Kulhydratmetabolisme

Kulhydrater er den primære energikilde: 1 g kulhydrater frigiver 16,7 kJ (4 kcal) ved fuldstændig nedbrydning. Derudover er kulhydrater i form af mukopolysaccharider en del af bindevævet, og i form af komplekse forbindelser (glykoproteiner, lipopolysaccharider) er de strukturelle elementer i celler, såvel som komponenter i nogle aktive biologiske stoffer (enzymer, hormoner, immunforsvar osv.).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Kulhydrater i kosten

Andelen af kulhydrater i børns kost afhænger i høj grad af alder. Hos børn i det første leveår er kulhydratindholdet, der dækker energibehovet, 40%. Efter et år stiger det til 60%. I de første måneder af livet dækkes behovet for kulhydrater af mælkesukker - laktose, som er en del af modermælken. Ved kunstig fodring med modermælkserstatninger får barnet også sukrose eller maltose. Efter introduktionen af supplerende fødevarer begynder polysaccharider (stivelse, delvist glykogen) at trænge ind i kroppen, som primært dækker kroppens behov for kulhydrater. Denne type ernæring til børn fremmer både dannelsen af amylase i bugspytkirtlen og dens udskillelse med spyt. I de første dage og uger af livet er amylase praktisk talt fraværende, og spytproduktionen er ubetydelig, og først fra 3-4 måneder begynder amylaseudskillelsen, og spytproduktionen stiger kraftigt.

Det er kendt, at stivelseshydrolyse forekommer under påvirkning af spytamylase og bugspytkirtelsaft; stivelse nedbrydes til maltose og isomaltose.

Sammen med fødevaredisakkarider - laktose og sukrose - nedbrydes maltose og isomaltose på overfladen af tarmvilli i tarmslimhinden under påvirkning af disakkaridaser til monosakkarider: glukose, fruktose og galaktose, som resorberes gennem cellemembranen. Processen med glukose- og galaktoseresorption er forbundet med aktiv transport, som består af fosforylering af monosakkarider og deres omdannelse til glukosefosfat og derefter til glukose-6-fosfat (henholdsvis galaktosefosfater). En sådan aktivering sker under påvirkning af glukose- eller galaktosekinaser med forbrug af en makroerg ATP-binding. I modsætning til glukose og galaktose resorberes fruktose næsten passivt ved simpel diffusion.

Disakkaridaser i fostertarmen dannes afhængigt af gestationsalderen.

Tidspunkt for udvikling af mave-tarmkanalfunktioner, tidspunkt for detektion og sværhedsgrad som en procentdel af den samme funktion hos voksne

Kulhydratabsorption	Første detektion af enzymet, uge	Sværhedsgrad, % af voksne
A-Amylase i bugspytkirtlen	22	5
Α-Amylase fra spytkirtler	16	10
Laktase	10	Mere end 100
Sukrase og isomaltase	10	100
Glukoamylase	10	50
Absorption af monosakkarider	11	92

Det er tydeligt, at aktiviteten af maltase og sucrase stiger tidligere (6-8 måneders graviditet) og senere (8-10 måneder) - laktase. Aktiviteten af forskellige disaccharidaser i cellerne i tarmslimhinden blev undersøgt. Det blev fundet, at den samlede aktivitet af alle maltaser ved fødslen svarer til et gennemsnit på 246 μmol spaltet disaccharid pr. 1 g protein pr. minut, den samlede aktivitet af sucrase - 75, den samlede aktivitet af isomaltase - 45 og den samlede aktivitet af laktase - 30. Disse data er af stor interesse for børnelæger, da det bliver klart, hvorfor et ammebarn fordøjer dextrin-maltose-blandinger godt, mens laktose let forårsager diarré. Den relativt lave aktivitet af laktase i tyndtarmens slimhinde forklarer, at laktasemangel observeres oftere end mangel på andre disaccharidaser.

[ 7 ], [ 8 ]

Nedsat kulhydratabsorption

Der findes både forbigående og medfødt laktosemalabsorption. Den første form skyldes en forsinkelse i modningen af intestinal laktase og forsvinder derfor med alderen. Den medfødte form kan observeres i lang tid, men er som regel mest udtalt fra fødslen under amning. Dette forklares med, at laktoseindholdet i modermælk er næsten 2 gange højere end i komælk. Klinisk udvikler barnet diarré, som sammen med løs afføring (mere end 5 gange om dagen) er karakteriseret ved skummende afføring med en sur reaktion (pH mindre end 6). Symptomer på dehydrering kan også observeres, hvilket manifesterer sig som en alvorlig tilstand.

