Chuyển hóa glucid

CHUYỂN HÓA GLUCID 1. ĐẠI CƯƠNG Chuyển hóa glucid là một trong những quá trình chuyển hóa quan trọng của cơ thể sống, chủ yếu cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động. Glucid đảm bảo từ 60-70% nhu cầu năng lượng của người (tức là chiếm 60-70% số calo của khẩu phần ăn). Glucid là thành phần cấu tạo của một số chất quan trọng về mặt sinh học như acid nucleic, glycoprotein, glycolypid, một số enzym, những chất này tham gia cấu tạo tế bào của các mô và tham gia vào nhiều quá trình hoạt động của cơ thể (yếu tố đông máu, màng sinh học, thành phần trung gian của nhóm máu, globulin miễn dịch, hormone...). chuyển hóa glucid còn tạo ra nhiều sản phẩm chuyển hóa trung gian quan trọng, liên quan với sự chuyển hóa các chất khác trong cơ thể như chuyển hóa lipid, acid amin và acid nucleic. 2. SỰ TIÊU HÓA, HẤP THỤ VÀ NHU CẦU GLUCID 2.1. Sự tiêu hóa Quá trình tiêu hóa glucid từ thức ăn (tinh bột, glycogen, disaccarid...) nhờ sự thủy phân của các enzym hệ tiêu hóa : - Amylase của nước bọt, dịch tụy sẽ thủy phân các liên kết a 1-4 glucosid của phân tử tinh bột, glycogen tạo thành sản phẩm của glucid là disaccarid, monosaccarid. - Disaccaridase có mặt ở màng ngoài tế bào thành ruột, thủy phân các disaccarid tạo thành các monosaccarid. Sản phẩm thủy phân cuối cùng của glucid là các monosaccarid chủ yếu là các glucose và một số ít là fructose, galactose... 2.2. Sự hấp thụ glucid - Sản phẩm thủy phân glucid thức ăn là các monosaccarid được hấp thụ qua tế bào niêm mạc ruột thường xảy ra ở phần đầu ruột non, qua tĩnh mạch cữa đến gan. Ở gan, một phần glucose được gan sử dụng một phần dự trử dưới dạng glycogen, phần còn lại qua tĩnh mạch cữa trên gan vào máu để cung cấp glucose cho cơ, thần kinh, hồng cầu và các mô khác sử dụng. - Sự hấp thụ các monosaccarid xãy ra ở phần đầu ruột non với tốc độ khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo và nồng độ của chúng, theo thứ tự là : galactose, glucose, fructose, mannose, pentose. Sự hấp thụ này xãy ra theo hai cơ chế : - Cơ chế khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp, xảy ra với một số monosaccarid như arabinose, mannose, fructose. - Cơ chế vận chuyển tích cực nhờ sự phosphoryl hóa xảy ra với một số monosaccarid như glucose, galactose, các monosaccarid được vận chuyển qua màng tế bào thành ruột với tốc độ nhanh và không phụ thuộc với gradient nồng độ của chúng giữa tế bào và dịch lòng ruột theo nhu cầu cơ thể. 2.3. Nhu cầu. Ở người trưởng thành, nhu cầu tối thiểu hàng ngày 180g glucose để cung cấp năng lượng cho các tế bào, như hệ thống thần kinh cần 144g glucose trong 24 giờ, hồng cầu 36g glucose trong 24 giờ. Nhu cầu glucose của cơ thể được cung cấp từ thức ăn hoặc từ các quá trình chuyển hóa khác của cơ thể để đảm bảo duy trì nồng độ glucose máu : 60-100mg/dl. 3. CHUYỂN HÓA GLYCOGEN 3.1. Thoái hóa glycogen thành glucose Trong cơ thể người và động vật, glycogen dự trử chủ yếu ở gan, cơ. Quá trình thoái hóa glycogen trong tế bào tạo ra glucose 6 phosphat, rồi có thể tiếp tục thoái hóa hoàn toàn để cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động. Tại gan glucose 6 phosphat có thể được giải phóng dưới dạng glucose tự do vào máu để cung cấp cho các tế bào 3.1.1. Giai đoạn thuỷ phân mạch thẳng của glycogen. - Enzym glycogen phosphorylase cắt gốc G ở đầu không khử của mạch thẳng glycogen- đó là phản ứng thủy phân liên kết 1-4 glucosid, đồng thời có sự tham gia của phosphate vô cơ tạo thành glucose 1phosphat và chuổi glycogen ngắn đi 1 phân tử glucose. - Quá trình lặp lại nhiều lần cho đến khi mạch còn khoảng 4 gốc G thì dừng lại, sản phẩm còn lại là dextrin giới hạn. Hình 3.8. Phản ứng xúc tác của glycogen phosphorylase tạo G1P và glycogen ngắn hơn 1 glucose. 