weglowodany 1 (2013), materiały medycyna SUM, biochemia, Kolokwium V

       WĘGLOWODANY 1 (2013)

Dzisiaj zajmiemy się węglowodanami. Jest to temat dla nas o tyle istotny, że zaburzenia metabolizmu węglowodanów dotyczą całkiem sporej części naszej populacji.
W Polsce szacuje się, że na cukrzycę typu II choruje mniej więcej 8,5% populacji, więc prawie co 12 osoba. Teraz niestety statystyki pokazują, że jest coraz gorzej, a co za tym idzie w przyszłości dla Państwa jako lekarzy leczenie cukrzycy (...) będzie jednym z głównych wyzwań medycznych. Ale żeby móc ją właściwie leczyć musimy mieć pewne podstawy molekularne, aby wiedzieć ? jaki jest stan konkretnego pacjenta, w czym leży w ogóle problem, co zrobić żeby mu pomóc.
Wszelkie badania pokazują, że ta wiedza niestety jest potrzebna, niestety albo stety, dlatego, że bez niej nie jesteście Państwo w stanie wyleczyć pacjenta, a co za tym idzie ? osiągnięcia medyczne są żadne, co pokazują badania kliniczne. W związku z tym musimy ? się odnieść do naszej biochemii, czy ktoś ją lubi czy nie, no i zobaczyć mniej więcej jak wygląda metabolizm węglowodanów. Na seminariach na pewno poczytaliście Państwo coś o glikolizie, glukoneogenezie i tak dalej. To będą pewne podstawy, które pozwolą zrozumieć pewne teksty, które Państwu przekaże. Teraz chciałbym pokazać w jaki sposób jest to mniej więcej koordynowane.
Tak więc, co z tymi węglowodanami się dzieje. Jak widzicie Państwo, w naszej diecie mamy różne typy węglowodanów, mamy węglowodany proste i złożone, do których zaliczamy oligo i polisacharydy. Ten podział jest nie tylko podziałem akademickim, takim biochemicznym, on ma duże implikacje praktyczne. Dlatego, że inaczej wchłaniają się węglowodany proste, a inaczej złożone, które do swojego wchłaniania wymagają wstępnej hydrolizy do oligosacharydów, a te dalszej obróbki do węglowodanów prostych, które dopiero się wchłaniają. To ma pewne poważne konsekwencje. Skoro metabolizm węglowodanów złożonych jest również złożony i wymaga pewnych zewnątrzkomórkowych etapów, które odbywają się w świetle jelita, rąbku szczoteczkowym enterocyta, a następnie w samym enterocycie właściwie. To znaczy, że ten proces jest długi, a co za tym idzie, że jeżeli spożywamy węglowodany złożone, to od chwili spożycia tego węglowodanu do momentu, w którym wzrasta glikemia w naszej krwi, co u człowieka zdrowego jest zjawiskiem pożądanym, ale u osoby np. z cukrzycą już niekoniecznie, mija długi czas. Ten czas ma pewne wyznaczniki i jest dla nas niezwykle istotny. W przypadku węglowodanów prostych, ta zależność jest prosta – spożywamy glukozę i praktycznie momentalnie rośnie nam glikemia. W przypadku węglowodanów złożonych występują także inne węglowodany typu błonnik, czasami też celuloza (która jest elementem budowy ścian roślin, a rośliny też zjadamy). One jednak nie podlegają trawieniu, natomiast mają dla nas bardzo ważne funkcje regulatorowe. O tym prawdopodobnie będzie mowa także na fizjologii, bo to bardziej fizjologia niż biochemia, ale wiecie Państwo, że np. błonnik ma zdolność do wiązania wody, w związku z tym tworzy masę o dużej objętości, co też też pobudza perystaltykę jelit, ułatwia nam wydalanie różnych substancji, generalnie przyspiesza pasaż jelitowy. To z kolei jest istotne z innych powodów, np. zwiększony pasaż jelitowy jest związany ze zmniejszeniem ryzyka wystąpienia nowotworów przewodu pokarmowego, dlatego, że w tym momencie kontakt śluzówki jelita z toksycznymi substancjami, które się tam znajdują, produktów metabolizmu bakterii, które są dla nas niektóre toksyczne, no jest skrócony, a co za tym idzie potencjał kancerogenezy również jest mniejszy. Dlatego ten błonnik pokarmowy ma dla nas bardzo duże znaczenie, ale o nim nie będziemy mówić, ponieważ nie wchodzi on w skład biochemii, natomiast dla nas będzie istotna skrobia, glikogen i inne węglowodany.