I en ældre alder forekommer den såkaldte laktaseundertrykkelse, når dens aktivitet reduceres betydeligt. Dette forklarer, at et betydeligt antal mennesker ikke tåler naturlig mælk, mens fermenterede mejeriprodukter (kefir, acidophilus, yoghurt) absorberes godt. Laktasemangel rammer omkring 75% af personer af afrikansk og indisk afstamning, op til 90% af personer af asiatisk afstamning og 20% af europæere. Medfødt malabsorption af sukrose og isomaltose er mindre almindelig. Det manifesterer sig normalt hos børn, der får kunstig mad med mælkeblandinger beriget med sukrose, og ved introduktion af juice, frugt eller grøntsager, der indeholder dette disaccharid, i kosten. Kliniske manifestationer af sukrosemangel ligner dem ved laktosemalabsorption. Disaccharidasemangel kan også være rent erhvervet, være en konsekvens eller komplikation af en lang række sygdomme, som barnet lider af. Hovedårsagerne til disaccharidasemangel er anført nedenfor.

Konsekvens af eksponering for skadelige faktorer:

• efter enteritis af viral eller bakteriel ætiologi;
• den særlige betydning af rotavirusinfektion;
• underernæring;
• giardiasis;
• efter nekrotisk enterokolitis;
• immunologisk defekt;
• cøliaki;
• cytostatisk behandling;
• intolerance over for komælksprotein;
• hypoksiske tilstande i den perinatale periode;
• Gulsot og dens fototerapi.

Umodenhed af børstekant:

• for tidlig fødsel;
• umodenhed ved fødslen.

Konsekvenser af kirurgiske indgreb:

• gastrostomi;
• ileostomi;
• kolostomi;
• tyndtarmresektion;
• tyndtarmsanastomoser.

Lignende kliniske manifestationer er blevet beskrevet i tilfælde af nedsat aktivering af monosakkarider - glukose og galaktose. De bør skelnes fra tilfælde, hvor kosten indeholder for meget af disse monosakkarider, som med høj osmotisk aktivitet forårsager vandindtrængning i tarmen. Da monosakkarider absorberes fra tyndtarmen til V. portae-puljen, trænger de først ind i levercellerne. Afhængigt af forholdene, som hovedsageligt bestemmes af glukoseindholdet i blodet, omdannes de til glykogen eller forbliver som monosakkarider og føres med blodgennemstrømningen.

I voksnes blod er glykogenindholdet en smule lavere (0,075-0,117 g/l) end hos børn (0,117-0,206 g/l).

Syntesen af kroppens reservekulhydrat - glykogen - udføres af en gruppe forskellige enzymer, hvilket resulterer i dannelsen af stærkt forgrenede molekyler bestående af glukoserester, der er forbundet med 1,4- eller 1,6-bindinger (sidekæderne af glykogen dannes af 1,6-bindinger). Om nødvendigt kan glykogen igen nedbrydes til glukose.

Glykogensyntesen begynder i leveren i den 9. uge af den intrauterine udvikling. Dens hurtige ophobning sker dog først før fødslen (20 mg/g lever pr. dag). Derfor er koncentrationen af glykogen i fosterets levervæv ved fødslen noget højere end hos en voksen. Cirka 90% af det akkumulerede glykogen bruges i de første 2-3 timer efter fødslen, og det resterende glykogen forbruges inden for 48 timer.

Dette dækker faktisk nyfødtes energibehov i de første levedage, hvor barnet får lidt mælk. Fra 2. leveuge begynder glykogophobningen igen, og i 3. leveuge når koncentrationen i levervævet voksenniveauet. Levermassen hos børn er dog betydeligt mindre end hos voksne (hos børn på 1 år er levermassen lig med 10 % af en voksens levermasse), så glykogereserverne hos børn bruges hurtigere op, og de skal genopfylde dem for at forhindre hypoglykæmi.

Forholdet mellem intensiteten af glykogenese- og glykogenolyseprocesserne bestemmer i høj grad blodsukkerindholdet - glykæmi. Denne værdi er ret konstant. Glykæmi reguleres af et komplekst system. Det centrale led i denne regulering er det såkaldte sukkercenter, som bør betragtes som en funktionel sammenslutning af nervecentre placeret i forskellige dele af centralnervesystemet - hjernebarken, subcortex (lentikulærkernen, striatum), hypothalamusregionen, medulla oblongata. Samtidig deltager mange endokrine kirtler (bugspytkirtel, binyrer, skjoldbruskkirtel) i reguleringen af kulhydratmetabolismen.

