz hiánya áll fenn. Ennek eredményeként a galaktóz-1-foszfát felhalmozódik a szervezetben. Ezenkívül nagy mennyiségű foszfát kerül ki a keringésből, ami ATP hiányt okoz, károsítva a sejtek energiafolyamatait.

A galaktozémia első tünetei a gyermekek tejjel, különösen anyatejjel való táplálásának megkezdése után jelentkeznek, amely nagy mennyiségű laktózt tartalmaz, egyenlő arányban glükózt és galaktózt. Hányás jelentkezik, a testsúly rosszul növekszik (hipotrófia alakul ki). Ezután hepatosplenomegalia jelenik meg sárgasággal és szürkehályoggal. Ascites és a nyelőcső és a gyomor visszérének kialakulása is előfordulhat. A vizeletvizsgálat galaktozuriát mutat.

Galaktozémia esetén a laktózt ki kell zárni az étrendből. Speciálisan elkészített tejkészítményeket használnak, amelyekben a laktóztartalom jelentősen csökkentett. Ez biztosítja a gyermekek megfelelő fejlődését.

A fruktozémia akkor alakul ki, amikor a fruktóz a fruktóz-1-foszfát-aldoláz hiánya miatt nem alakul át glükózzá. Klinikai tünetei hasonlóak a galaktozémiához, de enyhébb mértékben jelentkeznek. Legjellemzőbb tünetei a hányás, az étvágy hirtelen csökkenése (akár étvágytalanságig), amikor a gyerekeknek gyümölcsleveket, édesített gabonapelyheket és püréket adnak (a szacharóz fruktózt és glükózt tartalmaz). Ezért a klinikai tünetek különösen súlyosbodnak, amikor a gyerekeket vegyes és mesterséges táplálásra helyezik át. Idősebb korban a betegek nem tolerálják az édességeket és a mézet, amely tiszta fruktózt tartalmaz. A fruktozuriát a vizeletvizsgálat során észlelik. Szükséges kizárni az étrendből a szacharózt és a fruktózt tartalmazó termékeket.