Глюкуроновый путь обмена глюкозы

Схематически глюкуроновый путь представлен на рис.5.18.

Рис. 5.18. Глюкуроновый путь обмена глюкозы

Начальный этап пути аналогичен реакциям синтеза гликогена. Далее УДФ-глюкоза окисляется дегидрогеназой в УДФ-глюкуроновую кислоту, которая, теряя УДФ, превращается в глюкуроновую кислоту. В следующей реакции глюкуроновая кислота восстанавливается НАДФ-зависимой дегидрогеназой до L-гулоновой кислоты. Последняя в организме человека, приматов, морских свинок и некоторых птиц окисляется до 3-кетогулоновой кислоты, которая, декарбоксилируясь, превращается в L-ксилулозу. В организме большинства животных гулоновая кислота служит предшественником витамина С.

Ксилулоза может включаться в пентозофосфатный путь обмена углеводов, однако только в виде D-изомера. Изомеризация L-формы в D-форму осуществляется НАДФ-зависимыми дегидрогеназами через стадию образования спирта ксилитола. При отсутствии этих ферментов в моче резко увеличивается концентрация L-ксилулозы – синдром идиопатической пентозурии (довольно редкое наследственное заболевание).

Значение глюкуронового пути. В клетках организма глюкуроновая кислота используется для синтеза глюкозаминогликанов (гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфатов, гепарина). УДФ-глюкуроновая кислота, связывая продукты метаболизма (например, стероидные гормоны) и чужеродные вещества (лекарственные препараты и другие ксенобиотики) в виде водорастворимых глюкуронидовлегко экскретируется с желчью и мочой.

NB! Фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу

Фруктоза образуется в кишечнике при гидролизе сахарозы сахаразой; кроме того, в состав фруктов и меда входит свободная фруктоза, которая легко всасывается. Поступая с током крови в различные органы, фруктоза подвергается следующим превращениям.

1. Фосфорилируется гексокиназой с образованием фруктозо-6-фосфата, который изомеризуется в глюкозо-6-фосфат – центральный метаболит обмена глюкозы. У человека фруктоза в свободном, т.е. нефосфорилированном виде, находится только в семенной жидкости.

2. Фосфорилируется фруктокиназой (в печени) с образованием фруктозо-1-фосфата, который расщепляется альдолазой В на триозы.

При врожденном недостатке фруктокиназы нарушается образование фруктозо-1-фосфата. В связи с блоком этого фермента возможно протекание только реакции, катализируемой гексокиназой, но она имеет низкое сродство к фруктозе (высокое значение К_M к фруктозе), поэтому фруктоза накапливается в крови и выделяется с мочой(почечный порог для фруктозы низок) – эссенциальная фруктозурия.

При недостаточности альдолазы В (фруктозо-1-фосфат-альдолазы) в тканях накапливается фруктозо-1-фосфат, являющийся ингибитором альдолазы А. Дефект альдолаз приводит к нарушениям реакций гликолиза и глюконеогенеза.

Рис.5.19.Пути использования фруктозы:

1-гексокиназа; 2-фруктокиназа; 3-фосфофруктокиназа-1; 4-альдолаза В; 5-альдолаза А; 6-триозокиназа; 7-албдоредуктаза

Клинически недостаточность альдолаз проявляется гипогликемией после приема содержащей фруктозу пищи, в том числе сладких блюд, так как в них кладут сахар (сахарозу). Для гипогликемического синдрома характерны рвота через 30 мин после приема пищи, холодный пот, судороги, боль в животе, понос. При длительном потреблении небольших количеств фруктозы наблюдаются увеличение печени, общая гипотрофия.

При исключении фруктозы и сахарозы из рациона неблагоприятные симптомы исчезают.

3. Восстанавливается в сорбитол сорбитолдегидрогеназой (см восстановительный путь обмена глюкозы).

Обмен галактозы.

Галактоза входит в состав молочного сахара лактозы. В печени галактоза фосфорилируется галактокиназой с образованием галактозо-1-фосфата. Следующая реакция катализируется уридилтрансферазой, переносящей УДФ от УДФ-глюкозы на галактозо-1-фосфат. Наконец, УДФ-галактоза эпимеризуется эпимеразой в УДФ-глюкозу, которая может превращаться в глюкозо-1-фосфат ферментом пирофосфорилазой.

Гликогеновые болезни

Гликогеновые болезни относятся к наследственным нарушениям обмена. Они делятся на две основных группы.

1. Гликогенозы – развиваются в результате недостаточной активности или отсутствия ферментов, ответственных за распад гликогена.

2. Агликогенозы – результат недостаточности ферментов синтеза гликогена.

Гликогенозы – болезни накопления. В зависимости от места дефекта того или иного фермента распада гликогена гликогенозы подразделяются на несколько типов. Из них наиболее распространен I тип (болезнь Гирке) – результат недостаточности глюкозо-6-фосфатазы. Клетки печени и почек заполнены гликогеном, введение адреналина или глюкагона не вызывает повышения уровня глюкозы в крови, гипогликемия натощак, особенно после сна; у таких людей развивается гепатомегалия и нарушаются функции печени и почек.

II тип (болезнь Помпе) – отсутствие лизосомальной a-(1—4) и a(1—6)-глюкозидазы (кислой мальтазы), . Отмечается генерализованное поражение всех органов.

III тип (лимитдекстриноз, болезнь Форбса, или болезнь Кори) – дефект деветвящегофермента (амило-1,6-гликозидазы). В печени и мышцах накапливается характерный разветвленный полисахарид (остаточный (лимит) декстрин).

IV тип (амилопектиноз , болезнь Андерсен) – дефект фермента ветвления. Структура молекулы гликогена представлена очень короткими ветвями. Обычно заканчивается летальным исходом в первый год жизни из-за сердечной или печеночной недостаточности.

Vтип (болезнь Мак-Ардля) –недостаточность мышечной фосфорилазы. У больных снижена выносливость к физическим нагрузкам; хотя мышечные клетки и заполнены гликогеном (до 4 % от массы мышц), после физической нагрузки лактат в крови не обнаруживается.

VI тип (болезнь Херса) – недостаточность фосфорилазы в печени. Структура гликогена при этом не нарушена. У таких больных развивается гепатомегалия.

Имеются и другие разновидности гликогенозов, связанные с недостаточностью ферментов обмена гликогена и глюкозы: болезнь Таруи (VII тип) – недостаточность фосфофруктокиназы в мышцах и эритроцитах, болезнь Томпсона (VIII тип) –недостаточность ингибиторов фосфогексоизомеразы, болезнь Хага (IX тип) – недостаточность киназы фосфорилазы b.

При агликогенозах в результате нарушения синтеза гликогена страдают энергетические ресурсы клетки.