Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid NỘI DUNG I – ĐẠI CƯƠNG 1-ĐỊNH NGHĨA: Glucid bao gồm những hợp chất hữu cơ là monosacarid hay khi thủy phân cho ra MS hoặc dẫn xuất của MS. 2-PHÂN LOẠI : -Monosacarid (MS) là đơn vò cấu tạo của Glucid, không bò thủy phân. Thí dụ: glucose, fructose… -Disacarid (DS) do hai MS nối với nhau bằng liên kết glycosid. Ví dụ: maltose, lactose… -Oligosacarid (OS) gồm 3 đến 12 MS nối với nhau bằng liên kết glycosid, tùy theo số MS có trong phân tử, OS lại chia thành trisacarid, tetrasacarid… -Polysacarid (PS) chia 2 nhóm : . PS thuần: gồm nhiều MS cùng loại, Ví dụ: tinh bột, glycogen … . PS tạp : gồm nhiều MS khác loại, dẫn xuất của MS hoặc có thêm các chất khác như H 3 PO 4 , acid acetic. Ví dụ: mucopolysacarid, glycoprotein. 3-VAI TRÒ: Glucid chiếm khoảng 2% trọng lượng khô của động vật, là thức ăn chủ yếu của động vật, cung cấp nguồn năng lượng chủ yếu cho cơ thể tiến hành các chức năng khác, đóng vai trò tạo hình, tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất trong cơ thể như : Acid nucleic, protein tạp, glycoprotein… 4-SƠ LƯC CẤU TẠO : Monosacarid : do các nguyên tố C,H,O tạo thành gồm có 1 chức khử còn lại là chức Alcol công thức tổng quát : Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid vd : glucose viết theo công thức Haworth Disacarid : Do 2 MS nối với nhau vd : Maltose Polysacarid : ví dụ glycogen Gồm nhiều gốc glucose nối với nhau bằng liên kết α -1,4 glucosid và liên kết 1,6 glucosid ở nơi có phân nhánh. II – CHUYỂN HÓA GLUCID : 1- TỔNG QUÁT VỀ CHUYỂN HÓA GLUCID Ở ĐỘNG VẬT : 1.1 Nguồn gốc : Glucid chiếm một lượng lớn trong thức ăn hằng ngày. Nguồn Glucid chủ yếu là thực vật : tinh bột (gạo, ngô, khoai), sacarose (mía, củ cải đường), maltose (mạch nha), glucose (nho),…. hoặc từ động vật nhưng không nhiều : lactose (sữa), … 1.2 Sự tiêu hóa : Xảy ra chủ yếu ở ruột non, đặc biệt là tá tràng, nhờ các enzym tiêu hóa tương ứng thủy phân thành các đơn vò cấu tạo là MS, vì tinh bột chiếm lượng lớn nhất trong thức ăn Glucid nên sản phẩm tiêu hóa cuối cùng chủ yếu là glucose. Tinh bột α -amylase Maltose, OS,… Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid 2 2 2 2 H O maltase H O lactase H O sacarase H O isomaltase Maltose glucose + glucose Lactose galactose + glucose Sacarose fructose + glucose Isomaltose glucose + glucose → → → → 1.3 Sự hấp thụ : MS được hấp thụ từ ống ruột qua tế bào niêm mạc ruột non vào máu theo hai cơ chế : -Khuếch tán : từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp -Vận chuyển tích cực: nhờ sự phosphoryl hoá, MS nào khó phosphoryl hóa thì hấp thụ chậm, vận tốc hấp thụ của các MS từ dễ đến khó: galactose, glucose, fructose, pentose. Sự phối hợp của hai cơ chế này giúp sự tiêu hóa Glucid nhanh. Các MS hấp thu qua tế bào niêm mạc ruột non, qua tónh mạch cửa đến gan, ở gan máu chảy chậm, tế bào gan chuyển glucose thành glycogen, một số ít còn lại qua tónh mạch trên gan vào hệ tuần hoàn, đến cơ và các mô khác. Vận chuyển và chuyển hóa G sau hấp thu 1.4 Phân bố : -Dạng Glucid dự trữ cao nhất ở động vật là glycogen, tỉ lệ cao nhất ở gan (TB 2,5 – 5%, có khi 10 – 12% ở gan tươi) là dạng dự trữ chung cho toàn cơ thể. Cơ chứa 1 – 3% glycogen vì số lượng cơ lớn nên chứa lượng glycogen nhiều nhất gần bằng ½ tổng lượng glycogen của cơ thể. Glycogen trong cơ chỉ dự trữ cho riêng cơ mà thôi. Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid -Dạng Glucid vận chuyển trong các dòch chủ yếu là glucose: khoảng 15g ở dòch ngoại bào và 15g ở dòch trong tế bào. Glucose máu: 0,7 – 1,2 g/l, được vận chuyển và điều hòa liên tục. 2. SỰ THOÁI HÓA GLUCID Ở MÔ VÀ TẾ BÀO : Cơ chất của chuyển hóa Glucid là glucose dưới hai dạng tự do và kết hợp trong glycogen. Mốc chuyển hóa quan trọng là G-6P dạng hoạt hóa của glucose. Đặc điểm của chuyển hóa Glucid gồm nhiều quá trình chuyển hóa nhưng không tách riêng từng nhóm phản ứng hóa học rời nhau mà có sự liên quan, trùng lặp, thuận nghòch. Chuyển hóa Glucid liên quan với các chuyển hóa khác, trung tâm là con đường HDP. 2.1. thoái hóa Glucid theo con đường HDP : + Gồm 3 giai đoạn, 14 khâu phản ứng Giai đoạn 1: phosphoryl-hóa G và tạo thành HDP là F1,6-DP. Sự phosphoryl hóa có tác dụng hoạt hóa G và cần dùng ATP. Tính từ G tự do thì cần 2 ATP, nếu đi từ glycogen thì cần 1 ATP. Giai đoạn này có 2 enzym tham gia kiểm soát quá trình đường phân là hexokinase và đặc biệt là PFK-1. Giai đoạn 2 : giai đoạn oxy hóa, từ F1,6-DP đến pyruvat, tạo ATP và NADH,H + . -Fructose 1,6-DP bò cắt đôi thành 2 phosphoglyceraldehyd -Có sự phosphoryl-oxy hóa PGA tạo NADH,H + và liên kết phosphat giàu năng lượng được chuyển qua ADP tạo ATP -Giai đoạn 2 cho 2NADH,H + và 4 ATP, sản phẩm là pyruvat. Giai đoạn 3 : sự biến đổi tiếp theo của acid pyruvic trong điều kiện yếm khí (tiêu thụ NADH,H + tạo lactat) hoặc hiếu khí ( tạo H 2 O, CO 2 , ATP) + Năng lượng dự trữ phát sinh trong con đường HDP : - Tính từ phân tử glucose tự do thì được 38 ATP. - Tính từ 1 phân tử glucose trong glycogen thì được 39 ATP. + HDP được điều hòa ở 3 khâu : - Hexokinase : bò ức chế bởi G6P -PFK-1 : bò ức chế bởi ATP, Citrat; hoạt hóa bởi : F2,6-DP, AMP -Pyruvat kinase : ức chế bởi ATP, hoạt hóa bởi F1,6-DP Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid Sơ đồ thoái hóa glucid theo con đường HDP Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid 2.2 Thoái hóa theo con đường HMP : Hexose chỉ được phosphoryl hóa một lần tạo hexosemonophosphat (G 6 P), gồm hai giai đoạn: Giai đoạn 1 : oxy hóa trực tiếp G 6 P thành pentose phosphat Giai đoạn 2 : chu trình pentose gồm những phản ứng chuyển những mẩu 2C nhờ enzym transcetolase và những mẩu 3C nhờ enzym transaldolase. 3 G 6 P tạo thành 1PGA và 2F 6 P. + Đặc điểm con đường HMP : - Xảy ra ở bào dòch, cung cấp phần lớn NADPH,H + của TB, đặc biệt quan trọng ở gan và tuyến vú (tổng hợp acid béo), vỏ thượng thận (tổng hợp steroid) - Khi tế bào cần ribose 5P hơn là NADPH,H + thì PGA và F 6 P (lấy từ đường phân) tạo thành ribose 5P nhờ những phản ứng ngược của transcetolase và transaldolase. Sơ đồ thoái hóa G theo con đường HMP 2.3. Liên quan giữa HDP và HMP - PGA và F6P là những mốc liên quan. F6P có thể được đồng phân hóa thành G6P và 2PGA có thể biến thành F1,6DP rồi thành G6P. - Các sản phẩm của HDP (F6P, PGA…) có thể tạo pentose 5P theo những phản ứng không oxy hóa thuận nghòch isomerase Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid -Nếu nhu cầu ribose nhiều hơn nhu cầu về NADPH,H + đa số G6P biến thành F6P theo con đường HDP. Các transaldolase và transcetolase sẽ chuyển 2F6P và 1PGA thành 3 ribose phosphat theo chiều ngược của những phản ứng trong chu trình pentose. 