Jednym z głównych węglowodanów w naszej diecie jest SKROBIA, jest to związane z tym, że ciągle jemy bardzo dużo roślin, co w sumie jest dobre, jednak w Polsce szczególnie taką rośliną, którą zjadamy w bardzo dużych ilościach są ziemniaki, a ziemniaki to jest właściwie czysta skrobia, prawie czysta. Jak Państwo wiecie skrobia ma budowę bardzo podobną do czegoś co występuje u zwierząt, także u człowieka, czyli glikogenu. Różnica tylko polega na tym, że łańcuchy węglowodanowe znajdujące się w skrobi są mniej rozgałęzione w stosunku do glikogenu, natomiast tu występują dłuższe odcinki liniowe. Jakie to ma konsekwencje? Takie, że mamy mniej wolnych reszt, które mogą podlegać działaniu egzoglikozydaz, czyli enzymów, które są w stanie odczepiać wolne reszty glukozowe, co za tym idzie metabolizm skrobi jest wolniejszy. Dzięki temu, że glikogen ma więcej tych punktów, w których się rozszczepia, ma po prostu więcej końców. Ponieważ jak wiecie Państwo hydroliza glikogenu odbywa się od końca, podobnie jak hydroliza skrobi, no to w tym momencie metabolizm takiego związku jest zdecydowanie szybszy. Tak, tutaj mamy do porównania glikogen, bardzo podobna budowa chemiczna, czyli w sumie dwa typy wiązań α-1,4  α-1,6 glikozydowych. α-1,6 tworzą rozgałęzienia w glikogenie, a α-1,4 tworzą te fragmenty linijne. Bardzo podobną w sumie budowę ma np. celuloza, przy czym tam dla odmiany występują wiązania nie α lecz β, co powoduje, że enzymy, które posiadamy, np. amylaza nie umożliwiają trawienia tego polisacharydu. W związku tym człowiek, ani inne ssaki nie są w stanie celulozy trawić. Taką zdolność mają bakterie dzięki wydzielaniu enzymu, który nazywamy celulazą, który trawi wiązania β-glikozydowe, ale to jest unikalna cecha bakterii, natomiast zwierzęta generalnie takiej zdolności nie posiadają, a co za tym idzie celuloza nie jest dla nas źródłem pokarmu.
Samo trawienie węglowodanów złożonych, które występują w naszej diecie, odbywa się jak widzicie Państwo dosyć wcześnie, bo już następuje w śliniankach, gdzie występuje specyficzny izoenzym amylazy, która jest inaczej nazywana  α-1,4-endoglikozydazą. Endo dlatego, że trawi wiązania, które niekoniecznie znajdują się od końca, wtedy mamy egzo, tylko znajdują się gdzieś tam w środku tego łańcucha. To trawienie i skrobi i glikogenu, bo ono wygląda bardzo podobnie, w każdym bądź razie jak widzicie Państwo, trochę jest inne niż metabolizm glikogenu, który występuje w wątrobie, który odbywa się od końca, prawda, czyli odczepiane są kolejne reszty glukozy, w tym przypadku tak nie jest. Trawienie następuje wcześniej, tak jak powiedziałem dzięki aktywności amylazy, izoenzymu charakterystycznego dla ślinianek. To ma później pewne znaczenie, również diagnostyczne. O izoenzymach mówiliśmy w poprzednim semestrze, pamiętacie Państwo, głównie izoenzymy trzustkowe, które u człowieka, szczególnie z patologiami trzustki stanowią główną pulę aktywności amylazy, mają w tej chwili fundamentalne znaczenie diagnostyczne. Pod wpływem tego enzymu właśnie są odczepiane różnie disacharydy, typu maltoza izomaltoza, w zależności skąd to pochodzi, prawda. Tutaj mamy maltozę, izomaltozę z tych wiązań, oraz maltotriozy i tzw. dekstryny końcowe.
Dalej mamy żołądek, a w nim trawienie węglowodanów odbywa się w niewielkim stopniu dalej. Jest to związane z tym, że zanim pokarm, który spożyliśmy zmiesza się z kwasem solnym (a w efekcie pH ulegnie obniżeniu) mija pewien czas, a dopóki to pH się nie obniży amylaza śliniankowa jest w stanie nam te węglowodany trawić. Natomiast jeżeli to pH się obiży, no to w tym momencie oczywiście aktywność tego enzymu zostanie zahamowana i dalsze trawienie węglowodanów nie następuje. Natomiast na skutek działania kwasu i pepsyny , następuje w żołądku trawienie białka na poszczególne oligo czy polipeptydy, które dalej są już trawione w jelicie przez enzymy (peptydazy) rąbka szczoteczkowego.