3.1.2. Giai đoạn cắt mạch nhánh của glycogen. Bốn gốc G được loại ra theo quá trình gồm 2 bước nhờ xúc tác của enz cắt nhánh. Enz này có 2 chức năng: - Chức năng vận chuyển: Tác dung cắt oligosac gồm 3 gốc G đầu mạch của dextrn giới hạn và chuyển chúng sang gắn vào đầu không khử của mạch kế bên bằng liên kết µ 1-4 glucosid. Vùng chức năng này gọi là amylo1.4- 1.4 trans glucosidase (hoặc amylo1.6- 1.4 trans glucosidase) - Chức năng cắt nhánh: Tác dung cắt gốc G còn lại tại điểm nhánh bằng cách thuỷ phân LK µ 1-6 glucosid và giải phóng G dưới dạng tự do. Chức năng này gọi là amylo 1.6 glucosidase Phản ứng cắt nhánh cho phép enz phosphorylase tiếp tục hoạt động để thoái hoá hoàn toàn phân tử glycogen. Như vậy sản phẩm của 2 giai đoạn thoái hoá glycogen là G1P (chiếm 93%) và glucose tự do ( 7%). Chuổi glycan (µ 1-4) không nhánh tiếp tục bị thuỷ phân bởi GP Hình 3.9. Hai giai đoạn thoái hoá glycogen 3.1.3. Giai đoạn biến đổi glucose 1 phosphat thành G-6P Ở các tổ chức G-1P chuyển thành G-6P dưới sự xúc tác của enzym phosphoglucomutase 3.1.4. Chuyển glucose 6 phosphat thành glucose: Glucose 1 phosphat chuyển thành glucose 6 phosphat dưới sự xúc tác của enzym phosphoglucomutase Glucose 6P +H2¬O Glucose + H2O Quá trình xảy ra chủ yếu ở gan, vì gan có enzym glucose 6 phosphatase giải phóng glucose tự do vào máu, điều hòa đường máu trong qua trình hoạt động của cơ thể. Cơ và não giữ glucose 6 phosphat để làm chất đốt cần cho sự tổng hợp ATP. Sự thoái hóa glycogen ở tế bào của tổ chức nói chung nhằm mục đích cung cấp glucose 6 phosphat cho tế bào sử dụng. 3.2. Tổng hợp glycogen từ glucose Nguyên liệu để tổng hợp glycogen của tế bào là glucose. 3.2.1. Chuyển glucose thành glucose 6 phosphat Glucose tự do ở máu tuần hoàn sau khi thấm qua màng tế bào, được phophoryl hóa thành glucose 6 phosphat dưới sự xúc tác của enzym hexokinase hoặc glucokinase (đặc hiệu với glucose). 3.2.2. Chuyển glucose 6 phosphat thành Glucose 1P. Glucose 6P glucose 1P Glucose 1P cơ chất trực tiếp của quá trình tổng hợp glycogen. 3.2.3. Tổng hợp mạch thẳng của phân tử glycogen. - G1P được tạo thành sẽ phản ứng với Uridin triphosphat (UTP) tạo thành 1 nucleotid hoạt động là uridin diphosphoglucose (UDPG). P/ứ được xúc tác bởi enz UDPG-pyrophosphorylase: G1P + UTP UDP-Glucose + PPi -Dưới tác dụng của enz glycogen synthetase, gốc glucosyl hoạt hoá trong UDPG được chuyển đến gắn vào đầu không khử (C4) của phân tử glycogen có sẵn (hình thành liên kết µ 1-4glucosid). Quá trình lặp đi lặp lại và mạch thẳng glycogen cứ dài dần. 3.2.4. Tổng hợp mạch nhánh của phân tử glycogen Khi mạch glycogen được kéo dài 6-11 gốc G thì enz gắn nhánh amylo µ1,4- µ1,6) transglucosidase sẽ cắt đoạn đầu của mạch thẳng có ít nhất 6 gốc G và chuyển đến gắn vào -OH của C6 của glucose cùng hoặc khác chuổi, hình thành liên kết µ 1-6 glucosid tạo mạch nhánh. Quá trình này lặp lại và số lượng nhánh tăng dần cho đến khi ptử glycogen có cấu trúc phù hợp với nhu cầu của tế bào. 4. CHUYỂN HÓA GLUCOSE 4.1. Thoái hóa glucose: Theo 2 con đường chính: 4.1.1.