1、第六章糖代谢紊乱 第六章糖代谢紊乱 第六章 糖代谢紊乱 Disorder of Carbohydrates Metabolism 第一节 概述 一、 糖的重要生理功能 1. 氧化供能 2. 人体的主要组成成分之一 糖蛋白、 糖脂、 蛋白多 糖、 核糖； 转化成脂肪和某些非必需氨基酸等 二、 血糖（ blood sugar, blood glucose） 的来源与去路 正常人空腹血糖浓度4. 46. 7mmol/L 来源与去路： 来源 去路 食物糖类_ 血 糖 非糖物质_ _非糖物质 _其它糖及衍生物 8. 9mmol/L 尿糖 三、 血糖浓度的调节 1. 神经系 统的调节 主要通过下丘脑和自
2、主神经系 统对所控制激素的分泌， 后者再通过影响血糖来源与去路中关键酶的活性来实现。 2. 激素的调节 分为两大类： 降血糖激素和升血糖激素 1) 胰岛素 胰岛素的来源与性质 胰岛素的主要作用 ： a. 促进肌肉、 脂肪细胞摄取血糖。 b. 促进肝糖原合成 。 c. 促进糖氧化分解。 d. 促进糖转化成脂肪。 E. 抑制糖异生。 胰岛素发挥作用 必须通过胰岛素受体（ insulin receptor） 才能实现。 2) 胰高血糖素 胰高血糖素的来源与性质 胰高血糖素的主要作用 ： a. 促进肝糖原分解， 补充血糖。 b. 促进糖异生。 3) 其它升血糖激素 包括肾上腺髓质激素、 糖皮质激素、
3、生长激素等。 在调节血糖的激素作用 中，最重要的是胰岛素和胰高血糖素。 3. 肝脏的调节 肝脏内 糖代谢途径多 ， 其中有的为其特有。 它是调节血糖的主要器宫。 第二节 高血糖症与糖尿病 高血糖症(hyperglycemia) ： 空腹血糖7. 2mmol/L； 若血糖肾糖阈值9. 0mmol/L, 则出 现尿糖。 糖尿病（ Diabetes Mellitus, DM）： 一种以糖代谢紊乱为主要表现的慢性、复杂的代谢性疾病， 系 胰岛素相对或绝对不足或利用 缺陷引 起， 具遗传易感性。 _能量, CO2, H2O _糖原 肝糖原 _ 一、 糖尿病的分型 1. 胰岛素依赖性糖尿病（ insuli
4、n dependent diabetes mellitus， IDDM, I型） 特点： 青春期好发， 对胰岛素敏感， 与遗传相关， 患者对胰岛素补给具有依赖性。 2. 非胰岛素依赖性糖尿病 (noninsulin dependent diabetes mellitus， NIDDM， 型) 特点： 常见于中年肥胖个体， 血中胰岛素水平无明显下降， 靶细胞膜胰岛素受体减少或缺陷- 胰岛素抗性， 对胰岛素治疗不敏感。 3. 其它型糖尿病 由其它已知原因 疾病引 起的胰岛素分泌受损或不能正常发挥作用 而致的高血糖症。 各型糖尿病代谢异常的共同特征是胰岛素缺乏样表现， NIDDM 约占总病例数的80
5、%-90%。 二、 糖尿病的主要代谢紊乱 主要表现在四个方面： 糖代谢紊乱 脂类代谢紊乱 体重减轻和生长迟缓 微血管病变、 神经病变和白内 障等并发症 (一) 糖代谢紊乱 胰岛素的缺乏和利用 障碍导致： 1. 葡萄糖透入细胞膜障碍 2. 葡萄糖生成增加 3. 葡萄糖利用 率下降 另 一方面， 糖尿病患者胰岛 细胞功能往往亢进， 胰高血糖素分泌增多 ，引 起: 1. 糖原分解增强 2. 抑制肝糖原合成 3. 促进糖异生。 (二) 脂类代谢紊乱 1. 胰岛素缺乏 胰岛素缺乏时： 1) 乙酰 CoA、 LPL 等生成及活性下降。 2) 脂解激素增多 ， 脂肪分解加强。 3) 血浆脂质增多 ， 形成高