Dalej po żołądku mamy kolejne enzymy, tutaj znowu mamy α-amylazę, tym razem trzustkową (enzym wydzielany przez trzustkę). Jest to inny izoenzym niż ten izoenzym śliniankowy. Jak Państwo wiecie ta α-amylaza jest właśnie wydzielana z sokiem trzustkowym do światła jelita. Natomiast w warunkach patologicznych, w których występuje zatkanie przewodu żółciowego czy też przewodu trzustkowego, dochodzi do takiego zjawiska jak cofania tego soku i w efekcie ta amylaza może być także wydzielana do krwi. W warunkach fizjologicznych też, bardzo niewielka ilość tej α-amylazy jest do krwi wydzielana, dzięki czemu możemy u zdrowego człowieka stwierdzić podstawową aktywność α-amylazy w krwi, a ona jest bardzo niewielka. Natomiast w różnych patologiach, właśnie głównie tych trzustkowych, związanych np. z nowotworem trzustki, kamicą trzustki (czyli zatkaniem odpływu soku trzustkowego) dochodzi do pewnego wzrostu właśnie aktywności α-amylazy we krwi i ten wzrost możemy badać. Ma on duże znaczenie diagnostyczne, praktycznie jest to jeden z markerów właśnie np. zapalenia trzustki, może też posłużyć jako marker nowotworu trzustki i ogólnie chorób tego typu narządu, tak samo kamicy. Ta α-amylaza trzustkowa kończy pracę, którą zaczynała α-amylaza, która znajdowała się w śliniankach, czyli dochodzi generalnie do dalszego etapu trawienia glikogenu czy też skrobi pokarmowej. Tutaj znowu odczepiają się nam te same pochodne, czyli reszty trójwęglowodanowe (np. maltotrioza), maltoza, α-dekstryny końcowe. Ten cały etap trawienia odbywa się w świetle jelita jak Państwo wiecie, natomiast to co dalej występuje są to już enzymy, które są tzw. enzymami szczoteczkowego w enterocycie. To też ma duże znaczenie, dlatego, że inaczej wygląda diagnostyka niedoborów tych enzymów. Niedobór α-amylazy praktycznie u człowieka nie występuje, z wyjątkiem sytuacji nabytych, kiedy mamy np. do czynienia z resekcją trzustki albo np. przewlekłym zapaleniem trzustki, w efekcie którego cały ten narząd ulega zniszczeniu i w efekcie nie wydziela α-amylazy.

No i w tym momencie leczenie jest stosunkowo proste ponieważ gdy trzustka nie wydziela alfa-amylazy no to takim leczeniem z wyboru będzie substytucja tego enzymu. Czyli podaję tabletki które mają pewne powłoki które rozpuszczają się w pewnym pH np. alkalicznym znajdującym się w dwunastnicy. No i w tym momencie przejawiają akt alfa-amylazy i ona porostu robi to co normalnie robiłby sok trzustkowy. Także tutaj problemu nie ma. Natomiast te enzymy które macie tutaj wymienione które są odpowiedzialne za dalszą hydrolizę np. dekstryn czyli alfa-dekstrynaza, maltozy czyli maltaza, suchyrozy czyli suchyraza i tak dalej. To są enzymy rąbka szczoteczkowego czyli znajdują się na powierzchni enterocytu od strony światła jelita czyli nie są to enzymy wewnątrzkomórkowe tylko enzymy znajdujące się na powierzchni błony komórkowej i w przypadku ich niedoboru dochodzi do upośledzenia trawienia pewnych węglowodanów. Zazwyczaj jest to niedobór selektywny który dotyczy jednego z tych enzymów. No np. może być to niedobór laktazy w efekcie mamy nie tolerancję cukru wewnętrznego czyli laktozy. Może być niedobór innych enzymów np. izomaltazy czy maltazy też mam odpowiedni niedobór aktywności enzymów odpowiadających za specyficzny rozkład pewnych disacharydów. To powoduje że człowiek staje się wrażliwy na pewne disacharydy których nie może dalej strawić i one nie mogą być dalej wchłaniane. Tak jak państwu powiedziałem tylko i wyłącznie monosacharydy w świetle zdrowego przewodu pokarmowego ulegają wchłonięciu. To też później ma pewne konsekwencje praktyczne mianowicie jeżeli ktoś nie ma jakiegoś enzymu np. laktazy, to w sumie najczęstszy niedobór no to w tym momencie leczenie ponieważ jest to enzym rąbka szczoteczkowego podawanie laktazy ma tu trochę mniejsze znaczenie ale przede wszystkim stosuje się dietę eliminacyjną czyli dietę w której tego cukru nie ma. Jeżeli nie ma tego cukru to w tym momencie niedobory tego enzymu nie dają żadnych objawów klinicznych. Czasami mogą przeważać niedobory wielo enzymatyczne. One nie są uwarunkowane genetycznie w przeciwieństwie do niedoboru np. laktazy. Tylko to są zwykle niedobory uwarunkowane