1.Glucide 1.1. Aspecte generale Glucidele, numite şi zaharuri, sunt o clasă importantă de substanţe naturale care se întâlnesc în toate organismele vii. Cu excepţia unor derivaţi azotaţi, glucidele sunt substanţe ternare, formate din C, H şi O. La majoritatea glucidelor, O şi H se găsesc în acelaşi raport ca în molecula apei. Glucidele participă în proporţie de peste 50% din materia uscată la construcţia majorităţii organismelor vegetale, ocupând din punct de vedere cantitativ locul de frunte printre substanţele organice vegetale. În comparaţie cu organismele vegetale, cantitatea de glucide din organismele animale este mică, totuşi pentru om şi animale importanţa lor biologică este foarte mare, ele reprezentând principala sursă energetică. Glucidele furnizează 50 – 60% din energia totală produsă în organismele animale. Multe glucide complexe joacă un rol structural important, intrând în constituţia pereţilor celulari ai plantelor şi bacteriilor. Adesea, în ţesuturile animale, glucidele se găsesc în combinaţie cu proteinele. Sub aspect structural, glucidele sunt polihidroxialdehide sau polihidroxicetone sau produşi de condensare ai acestora. Toate zaharurile se împart în două grupe: zaharuri simple (monozaharide sau monoze) şi zaharuri complexe rezultate prin condensarea mai multor monozaharide de acelaşi fel sau diferite. Zaharurile complexe la rândul lor pot fi oligozaharide (dizaharide, trizaharide etc.) sau polizaharide (amidon, glicogen, substanţe pectice, celuloză). Unele zaharuri complexe conţin pe lângă o componentă glucidică şi o componentă neglucidică (mucopolizaharide, glicozizi etc.). 1.2 Monozaharide 1.2.1 Proprietăţi structurale
Transcript
1.Glucide
1.1. Aspecte generale
Glucidele, numite şi zaharuri, sunt o clasă importantă de substanţe naturale care se întâlnesc în toate organismele vii. Cu excepţia unor derivaţi azotaţi, glucidele sunt substanţe ternare, formate din C, H şi O. La majoritatea glucidelor, O şi H se găsesc în acelaşi raport ca în molecula apei. Glucidele participă în proporţie de peste 50% din materia uscată la construcţia majorităţii organismelor vegetale, ocupând din punct de vedere cantitativ locul de frunte printre substanţele organice vegetale. În comparaţie cu organismele vegetale, cantitatea de glucide din organismele animale este mică, totuşi pentru om şi animale importanţa lor biologică este foarte mare, ele reprezentând principala sursă energetică. Glucidele furnizează 50 – 60% din energia totală produsă în organismele animale.
Multe glucide complexe joacă un rol structural important, intrând în constituţia pereţilor celulari ai plantelor şi bacteriilor. Adesea, în ţesuturile animale, glucidele se găsesc în combinaţie cu proteinele. Sub aspect structural, glucidele sunt polihidroxialdehide sau polihidroxicetone sau produşi de condensare ai acestora.
Toate zaharurile se împart în două grupe: zaharuri simple (monozaharide sau monoze) şi zaharuri complexe rezultate prin condensarea mai multor monozaharide de acelaşi fel sau diferite. Zaharurile complexe la rândul lor pot fi oligozaharide (dizaharide, trizaharide etc.) sau polizaharide (amidon, glicogen, substanţe pectice, celuloză). Unele zaharuri complexe conţin pe lângă o componentă glucidică şi o componentă neglucidică (mucopolizaharide, glicozizi etc.).
1.2 Monozaharide
1.2.1 Proprietăţi structurale
Monozaharidele pot fi privite ca derivaţi ai polialcoolilor din care se pot forma prin oxidare. Astfel, prin oxidarea glicerolului se pot obţine două monozaharide – aldehida glicerică şi dioxiacetona – care joacă un rol important în metabolismul celulei vii.
După exemplul aldehidei glicerice şi a dioxiacetonei, care sunt nişte trioze, se observă că monozaharidele sunt derivaţi ai polialcoolilor, care conţin în molecula lor, pe lângă grupele -OH alcoolice, grupa aldehidică -CH=O sau
cetonicăC O
.
În funcţie de una sau alta din aceste grupe care există în molecula sa, monozaharidul se numeşte aldoză sau cetoză.
C- 2 H+
- 2 H+OC
CH2 OH
CH2 OH
CH OH
CH2 OH
OH
aldehidaglicerica
dioxiacetonaGlicerina
CH OH
CH2 OH
CH2 OH
Asemănător obţinerii aldehidei glicerice şi dioxiacetonei prin oxidarea unui alcool cu trei atomi de carbon, în cazul oxidării unui polialcool se poate obţine monozaharidul cu numărul de atomi de carbon corespunzător acestuia.De exemplu, prin oxidarea sorbitei (sorbitolului), un polialcool cu 6 atomi de carbon existent în multe fructe, se formează glucoza sau fructoza.
OH
CHCHCH2OH
OHOH
C HH
HO
C
CH2OH
Sorbita
OH
CHCHCH2OH
OHOH
C H
H
HO
C
C O
O
H
- 2 H+
- 2 H+
CHCHCH2OH
OHOH
C HHO
C
CH2OH
Glucoza
Fructoza
Deci, prin oxidarea grupei alcoolice primare –CH2OH se formează aldoze, iar prin oxidarea grupei alcoolice secundare CHOH se formează cetoze.În funcţie de condiţii, este posibilă şi transformarea în sens invers, când din monozaharid se formează polialcoolul corespunzător.
1.2.2. Proprietăţile fizice ale monozaharidelor
Monozaharidele sunt substanţe de culoare albă, cristaline, solubile în apă, mai puţin solubile în alcool etilic, insolubile în eter şi alţi solvenţi organici. Soluţiile lor sunt incolore, optic active şi au gust dulce.Date comparative asupra intensităţii gustului dulce al diferitelor monozaharide şi derivaţilor lor sunt redate mai jos (tabel 1.)
1. Date comparative asupra intensităţii gustului dulce al diferitelor monozaharide şi derivaţilor lor sunt redate mai jos
1.2.3. Proprietăţile chimice ale monozaharidelor
Deoarece monozaharidele conţin în molecula lor grupe carbonil şi hidroxil, ele vor prezenta, în general proprietăţi caracteristice acestor grupe funcţionale, la care se adaugă şi proprietăţile datorate hidroxilului semiacetalic.● Esterificarea. Monozaharidele pot reacţiona cu acizii dând esteri complecşi. Unii din aceşti esteri complecşi au o importanţă primordială în metabolismul substanţelor. Astfel sunt, de exemplu, unii esteri fosforici ai glucozei şi fructozei, care au un rol important în metabolismele
amidonului şi glicogenului, precum şi în procesele de respiraţie sau de fermentaţie alcoolică: glucozo-6-fosfatul, glucozo-1-fosfatul, fructozo-1,6-difosfatul.
H
glucopiranozo-6-fosfat
OH H
OH
OH
HOHH
O=P-O-H2CHO
HO
HO
glucopiranozo-1-fosfat
H
OH H
OH
HOHH
HO
CH2OH
OH
OH O-P=O
fructofuranozo-1,6-difosfat
O=P-O-H2CHO
HO
OH
OH O-P=OO CH2
H
HOH
HO
HO
H
● Oxidarea. Prin oxidarea monozaharidelor, în funcţie de condiţiile în care are loc aceasta, se formează diverşi compuşi. Dacă oxidarea se produce la C-1 aldehidic, se formează acizi aldonici; când se protejează grupa aldehidică şi se oxidează grupa oximetil de la C-6 rezultă acizi uronici, iar dacă oxidarea are loc atât la C-1 cât şi la C-6, se formează acizi aldarici.
Oxidarea glucozei dă următorii acizi:
COOH
H - C - OH
HO - C - H
H - C - OH
H - C - OH
CH2OH
acid D-gluconic
CHO
H - C - OH
HO - C - H
H - C - OH
H - C - OH
COOH
acid D-glucuronic
COOH
H - C - OH
HO - C - H
H - C - OH
H - C - OH
COOH
acid D-glucaric(acid zaharic)
Aceşti compuşi reprezintă nişte acizi puternici: sărurile lor sunt solubile în apă şi dau soluţii neutre. Acidul gluconic este netoxic, se absoarbe uşor şi se foloseşte frecvent pentru introducerea în organism a unor cationi, cum este Ca2+
.