Đường phân theo con đường hexosediphosphat 4.1.1.1. Thoái hóa của glucose đến pyruvat Glucose được phosphoryl hóa thành glucose 6 phosphat dưới sự xúc tác của enzym hexokinase, glucokinase với sự tham gia của một phân tử ATP và Mg++. Sau đó glucose 6 phosphat bị phosphoryl hóa lần hai tạo hexosediphosphat rồi hexosediphosphat bị cắt đôi thành 2 phân tử triosephosphat, tiếp theo là sự oxy hóa triosephosphat đến acid pyruvic và acid lactic. Các phản ứng của quá trình đường phân đều xảy ra ở bào tương của tế bào. Hình 3.10. Sơ đồ quá trình đường phân theo con đường Hexodiphosphat 4.1.1.2. Chuyển hoá của pyruvat * Trong điều kiện yếm khí: tổ chức không được cung cấp đủ oxy, pyruvat sẽ chuyển thành lactat dưới tác dụng của enzym lactat dehydrogenase (LDH) quá trình này xảy ra chủ yếu ở tổ chức cơ, xương. - Sự tạo thành ethanol (lên men rượu): Nhiều nấm men và các VSV khác thường biến glucose thành ethanol hơn là thành lactat., phản ứng qua 2 bước: *Trong điều kiện hiếu khí: khi tế bào của tổ chức được cung cấp đủ oxy, pyruvat sẽ được chuyển vào trong ty thể. Ơí đó nó bị khử carboxyl oxy hóa tạo acetyl coenzym A và được đốt cháy hoàn toàn trong chu trình Krebs. Phản ứng khử carboxyl oxy hóa của pyruvat là một chuổi phản ứng được xúc tác bởi một phức hợp đa enzym là pyruvat dehydrogenase, phức hợp này có sự tham gia của các coenzym : Thiamin pyrophosphat (TPP) ; acid lipoic (dạng khử và dạng oxy hóa); coenzym A (CoASH); NAD (Nicotinamid adenin dinucleotid); FAD (flavin adenin dinucleotid). Tóm tắt phản ứng : Acetyl CoA được tạo thành sẽ đi vào chu trình Krebs thoái hóa đến CO2, H2O và năng lượng ATP. 4.1.1.3.Năng lượng của sự thoái hóa glucose theo con đường phân * Trong điều kiện yếm khí - Từ glucose đến lactat tạo ra năng lượng như sau : Glucose ® glucose 6 phosphat : - 1 ATP F 6 è ® F 1.6 diè - 1 ATP 2.1.3. diphosphoglycerat ® 2.3 phosphoglycerat: + 2ATP 2 Phosphoenol pyruvat ® 2 pyruvat : + 2ATP Tổng cộng: + 4ATP - 2 ATP = 2ATP Còn 2NADHH+ được tạo thành do phosphoryl oxy hóa phosphoglycerat đã bị sử dụng để chuyển pyruvat thành lactat. - Từ glycogen : do G-6-è được tạo nên do thoái hóa glycogen của tế bào nên không có sự tiêu tốn 1ATP (từ glucose ® G-6-è). Tổng số năng lượng tạo ra : + 4ATP - 1ATP = + 3ATP *Trong điều kiện hiếu khí - Từ glucose : một phân tử glucose thoái hóa hoàn toàn sẽ cho : + Từ glucose đến 2 pyruvat được 2ATP và 2 NADHH+ (2NADHH+ vào chuổi hô hấp tế bào sẽ cho 6 ATP) : cho 8ATP. + Từ 2 pyruvat đến 2 acetyl CoA được 2NADHH+ vào chuổi hô hấp tế bào sẽ cho 6ATP) : cho 6 ATP. + Oxy hóa 2 acetyl CoA trong chu trình Krebs cho 24 ATP. Tổng cộng : 38 ATP. - Từ Glycogen : cho 39 ATP. (Không mất 1 ATP từ glucose ® glucose 6 phosphat) 4.1.1.5.Ý nghĩa Quá trình thoái hóa glucose nhằm cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động, các sản phẩm trung gian cho nhiều quá trình chuyển hóa khác của cơ thể. Sự thoái hóa glucose theo con đường đường phân yếm khí cũng có ý nghĩa quan trọng về phương diện năng lượng, mặc dù tạo ra được ít ATP. Mặt khác sản phẩm thu được là lactat sẽ được cơ thể sử dụng lại để tái tạo glucose cho quá trình thoái hóa tiếp theo. 4.1.2. Quá trình đường phân theo con đường hexosemonophosphat (chu trình pentose phosphat) Sự oxy hóa theo con đường này xảy ra ở các tổ chức song song với con đường hexosediphosphat nhưng chiếm tỷ lệ thấp (7-10%). Tuy nhiên ở một số tế bào và tổ chức như hồng cầu, gan, tuyến sữa trong thời kỳ hoạt động, tổ chức mỡ.... sự thoái hóa glucose theo con đường này lại chiếm ưu thế. Các phản ứng của con đường thoái hóa này xảy ra ở bào tương của tế bào vì các enzym xúc tác phản ứng nằm ở phần bào tương của tế bào). Chu trình pentose phosphat được trình bày như một chu trình kín trong đó cứ ba phân tử G-6-è đi vào sẽ tạo ba phân tử CO2 và ba phân tử pentose phosphat, tiếp theo là một chuổi phản ứng biến đổi, để ba phân tử