funkcjonalnie. Czyli mamy jakąś inną patologię dotyczącą np. jelita która powoduje uszkodzenie enterocytów. Taką patologią może być np. generalnie głębokie niedożywienie które spotyka się w krajach afrykańskich co powoduje zaburzenie funkcji enterocytu. Mogą być to różne choroby pasożytnicze różne choroby zakaźne a także stosowane niektóre leki. One powodują z kolei, że zazwyczaj mamy do czynienia z uogólnionymi zespołami złego wchłaniania. Po prostu brakuje nie jednego lecz praktycznie wszystkich enzymów odpowiedzialnych za wchłanianie różnych substancji, różnych enzymów rąbka szczoteczkowego. To z kolei ma dla nas istotne znaczenie ponieważ te nie wchłonięte węglowodany, to nie jest tak że z nimi nic nie będzie się działo ponieważ w dalszych odcinkach przewodu pokarmowego one staną się przedmiotem zainteresowania bakterii jelitowych które w drodze fermentacji bez tlenowej będą dalej je metabolizować. Bez tlenowo możemy je metabolizować do tylko niewielkiej grupy związków są to głównie kwasy karboksylowe krótko łańcuchowe np. kwas propionowy. Ten metabolizm nie dostarcza co prawda dużo energii ale dla bakterii jest to w zupełności wystarczające. Problem z tymi kwasami polega na tym że one z jednej strony obniżają pH co może być korzystne ponieważ hamują dalszy rozwój bakterii ale niestety nie wszystkich i w efekcie dochodzi do rozwoju flory patologicznej z drugiej strony dochodzi do uszkodzenia ściany jelita powodując później zespoły złego wchłaniania no ale przede wszystkim są to substancje o działaniu osmotycznym. One zapobiegają absorpcji wody ze światła przewodu pokarmowego w efekcie ta woda zostaje. Cześć produktów właśnie fermentacji cukrów w wyniku dekarboksylacji to są gazy co powoduję wzdęcia, zatrzymanie wody w efekcie biegunki. To są podstawowe objawy nie tolerancji na niektóre węglowodany. Żeby je wyeliminować ja zaraz państwu testy tego typu tez pokarze jak się je wykonuje, no przede wszystkim stosujemy dietę eliminacyjną. Jeżeli wyeliminujemy jakiś węglowodan w efekcie ustąpią te objawy no to w tym momencie jest to potwierdzenie że mamy niedobór danych aktywności enzymatycznych. Oprócz tych węglowodanów złożonych których produktem trawienia są węglowodany które pokazałem państwu przedtem, spożywamy również oligosacharydy czy disacharydy np. maltozę one oczywiście są trawione oczywiście w ten sam sposób tylko z pominięciem etapu katalizowanego przez alfa-amylazę. No i tu dla przykładu macie państwo maltozę która jest bardzo popularna, występuje w różnych produktach np. kiełkach nasion, syropie kukurydzianym, występuje też jako produkt częściowej hydrolizy skrobi. Do tego zaraz wrócę bo jest to dla nas z punktu widzenia dietetyki bardzo istotny węglowodan. Tak jak państwu powiedziałem te enzymy które są odpowiedzialne za trawienie oligosacharydów, disacharydów to wszystko to są enzymy rąbka szczoteczkowego czyli 14:42 (nie wiem co tutaj mówi), Glukoamylaza czyli maltaza, laktaza i tak dalej. No i oprócz tego mamy w tym rąbku szczoteczkowym jeszcze inne enzymy miedzy innymi peptydazy które są odpowiedzialne za ostatni etap trawienia białek w tym wypadku już peptydów. Oczywiście to nie są enzymy które mają cokolwiek wspólnego z węglowodanami. Tak jak państwu powiedziałem niedobór jednego z tych enzymów prowadzi do powstawania nie tolerancji węglowodanów. Najpopularniejszą taką przyczyną jest niedobór aktywności laktazy czyli enzymu odpowiedzialnego za trawienie cukru mlecznego i jest to niedobór dosyć często spotykany a szczególnie jest on warunkowany etnicznie. W rasie kaukaskiej jest to mniej więcej 7% do 20% osób czyli jest on częsty ale nie aż tak bardzo. Jak państwo widzicie taka populacja indian pólnocno-amerykańskich nawet 95 a afroamerykanie praktycznie 2/3 do ¾  ma tą nietolerancje podobnie Latynosi. Im populacja jest bardziej homogenna i mniej zróżnicowana genetycznie tym jest większy odsetek występowania patologii. To nie są patologie letalne więc nie ma presji ewolucyjnej na to żeby tego typu uszkodzone geny czy osoby zawierające tego typu geny eliminować. Dlatego one w pewnych populacjach występują powszechnie szczególnie tam gdzie nie ma tego czynnika presyjnego jak np. w Indiach które są z