Prin oxidarea glucozei sub acţiunea enzimei glucozoxidază produsă de mucegaiul Pennicillium notatum se formează un ester intern al acidului gluconic şi anume δ-gluconolactona care se utilizează în industria preparatelor din carne în vederea menţinerii culorii roşii a cărnii, înlocuind parţial azotatul şi azotitul de sodiu.
H2+ O2
O
C
C
C
HC
CH2OH
O
C H
H
H
H
HO
HO
OH
OH
+ O2
C
C
C
HC
CH2OH
O
C
H
H
H
HO
OH
OH
-D-glucoza gluconolactonaAcidul glucuronic poate forma esteri, de exemplu cu pigmentul galben bilirubina şi reprezintă un component al unor poliglucide (de exemplu, acidul hialuronic). Acidul glucuronic are o mare
(CHOH)nCOOH
CH2OHacizi aldonici
(CHOH)n
CHO
COOH acizi uronici
COOH(CHOH)nCOOH
acizi aldarici
importanţă biologică pentru organismul animal deoarece intervine în eliminarea compuşilor toxici care se formează în timpul metabolismului.Acizii uronici existenţi în plante au un rol deosebit de important deoarece intră în constituţia substanţelor pectice, a unor gume vegetale şi a unor polizaharide complexe care se numesc poliuronoide. Componentul de bază al acestor polizaharide este acidul galacturonic care se formează prin oxidarea galactozei.Acidul manuronic se află sub formă de poliglucide în acidul alginic din alge.Oxidarea monozaharidelor cu unii oxidanţi slabi, de exemplu cu soluţii alcaline ale oxizilor unor metale (cupru sau bismut) se foloseşte pe larg pentru dozarea glucidelor. În această reacţie, monozaharidul se transformă în acid aldonic iar metalul se reduce; în cazul cuprului, se formează oxid cupros a cărei cantitate se stabileşte cu ajutorul unor tabele speciale. În funcţie de oxidul cupros format se determină cantitatea de monozaharid existentă în soluţie.Această reacţie este datorată oxidrilului semiacetalic şi ca urmare este întâlnită numai la zaharurile care au acest oxidril liber, adică sunt direct reducătoare. Ea este caracteristică deci şi oligozaharidelor care au proprietăţi reducătoare.● Reducerea. Prin reducerea monozaharidelor se formează polialcooli. Astfel, prin reducerea D-glucozei şi L-sorbozei se formează sorbitolul:
D-glucoza sorbitolul (sorbita) L-sorboza
+2H +2H
H
H
H
H
HO
OH
OH
CHO
C
C
C
C
CH2OH
OH
H
H
H
H
HO
OH
OHC
C
C
C
CH2OH
OH
CH2OH
H
H
H
H
HO
OH
C
C
C
C
CH2OH
CH2OH
HO
HO
H
H
H
HO
OH
C
C
C
C
CH2OH
CH2OH
O
HO
Aceşti alcooli polihidroxilici conţin atomi de carbon asimetrici ca şi monoglucidele din care provin, astfel că ei există sub forma mai multor izomeri optici. Unii din aceşti polialcooli se întâlnesc în natură (sorbitorul, manitolul).● Formarea glicozizilor. Prin grupa hidroxil semiacetalică care este mult mai reactivă decât grupele hidroxil alcoolice, monozaharidele reacţionează uşor cu alcoolii şi fenolii şi prin eliminarea de apă dau naştere la compuşi de tip eteric, numiţi glicozizi sau heterozide. Cel mai simplu compus de acest tip sunt şi -metilglicozidul, care în cazul glucozei se prezintă astfel:
H
OH
H
OH
HOHH
HO
CH2OH
OCH3
-metilglucozid
H
OH H
OH
HOHH
HO
CH2OH
OCH3
-metilglucozidLegătura eterică formată între cele două componente poartă denumirea de legătură glicozidică, iar denumirea de glicozid se atribuie tuturor compuşilor în care monozaharidul este legat de o altă substanţă neglucidică (denumită aglicon), prin acest tip de legătură.Se observă, din exemplul de mai sus, că glicozizii ce provin de la glucoză se numesc glucozizi; în mod analog, cei derivaţi de la galactoză se numesc galactozizi, de la fructoză – fructozizi etc..
● Deshidratarea. În prezenţa acizilor minerali tari are loc deshidratarea pentozelor şi hexozelor cu formarea furfurolului şi hidroximetilfurfurolului:
furfurol
H+
-3H2O
O CHOO
H HOH
HOH2C
H
H
OH OH
pentoza
H+
-3H2O
H
OH H
OH
HOHH
HO
CH2OH
OH
hexoza
HOH2C
5-hidroximetilfurfurol (HMF)
O CHO
Furfurolul şi hidroximetilfurfurolul se polimerizează uşor şi se transformă în compuşi de culoare brun- închis. Fenomenul poate fi întâlnit la prelucrarea termică a produselor alimentare atunci când se utilizează temperaturi de 150-200C care determină degradarea zaharurilor existente, conducând la afectarea calităţii alimentelor.Furfurolul şi hidroximetilfurfurolul se condensează cu diferiţi fenoli formând produşi coloraţi caracteristic; multe din reacţiile de culoare ale zaharurilor se bazează pe această proprietate şi se folosesc pentru dozarea lor.
1.2.4. Reprezentanţi mai importanţi ai monozaharidelor
În natură numai glucoza şi fructoza se găsesc în cantităţi mai importante. Alte monozaharide se găsesc fie în constituţia dizaharidelor sau polizaharidelor, fie în alţi compuşi. Unele, cum sunt triozele sau tetrozele, apar doar ca produşi intermediari în procesele metabolice.Triozele nu se întâlnesc în natură în stare liberă. Sub formă de esteri fosforici, aldehida glicerică şi dioxiacetona intervin în fotosinteză, degradarea anaerobă a glucidelor, fermentaţia alcoolică.
Tetrozele au fost obţinute prin degradarea pentozelor şi hexozelor, dar în natură nu se găsesc în stare liberă. Eritrozo-4-fosfatul este o tetroză care apare intermediar în ciclul fotosintezei.Pentozele apar în natură mai ales ca aldopentoze. Sunt foarte răspândite , mai puţin în stare liberă, dar în cantităţi mari sub formă de polizaharide, glicozizi. Unele intră în constituţia acizilor nucleici, altele participă în procesul de fotosinteză.
Pentozele nu sunt fermentate de drojdiile tipice, însă pe medii ce conţin pentoze se dezvoltă bine drojdiile atipice din genul Candida.
● D(+) Xiloza (zahărul de lemn) intră în compoziţia multor gume, mucilagii vegetale şi a hemicelulozelor; sub formă de xilani se găseşte în membranele celulelor vegetale. Se obţine prin hidroliza acidă a tărâţelor, paielor, lemnului, seminţelor de bumbac, cocenilor de porumb. Xiloza nu este fermentată de drojdiile tipice. Pe soluţiile de xiloză obţinute prin hidroliza acidă a rumeguşului, paielor sau cocenilor cresc şi se dezvoltă foarte bine drojdiile din genul Candida care dau un nutreţ bogat în proteine şi vitamine.
CHO
CHOH
CHOH
CH2OH
OH O-P=O
eritrozo-4-fosfat
Prin reducerea xilozei se formează xilitolul care este de două ori mai dulce decât zaharoza şi nu este asimilat de organismul omului. Datorită acestui fapt, xilitolul se foloseşte în locul zahărului pentru îndulcirea produselor destinate diabeticilor şi obezilor.
D(+) xiloza D(+) xiluloza
CHO
H C OH
HO C H
CH
CH2OH
OH
CH2OH
C
HO C H
CH
CH2OH
OH
OO
HH
H
H
H
H
HOOH
OH
OH
Cetopentoza xiluloză este întalnită în mecanismul procesului de fotosinteză.
● D(+) Glucoza (dextroza) este cel mai important monozaharid pentru biochimia celulei. Este sintetizată în plante din CO2 şi H2O. Se găseşte în natură atât în stare liberă (în fructe, flori, miere, sânge) cât şi sub formă de dizaharide (zaharoză, celobioză, maltoză, lactoză) sau polizaharide (amidon, celuloză, glicogen).De asemenea, intră în structura unor glucozizi. Este un monozaharid fermentescibil, suferă toate fermentaţiile cunoscute.
