Süsivesikute ainevahetus

Süsivesikud on peamine energiaallikas: 1 g süsivesikuid vabaneb täielikult lagundatud kujul 16,7 kJ (4 kcal). Lisaks on süsivesikud mukopolüsahhariidide kujul osa sidekoest ja komplekssete ühendite (glükoproteiinid, lipopolüsahhariidid) kujul on need rakkude struktuurielemendid, samuti mõnede aktiivsete bioloogiliste ainete (ensüümid, hormoonid, immuunkehad jne) komponendid.

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

Süsivesikud toidus

Süsivesikute osakaal laste toidusedelis sõltub suuresti vanusest. Esimese eluaasta lastel on energiavajadust katvate süsivesikute sisaldus 40%. Ühe aasta pärast suureneb see 60%-ni. Elu esimestel kuudel katab süsivesikute vajaduse piimasuhkur - laktoos, mis on osa rinnapiimast. Piimasegudega kunstliku toitmise korral saab laps ka sahharoosi või maltoosi. Pärast täiendavate toitude lisamist hakkavad organismi sisenema polüsahhariidid (tärklis, osaliselt glükogeen), mis katavad peamiselt organismi süsivesikute vajaduse. Selline laste toitumine soodustab nii amülaasi moodustumist kõhunäärmes kui ka selle eritumist süljega. Elu esimestel päevadel ja nädalatel amülaas praktiliselt puudub ja süljeeritus on ebaoluline ning alles 3-4 kuu vanuselt algab amülaasi eritumine ja süljeeritus suureneb järsult.

On teada, et tärklise hüdrolüüs toimub sülje amülaasi ja pankrease mahla mõjul; tärklis laguneb maltoosiks ja isomaltoosiks.

Koos toidus leiduvate disahhariididega - laktoosi ja sahharoosiga - lagunevad soole limaskesta soolevillide pinnal disahharidaaside toimel maltoos ja isomaltoos monosahhariidideks: glükoosiks, fruktoosiks ja galaktoosiks, mis resorbeeruvad läbi rakumembraani. Glükoosi ja galaktoosi resorptsiooni protsess on seotud aktiivse transpordiga, mis seisneb monosahhariidide fosforüülimises ja nende muundamises glükoosfosfaadiks ning seejärel glükoos-6-fosfaadiks (vastavalt galaktoosfosfaatideks). Selline aktivatsioon toimub glükoosi- või galaktoosi kinaaside mõjul ühe ATP makroergilise sideme arvelt. Erinevalt glükoosist ja galaktoosist resorbeerub fruktoos peaaegu passiivselt, lihtsa difusiooni teel.

Loote soolestikus olevad disahharidaasid moodustuvad sõltuvalt rasedusajast.

Seedetrakti funktsioonide arengu ajastus, avastamise ajastus ja raskusaste protsentides samast funktsioonist täiskasvanutel

Süsivesikute imendumine	Ensüümi esmane tuvastamine, nädal	Raskusaste, % täiskasvanutest
Pankrease A-amülaas	22	5
Süljenäärmete α-amülaas	16	10
Laktaas	10	Rohkem kui 100
Sahharaas ja isomaltaas	10	100
Glükoamülaas	10	50
Monosahhariidide imendumine	11	92

On ilmne, et maltaasi ja sahharaasi aktiivsus suureneb varem (6-8 raseduskuud) ja hiljem (8-10 kuud) laktaasi oma. Uuriti erinevate disahharidaaside aktiivsust soole limaskesta rakkudes. Leiti, et kõigi maltaaside koguaktiivsus sünni ajaks vastab keskmiselt 246 μmol lõhustatud disahhariidile 1 g valgu kohta minutis, sahharaasi koguaktiivsus - 75, isomaltaasi koguaktiivsus - 45 ja laktaasi koguaktiivsus - 30. Need andmed pakuvad lastearstidele suurt huvi, kuna selgub, miks rinnaga toidetav laps seedib dekstriini-maltoosi segusid hästi, samas kui laktoos põhjustab kergesti kõhulahtisust. Laktaasi suhteliselt madal aktiivsus peensoole limaskestal selgitab asjaolu, et laktaasi puudulikkust täheldatakse sagedamini kui teiste disahharidaaside puudulikkust.

