Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Patofyziologie metabolických změn BTBIO 5. 5. 2009.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Patofyziologie metabolických změn BTBIO 5. 5. 2009."— Transkript prezentace:

1 Patofyziologie metabolických změn BTBIO

2 Metabolismus  Kvantitativní hodnocení (energetické)  Kvalitativní hodnocení (dostatečné a přiměřené zastoupení jednotlivých živin)  Anabolismus  Katabolismus

3 Přeměna látek (látkový metabolismus ):  -anabolismus = z jednoduchých vstřebaných látek se syntetizují látky složitější (tzv. asimilace) – při anabolických dějích se energie spotřebovává (tzv. endergonické reakce)  -katabolismus = část vstřebaných látek se štěpí na jednodušší (tzv. disimilace) – dochází k uvolňování energie (tzv. exergonické reakce)

4 Energetická homeostáza

5 Energetický metabolismus  -většina látek z potravy je využívána jako zdroj energie  1g cukru 17,22kJ  1g tuku 39,06kJ  1g bílkoviny 23,73kJ

6 Podstata trávení :  -hydrolýza makromolekulárních látek z potravy účinkem enzymů, vznikají jednoduché látky rozpustné ve vodě, procházející biomembránami  -hydrolytické štěpení zajišťují tři základní skupiny enzymů:  proteázy = proteolytické enzymy – postupně štěpí bílkoviny na peptidy až na aminokyseliny  amylázy – štěpí škrob a glykogen na disacharidy až monosacharidy (především glukózu)  lipázy – štěpí triacylglyceroly na mastné kys. a glycerol

7 Metabolismus sacharidů  význam: hlavní, pohotový zdroj energie  v potravě je přijímáme ve formě monosacharidů (glukóza, fruktóza) – jsou vstřebány přímo střevní stěnou n. oligosacharidů (sacharóza, maltóza, laktóza) a polysacharidů (škrob, glykogen)  štěpení (v ústech - enzym ptyalin – maltóza[1]; v tenkém střevě – pankreatická amyláza – maltóza, dextriny[2]; enzymy membrán mikroklků – disacharidázy – monosacharidy)  vstřebávání do vrátnicové žíly  játra  glukóza (  krev  tkáně  buněčné dýchání, glykogen, tuk)  glykémie: stálá koncentrace glukózy v krvi = 4,5-6 mmol/l (hypoglykémie – snížená konc., hyperglykémie – zvýšená konc.)  řízení metabolismu sacharidů: nervově (hypotalamus), látkově (inzulín a glukagon, adrenalin, glukokortikoidy)  přeměna glukózy na energii

8 Metabolismus tuků  význam: zásobní zdroj energie  potrava: většinou triacylglyceroly  žaludek – žaludeční lipáza – štěpení emulgovaných tuků (mléčný tuk)  tenké střevo – soli žlučových kys. – emulgace  enzymatické štěpení – pankreatická lipáza – glycerol + mastné kys.  tvorba micel = rozpustné částice z mastných kys. + žlučových kys. + glycerolu + cholesterolu  pronikají k povrchu sliznice  difúze mastných kys. a glycerolu do b. sliznice  -mastné kys. s delším řetězcem (16-18 C): zpětná syntéza triacylglycerolů a tvorba chylomikronů = částice z triacylglycerolů + cholesterolu + fosfolipidů + bílkovin  vstřebání do mízních cév  krevní cévy  játra  -mastné kys. s kratším řetězcem (10 C)  vstřebávání do vlásečnic vrátnicové žíly  játra  lipémie: koncentrace tuků v krvi = mg/100cm3

9 Metabolismus tuků  přebytečný tuk se v organismu ukládá do zásoby: v tukové tkáni, játrech, svalech a v okolí cév; v případě potřeby je odbouráván v játrech (jaterními lipázami)  přeměna tuku na energii: glycerol může sloužit k syntéze glukózy n. fruktózy n. se odbourávat (zapojuje se do anaerobní glykolýzy); mastné kys. vstupují buď do β- oxidace - vz. acetyl-CoA (vstupuje do Krebsova cyklu) n. se využívá jako stavební materiál (syntéza lecitinu, esterů, lipidů)