pentose è trên tạo thành hai phân tử G-6-è và một phân tử phosphoglyceraldehyd. Triose è này hoặc sẽ thoái hóa tiếp tục theo con đường đường phân tạo pyruvat, hoặc sau khi đồng phân hóa thành phosphodioxyaceton (PDA) thì 1 PGA (phosphoglyceraldehyd) sẽ kết hợp với một phần tử PDA để tạo thành fructose 1-6 dip è, sau đó là phản ứng thủy phân gốc phosphat để tạo thành fructose-6-è . Phân tử này đồng phân hóa thành G-6-è và tiếp tục đi vào chu trình pentose phosphat. Mặt khác từ sản phẩm fructose 1-6 di è cũng có thể đi vào quá trình thoái hóa theo con đường hexose diphosphat. Hình 3.11. Sơ đồ chu trình Pentose Phản ứng tổng quát chu trình: Ý nghĩa chu trình pentose phosphat: - Quan trọng nhất là cung cấp NADPHH+. + NADPHH+ là coenzym đặc hiệu của nhiều phản ứng cần cung cấp hydro như tổng hợp acid béo, cholesterol, các hormon steroid. + NADPHH+ giúp cho phản ứng chuyển glutathion dạng oxy hóa sang dạng khử, glutathion dạng khử có vai trò phân hủy H2O2, tránh ứ đọng H2O2. Phản ứng này rất quan trọng ở tế bào hồng cầu, vì sự ứ đọng H2O2 sẽ gây ra sự oxy hóa màng tế bào, phá vỡ màng tế bào hồng cầu dẫn đến sự huyết tán. - Chu trình pentose phosphat còn cung cấp các pentose è cho quá trình tổng hợp acid nucleic. 4.2. Tổng hợp glucose. Tổng hợp glucose từ những sản phẩm chuyển hóa trung gian pyruvat, lactat, acid amin... quá trình này còn gọi là sự tân tạo đường. 4.2.1.Tổng hợp glucose từ pyruvat. Quá trình tân tạo glucose từ pyruvat về hình thức được sắp xếp theo thứ tự gần như một quá trình đường phân đảo ngược, trong đó có 3 giai đoạn không thuận nghịch Hình 3.13. Quá trình tổng hợp glucose từ pyruvat 4.2.2.Tổng hợp glucose từ lactat Lactat được tạo thành ở các tổ chức do sự thoái hóa glucose theo con đường đường phân yếm khí (nhiều nhất ở cơ) sẽ được đưa vào máu. Ở đó một phần nhỏ sẽ được đào thải ra nước tiểu, còn đại bộ phận sẽ được đưa về gan. Ở gan, lactat được sử dụng như một nguyên liệu để tổng hợp glucose và glycogen. Glucose lại được chuyển ra máu tuần hoàn, tổ chức cơ thu nạp, chuyển thành lactat (quá trình này sẽ cung cấp năng lượng cho cơ hoạt động là một chu trình khép kín là chu trình Cori hay chu trình lactat. Hình 3.14. Chu trình acid lactic (Cori) và chu trình Glucose- alanin 4.2.3.Tổng hợp glucose từ acid amin Một số acid amin do sự thoái hóa protein tạo thành trong quá trình biến đổi được chuyển thành một trong những sản phẩm trung gian có khả năng tổng hợp được glucose. Các acid amin này gọi là các “acid amin cho đường” được chia làm 3 nhóm : - Nhóm I : gồm các acid amin mà quá trình chuyển hóa chúng sẽ dẫn đến pyruvat : threonin, glycin, serin, tryptophan, alanin, cystein với các hydroxyprolin. - Nhóm II : Các acid amin chuyển thành các sản phẩm trung gian của chu trình Krebs như : prolin, arginin, histidin, acid glutamic, glutamin, valin, isoleucin, methiomin, threonin, phenylalanin, tyrosin, acid aspartic và asparagin. - Nhóm III : Gồm các acid amin chuyển hóa thành phospho - glycerat, đó là : threonin, glycin, serin, hydroxyprolin. 4.2.4.Tổng hợp glucose từ những ose khác. Các monosaccarid khác glucose như galactose, mannose, theo tỉnh mạch cửa đến gan, ở đó được chuyển thành glucose và được sử dụng theo nhu cầu cơ thể. 5. ĐIỀU HÒA VÀ RỐI LOẠN CHUYỂN HOÁ GLUCID. 5.1. Điều hoà chuyển hoá glucid Chuyển hoá glucid được điều hoà bởi nồng độ glucose máu, điều hoà ở mức tế bào và enzyme. 