[ 7 ], [ 8 ]

Süsivesikute imendumise häire

Esineb nii mööduvat kui ka kaasasündinud laktoosi malabsorptsiooni. Esimene vorm on tingitud soole laktaasi küpsemise hilinemisest ja seetõttu kaob vanusega. Kaasasündinud vormi võib täheldada pikka aega, kuid reeglina on see kõige ilmekam sünnist alates rinnaga toitmise ajal. Seda seletatakse asjaoluga, et laktoosi sisaldus inimese rinnapiimas on peaaegu 2 korda suurem kui lehmapiimas. Kliiniliselt tekib lapsel kõhulahtisus, mida iseloomustab koos lahtise väljaheitega (rohkem kui 5 korda päevas) happelise reaktsiooniga vahune väljaheide (pH alla 6). Võivad esineda ka dehüdratsiooni sümptomid, mis avalduvad tõsise seisundina.

Vanemas eas tekib nn laktaasi repressioon, kui selle aktiivsus on oluliselt vähenenud. See seletab asjaolu, et märkimisväärne hulk inimesi ei talu naturaalset piima, samas kui kääritatud piimatooted (keefir, atsidofiilus, jogurt) imenduvad hästi. Laktaasipuudus mõjutab umbes 75% Aafrika ja India päritolu inimestest, kuni 90% Aasia päritolu inimestest ja 20% eurooplastest. Sahharoosi ja isomaltoosi kaasasündinud imendumishäire on vähem levinud. See avaldub tavaliselt lastel, keda toidetakse kunstlikult sahharoosiga rikastatud piimasegudega, ning kui toidusedelisse lisatakse mahlasid, puu- või köögivilju, mis sisaldavad seda disahhariidi. Sahharoosipuuduse kliinilised ilmingud on sarnased laktoosi imendumishäirega. Disahharidaasi puudus võib olla ka puhtalt omandatud, olla lapse mitmesuguste haiguste tagajärg või tüsistus. Disahharidaasi puuduse peamised põhjused on loetletud allpool.

Kahjulike teguritega kokkupuute tagajärjed:

• pärast viirusliku või bakteriaalse etioloogiaga enteriiti;
• rotaviirusnakkuse eriline tähtsus;
• alatoitumus;
• giardiaas;
• pärast nekrootilist enterokoliitit;
• immunoloogiline puudulikkus;
• tsöliaakia;
• tsütostaatiline ravi;
• lehmapiimavalgu talumatus;
• perinataalse perioodi hüpoksilised seisundid;
• Kollatõbi ja selle fototeraapia.

Harjaäärise ebaküpsus:

• enneaegsus;
• ebaküpsus sündides.

Kirurgilise sekkumise tagajärjed:

• gastrostooma;
• ileostoomia;
• kolostooma;
• peensoole resektsioon;
• peensoole anastomoosid.

Sarnaseid kliinilisi ilminguid on kirjeldatud ka monosahhariidide - glükoosi ja galaktoosi - aktivatsiooni häire korral. Neid tuleks eristada juhtudest, kus toit sisaldab liiga palju neid monosahhariide, mis oma kõrge osmootse aktiivsuse tõttu põhjustavad vee sattumist soolestikku. Kuna monosahhariidid imenduvad peensoolest V. portae basseini, sisenevad nad esmalt maksarakkudesse. Sõltuvalt tingimustest, mis määratakse peamiselt vere glükoosisisalduse poolt, muundatakse need glükogeeniks või jäävad monosahhariidideks ja kanduvad vereringega kaasa.

Täiskasvanute veres on glükogeeni sisaldus veidi madalam (0,075–0,117 g/l) kui lastel (0,117–0,206 g/l).

Keha varusüsivesiku – glükogeeni – sünteesi viib läbi erinevate ensüümide rühm, mille tulemusel moodustuvad glükoosijääkidest koosnevad väga hargnenud molekulid, mis on omavahel seotud 1,4- või 1,6-sidemetega (glükogeeni külgahelad moodustuvad 1,6-sidemetest). Vajadusel saab glükogeeni uuesti glükoosiks lagundada.