Forstyrrelser i kulhydratmetabolismen: lagringssygdomme

Der kan dog observeres medfødte lidelser i enzymsystemerne, hvor syntesen eller nedbrydningen af glykogen i leveren eller musklerne kan være forstyrret. Disse lidelser omfatter glykogenmangelsygdom. Den er baseret på en mangel på enzymet glykogensyntetase. Sjældenheden af denne sygdom forklares sandsynligvis af vanskeligheden ved diagnosen og et hurtigt ugunstigt udfald. Nyfødte oplever hypoglykæmi meget tidligt (selv mellem måltider) med kramper og ketose. Oftere beskrives tilfælde af glykogensygdom, når glykogen med normal struktur akkumuleres i kroppen, eller glykogen med en uregelmæssig struktur, der ligner cellulose (amylopectin), dannes. Denne gruppe er som regel genetisk bestemt. Afhængigt af manglen på visse enzymer involveret i glykogenmetabolismen, skelnes der mellem forskellige former eller typer af glykogenoser.

Type I, som inkluderer hepatorenal glykogenose, eller Gierkes sygdom, er baseret på glukose-6-fosfatase-mangel. Dette er den mest alvorlige form for glykogenose uden strukturelle glykogenforstyrrelser. Sygdommen er recessiv; manifesterer sig klinisk umiddelbart efter fødslen eller i spædbarnsalderen. Hepatomegali er karakteristisk og ledsages af hypoglykæmiske anfald og koma, ketose. Milten øges aldrig i størrelse. Senere observeres væksthæmning og kropsdisproportioner (maven er forstørret, kroppen er forlænget, benene er korte, hovedet er stort). Mellem måltiderne observeres bleghed, svedtendens og bevidsthedstab som følge af hypoglykæmi.

Type II glykogenose - Pompe sygdom, som er baseret på mangel på sur maltase. Den manifesterer sig klinisk kort efter fødslen, og sådanne børn dør hurtigt. Der observeres lever- og kardiomegali samt muskelhypotoni (barnet kan ikke holde hovedet eller suge). Hjertesvigt udvikles.

Type III glykogenose - Cori sygdom, forårsaget af en medfødt defekt i amylo-1,6-glucosidase. Transmissionen er recessiv-autosomal. Kliniske manifestationer ligner type I - Gierkes sygdom, men mindre alvorlig. I modsætning til Gierkes sygdom er dette en begrænset glykogenose, der ikke ledsages af ketose og alvorlig hypoglykæmi. Glykogen aflejres enten i leveren (hepatomegali) eller i leveren og samtidig i musklerne.

Type IV - Andersens sygdom - skyldes mangel på 1,4-1,6-transglucosidase, hvilket resulterer i dannelsen af glykogen med en uregelmæssig struktur, der ligner cellulose (amylopectin). Det er som et fremmedlegeme. Gulsot og hepatomegali observeres. Levercirrose med portal hypertension udvikler sig. Som følge heraf udvikles åreknuder i maven og spiserøret, hvis bristning forårsager kraftig maveblødning.

Type V - muskelglykogenose, McArdles sygdom - udvikler sig på grund af mangel på muskelfosforylase. Sygdommen kan manifestere sig i den 3. levemåned, når det bemærkes, at børn ikke er i stand til at die i lang tid og hurtigt bliver trætte. På grund af den gradvise ophobning af glykogen i de tværstribede muskler observeres dens falske hypertrofi.

Type VI glykogenose - Hertz sygdom - er forårsaget af en mangel på leverfosforylase. Klinisk påvises hepatomegali, hypoglykæmi forekommer sjældnere. Væksthæmning ses. Forløbet er mere gunstigt end i andre former. Dette er den mest almindelige form for glykogenose.