5.1.1. Nồng độ glucose máu: Bình thường, nồng độ glucose máu từ 4,2- 6,7 mmol/l, nồng độ này luôn được ổn định nhờ các yếu tố sau: * Điều hoà đường máu do gan: - Gan tổng hợp glucose thành glycogen: khi glucose máu ³1,2g/l gan giảm sản xuất glucose, tăng tổng hợp glucose thành glycogen dự trữ, do đó giảm sự giải phóng glucose vào máu. - Gan phân ly glycogen thành glucose: khi nồng độ glucose trong máu giảm tới 0,7g/l, gan tăng cường sự phân ly glycogen để tạo thành glucose cung cấp cho máu. Gan có thể tạo glucose tự do nhờ có enzym glucose 6 phosphatase trong khi cơ không có enzym này. * Điều hoà đường máu do hormone: có 2 hệ thống hormon tham gia vào quá trình điều hòa đường máu + Hormon hạ đường máu: Insulin do tế bào b đảo tuỵ tiêt ra. Có tác dung hạ glucose máu nhờ các cơ chế: - Giảm phân hủy glycogen và tăng tổng hợp glycogen. - Hoạt hóa glucokinase chuyển glucose thành glucose 6 phosphat. - Giảm tổng hợp các enzym xúc tác quá trình biến đổi pyruvat thành glucose làm giảm tân sinh đường. - Tác dụng làm tăng tính thẩm thấu của màng tế bào làm tăng glucose đi vào tế bào, cũng như sự tiêu thụ glucose ở các tổ chức. - Tăng tổng hợp lipid, ức chế sự phân hủy lipid nên tăng cường sự đốt cháy glucose để cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động. + Hormon làm tăng đường máu: - Glucagon: Có tác dụng ngược với insulin, glucagon tăng tổng hợp các enzym tham gia vào quá trình tổng hợp glucose (tân sinh đường), ức chế enzym pyruvat kinase nên làm giảm quá trình đường phân. Mặt khác, glucagon và adrenalin làm tăng AMP vòng, do vậy nó ức chế tổng hợp glycogen và tăng phân ly glycogen thành glucose. - Cortisol: Tăng tổng hợp các enzym tham gia vào quá trình tân tạo đường. Đồng thời nó cũng tăng tổng hợp các enzym xúc tác sự thoái hóa các acid amin, và sử dụng các sản phẩm này để tổng hợp glucose. Cortisol còn hoạt hóa enzym phosphoenolpyruvat carboxykinase, làm tăng tổng hợp glucose. 5.1.2. Ngưỡng thận của glucose: Ngưỡng thận đối với glucose là 1,7 đến 1,8g/l (9,35 - 9,90mmol/l) Khi nồng độ G cao vượt ngưỡng thì thận sẽ đào thải ra theo nước tiểu. 5.1.3. Điều hòa chuyển hóa glucid ở mức tế bào và enzym: - Điều hòa do thay đổi tốc độ tổng hợp enzym. - Điều hòa bằng cách chuyển dạng enzym không hoạt động thành hoạt động và ngược lại. - Điều hòa qua sự thay đổi ái lực của enzym đối với cơ chất: + Hexokinase bị ức chế dị lập thể bởi glucose 6 phosphat, do đó khi nồng độ glucose 6 phosphat cao thì sẽ ức chế quá trình đường phân + Nồng độ cao của ATP và citrat (tế bào có nhiều năng lượng dự trữ) sẽ ức chế dị lập thể đối với enzym phosphofructokinase (PFK 1), làm giảm quá trình đường phân. + Nồng độ ADP và AMP cao (tế bào thiếu năng lượng) sẽ kích thích quá trình phân ly glycogen và ức chế quá trình tân sinh đường. 5.2. Rối loạn chuyển hoá glucid 5.2.1. Bệnh đái đường tuỵ Bệnh đái đường được đặc trưng bởi sự tăng glucose máu và có thể xuất hiện glucose trong nước tiểu. Đây là kết quả của sự suy giảm sản xuất insulin hoặc suy giảm tác dụng của insulin. Theo nhóm tác giả Mỹ (2002), có thể chẩn đoán đái tháo đường theo nồng độ glucose máu như sau: Đường huyết tương lúc đói Đường huyết tương sau 2 giờ uống glucose Đái đường > 7 mmol/l > 11,1mmol/l Không dung nạp glucose 6,1 < Glucose < 7 mmol/l 7,8mmol/l < Glucose và <11,1mmol/l Bình thường < 6,1mmol/l < 7,8 mmol/l Bệnh được phân thành hai loại lớn: Đái tháo đường lệ thuộc insulin và đái tháo đường không lệ thuộc insulin. * Đái tháo đường lệ thuộc insulin: Còn gọi là đái tháo đường ở người trẻ, đái tháo đường typ I hoặc đái tháo đường thể “gầy”. Bệnh thường gặp ở người tuổi < 40. Ở bệnh nhân đái tháo đường loại I thiếu hụt hoặc hầu như không có insulin do tế bào b tụy tạng thiếu hoặc bị phá