Glükogeeni süntees algab maksas emakasisese arengu 9. nädalal. Selle kiire akumuleerumine toimub aga alles enne sündi (20 mg/g maksa päevas). Seetõttu on glükogeeni kontsentratsioon loote maksakoes sündides mõnevõrra kõrgem kui täiskasvanul. Ligikaudu 90% akumuleerunud glükogeenist kasutatakse esimese 2-3 tunni jooksul pärast sündi ja ülejäänud glükogeen tarbitakse 48 tunni jooksul.

See tagab tegelikult vastsündinute energiavajaduse esimestel elupäevadel, kui laps saab vähe piima. Alates teisest elunädalast algab glükogeeni kogunemine uuesti ja kolmandaks elunädalaks saavutab selle kontsentratsioon maksakoes täiskasvanu taseme. Laste maksa mass on aga oluliselt väiksem kui täiskasvanutel (1-aastastel lastel on maksa mass võrdne 10%-ga täiskasvanu maksa massist), seega kuluvad laste glükogeenivarud kiiremini ära ja nad peavad seda hüpoglükeemia vältimiseks täiendama.

Glükogeneesi ja glükogenolüüsi protsesside intensiivsuse suhe määrab suuresti veresuhkru sisalduse - glükeemia. See väärtus on üsna konstantne. Glükeemiat reguleerib keeruline süsteem. Selle regulatsiooni keskseks lüliks on nn suhkrukeskus, mida tuleks käsitleda kui kesknärvisüsteemi erinevates osades - ajukoores, aju alamkoores (läätsetuum, striatum), hüpotalamuse piirkonnas, medulla oblongata - paiknevate närvikeskuste funktsionaalset ühendust. Lisaks sellele osalevad süsivesikute ainevahetuse regulatsioonis paljud endokriinsed näärmed (kõhunääre, neerupealised, kilpnääre).

Süsivesikute ainevahetushäired: ladustushaigused

Siiski võib täheldada kaasasündinud ensüümsüsteemide häireid, mille korral võib olla häiritud glükogeeni süntees või lagunemine maksas või lihastes. Nende häirete hulka kuulub glükogeeni puudulikkuse haigus. See põhineb ensüümi glükogeeni süntetaasi puudulikkusel. Selle haiguse haruldust seletatakse tõenäoliselt diagnoosimise raskuse ja kiire ebasoodsa tulemusega. Vastsündinutel tekib hüpoglükeemia väga varakult (isegi toitmiste vahel) koos krampide ja ketoosiga. Sagedamini kirjeldatakse glükogeeni haiguse juhtumeid, kui organismis koguneb normaalse struktuuriga glükogeen või moodustub ebakorrapärase struktuuriga glükogeen, mis meenutab tselluloosi (amülopektiin). See rühm on reeglina geneetiliselt määratud. Sõltuvalt teatud glükogeeni metabolismis osalevate ensüümide puudulikkusest eristatakse glükogenooside erinevaid vorme või tüüpe.

I tüüp, mis hõlmab hepatorenaalset glükogenoosi ehk Gierke tõbe, põhineb glükoos-6-fosfataasi puudulikkusel. See on glükogenoosi kõige raskem vorm ilma struktuuriliste glükogeeni häireteta. Haigus on retsessiivne; avaldub kliiniliselt kohe pärast sündi või imikueas. Iseloomulik on hepatomegaalia, millega kaasnevad hüpoglükeemilised krambid ja kooma, ketoos. Põrn ei suurene kunagi. Hiljem täheldatakse kasvupeetust ja keha ebaproportsionaalsust (kõht on suurenenud, keha on piklik, jalad on lühikesed, pea on suur). Söötmise vahepeal täheldatakse hüpoglükeemia tagajärjel kahvatust, higistamist ja teadvusekaotust.

