Patofizjolo
gia
cukrzycy
Patofizjolo
gia
cukrzycy
Znaczenie insuliny w metabolizmie kwasów
Znaczenie insuliny w metabolizmie kwasów
nukleinowych (insulina jako czynnik wzrostu
nukleinowych (insulina jako czynnik wzrostu
komórek)
komórek)
Zwiększenie biosyntezy DNA
Zwiększenie biosyntezy DNA
Pobudzenie podziałów komórkowych
Pobudzenie podziałów komórkowych
Ułatwienie różnicowania miocytów
Ułatwienie różnicowania miocytów
Zwiększenie transportu urydyny i cytydyny oraz
Zwiększenie transportu urydyny i cytydyny oraz
fosforylacji w osteocytach
fosforylacji w osteocytach
Zwiększenie biosyntezy t-RNA
Zwiększenie biosyntezy t-RNA
Znaczenie insuliny w metabolizmie białek
Znaczenie insuliny w metabolizmie białek
Zwiększenie transportu
Zwiększenie transportu
aminokwasów do komórek
aminokwasów do komórek
Zwiększenie biosyntezy białek
Zwiększenie biosyntezy białek
Hamowanie katabolizmu białek
Hamowanie katabolizmu białek
(zmniejszenie syntezy mocznika)
(zmniejszenie syntezy mocznika)
Znaczenie insuliny w metabolizmie węglowodanów
Znaczenie insuliny w metabolizmie węglowodanów
Pobudzenie wychwytu glukozy
Pobudzenie wychwytu glukozy
przez miocyty, adypocyty,
przez miocyty, adypocyty,
hepatocyty
hepatocyty
Zwiększenie aktywności UDPG-
Zwiększenie aktywności UDPG-
glukanotransglukozydazy
glukanotransglukozydazy
Pobudzenie glikolizy
Pobudzenie glikolizy
Hamowanie glukoneogenezy
Hamowanie glukoneogenezy
Znaczenie insuliny w metabolizmie
Znaczenie insuliny w metabolizmie
tłuszczów
tłuszczów
Nasilenie biosyntezy kwasów
Nasilenie biosyntezy kwasów
tłuszczowych
tłuszczowych
Zmniejszenie lipolizy
Zmniejszenie lipolizy
Hamowanie ketogenezy
Hamowanie ketogenezy
Pobudzenie estryfikacji wolnych
Pobudzenie estryfikacji wolnych
kwasów tłuszczowych
kwasów tłuszczowych
Znaczenie insuliny w innych procesach
Znaczenie insuliny w innych procesach
metabolicznych
metabolicznych
Zwiększenie transportu
Zwiększenie transportu
potasu do wnętrza
potasu do wnętrza
komórek
komórek
Zmniejszenie stężenia
Zmniejszenie stężenia
cAMP w niektórych
cAMP w niektórych
tkankach
tkankach
Czynniki zwiększające uwalnianie insuliny
Czynniki zwiększające uwalnianie insuliny
(działanie bezpośrednie)
(działanie bezpośrednie)
glukoza, niektóre aminokwasy
glukoza, niektóre aminokwasy
(arginina,leucyna)
(arginina,leucyna)
Glukagon
Glukagon
acetylocholina (pobudzenie nerwu
acetylocholina (pobudzenie nerwu
błednego)
błednego)
pobudzenie receptorów
pobudzenie receptorów
β
β
adrenergicznych
adrenergicznych
hormony przewodu pokarmowego
hormony przewodu pokarmowego
(cholecystokinina, sekretyna, gastryna, GIP)
(cholecystokinina, sekretyna, gastryna, GIP)
Czynniki zwiększające uwalnianie insuliny
Czynniki zwiększające uwalnianie insuliny
(działanie pośrednie)
(działanie pośrednie)
Hormon
Hormon
wzrostu
wzrostu
ACTH
ACTH
glikokortykoidy
glikokortykoidy
Czynniki hamujące uwalnianie insuliny
Czynniki hamujące uwalnianie insuliny
Somatostatyna