3. SỰ TỔNG HP GLUCID : 3.1. Tổng hợp glycogen : - Glycogen synthase (GS) xúc tác sự gắn từng gốc glucose vào mạch glycogen bằng liên kết 1-4, tác dụng kéo dài mạch. Glucose được gắn vào từ dạng hoạt hóa UDPG (uridin diphosphat glucose) - Khi mạch glycogen được kéo dài khoảng 6-11 glucose thì enzym tạo nhánh amylo( α -1,4 → α -1,6)transglucosidase (AT) chuyển một đoạn gồm 5- 8 gốc G sang mạch bên cạnh bằng liên kết 1-6 tạo nên mạch nhánh mới. - Glycogen synthase không thể chuyển glucose từ UDP-G sang G tự do được, nó chỉ có thể kéo dài nhánh glycogen. Vì vậy, khi TB cạn kiệt glycogen thì cần có một đoạn glycogen gọi là đoạn mồi với sự tham gia của một protein đặc hiệu là glycogenin, nhóm OH của tyrosin của glycogenin là nơi gắn gốc glucose đầu tiên với sự xúc tác của glycogen synthase khởi đầu. 3.2 Tân tạo Glucid : Là sự tạo thành glucose và glycogen từ những chất không phải là Glucid: lactat, pyruvat, chất trung gian trong chu trình acid citric, glycerol, nhiều acid amin sinh đường. Glucose cung cấp nguồn năng lượng lớn cần thiết cho cơ thể. Nếu thức ăn không cung cấp đủ glucose cơ thể phải tạo glucose từ các chất khác. Tân tạo glucose quan trọng ở não và hồng cầu, vì nguồn năng lượng ở đó hầu như chỉ là glucose. Khi bò đói glycogen ở gan chỉ đủ cung cấp cho não khoảng nửa ngày. Do đó tân tạo glucose( từ acid amin do thoái hóa protein, từ glycerol do thoái hóa lipid ) là đặc biệt quan trọng trong thời gian đói hoặc hoạt động nhiều. 4- MỘT SỐ CON ĐƯỜNG CHUYỂN HÓA KHÁC : 4.1 Chuyển hóa fructose : Fructose được hấp thụ theo hệ tónh mạch cửa về gan được đường phân nhanh hơn là đối với glucose. Phần lớn chuyển hóa theo đường fructose-1-phosphat nhờ enzym fructokinase, một phần nhỏ thành F6P. Hai triosephosphat (PGA Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid và PDA) thoái hóa theo sự đường phân hoặc chủ yếu sẽ được chuyển thành glucose, glycogen. 4.2 Chuyển hóa galactose : Galactose được galactokinase xúc tác tạo thành Gal1P với sự có mặt của Mg 2+ và ATP. Gal1P chuyển thành G1P nhờ enzym GalUT (galactose1- phosphat uridyl transferase). Galactose là nguồn cacbon cho đường phân và tân tạo glucid nhờ phản ứng chuyển UDP-galactose thành UDP-glucose dưới tác dụng của enzym UHE (UDP-hexose-epimerase). UDP-galactose cung cấp F Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid galactose cho sự tổng hợp lactose ở tuyến sữa, glycoprotein, glycolipid… ở nhiều mô. - Aldose reductase (AlRe) có ở gan, thủy tinh thể, mô thần kinh, túi tinh. Trong trường hợp galactose huyết cao men này sẽ chuyển galactose thành galactitol gây đục thủy tinh thể. 5- ĐẶC ĐIỂM CHUYỂN HÓA GLUCID Ở CÁC MÔ : 5.1 Gan và cơ : • Gan : là bộ máy điều hòa, dự trữ và cung cấp glucose cho toàn cơ thể, gan nhận glucose từ máu để tổng hợp glycogen khi cơ thể có nhiều glucose cần dự trữ. Khi cơ thể cần G, glycogen bò phân hủy thành glucose nhờ sự phosphoryl phân (9/10 số glucose ở dạng G1P ) và bò thuỷ phân nhờ glucosidase(1/10 số glucose ở dạng tự do). G1P được đồng phân hóa thành G6P, G6P bò thủy phân thành glucose tự do nhờ glucose-6-phosphatase, G tự do vào máu và được di chuyển đến các mô. • Cơ : Cơ và mô khác chỉ có khả năng nhận glucose từ máu để tổng hợp glycogen dự trữ cho riêng chúng, không có khả năng cung cấp glucose cho máu vì không có enzym glucose-6-phosphatase. Glucose thoái hóa tạo năng lượng cho