Гликоген относится к: «Клинические рекомендации «Мукополисахаридоз тип VI» (утв. Минздравом России)

Гликоген — Справочник химика 21

    Гликоген. Этот углевод, открытый Клодом Бернаром (1857) в печени, является резервным питательным веществом организма животных. Особенно богата им печень высших и низших животных ( печеночный крахмал ), но он широко распространен также в мускульной ткани и во многих других клетках. Во время работы мышц содержание в них гликогена уменьшается углевод при этом разрушается до молочной кислоты. [c.456]

    В горячей воде гликоген растворяется довольно легко и без образования клейстера правда, некоторые виды природного гликогена трудно растворимы в воде. Образующийся коллоидный раствор не восстанавливает фелингову жидкость, при прибавлении малейших количеств иода приобретает окраску от фиолетово-коричневой до фиолетово-красной и вращает плоскость поляризации почти так же сильно вправо, как и соответствующий раствор крахмала ([а]д +198°). [c.457]

    П о л и с а X а р и д ы, не обладающие свойствами сахаров. Они также являются продуктами конденсации простых сахаров, но уже не способны давать истинных растворов в воде и в лучшем случае образуют коллоиды. Примерами могут служить крахмал, гликоген, целлюлоза.  [c.414]

    Гликоген-это крахмалоподобное вещество, синтезируемое в организме. Молеку- [c.457]

    Гликоген. По строению он напоминает амилопектин, но степень разветвления значительно выше. Гликоген накапливается в организмах животных (преимущественно в печени и мышцах) как резервное вещество. Гтикоген легко расщепляется с образованием глюкозы и снабжает ею организм животных при физических нагрузках и в промежутках между приемами пишц. Кстати, одной из основных причин проблемы г ,чности людей является го, что ткани способны накапливать гликоген ишь в ограниченном количестве. Как только содержание гликогена на ( кт ткани достигнет 50…60 г, он перестает синтезироваться, а глюкоза испо ппьзуется уже щя образования жиров, 

[c.265]

    Организмы животных тоже могут запасать глюкозу, когда она находится в избытке. Крахмал, содержащийся в пище, в кишечнике гидролизуется до глюкозы, которая и усваивается организмом. Съев обычный обед, человек усваивает гораздо больше глюкозы, чем ему в данный момент нужно. И вот излишки глюкозы конденсируются в особый вид крахмала — гликоген, или животный крахмал. Он запасается в мышцах и коже, а больше всего 1в печени. У хорошо упитанного взрослого человека запасы гликогена в организме могут достигать 350— 400 граммов. [c.146]

    С цепью оценки влияния субстрата на образование запасных веществ в клетках микроорганизмов в полученной биомассе определяют содержание полисахаридов и липидных фанул (гликоген и р-оксибутират) и сравнивают с уровнем накопления гликогена при культивировании пекарских дрожжей в условиях интенсивного сбраживания сахарозы. [c.76]

    Так же гидролизуются и другие крахмалоподобные вещества гликоген образует .- /-глюкозу, инулин—Й- -фруктозу. Кислотный гидролиз лежит в основе получения патоки из картофельного крахмала. 

[c.537]

    Эти соединения, чрезвычайно широко распространенные в животном и особенно растительном мире, встречаются в очень больших количествах и играют роль либо запасных питательных веществ, либо строительного материала организма. К первой группе относятся крахмал, гликоген, инулин, резервная клетчатка (лихенин) во второй группе самой важной является обыкновенная клетчатка (целлюлоза). Отдельные вещества, например некоторые маннаны и галактаны, занимают промежуточное положение между этими группами и могут выполнять обе функции. [c.453]

    Гликоген (разд. 25.4)-общее название группы полисахаридов глюкозы, синтезируемых в организмах млекопитающих в качестве энергетического запаса. [c.465]

    При действии минеральных кислот полисахариды, не обладающие свойствами сахаров, распадаются на монозы. Чаще всего конечным продуктом полного гидролиза является О-глюкоза крахмал, гликоген, целлюлоза и лихенин при полном кислотном расщеплении образуют лишь виноградный сахар. Из других сложных углеводов в аналогичных условиях образуются манноза, галактоза, фруктоза или пентозы — арабиноза, ксилоза, фукоза. Многие относящиеся к этой группе несахароподобные полисахариды получили свои названия по конечным продуктам гидролитического расщепления, — например маннаны, галактаны, арабаны. 

[c.453]

    Инулин сравнительно легко растворяется в воде, образуя коллоидные растворы, не восстанавливает фелингову жидкость, вращает влево (Ыл —40 ) и, подобно крахмалу и гликогену, довольно устойчив по отношению к щелочам. [c.457]

    К высокомолекулярным системам относятся различные полимеры с линейными гибкими макромолекулами (каучук, эластомеры), линейными жесткими макромолекулами (целлюлоза и ее эфиры), спиральными макромолекулами (крахмал, гликоген) и др. 

[c.289]

    Высокомолекулярные соединения с изодиаметрическими молекулами (например, гемоглобин, печеночный крахмал — гликоген) обычно представляют собой порошкообразные вещества. При растворении они почти не набухают, а растворы этих веществ не обладают высокой вязкостью даже при сравнительно больших концентрациях и подчиняются закону вязкости Пуазейля, закону диффузии Эйнштейна и закону осмотического давления Вант-Гоффа. [c.418]

    Функциональное предназначение полисахаридов в живой клетке определяет в значительной степени их структурные особенности. В зависимости от выполняемой ими роли полисахариды можно подразделить на три группы. Структурные полисахариды, такие как целлюлоза или кси-лап в клеточных стенках растений, хитин в наружном скелете членистоногих и насекомых, образуют протяженные цепи, которые, в свою очередь, укладываются в прочные волокна или пластины и служат своего рода каркасом в живом организме. Резервные полисахариды, как амилоза (составная часть растительного крахмала), гликоген (животный крахмал), глюкоманнаны (резервное вещество ряда растений), часто характеризуются разветвленной структурой, где длина наружных и внутренних ветвей варьируется в довольно широких пределах, или состоят из набора линейных цепей с различной степенью полимеризации. Полисахариды данной группы важны для энергетики организма. Наконец, каррагинан, мукополисахариды соединительной ткани и другие гелеобразующие полисахариды часто состоят пз линейных цепей, которые, образуя достаточно большие ассоциаты и удерживая воду, превращаются в плотные гели. 

[c.17]

    А в промежутках между приемами пищи гликоген гидролизуется до глюкозы, которая понемногу поступает в кровь и поддерживает в ней содержание сахара на постоянном уровне. ( Слово гликоген происходит от греческих слов рождающей сладостъ .) [c.146]

    В растениях молекула глюкозы полимеризуется в цепи, состоящие из тысяч мономерных единиц, в результате чего получается целлюлоза, а если полимеризация происходит несколько иным образом, получается крахмал. Близкородственный к глюкозе К-ацетилглюкозамин в результате полимеризации образует хитин — вещество, из которого состоит роговица насекомых. Другое близкое по составу вещество, Ы-ацетилмурановая кислота, сополимеризуется в другую последовательность цепей, из которых построены стенки бактериальных клеток. Глюкоза разлагается в несколько стадий, выделяя энергию, которая требуется живому организму. Избыток глюкозы переносится кровотоком в печень и превращается в животный крахмал — гликоген, который при необходимости снова превращается в глюкозу. Глюкоза, целлюлоза, крахмал и гликоген относятся к углеводам. [c.308]

    Гликоген 120, 323, 414, 453, 456, 457 Гликозиды 415, 434, 440, 455, 662, 672, 682, 691, 885 см. также Глюкозиды Гликоколь 331, 356, 398, 644, 648 Гликолн 198, 208, 301, 305, 646 ненасыщенные 306 Гликолевая кислота 305, 312, 318, 323, 327, 340, 610 ацильные производные 358 Гликолевый альдегид 144, 305, 315, 316, 317, 361, 400, 414, 435, 439 Гликолид 323 

[c.1167]

    Составьте перспективную (по Хеуорсу) формулу фрагмента молекулы гликогена. Какие типы связей между остатками моиоз имеются в этом полисахариде Чем отличается гликоген от амилопектина Какую роль играет он в организме  [c.139]

    Полисахариды гомо- и гетсрополисахарнды. Крахмал, химическое строение, химические и физико-химические свойства. Реакция с иодом. Расщепление крахмала. Пектиновые вещества, амилоза и амилопектин. Биологическая роль крахмала. Инулин, гликоген (животный крахмал). Целлюлоза как полимер глюкозы. Отличие целлюлозы от крахмала. Физические и химические свойства целлюлозы. [c.248]

    Согласно Грюссу и, особенно, Вильштеттеру, сахар подвергается спиртовому брожению не непосредственно, а предварительно превратившись под влиянием специального фермента в гликоген (стр. 456—457), из которого затем образуются способные сбраживаться формы сахаров. Другие исследователи считают, что виноградный сахар сначала превращается не в гликоген, а в 1-фосфат глюкозы. 

[c.120]

    В отношении других химических свойств гликоген также очень близок к крахмалу кислоты количественно гидролизуют его до глюкозы под влиянием диастатических ферментов происходит расщепление до мальтозы, а Ba illus ma erans превращают гликоген в кристаллические амилозы. [c.457]

    С,Н120в — самый распространенный моносахарид (углевод). Встречается в свободном состоянии особенно много ее в еиноградном соке, откуда другое название Г.— виноградный сахар. Г. входит в состав молекул крахмала, целлюлозы, декстрина, гликогена, мальтозы, сахарозы и многих других ди- и полисахаридов, из которых Г. получают как конечный продукт гидролиза. В печени человека из Г. синтезируется гликоген, в промышленности Г. получают гидролизом крахмала или клетчатки. При восстановлении Г. образуется шестиатомный спирт сорбит. Г. легко окисляется, дает реакцию серебряного зеркала. Г. широко применяется в медицине как вещество, легко усваивающееся организмом, при сердечных заболеваниях, шоковом состоянии, после операций. Г. 

[c.78]

    Гликоген более всего похож на амилопектиновую фракцию крахмала, но его молекулы еще сильнее разветвлены, чем молекулы амилопектина гидролизом метилированного гликогена было ус1ановлено, что на 12—18 остатков глюкозы в нем приходится одна концевая группа. Как и в амилопектине, остатки глюкозы в гликогене соединены 1 4-и 1 6-связями в соотношении 12 1 при расщеплении из продуктов можно выделить изомальтозу (6-а-Д-глюкозидо-й-глюкозу). [c.457]

    УГЛЕВОДЫ (глюциды, глициды)—важнейший класс органических соединений, распространенных в природе, состав которых соответствует общей формуле С (НзО) — По химическому строению У.— альдегидо- или кетоноспирты. Различают простые У.— моносахариды (сахара), например глюкоза, фруктоза, и сложные—полисахариды, которые делят на низкомолекулярные У.— дисахариды (сахароза, лактоза и др.) и высокомолекулярные, такие, например, как крахмал, клетчатка, гликоген. Характерным для У. является то, что моносахариды не гидролизуют, а молекулы полисахаридов при гидролизе расщепляются на две молекулы (дисахариды) или на большее число молекул (крахмал, клетчатка) моносахаридов. У. имеют огромное значение в обмене веществ организмов, являясь главным источником 

[c.255]

    Гексокиназа (10 М) Фосфорилаза (10 М) Алкогольдегидрогеназа (5-10-Щ) Креатинкиназа (310 М) Глюкоза (3- Ю М) 1 АТФ (210-3 М) 1 Глюкоэо-1-фосфат (2-Ю ЗД) ( Гликоген (10 б М) / НАД (4 10- М) Этанол (4-10-2 М) / Креатин (2-10 2 м) АТФ (4-10-3 М) >1010 >1011 >5-10 >101 [c.6]

    Основным содержанием любой живой клетки является протоплазма — весьма сложная комплексная система, богатая водой и состоящая из ряда органических соеднненпй. Главная роль в протоплазме принадлежит, бе.зусловно, белкам, которые связаны с другими органическими соединениями, в первую очередь с липоидами, нукленновы.ми кислотами, гликогеном и др. Как показали многочисленные исследования, протоплазма характеризуется гомогенностью, нерастворимостью в воде, сократимостью, способностью к обратимым изменениям своего состава и вязкости. [c.401]

    Полисахариды — это соединения, образованные несколькими молекулами моносаха рида, которые связаны между собой так, как это показано для дисахаридов на рис. 25.10. К важнейшим полисахаридам относятся крахмал, гликоген и целлюлоза, которые состоят из повторяющихся остатков глюкозы. [c.457]

    Углеводы, образующиеся из полиок-сиальдегидов и полиоксикетонов, служат важнейшим строительным материалом растений и источником энергии для растений и животных. К трем важнейшим группам углеводов относятся крахмал, содержащийся в растениях, гликоген, обнаруживаемый [c.464]

    ГЛИКОГЕН (животный крахмал) (СвН,о05)л — полисахарид, состоящий из остатков глюкозы имеет разветвленную структуру и содержит молекулы различной степени полимеризации. Г. распространен в организмах животных и представляет собой резервное питательное вещество для организма. Откладывается, главным образом, в печени и мышцах. Г. хорошо растворяется в горячей воде, образуя коллоидный растгор. Иод окрашивает Г. в красно-бурый цвет (в отличие от растительного крахмала, дающего синюю окраску). Г. гидролизуется с образованием глюкозы. [c.76]

    Степень полимеризации амилозы варьируется от 800 для кукурузного крахмала до 3 800 для картофельного. Для молекул разветвленного амилопектииа из картофельного крахмала степень полимеризации достигает 220 000. Гликоген — резервный полисахарид животного происхождения — подобен амилопектипу, по еще более разветвлен. [c.21]