Esterii fosforici al glucozei sunt deosebit de importanţi pentru procesele metabolice ale zaharurilor.Glucoza se obţine în cantităţi mari prin hidroliza acidă sau enzimatică a amidonului din cartofi sau porumb şi se utilizează în industria produselor zaharoase, făinoase etc.● D(+) Manoza este o aldohexoză care în natură se întâlneşte numai sub forma unor poliglucide numite manani în constituţia mucilagiilor vegetale şi a hemicelulozelor. Manoza intră în structura glicoproteinelor şi a unor glicolipide.Prin reducere, manoza se transformă în alcoolul hexavalent numit manitol (sau manită), care uneori apare în vinuri în urma unor procese biochimice nedorite, dăunând calităţii vinurilor.Prin oxidarea energică manoza se transformă în acidul bibazic monozaharic, prin oxidarea numai a grupei aldehidice se transformă în acidul manonic, iar prin oxidarea la C-6, cu protecţia C-1, se obţine acidul manuronic.
HO
H2CO
H
H H
H
H
HOOH
OH
OH
CHO
HO - C - H
HO - C - H
H - C - OH
H - C
CH2OH
OH
HO
H2CO
H
H
H
H
H
HOOH
OH
OH
-D(+)manopiranoza D(+)manozaaciclica
-D(+)manopiranoza
CH2OH
OH
OH
OH
OH
HH
H
H
HCH2OH
OH
OH
OH
HH
H
H
H
OH
-D (+) glucopiranoză -D (+) glucopiranoză
C
C OHHC HHOCCCH2
HH
OHOH
O
OH
H
D(+) glucoza aciclică
● D(+) Galactoza se găseşte liberă foarte rar, dar frecvent în combinaţii, mai ales sub formă de glicozide.
Galactoza se întâlneşte ca parte componentă a unor dizaharide (lactoza, melibioza), trizaharide (rafinoza), polizaharide (agar-agar, gumele şi mucilagiile vegetale), lipide complexe (cerebrozide) şi a unor glicoproteine. Prin oxidare se obţin, după condiţii, acizii galactonic, galactozaharic (mucic) şi galacturonic. Ultimul este componentul de bază al substanţelor proteice.● D(-) Fructoza sau levuloza se mai numeşte zahăr de fructe. Este cea mai importantă şi mai răspândită cetohexoză. Se găseşte liberă în cantităţi mari în fructe, miere de albine, în general în amestec cu glucoza în proporţii variabile sau aproape egale, ca în strugurii copţi. Sub formă combinată, fructoza intră în structura unor diglucide (zaharoza), triglucide (rafinoză), sau poliglucide (inulina).
OHO H2C
HH
H
HO
OHHO
CH2OH
-D(-)fructofuranoza -D(-)fructofuranoza
OHO H2C
HH
H
HO
OH
HOCH2OH
D(-)fructozaaciclica
CHCHCH2OH
OHOH
HO C H
CH2OH
C O
Rotaţia specifică a celor două forme la echilibru α = β este [α]20
D = -93o; deci fructoza este un monozaharid puternic levogir.Formele furanozice ale fructozei se găsesc în compuşi (oligo- şi polizaharide), iar formele piranozice sunt caracteristice pentru fructoza liberă. Este cel mai dulce dintre zaharuri.Drojdiile fermentează fructoza transformând-o în alcool şi CO2.
1.2.5. Derivaţi ai monozaharidelor
O serie de derivaţi ai monozaharidelor constituie componenţi importanţi ai organelor vii.
a) Polialcooli.
Sorbitolul este unul din polialcooliii cei mai răspândiţi în plante. Cantităţi mari de sorbitol se găsesc în diferite fructe. În fructele de scoruş, din sucul cărora a fost extras prima dată, se găseşte
până la 7% sorbitol. Importante cantităţi de sorbitol conţin prunele, piersicile, merele, vişinele, perele şi caisele.
OH
CHCHCH2OH
OHOH
C HH
HO
C
CH2OH
Sorbitolul
Se poate obţine şi industrial prin reducerea catalitică a glucozei. Se foloseşte pentru îndulcirea alimentelor destinate diabeticilor deoarece nu influenţează nivelul glucozei în sânge.Manitolul este larg răspândit în plante, alge, mucegaiuri.
Se găseşte în morcovi, ceapă, măsline şi ananas. Prin oxidare dă manoza sau fructoza. Apare frecvent la suprafaţa scoarţei unor copaci (măslini).Alături de polialcooli aciclici, în organismul animal şi vegetal se întâlnesc şi polialcooli ciclici, cum este inozitolul. Foarte important din punct de vedere biologic este un izomer al inozitolului şi anume izomerul optic inactiv numit mio-inozita, care este un factor de creştere pentru microorganisme şi o vitamină pentru organismele superioare.Inozitolul este şi un component al substanţelor extractive
neazotate ale cărnii.Esterul hexafosforic al inozitolului se numeşte acid fitic, iar sarea de calciu şi magneziu a acidului fitic se numeşte fitină şi se găseşte în special în materialul celular de susţinere din ţesuturile plantelor.
b) DezoxizaharuriAceste glucide includ compuşi la care una sau mai multe grupe hidroxilice ale ciclului piranozic sau furanozic sunt înlocuite cu un atom de hidrogen.Dezoxiriboza este un component al nucleotidelor ce intră în structura acidului dez- oxiribonucleic.
c) AminozaharuriÎn aceşti compuşi grupa hidroxil de la unul din atomii de carbon ai ciclului piranoziceste înlocuită cu o grupă aminică. Larg răspândite în plante şi animale sunt 2-amino-aldohexozele D-glucozamina şi D-galactozamina, care de regulă se întâlnesc sub formă de derivaţi N-acetilaţi.
HO
CHCHCH2OH
OHOH
C H
H
HO
C
CH2OH
Manitolul OH OHOH
OH
OHHO
H
HH
HH
H
Mio-inozita
OH
CH2OH
H - C
H - C - OH
CHO
CH2 OHO H2C
HH
H
HO
OHH
H
D-2-dezoxiriboza
H2CO
HH H
H
H
HOOH
OH
OH
HN COCH3
N-acetil- D-glucozamina N-acetil- D-galactozamina
COCH3
H2CO
HH H
H
H
HO
OHOH
OH
HN
1.3. Oligozaharide şi Polizaharide
Oligozaharidele şi polizaharidele sunt zaharuri complexe a căror moleculă se descompune prin hidroliză în zaharuri simple. Compoziţia lor complexă poate fi exprimată prin formula generală CmH2nOn, unde m>n.În oligo- şi polizaharide, monozaharidele sunt legate între ele prin legături glicozidice şi formează lanţuri cu lungimi diferite: de la dizaharide (dimeri) şi trizaharide (trimeri), până la polizaharide ce conţin mii de resturi de glucide.
Compuşii care conţin 2-10 resturi de monozaharide poartă în general denumirea de oligozaharide; iar cei ce conţin mai mult de 10 asemenea resturi – polizaharideDeosebirea dintre oligo- şi polizaharide este convenţională, deoarece proprietăţile oligozaharidelor superioare şi ale polizaharidelor inferioare coincid.
1.3.1. Oligozaharide
Oligozaharidele se caracterizează printr-o masă moleculară relativ mică, se solubilizează bine în apă, cristalizează uşor şi de regulă, au gust dulce. Soluţiile lor sunt optic active.Legarea resturilor de monozaharide se face întotdeauna prin hidroxidul glicozidic al uneia din ele, după schema:
Dacă la formarea oligozaharidului, monozaharidele se combină prin participarea ambilor lor hidroxili glicozidici , atunci compusul rezultat nu are proprietăţi reducătoare (nu reduce soluţiile Fehling). Dacă însă monozaharidele sunt astfel combinate încât hidroxilul glicozidic al uneia din ele rămâne liber, compusul ce ia naştere este reducător. În consecinţă, în funcţie de modul în care se elimină apa la legarea între ele a monoglucidelor, oligoglucidele formate pot fi reducătoare sau nereducătoare.Monozaharidele ce intră în structura oligozaharidelor se găsesc sub formă piranozică şi mai rar furanozică. Ele pot apărea sub formă de izomeri α sau β, iar legătura dintre monozaharide poate fi α- sau β-glicozidică.Prin hidroliza cu acizi sau sub acţiunea enzimelor, oligoglucidele se descompun în monoglucidele componente.