jednej strony dosyć homogenne na skutek chorób które ich dziesiątkowały. Ale z drugiej strony nie spożywają dużej ilości mleka prawda bo nie hodowali krów związku z tym niedobór tego enzymu miał u nich szanse się rozwinąć. W efekcie powoduje to nietolerancję mleka, u dzieci myślę że mają wstręt do mleka z zupełnie innego powodu niekoniecznie laktozy natomiast szczególnie u dzieci jest to szczególnie istotne dlatego że oprócz tych przyczyn niedoboru laktazy do których zaliczamy właśnie rasę i grupę etniczną mamy także inne przyczyny, przyczyny uwarunkowane genetycznie. Genetycznie które są stosunkowo często no tak jak powiedziałem państwu w rasie kaukaskiej do 20% ale są to także przyczyny rozwojowe szczególnie z tego typu nietolerancjami i laktozy i innych węglowodanów i w ogóle różnych innych substancji będziemy spodziewać się ich w grupie wcześniaków dlatego że w tym momencie enterocyt generalnie jeszcze jest niedorozwinięty może nie posiadać pełnego repertuaru enzymów które są niezbędne do trawienia z drugiej strony wiele z tych enzymów ulega indukcji czyli musi się najpierw enterocyt z nim zetknąć co powoduję indukcję aktywności danego enzymu i dopiero po jakimś czasie po kilku godzinach lub kilku dni mamy pełną aktywność umożliwiającą trawienie danego disacharydu. U każdego państwa łatwo się o tym przekonać gdy będziecie na diecie bez laktozowej przez kilka dni i nagle spożyjecie dużo ilość mleka to u każdego z państwa dojdzie do nietolerancji laktozy. Jest to spowodowane tym że będziemy mieli małą spoczynkową aktywność tego enzymu i przy gwałtownej podaży ilość laktazy nie będzie wystarczająca do jej strawienia. Czyli jest to coś co ulega pewnej indukcji. Nie mniej jednak wcześniaki które są bardzo istotne jako przyczyna, następnie różne osoby które mają jakieś choroby np. zapalne jelit. Właśnie tutaj różne wtórne przyczyny np. choroby zapalne jelit, choroby pasożytnicze które też powodują upośledzenie funkcji enterocyta choroba crohna niektóre leki które mogą powodować stan zapalny jelit ale mogą też interferować z metabolizmem węglowodanów, zaburzać ich wchłanianie ale o tym już za chwilkę, czy np. nadmierny rozwój bakterii który też będzie powodował powstanie ale to już uogólnionych zespołów złego wchłaniania. No i oczywiście u osób u których występuje resekcja znacznych odległości jelita też będzie mógł się z tymi przyczynami spotykać. Czyli widzicie państwo że przyczyn nietolerancji może być całkiem sporo. W jaki sposób takie nietolerancje możemy diagnozować. No tutaj mamy do dyspozycji różne test najprostsze testy to są właściwie obciążeniowe czyli obciążamy pacjenta disacharydem co do którego podejrzewamy że występuje nie tolerancja ale żeby taki test wykonać musimy te wszystkie pozostałe testy również za wyjątkiem testu genetycznego który robi się niezwykle rzadko pacjent nie może mieć żadnych objawów nietolerancji. Dlaczego? Ponieważ często jest tak że ktoś nie spalający laktozy w efekcie gromadzenia się tych nie prawidłowych produktów metabolizmu tego disacharydu w efekcie działania bakterii dochodzi do uogólnionego zespołu złego wchłaniania. I w tym momencie jeżeli takiej osobie podamy dowolny sacharyd to oczywiście wyjdzie nam że ma niedobór aktywności pewnego enzymu czyli będziemy mieli wyniki fałszywie dodatnie. Ale warunkiem przeprowadzenia tych 3 pierwszych testów będzie po pierwsze to że pacjent musi być na diecie eliminacyjnej w której pozbawiamy go możliwości narażenia na związki które u niego mogą powodować nietolerancję i dopiero gdy wycofają się wszystkie objawy nietolerancji możemy przystąpić do testu. Ten test polega po prostu na obciążeniu pacjenta odpowiednią ilością węglowodanów no i jeżeli te objawy się ponownie pojawią to jest to przesłanka mówiąca o tym że mamy niedobór konkretnego enzymu który jest odpowiedzialny za trawienie związków badanych. To jest niezwykle ważne. Takie przygotowanie pacjenta może trwać od kilku tygodni do roku to jest akurat nie w przypadku węglowodanów ale choroby trzewnej np. celiaki która polega na zupełnie czymś innym ale tam np. dziecko zanim poddamy takim typom testom musi mniej więcej przebywać na diecie eliminacyjnej przez rok.                