    Полисахариды — высокомолекулярные вещества, являющиеся продуктами конденсации большого числа молекул моносахаридов. Это пентозаны (общая формула [С5На04]п), целлюлоза, крахмал и гликоген, имеющие общую формулу (СбНю05)п. [c.353]

---

Основы химии высокомолекулярных соединений (1976) — [ c.344 ]

Основы неорганической химии для студентов нехимических специальностей (1989) — [ c.278 , c.285 , c.286 , c.324 ]

Органическая химия (1968) — [ c.445 , c.448 ]

Курс органической химии (1965) — [ c.346 ]

Органический синтез. Наука и искусство (2001) — [ c.419 ]

Органическая химия. Т.2 (1970) — [ c.523 , c.567 , c.697 ]

Химия (1978) — [ c.400 ]

Химический энциклопедический словарь (1983) — [ c.136 , c.223 ]

Биохимия Том 3 (1980) — [ c.5 , c.69 , c.72 , c.111 , c.114 , c.157 , c.159 , c.336 ]

Введение в химию природных соединений (2001) — [ c.57 ]

Методы получения и некоторые простые реакции присоединения альдегидов и кетонов Ч.2 (0) — [ c.21 , c.420 , c.461 , c.463 ]

Названия органических соединений (1980) — [ c.260 ]

Органическая химия (1974) — [ c.931 , c.978 ]

Начала органической химии Книга первая (1969) — [ c.476 ]

Общая органическая химия Т.10 (1986) — [ c.152 ]

Общая органическая химия Т.11 (1986) — [ c.208 , c.213 , c.228 , c.257 , c.288 ]

Курс современной органической химии (1999) — [ c.633 , c.649 ]

Биологическая химия Изд.3 (1998) — [ c.184 , c.293 , c.552 ]

Биофизика (1988) — [ c.54 ]

Органическая химия (1979) — [ c.643 , c.699 , c.700 ]

Химия углеводов (1967) — [ c.478 , c.540 , c.545 , c.611 , c.615 , c.620 ]

Органический синтез (2001) — [ c.419 ]

Биоорганическая химия (1991) — [ c.416 , c.430 ]

Микробиология Издание 4 (2003) — [ c.63 , c.64 ]

Биологическая химия (2002) — [ c.47 ]

Биохимия (2004) — [ c.234 ]

Биоорганическая химия (1987) — [ c.239 , c.253 , c.479 , c.501 ]

Химия Краткий словарь (2002) — [ c.81 ]

Органическая химия Том2 (2004) — [ c.496 ]

Органическая химия (2001) — [ c.480 ]

Органическая химия (2002) — [ c.752 , c.788 , c.789 , c.790 ]

Органическая химия (1998) — [ c.405 ]

Теоретические основы биотехнологии (2003) — [ c.39 ]

Большой энциклопедический словарь Химия изд.2 (1998) — [ c.136 , c.223 ]

Справочник Химия изд.2 (2000) — [ c.510 ]

Химия справочное руководство (1975) — [ c.276 ]

Установление структуры органических соединений физическими и химическими методами том 2 (1967) — [ c.299 , c.302 , c.307 , c.310 , c.324 ]

Органическая химия (1964) — [ c.585 , c.588 ]

Фотометрический анализ издание 2 (1975) — [ c.173 , c.206 , c.295 ]

Органическая химия (1963) — [ c.252 , c.254 , c.309 , c.316 ]

Общая химия (1964) — [ c.476 , c.490 ]

Аффинная хроматография (1980) — [ c.335 , c.355 ]

Молекулярная биология клетки Том5 (1987) — [ c.74 , c.142 , c.176 ]

Общая химия ( издание 3 ) (1979) — [ c.298 ]

Основы биохимии Т 1,2,3 (1985) — [ c.303 , c.311 , c.312 , c.313 , c.314 , c.396 , c.745 , c.752 ]

Органическая химия (1976) — [ c.256 ]

Курс органической химии (1967) — [ c.346 ]

Органическая химия 1965г (1965) — [ c.286 ]

Органическая химия 1969г (1969) — [ c.319 ]

Органическая химия 1973г (1973) — [ c.302 ]

Основы органической химии (1983) — [ c.258 ]

Курс органической химии (1979) — [ c.363 ]

Стереохимия углеводов (1975) — [ c.59 , c.60 ]

Органическая химия для студентов медицинских институтов (1963) — [ c.205 , c.209 ]

Общая микробиология (1987) — [ c.28 , c.71 , c.130 , c.293 , c.359 , c.494 , c.496 ]

Метаболические пути (1973) — [ c.14 , c.16 , c.17 , c.104 , c.107 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) — [ c.0 ]

Основы биологической химии (1970) — [ c.264 ]

Органическая химия Издание 3 (1977) — [ c.231 ]

Органическая химия Издание 4 (1981) — [ c.548 ]

Курс органической химии (1970) — [ c.247 ]

Органическая химия Углубленный курс Том 2 (1966) — [ c.510 , c.681 ]

Органическая химия Издание 2 (1980) — [ c.366 ]

Органическая химия 1971 (1971) — [ c.45 , c.449 ]

Органическая химия 1974 (1974) — [ c.372 , c.374 ]

Лекционные опыты и демонстрационные материалы по органической химии (1956) — [ c.240 ]

Курс коллоидной химии (1964) — [ c.173 ]

Органическая химия (1972) — [ c.364 , c.386 ]

Фотосинтез 1951 (1951) — [ c.47 ]

Органическая химия (1962) — [ c.207 ]

Химия полимеров (1965) — [ c.23 ]

Основные начала органической химии Том 2 1957 (1957) — [ c.193 ]

Основные начала органической химии Том 2 1958 (1958) — [ c.193 ]

Химия и биохимия углеводов (1978) — [ c.108 ]

Общая химия (1974) — [ c.669 , c.690 ]

Органическая химия (1976) — [ c.156 , c.161 , c.186 ]

Химия высокомолекулярных соединений Издание 2 (1966) — [ c.428 ]

Органическая химия Издание 6 (1972) — [ c.372 , c.374 ]

Химия жизни (1973) — [ c.49 ]

Органическая химия Издание 3 (1963) — [ c.297 ]

Органическая химия (1956) — [ c.295 ]

Кинетические методы в биохимическихисследованиях (1982) — [ c.174 ]

Введение в химию высокомолекулярных соединений (1960) — [ c.87 , c.92 , c.94 , c.151 , c.163 , c.164 ]

Химия органических лекарственных препаратов (1949) — [ c.182 , c.195 ]

Технология спирта Издание 3 (1960) — [ c.247 ]

Инсектициды в сельском хозяйстве (1974) — [ c.29 ]

Технология микробных белковых препаратов аминокислот и жиров (1980) — [ c.30 ]

Физическая и коллоидная химия Издание 3 1963 (1963) — [ c.403 ]

Биохимический справочник (1979) — [ c.175 ]

Ионообменная технология (1959) — [ c.278 ]

Курс органической химии Издание 4 (1985) — [ c.281 , c.285 ]

Органическая химия (1972) — [ c.364 , c.386 ]

Органическая химия Издание 2 (1976) — [ c.387 ]

Основы стереохимии (1964) — [ c.465 , c.466 ]

Систематический качественный анализ органических соединений (1950) — [ c.240 , c.241 ]

Ионообменная технология (1959) — [ c.278 ]

Микробиология (2006) — [ c.34 ]

Химия изотопов (1952) — [ c.313 , c.315 ]

Химия изотопов Издание 2 (1957) — [ c.486 , c.488 , c.489 , c.490 ]

Курс органической и биологической химии (1952) — [ c.171 , c.175 , c.176 ]

Химия биологически активных природных соединений (1976) — [ c.62 , c.394 , c.435 , c.436 ]

Курс органической химии (0) — [ c.120 , c.323 , c.414 , c.453 , c.456 , c.457 ]

Физическая и коллоидная химия (1960) — [ c.275 , c.276 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) — [ c.0 ]

Органическая химия (1964) — [ c.585 , c.588 ]

Начала органической химии Кн 1 Издание 2 (1975) — [ c.446 , c.447 , c.451 ]

Методы исследования углеводов (1975) — [ c.0 ]

Курс органической химии _1966 (1966) — [ c.272 , c.274 ]

Органическая химия Издание 4 (1970) — [ c.191 ]

Перспективы развития органической химии (1959) — [ c.167 ]

Курс органической химии (1955) — [ c.405 ]

Химия и технология полимеров Том 1 (1965) — [ c.110 , c.127 , c.133 ]

Биология Том3 Изд3 (2004) — [ c.117 , c.118 , c.147 , c.178 , c.321 , c.324 , c.336 , c.343 , c.353 , c.423 , c.425 , c.426 , c.429 ]

Химия биологически активных природных соединений (1970) — [ c.162 , c.300 , c.302 ]

Углеводы успехи в изучении строения и метаболизма (1968) — [ c.185 ]

Биохимия Издание 2 (1962) — [ c.57 , c.62 , c.68 , c.70 , c.71 , c.74 , c.143 , c.269 , c.271 , c.272 , c.276 , c.372 , c.381 , c.484 , c.486 , c.545 , c.547 , c.551 , c.554 , c.563 , c.564 , c.576 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) — [ c.372 , c.373 , c.374 , c.435 , c.436 ]

Курс органической химии (0) — [ c.289 ]

Биохимия человека Т.2 (1993) — [ c.148 , c.149 , c.181 , c.183 , c.192 , c.196 , c.197 , c.208 , c.210 , c.215 , c.287 , c.292 , c.293 , c.294 , c.296 , c.318 , c.340 ]

Генетика человека Т.3 (1990) — [ c.16 ]

Теоретические основы органической химии Том 2 (1958) — [ c.331 ]

Биохимия человека Том 2 (1993) — [ c.21 , c.148 , c.149 , c.181 , c.183 , c.192 , c.196 , c.197 , c.208 , c.210 , c.287 , c.292 , c.293 , c.294 , c.296 , c.318 , c.340 ]

Биофизическая химия Т.1 (1984) — [ c.0 , c.197 ]

Биофизическая химия Т.2 (1984) — [ c.181 ]

Физиология растений Изд.3 (1988) — [ c.46 ]

Эволюция без отбора Автоэволюция формы и функции (1981) — [ c.223 ]

Эволюция без отбора (1981) — [ c.223 ]

Основы гистохимии (1980) — [ c.22 , c.23 , c.44 , c.46 , c.61 , c.108 ]

Биохимия мембран Биоэнергетика Мембранные преобразователи энергии (1989) — [ c.187 ]

Биология с общей генетикой (2006) — [ c.40 , c.41 , c.69 ]

Основы биохимии (1999) — [ c.317 , c.321 , c.322 , c.323 , c.328 , c.369 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) — [ c.372 , c.373 , c.374 , c.435 , c.436 ]

Биологическая химия (2004) — [ c.0 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) — [ c.115 , c.116 , c.117 , c.118 , c.119 , c.120 , c.121 , c.122 , c.123 , c.124 , c.125 , c.126 , c.127 , c.128 , c.129 , c.130 , c.131 , c.132 , c.133 , c.134 , c.135 , c.136 ]

---

Микробиоценоз влагалища и факторы, влияющие на его состояние

1. Анкирская А.С., Муравьева В.В. Интегральная оценка состояния микробиоты влагалища, диагностика оппортунистических вагинитов. Медицинская технология. М.: ФГБУ «НЦ АГиП им. В.И. Кулакова» Минздравсоцразвития России, 2011. 

2. Коршунов В.М., Володин Н.Н., Ефимов Б.А. и др. Микроэкология влагалища. Коррекция микрофлоры при вагинальных дисбактериозах: Учебное пособие. М.: ВУНМЦ МЗ РФ, 1999. 80 с. 

3. Титова С.И., Гончарова Н.Г. Оценка клинической эффективности, безопасности и переносимости комбинации пребиотика и энтеросорбента в терапии бактериального вагиноза // Лечащий врач. 2008. №10. 

4. Каминский В.В., Однокоз Т.А. и соавт. Сборник клинических исследований препаратов Лактофильтрум и Фильтрум. М., 2008. 

5. Ворошилина Е.В., Тумбинская Л.В., Донников А.Е., Плотко Е.Э., Хаютин Л.В. Биоценоз влагалища с точки зрения количественной ПЦР: изменения и коррекция во время беременности // Инфекции в гинекологии. 2010. Т. 68. №3. С. 108–111. 

6. Кира Е.Ф. Бактериальный вагиноз. М.: ООО «Нева-Люкс», 2001. 364 c. 

7. Липова Е.В., Болдырева М.Н., Трофимов Д.Ю., Витвицкая Ю.Г. Урогенитальные инфекции, обусловленные условно-патогенной биотой у женщин репродуктивного возраста (клинико-лабораторная диагностика) // Пособие для врачей. М., 2009. С. 30. 

8. Плотко Е.Э., Донников А.Е., Ворошилина Е.С., Хаютин Л.В., Тумбинская Л.В. Биоценоз влагалища с точки зрения количественной ПЦР: что есть норма? // Акушерство и гинекология. 2011. №1. С. 66–70. 

9. Прилепская В.Н., Байрамова Г.Р. Вульвовагинальный кандидоз. Клиника, диагностика, принципы терапии. М.: ООО «ГЭОТАР-Медиа», 2010. 80 c. 

10. Радзинский В.Е., Ордиянц И.М. Профилактика послеродовых инфекций у женщин с бактериальным вагинозом // Гинекология. 2006. Т.8. №1. С. 14–16. 

8. Сидорова И.С. Микробиоценоз половых путей женщин репродуктивного возраста // Акушерство и гинекология. 2005. №2. С. 7–9. 