DizaharideMolecula unui dizaharid poate conţine două resturi de hexoze, două de pentoze sau un rest de hexoză şi unul de pentoză. Legarea celor două molecule de monozaharid are loc pe seama hidroxidului glicozidic al uneia din ele şi una din grupele hidroxilice al celeilalte molecule.Diferitele dizaharide pot fi constituite din unul şi acelaşi monozaharid:
R OH + HO R1 OR R1 + H2O
Maltoza
H2O+
Glucoză Glucoză GlucozăGlucoză
+H2O
Trehaloza
GlucozăGlucoză
+H2O
Celobioza
Se observă că maltoza, trehaloza şi celobioza sunt alcătuite numai din molecule de glucoză. Deosebirea dintre proprietăţile acestor trei dizaharide se explică prin faptul că în structura lor intră izomeri diferiţi ai glucozei, iar aceştia se combină în diferite moduri între ei. De aceea, dizaharidele formate pot avea sau nu, proprietăţi reducătoare şi au comportament biochimic diferit.Diglucidele se găsesc mai mult în vegetale şi mai puţin în organismele animale. Unele sunt caracteristice plantelor, iar altele animalelor.Zaharoza este diglucidul cel mai răspândit în natură. Se găseşte în fructe, seminţe, tuberculi, rădăcini. Are rol important în alimentaţia omului.Zaharoza este uşor solubilă în apă, greu solubilă în alcool, se prezintă sub formă de cristale mari, monociclice, albe, cu punct de topire 160-180oC. Rotaţia specifică a soluţiilor apoase de zaharoză este [α]20
D = +66,5. Este un zahăr fermentescibil. Prin hidroliză, zaharoza se desface într-o moleculă de -glucopiranoză şi o moleculă de -fructofuranoză. Formula structurală are următorul aspect:
Se observă că legătura dintre cele două monozaharide se face între C-1 al glucozei şi C-2 al fructozei. Ca urmare, cei doi hidroxili glicozidici participă la această legătură şi în consecinţă zaharoza nu este un glucid reducător.Prin încălzirea cu acizi sau sub acţiunea enzimei invertază (zaharază), zaharoza se hidrolizează formând zahărul invertit (amestec echimolecular de glucoză şi fructoză).
Denumirea zahărului invertit provine de la cuvântul „inversie” care reprezintă schimbarea în sens invers a unei valori. Hidroliza zaharozei determină modificarea sensului rotaţiei specifice a soluţiei , deoarece de la zaharoza dextrogiră se ajunge la zahărul invertit care este levogir. Inversia optică se produce deoarece fructoza formată prin hidroliză roteşte planul luminii polarizate spre stânga mai puternic decât îl roteşte glucoza spre dreapta.
Zaharoză + H2O Glucoză + Fructoză[α]20
D = + 66,5 [α]20D = + 52,5 [α]20
D = 93
40,5De aceea hidroliza zaharozei se numeşte şi inversie. Zahărul invertit este, alături de zaharoză, principalul constituent al mierii; gustul puternic dulce al acesteia fiind dat de fructoză.Este un zahăr reducător şi fermentescibil.Sursele principale de zaharoză pentru industria alimentară sunt sfecla de zahăr (în care se găseşte până la 16-20%) şi trestia de zahăr (unde ajunge până la 23-24%).Maltoza se formează prin hidroliza enzimatică a amidonului sub acţiunea β-amilazei. Se găseşte în seminţele germinate, cantităţi mari existând în malţ şi extractele de malţ. Ca produs de degradare al amidonului, maltoza apare în cantităţi mici în toate organele plantelor. Prin hidroliză acidă sau enzimatică se descompune în două molecule de α-D-glucopiranoză.Cele două monozaharide sunt legate (14) α-glicozidic; ca urmare, în molecula maltozei există un hidroxil glicozidic liber şi de aceea acest dizaharid reduce soluţia Fehling. În soluţii apoase prezintă fenomenul de mutarotaţie.Drojdiile fermentează maltoza formând alcool etilic şi CO2, proces care stă la baza fermentării mustului de malţ pentru obţinerea berii.
H
H
OH H
OH
HOHH
HO
CH2OH
O
OHOH2C
H
H
HO
HOCH2OH
Zaharoza
Lactoza se găseşte în cantităţi variabile în laptele tuturor mamiferelor; a fost găsită şi în polenul unor flori. Lactoza este formată dintr-o moleculă de -D-galactopiranoză şi o moleculă de -D-glucopiranoză legate (14) -glicozidic.Ca urmare, în moleculele de lactoză există un hidroxil glicozidic liber în restul de glucopiranoză; de aceea lactoza reduce soluţia Fehling şi în soluţii apoase prezintă fenomenul de mutarotaţie (α şi β-lactoză).Bacteriile lactice transformă lactoza în acid lactic; acest fenomen are loc la fabricarea produselor lactate acide. Este fermentată şi alcoolic de unele drojdii care se găsesc în chefir şi cumâs.
1.3.2. Polizaharide
Polizaharidele sunt compuşi constituiţi dintr-un număr foarte mare de monozaharide legate glicozidic între ele.Arhitectura acestor substanţe implică unirea moleculelor simple de monozaharide prin eliminarea unei molecule de apă între moleculele învecinate şi stabilirea unei legături glicozidice între ele. Se elimină întotdeauna atâtea molecule de apă câte monozaharide participă la structura polizaharidului, minus una.Polizaharidele, având molecule extrem de mari, fac parte din clasa compuşilor macromoleculari. Într-o macromoleculă se repetă, la anumite perioade, o anumită grupare (unitate structurală). În polizaharide, “unitatea structurală” cea mai mică este un dizaharid.Polizaharidele sunt componente de extremă importanţă biologică. Servesc organismului animal şi vegetal ca substanţe energetice de rezervă (amidonul, inulina, glicogenul), ca substanţe de susţinere (celuloza).
Celuloza, care are un rol de susţinere în plante şi alcătuieşte membranele celulozice ale celulelor vegetale, este cea mai răspândită substanţă din regnul vegetal.În organisme, polizaharidele sunt metabolizate după scindarea hidrolitică, proces care are loc sub acţiunea catalitică a enzimelor specifice. Hidroliza are loc treptat, formându-se produşi cu grad de policondensare din ce în ce mai mic, iar în final, monozaharidul de bază.Hidroliza poliglucidelor poate avea loc şi pe cale chimică, sub acţiunea acizilor minerali şi a căldurii. Este totală şi se eliberează monozaharidele constitutive.Poliglucidele nu au hidroxil glicozidic liber şi deci nu sunt reducătoare. Dau soluţii coloidale. Nu sunt fermentescibile.
Clasificarea polizaharidelor. După structura lor chimică polizaharidele se împart în două clase: a) fără aminozaharuri şi b) cu aminozaharuri.
OH
H
OH H
OH
HOHH
HO
CH2OH
O
H
OH H
OH
HOHH
CH2OH
Maltoza
OH
H
OH H
OH
HOHH
CH2OH
Lactoza
H
O
H HOH
HOHH
HO
CH2OH
O
Polizaharidele fără aminozaharuri pot fi constituite dintr-un singur tip de monozaharid şi formează subclasa homopolizaharidelor, sau din monozaharide diferite, formând subclasa heteropolizaharidelor. Fiecare din aceste subclase se subdivid în mai multe grupe în funcţie de monozaharidul participant. (Figura 1.1)
Fig. 1.1 Schema clasificării polizaharidelor
Polizaharide
Fãrã amino-zaharuri
Cu aminozaharuri (Mucopolizaharide)
Homopoli-zaharide
Hexozani
GlucaniFructaniMananiGalactani
Pentozani XilaniArabani
Heteropoli-zaharide
Pento-hexozani
GumeSubstantepectice
2.Metabolismul glucidelor
Studiul metabolismelor glucidelor cuprinde: procesele biochimice corelate cu transformările alimentelor în glucidele necesare organismului, precum şi procesele biochimice correlate cu uitlizarea acestor glucide în organism.
