糖代谢紊乱.ppt

1,第四章糖代谢紊乱,蚌埠医学院生化与分子生物学教研室,P75-99,2,教学目标,教学时数4学时,掌握糖尿病血糖代谢异常的机制及生化检测意，OGTT试验及临床意义。熟悉糖尿病监控的长期指标。了解血糖检测的方法，其他导致血糖异常的疾病。,3,第一节血糖及血糖浓度的调节,4,糖的生理功能,1.氧化供能,如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。,3.作为机体组织细胞的组成成分,这是糖的主要功能。,2.提供合成体内其他物质的原料,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,5,糖代谢的概况,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖+NADPH+H+,淀粉,H2O及CO2,6,一、血糖其来源与去路,1.血糖的定义：血液中的葡萄糖。正常人空腹血糖为3.89-6.11mmol/L2.血糖的来源：（1）饮食中的糖（2）肝糖原的分解（3）糖异生作用,7,3.血糖的去路,1.氧化供能2.合成糖原3.转变成非糖物质4.转变成其它糖及衍生物5.随尿排出,8,当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。,肾糖阈的定义,9,血糖,血糖来源和去路,随尿排出,10,三、血糖浓度的调节,（一）神经系统的调节作用神经系统通过下丘脑和自主神经对所控制的激素的分泌，影响血糖来源与去路中的关键酶的活性，实现对血糖的调控。下丘脑的腹内侧核和外侧核具有相反效应，它们分别通过内脏神经和迷走神经，引起激素的释放，或直接作用于肝而发挥调控作用。,11,12,（二）激素的调节作用,调节血糖浓度的激素可分为两大类：降低血糖的激素1、胰岛素(Insulin)化学:胰岛细胞合成分泌的一种蛋白类激素，MW：6000，含51个氨基酸残基，有A、B两条肽链。,13,人类胰岛素与许多动物来源胰岛素在免疫学和生物学活性上有相似性。,14,合成：核糖核蛋白体前胰岛素原(102aa)胰岛素(51aa)信号肽(16aa)C肽(31aa)95%胰岛素原(86aa)4个碱性aa5%胰岛素原,15,释放:(1)刺激胰岛素分泌的因素:高血糖(主要)、氨基酸、胃肠的激素、药物等。(2)抑制胰岛素分泌的因素:低血糖(主要)、生长抑素、各种药物等。降解：肝脏（主要）、肾。,16,胰岛素作用：（1）促进肌肉、脂肪组织细胞膜对葡萄糖通透性，使血糖容易进入细胞内（肝脑例外）（2）促进肝葡萄糖激酶活性，使血糖易进入肝细胞内合成肝糖原（3）促进糖氧化分解（4）促进糖转变成脂肪（5）抑制糖异生,17,2、胰岛素样生长因子（insulinlikegrowthfactorsIGF）IGF结构上与胰岛素相似，具有类似于胰岛素的代谢作用和促生长作用。IGF：细胞生长和分化的主要调节因子IGFIGF：生理作用尚不清楚测定IGF浓度可评价生长激素的缺乏和过量，监测机体的营养状况。,18,升高血糖的激素,1、胰高血糖素：胰岛细胞分泌含29个氨基酸残基的多肽。促进肝糖原分解和糖异生及酮体生成作用：促进脂肪动员,19,2、肾上腺素肾上腺髓质分泌的儿茶酚胺类激素促进肝糖原分解，升高血糖。作用刺激胰高血糖素的分泌，抑制胰岛素分泌。,20,3、生长激素促进糖糖异生和脂肪分解作用拮抗胰岛素的促组织摄取血糖作用4、皮质醇促进糖异生和糖原分解作用促进脂肪和蛋白分解,21,（三）肝的调节作用,肝从器官水平通过各种酶对血糖进行调节，具有双向调控功能，包括肝糖原的合成与分解，糖的异生和转化等。,22,第二节糖尿病,一、高糖血症（一）定义：高血糖症（hyperglycemia）:空腹血糖高于正常上限6.1mmol/L(130mg/dl)，血糖高于肾糖阈9.0mmol/L(160mg/dl)，则出现糖尿。