10 Metabolismus bílkovin  význam bílkovin: tvoří hlavní stavební materiál buněk a tkání, stavební materiál enzymů, hormonů a složek barviv  potrava: živočišné (obsahuje všechny AMK) a rostlinné (neobsahují vždy esenciální AMK) bílkoviny  žaludek – pepsin (vz. z pepsinogenu žaludeční šťávy) a tenké střevo – trypsin (v pankreatické šťávě vz. z tripsinogenu díky enzymům membrán mikroklků), aminopeptidázy (odštěpují N- koncové AMK), karboxypeptidázy (odštěpují C-koncové AMK), dipeptidázy (štěpí dipeptidy) – až na aminokyseliny  vstřebání do vrátnicové žíly – nutná přítomnost vit. B6  podmínka kvalitního trávení bílkovin – musí být před požitím denaturovány (např. vařením)

11 Metabolismus bílkovin  aminoacidémie: hladina aminokyselin v krvi = mg/100cm3  využití: aminokyseliny se v játrech buď:  -deaminují (zbavují se -NH3, kt. pak vstupuje do ornitinového cyklu – tvorba močoviny) a deaminované org. kys. se buď štěpí (zapojují se do Krebsova cyklu - energie) n. syntetizují jiné látky (cukry, tuky, plazmatické bílkoviny, enzymy, hormony)  -aminokyseliny, kt. se nezpracují v játrech vstupují do buněk tkání (hl. svalové), zde jsou využity k syntéze bílkovin (k proteosyntéze)  řízení metabolismu bílkovin: nervově (hypotalamus), látkově (podpora syntézy – růstový hormon, inzulín, testosteron; odbourávání - glukokortikoidy)

12 Regulace metabolických dějů  Neuroimunoendokrinní regulace pomocí  hormonů: (Inzulin, glukagon, růstový hormon, glukokortikoidy, T4 a T3, pohlavní hormony  orgánů: Játra Játra Tuková tkáň Tuková tkáň Kůže Kůže Ledviny Ledviny Respirační a kardiovaskulární systém Respirační a kardiovaskulární systém

13 Zdroje energie v organismu za normálních a patologických stavů  Sacharidy jsou nejpohotovějším zdrojem energie ( z potravy, štěpením glykogenu, glukoneogenezou).  Tuky - při jejich zvýšeném odbourávání vznikají ve větší míře ketolátky (ketolátky nemohou využívat erytrocyty). Ketogeneze “šetří bílkoviny. Typické pro prosté hladovění  Bílkoviny - zvýšeně odbourávány při katabolických stavech (stres).

14 Význam jater  -pochody látkové přeměny:  * z monosacharidů přicházejících z trávicí trubice se vytvářejí v játrech zásoby polysacharidu glykogenu  * uvolňováním glukózy z jater se udržuje v krvi normální hladina glukózy (=homeostáza - 5 mmol/l plazmy)  * probíhá zde novotvoření glukózy z necukerných složek, tvorba tuků ze sacharidů, tvorba cholesterolu  * v játrech dochází k deaminaci aminokyselin a k tvorbě močoviny  * jat. b. syntetizují plazmatické bílkoviny (albuminy, globuliny, fibrinogen, protrombin)  * tuk se v játrech ukládá, a proto zde mohou být uloženy v tucích rozpustné vitamíny (A, D, E, K) – nemůžeme se těmito vit. předávkovat; zásobárna vit. B12  * tvorbou žlučových solí zajišťují játra trávení tuků ve střevě  * tvorba velkého množství tepla