Po tym czasie dochodzi do mniej więcej pełnej regeneracji jelita. Jeżeli wcześniej państwo takie testy przeprowadzicie będzie państwo otrzymywać wyniki fałszywie dodatnie. Oprócz objawów, które są subiektywne, które mogą wystąpić też  lub też nie, możemy te testy również modyfikować. I tutaj są dwie modyfikacje: test wydychania wodoru, który to (wodór) powstaje w wyniku metabolizmu węglowodanów właśnie przez florę bakteryjną i możemy oznaczyć w powietrzu wydychanym jakie jest stężenie wodoru w ppm. Ono jest niezwykle małe, to się oznacza metodami spektrometrii masowej. No i w ten sposób możemy powiedzieć, że duża część węglowodanów uległa nieprawidłowemu metabolizmowi. Czyli mamy do czynienia z zaburzeniem wchłaniania tego węglowodanu. Albo robi się testy wydychania C13.Z tymi testami wykorzystującymi izotop C13, to się jeszcze spotkacie w tym semestrze przy okazji wykonywania testu na  H.pylori, ale to będzie inna sytuacja. Tutaj podajemy komuś po prostu np. laktozę znakowaną izotopem C13, w bardzo niewielkich ilościach, to są ilości rzędu miligramowych. I co się dzieje? Normalnie gdybyśmy tę laktozę mogli wchłaniać to w tym momencie ona wchodzi na szlak metabolizowania węglowodanów taki jaki on jest. A jednym z etapów tego szlaku jest dekarboksylacja, prawda? Cyklu Krebsa. I ta dekarboksylacja powoduje, że uwalniany jest CO2, który następnie wydychamy. No i jeśli już podamy taką znakowaną izotopowo laktozę, no to w tym momencie, w tym powietrz wydychanym szybko powinien pojawić się znakowany izotopowo CO2.To jest izotop C13 dlatego, że on nie jest promieniotwórczy, a metodą jego oznaczenia jest znowu spektrometria masowa. Natomiast jeśli osoba nie wchłania węglowodanów , to oczywiście nie może nam się przetworzyć w wyniku metabolizmu w CO2, czyli w powietrzu wydychanym go nie będzie. W ten sposób możemy łatwo te sytuacje odróżnić. Też jest tutaj pewien haczyk. Mianowicie jeśli poczekamy odpowiednio długo, to nasza podana laktoza ulegnie metabolizmowi przez bakterie. One też mają w pewnym stopniu możliwość dekarboksylacji, czyli po kilku godzinach mimo wszystko to oznakowane C13 CO2 pojawi się nam w powietrzu wydychanym. Także bardzo ważny jest moment, w którym oznaczamy to CO2.Normalnie u człowieka zdrowego, wchłaniającego, on powinien pojawić się w ciągu 1-2 godzin. Po kilku godzinach pojawi się w skutek rozkładu bakteryjnego. Mamy też do dyspozycji wszelkie testy genetyczne, które mają na dzień dzisiejszy jeszcze mniejsze znaczenie. Ponieważ różna liczba różnych mutacji jest duża. To nie są określone mutacje, w związku z czym w praktyce wymuszałoby to konieczność sekwencjonowania  całości genu, co jest nadal procesem dość kosztownym. Są oczywiście pewne grupy etniczne, gdzie ten genotyp jest bardzo chromogenny. To są takie populacje wsobne, w związku z czym można wytypować pewne typy mutacji charakterystyczne dla danej populacji. Ta sytuacja być może w przyszłości się zmieni, ponieważ obecnie coraz częściej do diagnostyki wchodzą takie testy oparte o macierze genowe, w których możemy jednocześnie oznaczyć kilka milionów mutacji, czyli możemy w sposób stosunkowo tani, przeprowadzić proces sekwencjonowaniu genów. Ale na dzień dzisiejszy cena takich testów, to nadal jest wydatek rzędu 5-10 tysięcy złotych. Ponieważ te inne testy są znacznie tańsze, dlatego w praktyce testów genetycznych się praktycznie nie wykonuje, czy też robi się je wyjątkowo rzadko.