II tüüpi glükogenoos - Pompe tõbi, mis põhineb happelise maltaasi puudulikkusel. See avaldub kliiniliselt varsti pärast sündi ja sellised lapsed surevad kiiresti. Täheldatakse hepato- ja kardiomegaaliat, lihashüpotooniat (laps ei saa pead hoida ega imeda). Tekib südamepuudulikkus.

III tüüpi glükogenoos - Cori tõbi, mille põhjustab amülo-1,6-glükosidaasi kaasasündinud defekt. Edastamine on retsessiivne-autosomaalne. Kliinilised ilmingud on sarnased I tüüpi Gierke tõvega, kuid vähem rasked. Erinevalt Gierke tõvest on see piiratud glükogenoos, millega ei kaasne ketoos ega raske hüpoglükeemia. Glükogeen ladestub kas maksas (hepatomegaalia) või maksas ja samaaegselt lihastes.

IV tüüp – Anderseni tõbi – tekib 1,4-1,6-transglükosidaasi puudulikkuse tõttu, mille tagajärjel tekib ebakorrapärase struktuuriga tselluloosi (amülopektiin) glükogeen. See on nagu võõrkeha. Täheldatakse kollatõbe ja hepatomegaaliat. Tekib maksatsirroos koos portaalhüpertensiooniga. Selle tagajärjel tekivad mao ja söögitoru veenilaiendid, mille rebenemine põhjustab rohket mao verejooksu.

V tüüp - lihasglükogenoos, McArdle'i tõbi - tekib lihasfosforülaasi puudulikkuse tõttu. Haigus võib avalduda 3. elukuul, kui on täheldatud, et lapsed ei suuda pikka aega imeda ja väsivad kiiresti. Glükogeeni järkjärgulise kogunemise tõttu vöötlihastesse täheldatakse selle valet hüpertroofiat.

VI tüüpi glükogenoos ehk Hertzi tõbi – on põhjustatud maksa fosforülaasi puudulikkusest. Kliiniliselt avastatakse hepatomegaalia, hüpoglükeemia esineb harvemini. Märgitakse kasvupeetust. Kulg on soodsam kui teiste vormide korral. See on glükogenoosi kõige levinum vorm.

Samuti täheldatakse teisi säilitushaiguste vorme, kui avastatakse mono- või polüensüümide häireid.

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

Veresuhkur kui süsivesikute ainevahetuse näitaja

Üks süsivesikute ainevahetuse näitajaid on veresuhkru tase. Sünnihetkel vastab lapse glükeemia tase ema omale, mida seletatakse vaba transplatsentaarse difusiooniga. Alates esimestest elutundidest aga täheldatakse suhkrusisalduse langust, millel on kaks põhjust. Üks neist, olulisem, on kontrainsulaarsete hormoonide puudus. Seda tõestab asjaolu, et adrenaliin ja glükagoon suudavad sel perioodil veresuhkru taset tõsta. Teine vastsündinute hüpoglükeemia põhjus on see, et glükogeenivarud organismis on väga piiratud ja vastsündinu, kes pannakse rinnale paar tundi pärast sündi, kulutab need ära. 5.-6. elupäevaks suhkrusisaldus suureneb, kuid lastel jääb see suhteliselt madalamaks kui täiskasvanutel. Suhkru kontsentratsiooni tõus lastel pärast esimest eluaastat on laineline (esimene laine - 6. eluaastaks, teine - 12. eluaastaks), mis langeb kokku nende kasvu kiirenemise ja somatotroopse hormooni kõrgema kontsentratsiooniga. Glükoosi oksüdatsiooni füsioloogiline piir organismis on 4 mg/(kg • min). Seetõttu peaks glükoosi päevane annus olema 2–4 g/kg kehakaalu kohta.

Tuleb rõhutada, et glükoosi kasutamine intravenoosse manustamise ajal toimub lastel kiiremini kui täiskasvanutel (on teada, et intravenoosselt manustatud glükoos kasutatakse organismis reeglina 20 minuti jooksul). Seetõttu on laste taluvus süsivesikute koormuse suhtes suurem, mida tuleb glükeemiliste kõverate uurimisel arvesse võtta. Näiteks glükeemilise kõvera uurimiseks kasutatakse keskmist koormust 1,75 g/kg.

