Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
Znacznie ważniejszą rzeczą od rozpoznania cukrzycy jest jej monitorowanie. Jest to dlatego takie ważne ponieważ w każdych większych programach międzynarodowych udowodniono ponad wszelką wątpliwość, że im bardziej jest cukrzyca kontrolowana, tzn. osiąga się prawidłową glikemię - tym mniejsza jest w tych populacjach umieralność z powodu chorób układu naczyniowego. Od dawna przymierzano się do znalezienia takiego markera, który pozwalałby odpowiedzieć lekarzowi na pytanie, czy między kontrolami pacjent leczy właściwie cukrzycę, innymi słowy, czy prawidłowa glikemia na konkretnej wizycie, to nie jest glikemia wygenerowana poprzedniego dnia, kiedy zaprzestał jeść słodyczy, kiedy sobie zaczął brać właściwie leki, przychodzi pokazuje wynik – ekstra. Zwrócono uwagę na modyfikację posttranslacyjną białek, modyfikację nieenzymatyczną jaką jest glikacja. Pierwszym takim parametrem, ostro krytykowanym jest glikowana hemoglobina – HbA1C. To jest hemoglobina, która w wyniku podwyższonego stężenia glukozy uległa nieenzymatycznej modyfikacji, glikowana hemoglobina działa jak termometr lekarski, tzn. naciąga jak najwyższą wartość, ale ta wartość nie ulega potem obniżeniu i utrzymuje się tak długo jak żyją krwinki (120 dni), czyli jest to taki marker wyrównania glikemii przez ostatnie trzy miesiące, tzn. jeśli w międzyczasie pacjent zgrzeszył to ten termometr naciągnął i potem nawet jeśli glikemia jest prawidłowa to cały czas utrzymuje się wartość podwyższona glikowanej hemoglobiny. Z różnych badań, które tu są pokazane, wynika, że im wyższe jest stężenie glikowanej hemoglobiny tym większa jest umieralność z powodu chorób układu sercowo naczyniowego i większa jest ilość tzw. zdarzeń wieńcowych. Ale glikowana hemoglobina ma wady:
1. Oznaczenie jest kosztowne
2. Jest trudno dostępne
3. Słabo powtarzalne
4. Jest bezwładne – dlatego, że pokazuje co się stało w ostatnich trzech miesiącach, ale nie mówi dokładnie, czy to był 1 dzień nieprawidłowej glikemii, czy to było 5 dni, czy ta glikemia była przez cały czas w miarę niestabilna, ale nie osiągała wartości krytycznych, czy były dni, kiedy glikemia osiągała wartości krytyczne.
Stąd poszukiwanie markerów o mniejszej bezwładności, pokazywały stan wyrównania cukrzycy na krótszy okres niż 3 – 4 miesięcy. Takim parametrem jest fruktozamina. To poprawia kwestie bezwładności, ale nie poprawia kwestii dostępności, kosztów i powtarzalności wyników. A właśnie dostępność i koszt jest sprawą podstawową. Bowiem w ostatnich latach w krajach rozwijających się następuje gwałtowny wzrost zapadalności na cukrzycę, szacuje się, że w ciągu najbliższych 10 lat populacja chorych na cukrzycę osiągnie 120 mln. Te kraje rozwijające się muszą poszukiwać parametrów, które są możliwe do oznaczenia w kilku laboratoriach w mieście. Zaczęto się zastanawiać nad parametrami bardziej podstawowymi niż glikowana hemoglobina (ona jest dobra), zaczęto szukać pewnych markerów biochemicznych, które mają wysoki współczynnik korelacji dodatniej, między glikowaną hemoglobiną a tymi parametrami, czyli innymi słowy takie, które mówią dokładnie to samo co glikowana hemoglobina. Przyjrzano się glikemii przed śniadaniem, przed lunchem, po lunchu i tzw. glikemii rozszerzonej i okazało się, że poposiłkowe stężenie glukozy, a więc glikemia poposiłkowa, wykazuje wysoki współczynnik korelacji z glikowaną hemoglobiną, a jak sami zauważyliście na ćwiczeniach oznaczanie stężenia glukozy jest rzeczą łatwą, nawet dla pacjenta, który posługuje się glukometrem. I dzisiaj parametrem, który zdaje się konkurować z glikowaną hemoglobiną, jest tzw. dwugodzinna glikemia. Ja ostatnio wam pokazywałem jaka jest patogeneza nieprawidłowej glikemii, u osób, które mają zaburzone wydzielanie insuliny. Okazuje się tak.