6、 TG、 高 Ch、 高 FA 的高脂血症。 2. 胰高血糖素增多 胰高血糖素增多 ， 刺激肝内 外的脂肪分解， 促进生酮作用 。 (三) 体重减轻和生长迟缓 胰岛素具有促进蛋白 质合成， 促进肌肉 摄取支链氨基酸并抑制肌细胞内 氨基酸氧化的作用 。 胰高血糖素则促进肝细胞摄取氨基酸， 活化肝细胞内 转氨酶，促进蛋白 质分解。 两者比值下降则使体内 蛋白质合成下降， 分解增强。 (四) 微血管、 神经病变和白内 障的发生 生长素介质促进粘多 糖合成。 多 种蛋白质糖基化作用 增强。 脑细胞内 葡萄糖增多 致山梨醇、 果糖增多 ， 使脑细胞内 高渗及导致糖尿病性周围神经炎。 山梨醇、 果糖增多
7、致晶状体内 渗透压上升， 肿胀， 致白内 障。 综上所述， 糖尿病的生化机理是由于胰岛素的缺乏及胰高血糖素的增多 ，导致糖、 脂肪和蛋白 质代谢紊乱。 病人可出 现三多 一少 的典型症状（ 尤其是 型 时 ）。 三、 糖尿病的生物化学检测 (一) 血糖的测定 标本： 血浆 参考值范围： 3. 9-6. 7 mmol/L 空腹8mmol/L 可确诊； 6mmol/L 排除， 若在6. 0-7. 0mmol/L 之间， 应复查 进餐后1h： 血糖 ， 胰岛素水平低， 可确诊 进餐后2h: 血糖 7mmol/L， 应怀疑 随机血糖 11mmol/L， 可确诊 测定方法： 化学法和酶法。 已糖激酶法为
8、参考方法， 目 前国内 推荐方法为 GOD-POD 法。 血糖测定方法按原理可分为三类： 无机化学法、 有机化学法、 酶法。 1. 无机化学法： 是利用 葡萄糖醛基的还原性来进行测定的方法。 所用 试剂均为无机化学试剂如： Folin-吴宪法、 铁氰化钾法等。 原理： 是葡萄糖在碱性试剂中与铜离子加热， 可使铜离 子还原成亚铜离 子， 再与显色剂作用 呈色， 再求其含量。 缺点： 特异性差。 现已淘汰 2. 有机化学法： 利用 糖的醛基与有机试剂反应来测糖。 如: 邻甲苯胺法等。 原理： 在热的醋酸溶液中， 葡萄糖的醛基与邻甲苯胺的氨基缩和脱水生成蓝绿色的复合物， 颜色的深浅在一定范围内 与血
9、糖的浓度成正比。 优点： 特异性较高， 反应快， 费用 低廉 缺点： 干扰物较多 2. 葡萄糖氧化酶法（ GOD-POD 法） 原理： G O2 H2O 葡萄糖酸 H2O2 4 -氨基安替比林 酚 H2O2 醌亚胺 H2O Trinder 反应： 酚和4 氨基安替比林与 H2O2在过氧化物酶的催化下 生成红色的醌亚胺的过程被称为 Trinder 反应。 但易受还原性物质如尿酸、 维生素 C、 胆红素、 谷胱苷肽的竞争过氧化氢的作用 ， 使结果偏低。 优点： 特异性较强。 缺点： 干扰物质较多 。 2. 己糖激酶法（ HK 法） 原理： G ATP 6 磷酸葡萄糖 ADP 6 磷酸葡萄糖 NAD