15 Význam jater  Jiné funkce:  makrofágy a jiné jaterní buňky vychytávají z krve cizorodé látky, bakterie  fagocytující b. vychytávají z krve hemoglobin z rozpadlých červ. krvinek a přeměňují jej na bilirubin (uvolňuje se do žluči) a železo (váže se na feritin)  -detoxikace:  přeměna látek pro organismus škodlivých (odbourají až 95% alkoholu; různé léky – farmaka, hypnotika, sedativa)

16 Poruchy výživy a jejich důsledky  Voda (příjem ml /24 hod pro přežití, jinak ml/24 hod).  Bílkoviny (plnohodnotná strava obsahuje všechny esenciální aminokyseliny).  Glycidy (60-75% živin)  Lipidy- utilizovatelné za vzniku energie ve všech buňkách kromě CNS a erytrocytů  Mikronutrienty, jsou složky potravy, které nejsou zdroji energie. Kofaktory enzymů, antioxidační systém, resp. minerály

17 Ovlivnění organismu výživou a stravovacímí zvyklostmi  Závažná onemocnění při nedostatku (hladovění, malnutrice, hypovitaminózy, avitaminózy).  Obezita při dlouhodobém nadměrném energetickém příjmu  Hypervitaminózy A a D  Ovlivnění organismu dlouhodobým charakterem výživy  Vliv látek vznikajících při výrobě, resp. upravování potravin, při přípravě jídla

18 Pojmy popisující stav výživy  Hyponutrice = celkově snížená výživa  Malnutrice = špatné kvantitativní složení výživy (i při energeticky dostatečné výživě- např. kwashiorkor)  Karence = nedostatek určité živiny či látky v potravě poškozující zdraví  Marasmus = podvýživa s vyváženým nedostatkem základních živin (vzhled typu “kost a kůže”: prosté hladovění, mentální anorexie )

19 Pojmy popisující stav výživy  Kwashiorkor = podvýživa se závažným nedostatkem bílkovin v potravě.  Hypoalbuminemie, otoky, steatóza jater, poruchy kůže, anemie, porucha AB (hyperchloremická MAc), hypotenze, bradykardie, hypotermie.  Tento stav může nastat u hospitalizovaných starých osob se závažným onemocněním provázeným stresem a zvýšeným katabolismem bílkovin. Prognosticky závažný stav.

20 Hladovění  Prosté hladovění je stav charakteristický potlačeným až zcela zastaveným přívodem potravy, přičemž tento stav není doprovázen závažným celkovým onemocněním.  Déletrvající hladovění vyvolává negativní změny v činnosti orgánů, které mohou podmíněny nedostatky vitaminů a stopových prvků.  Metabolický stav: metabolická acidóza (ketoacidóza)

21 Biochemická charakteristika prostého hladovění  Vzestup koncentrace adrenalinu, glukagonu, později glukokortikoidů  Vyčerpání zásob jaterního glykogenu (za hod)  Zvýšená glukoneogeneze  Pokles sekrece inzulínu (antagonismus s glukokortikoidy)  Zvýšená lipolýza se zvýšenou ketogenezí (kys.  - hydroxymáselná, acetoctová, aceton).  Bílkoviny se šetří  Hubnutí až marasmus  Stav se dá rychle zlepšit dodávkou glukózy

22 Katabolické stavy Jsou vyvolány narušenou regulací metabolických dějů zánětlivou reakcí (cytokiny), stresem (KA, GK), dlouhodobou immobilizací.  Akutní těžká onemocnění (adaptace na hladovění klesá, hrozí rychlý rozvoj proteinové malnutrice).  Zhoubné nádory - kachexie (cytokiny TNF, IL- 1 a IL-6).  Traumata, popáleniny, horečka, bolestivé stavy, AIDS (wasting syndrom).