Organismul animal îşi procura glucidele necesare, în special din glucidele alimentarem iar în cazul unui aport insuficient al acestor protein si probabil din lipide. Posibilitatea unei gluconeogeneze în organismul animal este deosebit de importantă, deoarece sunt componente absolut indispensabile pentru toate celulele. Pentru a avea permanent la dispoziţie glucidele, organismul posedă un depozit central
3.Diabetul zaharat
3.1 Definiţie
Diabetul zaharat reprezintă un grup de dezordini metabolice având o manifestare esenţială în comun: hiperglicemia. Indiferent de cauză (carenţă absolută sau reltivă de insulină), evoluţia sa este cronică, determinând perturbarea metabolismelor (iniţial glucidic, ulterior lipidic, protidic, hidromineral şi acidobazic) şi ducând la lezarea cordului şi a vaselor, a rinichilor, a nervilor şi a ochilor.
Diagnosticul diabetului zaharat rezidă în măsurarea glicemiei. Criteriile de diagnostic au fost modificate în 1997, cea mai important modificare fiind nivelul glicemiei a jeun, care a scăzut de la 140 mg/dl la 126 mg/dl. Valorile-prag au fost stabilite pornind de la pragul pentru complicaţiile diabetului.
Glicemie (mg/dl)
Normo-glicemie
Glicemie inadecvată DiabetHiperglicemie moderată (glicemie a jeun modificată)
Toleranţă patologică la glucide
A jeun <=110 >110 şi < 126 >=126
La 2 ore după încărcarea cu glucoză
<140 140-200 >=140Simptome de diabet +glicemie întâmplătoare>=200
Tabelul .Criteriile de diagnostic al diabetului zaharat –recomandările ADA 1997/OMS 1999
În 2003, Asociaţia Americană de Diabet (ADA) a scăzut pragul glicemiei a jeun modificate de 110 la 100 mg/dl (>100 mg/dl). Această modificare a criteriilor porneşte de la capacitatea valorii glicemiei de a prezice diabetul, iar aplicarea ei ar duce la creşterea procentajului de subiecţi cu intoleranţă la glucide de la 7-10% la 30-40%.
3.1 Frecvenţă
Diabetul zaharat este cea mai frecventă boală metabolic, afectând aproximativ 5% din populaţia ţărilor dezvoltate (însă peste 50% din cazuri rămân nediagnosticate), cu morbiditate crescuta. 25% din cazurile noi de insuficienţă renală cronică terminal sunt imputabile diabetului. Aproximativ 50 % din amputaţiile non-traumatice (20.000 de cazuri/an în SUA) au drept cauză diabetul. Diabetul reprezintă de asemenea principal cauză de cecitate în ţările dezvoltate ( >5.000 de cazuri noi pe an în SUA).
Conform datelor OMS, în întreaga lume sunt diagnosticaţi cu diabet zaharat aproximativ 246 de milioane de pacienţi (marea lor majoritate cu diabet zaharat tip 2). Până în 2025 se aşteaptă ca acest număr să crească la 380 milioane, reprezentând 7,1 % din populaţia adultă.
În România, aproximativ 5% din populaţie suferă de diabet zaharat confirmat, iar în fiecare an sunt diagnosticate alte peste 50.000 de persoane. În urma Programului Naţional de Evaluare a Stării de Sănătate procentul estimativ al celor afectaţi a crescut la 8%.
3.3 Clasificare
În 1979, National Diabetes Data Group a realizat un consens standardizând definirea şi nomenclatura diabetului zaharat, document care a fost preluat un an mai târziu de OMS. Această clasificare ridică cel puţin două probleme: clasificarea în diabet zaharat insulino-dependent (IDDM) şi insulino-independent (NIDDM) făcea dificilă încadrarea corectă a persoanelor cu NIDDM care erau tratate cu insulină, iar alte tipuri de diabet cu mecanism fiziopatologic specific în niciunul din cele două tipuri. În plus, definirea diabetului zaharat se făcea pornind de la testul de toleranţă la glucoză, test cu reproductibilitate scăzută şi slab predictor al complicaţiilor pe termen lung.
3.4 Fiziopatologie
3.4.1 Rolul insulinei în organism
Insulina favorizează pătrunderea transmembranară a glucozei în celule prin intermediul proteinelor transportoare; intervenind în fosforilarea acesteia prin activarea hexokinazei si formarea de fructozo-1-6 difosfat prin activarea fosfo-fructozokinazei asigură metabolizarea glucozei.
Insulina mai intervine şi în inhibarea neoglucogenezei prin reducerea substratului disponibil (scade catabolismul proteic şi lipidic şi implică cetogeneza) prin blocarea enzimelor glicogenetice hepatice;
3.4.2 Efectele deficitului de insulină
Deficitul de insulină poate fi absolut- carenţă - sau relaziv – exces de activitate a hormonilor hiperglicemianţi-, având consecinţă utilizarea periferică insuficientă a insulinei, cu dublu efect: hiperglicemiant şi de „foame celulară”.
Deficitul energetic celular va determina activarea surselor de glucoză ale organismului: Stimularea glicogenolizei → accentuarea hiperglicemiei; Proteinoliza (cu eliberare de aminoacizi cetogeni) şi lipoliza ( cu creşterea acizilor grasi
liberi) →cetogeneza.
Hiperglicemia determină diureză osmotică exagerată (poliurie + glucozurie) şi antrenează pierderi excesive de apă, electroliţi şi baze tampon, la aceste pierderi contribuid de asemenea vărsăturile, diareea, transpiraţia excesivă, polipnee acidotică.
Hipercetonemia este consecinţa hiperproducţiei (cetogeneza consecutiva poteinolizei şi lipolizei) şi utilizării insuficiente la periferie.
Deshidratarea excesivă consecutivă pierderilor lichidiene conduce la hipotensiune arterială cu scăderea irigării la nivel renal (prin instalarea insuficienţei renale); la nivel periferic (prin
hipoxie tisurală care duce la scăderea utilizării periferice a glucozei, având drept consecinţă hiperlactacidemie şi pH scăzut) şi cerebral (prin asocierea cu hipoxia şi „fomea” energetic, ceea ce poate duce la comă.
Acidoza reprezintă hiperproducţia de cetoacizi şi acid lactic, accentuând tulburările hidroelectrice şi determinând dispnee Kussmaul şi astenie musculară.
Dezechilibrarea diabetului declanşează triada poliurie+ polidipsie +polifagie la care se adaugă scaderea ponderală (prin proteinoliză şi lipoliză); decompensarea asociază semne de dezechilibru hidro-electrolitic (deshidrarea ducând la accentuarea pierderii în greutate) şi acido-bazic (acidoză metabolică necompensată).
3.4.3 Complicaţiile degenerative
Hiperglicemie cronică este factorul patogenic cheie al complicaţiilor degenerative ale diabetului, gravitatea leziunilor fiind proporţională cu gradul şi durata hiperglicemiei. Mecanismele incriminate sunt: - glicozilarea proteinelor – favorizează infiltratul inflamator implicat în dislipidemie, aterogeneză, alterarea permeabilităţii membranei;- activarea căii poliol – producere excesivă de sorbitol şi fructoză, scăderea monoinozitolului intracelular cu scăderea vitezei de conducere nervoasă, demielinizare, favorizarea albuminuriei şi a cataractei;- stresul oxidativ al radicalilor oxigenaţi liberi;- alterările dislipidemice cu conseinţe aterogene;- alterările arheologice legate de scăderea plasticităţii eritrocitare;- modificarea coagulabilităţii.
3.5 Etiopatogenie
3.5.1 Etiopatogenia Diabetului zaharat tip 1
Diabetul zaharat tip 1 reprezintă o carenţă absolută de insulină apărută în urma distrugerii celulelor b pancreatice prin mecanism autoimun, cu prezenţă de anticorpi (forma cea mai frecventă, >90% în Europa) sau prin mecanism necunoscut (idiopatic).
Procesul autoimun denutează u 5-10 ani înainte ca maladia să fie diagnosticată. Distrucţia celulelor beta se datorează în primul rând infiltraţiei limfocitare – limfocite T citotoxice (CD8) şi citokinelor, dar anticorpul-ţintă iniţiator încă nu este cunoscut. Principalul candidat este decarboxilarea acidului glutamic, anticorpii anti-GAD fiind primii depistaţi.