Tak powiedziałem państwu o tych testach obciążeniowych, generalnie to jest akurat przykład testu z laktozą, ale zasada testu obciążeniowego dotyczy dowolnego disacharydu, czy tam polisacharydu co do którego podejrzewamy jakieś zaburzenia wchłaniania. Dla testu z laktozą podajemy 2g/kg m.c. dla człowieka dorosłego, natomiast dla dzieci podajemy 50 g tego węglowodanu. I następnie po podaniu odczekujemy, wykonujemy pomiar glikemii w czasie zerowym, czyli przy podaniu w 1 i 2 godzinie wykonywania testu i na tej podstawie będziemy otrzymywać krzywą glikemii. W warunkach prawidłowych u zdrowego człowieka, który normalnie nam wchłania węglowodany wzrost glikemii obserwowany przekroczy 20 mg/dL. Jeżeli nie zaobserwujemy tego wzrostu lub będzie on jeszcze niższy to świadczy to o tym, że ten cukier się nie wchłania. Dlaczego obserwujemy wzrost glikemii? Dlatego, że każdy węglowodan jaki byśmy nie podali ulega metabolizmowi i w efekcie produktem tego metabolizmu jest powstająca glukoza, która możemy sobie oznaczyć. Jak widzicie państwo specyficzność tego testu jest bardzo wysoka, a czułość stosunkowo mniejsza. Ta czułość wynika z tego, że często zaburzeniu wchłania  jednego związku, towarzyszy zaburzenie wchłaniania innego związku. I w efekcie mamy jak mówiłem zespół złego wchłaniania, co powoduje później, że oznaczenie wzrostu nie jest tak łatwe jak to tutaj państwu przedstawiłem. Jak mówiłem podstawą tutaj jest właściwe przygotowanie pacjenta.

Jeśli chodzi o leczenie nietolerancji tego węglowodanu, ale także każdego innego, podstawowe znaczenie ma terapia eliminacyjna, czyli pozbywamy się z diety wszystkiego co dany węglowodan zawiera. Jeżeli się pozbędziemy, to w tym momencie nie ma na enterocyt presji, żeby trawił , a on nie potrafi tego strawić. I w efekcie wszystkie objawy się cofają. Powinny się cofać. Można podawać oczywiście syntetyczne enzymy, ale na dzień dzisiejszy to jest znowu zbyt drogie i niepotrzebne, ponieważ  zazwyczaj dieta eliminacyjna jest prostsza. Natomiast stosując taką dietę eliminacyjną mając pacjenta z zespołem zaburzonego wchłaniania, należy pamiętać o suplementacji różnych związków, które macie tutaj państwo niektóre wymienione czyli witaminy D, a także inne witaminy. Dlatego, że taki uszkodzony enterocyt na skutek występowaniu związków, których nie potrafi metabolizować, ma także tendencję do pogorszonego wchłaniania wielu innych związków. No i w efekcie zaczyna nam ich brakować. Dobrze. Mamy strawione nasze węglowodany, no i w efekcie dalej powstają monosacharydy, czyli głównie monosacharydy, które tutaj macie pokazane glukoza, mannoza, fruktoza, galaktoza, różne pentozy. No i one się różnie wchłaniają. Glukoza i galaktoza dzięki istnieniu specyficznych transporterów wchłania się w sposób aktywny, natomiast pozostałe sacharydy ulegają tzw. dyfuzji ułatwionej. Tzn. że on e wchłaniają się zgodnie z gradientem stężeń. Generalnie stężenie ich świetle przewodu pokarmowego jest wyższe niż wewnątrz komórki  i dlatego one w sposób łatwy do komórki przenikają. A dlaczego tak jest? A no dlatego, że i fruktoza i mannoza w organizmie ulegają bardzo szybko izomeryzacji do glukozy. W związku z czym w cytoplazmie enterocytów ich stężenie jest bardzo małe, a we krwi jest one praktycznie marginalne, to jest bodajże 0,01 mmola, czyli jest to stężenie 500 razy niższe niż stężenie glukozy. Pentozy są wchłaniane trochę inaczej, one są właściwie jako taki produkt uboczny między innymi katabolizmu kwasów nukleinowych. Nie ma ich za dużo i one nie mają też jakiegoś większego znaczenia. Także jeżeli nie mamy nawet pełnego wchłaniania pentoz, to nic strasznego się nie stanie. Natomiast glukoza i galaktoza to są dla nas główne dwa sacharydy, które są wchłaniane w sposób aktywny. To wchłanianie jest dosyć skomplikowane, aczkolwiek może nie aż tak bardzo. I ma ono dla nas bardzo istotne znaczenia, dlatego, że tu jak już państwu mówiłem, w nawiązaniu do patologii, która u człowieka występuje w bardzo szeroko, czyli cukrzycy. Jeżeli poznamy dokładnie metabolizm węglowodanów, to być może poznamy punkt uchwytu do działania pewnych leków, czyli będziemy mogli stworzyć