（二）分类：生理性和病理性两种。,23,1.生理性高血糖和糖尿均为一时性的，可见于：,（1）饮食性的高血糖和糖尿（2）情感性的高血糖及糖尿（3）肾性糖尿2.病理性的高血糖和糖尿多见于糖尿病。患者出现持续性高血糖和糖尿。,24,二、糖尿病的定义与分型,（一）定义：糖尿病(diabetesmellitus)是一组由于胰岛素分泌不足或(和)胰岛素作用低下而引起的代谢性疾病，其特征是高糖血症。（二）典型症状多尿、多饮、多食、体重减轻。(三)分类分型,25,糖尿病的病因学分类（2001年）1型糖尿病（胰岛的细胞破坏，常导致胰岛素绝对不足）免疫介导特发性。2型糖尿病(定义的范围可从显著胰岛素抵抗伴胰岛素相对不足，到显著胰岛素分泌不足伴胰岛素抵抗)。其他特殊类型的糖尿病细胞功能的遗传性缺陷12号染色体HNF-1（MODY3）、7号染色体葡萄糖激酶（MODY2）、20号染色体HNF-4、（MODY1）、线粒体DNA、其他。胰岛素作用遗传性缺陷A型胰岛素抵抗、妖精貌综合征、Rabson-Mendenhall综合征、脂肪萎缩性糖尿病、其他。胰腺外分泌性疾病胰腺炎、外伤及胰腺切除、肿瘤、囊性纤维化病、血色病、纤维钙化性胰腺病变、其他。,26,内分泌疾病肢端肥大症、库欣综合征、胰高血糖素瘤、嗜铬细胞瘤、甲状腺功能亢进、生长抑素瘤、醛固酮瘤、其他。药物和化学品所致吡甲硝苯脲（vacor）、戊双脒（pentamidine）、烟酸（nicotinicacid）、糖皮质激素、甲状腺素、二氮嗪（diazoxide）、肾上腺素受体激动剂、噻嗪类利尿剂、苯妥因钠（dilantin）、干扰素、其他。感染风疹、巨细胞病毒、其他。少见的免疫介导性糖尿病Stiffman综合症、抗胰岛素受体抗体、其他。其他可能伴有糖尿病的遗传综合症Down综合征、Klinefelter综合征、Turner综合征、Worfram综合征、Friedreich共济失调、Huntington舞蹈病、Laurence-Moon-Biedel综合征、强直性肌营养不良、卟啉病、Prader-Willi综合征、其他。妊娠期糖尿病（GDM）,27,三、几种类型糖尿病的主要特点,(一)1型糖尿病1、免疫介导糖尿病1）病因：由于胰岛细胞的破坏（自身免疫机制引起的）引起胰岛素的绝对不足，且具有酮症酸中毒倾向。,28,导致1型糖尿病发生的自身免疫反应与病人的基因易感性及环境因素有关。当具有易感基因的个体（如HLADQB1*0302，DQB1*0201）在受到某种病毒感染或某些细胞毒性物质的破坏后，即使仅有少部分的细胞受到轻微损伤，仍可由此而激发针对自身细胞的免疫攻击反应。,29,2）主要特征：胰岛素的绝对不足胰岛细胞胞浆抗体胰岛素自身抗体存在自身抗体谷氨酸脱羧酶自身抗体酪氨酸酸化磷酸酶自身抗体（IA-2、IA-2）,30,3）特点：常见于青少年。起病较急。血浆胰岛素及C肽含量低，糖耐量曲线呈低平状态。细胞的自身免疫性损伤是重要的发病机制，多可检出自身抗体（ICA、IAA和GAD）。对胰岛素治疗敏感。易发生酮症酸中毒。遗传因素在发病中起重要作用，特别与HLA某些基因有很强的关联,31,2、特发性1型糖尿病,具有1型糖尿病表现，但病因中缺乏自身免疫反应的证据，也无HLA基因型相关特点。多见于非裔及亚裔。,32,（二）2型糖尿病,这类患者表现为胰岛素抵抗，即胰岛细胞对胰岛素不敏感，胰岛细胞的功能减退是发病的关键。无自身免疫损伤2型DM有很强的遗传倾向性，涉及多种基因可能包括多种不同的病因大约占糖尿病总数的90-95%,33,2型DM的发生与年龄、肥胖、慢性炎症和缺乏体育锻炼等环境因素有关。尤其好发生在既往有妊娠期糖尿病、高血压以及血脂紊乱者。,34,特点：典型病例常见肥胖的中老年成人。起病较慢、症状较轻，体检时发现。病人可通过控制饮食使症状减轻。血浆中胰岛素含量绝对值并不降低，但在糖剌激后呈延迟释放。ICA等自身抗体呈阴性。单用口服降糖药一般可以控制血糖，不适于用胰岛素治疗。