hủy, do đó glucose không xâm nhập được vào trong tế bào và tập trung ở máu. Khi glucose máu vượt quá ngưỡng thận (1,8 g/l) ống thận không tái hấp thu được glucose từ dịch siêu lọc cầu thận, khi đó glucose xuất hiện trong nước tiểu. Đường niệu kéo theo sự bài tiết nhiều nước, gây đái nhiều và khát nhiều. Bởi vậy, triệu chứng lâm sàng chủ yếu của bệnh đái tháo đường typ I là : đái nhiều, ăn nhiều, uống nhiều hơn bình thường, gầy và mệt mỏi. Đặc điểm hóa sinh của bệnh là: - Glucose máu cao. - Lipoprotein máu (Chylomicron và VLDL) tăng. Chylomicron tăng do sự giảm tổng hợp enzym lipoprotein lipase ở mao mạch, mô mỡ. Vì đây là enzym mà sự tổng hợp phụ thuộc vào insulin. - Bệnh nhân bị rối loạn chuyển hoá glucid dẫn đến rối loạn chuyển hoá lipid và các chất khác: + Tế bào thiếu năng lượng sẽ tăng thoái hoá lipid làm tăng tạo acetyl CoA. + Các phân tử acetyl CoA hạn chế đi vào chu trình Krebs (do thiếu oxaloacetat) + Acetyl CoA không tham gia tổng hợp acid béo do thiếu NADHH+ + Tổng hợp các steroid từ các thể acetyl CoA thì có hạn Do vậy, sự ứ đọng acetyl CoA sẽ gây tăng tạo thể cetonic, hậu quả bệnh nhân đái đường giai đoạn nặng có thể bị toan máu (tăng cetonic) và tử vong. Tử vong không tránh khỏi nếu bệnh nhân không được tiêm insulin đều đặn. Insulin tiêm vào giúp thúc đẩy sự xâm nhập glucose vào tế bào, ức chế sự tạo thành glucose, ức chế quá trình phân hủy lipid và protein. * Đái tháo đường không lệ thuộc insulin: Phổ biến hơn, chiếm khoảng 80-90% số bệnh nhân đái tháo đường. Bệnh còn được gọi là đái tháo đường typ II hoặc đái tháo đường “thể béo”. Bệnh thường xãy ra ở những người trên 40 tuổi và thường gặp ở người béo phì (với tỷ lệ 4/5 bệnh nhân đái tháo đường) Cơ chế của đái tháo đường typ II phức tạp. Ở các bệnh nhân này, insulin trong máu gần như bình thường, tế bào b không bị phá hủy. Sự thiếu hụt insulin ở bệnh nhân đái tháo đường typ II có thể do giảm số lượng thụ thể insulin ở màng tế bào hoặc giảm ái lực của thụ thể với insulin. Biểu hiện hóa sinh của đái tháo đường typ II là glucose máu tăng, lipoprotein máu (VLDL) tăng, không có sự nhiễm cetonic như ở typ I. Sự tăng VLDL có thể là kết quả sự tăng tổng hợp triglycerid ở gan do tăng glucose máu và insulin máu. Bệnh béo phì thường đến sớm hơn, trước sự xuất hiện đái tháo đường typ II. Đái tháo đường typ II cũng có biến chứng tương tự đái tháo đường typ I như bệnh thần kinh, bệnh võng mạc, thận và tim mạch. Việc điều trị đái tháo đường typ II thường không cần đến insulin mà cần lưu ý chế độ ăn hạn chế glucid và dùng thuốc hạ đường huyết tổng hợp. 5.2.2. Các rối loạn chuyển hóa glucid khác 5.2.2.1. Bệnh AGLYCOGENOSIS ( không tổng hợp glycogen ) Do thiếu enzym glycogen synthetase. Biểu hiện lâm sàng thường gặp là hạ đường huyết khi đói, tăng đường huyết kéo dài sau bữa ăn hoặc sau truyền glucose. Tinh thần trì trệ, lâu dài sẽ bị co giật 5.2.2.2. Bệnh VON GIERKE Do Thiếu enzym Glucose 6 phosphatase gây ứ đọng glycogen ở gan, thận và ruột. Sau khi tiêm Adrenalin hoặc glucagon tĩnh mạch cho bệnh nhân, định lượng glucose máu không tăng. Biểu hiện lâm sàng: Gan, thận lớn, trí tuệ phát triển bình thường. Khuynh hướng luôn hạ đường huyết, tăng acid lactic, tăng lipid máu, tăng acid uric. Bệnh Goute hoặc fructose không chuyển hóa thành glucose được. 5.2.2.3. Bệnh POMPE Do quá sản enzym glycogen transglucosidase nên gây ứ đọng glycogen toàn thể, ứ glycogen ở tim. Biểu hiện lâm sàng: Trẻ nhủ nhi vẫn bình thường sau khi sinh, tim lớn ít, bất thường ECG, tăng glycogen mô. Sau sinh vài tháng, bệnh nhi có biểu hiện giảm trương lực cơ tim, tim to, gan to, trí tuệ phát triển bình thường. 