Nieprawidłowa jest ta dwugodzinna glikemia (dwie godziny po posiłku) wtedy, kiedy nasila się insulinooporność obwodowa (wtedy kiedy insulina nie działa) i wątrobowa (wtedy kiedy nie jest zahamowana glukoneogeneza). Która w okresach międzyposiłkowych zachodzi, dostarczając glukozę do OUN. W rezultacie tej oporności wątrobowej na insulinę następuje przetrwała glukoneogeneza w wątrobie. Tzn. po wysiłku, kiedy wzrasta stężenie glukozy, wątroba nie przerywa swojej produkcji glukozy w mechanizmie glukoneogenezy. Za tą glukoneogenezę w przerwie między posiłkami odpowiada glukagon, który to w okresie międzyposiłkowym odpowiada za aktywację glukoneogenezy. W momencie kiedy się odkłada glukoza z przewodu pokarmowego, glukagon powinien ulegać supresji, a jej nie ulega. Insulina odpowiada za hamowanie lipolizy tkankowej, czyli hamuje uwalnianie wolnych kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej, jeśli insulina nie wykazuje swego działania, dochodzi do podwyższonego stężenia wolnych kwasów tłuszczowych, a w takim cyklu o którym będzie mowa w przyszłości, cykl Randle’a dodatkowo zaburza metabolizm węglowodanów. No i wreszcie temu sprzyja przyspieszone opróżnianie żołądkowe. W wielu wytycznych międzynarodowych (przed tymi nowymi, które tu mieliście pokazane do rozpoznawania cukrzycy) znacznie większe znaczenie ma wartość nie glikemii poposiłkowej, ale glikemii na czczo. Okazuje, że im większe jest stężenie glukozy na czczo tym większa jest zapadalność na chorobę niedokrwienną serca, ale w pewnych tylko granicach. Okazuje się, że znacznie lepszym parametrem, przy każdej glikemii na czczo, jest glikemia dwugodzinna, gdzie jak widać te szczyty, czyli relacja między prawidłową lub podwyższoną dwie godziny po posiłku wykazuje znacznie większą zależność między występowaniem powikłań cukrzycy, niż glikemia na czczo. Obecnie dąży się do takich standardów aby monitorowanie glikemii odbywało się przez oznaczanie glikemii dwugodzinnej. To wcale nie znaczy, że należy zrezygnować z oznaczeń glikowanej hemoglobiny, ale ze względu na małą dostępność jest to zarezerwowane dla pacjentów u których regulacja i ustawienie cukrzycy jest trudne.
Jeśli jest glikemia na czczo to się okazuje, że w poszczególnych grupach nie ma znamienności statystycznej, natomiast jeśli wziąć pod uwagę poposiłkową glikemię dwugodzinną to wyraźnie widać zależność w zakresie zawału serca, jak i w zakresie umieralności z przyczyn sercowo – naczyniowych wraz ze wzrastającą glikemią.
Za dwa wykłady wrócimy do metabolizmu węglowodanów i skojarzymy go z metabolizmem lipidów.