Samal ajal on lastel suhkurtõve kulg raskem, mille raviks on reeglina vaja kasutada insuliini. Laste suhkurtõbi avastatakse kõige sagedamini eriti intensiivse kasvu perioodidel (esimene ja teine füsioloogiline pikenemine), mil sagedamini täheldatakse endokriinsete näärmete korrelatsiooni rikkumist (hüpofüüsi somatotroopse hormooni aktiivsus suureneb). Kliiniliselt avaldub laste suhkurtõbi janu (polüdipsia), polüuuria, kaalulanguse ja sageli isu suurenemisena (polüfaagia). Tuvastatakse veresuhkru tõus (hüperglükeemia) ja suhkru esinemine uriinis (glükosuuria). Ketoatsidoos on tavaline.

Haigus põhineb insuliinipuudusel, mis raskendab glükoosi tungimist läbi rakumembraanide. See põhjustab selle sisalduse suurenemist rakuvälises vedelikus ja veres ning suurendab ka glükogeeni lagunemist.

Organismis saab glükoosi lagundada mitmel viisil. Neist olulisemad on glükolüütiline ahel ja pentoostsükkel. Lagunemine glükolüütilise ahela ulatuses võib toimuda nii aeroobsetes kui ka anaeroobsetes tingimustes. Aeroobsetes tingimustes viib see püruviinhappe ja anaeroobsetes tingimustes piimhappe moodustumiseni.

Maksas ja müokardis toimuvad protsessid aeroobselt, erütrotsüütides - anaeroobselt, skeletilihastes intensiivse töö ajal - valdavalt anaeroobselt, puhkeolekus - valdavalt aeroobselt. Aeroobne rada on organismile ökonoomsem, kuna selle tulemusel tekib rohkem ATP-d, mis kannab endas suurt energiavaru. Anaeroobne glükolüüs on vähem ökonoomne. Üldiselt saab glükolüüsi abil rakke kiiresti, ehkki ebaökonoomselt, energiaga varustada, olenemata hapniku "kohaletoimetamisest". Organismi peamine energiaallikas on aeroobne lagunemine glükolüütilise ahela ja Krebsi tsükli kombinatsioonis.

Samal ajal saab organism glükolüütilise ahela tagasivoolu kaudu sünteesida süsivesikuid süsivesikute ainevahetuse vaheproduktidest, nagu püruviinhape ja piimhape. Aminohapete muundamine püruviinhappeks, α-ketoglutaraadiks ja oksalatsetaadiks võib viia süsivesikute moodustumiseni. Glükolüütilise ahela protsessid lokaliseeruvad rakkude tsütoplasmas.

Glükolüütilise ahela metaboliitide ja Krebsi tsükli suhte uuring laste veres näitab üsna olulisi erinevusi võrreldes täiskasvanutega. Vastsündinu ja esimese eluaasta lapse vereseerum sisaldab üsna märkimisväärses koguses piimhapet, mis viitab anaeroobse glükolüüsi levimusele. Lapse organism püüab kompenseerida piimhappe liigset kogunemist, suurendades ensüümi laktaatdehüdrogenaasi aktiivsust, mis muundab piimhappe püruviinhappeks ja seejärel kaasab selle Krebsi tsüklisse.

Samuti on laktaatdehüdrogenaasi isoensüümide sisalduses mõningaid erinevusi. Väikelastel on 4. ja 5. fraktsiooni aktiivsus suurem ning 1. fraktsiooni sisaldus väiksem.

Teine, mitte vähem oluline glükoosi lagundamise viis on pentoostsükkel, mis algab glükolüütilise ahelaga glükoos-6-fosfaadi tasemel. Ühe tsükli tulemusena laguneb üks kuuest glükoosimolekulist täielikult süsinikdioksiidiks ja veeks. See on lühem ja kiirem lagunemistee, mis tagab suure hulga energia vabanemise. Pentoostsükli tulemusena tekivad ka pentoosid, mida organism kasutab nukleiinhapete biosünteesiks. See ilmselt seletab, miks pentoostsükkel on lastel nii oluline. Selle võtmeensüüm on glükoos-6-fosfaatdehüdrogenaas, mis tagab ühenduse glükolüüsi ja pentoostsükli vahel. Selle ensüümi aktiivsus 1 kuu kuni 3 aasta vanuste laste veres on 67-83, 4-6-aastastel - 50-60, 7-14-aastastel - 50-63 mmol/g hemoglobiini kohta.