Cel puţin unul dintre anticorpi specifici se găseşte la 85% din subiecţ: anticorpi anti-insulari (ICA), anti-GAD, anti-insulină (IAA) –mai ales la copii, marker al agresivităţii insulitei pancreatice.
Spre deosebire de alte boli endocrine, anticorpii în DZ tip 1 sunt doar markeri ai maladiei, fără a avea un rol patogen ( astfel, anticorpii anti –insule Lagerhans trec bariera hemato-placentară, dar nu determină la făt modificări patogenice, spre deosebire de anticorpii anti-receptor TSH în boala Basedow).
Diabetul zaharat este o boala multigenică. În fapt, nu este vorba de o genă responsabilă prin ea însăşi de apariţia bolii, ci de o transmitere poligenică a susceptabilităţii. Predispoziţia genetică este certă, deşi doar 5% din cazuri sunt familiale (totuşi , de peste 10 ori mai mault ca în populaţia generală). Alelele incriminate sunt HLA DR3, DR4, DQB1*0302, dar există şi tipuri de HLA-protector – DR2, DQ, W1-2 DQB1*0602.
Factorii de mediu ar putea fi determinaţi în 50% din patogenie, odată ce ½ din perchile de gemeni homozigoţi nu sunt concordante. Sunt incrminaţi numeroşi viruşi (virusul urlian, al rubeolei, al hepatitei epidemic, Ebstein –Barr, Coxsackie, citomegalovirus) sau substanţe toxice care ar afecta proteinelor structurale ale celulelor conferindu-le antigenitate, dar nu există încă dovezi pentru nici unul din ei. Factorii de mediu patogenici nu trebuie confundaţi cu cei declanşatori (viroze, stres) care „demască” boala.
3.5.2 Etiopatogenia DZ tip 2
Insulino-rezistenţa este favorizată de obezitatea abdominală şi este primul responsabil la nivel muscular pentru rezistenţa la insulină. La nivel hepatic, produce hiperformare de glucoză în pofida prezenţei hipeglicemiei şi a hiperinsulismului.
Frecvenţa diabetului zaharat de tip 2 este semnificativ crescută la cei care au rude cu daibet tip II, ajungând la 90-100 % la gemenii monozigoţi.
Factorii dobândiţi (declanşatori) ai diabetului zaharat sunt: Obieciurile alimentare nocive (de obicei, dobândite în mediul familial):
Aport hipercaloric; Exces de glucide concentrate (picuri hiperglicemice care suprasolicită
celulele beta) şi deficit de fibre alimentare; Exces lipidic
Sedentarismul scade sensibilitatea periferică la insulină şi toleranţă la glucoză Stresul – prin hipersecreţia de hormoni hiperglicemianţi: catecolamine, cortizol, GH,
glucagon; Factori chimici:
o Alimentari: alcool, coloranţi, conservanţi, stabilizatori;o Medicamentoşi: glucocorticoizi, estrogeni si progestative de sinteză, diuretice,
tiazidice, antidepresive triciclice;o Toxici industriali sau de uz gospodăresc (pesticide)
3.6 Diagnostic
3.6.1 Afirmarea existenţei diabetului Pornind de la reglementările din 1997 se consideră că există trei modalităţi de afirmare a
diagnosticului de diabet zaharat: 1) Decelare ocazională (în orice moment al zilei) a unei valori a glicemiei de peste 200
mg/dl (11,1 mmol/l) asociată cu poliurie, polidipsie şi pierdere inexplicabilă în greutate;
2) Glicemie a jeun (ultimul prânz fiind luat cu peste 8 ore înainte) peste 126 mg/dl (7,0 mmol/l);
3) Glicemie peste 200 mg/dl la 2 h post –ingestie a 75 g de glucoză (HGPO-OGTT).
Oricare dintre aeste căi este suficientă, dar diabetul se afirmă doar dacă este confirmat prin încă o determinare în altă zi. Gradul de dificultate a afirmarii diagnosticului depinde de tipul diabetului si de forma clinică a acestuia.
3.6.2 Prezumţia diagnostică (clinică)
Poliurie -3.000-5.000 ml/zi, urină hipocromă, dar cu densitate crescuta (1030-1040); se asociază cu polakiurie şi nicturie, eventual enurezis la copii şi incontinenţă la vârstnici;
Polidipsie (inclusiv nocturnă, pacientul sesizând uneori mai curând senzaţia de gură uscată şi disfagie);
Polifagie – uneori mai greu sesizabilă şi în contradicţie cu scăderea în greutate (consecutivă denutriţiei azotate prin proteinoliză, lipolizei şi deshidratării).
Confirmarea diagnosticului (biochimică): Hiperglicemie a jeun ≥126 mg∕dl (7 mmol∕l) în sângele venos; Glicemie postprandială ≥200 mg∕dl (11,1 mmol∕l) în sângele venos; Glucozuria dozabilă (poate ajunge până la 300 -400 g∕zi) survine la depăşirea
pragului renal de eliminare de 180 mg ∕dl Creşterea densităţii urinare, glucozuria dezinformând asupra capacităţii reale de
concentrare a rinichiului.
Formă cu debut prin decompensare acido-cetozică inaugurală, adesea cu desfăşurare accelerată, dramatică, cu comă survenită pe fond de sănătate aparentă.
Formele atipice (în general, relevare prin complicaţii): Obezitate (80% din cazurile de DZ), mai ales cea care slăbeşte rapid; Astenie fizică şi psihică; Neuropatii periferice de tip senzitiv şi ulcerul plantar indolor; Leziuni cutaneo-mucoase (eczeme, piodermită, furunculoză) Tulburări de dinamică sexuală la bărbaţi, disfuncţii sexuale la femei; Tulburări menstruale; Leziuni stomatologice – pioree alveolară, căderea dinţilor, carii multiple; Leziuni oculare – cataractă precoce (sub 50 ani), retinopatie, vicii de refracţie; Ateroscleroză precoce (coronariană, cerebrală sau periferică).
Formele asimptomaticeExistenţa formelor asimptomatice şi asocierea DZ cu morbiditate şi mortalitatea
crescută impun diagnosticarea cât mai precoce a afecţiunii. Screeningul pentru diabet zaharat tip 2 se face la:
- Toţi indivizii de ˃ 45 ani, cu reeavaluare odată la trei ani;- Sub 45 ani: subiecşi supraponderali (BMI ˃25 kg∕m2) şi cei cu factori de risc
asociaţi;- Sedentarism;- Rudă de gradul I cu diabet zaharat;
- Populaţii cu risc crescut (hispanici, afroamericani, asian-americani, locuitori ai indulelor Pacificului);
- Diabet gestaţional sau făt macrosomal (˃ 4000 g);- HTA (≥140∕90 mmHg);- HDL colesterol ˂ 35 mg∕dl şi∕sau trigliceride ˃250 mg∕dl;- Sd. Ovarelor polichistice (PCOS) sau achantonis nigricans;- Glicemie a jeun modificata sau intoleranţă la glucide la o determinare
anterioara;- Afecţiune vasculară.
3.6.3 Diagnoticul tipului de diabet
Diferenţierea între tipul 1 şi tipul 2 de diabet este esenţială pentru terapie şi monitorizare. În general, acest diagnostic este facil datorită elementelor caracteristice.
Alte probleme de daignostic:Toleranţă scăzută la glucoză – valori ale glicemiei a jeun între 110 şi 126 mg ∕dl si∕sau OGTT la 2 ore prezintă ˃200 mg ∕dl. O parte dintre aceste persoane vor dezvolta DZ (de obicei de tip 2), cu o incidenţă de 1-5 % ∕ an. Diabet gestaţional – intoleranţă la glucoză depistată în cursul sarcinii (uneori preexistentă), cu risc crescut de macrosomie fetală, motalitate neonatală. Se estimează că 8 % din totalul sarcinilor se complică cu diabet.
Teoretic, screeningul ar trebui făcut la toate femeile gravide. Totuşi, persoanele cu risc scăzut pot să nu fie supuse screeningului.
3.6.4 Screeningul pentru diabetul gestaţional
Încărcare cu 50 g glucoză (Glucose Challenge Test – GTC): se administrează 50 g glucoză (a jeun sau nu) şi se determină glicemia după o oră. O valoare a glicemiei de peste 130 mg∕dl este considerată anormală.