Lipoproteiny
SERUM
CHOLESTEROL
RESORBCJA 50% FECAL NEUTRAL
STEROIDS 50%
ACETATE ŻÓŁĆ
CHOLESTEROL
KW. ŻÓŁCIOWE ŻÓŁĆ
FECAL ACIDIC
RESORBCJA 97% STEROIDS 3%
WĄTROBA
Ze wszystkich zaburzeń metabolicznych, zaburzenia metabolizmu lipidów są najczęstsze. 2/3 populacji ma nieprawidłowe stężenie lipidów. Łatwiej znaleźć kogoś z nieprawidłową lipidemią, niż z prawidłową. Występuje także duża zależność między zaburzeniami lipidów, a umieralnością. Za tą umieralność odpowiadają choroby układu sercowo – naczyniowego.
Z jakimi związkami tłuszczowymi spotykamy się w osoczu? Jeden ze związków to cholesterol, który występuje w formie wolnej i w formie zestryfikowanej. Następna duża grupa związków to są triacyloglicerole. Trzecia ważna grupa związków to są fosfolipidy z których głównym jest lecytyna, czyli fosfatydylocholina. Oprócz tego mamy wolne kwasy tłuszczowe. Wszystkie te związki w mniejszym lub w większym stopniu są nierozpusczalne w wodzie, a jak wiadomo osocze to woda. Trzeba je w dosyć sprytny sposób w obrębie tego środowiska wodnego transferować. Są one wobec tego transferowane w układzie złożonym z białkami i ten układ nosi nazwę lipoprotein- są to połączenia białek z różnymi tłuszczowcami. Jednym z nich, o którym trąbi się 24h/dobę jest cholesterol.
Prawidłowa dieta Europejczyka, nie powinna zawierać więcej niż 500 mg cholesterolu/dobę. W średniej wielkości jajku jest od 200 do 220 mg cholesterolu, ale to nie one są głównym źródłem cholesterolu pokarmowego, głównym źródłem jest tzw. cholesterol niewidzialny, jest on ukryty w takich produktach w jakich byśmy nawet nie podejrzewali, że zawierają cholesterol. Natomiast cholesterol pokarmowy w prawidłowej diecie to jest mniej więcej 1/3 całego cholesterolu znajdującego się w przewodzie pokarmowym. 2/3 cholesterolu to jest cholesterol pochodzący z żółci. Skąd on się bierze w żółci - otóż nie ma żadnego innego sposobu wydalenia cholesterolu z organizmu jak wydalenie go z żółcią. Nie można cholesterolu wypluć, nie można wypocić, nie można wysikać, można tylko wydalić do dróg żółciowych, następnie do przewodu pokarmowego, z tego wynika, że kluczowe znaczenie w metabolizmie cholesterolu przypada kom. wątrobowej.
Cholesterol, który znajduje się w żółci, może występować jako cholesterol – sensu stricto, a może to być cholesterol, który ulegnie wcześniej przemianie w kwasy żółciowe. Z tego obrazka wynika, że nawet gdybyśmy usunęli do zera cholesterol pokarmowy to nie zmniejszy to ilości cholesterolu dostępnego do wchłaniania z przewodu pokarmowego. Bo i tak główna masa cholesterolu to jest cholesterol z żółci. Z tego cholesterolu, który znajduje się w przewodzie pokarmowym około 50 % ulega wchłanianiu, a około 50 % ulega wydaleniu. Z tego płynie kolejny praktyczny wniosek, że jeśli chcemy obniżyć zawartość cholesterolu w organizmie, to lepiej zamiast drastycznie ograniczać jego spożycie, zrobić wszystko żeby cholesterolu mniej się wchłaniało z przewodu pokarmowego skoro aż 50% się wchłania. Nie trzeba do tego dodawać, że taka dieta z której wyeliminujemy cholesterol będzie uciążliwa dla pacjenta i prawdopodobnie nie będzie jej stosował.