9. Malazy O.T., Shariat M., Heshmat R., Majlesi F. et al. Vulvovaginal candidiasis and its related factors in diabetic women // Taiwan J Obstet Gynecol. 2007, 46(4): 399–404. 

10. Anderson B.L., Cu-Uvin S., Raker C.A. et al. Subtle perturbations of genital microflora alter mucosal immunity among low-risk pregnant women // Acta Obstet. Gynecol. Scand. 2011. Vol. 90, №5. P. 510. 

11. Blum S., Schiffrin E.J. Intestinal microflora and homeostasis of the mucosal immune response: implications for probiotic bacteria? // Current issues in intestinal microbiology. 2003. Vol. 4, №2. P. 53–60. 

12. Bradshaw C.S., Tabrizi S.N., Fairley C.K. et al. The association of Atopobium vaginae and Gardnerella vaginalis with bacterial vaginosis and recurrence after oral metronidazole therapy // The Journal of infectious diseases. 2006. Vol. 194, №6. P. 828–836. 

13. Donders G.G., Bellen G., Mendling W. Management of recurrent vulvo-vaginal candidosis as a chronic illness // Gynecologic and obstetric investigation. 2010. Vol. 70, №4. P. 306–321. 

14. Krauss-Silva L., Moreira M.E., Alves M.B. et al. Randomized controlled trial of probiotics for the prevention of spontaneous preterm delivery associated with intrauterine infection: study protocol // Reproductive health. 2010. Vol. 7. P. 14. 

15. Levison M.E., Corman L.C., Carrington E.R., Kaye D. Quantitative microflora of the vagina // American journal of obstetrics and gynecology. 1977. Vol.127, №1. P. 80–85. 

16. Linhares I.M., Giraldo P.C., Baracat E.C. New findings about vaginal bacterial flora // Revista da Associacao Medica Brasileira. 2010. Vol.56, №3. P. 370–374. 

17. Nugent R.P., Krohn M.A., Hillier S.L. Reliability of diagnosing bacterial vaginosis is improved by a standardized method of gram stain interpretation. // Journal of clinical microbiology.-1991.- Vol.29, № 2.- P. 297-301. 

18. Orendi J.M., Coetzee N., Ellington M. J. et al. Community and nosocomial transmission of Panton-Valentine leucocidin-positive community-associated meticillin-resistant Staphylococcus aureus: implications for healthcare. // The Journal of hospital infection.-2010.- Vol.75, № 4.- P. 258-264. 

19. Roberts C.L., Morris J.M., Rickard K.R. et al. Protocol for a randomised controlled trial of treatment of asymptomatic candidiasis for the prevention of preterm birth. // BMC pregnancy and childbirth.-2011.- Vol. 11.- P. 19. 

20. Sherrard J., Donders G., White D., Jensen J.S. European (IUSTI/WHO) guideline on the management of vaginal discharge, 2011. // International journal of STD & AIDS.-2011.- Vol.22, № 8.- P. 421-429. 

21. Verhelst R., Verstraelen H., Claeys G. et al. Cloning of 16S rRNA genes amplified from normal and disturbed vaginal microflora suggests a strong association between Atopobium vaginae, Gardnerella vaginalis and bacterial vaginosis. // BMC microbiology.-2004.- Vol.4.- P. 16. 

22. Zodzika J., Rezeberga D., Jermakova I. et al. Factors related to elevated vaginal pH in the first trimester of pregnancy. // Acta obstetricia et gynecologica Scandinavica. 2011. Vol. 90, №1. P. 41–46.

Что является главным источником энергии в организме человека? – блог justfood

Углеводы главный источник энергии

Давно известно, что ничто в мире не возникает из пустоты и не исчезает в никуда. В полной мере это касается наших энергетических запасов. Попробуем разобраться, что является главным источником энергии в организме человека и какие способы её пополнения можно назвать наиболее эффективными.

В отличие от растительного мира, успешно использующего метод фотосинтеза для преобразования солнечной энергии, человек лишён подобной возможности. Поэтому нам необходимо использовать пищу растительного и животного происхождения. При этом не забывая учитывать, что все продукты отличаются по своей энергетической ценности (не говоря уже о способности работать как на пользу, так и во вред).

Обсуждение калорийности тех или иных блюд уже давно у всех на слуху. Но что она представляет из себя обычным языком? На самом деле, всё довольно легко. Калория – это единица измерения энергии, имеющая несложную формулу вычисления: количество тепла, обеспечивающее повышение температуры 1 грамма воды на 1 градус. Соответственно, калорийность (она же – энергетическая ценность) – это тот объём энергии, который наш организм способен приобрести при полном усвоении употреблённого в пищу.

Белки, жиры и углеводы представляют из себя комплекс основных питательных веществ. При этом, роль ключевого энергетического «поставщика» отводится углеводам, уровень содержания которых отличается в разных продуктах. Кроме того, их принято подразделять на простые (быстрые) и сложные (медленные) – об особенностях каждого типа мы поговорим позже. Нежирное мясо и рыба представляют из себя продукты с высоким белковым содержанием, а, к примеру, масло (как растительного, так и животного происхождения) – источник жиров.

Также неотъемлемыми компонентами являются различные микроэлементы и витамины, однако, они, в первую очередь, служат процессам энергетического обмена.

Универсальной формулы, позволяющей установить точное количество (или соотношение) БЖУ для каждого попросту не существует, так как индивидуальные особенности каждого из нас, а также такие факторы, как рост, вес, уровень метаболизма, повседневная активность, образ жизни, наличие вредных привычек, регулярность занятий спортом – всё это напрямую влияет на то, каким должен быть рацион. Некоторые общие зависимости, конечно же, существуют – так, у людей, активно занимающихся спортивными тренировками, ежедневная норма потребления может быть достаточно высокой. А люди, ставящие себе цель похудеть, зачастую совершают серьёзную ошибку, думая, что достаточно понизить объём потребляемых калорий. Чаще всего, это не приводит ни к каким результатам в тех случаях, когда двигательная активность минимальна. Отсутствие занятий физкультурой в сочетании с сидячим образом жизни даже при минимальной калорийности потребляемой пищи способно не только не повлиять в лучшую сторону на ситуацию с излишним весом, но и содействовать дальнейшему его набору.

Рассмотрим подробнее механику преобразования еды в энергию. После попадания в желудок запускается процесс переваривания пищи, который не прекращается и при дальнейшем её продвижении в кишечник (именно поэтому вся система именуется желудочно-кишечной). Его целью является расщепление пищи на элементы, часть из которых попадает в кровь. Стоит отметить, что не вся полученная энергия тут же используется нами. Некоторая часть выполняет роль запаса, преобразуясь, в том числе, в жир. Чем меньше мы двигаемся, тем меньше калорий сжигаем, тем интенсивнее увеличивается жировая прослойка.

В начале статьи мы упомянули про простые и сложные углеводы. Настало время вспомнить про них и разъяснить отличие. Суть первых заключена уже в обозначении – их переваривание происходит максимально быстро, без дополнительных усилий, более того, то же самое касается и их усвоения. Здесь и проявляется их главное негативное свойство – они усиливают аппетит, провоцируя переедание и, как следствие – ускоренный набор веса. Все типы сахара относятся к простым разновидностям, поэтому от сладких и мучных изделий так легко потолстеть, и так хочется съесть «ещё одно» пирожное.

Сложные углеводы также проходят процесс расщепления до глюкозы, однако, он занимает намного больше времени. Благодаря им мы ощущаем чувство насыщения, одновременно часть из них – крахмал и гликоген – снабжают нас энергией. Во время еды повышается уровень глюкозы в крови и именно в виде гликогена избыточное её количество абсорбируется в мышцах и печени «про запас». Как только он начинает снижаться, происходит расщепление гликогена, в ходе которого вырабатывается дополнительная энергия. Также к числу сложных углеводов относятся пищевые волокна (клетчатка и пектин). Они не усваиваются организмом, но их нельзя назвать бесполезными, так как они играют важную роль в пищеварении, обеспечивая стабильную и бесперебойную работу ЖКТ.

Помимо общего объёма потребляемых калорий следует уделять внимание тому, чтобы количество БЖУ было сбалансированным. Здоровому человеку подойдут традиционные соотношения, а при наличии хронических заболеваний или прочих факторов (перечисленных выше) есть смысл получить предварительную консультацию у диетолога. В случае, если вы уже знаете рекомендуемую для себя ежедневную норму потребления, подходящим вариантом станет заказ готовых рационов питания с регулярной доставкой на дом или в офис – подобный сервис уже получил распространение в Москве и прилегающих ко МКАДу районах Московской области.

Медицинская терминология — Американский фонд печени

Гепаторенальный синдром (часто сокращенно HRS) — это опасное для жизни заболевание, которое заключается в быстром ухудшении функции почек у людей с циррозом или фульминантной печеночной недостаточностью. HRS обычно приводит к летальному исходу, если не выполняется трансплантация печени, хотя различные методы лечения, такие как диализ, могут предотвратить прогрессирование состояния.

HRS может поражать людей с циррозом, тяжелым алкогольным гепатитом или печеночной недостаточностью и обычно возникает, когда функция печени быстро ухудшается из-за внезапного инсульта, такого как инфекция, кровотечение в желудочно-кишечном тракте или чрезмерное употребление мочегонных препаратов. HRS — это относительно частое осложнение цирроза, которое возникает у 18% людей в течение одного года после постановки диагноза и у 39% в течение пяти лет после постановки диагноза. Считается, что ухудшение функции печени вызывает изменения в кровообращении, которое снабжает кишечник, изменяя кровоток и тонус кровеносных сосудов в почках. Почечная недостаточность, вызванная HRS, является следствием этих изменений кровотока, а не прямым повреждением почек. Диагноз гепаторенального синдрома основан на лабораторных исследованиях людей, подверженных этому заболеванию. Были определены две формы гепаторенального синдрома: HRS 1 типа влечет за собой быстро прогрессирующее снижение функции почек, а HRS 2 типа связан с асцитом (накопление жидкости в брюшной полости), который не улучшается при приеме стандартных диуретических препаратов.

Риск смерти при гепаторенальном синдроме очень высок; смертность людей с HRS типа 1 составляет более 50% в краткосрочной перспективе, как определено историческими сериями случаев. Единственный вариант долгосрочного лечения этого состояния — трансплантация печени. В ожидании трансплантации люди с HRS часто получают другие методы лечения, которые улучшают нарушения тонуса кровеносных сосудов, включая поддерживающую терапию с помощью лекарств или введение трансъюгулярного внутрипеченочного портосистемного шунта (TIPS), который представляет собой небольшой шунт, устанавливаемый для снижения артериального давления в воротная вена. Некоторым пациентам может потребоваться гемодиализ для поддержки функции почек или новый метод, называемый диализом печени, который использует схему диализа с мембранами, связанными с альбумином, для связывания и удаления токсинов, обычно выводимых печенью, обеспечивая средства экстракорпоральной поддержки печени до тех пор, пока не будет выполнена трансплантация. .

ПОЛИСАХАРИДЫ — это… Что такое ПОЛИСАХАРИДЫ?

ПОЛИСАХАРИДЫ

гликаны, высокомолекулярные углеводы, молекулы к-рых построены из моносахаридных остатков, связанных гдикозидными связями и образующих линейные или разветвлённые цепи. Мол. м. от неск. тыс. до неск. млн. В состав простейших П. входят остатки только одного моносахарида (гомополисахариды), более сложные П. (гетерополисахариды) состоят из остатков двух или более моносахаридов и м. б. построены из регулярно повторяющихся олигосахаридных блоков. Кроме обычных гексоз и пентоз встречаются де-зоксисахара, аминосахара (глюкозамин, галактозамин), уроновые к-ты. Часть гидроксильных групп нек-рых П. ацилирована остатками уксусной, серной, фосфорной и др. к-т. Углеводные цепи П. могут быть ковалентно связаны с пептидными цепями с образованием гликопротеидов. Свойства и биол. функции П. чрезвычайно разнообразны. Нек-рые линейные регулярные гомополисахариды (целлюлоза, хитин, ксиланы, маннаны) не растворяются в воде вследствие прочной межмолекулярной ассоциации. Более сложные П. склонны к образованию гелей (агар, альгиновые к-ты, пектины), а мн. разветвлённые П. хорошо растворимы в воде (гликоген, декстраны). Кислотный или ферментативный гидролиз П. приводит к полному или частичному расщеплению гликозидных связей и образованию соответственно моно- или олигосахаридов. Крахмал, гликоген, ламинарии, инулин, нек-рые растительные слизи — энергетич. резерв клеток. Целлюлоза и гемицеллюлозы клеточной стенки растений, хитин беспозвоночных и грибов, пепти-догликан прокариот, мукополисахариды соединит, ткани животных — опорные П. Камеди растений, капсульные П. микроорганизмов, гиалуроновая к-та и гепарин у животных выполняют защитные функции. Липополисахариды бактерий и разнообразные гликопротеиды поверхности животных клеток обеспечивают специфичность межклеточного взаимодействия и иммунологич. реакций. Биосинтез П. заключается в последовательном переносе моносахаридных остатков из соотв. нуклеозиддифосфатса-харов с помощью специфич. гликозил-трансфераз либо непосредственно на растущую полисахаридную цепь, либо путём предварит, сборки олигосахаридного повторяющегося звена на т. н. липидном переносчике (фосфате полиизопреноидного спирта) с последующим транспортом через мембрану и полимеризацией под действием специфич. полимеразы. Разветвлённые П. типа амилопектина или гликогена образуются путём ферментативной перестройки растущих линейных участков молекул типа амилозы. Многие П. получают из природного сырья и используют в пищ. (крахмал, пектины) или химич. (целлюлоза и её производные) пром-сти и в медицине (агар, гепарин, декстраны).