23 Orgánové změny při proteinovém a energetickém deficitu  Úbytek tělesné váhy (ztráta váhy o 40% vede ke smrti).  Objem ET se nemění (nebo relativní expanze ECT proti ICT). Při poklesu onkotického tlaku ECT hrozba otoků (edémů).  Myokard- pokles srdečního výdeje.  Snížení funkce respiračního systému v důsledku snížení kontraktility dýchacích svalů.  Snížení motility žaludku a žaludeční sekrece  Snížení exokrinní funkce pankreatu  Snížení hmoty jater s poklesem obsahu proteinů, tuků i glykogenu v buňkách u sekundární malnutrice. U primární malnutrice játra zvětšena v důsledku tukové infiltrace a zvýšeného množství glykogenu.

24 Orgánové změny při proteinovém a energetickém deficitu  Hmotnost ledvin snížena při zachované funkci  Snížení koncentrační funkce ledvin v důsledku snížení osmotického gradientu ve dřeni (relativní zvýšení objemu extracelulární tekutiny).  Snížení sekrece v endokrinním systému.  Snížená funkce imunitního systému.  Poruchy funkce leukocytů (porucha schopnosti migrace a schopnosti ničit fagocytované bakterie).  Snížená funkce komplementu, osponizace.  Atrofie kůže a epitelu v GIT s poruchami těchto přirozených bariér oproti vnějšímu prostředí.  Snížené hojení ran u těžké proteinové malnutrice.

25 Poruchy regulace příjmu potravy a tělesné hmotnosti  Regulace příjmu potravy a tělesné hmotnosti podléhají neuroimunohormonální kontrole.  Centrum příjmu potravy: ventrolaterální hypothalamus  Centrum sytosti: ventromediální hypothalamus  Adipostat je nastaven na dosažení určité masy tělesného tuku  Adipostat je regulován:  krátkodobou regulací (vzestupem glykemie nebo inzulínu po jídle)  dlouhodobě se uplatňuje celková masa tělesného tuku. Zvýšená hladina leptinu u všech typů obezit.

26 Mentální anorexie  Chronické onemocnění charakterizované cílevědomým snižováním vlastní tělesné hmotnosti omezováním příjmu potravin.  Nejčastěji dívky a mladé ženy -0,5-1%  V etiologii se uplatňují faktory sociální a psychické. Je téměř jisté, že pacientky vykazují nekompletní rozvoj osobní identity.  Sekundární malnutrice. Dochází ke katabolismu bílkovin.  Útlum funkce pohlavních orgánů (amenorhea). Mírná hypothyreóza. Anemie, leukopenie, trombocytopenie.  Zpomalované vyprazdňování žaludku, dilatace tenkého střeva, zácpa.

27 Mentální bulimie  Je charakterizována episodami přejídání, které se střídají se snahou snížit tělesnou hmotnost diuretiky, zvracením nebo zvýšenou tělesnou aktivitou.  Dívky, mladé ženy 3%, studentky 4-15%!!  Důsledky jsou následky zvracení, užívání projímadel a diuretik.  Nejčastější komplikací je metabolická alkalóza s hypokalemií, ztrátou chloridů s následnou srdeční arytmií a nefropatií.  Menší úbytek hmotnosti.

28 Tuková tkáň  Je dynamický endokrinní orgán, který sekretuje množství faktorů přispívajících k systémovému i vaskulárnímu zánětu (adipokiny).  Adipokiny se účastní v rozvoji  Aterosklerózy  Hypertenze  Endoteliální dysfunkce  Inzulínové rezistence  Cévní remodelace Produkce adipokinů preferenčně v tukové tkání, stoupá s množstvím tuku v organismu.