10、P 6 磷酸葡萄糖酸 NADH 此时 NAD 转变成 NADH 时， 在340nm 处有一峰值变化（ 升高）， 它特异性高， 是国际公认的参考方法。 GO D -POD 法是全国临床检验中心目 前推荐的常规方法。 酶法特异性高， 准确性、 灵敏度高， 标本用 量少， 可用 于自 动生化分析。 (二) 尿糖的测定 血糖8. 9-9. 9mmol/L(正常肾糖阈) ， 出现糖尿。 尿糖测定用 于对糖尿病的初判断、过筛程序。 注意： 肾性尿糖与糖尿病性尿糖的区别。 (三) 口 服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test， OGTT) 目 的： 是一种葡萄糖负 荷试验，
11、用 以了 解机体对葡萄糖的调节能力， 从而帮助对可疑糖尿病的确诊。 程序： 结果判断： 依据葡萄糖耐量曲线 1. 正常糖耐量 机体处理糖负 荷的能力良好 2. 糖尿病性糖耐量 3. 糖耐量受损 耐糖试验受许多 因素影响， 临床上需要具体分析。 (四) 糖化蛋白的测定 成人红细胞中的血红蛋白主要是 HbA， 连接有己糖的 HbA， 称糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin, GHb) 。 GHb 是在红细胞生存期间， HbA1与血中己糖缓慢、 连续的非酶促反应产物。 GHb 水平反映患者2-3个月 （ 6-8周） 前的平均血糖水平。 它可作为糖尿病治疗的长期监控指标， 尤其
12、是 I 型。 糖化血清白 蛋白 （ GSA） 则反映糖尿病患者约2周前的平均血糖水平， 以了解糖尿病治疗的较近期效果。 2) 使用 胰岛素等药物过多 3) 垂体前叶或肾上腺皮质功能 4) 肝损伤不能有效调节血糖 5) 血糖丢失 危害性： 脑组织主要以葡萄糖作为能源， 对低血糖非常敏感， 血糖过低可致脑组织能量不足而发生昏迷、 休克。 临床上可分为空腹型低血糖症和刺激性低血糖症两类。 一、 空腹型低血糖症 成人空腹低血糖往往由于葡萄糖利用 过多 或生成不足。 二、 刺激性低血糖症 空腹血糖并无明显降低， 给予适当 刺激（ 如进食） 后诱发， 表现为反应性低血糖。 餐后低血糖症又可分为三型： 1.
13、 功能性低血糖症（ 反应性低血糖症） 2. II 型糖尿病或糖耐量受损伴有的低血糖症 3. 营养性低血糖症 第四节 糖代谢的先天性异常 一、 糖原代谢先天性异常 糖原贮积病(glycogen storage diseases) ： 由于糖原生成和分解的酶系 统先天性缺陷所引 起的一组糖原合成或分解异常， 使糖原在细胞中过多 贮积或糖原分子异常的遗传性疾病。 主要受累 器官： 肝， 其次为心脏和肌肉。 糖原贮积病可分为几型。 以 I 型最常见， 是肝、 小肠粘膜和肾的葡萄糖-6-磷酸酶或6-磷酸葡萄糖变位酶缺乏所致。 二、 糖分解代谢途径的先天性异常（ 举例） (一) 丙酮酸激酶(PK) 缺乏病
14、 糖酵解途径中的 PK 缺乏， 导致成熟红细胞缺乏 ATP， 进而发生溶血。 (二) 磷酸果糖代谢异常 如： 磷酸果糖激酶的遗传性缺陷使 ATP 大量分解产热 三、 其它糖代谢异常（ 举例） 二、 糖耐量试验（ GTT） 糖耐量试验是一种葡萄糖负 荷试验， 常用 于了 解机体对葡萄糖的调节和处理能力。 按临床诊断的用 途分类， 可分为乳糖耐量试验和葡萄糖耐量试验。 （ 一） 葡萄糖耐量试验（ GTT） 正常人体内 有一套完善的调节血糖浓度的机构， 一次食入大量葡萄糖， 血糖水平略有升高， 不出 现糖尿， 2小时恢复正常， 这叫耐糖现象。 如果调节功能失常，食入大量糖吼血糖急剧升高， 且持续一段