发生酮症酸中毒的比例不如1型糖尿病；有遗传倾向，但与HLA基因无关。,35,（三）特殊类型的糖尿病,1、基因遗传性缺陷（细胞、胰岛素受体基因）。2、胰腺疾病（包括胰腺的炎症、肿瘤、感染、损伤和胰切除等）。3、内分泌疾病所致：肢端肥大症、嗜铬细胞瘤、甲状腺功能亢进、4、药物和化学品所致：糖皮质激素、甲状腺素、苯妥因钠、干扰素等。5、感染（风疹、巨细胞病毒）。6、其它。,36,（四）妊娠期糖尿病（GDM）,GDM：指在妊娠期间任何程度的糖耐量减退或糖尿病发作，不论是否使用胰岛素治疗，也不论分娩后这一情况是否持续。,37,四、糖尿病的主要代谢紊乱,（一）糖代谢紊乱高血糖和糖尿（二）脂类代谢紊乱高血脂、酮症酸中毒。（三）体重减轻和生长迟缓（四）微血管、神经病变和白内障的发生,38,由于胰岛素的绝对或相对不足，胰岛素/胰高血糖素比值，机体组织不能有效地摄取和利用血糖，葡萄糖在肝、肌肉和脂肪组织的利用，肝糖原降解和糖异，引起血糖。血糖过高可经肾排出，当肾功能障碍时，引起糖尿，并产生渗透性利尿，严重甚至可引起脑细胞脱水，出现高渗性高血糖昏迷，其死亡率高于糖尿病酮症酸中毒。,（一）糖代谢紊乱高血糖和糖尿,39,胰岛素/胰高血糖素,脂肪分解甘油三酯,LPL活性,酮症酸中毒,血中VLDL、CM清除,高VLDL、CM血症,FFA,VLDL,高VLDL血症,脂肪肝,动脉粥样硬化,酮体生成,（二）脂类代谢紊乱高血脂、酮症酸中毒,肝,血浆胆固醇,升血糖激素,HMG-CoA还原酶,肝,40,（三）体重减轻和生长迟缓,胰岛素是以促进合成代谢为主的储存激素，胰岛素分泌不足时，体内蛋白质合成，分解代谢，可导致机体出现负氮平衡。,41,（四）微血管、神经病变和白内障的发生。,长期高血糖可使蛋白质发生非酶促糖基化反应，糖基化蛋白质分子与未被糖化的分子互相结合交联，使分子不断加大，进一步形成大分子的糖化产物，这种反应多发生在那些半寿期较长的蛋白质分子上，如胶原蛋白、晶体蛋白、髓鞘蛋白和弹性硬蛋白等，引起血管基底膜增厚、晶体浑浊变性和神经病变等病理变化。由此引起的大血管、微血管和神经病变，是导致眼、肾、神经、心脏和血管等多器官损害的基础。,42,糖尿病时，脑细胞中的葡萄糖含量随血糖浓度上升而增加。葡萄糖在脑细胞中依次转化为山梨醇和果糖，它们不能被脑细胞利用，又不易溢出脑细胞，从而造成脑细胞内高渗，引起脑水肿。,43,五、糖尿病的诊断及其实验室检测指标,(一)糖尿病诊断标准(2001年)（1）空腹血糖浓度7.0mmol/L（2）出现糖尿病症状加上随机血浆葡萄糖浓度11.1mmol/L；（3）OGTT2h血浆葡萄糖11.1mmol/L,需要注意两点：一是不能忽视餐后血糖，因为它对糖尿病的早期诊断意义更大；二是尿糖阳性仅作为糖尿病的诊断线索，不能作为诊断依据。,44,（二）血糖的测定最常用的方法之一1.取样方式：血浆、血清、毛细血管血（全血测定）一般采用空腹血样本，取血后迅速分离细胞成分，并及时测定血糖。抗凝剂：草酸钾氟化钠（2mg/dl可在24h阻止葡萄糖酵解）,45,2.结果判定：,参考范围：3.896.11mmol/LFBS7.0mmol/L，诊断为DM随机BS11.1mmol/L，诊断为DMFBS:6.117.0mmol/L可疑，进一步检查餐后2h血糖7.8mmol/L，可怀疑DM,46,3.测定方法：,（1）化学法：如邻甲苯胺法（2）酶法：a.已糖激酶法参考方法b.葡萄糖氧化酶过氧化物酶比色法（GODPOD法）推荐方法,47,（三）尿糖的测定,正常人24h由尿排出的葡萄糖0.5g，在常规尿糖检测时为阴性。只有当血糖浓度高于8.99.9mmol/L(160180mg/dl)，超过肾小管重吸收能力时，尿糖试验才为阳性。尿糖测定一般不需要准确定量，定性测定即可定性实验分为（1）化学法：斑氏试剂法（2）酶法：试纸法,P87,48,（四）口服葡萄糖耐量试验（oralglucosetolerancetest,OGTT),OGTT:是一种葡萄糖负荷试验，当一次口服大量葡萄糖后，在其后2h内4次测定血糖含量，用以了解机体对葡萄糖的调节能力的试验，称之为OGTT。