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

полисахари́ды высокомолекулярные углеводы, образованные остатками моносахаридов или их производных. Присутствуют во всех организмах, играют важную биологическую роль. Гликоген и крахмал – основные энергетические резервы клеток растений, грибов и животных. Целлюлоза и хитин – опорные полисахариды клеточных стенок растений и грибов; из хитина состоит наружный скелет членистоногих. Полисахариды образуют сложные соединения с белками (гликопротеиды) и липидами (гликолипиды), обеспечивающие межклеточные взаимодействия, иммунные реакции организма и др.

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

Глюкоза

Глюкоза

Глюкоза

Glucose

 

Глюкоза – это самый простой из углеводов, который принадлежит к моносахаридам. Наряду с липидами, глюкоза является одним из предпочтительных источников энергии в организме в виде углеводов. Глюкоза содержится в крови, лимфе, мозге, сердечной и скелетных мышцах.

Свободная глюкоза используется организмом для биосинтеза других сахаров. Она является структурным компонентом многих других важных веществ — целлюлозы, крахмала, гликозидов и др. В организме человека за счет окисления высвобождается в среднем 60-70% химической энергии, которая необходима для энергообеспечения различных процессов жизнедеятельности. Глюкоза участвует во многих реакциях обмена веществ в организме и занимает центральное место в углеводном обмене. Основной запасной углевод организма – гликоген, молекула которого построена из соединенных между собой остатков глюкозы. Если в клетке имеется избыток глюкозы, тогда она присоединяется к концам цепи гликогена, если же возникает потребность организма в глюкозе – она отщепляется от гликогена. Эти реакции относятся к механизмам запасания и использования энергии, необходимой для жизнедеятельности организма.

В то же время, хотя глюкоза очень важна для организма, потреблять ее лучше всего в меру. Уровень глюкозы в крови, который выше или ниже физиологической нормы может иметь серьезные последствия для здоровья человека. Концентрация глюкозы в организме регулируется гормонами и центральной нервной системой.

Поджелудочная железа, которая вырабатывает гормоны, включая инсулин, является неотъемлемым участником метаболизма глюкозы. Когда мы едим, поджелудочная железа высвобождает инсулин, который справляется с повышением уровня сахара в крови.

Поддержка уровня глюкозы в пределах нормальных значений является важной частью эффективного функционирования нашего организма. Регулярно измеряя уровень глюкозы в крови, можно узнать, когда уровень сахара в крови значительно превышает физиологическую норму или наоборот слишком низок, что впоследствии может вызвать определенные симптомы и серьезные проблемы в организме человека. Определение уровня глюкозы проводится при профилактическом обследовании пациентов без установленного диагноза диабета, так как данное заболевание может начинаться с незаметных симптомов для пациента.Людям с избыточным весом ы ожирением, а также в возрасте после 45 лет рекомендуется ежегодно делать анализ крови на глюкозу. 

Определение уровня глюкозы особенно важно для людей с диабетом 1 и 2 типа. Регулярное измерение уровня глюкозы является одним из способов, с помощью которого люди с диабетом могут больше узнать о своем состоянии, понять как различные продукты, лекарства влияют на течение диабета, и принимать важные решения о дозировке лекарств, физических упражнений, диете. Также при беременности может развиваться диабет, который обычно проходит после рождения ребенка.

В определенных случаях высокий уровень глюкозы в крови может быть признаком почечной недостаточности, гормональным расстройством или синдромом Кушинга, который возникает, когда тело человека вырабатывает слишком много кортизола.

По возможности необходимо поддерживать уровень глюкозы в пределах физиологической нормы. Высокий уровень глюкозы в крови в течении длительного времени может привести к долгосрочным осложнениям, таким как: болезнь сердца, проблемы со зрением, влияние на сосуды, проблема с суставами, болезнь почек, если вовремя не проводить соответствующее лечение.

Регулярный мониторинг и контроль уровня глюкозы в крови может помочь улучшить состояние здоровья человека.

 

Подготовка пациентов согласно общих правил

 

Ограничения:

Необходимо заранее (по согласованию с лечащим врачом) прекратить прием препаратов, которые могут исказить результат исследования. Ложное повышение результатов вызывают: кофеин, глюкокортикоиды, эстрогены. Ложное снижение: салицилаты, сахароснижающие препараты, инсулин, амфетамин, антигистаминные препараты, анаболические стероиды.

 

Материал: сыворотка крови

 

Транспортная среда: вакутайнер с фторидом натрия с/без гелевой фазы, объемом 2 или 4 мл

 

Стабильность пробы:

• 24 часа при температуре +2 — + 8⁰С
• Рекомендуется проводить исследования на свежесобранном биологическом материале

 

Метод: колориметрический

 

Анализатор: Bio Chem FC-200

 

Тест—система: Glucose, Bio Systems S. A., (Испания)

 

Референсные значения (норма):

Возрастная группа	Нормативные значения, ммоль/л
новорожденные – 18 лет	3,3 – 5,6
19 лет и старше	4,1 – 6,2

 

 

Основные показания для назначения анализа:

• Диагностика повышенного и пониженного уровня сахара в крови
• Ожирение (в том числе и у детей)
• мониторинг диабета
• патологии печени, надпочечников, щитовидной железы
• профилактические осмотры

 

Интерпретация результатов:

Увеличение концентрации:

• сахарный диабет 1 и 2 типа
• инфаркт миокарда
• муковисцидоз
• гипертиреоз
• хронические заболевания печени и почек
• панкреатит или воспаление поджелудочной железы, опухоли поджелудочной железы
• стресс, курение, неправильное питание

Снижение концентрации:

• болезни поджелудочной железы (гиперплазия, аденома)
• гипотериоз
• болезни печени (гепатит, рак)
• злоупотребление алкоголем
• отравления мышьяком или передозировки некоторых медицинских препаратов
• хирургические вмешательства на желудочно-кишечном тракте
• голодание, чрезмерная физическая нагрузка

— гликогенозы — Биохимия

Гликогеновые болезни – это наследственные заболевания, обусловленные недостаточностью каких-либо ферментов, отвечающих за метаболизм гликогена. Могут быть нарушены обе стороны обмена: как синтез гликогена, так и его распад. Средняя частота встречаемости составляет 1:40000.

Гликогенозы

Синдром гликогеноза возникает в результате дефекта фермента синтеза или мобилизации гликогена, что приводит к накоплению или изменению структуры гликогена в разных тканях, чаще в печени и мышцах. Следует отметить, что при гликогенозах количество гликогена не всегда изменено, изменения могут быть только в структуре его молекулы.

Всего известно 12 типов гликогенозов. По патогенетическому признаку гликогенозы делят:

• печеночные – 0, I, III, IV, VI, VIII, IX, Х, ХI типов,
• мышечные – V и VII типов,
• смешанные – II типа.

Печеночные гликогенозы

Самый частый гликогеноз I типа или болезнь фон Гирке (частота 1 : 50000-100000 новорожденных) обусловлен аутосомно-рецессивным дефектом глюкозо-6-фосфатазы. Из-за того, что этот фермент есть только в печени и почках, преимущественно страдают эти органы, и болезнь носит еще одно название – гепаторенальный гликогеноз. Даже у новорожденных детей наблюдаются гепатомегалия и нефромегалия, обусловленные накоплением гликогена не только в цитоплазме, но и в ядрах клеток. Кроме этого, активируется синтез липидов с возникновением стеатоза печени. Так как фермент необходим для дефосфорилирования глюкозо-6-фосфата с последующим выходом глюкозы в кровь, у больных отмечается гипогликемия и, как следствие, ацетонемия, метаболический ацидоз, ацетонурия.

Гликогеноз III типа или болезнь Форбса-Кори или лимит-декстриноз – это аутосомно-рецессивный дефект амило-α1,6-глюкозидазы, «деветвящего» фермента, гидролизующего α1,6-гликозидную связь. Болезнь имеет более доброкачественное течение, и частота ее составляет примерно 25% от всех гликогенозов. Для больных характерна гепатомегалия, умеренная задержка физического развития, в подростковом возрасте возможна небольшая миопатия.

При гликогенозе IV типа (болезнь Андерсена, 1% всех гликогенозов), связанного с дефектом ветвящего фермента, образуется гликоген с малым количеством ветвлений, что резко уменьшает скорость гликогенолиза.

Гликогеноз VI типа (болезнь Херса, 25% всех гликогенозов), связан с дефицитом печеночной фосфорилазы гликогена. При этом отсутствует мобилизация гликогена, развивается гепатомегалия и гипогликемия.

Мышечные гликогенозы

Для этой группы гликогенозов характерны изменения ферментов мышечной ткани. Это приводит к нарушению энергообеспечения мышц при физической нагрузке, к болям в мышцах, судорогам.

Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля) – отсутствие мышечной фосфорилазы. При тяжелой мышечной нагрузке возникают судороги, миоглобинурия, хотя легкая работа не вызывает каких-либо проблем.

Схематичное расположение дефектных ферментов при различных гликогенозах

Смешанные гликогенозы

Эти заболевания касаются и печени, и мышц, и других органов.

Гликогеноз II типа (болезнь Помпе, 10% всех гликогенозов) – поражаются все гликогенсодержащие клетки из-за отсутствия лизосомальной (кислой) α-1,4-глюкозидазы, поэтому данная болезнь относится к лизосомным болезням накопления. Происходит накопление гликогена в лизосомах и в цитоплазме. Заболевание составляет почти 10% всех гликогенозов и является наиболее злокачественным. Больные при отсутствии лечения умирают в раннем возрасте из-за кардиомегалии и тяжелой сердечной недостаточности.

Агликогенозы

Агликогенозы – состояния, связанные с отсутствием гликогена. В качестве примера агликогеноза можно привести наследственный аутосомно-рецессивный дефицит гликоген-синтазы. Симптомами является резкая гипогликемия натощак, особенно утром, появляется рвота, судороги, потеря сознания. В результате гипогликемии наблюдается задержка психомоторного развития, умственная отсталость. Болезнь несмертельна при адекватном лечении (частое кормление), хотя и опасна.

Glycogen Primer: что это такое и что он означает для вашей производительности

Возможно, вы слышали, как ваши приятели по верховой езде бормотали что-то о замене запасов гликогена, набивая себе лицо поездкой для пиццы личного размера. Итак, что такое гликоген и почему он важен? Во-первых, важно понять взаимосвязь между углеводами, глюкозой и гликогеном:

Углеводы

Углеводы также могут называться сахаридами и представляют собой группу органических молекул, которая включает сахара, крахмалы и целлюлозу (1).Они могут состоять из нескольких молекул сахаридов, связанных вместе (полисахариды), двух молекул сахаридов (дисахаридов) или одной молекулы сахарида (моносахарида).

Глюкоза

Моносахариды и дисахариды также могут называться сахарами. Глюкоза (сахар в крови) — важный моносахарид, обеспечивающий энергию для мышечных сокращений (1). Глюкоза хранится в нашем организме в виде особого полисахарида, называемого гликогеном.

Гликоген

Многие молекулы глюкозы связаны вместе, образуя гликоген, который хранится в наших мышцах и печени (1).Гликоген расщепляется на отдельные молекулы глюкозы в мышечных клетках, когда это необходимо для производства энергии.

Гликоген — это, по сути, запасенный углевод, и, как мы знаем, углеводы в качестве субстрата для упражнений на выносливость очень важны. Гликоген в основном хранится в наших мышечных волокнах и печени (1) и легко доступен для использования во время упражнений.

Несколько важных ранних исследований заложили основу того, почему гликоген так важен. Эти исследования показали, что:

• Гликоген в мышцах систематически истощался во время тяжелых (77 процентов V02 max) упражнений (2).
• Содержание гликогена было близко к нулю во время истощения (2).
• Время работы до изнеможения напрямую связано с начальными запасами гликогена в задействованных мышцах (3).

Эти результаты были подтверждены и подтверждены многими соответствующими исследованиями (4,11,12). Понятно, что гликоген важен, и количество гликогена, которое у вас есть, также важно.

Нормальный, здоровый мужчина весом 70 кг, соблюдающий высокоуглеводную диету, может иметь около 600 г (2400 калорий) углеводов, хранящихся в виде гликогена в мышцах, плюс еще 90 г в печени (5,6,7).Сравните это с примерно 10 г углеводов в кровотоке (5,6,7), и вы быстро поймете, почему гликоген жизненно важен как источник углеводов во время упражнений.

Гликоген перед тренировкой

Диета с высоким содержанием углеводов — ключ к поддержанию и максимальному увеличению запасов гликогена (5,6,7). Это довольно просто, чтобы запасать углеводы, вам нужно сначала съесть углеводы.

Есть несколько более сложных стратегий для максимизации запасов гликогена, таких как загрузка углеводов или периодизация углеводов, которые включают в себя изменение потребления углеводов определенным образом, но будет легче следовать более простой стратегии.

Простейшая стратегия — придерживаться высокоуглеводной диеты, которая отражает энергетические потребности ваших тренировок или гонок. Сообщения в блоге: Достаточно ли вы заправляетесь на велосипеде? и «3 стратегии похудания» и «Остаться стройным» содержат более конкретные диетические рекомендации.

Гликоген во время упражнения

После того, как вы начнете кататься или участвовать в гонках, ваши запасы гликогена будут израсходованы, особенно в течение первого часа тренировки и во время упражнений с более высокой интенсивностью (1). Вы не будете восполнять запасы гликогена во время езды, а скорее будете все больше полагаться на глюкозу в крови и свободные жирные кислоты на более поздних этапах более длительной поездки или гонки (10).