Andre former for oplagringssygdomme observeres også, når mono- eller polyenzymforstyrrelser påvises.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]

Blodsukker som indikator for kulhydratmetabolisme

En af indikatorerne for kulhydratmetabolisme er blodsukkerniveauet. Ved fødslen svarer barnets glykæminiveau til moderens, hvilket forklares ved fri transplacental diffusion. Fra de første levetimer observeres der dog et fald i sukkerindholdet, hvilket forklares af to årsager. En af dem, den mere betydningsfulde, er manglen på kontrainsulære hormoner. Dette bevises af, at adrenalin og glukagon er i stand til at øge blodsukkerniveauet i denne periode. En anden årsag til hypoglykæmi hos nyfødte er, at glykogenreserverne i kroppen er meget begrænsede, og en nyfødt, der ammes et par timer efter fødslen, bruger dem op. Ved 5.-6. levedag stiger sukkerindholdet, men hos børn forbliver det relativt lavere end hos voksne. Stigningen i sukkerkoncentrationen hos børn efter det første leveår er bølgelignende (den første bølge - ved 6-årsalderen, den anden - ved 12-årsalderen), hvilket falder sammen med stigningen i deres vækst og en højere koncentration af somatotropisk hormon. Den fysiologiske grænse for glukoseoxidation i kroppen er 4 mg/(kg • min). Derfor bør den daglige dosis glukose være fra 2 til 4 g/kg kropsvægt.

Det skal understreges, at udnyttelsen af glukose under intravenøs administration sker hurtigere hos børn end hos voksne (det er kendt, at intravenøst administreret glukose som regel udnyttes af kroppen inden for 20 minutter). Derfor er børns tolerance over for kulhydratbelastningen højere, hvilket skal tages i betragtning, når man studerer glykæmiske kurver. For eksempel anvendes en gennemsnitlig belastning på 1,75 g/kg for at studere den glykæmiske kurve.

Samtidig har børn et mere alvorligt forløb af diabetes mellitus, til hvis behandling det som regel er nødvendigt at bruge insulin. Diabetes mellitus hos børn opdages oftest i perioder med særlig intensiv vækst (den første og anden fysiologiske forlængelse), hvor der oftere observeres en overtrædelse af korrelationen af de endokrine kirtler (aktiviteten af hypofysens somatotrope hormon øges). Klinisk manifesterer diabetes hos børn sig ved tørst (polydipsi), polyuri, vægttab og ofte øget appetit (polyfagi). Der opdages en stigning i blodsukkeret (hyperglykæmi) og forekomsten af sukker i urinen (glukosuri). Ketoacidose er almindelig.

Sygdommen er baseret på insulinmangel, hvilket gør det vanskeligt for glukose at trænge ind i cellemembraner. Dette forårsager en stigning i dets indhold i den ekstracellulære væske og blodet, og øger også nedbrydningen af glykogen.

I kroppen kan glukose nedbrydes på flere måder. De vigtigste af disse er den glykolytiske kæde og pentosecyklussen. Nedbrydning langs den glykolytiske kæde kan forekomme både aerobe og anaerobe forhold. Under aerobe forhold fører det til dannelsen af pyrodruesyre, og under anaerobe forhold mælkesyre.

I leveren og myokardiet forløber processerne aerobt, i erytrocytter - anaerobt, i skeletmuskler under intenst arbejde - overvejende anaerobt, under hvile - overvejende aerobt. Den aerobe vej er mere økonomisk for organismen, da den resulterer i dannelsen af mere ATP, som bærer en stor energireserve. Anaerob glykolyse er mindre økonomisk. Generelt kan celler gennem glykolyse hurtigt, omend uøkonomisk, forsynes med energi uanset "levering" af ilt. Aerob nedbrydning i kombinationen af den glykolytiske kæde - Krebs cyklus er den primære energikilde for organismen.

Samtidig kan kroppen, ved omvendt strømning af den glykolytiske kæde, syntetisere kulhydrater fra mellemprodukter af kulhydratmetabolismen, såsom pyrodruesyre og mælkesyre. Omdannelsen af aminosyrer til pyrodruesyre, α-ketoglutarat og oxalacetat kan føre til dannelsen af kulhydrater. Processerne i den glykolytiske kæde er lokaliseret i cellernes cytoplasma.

En undersøgelse af forholdet mellem glykolytiske kædemetabolitter og Krebs-cyklussen i børns blod viser ret betydelige forskelle sammenlignet med voksne. Blodserumet hos en nyfødt og et barn i det første leveår indeholder en ret betydelig mængde mælkesyre, hvilket indikerer forekomsten af anaerob glykolyse. Barnets krop forsøger at kompensere for den overskydende ophobning af mælkesyre ved at øge aktiviteten af enzymet laktatdehydrogenase, som omdanner mælkesyre til pyrodruesyre og efterfølgende optagelse i Krebs-cyklussen.