Cholesterol, który trafił do naszego organizmu z reguły jest to cholesterol zestryfikowany, czyli w obrębie przewodu pokarmowego musi ulec strawieniu. Tym się nie zajmują bynajmniej lipazy obecne w soku trzustkowym ale esterazy – to jest wiązanie estrowe, czyli esteraza cholesterolowa. No i następnie wolny cholesterol w obrębie światła jelita zostaje wbudowany do wnętrza micelli, która łączy się z trójglicerydami, a konkretnie z kwasami tłuszczowymi i z fosfolipidami - tworzy się taka micella, która zostaje przetransferowana do enterocyta. W obrębie enterocyta następuje dekompozycja tej micelli i wolny cholesterol, łącznie z kwasami tłuszczowymi, które pochodzą z hydrolizy triacylogliceroli, przekształcany jest w estry cholesterolu. Estry cholesterolu zostają wbudowane do frakcji lipoprotein powstających w obrębie enterocytu, mianowicie chylomikronów.
Relatywnie jest ich tam nie wiele ponieważ głównym tłuszczowcem występującym w chylomikronach są triacyloglicerole. Bardzo istotnym elementem w zakresie utrzymania homeostazy w zakresie gospodarki lipidowej, jest tzw. wątrobowo – jelitowe krążenie cholesterolu i kwasów żółciowych. Jak wspomniałem cholesterol występujący w osoczu musi z każdej kom., nie ma innej możliwości, trafić do wątroby. Kluczowe znaczenie ma transport dowątrobowy cholesterolu. Tu musi być sprawna kom. wątrobowa, żeby cholesterol zmetabolizowała i wydaliła - albo po przekształceniu w kwasy żółciowe, albo bezpośrednio trafia do jelita. 50% cholesterolu ulega resorbcji, trafia do wątroby i z powrotem jest do żółci wydalone, natomiast ten cholesterol, który przekształcił się w kwasy żółciowe, tzw. pierwotne kwasy żółciowe, ale o tym kiedy indziej, zostaje również wydalony do żółci i tu mniej więcej 97 – 99% kwasów żółciowych ulega resorbcji zwrotnej. Z tego płynie wniosek, że gospodarka cholesterolowa jest bardzo oszczędna, niewiele cholesterolu jest wychwytywane i wydalane, niewiele jest przemieniane w kwasy żółciowe. Ponieważ ten mechanizm jest precyzyjnie kontrolowany na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego. Znowu patrząc na ten schemat widzimy, że skutecznym sposobem wychwycenia cholesterolu z osocza jest zablokowanie zarówno wchłaniania zwrotnego cholesterolu jak i wchłaniania zwrotnego kwasów żółciowych, wtedy krążenie ulega przerwaniu i wtedy cholesterol aby być wydalonym musi być importowany z osocza. Można to osiągnąć zarówno na drodze dietetycznej jak i na drodze farmakologicznej.
Najlepszym sposobem dietetycznym jest błonnik. On wiąże się zarówno z cholesterolem jak i z kwasami żółciowymi w przewodzie pokarmowym, zaburza ich wchłanianie. Co prowadzi do rozpoczęcia importu cholesterolu do osocza przez kom. wątrobową. Jarzyny, owoce, skórki, ciemne pieczywo, otręby to wszystko to pokarmy bogate w błonnik. Wszystkie cząstki lipoprotein (mówię cząstki, a nie cząsteczki, bo to nie są związki o budowie stechiometrycznej) mają wspólny schemat budowy. Każda lipoproteina składa się z rdzenia, który jest hydrofobowy – tam znajdują się przede wszystkim trójglicerydy , tam znajduje się zestryfikowany cholesterol. Drugim elementem składowym jest płaszcz, albo powierzchnia lipoproteiny – znajdujemy w niej ze związków lipidowych – cholesterol wolny, jak cholesterolowi wyrasta ogon (przyłącza kwas tłuszczowy) staje się bardziej apolarny i musi zająć miejsce w rdzeniu lipoproteinowym. Tu widać takie niebieskie kulki z trzema ogonami – to są triacyloglicerole, czyli na powierzchni mamy cholesterol wolny, mamy fosfolipidy o dwojakiej strukturze, swoją zasadą lub jakimś związkiem przyłączonym w pozycji 3 są skierowane do osocza, bo to jest część hydrofilna, natomiast tymi dwoma resztami kwasu tłuszczowego (ogonami) skierowane są w kierunku rdzenia.