nowe leki, które w tej chorobie będą doskonale działać. Czyli mamy tu światło jelita znowu, w którym następuje proces trawienia, którego ostateczny etap następuje na rąbku szczoteczkowym, dzięki znajdującym się tu enzymom. I w efekcie tego procesy powstają te monosacharydy, które wcześniej państwu pokazałem. Takie monosacharydy jak glukoza i galaktoza, które są dla nas bardzo interesujące muszą być wchłaniane aktywnie. Ponieważ w enterocycie ich stężenie jest zazwyczaj większe niż w świetle jelita, prawda? Ponieważ to jest takie stężenie jakie mamy wewnątrzkomórkowo i podobne do stężenia osoczowego. I są wchłaniane aktywnie, przy udziale symportera, który się nazywa SGLT1.Ten symporter od niedawna jest dla nas niezwykle istotny, gdyż pojawia się nowa grupa leków terapeutycznych przy leczeniu cukrzycy. Mianowicie są to inhibitory tego symportera. Jest to taki transporter symporter, który oprócz glukozy tak jak powiedziałem to jest transport aktywny, czyli musi być jakiś donor energii. I tym donorem energii jest gradient jonów sodowych, które przy okazji wchodzą do wnętrza enterocyta. Jak pewnie pamiętacie z fizjologii w komórkach, generalnie w błonach komórkowych mamy  pompy sodowo-potasowe, których celem jest pompowanie do wnętrza komórki jonów potasu, natomiast wyrzucanie na zewnątrz jonów sodowych. Ten transport, taki dwukierunkowy, ma ogromne znaczenie ponieważ musi zostać zachowana zasada elektroobojętności płynów ustrojowych, prawda? Bo gdybyśmy nie mieli kationów na wymianę, to w tym momencie potencjał wnętrza komórki ulegałby znacznemu wzrostowi. A nie powinno tak być. Potas jest pompowany na zewnątrz(nie wiem, czy Francuz się tu nie pomylił) i ta ATP-aza znajduje się na tej stronie enterocytu, która jest zwrócona ku ścianie naczyniowej. I stamtąd jest potas wpompowywany do środka, natomiast sód wypompowywany jest do krwi. I w ten oto sposób mamy w komórce niskie stężenie sodu, natomiast stężenie sodu w świetle jelita jest wysokie ponieważ jest to składnik pokarmu. Poza tym jest tam wydzielany aktywnie. I powoduje to, że mamy gradient elektrochemiczny, który pozwala przy okazji przetransportować cząsteczkę glukozy lub galaktozy. To jest jeden z transporterów SGLT1 zaraz o nim powiem. natomiast inne cukry, np. fruktoza, którą tu państwo macie pokazaną, jest transportowana, przez tak zwane glukotransportery. Glukotransporterów mamy obecnie kilkanaście. Nie wszystkie są odpowiedzialne za transport węglowodanów wbrew nazwie. Ale akurat tutaj pokazany GLUT 5, który akurat za taki transport jest odpowiedzialny. I występuje on zarówno na rąbku szczoteczkowym jak i na stronie enterocyta, która ma kontakt ze ścianą naczyniową. I powoduje to, że fruktoza przechodzi po prostu przez enterocyty.

Aczkolwiek część tej fruktozy właściwie praktycznie cała ulega izomeryzacji do glukozy, także później do światła naczynia jest ona wydzielana, łącznie z wchłoniętą glukozą i galaktozą przy pomocy SGLT-1, poprzez kolejny glukotransporter tak zwany GLUT-2. Tak, czyli tutaj mamy światło jelita, mamy SGLT-1 symporter, glukoza przez GLUT-2 wchłaniana do krwi, pompa sodowo-potasowa, która jest odpowiedzialna za utrzymywanie gradientu potrzebnego do tego transportu, fruktoza - GLUT-5, część izomeryzacja do glukozy i przez GLUT-2 do krwi, część fruktozy przez glukotransporter typu 5, (cos mu sie na slajdzie nie podobało)nie tu jest błędnie zaznaczony, drugiego tez trafia do krwi czyli przechodzi. Normalnie mimo wszystko ta ilość fruktozy, która wchłania się do krwi jest marginalna, tak jak Państwu powiedziałem fizjologiczne stężenie fruktozy to jest 0,1-0,01 mmol w związku z tym jest ono właściwie pomijalnie niskie. Wrocmy na chwile do tych symporterow Na/glukoza czy kotransporterow obojetne jak bedziemy je nazywac, one w skrocie nazywaja sie SGLT, mamy co najmniej 2 typy tego typu transporterow. Ten pierwszy, ktory juz panstwu pokazywalem wystepuje w enterocycie, obydwa typy zajmuja sie transportem glukozy wlacznie w polaczeniu z jonem sodowym, a wiec jest to transport wtornie aktywny. Najpierw tworzymy gradient elektrochemiczny, ktory jest zrodlem energii, a pozniej dzieki...