cơ hoạt động theo con đường HDP (hiếu khí và yếm khí). Khi cơ hoạt động nhiều cả hai con đường đều tăng lên nhưng đường yếm khí tăng nhiều hơn, tạo nhiều lactat. Lactat vào máu về gan, qua pyruvat tân tạo lại glucose, cung cấp tiếp glucose vào máu Galactitol Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid cho cơ hoạt động hoặc tái tạo glycogen dự trữ. Quan hệ chuyển hóa giữa gan và cơ được gọi là chu trình Cori (chu trình acid lactic ). Chu trình acid lactic 5.2 Mô thần kinh, não : Ở các tổ chức thần kinh và não, nguồn năng lượng sử dụng do quá trình thoái hóa glucose tự do trong máu theo đường hiếu khí là nguồn duy nhất. Trong trạng thái nghỉ ngơi, não vẫn sử dụng 20% lượng oxy dù nó chỉ chiếm 2% thân trọng. Điều này giải thích tại sao các tổn thương thần kinh thường xảy ra do hạ đường máu và sự nhạy cảm rất cao của não đối với trình trạng thiếu oxy. 5.3 Hồng cầu : Trong HC glucid chuyển hóa theo con đường HDP yếm khí với sản phẩm cuối cùng là lactat. Đồng thời có nhánh chuyển hóa tạo 2,3 diphosphoglycerat (2,3 DPG) và nhánh chuyển hóa theo con đường HMP tạo NADPH,H + - 2,3 DPG gắn vào Hb gây ra sự giảm ái lực của Hb đối với oxy, nó có tác dụng duy trì dạng khử của Hb, giúp HbO 2 nhả oxy. - Thiếu hexokinase khiến giảm lượng 2,3-DPG, và do đó làm tăng ái lực của Hb đối với oxy, giảm sự cung cấp oxy cho tế bào. - Thiếu pyruvat kinase gây ứ đọng 2,3-DPG, do đó làm giảm ái lực của Hb đối với oxy khiến HbO 2 dễ nhả oxy cho TB. - NADPH,H + phát sinh trong con đường HMP nhờ G6PD có tác dụng giữ glutathion ở dưới dạng khử do đó có tác dụng bảo vệ cấu trúc hồng cầu. Thiếu G6PD là bệnh di truyền đặc trưng bởi thiếu máu tan huyết do mất khả CO 2 , H 2 O [...].. .Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid năng khử độc những tác nhân oxy hóa (H 2O2 , những gốc tự do, peroxyd) hồng cầu dễ bò vỡ, bệnh nhân dễ bò những cơn tiêu huyết nặng sau khi uống một số thuốc có tính oxy hóa như thuốc sốt rét, sulfamide… III RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA GLUCID : 1.RỐI LOẠN DỰ TRỮ GLYCOGEN VÀ NHỮNG RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA CARBOHYDRATE DI TRUYỀN KHÁC: Glycogen... huyết, và các yếu tố tác động trước hết đến chức năng glycogen của gan và chuyển hóa Glucid ở cơ và các mô khác Hệ thống nội tiết điều hòa chính xác và nhanh chóng qua hệ thần Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid kinh trung ương, gồm 2 hệ thống đối lập nhau là hệ thống tăng đường huyết và hệ thống hạ đường huyết Adrenalin và glucagon : - Kích thích gan phân giải glucose vào máu - Adrenalin gắn vào... Glucose máu ↓, lactat ↑, acid uric↑, PH máu ↓ (nhiễm toan chuyển hóa) Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid Chẩn đoán: -Sinh thiết gan, ruột tìm sự khiếm khuyết của enzym 2 RỐI LOẠN GLUCOSE HUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN HORMON 2.1- Điều hòa đường huyết : - Trong cơ thể bình thường chuyển hóa Glucid vẫn được điều hòa theo nhu cầu cơ thể thể hiện quan trọng và rõ rệt nhất là sự điều hòa đường huyết - Bình thường... những rối loạn này 1.1 Các bệnh dự trữ Glycogen (Glycogenosis): Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid BỆNH TÍCH GLYCOGEN Ở GAN Các rối loạn gây gan to và giảm glucose huyết: + Bệnh ứ đọng Glycogen typ I: ( Bệnh von Gierke) Do một sự thiếu hụt Enzym Glucose-6-Phosphatase