Somatostatyna
trzustkowa
trzustkowa
Pobudzenie
Pobudzenie
receptorów
receptorów
α
α
adrenergicznych
adrenergicznych
Znaczenie glukagonu trzustkowego
Znaczenie glukagonu trzustkowego
Pobudza lipolizę, glikogenolizę,
Pobudza lipolizę, glikogenolizę,
glukoneogenezę
glukoneogenezę
Hamuje glikogenezę w wątrobie
Hamuje glikogenezę w wątrobie
Znaczenie somatostatyny trzustkowej
Znaczenie somatostatyny trzustkowej
(wydzielanej przez komórki D
(wydzielanej przez komórki D
Hamuje wydzielanie
Hamuje wydzielanie
insuliny i glukagonu
insuliny i glukagonu
Hamuje wydzielanie
Hamuje wydzielanie
gastryny, sekretyny, VIP
gastryny, sekretyny, VIP
Hamuje wydzielanie
Hamuje wydzielanie
hormonu wzrostu
hormonu wzrostu
Hamuje wydzielanie
Hamuje wydzielanie
TSH
TSH
Podział cukrzycy
Podział cukrzycy
Cukrzyca typu I
Cukrzyca typu I
(bezwzględna lub prawie
(bezwzględna lub prawie
całkowita insulinozależność)
całkowita insulinozależność)
Zniszczenie 85-95%
Zniszczenie 85-95%
komórek b, dodatkowo
komórek b, dodatkowo
oporność tkanek na
oporność tkanek na
insulinę
insulinę
Ketonemia
Ketonemia
Znaczna hiperglikemia
Znaczna hiperglikemia
Podawanie insuliny –
Podawanie insuliny –
leczenie substytucyjne
leczenie substytucyjne
Początek choroby często w
Początek choroby często w
dzieciństwie
dzieciństwie
Może wystąpić w każdym
Może wystąpić w każdym
wieku, najczęściej u osób
wieku, najczęściej u osób
młodych
młodych
Cukrzyca typu II
Cukrzyca typu II
(insulinoniezależna)
(insulinoniezależna)
Oporność tkanek na
Oporność tkanek na
insulinę, niekiedy
insulinę, niekiedy
upośledzenie czynności
upośledzenie czynności
komórek b
komórek b
Brak ketonemii
Brak ketonemii
Nieznaczna hiperglikemia
Nieznaczna hiperglikemia
Leczenie: dieta i leki
Leczenie: dieta i leki
hipoglikemizujące
hipoglikemizujące
Czasami potrzebne
Czasami potrzebne
podawanie insuliny
podawanie insuliny
Najczęściej pojawia się po
Najczęściej pojawia się po
40 roku życia (może
40 roku życia (może
wystąpić wcześniej)
wystąpić wcześniej)
MODY
Cukrzyca o symptomologii jak typ II
pojawiająca się u osób młodych (Maturity
Onest Diabetes of the Youth – cukrzyca
typu dorosłych u osób młodych)
)
Cecha
dominująca
Cukrzyca wtórna
Cukrzyca wtórna
Zaburzenia genetyczne
Zaburzenia genetyczne
przebiegające z upośledzeniem
przebiegające z upośledzeniem
komórkowego metabolizmu
komórkowego metabolizmu
glukozy
glukozy
Nabyte uszkodzenia trzustki
Nabyte uszkodzenia trzustki
Niektóre endokrynopatie
Niektóre endokrynopatie
Diabetogenne działanie leków
Diabetogenne działanie leków
lub toksyn
lub toksyn
Nabyte uszkodzenia trzustki
Nabyte uszkodzenia trzustki
Ostre zapalenie trzustki: przejściowe
Ostre zapalenie trzustki: przejściowe
upośledzenie tolerancji glukozy
upośledzenie tolerancji glukozy
Przewlekłe zapalenie trzustki uszkodzenie
Przewlekłe zapalenie trzustki uszkodzenie
zewnątrz i wewnątrzwydzielniczej czynności
zewnątrz i wewnątrzwydzielniczej czynności