29 Typy tukové tkáně u člověka  Bílý tuk: skladuje energii ve formě triglyceridů. Při energetické nouzi (hladovění) řídí dodávku energie do orgánů lipolýzou v tukové tkáni s následným vyplavením volných mastných kyselin do krve.  Hnědý tuk se specializuje na adaptivní termogenezu (energetická adaptační reakce na chlad a příjem potravy)  To je umožněno přítomností velkého počtu mitochondrií a expresí „uncoupling protein 1“ (UCP1). UCP1 umožňuje snížení protonového elektrochemického gradientu tveřeného mitochondriálním respiračním řetězcem. „Uncoupling“ mezi spotřebou kyslíku a syntézou ATP podporuje uvolnění energie ve formě tepla.  U savčích novorozenců, hibernátorů a hlodavců se termogeneze indukovaná v hnědém tuku chladem podílí na udržování tělesné teploty. Zdrojem energie jsou mastné kyseliny tvořené hnědým tukem a lipolýza v bílém tuku.

30

31 Tuková tkáň  Na tukovou tkáň se dnes pohlíží jako na aktivní endokrinní orgán a modulátor imunitních funkcí.  U obezity nacházíme jak hypertrofii, tak hyperplasii adipocytů.  Progresivní infiltrace tukové tkáně makrofágy  Sekrece biologicky aktivních proteinů jak adipocyty, tak neadipocytárních buněčných populací v zukové tkáni.  Endokrinní a parakrinní modulační funkce.

32 Bílá tuková tkáň Hraje podstatnou roli v regulaci homeostázy energie a glykémie pomocí adipokinů (leptin, adiponektin, TNFα a resistin. S výjimkou adiponektinu jsou sérové hladiny adipokinů u obezity zvýšeny. Adiponektin zvyšuje senzitivitu na inzulín zvýšením tkáňové tukové oxidace, což má za následek redukci cirkulujících hladin mastných kyselin a snížený intracelulární obsah triglyceridů v játrech a příčně pruhovaném svalstvu. Adiponectin inhibuje zánětlivé procesy snížením exprese adhesivních molekul v endoteliílních buňkách a produkce cytokinů v makrofázích. Snížení plasmatických hladin adiponektinu u prediabetických stavů předchází pokles senzitivity na inzulín.

33 Obezita  Zvětšené tukové buňky  Dyslipidémie: Vysoké hladiny FFA a VLDL  Ektopická depozice tuku v játrech (hepatická steatóza) a ve svalech (intramyocelulární lipidy  Korelace mezi akumulací ektopického tuku a inzulínovou rezistencí.  FFA mohou indukovat uvolnění prozánětlivých cytokinů (přes NFkapaB), což vede k další podpoře protředí typu „low grade inflammation“, které je indukováno tukovou tkání při obezitě.  Saturované FFA působí prozánětlivě na adipocyty a makrofágy prostřednictvím aktivace Toll-like receptoru 4 (TLR4), mediátoru vrozené imunity.  The TLR4/NFkapa B cesta ovlivňuje inzilínovou resistenci a vaskulární zánět indukovaný saturovanými FFA a obezitou indukovanou dietou u pokusných zvířat.  Chronická aktivace NFkapa B v játrech, kosterním svalu i tukové tkáni je asociována s inzulínovou rezistencí v těchto tkáních.  Kromě FFA uvolňuje tuková tkáň do krve četné bioaktivní molekuly (leptin, retinol- binding protein 4 (RBP-4), plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) a prozánětlivé cytokiny a chemokiny.  Adipokiny-interakce různých tkání a orgánů (mozek, játra, kosterní svaly, pankreas, endotel).

34 Obezita  Leptin a ciliární neurotrofní faktor (CNTF) centrálně i periferně řídí chuť k jídlu.  CNTF suprimuje zánětlivou signalizační kaskádu asociovanou s kumulací lipidů v játrech a příčně pruhovaném svalstvu.

35 Obezita  Nadbytek celkového a viscerálního tuku je asociován s inzulínovou rezistencí, diabetem a metabolickým syndromem.  Nadbytek glukokortikoidů vede k centrální obezitě a diabetu.  Hladiny systémových glukokortikoidů jsou u osob s typickým DM2T a u pacientů s idiopatickou obezitou normální. Ani koncentrace v portální krvi nejsou rozdílné.  Glukokortikoidy mohou být produkovány lokálně prostřednictvím 11 hydroxysteroid dehydrogenázy typu 1 (11 HSD-1).

