Самый частый гликогеноз I типа или болезнь фон Гирке обусловлен аутосом-
но-рецессивным дефектом глюкозо-6-фосфатазы. Из-за того, что этот фермент есть
только в печени и почках, преимущественно страдают эти органы, и болезнь носит еще одно название – гепаторенальный гликогеноз. Даже у новорожденных детей
наблюдаются гепатомегалия и нефромегалия, обусловленные накоплением гликоге-на не только в цитоплазме, но и в ядрах клеток. Кроме этого, активируется синтез липидов с возникновением стеатоза печени. Так как фермент необходим для де-фосфорилирования глюкозо-6-фосфата с последующим выходом глюкозы в кровь, у больных отмечается гипогликемия, и, как следствие, ацетонемия, метаболический ацидоз, ацетонурия.
Гликогеноз III типаилиболезнь Форбса-Кориилилимит-декстриноз–этоаутосомнорецессивный дефект амило-α-1-6-глюкозидазы, «деветвящего» фермен-та, гидролизующего α-1-6 -гликозидную связь. Болезнь имеет более доброкачествен-ное течение и частота ее составляет примерно 25% от всех гликогенозов. Для боль-ных характерна гепатомегалия, умеренная задержка физического развития, в подро-стковом возрасте возможна небольшая миопатия.
Еще два печеночных гликогеноза – гликогеноз IV типа (болезнь Андерсена),
связанный с дефектом ветвящего фермента и гликогеноз VI типа (болезнь Херса), связанный с дефицитом печеночной фосфорилазы гликогена встречаются довольно редко.
Мышечные гликогенозы
Для этой группы гликогенозов характерны изменения ферментов мышечной тка-
ни. Это приводит к нарушению энергообеспечения мышц при физической нагрузке, болям в мышцах, судорогам.
Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля)–отсутствие мышечной фосфорила-
зы. При тяжелой мышечной нагрузке возникают судороги, миоглобинурия, хотя лег-кая работа не вызывает каких-либо проблем.
Смешанные гликогенозы
Эти заболевания касаются и печени, и мышц, и других органов.
Гликогеноз II типа (болезнь Помпе)–поражаютсявсегликогенсодержащие
клетки из-за отсутствия лизосомальной α-1-4-глюкозидазы. Происходит накопле-
ние гликогена в лизосомах и в цитоплазме. Заболевание составляет почти 10% всех гликогенозов и является наиболее злокачественным. Больные умирают в грудном
возрасте из-за кардиомегалии и .тяжелой сердечной недостаточности.
Агликогенозы
Агликогенозы – состояния, связанные с отсутствием гликогена.
В качестве примера агликогеноза можно привести наследственный аутосомно-
рецессивный дефицит гликоген-синтазы. Симптомами является резкая гипогликемия натощак, особенно утром, появляется рвота, судороги, потеря сознания. В результа-те гипогликемии наблюдается задержка психомоторного развития, умственная от-сталость. Болезнь несмертельна при адекватном лечении (частое кормление), хотя и опасна.
ГЛИКОЛИЗ
Путь, по которому глюкоза окисляется до пировиноградной кислоты для получе-
ния энергии, называется гликолизом. В зависимости от дальнейшей судьбы пирува-
та различают аэробный и анаэробный гликолиз.
В аэробномпроцессе пировиноградная кислота превращается в ацетил-S-КоА и
далее сгорает в реакциях тканевого дыхания до СОB2B и НB2BО.
В анаэробномпроцессе пировиноградная кислота восстанавливается до молоч-ной кислоты (лактата), поэтому в микробиологии анаэробный гликолиз называют
молочнокислым брожением. Лактат является метаболическим тупиком и далее ни во
что не превращается, единственная возмож-ность утилизовать лактат – это окислить его
обратно в пируват.
Практически все клетки организма способ-ны к анаэробному гликолизу. Для эритроцитов
он является единственным источником энер-
гии. Клетки скелетной мускулатуры за счет бескислородного расщепления глюкозы спо-
собны выполнять мощную, быструю, интенсив-
ную работу, как, например, бег на короткие дистанции, напряжение в силовых видах спор-
та.