trzustki
trzustki
Rak trzustki: cukrzyca
Rak trzustki: cukrzyca
Hemochromatoza odkładanie żelaza wtórne
Hemochromatoza odkładanie żelaza wtórne
uszkodzenie wątroby i trzustki
uszkodzenie wątroby i trzustki
Chirurgiczne zabiegi na trzustce usunięcie
Chirurgiczne zabiegi na trzustce usunięcie
75% masy trzustki przy założeniu, iż
75% masy trzustki przy założeniu, iż
pozostałe 25% jest zdrowe, (brak
pozostałe 25% jest zdrowe, (brak
kortykoterapii, przekarmiania) brak
kortykoterapii, przekarmiania) brak
cukrzycy
cukrzycy
Etiologia i patogeneza cukrzycy typu I
Etiologia i patogeneza cukrzycy typu I
(insulinozależnej)
(insulinozależnej)
Predyspozycja genetyczna
Predyspozycja genetyczna
Dziedziczy się predyspozycję do rozwoju
Dziedziczy się predyspozycję do rozwoju
insulinozależnej cukrzycy a nie samą
insulinozależnej cukrzycy a nie samą
chorobę: dziedziczy się predyspozycję do
chorobę: dziedziczy się predyspozycję do
powstawania swoistych reakcji
powstawania swoistych reakcji
immunologicznych; reakcje te mogą
immunologicznych; reakcje te mogą
podlegać inicjacji wskutek ekspresji
podlegać inicjacji wskutek ekspresji
antygenów przez komórki
antygenów przez komórki
β
β
Czynniki inicjujące reakcje odpornościowe
Czynniki inicjujące reakcje odpornościowe
Infekcje wirusowe komórek
Infekcje wirusowe komórek
β
β
– wirusy
– wirusy
„insulinotropowe”: świnki,
„insulinotropowe”: świnki,
mononukleozy, zapalenia
mononukleozy, zapalenia
mózgu
mózgu
Uszkodzenia chemiczne
Uszkodzenia chemiczne
komórek
komórek
β
β
trzustki
trzustki
Niektóre środki
Niektóre środki
żywnościowe (mleko krowie
żywnościowe (mleko krowie
u niemowląt)
u niemowląt)
Mutacje
Mutacje
Przeciwciała p/wyspowe wykrywa się u:
Przeciwciała p/wyspowe wykrywa się u:
70 -80% osób „świeżo” po
70 -80% osób „świeżo” po
zachorowaniu na cukrzycę typu
zachorowaniu na cukrzycę typu
I
I
20% krewnych pierwszego
20% krewnych pierwszego
stopnia (bez objawów cukrzycy)
stopnia (bez objawów cukrzycy)
Cukrzyca typu I współistnieje z
Cukrzyca typu I współistnieje z
innymi chorobami układu
innymi chorobami układu
odpornościowego np. z
odpornościowego np. z
niedokrwistością Addisona-
niedokrwistością Addisona-
Biermera, chorobami gruczołu
Biermera, chorobami gruczołu
tarczowego
tarczowego
Procesy autoimmunlogicznej agresji trwają
Procesy autoimmunlogicznej agresji trwają
bezobjawowo wiele lat
bezobjawowo wiele lat
Znaczniki (markery) procesu
Znaczniki (markery) procesu
diabetogenezy – stanu
diabetogenezy – stanu
przedcukrzycowego
przedcukrzycowego
Oznaczanie przeciwciał p/wyspowych lub
Oznaczanie przeciwciał p/wyspowych lub
p/insulinowych
p/insulinowych
Określanie zmian metabolicznych: brak
Określanie zmian metabolicznych: brak
szybkiej fazy wydzielania insuliny po
szybkiej fazy wydzielania insuliny po
dożylnym obciążeniu glukozą
dożylnym obciążeniu glukozą
Objawy cukrzycy zależnej od
insuliny
Początek choroby najczęściej
ostry (objawy