5.2.2.4. Bệnh CORI, bệnh FORBES Bệnh nhân ứ đọng Dextrin giới hạn ở gan, xương do thiếu enzym cắt nhánh Amylo 1-6 Glucosidase. Biểu hiện lâm sàng: Gan lớn vừa, ECG không bị rối loạn, không bị acidose, hạ đường máu hoặc tăng lipid máu. 6. CHUYỂN HOÁ ETHANOL Ethanol có trong cơ thể người do 2 nguồn gốc: - Nội sinh: do quá trình tổng hợp của các mô - Ngoại sinh: + Do uống trực tiếp: đây là con đường phổ biến nhất + Do tiêm hoặc hít các hơi rượu 6.1. Sự hấp thu rượu Phần lớn rượu được hấp thu qua màng nhầy của dạ dày (20%), qua đường tá tràng và nửa trên của ruột non (80%). Phần lớn rượu được hấp thu trực tiếp mà không bị biến đổi gì cả. Cơ chế hấp thu chủ yếu của rượu là khuyếch tán vào thành dạ dày và ruột non, một phần vào khoang màng bụng, từ đó hấp thu vào máu. Khi uống vào, rượu có thể lưu lại ở dạ dày - ruột từ 45 đến 180 phút. Sau 45 đến 90 phút, nồng độ rượu trong máu đạt cực đại. Nếu uống lúc đói, nồng độ rượu trong máu đạt cực đại nhanh hơn khi no. Sự hấp thu rược ở người khỏe lớn và nhanh hơn nhiều so với người bị viêm loét dạ dày, do đó người bị viêm loét dạ dày khi uống vào, rượu lưu lại dạ dày lâu hơn, làm bệnh càng nặng thêm. 6.2. Chuyển hoá của rượu Khoảng 90- 98% lượng rượu uống vào bị oxy hoá và đào thải ra ngoài, chỉ có 2-10% đào thải dưới dang không đổi qua đường hô hấp và thận. Quá trình oxy hoá ethanol xảy ra chủ yếu ở gan (96%), đầu tiên được oxy hóa thành acetaldehyd, sau đó thành acetate và bị đào thải qua thận. Có ít nhất ba enzym xúc tác quá trình oxy hoá ethanol, đó là alcool dehydrogenase, hệ thống enzym oxy hoá alcool của tiểu thể là MEOS (microsomal ethanol oxidizing system) và catalase. - Alcool Dehydrogenase: Đây là enzym chính xúc tác sự oxy hoá alcool, nó đặc biệt quan trọng trong trường hợp ngộ độc rượu cấp: CH3- CH2OH + NAD+ CH3- CHO + NADHH+ CH3- CHO + NAD+ + H2O CH3-COOH + NADHH+ Sau khi bị oxy hóa bởi enzym alcool dehydrogenase, nồng độ ethanol trong máu giảm đáng kể - Con đường oxy hóa rượu thứ hai xảy ra dưới xúc tác của hệ thống enzym MEOS:ß Hệ thống enzym này được tìm thấy ở lưới nội sinh chất nhẵn (smooth endoplasmic reticulum: SER) của tế bào gan. Hoạt tính enzym này tăng ở người uống rượu lâu ngày. - Ngoài hai con đường trên chuyển hóa trên, enzym catalase cũng xúc tác phản ứng oxy hoá ethanol: Ethanol + H2O2 2H2O + Acetaldehyd 6.3. Các biểu hiện đặc trưng của bệnh lý nghiện rượu - Sự tái sinh tế bào gan tăng làm kích thước gan tăng lên. - Nồng độ acetaldehyde tăng cao trong máu - Hoạt tính alcooldehydrogenase tăng và nó tăng lên cùng với mức độ nghiện rượu. - Hoạt độ MEOS tăng cao. Sự cảm ứng của tăng hoạt độ enzym MEOS dẫn đến tăng hoạt độ của nhiều enzym khác của lưới nội sinh chất nhẵn, chẳng hạn các enzym 5’-Nucleotidase, GGT (gamma glutamyl transferase), cytocrom P-450... - Chuyển hoá thuốc bị ảnh hưởng: người nghiện rượu trở nên đề kháng với nhiều loại thuốc giảm đau và barbiturate nên phải tăng liều lượng các thuốc này mới đáp ứng tác dụng. Mặt khác, ethanol và barbiturate lại được chuyển hoá đồng thời, mà ethanol lại ức chế cạnh tranh với barbiturate để gắn vào enzym chuyển hoá. Điều này làm giảm đào thải barbiturate gây tăng cao trong máu, dễ dẫn đến tử vong do ngộ độc thuốc. Ngoài ra, các thuốc giảm đau, gây ngủ, chất ức chế enzym MAO có thể làm tăng mạnh tác dụng và độc tính của rượu. 6.4. Ảnh hưởng của rượu lên các quá trình chuyển hoá - Ethanol gây tăng tổng hợp lipid và giảm oxy hóa lipid làm tích luỹ mỡ ở gan, ở cơ tim, ở ống thận. - Protein cũng được