15、时间不恢复正常， 同时出现尿糖， 这叫糖耐量降低。 如果给予大量糖后， 血糖升高不明显， 或缓慢轻度升高， 称糖耐量增加。 口 服或注射一定量的葡萄糖后， 每间隔一定时间测定血糖水平， 称糖耐量试验（ glucose tolerance test GTT）， 临床常用 口 服糖耐量试验（ OGTT） 适应症： 空腹血糖标准在临界值（ 6 7mmol/L） 疑为糖尿病患者； 空腹或餐后血糖浓度正常， 但有可能发展为糖尿病的人群； 以前糖耐量试验异常的危险人群； 妊娠性糖尿病的诊断； 临床上有肾病、 神经病变和视网膜病变而又无法作出合理解释者； 作为流行病血研究的手段。 WHO 标准化的 OGTT
16、 方法是： 试验前3日 ， 每日 食物中糖含量应不低于150g， 且维持正常活动。 影响试验的药物（ 表3-3） 应在3日 前停用 。 试验前病人应10-16小时不进食。 坐位取血后5分钟内 饮入250ml 含75g 无水葡萄糖的糖水， 以后每隔30分钟取血1次， 共4次， 历时2小时。 整个试验中不可吸烟、 喝咖啡、 喝茶或进食。 儿童给予葡萄糖量为0. 75g/kg体重。 于采血的同时， 每隔1小时留取尿液做尿糖半定量试验。 必要时可适当 延长血标本的收集时间， 可长达口 服葡萄糖后6小时。 将各次血糖结果， 绘制成糖耐量曲线图， 以便定性分析。 一般根据5次葡萄糖水平， 以测定血糖的时间
17、为横座标（ 空腹时为0时）， 血糖浓度为纵座标， 绘制耐糖曲线。 本试验常用 于协助诊断糖代谢紊乱的疾病。 正常糖耐量正常人由于存在精细的代谢调节机制， 服糖后0. 5-1小时血糖浓度暂时略有升高， 耐糖曲线显示峰值 10mmol/L， 但尿糖阴性。 1小时后血糖逐渐降低， 一般2小时左右恢复至空腹3. 9-6. 7mmol/L 水平。 此种糖耐量曲线说明机体处理糖负 荷的能力良好。 糖 尿 病 性 糖 耐 量 典 型 的 糖 尿 病 人糖 耐 量 试 验为 ： 患 者 空 腹血 糖8. 0mmol/L， 高于正常值； 服糖后血糖急剧升高， 血糖增高的时间仍为 0. 51小时， 但峰值超过10
18、mmol/L， 并出 现尿糖； 以后血糖浓度恢复缓慢， 常常2小时以后仍高于空腹水平。 说明病人处理摄入糖的能力降低。 此时重要的判断指标是服糖后2小时血糖浓度仍然高于空腹水平。 对于早期糖尿病人， 可只 表现为 OGTT 后2小时血糖浓度仍高于8mmol/L。 若空腹血糖正常而 OGTT 后2小时血糖大于11mmol/L， 以及空腹血糖 8mmol/L 而 OGTT2小时的血糖水平在8-10. 9mmol/L 者， 均应诊断为糖尿病。 糖耐量受损如果非妊娠的成年人 OGTT 呈现空腹葡萄糖水平 8. 0mmol/L， 服 糖后60、 90分钟的血糖11mmol/L（ 有人30分钟也可达此值）
19、 而2小时血糖值在8-11mmol/L 之间则为轻度耐糖能力下降， 称为亚临床或无症状的糖尿病。 图 3-3葡萄糖耐量曲线 这些病人几年后可能有1/3恢复正常， 1/3仍为糖耐量受损， 1/3则转为糖尿病（ 每年约1 5 ）。 近来发现， 这些病人容易发生小血管合并症， 如冠心病、脑血管病， 而不会发生微血管合并症， 如视网膜病、 肾病。 耐糖试验受许多 因素影响， 如年龄、 饮食、 劳动、 应激、 药物、 胃肠功能、标本采集和葡萄糖测定方法等。 所以临床上要具体情况具体分析。 糖耐量试验虽然可以反映机体近期糖代谢的情况， 但由于采血次数较多 给病人带来一定的痛苦。 临床上对于血糖持续增高并伴