narastają w ciągu kilku dni)
•Wzmożone pragnienie i
wielomocz
•Skłonność do rozwoju ketozy
•Chudnięcie
•Ogólne osłabienie
•Powiększenie wątroby
Cukrzyca typu II - insulinoniezależna
Cukrzyca typu II - insulinoniezależna
Zaburzenia w biosyntezie oraz wydzielaniu
Zaburzenia w biosyntezie oraz wydzielaniu
insuliny (zbyt małe wydzielanie insuliny w
insuliny (zbyt małe wydzielanie insuliny w
odpowiedzi na posiłek, glukozę, argininę,
odpowiedzi na posiłek, glukozę, argininę,
sekretynę, glukagon)
sekretynę, glukagon)
Cukrzyca typu
II bez otyłości
Cukrzyca typu
II skojarzona z
otyłością
Przyczyny zmniejszonego wydzielania
Przyczyny zmniejszonego wydzielania
insuliny u chorych na cukrzycę typu II
insuliny u chorych na cukrzycę typu II
Uszkodzenie struktury i czynności
Uszkodzenie struktury i czynności
genu insuliny (gen insuliny – na
genu insuliny (gen insuliny – na
chromosomie 11; u chorych na
chromosomie 11; u chorych na
cukrzycę II wykazuje pewien
cukrzycę II wykazuje pewien
polimorfizm DNA
polimorfizm DNA
Zmniejszenie tlenowej przemiany
Zmniejszenie tlenowej przemiany
glukozy
glukozy
Długo utrzymująca się hiperglikemia
Długo utrzymująca się hiperglikemia
powoduje uszkodzenie komórek
powoduje uszkodzenie komórek
β
β
Insulinooporność
Insulinooporność
Wydzielanie insuliny jest proporcjonalne do
Wydzielanie insuliny jest proporcjonalne do
tlenowej
tlenowej
przemiany
przemiany
glukozy w komórkach
glukozy w komórkach
β
β
Glikoliza tlenowa wzrost syntezy ATP
Glikoliza tlenowa wzrost syntezy ATP
depolaryzacja kom.
depolaryzacja kom.
β
β
otwarcie kanałów wapniowych
otwarcie kanałów wapniowych
Ca
Ca
2+
2+
w cytozolu
w cytozolu
pobudzenie uwalniania insuliny
pobudzenie uwalniania insuliny
z ziarnistości komórek
z ziarnistości komórek
β
β
Patomechanizm zmniejszonego wydzielania
insuliny w cukrzycy typu II
Glikoliza
beztlenowa
Zużycie glukozy w
komórkach β
Wydzielanie insuliny
Przedłużająca się hiperglikemia uszkodzenie
komórek β
(Powstanie błędnego koła)
Przyczyny insulinooporności
Insulinooporno
ść receptorowa
Zaburzenie liczby lub
czynności receptorów
insulinowych w
komórkach docelowych
Insulinooporność
poreceptorowa
•Zwiększenie
wątrobowego
wytwarzania
glukozy
•Zmniejszenie
obwodowego
zużycia glukozy
przez mięśnie
Insulinooporność tkankowa
Insulinooporność tkankowa
Sposoby badania insulinooporności
Sposoby badania insulinooporności
U osób zdrowych tj. przy prawidłowej
U osób zdrowych tj. przy prawidłowej
insulinemii: tkanki zużywają 6,5 – 8,0 mg
insulinemii: tkanki zużywają 6,5 – 8,0 mg
glukozy na 1kg masy ciała na minutę
glukozy na 1kg masy ciała na minutę
U chorych na cukrzycę typu II: przy tej
U chorych na cukrzycę typu II: przy tej
samej insulinemii zużycie glukozy jest
samej insulinemii zużycie glukozy jest
mniejsze i wynosi od 0,5 - 5,0 mg
mniejsze i wynosi od 0,5 - 5,0 mg
glukozy/1kg m. c./minutę
glukozy/1kg m. c./minutę
Patogeneza hiperglikemii w cukrzycy
Patogeneza hiperglikemii w cukrzycy