Der er også nogle forskelle i indholdet af laktatdehydrogenase-isoenzymer. Hos små børn er aktiviteten af den 4. og 5. fraktion højere, og indholdet af den 1. fraktion er lavere.

En anden, ikke mindre vigtig, måde at spalte glukose på er pentosecyklussen, som begynder med den glykolytiske kæde på niveau med glukose-6-fosfat. Som et resultat af en cyklus spaltes et af de 6 glukosemolekyler fuldstændigt til kuldioxid og vand. Dette er en kortere og hurtigere henfaldsvej, som giver frigivelse af en stor mængde energi. Som et resultat af pentosecyklussen dannes der også pentoser, som bruges af kroppen til biosyntese af nukleinsyrer. Dette forklarer sandsynligvis, hvorfor pentosecyklussen er af stor betydning hos børn. Dens nøgleenzym er glukose-6-fosfatdehydrogenase, som skaber forbindelsen mellem glykolyse og pentosecyklussen. Aktiviteten af dette enzym i blodet hos børn i alderen 1 måned - 3 år er 67-83, 4-6 år - 50-60, 7-14 år - 50-63 mmol/g hæmoglobin.

Forstyrrelse af pentosecyklussen for glukosenedbrydning på grund af mangel på glukose-6-fosfatdehydrogenase ligger til grund for ikke-sfærocytisk hæmolytisk anæmi (en af typerne af erytrocytopati), som manifesterer sig ved anæmi, gulsot, splenomegali. Som regel fremkaldes hæmolytiske kriser ved at tage medicin (kinin, kinidin, sulfonamider, nogle antibiotika osv.), som øger blokaden af dette enzym.

Et lignende klinisk billede af hæmolytisk anæmi observeres på grund af mangel på pyruvatkinase, som katalyserer omdannelsen af fosfoenolpyruvat til pyruvat. De adskiller sig ved en laboratoriemetode, der bestemmer aktiviteten af disse enzymer i erytrocytter.

Forstyrrelse af glykolysen i blodplader ligger til grund for patogenesen af mange tromboastenier, klinisk manifesteret ved øget blødning med et normalt antal blodplader, men nedsat funktion (aggregering) og intakte blodkoagulationsfaktorer. Det er kendt, at en persons primære energimetabolisme er baseret på brugen af glukose. De resterende hexoser (galactose, fruktose) omdannes som regel til glukose og gennemgår en fuldstændig nedbrydning. Omdannelsen af disse hexoser til glukose udføres af enzymsystemer. Mangel på enzymer, der omdanner denne omdannelse, ligger til grund for gstaktosæmi og fruktosæmi. Disse er genetisk bestemte enzymopatier. Ved gstaktosæmi er der en mangel på galactose-1-fosfat-uridyltransferase. Som følge heraf ophobes galactose-1-fosfat i kroppen. Derudover fjernes en stor mængde fosfater fra kredsløbet, hvilket forårsager mangel på ATP, hvilket forårsager skade på energiprocesser i cellerne.

De første symptomer på galaktosæmi opstår kort efter starten af at give børn mælk, især modermælk, da det indeholder en stor mængde laktose, der indeholder lige store mængder glukose og galaktose. Opkastning opstår, vægtøgningen er langsom (hypotrofi udvikler sig). Derefter opstår hepatosplenomegali med gulsot og grå stær. Ascites og åreknuder i spiserøret og maven kan udvikle sig. Urinundersøgelse afslører galaktosuri.

Ved galaktosæmi skal laktose udelukkes fra kosten. Der anvendes specielt fremstillede mælkeerstatninger, hvor laktoseindholdet er kraftigt reduceret. Dette sikrer børns korrekte udvikling.

Fruktosæmi udvikler sig, når fruktose ikke omdannes til glukose på grund af mangel på fruktose-1-fosfat-aldolase. Dens kliniske manifestationer ligner dem ved galaktosæmi, men udtrykkes i mildere grad. Dens mest karakteristiske symptomer er opkastning, et kraftigt fald i appetitten (op til anoreksi), når børn får frugtsaft, sødet morgenmad og pureer (sukrose indeholder fruktose og glukose). Derfor forværres de kliniske manifestationer især, når børn overføres til blandet og kunstig fodring. I en ældre alder tolererer patienter ikke slik og honning, som indeholder ren fruktose. Fruktosuri opdages ved urinundersøgelse. Det er nødvendigt at udelukke sukrose og produkter, der indeholder fruktose, fra kosten.