Опять же, см. Достаточно ли вы заправляетесь на велосипеде? для получения подробных рекомендаций по питанию, но имейте в виду, что после того, как вы начали тренироваться, гликоген, с которым вы начали, — это все, с чем вам нужно работать, дополнительные потребности в углеводах должны быть удовлетворены с помощью питания на велосипеде.

Гликоген после тренировки

Замена запасов гликогена должна быть одной из ваших основных задач сразу после поездки или гонки:

• Было показано, что хроническое истощение гликогена отрицательно сказывается на производительности во время тяжелых тренировок (9).
• Скорость замещения гликогена наиболее высока сразу после тренировки после приема пищи с высоким содержанием углеводов (8).
• Уровни гликогена должны вернуться к нормальным уровням примерно через 24 часа, если вы после поездки едите богатую углеводами пищу и продолжаете потреблять большое количество углеводов с другими приемами пищи (8).

Для того, чтобы ваши запасы гликогена вернулись к нормальному уровню к следующей тренировке, ешьте пищу с высоким содержанием углеводов сразу после тренировки и продолжайте есть углеводы как часть своего обычного приема пищи.

Сводка

• Гликоген — это запасной углевод, который в основном присутствует в наших мышцах (1,5,6,7).
• На результативность в упражнениях на выносливость влияет начальный уровень гликогена (2,3,5,6,7,11).
• Гликоген является ограниченным ресурсом после начала тренировки (5,6,7).
• Замена запасов гликогена после тренировки необходима для поддержания работоспособности во время повседневных тренировок и гонок (9, 11).
• Гликоген заменяется быстрее всего сразу после тренировки (8).
• Для полного восстановления уровня гликогена требуется около 24 часов, если принять во внимание прием пищи с высоким содержанием углеводов после тренировки и постоянную диету с высоким содержанием углеводов (1,8,12)

Физическое питание — очень сложная тема, но базовое понимание того, что нужно вашему организму для выполнения упражнений, является важным инструментом, если вы серьезно относитесь к совершенствованию в велоспорте или в любом спортивном начинании.

Болезнь Макардла | Сидарс-Синай

Не то, что вы ищете?

Что такое болезнь Макардла?

Болезнь Макардла — редкая мышца беспорядок.При этом заболевании мышечные клетки не могут расщеплять сложный сахар, называемый гликоген. Это часть группы болезней, называемых болезнями накопления гликогена. Другой Название болезни Макардла — болезнь накопления гликогена 5 типа (GSD 5 или GSD V).

Ваши клетки используют простой сахар, называется глюкоза, для энергии. Когда вы едите, ваша пищеварительная система посылает большое количество из глюкоза в кровь. Это повышает уровень глюкозы в крови.Ваше тело удаляет это дополнительная глюкоза из крови для стабилизации уровня глюкозы в крови. Тогда твое тело превращает лишнюю глюкозу в гликоген. Он хранит его в печени, мышцах и Другие места в теле. Гликоген — это форма хранения энергии.

Когда вы какое-то время не ели, уровень глюкозы в крови начинает падать. Это говорит вашему организму начать использовать часть гликогена, накопленного ранее.В гликоген расщепляется на глюкозу, так что ваше тело имеет постоянный запас.

Ваши мышцы нуждаются в постоянном снабжении глюкозы, чтобы продолжать хорошо работать. При болезни Макардла мышцы не могут сломаться в накопил гликоген. Это потому, что важным веществом, необходимым для этого процесса, является отсутствует в ваших мышечных клетках. Это означает, что ваши мышцы не могут использовать накопленный гликоген. к получить необходимую им глюкозу.Основное недостающее вещество в ваших мышцах — это фермент. называется миофосфорилаза. Фермент — это вещество, которое помогает ускорить химические реакции в организме.

Это может затруднить вам упражнения без усталости и боли в мышцах. В большинстве случаев симптомы из эта проблема со здоровьем появляется к 15 годам.

Что вызывает болезнь Макардла?

Болезнь Макардла передается по наследству болезнь.Это результат изменений (мутаций) гена фермента мышечной ткани. фосфорилаза. Ваши мышечные клетки не могут производить этот фермент. Поэтому они не могут сломаться гликоген в глюкозу. Вашим мышцам нужна глюкоза, чтобы работать лучше всего.

Изменение гена, вызывающее Макардл болезнь часто передается от родителей к ребенку. Обычно у вас есть пара генов (По 1 от каждого родителя) для каждого вещества, производимого вашим телом. В большинстве случаев человек с Болезнь Макардла должна иметь 2 копии мутировавшего гена.Это рецессивный наследства.

Лицо, имеющее только 1 копию мутировавший ген может иметь некоторые симптомы болезни Макардла.

Каковы симптомы болезни Макардла?

Болезнь Макардла вызывает рост мышц симптомы. Как правило, вам может быть трудно заниматься спортом, не чувствуя усталости. Ты может обнаружить, что этого не происходит при мягкой ходьбе.Но у вас могут быть проблемы с интенсивные упражнения продолжительностью более нескольких минут. Вы можете заметить, что после короткого отдыхать вы чувствуете «второе дыхание», которое позволяет вам снова тренироваться. Эти симптомы могут варьироваться в зависимости от интенсивность. Некоторые общие симптомы болезни Макардла:

• Лучше выполнять аэробные упражнения через 8-10 минут (явление второго ветра)
• Коричневато-красная моча, особенно после периодов активности
• Легкая утомляемость во время активности, скованность или слабость вскоре после начала упражнения
• Спазмы в мышцах
• Мышечная боль
• Устойчивая (постоянная) слабость в бедро или другие мышцы.Это случается у небольшой части людей с состояние.

В большинстве случаев люди замечают эти симптомы до 15 лет. Часто люди предполагают, что это «боли роста». или по какой-то другой причине. У разных людей могут быть симптомы разной степени тяжести. Ты может даже заметить, что симптомы кажутся хуже или лучше в разное время.

Как диагностируется болезнь Макардла?

Ваш поставщик медицинских услуг в первую очередь берет анамнез.Они спрашивают о ваших недавних симптомах, прошлых состояниях здоровья, а также история здоровья вашей семьи. Обычно они проводят тщательный медицинский осмотр, включая тесты. из ваша мышечная сила. Они могут проверить вашу выносливость или способность к длительным упражнениям. Некоторые диагностические тесты включают:

• Анализы крови для проверки мышц ферменты, такие как креатинкиназа
• ДНК-анализы крови известного Макардла мутации болезней
• Электромиография для измерения электрическая активность мышц
• Тест с физической нагрузкой для предплечья
• МРТ ваших мышц
• Биопсия мышцы для исследования мышцы клетки для накопления гликогена
• Анализы мочи на миоглобин, который затемняет мочу

Сначала вы можете увидеть свой основной поставщик медицинских услуг, который затем может направить вас к специалисту, например к неврологу.В то время как симптомы часто появляются в детстве, болезнь Макардла встречается редко. Некоторые люди с в состояние не получают диагноз до более позднего возраста.

Как лечится болезнь Макардла?

Нет лекарства от Макардла болезнь. Но вы можете использовать определенные диеты и стратегии упражнений, чтобы контролировать эта проблема.Хорошо продуманный режим упражнений с низкой или умеренной нагрузкой может помочь вашему телу получить в максимально из вашей способности использовать глюкозу. Очень важно работать со своим поставщик медицинских услуг, чтобы создать этот план. Чрезмерное выполнение упражнений может нанести вред мышцам и почки у людей с болезнью Макардла. Вы можете работать со своей медицинской бригадой к составьте лучший план ухода в вашей ситуации. Некоторые методы лечения, используемые для лечения Макардла болезни бывают:

• Тщательное внимание к богатой диете в углеводах
• Креатиновые добавки
• Еда или питье в предписанном количестве сахарозы перед тренировкой
• Назначенные умеренные аэробные упражнения план
• Другие лекарства, такие как АПФ ингибиторы

Людям с болезнью Макардла необходимо вместе со своей командой по уходу разработайте безопасный план упражнений.Для дополнительной информации а также поддержки, вы также можете поговорить с командой о генетическом консультировании.

Основные сведения о болезни Макардла

• Болезнь Макардла (GSD 5) — редкое, генетическое нарушение мышц. Это наследственное заболевание.
• Это тип хранилища гликогена. болезнь. Это происходит из-за нехватки ключевого вещества, которое мышцам необходимо сломать. понижает уровень гликогена до сахара (глюкозы) для получения энергии.
• Состояние вызывает усталость и мышечные боли во время упражнений.
• Заболевание может привести к потемнению мочи. Тяжелая неконтролируемая болезнь Макардла может вызвать опасные для жизни проблемы с почками.
• Вы можете работать со своей бригадой по уходу, чтобы составьте план диеты и физических упражнений, который поможет вам контролировать болезнь Макардла и ее осложнения.

Следующие шаги

Советы, которые помогут вам получить максимальную пользу от визита к врачу:

• Знайте причину вашего визита и то, что вы хотите.
• Перед визитом запишите вопросы, на которые хотите получить ответы.
• Возьмите с собой кого-нибудь, кто поможет вам задать вопросы и вспомнить, что вы лечите. провайдер вам говорит.
• Во время визита запишите название нового диагноза и любые новые лекарства, методы лечения, или тесты. Также запишите все новые инструкции, которые дает вам ваш провайдер.
• Узнайте, почему прописано новое лекарство или лечение и как они вам помогут. Также знать, каковы побочные эффекты.
• Спросите, можно ли вылечить ваше состояние другими способами.
• Знайте, почему рекомендуется тест или процедура и что могут означать результаты.
• Знайте, чего ожидать, если вы не примете лекарство, не пройдете тест или процедуру.
• Если у вас назначена повторная встреча, запишите дату, время и цель для этого визит.
• Узнайте, как вы можете связаться с вашим лечащим врачом, если у вас возникнут вопросы.

Медицинский обозреватель: Джозеф Кампеллон, доктор медицины

Медицинский обозреватель: Раймонд Кент Терли BSN MSN RN

Медицинский обозреватель: Раймонд Кент Терли BSN MSN RN

© 2000-2021 Компания StayWell, LLC.Все права защищены. Эта информация не предназначена для замены профессиональной медицинской помощи. Всегда следуйте инструкциям лечащего врача.

Не то, что вы ищете?

Болезнь накопления гликогена (GSD)

Типы болезни накопления гликогена

Существует не менее 10 различных типов GSD. Типы разделены на группы в зависимости от того, какой фермент отсутствует. Наиболее распространенными формами GSD являются типы I (один), III (три) и IV (четыре).Примерно один из 20 000 человек страдает той или иной формой GSD.

GSD I, также известная как болезнь фон Гирке. : результат недостатка фермента глюкозо-6-фосфатазы.

GSD III, также известная как болезнь Кори. : результат нехватки фермента, расщепляющего ответвления. Это заставляет организм формировать молекулы гликогена, которые имеют аномальную структуру, которая предотвращает расщепление гликогена на свободную глюкозу.

GSD IV, также известный как амилопектиноз : В тканях нет повышенного количества гликогена.Вместо этого гликоген, который накапливается в тканях, имеет очень длинные внешние ответвления. У этого типа GSD отсутствует фермент ветвления. Считается, что этот аномальный гликоген стимулирует иммунную систему. В результате возникает сильное рубцевание (цирроз) печени, а также других органов, таких как мышцы и сердце.

Причины болезни накопления гликогена

Когда глюкоза превращается в гликоген, на каждом этапе требуется другой фермент. Если один из этих ферментов неисправен (ненормально) и не может завершить свой этап, процесс останавливается.Эти дефекты ферментов вызывают болезни накопления гликогена.

GSD передается от семьи (генетически) и возникает из-за унаследованного изменения генов от обоих родителей. Обычно у нас есть две копии каждого гена. Чтобы у людей была GSD, обе их генные копии не должны работать должным образом. Когда люди являются носителями, это означает, что только один из их генов не работает должным образом. Если оба родителя несут дефектный ген, это:

• Вероятность того, что у их ребенка разовьется заболевание, составляет 25 процентов

• 50-процентная вероятность того, что их ребенок получит изменение гена от одного из родителей, что означает, что у ребенка не будут проявляться симптомы заболевания, но он является «носителем»

• 25-процентная вероятность того, что у их ребенка будет две рабочие копии, но не будет GSD

Признаки и симптомы

Симптомы зависят от фермента, который отсутствует.Обычно они возникают в результате накопления гликогена или невозможности производить глюкозу, когда это необходимо. Поскольку GSD возникает в основном в мышцах и печени, в этих областях проявляется больше всего симптомов.

Симптомы могут включать:

• Слабый рост
• Мышечные судороги
• Низкий уровень сахара в крови
• Сильно увеличенная печень
• Вздутие живота
• Аномальный анализ крови

Возраст появления симптомов и степень их тяжести зависит от типа GSD.У детей с GSD I редко развивается цирроз (заболевание печени), но у них повышен риск развития опухолей печени.

В некотором смысле GSD III является более мягкой версией GSD I. Это также очень редкая причина печеночной недостаточности, но может вызывать фиброз (раннее рубцевание печени, которое может быть вызвано восстановительной реакцией на травму, инфекцию). или воспаление). GSD II — это мышечное заболевание, которое не влияет на печень.

Болезнь накопления гликогена IV вызывает цирроз; это также может вызвать дисфункцию сердца или мышц.Часто у младенцев, рожденных с GSD IV, диагностируют увеличенную печень и неспособность развиваться в течение первого года жизни. У них к 3-5 годам развивается цирроз печени.