36 Hypotéza „t hrifty genotype“  Selektovány byly alely, které favorizovaly nárůst váhy a skladování tuku, protože byly výhodné v častých obdobích nutriční deprivace  V podmínkách dostupnosti jídla a snížené potřeby fyzické aktivity vede taková predispozice k pandemii obezity v rozvinutých zemích  Obezita:  Zánět nízkého stupně  Inzulínová rezistence  Rizikové faktory pro četné komplexní nemoci: hypertenze, diabetes mellitus, typ II, syndrom polycystických ovárií, onemocnění GIT včetně rakoviny  Geny účastnící se v regulacích nutričního stavu jako kandidátní geny pro obezitu

37 Adipokiny specificky exprimované a sekretované tukovou tkání. Prozánětlivé cytokiny produkované a sekretované tukovou tkání (Cancello R et al., 2006)

38

39

40 Obezita a „zánětlivý proces nízkého stupně“  „The low-grade inflammation“ charakterizuje obezitu a T2BM (DM druhého typu)  Úbytek hmotnosti je podle mnoha studií spojen se zlepšením  zánětlivých markerů  senzitivity na inzulín  endoteliální funkce.

41 Obezita: příčiny dramatického nárůstu prevalence v současné populaci:  Zvýšený energetický příjem z potravy z potravy  Potraviny s vysokým obsahem tuků  Redukce fyzické aktivity.

42 Terapie obezity  Za klíčový faktor v úspěšném léčení obezity se považuje behaviorální změna (sedavého) způsobu života.

43 Obezita v dětství  Obézní děti se často stávají obézními dospělými.  Obézní děti i dospělí čelí zdravotním i psychologickým handikepům ve srovnání se svými štíhlými vrstevníky.  V současné době byla potvrzena zvyšující se incidence obezity u dětí.  Zvýšená incidence dětské obezity znamená nárůst rizika následné morbidity v dětství, dospívání i dospělosti. 

44 Souvislost mezi kojením a obezitou v dětství  Délka kojení má jasný “dávkově závislý” účinek na prevalenci obezity u dětí.  Mateřské mléko je bohaté na nenasycené mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (LCPUFA), které tvoří 30 % až 50 % všech mastných kyselin v mozku.  Množství LCPUFA v mozku výrazně stoupá v době pozdní gestace a časného postnatálního vývoje.  Tyto mastné kyseliny jsou nenahraditelné v procesu adekvátní maturace mozku.

45 Prevalence obezity podle délky kojení

46

47

48

49 Diabetes mellitus Epidemiologické a klinické aspekty  geneticky heterogenní skupina nemocí  s hyperglykémií  postiženo 5-10% populace  Typy diabetu:  1. IDDM (T1DM)  2. NIDDM (T2DM)  3. gestační diabetes  4. NDDG (= diabetes secondary to other medical condition)

50 T1DM  diagnóza do 30 let věku, nejčastěji 0-14 let  prevalence 2% světové populace  gradient Japonsko (1/ obyvatel)-Skandinávie (>25/ obyvatel)

51 IDDM- rizikové faktory  Genetika (<50% konkordance mezi homozygotními dvojčaty-vysoký podíl environmentálních faktorů)  HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP (HLA II) (6p)-T1DM  5´oblast insulinového genu (11p5.5)- T2DM

52

53 T2DM  incidence obvykle u osob nad 40 let věku  Genetika:  gen pro glukokinázu (GCKI, 7p)  D2S125 (2q37)

54

55

56

57 Inzulínová signalizace v periferních buňkách

58

59 Děkuji vám za pozornost


Stáhnout ppt "Patofyziologie metabolických změn BTBIO 5. 5. 2009."

Podobné prezentace


Reklamy Google