Glükoosi pentoostsükli häire glükoos-6-fosfaatdehüdrogenaasi puudulikkuse tõttu on mittesferotsütaarse hemolüütilise aneemia (üks erütrotsütopaatia tüüpidest) aluseks, mis avaldub aneemia, kollatõve ja splenomegaaliana. Reeglina provotseerivad hemolüütilisi kriise ravimid (kiniin, kinidiin, sulfoonamiidid, mõned antibiootikumid jne), mis suurendavad selle ensüümi blokaadi.

Sarnast hemolüütilise aneemia kliinilist pilti täheldatakse püruvaatkinaasi defitsiidi tõttu, mis katalüüsib fosfoenolpüruvaadi muundumist püruvaadiks. Neid eristatakse laboratoorse meetodi abil, määrates nende ensüümide aktiivsuse erütrotsüütides.

Trombotsüütide glükolüüsi häire on paljude trombosteeniate patogeneesi aluseks, mis avaldub kliiniliselt suurenenud verejooksuna normaalse trombotsüütide arvu, kuid häiritud funktsiooni (agregatsiooni) ja tervete vere hüübimisfaktorite korral. On teada, et inimese peamine energiametabolism põhineb glükoosi kasutamisel. Ülejäänud heksoosid (galaktoos, fruktoos) muunduvad reeglina glükoosiks ja lagunevad täielikult. Nende heksooside muundumine glükoosiks toimub ensüümsüsteemide abil. Selle muundumise eest vastutavate ensüümide puudulikkus on gstaktoseemia ja fruktoseemia aluseks. Need on geneetiliselt määratud ensümopaatiad. Gstaktoseemia korral on galaktoos-1-fosfaaturidüültransferaasi puudulikkus. Selle tulemusena koguneb organismi galaktoos-1-fosfaat. Lisaks eemaldatakse vereringest suur hulk fosfaate, mis põhjustab ATP puudust, kahjustades rakkude energiaprotsesse.

Galaktoseemia esimesed sümptomid ilmnevad varsti pärast laste toitmise alustamist piimaga, eriti rinnapiimaga, mis sisaldab suures koguses laktoosi, sealhulgas võrdsetes kogustes glükoosi ja galaktoosi. Ilmneb oksendamine, kehakaal suureneb halvasti (tekib hüpotroofia). Seejärel ilmneb hepatosplenomegaalia koos kollatõve ja kataraktiga. Võivad tekkida astsiit ja söögitoru ja mao veenilaiendid. Uriinianalüüs näitab galaktosuuriat.

Galaktoseemia korral tuleb laktoos toidust välja jätta. Kasutatakse spetsiaalselt valmistatud piimasegusid, milles laktoosisisaldus on järsult vähendatud. See tagab laste õige arengu.

Fruktoseemia tekib siis, kui fruktoos ei muundu glükoosiks fruktoos-1-fosfaat aldolaasi puudulikkuse tõttu. Selle kliinilised ilmingud on sarnased galaktoseemiaga, kuid on kergemal määral väljendunud. Selle kõige iseloomulikumad sümptomid on oksendamine, isu järsk langus (kuni anoreksiani), kui lastele antakse puuviljamahlasid, magustatud teravilju ja püreesid (sahharoos sisaldab fruktoosi ja glükoosi). Seetõttu süvenevad kliinilised ilmingud eriti laste üleviimisel sega- ja kunstlikule söötmisele. Vanemas eas patsiendid ei talu maiustusi ja mett, mis sisaldab puhast fruktoosi. Fruktosuuria avastatakse uriini uurimisel. Toidust on vaja välja jätta sahharoos ja fruktoosi sisaldavad tooted.