tích luỹ cùng với sự tích luỹ mỡ ở tế bào gan, làm kích thước gan tăng lên. - Tác dụng của ethanol trên chuyển hoá Glucid: + Giảm tổng hợp glucose: Nguyên liệu để tổng hợp glucose là pyruvat, lactate, glycerol, một số acid amin. Ethanol có tác dụng làm tăng tổng hợp lipid từ glycerol nên hàm lượng glycerol tham gia tổng hợp glucose giảm. Quá trình oxy hóa rượu tạo ra nhiều NADHH+, sự tăng coenzyme này sẽ làm giảm hoạt tính của enzym glutamate dehydrogenase, đưa đến giảm cetoglutarat - chất cần thiết cho sự vận chuyển các acid amin trước khi tham gia tạo đường, do vậy quá trình tân tạo đường bị giảm sút. + Sự tăng NADHH+ đi kèm với giảm NAD+ làm tăng quá trình tổng hợp lactate, đồng thời sự giảm tân tạo đường cũng làm tăng acid lactic máu. Mà sự tăng acid lactic máu làm giảm khả năng đào thải acid uric ở thận, đưa đến tình trạng tăng acid uric máu, dẫn đến bệnh Gout. - Ngoài ra ở người uống rượu có sựû tích luỹ glycogen ở gan giảm do kém ăn và bệnh lý về gan (gan nhiễm mỡ, viêm gan do rượu và xơ gan rượu). 6.5. Sự thiếu dinh dưỡng do nghiện rượu Ethanol cung cấp nhiều năng lượng (1g cung cấp 7 Kcalo) nhưng nghèo về giá trị dinh dưỡng. Mặt khác ở người uống rượu kéo dài thường có sự biểu hiện đồng thời của suy dinh dưỡng và bệnh lý của gan. Suy dinh dưỡng do thức ăn nghèo dinh dưỡng, do kém hấp thu thức ăn vì các bệnh lý gây ra bởi alcool như viêm dạ dày, viêm tụy hoặc tiêu chảy. Tổn thương gan ở bệnh nhân nghiện rượu có thể tiến triển nhanh chóng vì sự suy dinh dưỡng của bệnh nhân. Thiếu các vitamin là dấu hiệu thường gặp ở những bệnh nhân nghiện rượu, dẫn đến rối loạn các quá trình chuyển hóa liên quan: - Thiếu vitamin A: Vitamin A được hấp thu dưới dạng retinol, nó được oxy hoá chuyển thành retinal dưới xúc tác của alcool dehydrogenase, mà ethanol lại cạnh tranh với retinol để gắng vào trung tâm hoạt động của enzym này, do vậy phản ứng này bị ức chế ở gan gây thiếu vitamin A. - Thiếu vitamin B1: Là triệu chứng thường xuyên xuất hiện ở người nghiện rượu, có thể đưa đến rối loạn tâm thần kinh. - Thiếu vitamin B6, B12 do người nghiện rượu cần rất nhiều các vitamin này để tổng hợp acid nucleic, tái tạo lại tế bào gan. - Thiếu acid nicotinic dẫn đến bệnh Pellagra - Thiếu vitamin E do giảm hấp thu các vitamin tan trong dầu, dẫn đến tổn thương tinh hoàn - Thiếu vitamin K làm chậm đông máu. - Thiếu các yếu tố vi lượng. 6.6. Bệnh của người nghiện rượu Cả ba con đường thoái hoá của ethanol đều dẫn đến hình thành acetaldehyd, chất này dễ dàng gắn với các thành phần của màng tế bào, dẫn đến phá huỷ màng. Mặc khác nó còn có thể tạo nên những kháng nguyên kích thích, gây phá huỷ tổ chức, đặc biệt là gan. Các bệnh lý thường gặp ở những người nghiện rượu là: - Gan nhiễm mỡ - Viêm gan do rượu: Thường dẫn đến xơ gan, xét nghiệm các enzym SGOT, SGPT tăng, đặc biệt là SGOT tăng ưu thế hơn. Bệnh nhân bị viêm gan do rượu cấp có tỷ lệ tử vong 60%. - Bệnh về tuỵ: Ethanol kích thích tiết dịch dạ dày, dịch này tác dung lên dịch tuỵ gây tủa, tạo thành nút rồi hoá vôi dẫn đến tắt đường dẫn tuỵ gây các cơn đau tuỵ. - Bệnh tim mạch. - Bệnh thần kinh trung ương và thần kinh ngoại biên: Biểu hiện hội chứng say gồm các triệu chứng run, lẫn lộn, ảo giác, mê sảng, co giật. Nếu uống kéo dài sẽ dẫn đến các bệnh thần kinh ngoại biên, giảm thị lực, thoái hoá não, giảm trí nhớ. - Ung thư: Những tổ chức mà rượu đi qua hoặc ứ đọng lại đều có thể bị ung thư, chẳng hạn bệnh nhân nghiện rượu có nguy cơ bị ung thư miệng, vòm họng, thanh quản, thực quản, dạ dày, tuỵ, đại tràng... - Ảnh hưởng lên hệ thống nội tiết.