Białka występujące w lipoproteinach to są apolipoproteiny, albo apoproteiny i one znajdują się na powierzchni, tworzą takie rozmaite czapeczki, lipoproteiny chodzą w różnych czapeczkach. Dla nas są najważniejsze dwie czapeczki, czapeczka czerwona (apoliporoteina B100) i czapeczka fioletowa (apolipoproteina E). Żółta czapeczka (apolipoproteina A) to małe piwo największe znaczenie w patologii mają te dwie. Lipoproteiny to jest grupa związków wysoce heterogennych.
Pierwszą metodą, wprowadzoną w latach 50 do diagnostyki układu lipidowego, było ultrawirowanie i metodą ultrawirowania klasyfikuje się lipoproteiny na kilka klas (ważne). Metoda ultrawirowania jest metodą w diagnostyce rutynowej stosowaną ultrarzadko, ze względu na koszty tego przedsięwzięcia i długi czas uzyskania wyników. To jest metoda używana obecnie w celach naukowych, ale nazewnictwo z tej metody zostało przyjęte do diagnostyki laboratoryjnej rutynowej. Niemniej nikt z państwa nie będzie zalecał ultrawirowania lipoprotein, ponieważ jest to metoda dosyć skomplikowana. Tą metodą uzyskujemy następujące frakcje. Chylomikrony – z nimi się już spotkaliśmy w jelicie, to są lipoproteiny, które mają bardzo małą gęstość względną, poniżej 0,98 g/ml. Następna frakcja nieco cięższa to są VLDL-e – liporoteiny o bardzo małej gęstości (~1.006). Następna frakcja to są IDL, czyli lipoproteiny o gęstości pośredniej (1.006 – 1.009), inna ich nazwa, która wypiera tą wcześniejszą to rVLDL. Następna frakcja to są lipoproteiny o małej gęstości, czyli LDL (1.019 –1.063 ) i następna frakcja to są liporoteiny o dużej gęstości, czyli HDL (1.063 –1.21). Jeszcze niektórzy wyróżniają frakcje VHDL, ale to nie jest istotne. W skład lipoproteiny wchodzi lipid i białko. Z pośród tych dwóch składowych większą gęstość względną mają białka, niż lipidy. Z tego wynika praktyczny wniosek, że w HDL-ach białka jest dużo, a w VLDL-ach jest dużo lipidów. Drugą metodą stosowaną do frakcjonowania lipoprotein i to jest metoda stosowana w praktyce lekarskiej to jest elektroforeza lipoprotein osocza.
CHYLOMIKRON LDL VLDL HDL
Ten schemat warto mieć przed oczyma na całe życie, bowiem pokazuje zależność pomiędzy wielkością cząstki, a gęstością, te cząstki, które są gęste mają dużo białka. Pamiętamy ze szkoły podstawowej lub przedszkola, że białko ma strukturę I, II, III, IV – rzędową, czyli jest dobrze upakowane. Innymi słowy zajmuje mało miejsca, te cząstki, które są bogate w białko, czyli mają dużą gęstość – mają małą cząsteczkę. Te, które mają dużo lipidów, a lipidy jak wiadomo nie mają takiej struktury jak białka, nie są upakowane, mają cząsteczkę bardzo dużą, ale małą gęstość. Chylomikrony mają cząsteczkę mniej więcej 100x większą niż cząsteczka HDL. W ostatnich latach w obrębie każdej z tych frakcji wyróżnia się jeszcze dodatkowe podfrakcje. Ja tylko zasygnalizuje przy HDL frakcje HDL3, HDL2 i jeszcze jedna frakcja, która wzbudza emocje znawców przedmiotu, frakcja LDL składa się z 7 podfrakcji, ale nas będą interesował dwie podfrakcje, mianowicie podfrakcja A, czyli tzw. duże lekkie lipoproteiny, oraz podfrakcja B - małe gęste.