Лечение болезни накопления гликогена (GSD)

Лечение зависит от типа GSD. Некоторые типы GSD не поддаются лечению; другие довольно легко контролировать, устраняя симптомы.

Пациенты, которые поддаются лечению, должны тщательно соблюдать специальную диету.

• Частые приемы пищи с высоким содержанием углеводов в течение дня .Некоторым детям ежедневное употребление нескольких небольших приемов пищи, богатых сахаром и крахмалом, помогает предотвратить снижение уровня сахара в крови.
• Кукурузный крахмал . Некоторым маленьким детям давать сырой кукурузный крахмал каждые четыре-шесть часов, в том числе в ночное время, также может помочь предотвратить снижение уровня сахара в крови. Врач знал бы, сколько кукурузного крахмала понадобится ребенку.
• Непрерывное ночное кормление . Некоторым детям потребуется специальный зонд для кормления, помещенный в желудок для поддержания уровня глюкозы в крови.Затем через зонд для кормления подают смесь с высокой концентрацией глюкозы. Это помогает контролировать уровень сахара в крови.
• Лекарство: GSD вызывает накопление мочевой кислоты (отходы жизнедеятельности) в организме. Это накопление мочевой кислоты может вызвать подагру (болезненное воспаление суставов) и камни в почках. Часто необходимы лекарства.

При некоторых типах этого заболевания детям необходимо ограничить количество физических упражнений, чтобы уменьшить мышечные спазмы.

Долгосрочная перспектива

Некоторые типы GSD нельзя вылечить, в то время как другие довольно легко контролировать, устраняя симптомы.Пациенты с излечимой GSD очень хорошо себя чувствуют, если уровень глюкозы в крови поддерживается в пределах нормы. Поддержание здорового уровня глюкозы в крови может обратить все признаки этого заболевания, позволяя ребенку прожить долгую жизнь.

В более тяжелых случаях GSD могут возникнуть инфекции и другие осложнения. К ним относятся печеночная, сердечная и дыхательная недостаточность. В случае печеночной недостаточности единственным вариантом является трансплантация печени. Трансплантаты оказались эффективными в обращении симптомов GSD.

Sweet! Как гликоген связан с выделением тепла в жировых клетках

Люди носят с собой, часто в большом количестве, по крайней мере два вида жировой ткани: белую и коричневую. Белые жировые клетки — это, по сути, инертные контейнеры для энергии, хранящейся в виде одной большой маслянистой капли. Клетки коричневого жира более сложны, они содержат множество капель меньшего размера, перемешанные с митохондриями темного цвета — клеточными органеллами, которые придают им цвет и являются «двигателями», преобразующими липидные капли в тепло и энергию.

У некоторых людей также есть «бежевые» жировые клетки, коричневые клетки, находящиеся в белом жире, которые можно активировать для сжигания энергии.

В последние годы были предприняты большие усилия по поиску способов увеличения активности коричневых или бежевых жировых клеток, чтобы заставить жировые клетки, известные как адипоциты, сжигать энергию и генерировать тепло в процессе, называемом термогенезом, как средство лечения ожирения. , диабет 2 типа и другие состояния.

Но терапевтический потенциал бурого жира — и, возможно, бежевых жировых клеток — ограничен сложностью вовлеченных в него процессов.Только в 2009 году было подтверждено существование активных коричневых жировых клеток у здоровых взрослых; ранее считалось, что они встречаются только у новорожденных.

В новом исследовании, опубликованном в Интернете 27 октября 2021 года в журнале Nature , международная группа исследователей под руководством старшего автора Алан Салтиэль, доктор философии, директор Института диабета и метаболического здоровья при Медицинской школе Университета Калифорнии в Сан-Диего , опишите, как расход энергии и выработка тепла регулируются при ожирении посредством ранее неизвестного клеточного пути.

Человеческое тело расщепляет потребляемые углеводы на сахар, называемый глюкозой, который является основным источником топлива для клеток. Ненужная глюкоза упаковывается и хранится в виде гликогена в клетках печени и скелетных мышц, где ее можно извлечь и быстро использовать для внезапных энергетических потребностей или для поддержания уровня сахара в крови.

В отличие от мышц и печени, роль гликогена в жире оставалась загадкой. Исследователи обнаружили, что гликоген делает гораздо больше, чем просто хранит энергию в жировых клетках.Он дает сигнал, который существенно влияет на то, как обрабатывается энергия.

В этом «неожиданном открытии» Салтьель и его коллеги сообщают, что потемнение жировых клеток зависит от их способности производить и затем разрушать гликоген. Оборот гликогена посылает сигнал о том, что для клетки безопасно «отсоединить» производство АТФ, молекулы, которая обеспечивает энергию, которая питает большинство клеточных процессов.

«Разъединение — это способ выработки тепла, помогающий сбалансировать энергию.Таким образом, этот путь гарантирует, что это могут делать только жировые клетки с достаточным запасом энергии для выработки тепла », — сказал Салтиель.

Резкое увеличение распространенности ожирения во всем мире — 650 миллионов человек или 13 процентов, утроение с 1975 года — подчеркнуло важность понимания того, как человеческое тело уравновешивает потребление и расход энергии.

Гликоген регулирует и способствует метаболизму жиров: чем выше его уровень, тем устойчивее метаболические процессы, значительно быстрее сжигается жир, что приводит к потере веса у тучных мышей.Было обнаружено, что у людей количество генов, участвующих в этих сложных процессах, ниже у пациентов, страдающих ожирением или склонных к увеличению веса, что позволяет предположить, что путь гликогена необходим в жировых клетках для сжигания лишнего веса. Новые результаты, пишут авторы, предполагают, что регулирование метаболизма гликогена в жировых клетках может предоставить новые подходы к потере веса и общему улучшению метаболического здоровья.

Соавторы: Омер Кейнан, Джозеф М. Валентайн, Шеннон М. Рейли, Мохаммад Абу-Одех, Джулия Х.Делука, Беньямин Дадпи, Лесли Чо и Остин Пэн — все в Калифорнийском университете в Сан-Диего; Хаопэн Сяо и Эдвард Т. Чоучани, Институт рака Дана-Фарбер и Гарвардский университет; Сушил К. Махата, VA San Diego Healthcare System и Калифорнийский университет в Сан-Диего; Рут Т. Ю, Ян Дай, Майкл Даунс и Рональд М. Эванс, Институт Солка; Кристофер Лиддл, Сиднейский университет, Австралия; Олдонс Дж. Лусис, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе; Маркку Лааксо, Университет Восточной Финляндии; и Микаэль Райден, Каролинский институт.

Финансирование этого исследования было частично предоставлено Национальными институтами здравоохранения (гранты 1R01 DK117850, 1R01 HL147883, F32DK124947, DK057978, DK120480, R01DK117551, R01DK125820, R01DK07695, Американская ассоциация диабета) 19-PDF-177, 1-19-JDF-012) Программа Клаудии Адамс Барр, Фонд семьи Лавин и Национальный онкологический центр.

Болезнь накопления гликогена (GSD) | Детская больница Филадельфии

Болезнь накопления гликогена (GSD) — это редкое нарушение обмена веществ, при котором организм не может должным образом накапливать или расщеплять гликоген, одну из форм сахара или глюкозы. GSD поражает печень, мышцы и другие участки тела в зависимости от конкретного типа.

Клеткам организма для функционирования необходим постоянный запас топлива в виде простого сахара, называемого глюкозой. Пища, которую мы едим, разбита на различные питательные компоненты, включая глюкозу.Избыточная глюкоза, которая не нужна сразу, откладывается в виде гликогена в печени и мышечных клетках, чтобы использовать их позже. Когда организму требуется больше энергии, ферменты расщепляют гликоген на глюкозу, этот процесс называется метаболизмом гликогена или гликогенолизом.

У детей с GSD отсутствует один из нескольких ферментов, расщепляющих гликоген, и гликоген может накапливаться в печени, вызывая проблемы в печени, мышцах или других частях тела. Когда дефицит ферментов поражает печень, это приводит к снижению уровня глюкозы в крови (также называемому гипогликемией) во время голодания (между приемами пищи или ночью).

GSD является наследственным, то есть передается от родителей к детям. Для большинства типов GSD оба родителя являются незатронутыми носителями, то есть они несут одну копию гена с ошибкой, которая может вызвать GSD в паре с нормальной копией гена. Когда оба родителя передают ребенку ген с ошибкой, у ребенка нет нормальной копии этого гена, и поэтому у него развивается GSD. В большинстве случаев диагноз GSD ставится в течение первого года жизни, но в некоторых случаях диагноз может быть поставлен только в более позднем детстве.

Нарушения накопления гликогена встречаются примерно у одного из 20 000–25 000 новорожденных.

Для обработки гликогена в организме используется множество различных ферментов. В результате существует несколько типов GSD.

Один тип болезни накопления гликогена, тип II (болезнь Помпе), является частью группы скрининга новорожденных во многих штатах. Этот тип GSD не вызывает гипогликемии. Если он будет обнаружен в крови ребенка, его направят в педиатрическую больницу, например, в Детскую больницу Филадельфии, где есть опыт ухода за младенцами с редкими заболеваниями.

Проявления GSD часто выглядят как другие проблемы со здоровьем и могут включать:

• плохой рост
• низкий уровень глюкозы в крови (гипогликемия)
• увеличенная печень (может проявляться вздутием живота)
• отклонения от нормы анализов крови
• низкий мышечный тонус
• Боль в мышцах и спазмы при физической нагрузке
• слишком много кислоты в крови (ацидоз)
• усталость

Тщательный медицинский анамнез также может заставить врача заподозрить GSD, поскольку он передается по наследству.Другие диагностические тесты могут включать:

• Анализы крови для проверки уровня глюкозы в крови и работы печени, почек и мышц
• УЗИ брюшной полости, чтобы узнать, увеличена ли печень
• Биопсия ткани для исследования образца ткани мышцы или печени для измерения уровня гликогена или ферментов
• генетическое тестирование, которое может подтвердить GSD

Каждый тип GSD основан на определенном ферменте или наборе ферментов, участвующих в хранении или распаде гликогена.GSD в основном поражает печень и мышцы, но некоторые типы вызывают проблемы и в других частях тела. Типы GSD (с их альтернативными названиями) и части тела, на которые они влияют больше всего, включают:

• тип 0 (болезнь Льюиса) — печень
• тип I (болезнь фон Гирке) Тип Ia — печень, почки, кишечник; Тип Ib — печень, почки, кишечник, клетки крови
• тип II (болезнь Помпе) — мышцы, сердце, печень, нервная система, сосуды
• тип III (болезнь Форбса-Кори) — печень, сердце, скелетные мышцы, клетки крови
• тип IV (болезнь Андерсена) — печень, мозг, сердце, мышцы, кожа, нервная система
• тип V (болезнь Макардла) — скелетные мышцы
• тип VI (болезнь Герса) — печень, клетки крови
• тип VII (болезнь Таруи) — скелетные мышцы, клетки крови
• тип IX (дефицит фосфорилазкиназы) — печень
• тип XI (синдром Фанкони-Бикеля) — печень, почки, кишечник

Наиболее распространенными типами GSD являются типы I, II, III и IV, на которые приходится почти 90% всех случаев.Считается, что около 25% пациентов с GSD имеют тип I. GSD типов VI и IX могут иметь очень легкие симптомы и могут быть недооценены или не диагностированы до взрослого возраста.

В настоящее время лекарства от GSD не существует. Лечение будет зависеть от типа GSD у вашего ребенка; однако общая цель — поддерживать надлежащий уровень глюкозы в крови, чтобы у клеток было топливо, необходимое для предотвращения долгосрочных осложнений.

В Детской больнице Филадельфии дети с типами 0, Ia, Ib, III, VI и IX находятся в специальной клинике по лечению гликогеновых болезней Отделения эндокринологии и диабета, так как у этих детей будет низкий уровень сахара в крови, который необходимо снизить. удалось.Дети с другими типами наблюдаются в Центре лизосомных болезней накопления CHOP, который входит в программу метаболических заболеваний.

До начала 1980-х годов у детей с GSD было мало вариантов лечения, и ни один из них не помогал. Затем было обнаружено, что регулярное употребление сырого кукурузного крахмала в течение дня помогает этим детям поддерживать стабильный безопасный уровень глюкозы. Кукурузный крахмал — сложный углевод, который трудно переваривать организмом; поэтому он действует как медленно высвобождаемый углевод и поддерживает нормальный уровень глюкозы в крови в течение более длительного периода времени, чем большинство углеводов в пище.

Терапия кукурузным крахмалом сочетается с частым приемом пищи (прием пищи каждые два-четыре часа) диетой, ограничивающей сахарозу (столовый сахар), фруктозу (сахар, содержащийся во фруктах) и лактозу (только для людей с GSD I). Обычно это означает отказ от фруктов, сока, молока или сладостей (печенье, торты, конфеты, мороженое и т. Д.), Потому что эти сахара в конечном итоге в виде гликогена попадают в печень. Младенцев нужно кормить каждые два часа. Те, кто не находится на грудном вскармливании, должны принимать безлактозные смеси.

Некоторые виды GSD требуют диеты с высоким содержанием белка.Добавки кальция, витамина D и железа могут быть рекомендованы, чтобы избежать дефицита.

Детям необходимо часто проверять уровень глюкозы в крови в течение дня, чтобы убедиться, что у них нет гипогликемии, что может быть опасно. Некоторым детям, особенно младенцам, может потребоваться ночное кормление для поддержания безопасного уровня глюкозы в крови. У этих детей гастростомическая трубка, часто называемая g-трубкой, помещается в желудок, чтобы облегчить ночное кормление с помощью насоса непрерывного действия.