20、有糖尿， 再结合病史及体征能够确诊的病人， 毋须再做 OGTT。 三、 血清糖化血红蛋白 的测定 糖化血红蛋白是指蛋白 质中的氨基酸残基与糖（ 主要是葡萄糖） 不经酶催化发生结合的产物（ 糖基化血红蛋白） 成人红细胞的血红蛋白 （ Hb） 主要是 HbA 占90 以上， HbA1占7 ， HbA2占2. 5 ， HbF 占0. 2 。 其中 HbA1又可分为： HbA1a; ( HbA1a1; HbA1a2) HbA1b; HbA1c。 红细胞内 的血红蛋白课缓慢地与糖类（ 主要是葡萄糖） 结合形成糖化血红蛋白（ glycoseylated， hemoglobin， GHb）， 其 中 HbA
21、1b 占 Hb 总量的0. 8 ， HbA1a2占1. 6 ， HbA1c 占4 。 凡连接有已糖的 HbA1， 统称为糖化血红蛋白。 HbA1a 还可分为 HbA1a1和 HbA1a2。 HbA1c 是 Hb 链的氨基末端缬氨酸残基与葡萄糖醛基通过非酶促反应缩合而成。 HbA1a1是与1， 6-二磷酸果糖结合，HbA1a2则是与6-磷酸葡萄糖结合形成的 GHB。 HbA1b 的结构还不清楚。 在四种 GHb中 HbA1c 最多 ， 占 GHb 总量的80。 有报道， 正常人血液中 HbA1c 约占血红蛋白总量的5 -8 , 而糖尿病时可达8 -30%。 GHb 是在红细胞生存期间， HbA1
22、与血中已糖（ 主要为葡萄糖） 缓慢、 连续的非酶促反应产物， 为 HbA1合成化学修饰的结果。 GHb 的形成取决于血糖浓度和作用 时间， 生成量与血中葡萄糖浓度成正比。 红细胞平均寿命为120天， 因此 GHb的浓度反映测定日 前2-3个月 内 受试者血糖的平均水平， 而与血糖的短期波动无关。 所以目 前测定糖化血红蛋白， 只作为糖尿病病人6-10周前血糖水平的定量指标。 在新发生的糖尿病病人， 临床检测只 有血糖水平增高， 而 GHb 正常； 而未控制的糖尿病病人， 则既有高血糖， 也有 GHb 增多 ； 在糖尿病已被控制的人群中，可见到血糖正常， GHb 水平仍较高。 这是因为 GHb
23、的形成与消失均需要数周时间。 测定方法： 层析法； 电泳法； 比色法； 放免法（ RLA）。 目 前常规方法为交换层析微柱法； 参考方法为高效液相色谱法（ HPLC）。 微柱法分离糖化血红蛋白 ： 原理： 带负 电荷的 Bio-Rex70阳离 子交换树脂与带正电荷的 HbA 及 HbA1有亲和力， 但由于 HbA1的两个 链的 N 末端正电荷被糖基清除， 正电荷较 HbA 少，两者的亲合力不同。 用 pH6. 7的磷酸缓冲液可首先将带正电荷较少、 吸附力较弱的 HbA1洗脱下来， 用 分光光度计测定洗脱液中的 HbA1， 占血红蛋白 的百分数。 参考范围 ： 4. 2 5. 9 临床意义： GHb 与氧的亲和力强， 可促进组织（ 晶状体、 视网 膜、 肾、 周围神经和血管等） 缺氧。 所以长期高血糖时组织细胞 GHb 增加， 会造成组织缺氧， 引 起糖尿病并发症。 （ 1） GHb 反应测定前1 2个月 内 血糖的平均水平， 故可作为糖尿病长期控制的良好指标。 （ 2） 可鉴别糖尿病性高血糖、 应急性高血糖， 前者 GHb 水平多 增高， 后者正常。