,49,1.OGTT的适应症,（1）空腹血糖浓度在6.17.0mmol/L且疑为糖尿病患者（2）诊断为妊娠性DM（3）诊断糖耐量减退（4）临床上出现肾病、神经病变和视网膜病而又无法作出合理解释者。,50,2.OGTT的标准化,（1）病人准备：a.正常饮食，正常活动，试验前3天，每日饮食含糖不低于150g。b.试验前三天停服影响糖代谢的药物（咖啡因、速尿、氟哌啶）。c.试验前应空腹1016h。d.试验前和试验中，病人精神和身体都处于休息状态。e.整个试验期间，不可吸烟、喝咖啡和进食等。,51,（2）葡萄糖负荷量,成人将75g葡萄糖溶于250ml的温开水中，于5min内饮入；妊娠妇女用量为100g；儿童按1.75g/kg体重给予，最大量不超过75g,同样于5min内服完。,52,（3）标本的收集,试者在服糖前静脉抽血测空腹血糖。服糖后，每隔30min抽血样一次，共4次。若疑为反应性低血糖症的病例，可酌情延长抽血时间（口服法延长至6h）。于抽血同时，每隔1h留取尿液作尿糖试验。,53,3.参考值,（1）空腹血糖6.11mmol/L（2）口服葡萄糖后3060min达高峰，峰值不超过10mmol/L（3）2hPG7.8mmol/L每次尿糖试验均为阴性。,54,4.临床意义：,书41页图33葡萄糖耐量曲线,55,（1）糖尿病性糖耐量,a.空腹血浆葡萄糖浓度7.0mmol/Lb.葡萄糖峰值超过11.1mmol/L；尿糖（）c.延迟（2h以后）回复到空腹水平。此时重要的判断指标是服糖后2h血糖浓度仍然高于空腹水平。DM患者糖耐量曲线的最大特征是耐糖曲线延迟恢复到空腹水平。,56,（2）耐量受损(减退),常见于无症状的糖尿病（亚临床型），表现为轻度耐糖量降低，空腹血糖可低于7.0mmol/L，但口服葡萄糖后，30min、60min、90min、血糖水平可11.0mmol/L，特别是2h后血糖水平仍在7.811.1mmol/L者，追踪随访几年后，其转归为：1/3正常，1/3糖耐量受损，1/3DM,57,（3）耐量增高型,其特点:为空腹血糖浓度正常或低于正常。服糖后，血糖浓度在整个试验期间变化不大，不见血糖浓度以正常形式增高，呈平坦型耐量曲线。可见于:粘液性水肿、肾上腺皮质功能减退、垂体功能减退、胃排空延迟以及小肠吸收不良等。,58,（4）贮存延迟型糖耐量,此类曲线特点为空腹血糖浓度正常，服糖后血糖急剧升高，峰值出现早，30min达最高峰（10mmol/L），然后急剧下降，2h值又低于空腹血糖水平。此种情况常见于胃切除或严重肝病等。,59,（5）空腹血糖受损,其表现为:血浆FPG7.0mmol/L2hPG7.8mmol/L,60,（四）糖化蛋白的测定,测定糖化蛋白可为较长时间段的血糖浓度提供回顾性评估，而不受短期血糖浓度波动的影响。因此，糖化蛋白浓度主要用于评估血糖控制效果，并不用于糖尿病的诊断。,61,糖化血红蛋白（glycatedhemoglobin,GHb）：在红细胞生存期间，HbA与血中已糖（主要是葡萄糖）缓慢、连续的非酶促反应产物，为HbA合成后化学修饰的结果。形成特征：形成是不可逆的。浓度与红细胞寿命(120天)和该时期内血糖平均浓度有关。,1、糖化血红蛋白,62,临床应用：目前测定糖化血红蛋白，只反映糖尿病患者过去68周平均血糖浓度。可作为评估血糖控制情况的可靠的实验室指标，它是DM长期监控的良好指标。,63,2、果糖胺,果糖胺是血浆蛋白酮胺的普通命名。酮胺：血浆清蛋白和其他蛋白与葡萄糖发生非酶促糖基化反应生成。所有糖化清蛋白都是果糖胺，测定果糖胺主要是测定糖化清蛋白。清蛋白的产生比血红蛋白快（T1/2：20天），糖化清蛋白的浓度反映的是近23周血糖平均浓度，是DM近期控制的一个指标。