Metodą stosowaną powszechnie w diagnostyce jest elektroforeza osocza. Jak by ktoś państwu wmawiał, że do tego badania jest potrzebne jakieś drogie urządzenie to proszę nie wierzyć, bo potrzebny jest zwykły aparat do elektroforezy, bo o tym czy cząsteczki wędrują w polu elektrycznym decyduje część białkowa, czyli jest to zwykła elektroforeza białek, natomiast różnica polega na tym, że po elektroforezie wybarwiamy nie na białko, lecz na lipidy. W ten sposób pokazują się nam frakcje lipoprotein. Co stwierdzamy w elektroforezie? Ponieważ białko decyduje o ruchliwości, a pamiętamy, że w chylomikronach jest białka jak na lekarstwo to chylomikrony tam gdzie posadzimy, tam siedzą, czyli zostają w miejscu stałym, nie wykazują ruchliwości w polu elektrycznym ze względu na znikomą zawartość białka. Kolejna frakcja, która wędruje z szybkością beta – globulin. W tym miejscu wędrują LDL, dlatego nazywamy je inaczej betalipoproteinami, bo mają ruchliwość beta globulin. Przed frakcją beta z szybkością mniej więcej alfa-2-globulin wędrują VLDL, dlatego nazywa się je prebetalipoproteinami wreszcie najszybszymi zawodnikami są cząstki HDL, ponieważ zawierają dużo białka, szybko wędrują i one wędrują z szybkością alfa-1-globulin i nazywane są alfalipoproteinami. Z tego wynika, że w elektroforezie mamy alfa-, prebeta-, beta- lipoproteiny i chylomikrony, a w ultrawirowaniu mamy LDL, VLDL, HDL. Nie należy mówić, że w elektroforezie mamy prążek HDL, bo HDL-e to pojęcie z ultrawirowania, a nie z elektroforezy. Główną frakcją lipoprotein na elektroforegramie są LDL, których jest mniej więcej 70%. Elektroforeza lipoprotein jest metodą rutynową, najczęściej nośnikiem jest żel agarozowy.
Zajmijmy się teraz apolipoproteinami – to są białka, które mają cztery podstawowe funkcje. Pierwsza ich funkcja to jest funkcja strukturalna – dzięki nim możliwe jest osiągnięcie przez lipoproteiny odpowiedniej struktury. Wreszcie transport w osoczu, w związku z tym, że białko ma charakter hydrofilny. Druga funkcja to jest udział w syntezie lipoprotein. Jeśli jest jakiś defekt w genie kodującym apolipoproteinę to cząstka lipoproteiny nie ulegnie zsyntetyzowaniu, najlepiej w tym względzie jest poznany defekt genu kodującego apoB48. Jest to główna lipoproteina w chylomikronach. Chylomikrony powstają w jelicie. Jeśli jest defekt genu apoB48, w efekcie nie powstają chylomikrony, czyli cały tłuszcz zalega w obrębie enterocytu. Po to żeby następowała prawidłowa przemiana lipoprotein potrzebne są enzymy. Cztery o szczególnie dużej wadze, mianowicie lipaza lipoproteinowa - LPL, lipaza wątrobowa - HTGL, LCAT, CETP. Po to żeby one w pewnym momencie one osiągały swoją aktywność, a w pewnym momencie ją wygaszał, potrzebne są odpowiednie aktywatory i inhibitory i w tej roli występują apolipoproteiny. No i wreszcie niektóre lipoproteiny muszą wejść do komórki, gdzie ulegną skatabolizowaniu, a po drugie po to, żeby mogły dostarczyć tych substancji, które na swoim grzbiecie wiodą. ...