ở gan, thận và niêm mạc ruột, Enzym này xúc tác phản ứng chuyển G6P thành Glucose thiếu hụt Enzym này làm G6P không được chuyển. .. trương lực cơ và giảm họat Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid tính của phosphorylase kinase cơ Đây là dạng thiếu phosphorylase kinase do đột biến gen mã hóa các đơn vò dưới β , hoặc γ nằm trên NST 16q12-13 Thiếu phosphorylase kinase chuyên biệt cơ: Gây chứng chuột rút và myoglobin niệu khi tập luyện hay nặng hơn là yếu cơ và teo cơ, hoạt động của enzym bò giảm ở cơ và bình thường ở gan và tế bào... sử dụng ở cơ và glucose được hấp thu vào ngăn chặn sự phân giải lipid làm cơ thể phải lấy acid béo và thể keton ở cơ Có hai loại typ VII khác nhau: - Giảm trương lực cơ và yếu cơ ở chi khi còn rất bé và tiến triển thành liệt cơ có thể tử vong khi 4 tuổi - Xảy ra ở người lớn và tiến triển chậm, thường yếu cơ hơn là bò vọp bẻ hoặc tiểu Myoglobin Chẩn Đoán: Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid Phát... (GluT2), chất vận chuyển glucose qua màng tế bào gan, tụy, thận, niêm mạc ruột, dẫn đến rối loạn chức năng ống thận gần, giảm sử dụng glucose và galactose, ứ đọng glycogen ở gan, thận Bệnh hiếm, biểu hiện lúc 1 tuổi gồm các triệu chứng như suy nhược, còi Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid xương, bụng chướng do gan thận to ra Gen qui đònh GluT2 nằm trên NST 3q26, đột biến do một sự chuyển vò sớm Xét... quan tâm Việc hiểu rõ về chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid giúp chúng ta có một cái nhìn toàn diện hơn về những bệnh lý này, điều đó giúp ích rất nhiều trong việc chẩn đoán và điều trò Hiện nay với điều kiện cơ sở vật chất ngày càng tiến bộ, một số xét nghiệm hóa sinh mới đã được đưa vào sử dụng và ngày càng trở nên thông dụng đã góp phần không nhỏ trong công tác phát hiện và điều trò bệnh ... hợp Dễ bò bầm tím và chảy máu mũi do giảm chức năng ngưng tập và kết dính của TC Typ Ib có thêm đặc điểm giảm BCTT bệnh nhân thường bò loét miệng và loét niêm mạc ruột và có thể bò viêm đường ruột Xét nghiệm: - Giảm glucose huyết khi đói, nhiễm acid lactic - Enzym gan bình thường hay giống như bình thường dù gan to - Tăng acid uric máu, tăng lipid máu Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid - Tăng Triglycerid... ceton máu, lactat và acid uric máu bình thường -Dùng glucagon: 2 giờ sau một bữa ăn giàu glucid: glucose máu tăng .Sau một đêm đói có thể glucose máu không tăng -Creatin máu tăng hoặc có thể bình thường -Mô học gan: tế bào gan sưng phồng do glycogen và do các vách xơ Chẩn đoán: -Làm các thử nghiệm enzym ở gan và cơ + Bệnh ứ đọng Glycogen typVI: (bệnh hers) Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid Bệnh do . hoạt hóa bởi : F2,6-DP, AMP -Pyruvat kinase : ức chế bởi ATP, hoạt hóa bởi F1,6-DP Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid Sơ đồ thoái hóa glucid theo con đường HDP Chuyển hóa và rối loạn chuyển. khi uống một số thuốc có tính oxy hóa như thuốc sốt rét, sulfamide… III. RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA GLUCID : 1.RỐI LOẠN DỰ TRỮ GLYCOGEN VÀ NHỮNG RỐI LOẠN CHUYỂN HÓA CARBOHYDRATE DI TRUYỀN KHÁC: Glycogen. glucose. Phần lớn chuyển hóa theo đường fructose-1-phosphat nhờ enzym fructokinase, một phần nhỏ thành F6P. Hai triosephosphat (PGA Chuyển hóa và rối loạn chuyển hóa glucid và PDA) thoái hóa theo sự