,64,3、糖化终末产物（AGE）,非酶促作用使葡萄糖与长寿命蛋白质（如胶原）相连，产生不可逆的AGE。Hb-AGE提供一种比糖化血红蛋白更长期的糖尿病控制指标。,65,（五）胰岛素、胰岛素原和C肽的测定,胰岛素、胰岛素原和C肽的合成,66,胰岛素的一级结构,（fig3-4，p43）,67,1、胰岛素测定测定方法：放射免疫分析、ELISA、化学发光等。临床意义：评估空腹低血糖的分类预测评估胰岛细胞活性研究胰岛素抵抗机制,68,、胰岛素原它是胰岛素的前体及贮存形式，其生物学活性仅为胰岛素的10。血中量少（胰岛素3%），半寿期长（胰岛素23倍）临床意义：诊断细胞肿瘤家族性高胰岛素原血症确定胰岛素分析的交叉反应,69,3、C肽特点：没有生物学活性和胰岛素等摩尔数分泌入血循环半寿期更长（35分钟）禁食后其浓度比胰岛素高510倍降解主要在肾脏，在肝脏代谢可忽略。,70,测定C肽浓度水平比测定外周血胰岛素浓度更好反映胰岛-细胞生成和分泌胰岛素的能力。临床意义：主要用于评估空腹低血糖评估胰岛素分泌监测胰腺手术效果,71,（六）其它检测项目,1.尿中酮体2.血脂的测定3.血气分析4.血清电解质的测定5.血、尿渗透压的测定,72,第三节低血糖症,73,一、定义：低血糖症(hypoglycaemia):是指空腹血糖浓度低于某一极限，临床出现一系列因血糖浓度太低引起的症候群。一般认为空腹血糖浓度低3.333.89mmol/L称为低血糖。,74,二、病因：,血糖的来源小于去路：（1）激素效应：a.胰岛素过剩，指糖尿病病人胰岛素治疗用量过度；胰岛素分泌过多如胰岛素瘤、胰岛素增生症等；b.皮质醇缺乏，如阿狄森病；c.ACTH缺乏；d.生长激素缺乏。（2）肝病变：a.肝糖原过度消耗如长期饥饿空腹、剧烈运动或高烧病人，严重肝细胞损害和急性药物中毒等。b.肝糖原释放受损，主要见于遗传性缺陷病如G6P酶缺乏所到的型糖原贮积病。,75,三、临床症状,饥饿感，四肢无力，面色苍白，心慌，出冷汗，头昏，倦怠，严重量肢体与口周麻木，记忆减退和运动不协调甚至意识丧失。四、诊断：根据临床症状及测血中糖浓度即可确定。,76,五、临床分类法,（一）新生儿婴儿低血糖症（二）成人空腹低血糖（三）餐后低血糖（四）无症状低血糖,77,餐后低血糖的诊断程序,78,第四节糖代谢的先天性异常,一、糖原代谢先天性异常最常见的是糖原贮积病糖原贮积病（glycogenstoragediseases）:由于糖原合成和分解异常，使糖原在细胞中过多贮积或糖原分子异常，可有低血糖的遗传性疾病。最常见的糖原贮积症是型糖原贮积症。检测方法：肝或肌肉的活检标本测特异酶活性。,79,各类糖原贮积病及其临床体征,80,二、糖分解代谢途径的先天异常,（一）丙酮酸激酶（PK）缺乏病在糖酵解过程中，丙酮酸激酶催化磷酸醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸，同时产生ATP，是酵解途径产生ATP的反应之一，PK缺乏将导致成熟红细胞缺乏ATP，进而发生溶血。实验室检查：自身溶血试验阳性。,81,（二）丙酮酸脱氢酶复合物缺乏症,丙酮酸脱氢酶复合物由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶及NAD、FAD、CoASH、焦磷酸硫胺素、硫辛酸三个酶、五个辅助因子组成。其氧化的丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A的反应是糖进入三羧酸循环、彻底氧化成CO2和水、产生大量ATP的关键。该酶复合物中各种亚基的先天性缺陷，都可使丙酮酸不能继续氧化产生ATP，使儿童脑组织不能有效地利用葡萄糖供能，进而影响了儿童大脑的发育和功能，严重者可导致死亡。丙酮酸不能进一步氧化，致使患儿血液中乳酸、丙酮酸和丙氨酸的浓度显著升高，出现慢性乳酸中毒。检查：皮肤成纤维细胞培养并进行酶学测定,82,（三）磷酸果糖代谢异常,由于酶的遗传性缺陷，造成