Dacă glicemia la GTC este ≥130 mg ∕dl se efectuază OGTT cu 10 mg glucoză 3 ore: se dozează glicemia a jeun şi se determină glicemia la 1,2 şi 3 ore după încărcarea cu glucoză.
Valori anormale:- Glicemie a jeun ≥95 mg ∕dl;- La 1 oră ≥180 mg ∕dl;- La 2 ore ≥155 mg ∕dl;- La 3 ore ≥140 mg ∕dl.
Pacienta are diabet gestaţional dacă glicemia a jeun ≥95 mg∕dl sau are mai mult de două valori anormale la testul de 100 g glucoză.
3.7 Diagnostic diferenţial
Diabetul insipid• polidipsie şi poliurie mai importantă (poate ajunge la 10-20 l∕zi);• densitate urinară/osmolalitate urinară mică;• glicemie şi OGTT normale; glucozurie absentă;
• răspuns la administrarea de ADH pentru DI neurogen.
Potomania• ingestie psihogenă crescută cu diureză corespunzătoare ;• răspuns la proba de restricţie hidrică.
Diabetul renal• glucozurie (deficit de Tmx .G la nivelul tubului renal proximal ® scade pragul de
eliminare a glucozei);• glicemia a jeun şi profilul glicemic sunt normale;• OGTT este normală sau plată.
Alte meliturii
- lactozuria (prezentă în trimestrul al III -lea de sarcină şi în perioada alăptării);- pentozuria, fructozuria, galactozuria;- falsele glucozurii (date de aminofenazonă, acid nalidixic, tetraciclină) se exclud prin OGTT normal , glicemie normală, metoda enzimatică (cu glucoxidază) de dozare a glicemiei (specifică) .
Comele diabetice pun probleme de diagnostic diferenţial, în special când diabetul nu este cunoscut :• comele prin AVC (ischemic, trombotic sau embolic) ;• comele metabolice endogene (uremică, hepatică);• comele prin intoxicaţii exogene (etanolică, barbiturică).
3.8 Complicaţii metabolice
3.8.1 Coma acidocetozica
Apare pe diabetic cunoscut sau necunoscut în condiţii de creştere a necesarului de insulină sau, în cazul pacienţilor cunoscuţi cu diabet, a unor erori terapeutice, de obicei la pacienţi tineri, non-obezi, cu DZ tip 1. Instalarea este rapidă, în 24 de ore, deşi evoluţia poate fi de câteva zile.
Diagnosticul se pune pe baza triadei hiperglicemie, acidoza , cetoza.Clinic :• simptomul iniţial este deseori greaţa, cu vărsături, asociata cu polidipsie şi scădere ponderală;• semne de deshidratare globală;• comă calmă, fără agitaţie;• ROT abolite;• hipotonia musculaturii scheletice + atonie gastrica şi intestinală (pareză);• respiratie Kussmaul, halena acetonică ;
Biologic :• hiperglicermie > 600 mg/l ;• RA < 1 5 mmo1∕l ;• pH urinar = 4,3-4,5;• cetonurie;• pseudohiponatremie < 120 mmol∕l ca urmare a scăderii activităţii lipoproteinlipazei cu creşterea masivă a trigliceridelor ;• hiperkaliemie > 7 mEq/l datoriăa trecerii potasiului în mediul extracelular, deşi în fapt există un deficit de potasiu ;• amilazemie crescută, deşi nu prezintă pancreatiă ;• leucocitoză moderată, rara infecţie ( 10- 1 5 ooo/mm3) , datorita demarginalizării leucocitelor.
3.8.2 Coma hiperlactacidemica deşi rar întălnită, coma hiperlactacidemică se poate instala foarte rapid.
Circumstaţte :• hipoxie severă (IMA , infecţii acute, colaps);• supradozaj de biguanide sau administrarea acestora în pofida contraindicaţiilor.
Coma hiperosmolară este rară (10 % din comele diabeticului), cu mortalitate crescută ( > 50 % ). Apare mai frecvent la pacientul vârstnic, supraponderal, cu DZ tip 2. La fel ca în coma ceto-acidozică, instalarea este lent progresivă. Poate fi prevenită în faza iniţială de hiperglicemie şi hiponatremie, când osmolalitatea e normală sau puţin crescută prin hidratare intensă şi insulinoterapie.
Biologic :• hiperosmolalitate plasmatică > 320 mOsm/l (N = 310 mOsm/l) ;• hiperglicemie importantă > 600 mg/dl ;• glucozurie masivă (fără cetonurie ! );• RA şi pH normale ;• prezenţa unei cetonurii cu 1-2 cruci nu infirmă diagnosticul, putând fi vorba de o cetonurie de post;• cresc Ht, proteinemia şi natremia (hemoconcentraţie) .
3.8.4 Coma hipoglicemicaFrecventă, cu instalare rapidă, dar precedată de prodroame (simptomatologie hipercatecolică):• astenie marcată;• foame imperioasă;• transpiraţii profuze • frisoane, hipotermie ;•cefalee, tulburări psihice (anxietate, lipsa de concentrare, tulburări de comportament, agresivitate, delir) .
Majoritatea episoadelor sunt rezolvate la domiciliu şi de către serviciile de ambulanţă, cifra reală nefiind deci cunoscută. Hipoglicemia este o consecinţă inevitabilă a controlului riguros al glicemiei, pacienţii cu tratament intensiv având o frecvenţă de 2-6 ori mai mare.
Circumstanţe:• adaptarea insuficientă a tratamentului;• aport alimentar insuficient;• supradozaj insulinic (mai rar sulfamidic);• efort fizic intens şi prelungit;• accelerarea resorbţiei insulinei (injectare într-o zonă supusă efortului muscular intens sau baie caldă după injecţie);• abuz alcoolic.
Clinic :Deşi nu există simptome specifice ale hipoglicemiei, ele pot fi grupate în :- hipercatecolice (autonome) - anxietate, transpiraţii, palpitaţii, foame intensă. Aceste simptome apar precoce:- datorate neuroglicopeniei - astenie, lipsă de coordonare a mişcărilor, tulburări vizuale şi, dacă nu e tratată, comă. Aceste simptome apar mai tardiv, la scăderea importantă a glicemiei.
Biologic:• hipoglicemie < 50 mg/dl ( 2 ,5 mmol∕l)!• RA şi pH normale.
3.9 Complicaţii degenerative
3.9.1 Angiopatia diabeticaInteresează toate sectoarele circulaţiei (arterial, capilar şi venos), afectând toate
componentele peretelui vascular (inegal, variind de la caz la caz).Microangiopatia (vase cu calibru sub 10m) se corelează cu echilibrul glicemic: o
scădere a HbA1C de 2 % scade cu 50 % riscul de apariţie sau agravare a retinopatiei diabetice. Constituie leziunea de bază a multor complicaţii degenerative. Histologic se caracterizează prin îngroşarea membranei bazale capilare (consecutiv depunerii de glicoproteine) şi alterări ale endoteliului vascular. Grupeaza complicaţii specifice ale diabetului: retinopatia, glomerulopatia şi neuropatia diabetică.
Macroangiopatia diabeticăEste responsabilă de deces la 70-80% cazuri (50 % îm populaţia generală). Factori patogenici ai arteriosclerozei precoce în DZ sunt:- tulburările metabolismului lipidic + obezitatea;- microangiopatia (leziuni ale vasa vasorum);hiperinsulinismul (iatrogen sau reactiv la hiperglicemie) care determina hipertrigliceridemie, hipofibrinoliza şi proliferarea celulelor musculare parietale.
Localizări predilecte :- cerebrale, în special ramolismente cerebrale trombotice, riscul de AVC la diabetic fiind dublu faţă de nondiabetici; coma este adesea mixtă (acidocetozică + AVC);- coronariene: cardiopatie ischemică (incidenţă de 2,5 ori mai mare decât la non-diabetici, cu debut mai precoce cu aproximativ 10 ani şi mortalitate de 2,5 ori mai mare) manifestată prin angor sau IMA (acesta din urmă adesea indolor darorită neuropatiei senzitive);- arteriopatia periferică a membrelor inferioare, având ca particularităţi afectarea predilectă a arterelor de calibru mediu (popliteea) şi tendinţa crescută la gangrenă umedă (hiperglicistia favorizând suprainfecţia) .