Детям могут быть назначены лекарства для лечения побочных эффектов GSD.К ним относятся:

• Аллопуринол, лекарство, способное снижать уровень мочевой кислоты в крови, может быть полезным для контроля симптомов подагрического артрита в подростковом возрасте у пациентов с GSD I.
• Могут быть назначены лекарства для снижения уровня липидов и предотвращения и / или лечения заболеваний почек.
• Колониестимулирующий фактор гранулоцитов человека (GCSF) может использоваться для лечения рецидивирующих инфекций у пациентов с GSD типа Ib.

При определенных типах GSD дети должны ограничивать количество упражнений, чтобы уменьшить мышечные спазмы.

Прогноз зависит от типа GSD и пораженных органов. Благодаря последним достижениям в терапии, лечение стало эффективным в борьбе с болезнями накопления гликогена, которые поражают печень.

У детей может быть увеличенная печень, но по мере роста и увеличения объема печени их выступающий живот будет менее заметен.

Другие осложнения включают доброкачественные (доброкачественные) опухоли печени, рубцевание (цирроз) печени и, если уровень липидов остается высоким, образование жировых наростов на коже, называемых ксантомами.

Чтобы справиться с осложнениями, детей с GSD должен осматривать врач, разбирающийся в GSD, каждые три-шесть месяцев. Анализ крови нужен каждые полгода. Раз в год им нужно делать УЗИ почек и печени.

Генетическое консультирование рекомендуется пострадавшим и их семьям.

Исследования в области заместительной ферментной терапии и генной терапии являются многообещающими и могут улучшить перспективы на будущее. CHOP станет площадкой для предстоящих клинических испытаний генной терапии для типов I и III.В GSD Clinic будет дополнительная информация.

Контроль гликогенсинтазы млекопитающих с помощью киназы PAS

Аннотация

Регулирование метаболизма гликогена имеет решающее значение для поддержания гомеостаза глюкозы и энергии у млекопитающих. Гликогенсинтаза, фермент, ответственный за производство гликогена, регулируется многосайтовым фосфорилированием у дрожжей и млекопитающих. Ранее мы идентифицировали киназу PAS как физиологический регулятор гликогенсинтазы в Saccharomyces cerevisiae .Здесь мы приводим доказательства того, что киназа PAS является важным регулятором гликогенсинтазы млекопитающих. Гликогенсинтаза эффективно фосфорилируется PAS-киназой in vitro по Ser-640, известному регуляторному фосфозиту. Для эффективного фосфорилирования требуется область киназы PAS вне каталитического домена. Эта область, по-видимому, опосредует прямое взаимодействие между гликогенсинтазой и киназой PAS, тем самым направляя активность киназы конкретно на этот субстрат. Это взаимодействие регулируется доменом PAS киназы PAS, что повышает вероятность того, что это взаимодействие (и событие фосфорилирования) модулируется состоянием клеточного метаболизма.Этот режим регуляции обеспечивает механизм метаболического статуса, напрямую влияющий на решение клетки о том, хранить или использовать доступную энергию.

Гликоген, большой разветвленный полимер глюкозы, действует как резерв углерода и энергии в различных организмах. У млекопитающих наиболее важные запасы находятся в печени и скелетных мышцах (1). Гликоген печени необходим для эффективного буфера уровня глюкозы в крови во время голодания, тогда как мышечный гликоген в основном используется локально в качестве топлива для сокращения мышц (2).Нарушение регуляции метаболизма гликогена вовлечено в развитие многих заболеваний, включая сахарный диабет 2 типа (3, 4).

Синтез гликогена в первую очередь контролируется посредством регуляции фермента гликогенсинтазы, который катализирует синтез гликогена в массе (5-7). Мышечная изоформа гликогенсинтазы инактивируется обратимым фосфорилированием, которое происходит в девяти различных участках внутри фермента, но полная активность может быть восстановлена ​​в присутствии аллостерического активатора, глюкозо-6-фосфата (G6P) (8-10).В гликогенсинтазе мышц кролика, наиболее охарактеризованной форме фермента, сайты фосфорилирования сгруппированы на N- и C-концах (рис. 6, который опубликован в качестве дополнительной информации на веб-сайте PNAS). N-концевые сайты Ser-7 (сайт 2) и Ser-10 (сайт 2a) и C-концевые сайты Ser-640 (сайт 3a) и Ser-644 (сайт 3b), по-видимому, являются наиболее важными регуляторными сайтами ( 11–13). Киназа фосфорилазы и казеинкиназа I, вероятно, являются физиологическими киназами для Ser-7 и Ser-10 соответственно (12, 13).Киназа-3 гликогенсинтазы (GSK-3) фосфорилирует С-концевые регуляторные сайты и, in vitro, , катализирует последовательное фосфорилирование сайтов 4, 3c, 3b и 3a (14, 15). GSK-3, однако, не единственная киназа, которая фосфорилирует C-концевые регуляторные сайты, и, как описано ниже, GSK-3-независимые механизмы также должны существовать. Гликогенсинтаза, экспрессируемая в клетках COS или фибробластах Rat1, может быть эффективно фосфорилирована и инактивирована, даже если Ser-7 и Ser-10 мутированы в аланин, а мотив узнавания GSK-3 нарушен заменами серина на аланин в сайтах 3c, 4 , и / или 5 (16).Эти замены серина на аланин блокируют GSK-3-опосредованное фосфорилирование важных регуляторных сайтов Ser-640 и Ser-644. Тот факт, что мутантный фермент все еще может фосфорилироваться по Ser-640 и / или Ser-644, предполагает, что должны существовать киназы Ser-640 и / или Ser-644, отличные от GSK-3. С тех пор мы очистили специфическую киназу Ser-640 и показали, что этот препарат содержит член семейства тирозин-фосфорилированных и регулируемых киназ с двойной специфичностью (DYRK), DYRK1A, и белок с повторяющимся доменом WD-40, Han11 (17). .

Гликогенсинтаза из почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae регулируется путем фосфорилирования аналогично ферменту млекопитающих (18, 19). Недавно мы идентифицировали пару родственных протеинкиназ, которые генетически необходимы для поддержания нормальных запасов гликогена в S. cerevisiae (20). Эти киназы, названные PSK1 и PSK2, являются членами семейства серин / треониновых киназ, содержащих домен PAS. Это семейство включает гены ортологичных PAS-киназ (PASK) мух, мышей и человека (21, 22).PAS-домен PASK, по-видимому, выполняет регуляторную функцию, поскольку удаление или инактивация этого домена увеличивает киназную активность по отношению ко всем изученным субстратам (21, 23). Домены PAS часто связывают низкомолекулярные лиганды или кофакторы [такие как гем, флавинмононуклеотид или диоксин (24)], которые выполняют регуляторные роли для функции домена PAS. ЯМР-анализ домена PASK PAS показывает, что он также способен связывать специфические небольшие лиганды, которые вызывают конформационные изменения в домене PAS (23).Считается, что аналогичные конформационные изменения модулируют активность гистидинкиназы в хорошо изученном датчике кислорода FixL / FixJ у Rhizobia sp. (25). Была предложена модель, согласно которой домен PAS PASK будет связывать некоторый лиганд, возможно, небольшой метаболит, тем самым регулируя активность киназы (26).

Генетический и протеомный скрининг с использованием дрожжевого PASK идентифицировал ряд субстратов и показал участие этой киназы в регуляции углеводного метаболизма и трансляции (20). Мы обнаружили, что штамм дрожжей, лишенный генов PSK1, и PSK2, , накапливает примерно 5-10-кратный избыток гликогена по сравнению со штаммом дикого типа.Мы также показали, что дрожжевой PASK фосфорилирует гликогенсинтазу in vitro и что штаммы, лишенные генов PASK, обладают повышенной активностью гликогенсинтазы, что согласуется с нарушенной способностью фосфорилировать гликогенсинтазу in vivo (20). Поскольку синтез и трансляция гликогена являются двумя процессами, которые жестко регулируются в ответ на доступность питательных веществ, и поскольку домены PAS часто участвуют в метаболическом восприятии, была предложена роль PASK в клеточном ответе на метаболический статус.Действительно, недавно было продемонстрировано, что PASK млекопитающих играет роль в клеточном ответе на питательные вещества. Каталитическая активность PASK в β-клетках островков поджелудочной железы быстро увеличивается в ответ на добавление глюкозы, и PASK требуется для чувствительной к глюкозе экспрессии некоторых генов β-клеток, включая препроинсулин (27).

В настоящей работе мы предоставляем дополнительные доказательства роли PASK млекопитающих в метаболическом контроле, вовлекая этот фермент в контроль активности гликогенсинтазы.Рекомбинантный человеческий PASK (hPASK) фосфорилирует очищенную мышечную гликогенсинтазу, вызывая устойчивую инактивацию. Кроме того, hPASK напрямую взаимодействует с гликогенсинтазой, когда экспрессируется в культивируемых клетках, и это взаимодействие и фосфорилирование гликогенсинтазы человеческим PASK (hPASK) ингибируются гликогеном. Мы предполагаем, что PASK является регулятором синтеза гликогена у млекопитающих.

Материалы и методы

Выделение ферментов. Очистка G6P-независимой формы (I-форма) и G6P-зависимой формы (D-форма) гликогенсинтазы мышц кролика. В значительной степени дефосфорилированная (I-форма) и фосфорилированная (D-форма) гликогенсинтаза получали из скелетных мышц кролика, как описано de Paoli-Roach et al. (28).

Экспрессия и очистка полноразмерной и усеченной hPASK. Экспрессия и очистка Δ955 и полноразмерной hPASK описаны в ссылке. 21. Вариант Δ444 hPASK экспрессировали и очищали идентично. Короче говоря, hPASK с меткой His ₆ экспрессировали в клетках Sf-9 с использованием рекомбинантного аденовируса и очищали с помощью хроматографии Ni-NTA и MonoQ.

Экспрессия и очистка DYRK2. DYRK2 человека был экспрессирован в Escherichia coli в виде слитого белка глутатион S -трансфераза из вектора pGEX-4T1 (Amersham Biosciences, теперь GE Healthcare) и очищен над глутатион-сефарозой, как описано в исх.17.

Фосфорилирование и инактивация гликоген-синтазы. Рекомбинантный hPASK (≈0,15 мкг) инкубировали в течение 30 минут при 30 ° C с 200 мкМ АТФ / 5 мМ MgCl ₂ /1 мМ DTT / 50 мМ Tris · HCl, pH 7,4, чтобы обеспечить автофосфорилирование и активацию hPASK. Были организованы повторяющиеся реакции, одна реакция получала [γ- ³² P] АТФ (3000–4000 дпм / пмоль), а другая — немеченый АТФ. Затем добавляли очищенную гликоген-синтазу мышц кролика (2 мкг, I-форма), доведя конечный инкубационный объем до 50 мкл.Конечная концентрация гликогенсинтазы составляла ≈0,5 мкМ, а концентрация hPASK составляла ≈20 пМ. Через определенные промежутки времени аликвоты по 5 мкл смешивали либо со 160 мкл стоп-смеси [50 мМ Трис · HCl / 25 мМ KF / 20 мМ ЭДТА / 1 мМ DTT / 1% (вес / объем) гликогена, pH 7,8]) в случай реакций с немеченым АТФ или с 20 мкл буфера для образцов SDS-PAGE, содержащего 20 мМ ЭДТА, для реакций с [γ- ³² P] АТФ. Аликвоты (30 мкл) из реакций, завершенных стоп-смесью, анализировали на активность гликогенсинтазы, как описано (11), как в присутствии, так и в отсутствие G6P.Стехиометрию фосфорилирования определяли анализом SDS / PAGE реакций, завершенных буфером для образцов SDS / PAGE. Полосу, соответствующую гликогенсинтазе, вырезали из геля, и включенную радиоактивность определяли с помощью жидкостного сцинтилляционного счетчика.

Фосфорилирование гликоген-синтазы и уридин-цитидинкиназы 2 (UCK2) с помощью hPASK и мутантов укорочения Δ955-hPASK и Δ444-hPASK в присутствии и отсутствии гликогена и фосфорилирование гистона и картирование сайта фосфорилирования. Фосфорилирование гликогенсинтазы и UCK2 проводили по существу, как описано выше, за исключением того, что все реакции содержали [γ- ³² P] АТФ и были остановлены добавлением буфера для образца SDS / PAGE. UCK2 и гликогенсинтаза использовали в реакции фосфорилирования в концентрации 0,5 мкМ, а hPASK и усеченные мутанты Δ444 и Δ955 присутствовали в концентрации 20 мкМ. Фосфорилирование с помощью DYRK2 проводили, как описано в ссылке. 17, за исключением того, что концентрация гликогенсинтазы составляла 0.5 мкМ. Гликоген печени кролика, если он присутствует, добавляли из водного раствора в указанных концентрациях (см. Фиг. 5). Степень фосфорилирования определяли анализом высушенных гелей с использованием устройства для формирования изображений Bio-Rad GS-250 Molecular Imager.

Для фосфорилирования гистонов использовали гистон типа III (Sigma) в концентрации 0,3 мг / мл, и реакции останавливали нанесением аликвот на фосфоцеллюлозную бумагу P-81 (Whatman) и промывкой 1% (об. / Об.) Фосфорной кислотой. . Бланковые реакции, не содержащие гистона, включали в контроль аутофосфорилирования hPASK.Бумаги сушили под нагревательной лампой, и включение ³² P определяли жидкостным сцинтилляционным счетом. Фосфорилированный остаток гликогенсинтазы идентифицировали, как описано в ссылке. 20. Идентификация пептидов масс-спектрометрией была подтверждена автоматическим секвенированием по Эдману.

