山梨醇旁路
“山梨醇”是人體細(xì)胞中存在的一種物質(zhì),在正常值的情況下,對(duì)人體無(wú)害,但超出正常值則對(duì)人體某些組織有害。糖尿病早期只要持續(xù)幾天高血糖,就會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)正常催化糖代謝的“已糖激酶”飽和,機(jī)體為了維持正常血糖水平,使激活糖代謝的旁路即多元醇通路。將體內(nèi)的另一種酶———“醛糖還原酶”激活。“醛糖還原酶”能使細(xì)胞內(nèi)葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康?#8220;山梨醇”,山梨醇的積聚導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)滲透壓升高,細(xì)胞外的水分大量向細(xì)胞內(nèi)滲透,使細(xì)胞內(nèi)壓力增加,出現(xiàn)一系列改變,導(dǎo)致細(xì)胞濁腫、變性、甚至壞死。
糖尿病血管病變的發(fā)生與胰島素絕對(duì)或相對(duì)缺乏引起的高血糖等代謝紊亂有關(guān),早期用“高滲學(xué)說(shuō)”來(lái)解釋各種糖尿病并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制。 高血糖可以加速山梨醇旁路代謝,山梨醇旁路代謝增強(qiáng) 山梨醇途徑是指葡萄糖經(jīng)醛糖還原酶作用還原成為山梨醇、再經(jīng)山梨醇脫氫酶的作用氧化生成果糖的過(guò)程。此途徑需消耗NADH(還原型輔酶Ⅰ)及NAD+(輔酶Ⅰ)。正常時(shí)組織中葡萄糖分解代謝主要通過(guò)糖酵解及磷酸戊糖途徑。在某些組織如血管、晶體、腎臟、神經(jīng)組織中,雖僅有少于3%的葡萄糖可經(jīng)山梨醇途徑代謝,但在糖尿病血糖增高或不能控制,這些組織的葡萄糖含量明顯增高,山梨醇途徑活性也明顯增強(qiáng),其結(jié)果為山梨醇、果糖積聚在血管、神經(jīng)組織和其他組織。因山梨醇通透性較差,一旦形成,便在細(xì)胞內(nèi)蓄積,從而引起細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)增加,形成高滲。導(dǎo)致細(xì)胞水腫。但在糖尿病神經(jīng)和血管等組織中山梨醇、果糖僅以微克分子濃度堆積,不足以產(chǎn)生高滲性損害。因此,其它機(jī)制被提出。
①氧化——還原電位失衡。氧化——還原電位學(xué)說(shuō)的基本原理是:體內(nèi)葡萄糖代謝經(jīng)糖酵解或多元醇通路可以使NADH/NAD 之比增加。尤其認(rèn)為:NADH增高是由山梨醇旁路代謝和磷酸戊糖途徑而來(lái)。在糖尿病時(shí),糖代謝異常,NADH/NAD 之比增加,可以影響二?;视?DAG)的合成、去氧核糖核酸(DNA)的修復(fù)和脂肪酸的氧化。糖代謝中丙酮酸的增加,能夠使NADH/NAD 之比下降,并使糖尿病動(dòng)物血管組織功能正?;延袌?bào)道。
②蛋白質(zhì)非酶糖基化。糖尿病時(shí),體內(nèi)血糖增高,可發(fā)生廣泛的糖基化作用而引起一系列病理反應(yīng)。體內(nèi)的葡萄糖及果糖、葡萄糖-6-磷酸等酮糖與體內(nèi)多種蛋白質(zhì),尤其是長(zhǎng)壽命蛋白質(zhì),如膠原蛋白、基質(zhì)蛋白等發(fā)生非酶催化的糖基化作用,首先生成不穩(wěn)定的Schiff堿,隨后自動(dòng)發(fā)生Amodori重排,生成穩(wěn)定的酮胺化合物,然后再降解成為α-酮醛復(fù)合物,主要為3-脫氧葡萄糖酮醛,它比單糖更容易與蛋白質(zhì)反應(yīng),主要經(jīng)Maillard反應(yīng)生成棕褐色,具有熒光性的糖基化終末產(chǎn)物(AGE)。AGE形成過(guò)多能引起許多組織的病理生理改變。AGE可致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,蛋白質(zhì)生物活性下降,調(diào)節(jié)分子結(jié)合能力降低,血管壁的滲透性增高,延緩蛋白質(zhì)降解等等。這些學(xué)說(shuō)都在不同程度上闡述了糖尿病血管并發(fā)癥的可能原因。最近,人們發(fā)現(xiàn)高血糖能激活細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶C(PKC),引起體內(nèi)一系列生理、生化改變,揭示了糖尿病血管病變的可能發(fā)病機(jī)理。 糖尿病由于胰島素的不足,糖酵解代謝速率降低,血糖濃度增高,山梨醇代謝旁路活性加強(qiáng)。因酶的誘導(dǎo)作用,醛糖還原酶活性增加,從6-磷酸葡萄糖生成山梨醇增加,山梨醇在山梨醇脫氫酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖。醛糖還原酶(aldose reductase,AR)活性與葡萄糖濃度成正相關(guān)。但山梨糖醇脫氫酶(SDH)活性變化不大。細(xì)胞內(nèi)山梨糖醇濃度增多,使細(xì)胞滲透壓升高,細(xì)胞機(jī)能下降,出現(xiàn)蛋白變性,眼組織則出現(xiàn)白內(nèi)障,這些改變均屬于細(xì)胞內(nèi)的代謝變化。動(dòng)脈壁細(xì)胞特別是平滑肌細(xì)胞的山梨糖醇的沉著與動(dòng)脈硬化形成是否有一定的關(guān)系還有待于進(jìn)一步研究。
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