↓
↓
stęż. Insuliny/insulinooporność
stęż. Insuliny/insulinooporność
↑
↑
Glukoneogeneza
Glukoneogeneza
: zwiększenie wątrobowego
: zwiększenie wątrobowego
wytwarzania
wytwarzania
glukozy jest zasadniczą
glukozy jest zasadniczą
przyczyną
przyczyną
hiperglikemii na czczo
hiperglikemii na czczo
↑
↑
Glikogenoliza
Glikogenoliza
↓
↓
Glikogeneza
Glikogeneza
↓
↓
Glikoliza
Glikoliza
Biochemiczne podstawy ostrych zaburzeń
metabolicznych spowodowanych niedoborem
insuliny
•Zaburzenia metaboliczne wątroby
•Zaburzenia metaboliczne w mięśniach
•Zaburzenia metaboliczne w tkance
tłuszczowej
Zaburzenia metaboliczne
wątroby
Niedobór
insuliny
glukoneogenez
a
glikogeneza
[Glukoza]
glikoliza
Cykl
pentozowy
NADPH
2
Zahamowanie
syntezy
kwasów
tłuszczowych
ketogeneza
Zaburzenia metaboliczne w
mięśniach
Niedobór
insuliny
Transport
glukozy do
wnętrza komórek
Glikoliza
β Oksydacja kwasów
tłuszczowych
Utleniania
ketonów
Transport
aminokwasów do
wnętrza komórek
Synteza białek
kurczliwych
Katabolizm białek
kurczliwych
[aminokwasó
w]
Glukoneogeneza w
wątrobie
[Glukoza
]
Zaburzenia metaboliczne w tkance
tłuszczowej
Niedobór
insuliny
Lipoliza
Cykl
pentozowy
Zmniejszona
synteza
kwasów
tłuszczowyc
h
[Fosfoglicero
l]
Zmniejszona synteza
TG
[wolne kwasy tłuszczowe] we krwi
Ostre powikłania
cukrzycy
Zaburzenia biochemiczne:
•Hiperglikemia, glukozuria
•Hiperaminoacydemia,
hiperaminoacyduria
•Wzrost lipolizy – hiperlipidemia
•Ketoza
•Kwasica metaboliczna
•Odwodnienie hipertoniczne
•Hipokaliemia
Zaburzenia te mogą prowadzić do:
śpiączki
cukrzycowej
Procesy glikacji białek w
cukrzycy
Zwiększenie powinowactwa do O
2
;
utrudnione oddawanie O
2
do tkanek
Hemoglobina
Białka błony
komórkowej
erytrocyta
Krystalina soczewki
Błona podstawna
naczyń
Kolagen skóry i
ścięgien
Tkanka łączna płuc
Białka nerwów
obwodowych
Zwiększenie przepuszczalności;
zmniejszenie elastyczności; zwiększenie
adhezji erytrocytów
Agregacja i precypitacja cząsteczek; powstanie
zaćmy
Zmiany struktury i czynności
filtracyjnej
Upośledzenie sprężystości płuc
Trudności w gojeniu ran; ograniczenie ruchomości
stawów
Upośledzenie przewodnictwa
nerwowego
Glikacja
hemoglobiny
H
b
90%
HbA
10%
HbA1
HbA2
HbF
HbA1a
HbA1b
HbA1c
Poziom glikolowanej HbA1 i HbA1c;
określa skuteczność leczenia
hipoglikemizującego w cukrzycy
Powikłania długotrwałej
cukrzycy
Mikroangiopatie: choroby błony podstawnej naczyń
włosowatych
Insuliny/ Glukozy
Glikacja
białek
•Uszkodzenie śródbłonka
•Pogrubienie błony
podstawowej
•Denaturacja białek
Adhezja
erytrocyt
ów
Agregacja
płytek
Mikroangiopa
tie
Retinopatia:
•Zwyrodnienie
błony
podstawnej
naczyń
•Tworzenie
mikrotętniaków
,
mikrozakrzepó
w,
mikrozawałów
•Wylewy krwi
Nefropatia:
•Śródkłębuszko
we
stwardnienie
kłębuszków
•Odmiedniczko
we zapalenie
nerek
•Zmiany
wysiękowe
Kardiomipatie
:
Zmiany
zwyrodnienio
we
Makroangiopatie
Mikroangiopati
e
Miażdżyc
a
Tętnic wieńcowych
Tętnic
mózgowych
Tętnic kończyn
dolnych
Tętnic nerek