3.9.2 Cardiomiopatia diabeticăAfectare miocardică primitivă din cauza acumulării de glicoproteine (mucopolizaharide
PAS-pozitive) şi a proliferării interstiţiale de colagen (cu fibroză şi degenerare miocardică), la care se asociază o afectare microangiopatică a microcirculaţiei coronariene, cu microanevrisme.
Retinopatia diabetică - principala cauză de cecitate < 60 de ani, în special în DZ tip I . Incidenţa creşte de la 1 5-30 % (la pacienţii diagnosticaţi de peste 5 ani) la 80-90 % (la cei diagnosticaţi de peste 30 de ani).
Evoluţie în trei stadii: simplă (dilataţii venoase, microanevrisme, microhemoragii, exsudate dure), preproliferativă (exsudate moi, dilatări, obliterări capilare), proliferativă (vase deneofromaţie, cicatrici posthemoragice, dezlipire de retină) .
3.9.3 Nefropatia diabetică – afectarea microangiopatică a rinichiului constituie cauza principală de deces în DZ tip 1, ca şi la persoanele sub 40 de ani cu DZ tip 2 .
Semnul cel mai precoce este microalbuminuria (30-200 mg/min, respectiv 30-300 mg/24h), ulterior survenind macroalbuminuria (300-500 mg/24h). Clearance-ul creatininei ar scădea cu 1 ml∕min în fiecare lună de evoluţie, astfel încât microalbuminuria apare la 5-7 ani de
evoluţie a bolii, macroalbuminuria după o perioadă dublă, iar IRC după o perioadă triplă ( 15-25 de ani). Procesul este accelerat în cazurile dezechilibrate.
Neuropatia diabetică somatică - au fost incriminate atât leziunile microangiopatice (vasa nervorum), cât şi tulburările metabolice (glicozilarea enzimatică a proteinelor structural şi funcţionale, formarea de glicoproteine anormale, excesul căii poliol, stresul oxidativ), consecutiv cărora se produc demielinizări (neuropatie hipoalgică), regenerări anarhice ale mielinei (neuropatie hiperalgica), scăderea densităţii fibrelor subţiri amielinice şi alterări ale tecii Schwann .
Clinic, poate evolua cu acuze senzitive şi motorii:- hiperestezie cutanată, parestezii ;- hiposensibilitate tactilă, termică (hiposensibilitate la rece) şi dureroasă;- dureri la compresiunea maselor musculare ;- pareze şi atrofii musculare.
3.9.4 Neuropatia diabetică vegetativă
• Neuropatia cardiacă- scăderea variaţiei automatismului cardiac (diferenţa inspir-expir < 15 bătai/minut) mergând până la absenţa acesteia (denervarea vegetativă a cordului);- tahicardie nocturnă;- tahicardie persistent şi stabilă (prin anularea vagotoniei) .
Consecinţe periculoase:- absenţa efectului hipersimpaticotonic la hipoglicemia insulinică;- absenţa durerii anginoase în IMA;- tendinţă crescută la aritmii şi moarte subită;- accidente anestezice prin deprimarea centrilor respiratori.
• Neuropatia vasculară - hTA ortostatică (scăderea TAs la 2-3 ' dupa trecerea în ortostatism cu peste 30 mmHg) .
• Neuropatia vezicală (vezica neurologică)- astenia jetului urinar ;- creşterea intervalului de timp dintre micţiuni ;- mictiune prin prea-plin, cu senzaţie de emisie incompletă.
• Neuropatia digestivă- gastropareza: hipotonie gastrică şi întârziere a golirii stomacului → jena postprandială ± greaţă şi vărsături;- enteropatie diabetică manifestată prin diaree nocturnă.
3.9.5 Piciorul diabetic
Leziunile trofice ale piciorului (piciorul diabetic) ce reprezintă consecinţa acţiunii a trei factori :• neuropatia hipoalgică ce permite tolerarea unor leziuni care avansează în absenţa avertizorului dureros;• microangiopatia diabetică ce alterează troficitatea vasculară (favorizând macroangiopatia) şi nervoasă (favorizând neuropatia);• suprainfecţia leziunilor cutanate (favorizată de hiperglicistie) .
Alte complicaţii :• oculare: cataracta precoce, vicii de refracţie, tulburări de acomodare, glaucoma;• osteoarticulare : retracţia aponevrozei palmare, osteoartropatie, sindromul tunelului carpian, osteoporoză;• hepatice: steatoza, sindromul Mauriac (nanism, obezitate facio-tronculară de tip cortizonic, infantilism genital, hepatomegalie prin steatoză şi depuneri glicogenice hepatocitare) când diabetul debutează în copilărie;• tulburări ale fertilităţii: avort, naştere prematură, polihidramnios, gigantism fetal;• bucale : paradontopatie, lichen plan, glosodinie;• cutaneo-mucoasc : lipodistrofie (în zonele de injectare a insulinei), rubeoza facială, prurit generalizat, micoze şi infecţii microbiene.
Autosupraveghere (este necesară o bună informare şi instruire a pacientului prin educaţie terapeutică individuală şi/sau de grup, cu reluare periodică) :• clinic - necesită cunoaşterea simptomelor dezechilibrării, decompensării şi complicaţiilor. O atenţie deosebită se acordă simptomelor de hipoglicemie şi circumstanţelor care ar putea declanşa o decompensare cetozică;• biochimică - pacienţii cu diabet tip 1 şi cei din grupe de risc (diabet gestational , diabet tip 2 la vârstnici sau policomplicat) beneficiază de monitorizarea glicemiei cu glucometre (gratuite pentru aceste grupe în mai toate ţările). Exista o mare varietate de glucometre diferind ca preţ, dimensiuni, mod şi durata de afişare a glicemiei, necesitatea de curaţire, memorie. Medicul şi pacientul trebuie să discute pentru a alege glucometrul cel mai potrivit.
Dozarea hemoglobinei glicateHemoglobina glicată (glicozilată, HbAlc) măsoară procentajul de molecule de
hemoglobin care au fost glicozilate ireversibil, non-enzimatic, proces amplificat în mediu hiperglicemic, ce reflectă astfel concentraţia medie a glicemiei în ultimele 2-3 luni (duratamedie de viata a globulelor roşii) .
"Valoarea medie " a HbAlc include atât glicemiile a jeun, cât şi pe cele postprandiale, astfel încat se poate ca glicemia a jeun să fie bună , dar HbA1c mare, reflectând valori crescute ale glicemiei postprandiale (considerată în prezent factor esenţial în apariţia complicaţiilor degenerative). Mai mult, hemoglobina glicata aflată " în obiective" nu înseamnă întotdeauna un bun control al diabetului, putând fi consecinţa unor frecvente hipoglicemii. Acest fapt subliniază importanţa monitorizării la domiciliu a glicemiilor. Nu în ultimul rând, trebuie ţinut cont de faptul ca la unii pacienţi cu anomalii ale Hb testul poate fi irrelevant şi că la pacienţii cu turnover
crescut al măduvii osoase (de exemplu, anemie hemolitică ) , HbA1c reflectă controlul glicemic pe o perioadă de timp mai scurtă.
Depistarea complicaţiilor1 ) Fundul de ochi - monitorizarea statusului retinei, anual;2) Microalbuminuria (urina din 24h) + ex. citobacteriologic (urocultura) +creatininemia = bilanţul renal, anual;3) Ex. neurologic (pentru depistarea neuropatiei diabetice):- parestezii (în special la membrele inferioare) ;- sensibilitate profundă (diapazon) , termică, dureroasă;- ROT (în special achiliene);- dispariţia aritmiei respiratorii (ECG);- disfuncţie erectilă la bărbaţi.4) Ateroscleroza: lipidograma (LDL, HDL, TG), ECG de efort sau Holter (pentru ischemiasilenşioasă), Echo-Doppler vascular, monitorizarea tensiunii arteriale (amintim că la diabetici tratamentul trebuie să fie mai agresiv decât la non-diabetici) .5) Bilanţul dermatologic - picior: bătături, leziuni cutanate, micoze. Consult podologic, chirurgie vasculară în caz de ulceraţii sau anomalii ale pulsului.6) Bilanţul dentar o dată la şase luni.