Анаэробный гликолиз локализуется в цито-золе и включает 2 этапа из 11 ферментатив-ных реакций.
Первый этап – подготовительный, здесь происходит
затрата энергии АТФ, активация глюкозы и образование
из нее триозофосфатов.
Первая реакциягликолиза,строго говоря,к гликоли-
зу не относится. Это гексокиназная реакция о которой
ранее уже говорилось ("Метаболизм гликогена"). Ее роль сводится к превращению глюкозы в реакционно способ-
ное соединение за счет фосфорилирования 6-го, не
включенного в кольцо, атома углерода.
Для печени характерен изофермент гексокиназы –
глюкокиназа.Низкое сродство этого фермента к глюко-
зе обеспечивает ее захват печенью только после приема пищи, когда создается высокая концентрация глюкозы в
крови. При обычных концентрациях глюкозы в крови пе-
чень ее не потребляет и та достается другим тканям. Вторая реакция–реакция изомеризации–необхо-
дима для выведения еще одного атома углерода из
кольца для его последующего фосфорилирования. В ней образуется фруктозо-6-фосфат.
Третья реакция–фосфорилирование фруктозо-6-
фосфата с образованием почти симметричной молекулы фруктозо-1,6-дифосфата.
В четвертой реакции фруктозо1,6-дифосфат разре-
зается пополам с образование двух фосфорилирован-ных триоз-изомеров, альдозы глицеральдегида (ГАФ) и
кетозы диоксиацетона (ДАФ).
Пятая реакцияподготовительного этапа–переходглицеральдегидфосфата и диоксиацетонфосфата друг в
друга. Равновесие реакции сдвинуто в пользу диокси-
ацетонфосфата, его доля составляет 97%, доля глице-ральдегидфосфата – 3%. Эта реакция, при всей ее про-
стоте, является вершителем судьбы глюкозы:
• при нехватке энергии в клетке и активации окис-
ления глюкозы диоксиацетонфосфат превраща-
ется в глицеральдегидфосфат, который далее окисляется на втором этапе гликолиза;
• при достаточном количестве АТФ, наоборот, глицеральдегидфосфат изомеризуется в диоксиацетонфосфат, и последний
отправляется на синтез жиров (см "Синтез триацилглицеридов").
Второй этап гликолиза – это освобождение
энергии, содержащейся в глицеральдегидфосфате,
и запасание ее в форме АТФ.
Шестая реакциягликолиза–окисление глице-
ральдегидфосфата и присоединение к нему фос-
форной кислоты приводит к образованию макроэр-гического соединения 1.3-дифосфоглицериновой
кислоты.
В седьмой реакции энергия фосфоэфирной связи, заключенная в 1,3-дифосфоглицерате тра-
тится на образование АТФ. Реакция получила до-
полнительное название –реакция субстратного фосфорилирования, что уточняет источник энергии
для получения макроэргической связи в АТФ (суб-
страт) в отличие от окислительного фосфорилиро-вания (электрохимический градиент ионов водоро-
да на мембране митохондрий).
Подобных реакций в клетке всего три – 1) ука-занная реакция, 2) пируваткиназная реакция, деся-тая реакция гликолиза (см ниже), 3) тиокиназная
реакция цикла трикарбоновых кислот.
Восьмая реакция–синтезированный в преды-
дущей реакции 3-фосфоглицерат изомеризуется в
2-фосфоглицерат.
Девятая реакция–отрыв молекулы воды от
2-фосфоглицериновой кислоты приводит к образо-
ванию еще одной макроэргической фосфоэфирной связи.
Еще одна реакция субстратного фосфорили-рования–десятая реакциягликолиза–заключа-
ется в переносе макроэргического фосфата с фос-
фоенолпирувата на АДФ.
Последняя реакция , одиннадцатая, образова-ние молочной кислоты из пирувата под действием
лактатдегидрогеназы. Важно то, что эта реакция
осуществляется только в анаэробных условиях. Эта реакция необходима клетке, так как НАДН, об-
разующийся в 6-й реакции, в отсутствие кислорода не может поступать и окисляться в митохондриях.