Результаты

PASK фосфорилирует и инактивирует мышечную изоформу гликоген-синтазы. Мы недавно идентифицировали гликогенсинтазу как субстрат фосфорилирования для PASK у почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae (20).Это открытие побудило нас задуматься о том, является ли гликогенсинтаза млекопитающих также физиологическим субстратом hPASK. Гликогенсинтаза в мышцах ингибируется фосфорилированием, но активируется связыванием аллостерического активатора G6P. G6P мало влияет на каталитическую скорость дефосфорилированной гликогенсинтазы, но добавление достаточного количества G6P может преодолеть инактивирующие эффекты фосфорилирования и восстановить почти полную активность фосфорилированного фермента. Активность гликогенсинтазы, измеренная в отсутствие G6P, относительно активности, измеренной в присутствии этого соединения, называется соотношением активностей и служит показателем состояния фосфорилирования фермента.Фосфорилированные и дефосфорилированные формы гликогенсинтазы были названы D- и I-формами соответственно (6).

Гликогенсинтаза была очищена из скелетных мышц кролика в виде D-формы или I-формы. Этот белок инкубировали с [γ- ³² P] АТФ с добавлением или без добавления рекомбинантного hPASK. Обнаружено фосфорилирование I-формы, но не D-формы (рис. 1 A ). D-форма сильно фосфорилируется по известным регуляторным участкам (коэффициент активности ≤0.1), что указывает на то, что hPASK, вероятно, фосфорилирует физиологически релевантный сайт в гликогенсинтазе, доступный в I-форме, но уже занятый в D-форме.

Рисунок 1.

hPASK фосфорилирует гликогенсинтазу (GS) в мышцах кролика по Ser-640. ( A ) I-форму (дефосфорилированную) или D-форму (фосфорилированную) гликогенсинтазы, очищенную из мышц кролика, инкубировали с [γ- ³² P] АТФ и hPASK или буфером в течение 30 минут при 30 ° C.Реакции подвергали SDS / PAGE с последующим окрашиванием бриллиантовым синим кумасси ( Left ) или гель сушили и подвергали авторадиографии ( Right ). ( B ) hPASK инкубировали с [γ- ³² P] АТФ и буфером, гликогенсинтазой дикого типа или гликогенсинтазой S640A в течение 30 минут при 30 ° C. Гликогенсинтаза была экспрессирована и очищена из рекомбинантной E. coli . Реакции подвергали SDS / PAGE с последующим окрашиванием бриллиантовым синим кумасси ( Left ) или гель сушили и подвергали авторадиографии ( Right ).( C ) I-форма гликогенсинтазы подвергалась фосфорилированию с помощью hPASK (белые и темные кружки) или буфера (белые и темные квадраты) в присутствии АТФ. В указанное время образцы подвергали SDS / PAGE для определения стехиометрии фосфорилирования (светлые символы) и анализа активности гликогенсинтазы (закрашенные символы).

Чтобы определить, какой сайт (ы) в гликогенсинтазе фосфорилировался, мы фосфорилировали I-форму гликогенсинтазы с помощью hPASK.Мы подвергли фосфорилированный белок трипсинолизу в геле с последующей масс-спектрометрией MALDI. Мы обнаружили массу, соответствующую фосфорилированной форме пептида, содержащего остатки 638–649 гликогенсинтазы. Этот пептид содержит два потенциальных сайта фосфорилирования, Ser-640 и Ser-644. Чтобы определить, какой из этих сайтов фосфорилируется hPASK, мы генерировали мутации серина в аланин в обоих сайтах с помощью мутагенеза на основе ПЦР. Эти мутанты и белок дикого типа были экспрессированы и очищены из E.coli . Мутация S644A не влияла на hPASK-зависимое фосфорилирование (данные не показаны). Мутация S640A, однако, значительно снижает фосфорилирование гликогенсинтазы с помощью hPASK, хотя некоторое остаточное фосфорилирование остается (рис. 1 B ). ). Чтобы еще раз подтвердить, что Ser-640 является основным сайтом фосфорилирования, мы использовали фосфоспецифическое антитело, которое специфически распознает гликогенсинтазу, фосфорилированную по этому остатку. Очищенную гликогенсинтазу (I-форму) инкубировали с hPASK или без нее.Продукты реакции разделяли с помощью SDS / PAGE и анализировали иммуноблоттингом с использованием фосфоспецифических антител или антител к общему белку гликогенсинтазы (рис. 7, который опубликован в качестве дополнительной информации на веб-сайте PNAS). Как и ожидалось, было показано, что hPASK фосфорилирует Ser-640. Эти данные дополнительно подтверждаются анализом hPASK-фосфорилированной гликоген-синтазы путем расщепления цианогенбромидом (рис. 8, который опубликован в качестве дополнительной информации на веб-сайте PNAS).

Чтобы лучше количественно оценить фосфорилирование гликогенсинтазы с помощью hPASK и определить влияние этого фосфорилирования на активность фермента, мы провели следующий эксперимент.Очищенную I-форму гликогенсинтазы инкубировали только с АТФ или с АТФ плюс hPASK. Параллельные инкубации проводили с использованием [γ- ³² P] АТФ для определения стехиометрии фосфорилирования или немеченого АТФ для определения отношения активности гликогенсинтазы –G6P к + G6P после фосфорилирования. Через определенные промежутки времени аликвоты удаляли и разделяли на геле SDS / PAGE для определения стехиометрии фосфорилирования или использовали в анализе гликогенсинтазы. После 120 мин инкубации hPASK катализировал устойчивую инактивацию гликогенсинтазы при включении ≈2 моль фосфата на моль гликогенсинтазы (рис.1 С ). Низкий уровень фосфорилирования гликогенсинтазы, наблюдаемый в отсутствие добавленной hPASK, не влиял на активность и является результатом следового загрязнения ферментного препарата киназой фосфорилазы (29).

Для эффективного фосфорилирования субстратов требуется конец hPASK N. Было показано, что делеция N-концевой некаталитической области, включая домен PAS, значительно увеличивает активность hPASK в отношении нефизиологических пептидных субстратов (21, 23).Соответственно, мы наблюдали, что такая делеция (Δ955) вызвала существенно повышенную активность hPASK по отношению к гистону, нефизиологическому субстрату hPASK (рис. 2 A ). Неожиданно оказалось, что с гликогенсинтазой в качестве субстрата мутант Δ955 проявил существенно сниженную киназную активность (рис. 2 B ). Точно так же фосфорилирование человеческого белка UCK2, недавно идентифицированного субстрата hPASK (B.P. и S.L. McKnight, личное сообщение), было значительно более эффективным при использовании полноразмерного белка по сравнению с мутантом Δ955 (рис.2 С ). Мы предположили, что, хотя домен PAS явно ингибирует каталитическую активность, может существовать некоторая область N-конца hPASK, которая необходима для эффективного фосфорилирования определенных субстратов. Чтобы проверить эту гипотезу, мы сконструировали мутант с усечением Δ444, в котором отсутствует домен PAS, но сохраняется остальная часть N-концевой последовательности. Мутант Δ444 был более активен в отношении гликогенсинтазы и UCK2, чем конструкция Δ955, что согласуется с наличием положительной регуляторной последовательности.Мутант Δ444 также был более активен в отношении гистона, чем полноразмерный hPASK, как и ожидалось из-за потери домена PAS. Мы интерпретируем этот результат как подразумевающий, что средняя область hPASK, область между остатками 444 и 955, необходима для эффективного фосфорилирования некоторых субстратов, таких как гликогенсинтаза и UCK2, но не важна для фосфорилирования других. Эта область не содержит ранее распознанных структурных или функциональных доменов или последовательностей. Интересно отметить, что фосфорилирование всех нефизиологических субстратов, которые мы тестировали на сегодняшний день, не зависит от этой регуляторной области.

Рис. 2.

Для фосфорилирования гликогенсинтазы необходим средний участок hPASK. Гистон (тип III) ( A ), I-форма мышечной гликогенсинтазы кролика ( B ) или UCK2 ( C ) подвергали фосфорилированию в присутствии [γ- ³² P] АТФ диким -типа hPASK, hPASK ΔN955 или hPASK ΔN444.После инкубации в течение указанного времени образцы подвергали SDS / PAGE и авторадиографию использовали для определения стехиометрии фосфорилирования.

Взаимодействие hPASK / гликоген-синтазы происходит в клетках и отрицательно регулируется доменом PAS. Наблюдение, что для эффективного фосфорилирования гликогенсинтазы и UCK2 необходима средняя область hPASK, привело нас к предположению о роли этой области в распознавании и связывании субстрата.Чтобы решить эту проблему, мы ввели hPASK с меткой V5, мышечную гликогенсинтазу дикого типа или и то, и другое в клетки HEK293 путем котрансфекции. Клетки культивировали в течение дополнительных 24 часов с последующим лизисом и иммунопреципитацией антителом против V5. Как показано на рис. 3, hPASK эффективно коиммунопреципитирует гликогенсинтазу.

Инжир.3.

hPASK и гликогенсинтаза (GS) взаимодействуют в культивируемых клетках. Клетки HEK293 трансфицировали, как указано, векторами на основе CMV, кодирующими hPASK дикого типа с V5-меткой (дорожки 1 и 3) или LacZ (дорожка 2) и либо пустой вектор (дорожка 1), либо гликоген-синтазу (дорожки 2 и 3). Через 24 часа клетки собирали и подвергали иммунопреципитации (IP) антителом α-V5. Иммунопреципитаты ( A и C ) и неочищенный лизат ( B ) анализировали вестерн-блоттингом с антителом к ​​α-гликогенсинтазе ( A и B ) или антителом α-V5 ( C ).

Один описанный домен в N-концевой некаталитической области hPASK — это домен PAS, который, как было показано, ингибирует активность киназы (21, 23). Мы стремились определить влияние этого домена на взаимодействие между hPASK и гликогенсинтазой в клетках. Мы функционально устранили эту область двумя способами. Сначала мы использовали мутант с делецией Δ444, как описано. Во-вторых, мы создали трехточечный мутант hPASK (LGY155–157EDI), который разрушает складку домена PAS (C.Амезкуа и К. Гарднер, личное сообщение). Устранение функции домена PAS любым способом вызывает заметное усиление взаимодействия между hPASK и гликогенсинтазой (рис. 4). Таким образом, оказывается, что помимо ингибирования активности киназы, домен PAS также ингибирует связывание гликогенсинтазы с помощью hPASK.

Инжир.4.

Взаимодействие с гликогенсинтазой (GS) ингибируется доменом hPASK PAS. Клетки HEK293 трансфицировали, как указано, векторами на основе CMV, кодирующими hPASK K1028R с меткой V5 (в данном анализе ведет себя как дикий тип) (дорожки 1 и 3), LacZ (дорожка 2), hPASKΔN444 (дорожка 4) или hPASK LGY155– 157EDI (дорожка 5) и либо пустой вектор (дорожка 1), либо гликогенсинтаза (дорожки 2–5). Через 24 часа клетки собирали и подвергали иммунопреципитации (IP) антителом α-V5. Иммунопреципитаты ( A и C ) и неочищенный лизат ( B ) анализировали вестерн-блоттингом с антителом к ​​α-гликогенсинтазе ( A и B ) или антителом α-V5 ( C ).

Гликоген ингибирует фосфорилирование гликоген-синтазы с помощью hPASK. Мы отметили, что, хотя очищенная мышечная гликогенсинтаза кролика была отличным субстратом для hPASK, мы не смогли достичь стехиометрического фосфорилирования рекомбинантной мышечной гликогенсинтазы, экспрессированной в E. coli (данные не показаны). Среди других отличий гликогенсинтаза, очищенная из E. coli , содержит значительное количество гликогена, тогда как фермент, очищенный из мышц кролика, имеет минимальное содержание гликогена.Мы предположили, что этот гликоген может нарушать способность hPASK фосфорилировать гликогенсинтазу. Чтобы определить, ингибирует ли гликоген фосфорилирование рекомбинантной гликогенсинтазы с помощью hPASK, мы титровали гликоген в очищенном препарате мышечного фермента кролика и измеряли его влияние на фосфорилирование. Добавление гликогена сильно ингибировало активность hPASK в отношении гликогенсинтазы в мышцах кролика (рис. 5 A ), но мало влиял на фосфорилирование другого известного субстрата hPASK, белка UCK2 человека (рис.5 В ). Ингибирование гликогеном происходило при низкой концентрации (полумаксимальный эффект при ≈35 мкг / мл гликогена) и достигал плато ≈65% ингибирования. Добавление более высоких концентраций гликогена, до> 12 мг / мл, не увеличивало степень ингибирования.

Рис. 5.

Фосфорилирование гликогенсинтазы с помощью hPASK специфически ингибируется гликогеном.( A ) Гликогенсинтаза I-формы из мышц кролика подвергалась фосфорилированию в присутствии [γ- ³² P] АТФ с помощью hPASK дикого типа, hPASK ΔN955 или hPASK ΔN444, или DYRK2 в присутствии указаны концентрации гликогена. После инкубации в течение 30 минут при 30 ° C образцы подвергали SDS / PAGE и авторадиографию использовали для определения стехиометрии фосфорилирования. ( B ) То же, что и в A , но с UCK2 в качестве подложки.

Гликогенсинтаза, как известно, связывает гликоген, и нам не удалось обнаружить взаимодействие между hPASK и гликогеном.Поэтому мы пришли к выводу, что ингибирующие эффекты гликогена, вероятно, возникают благодаря его взаимодействию с гликогенсинтазой. Простейшим объяснением могло бы быть то, что гликоген блокирует основной сайт фосфорилирования для hPASK, Ser-640. Однако мы обнаружили, что рекомбинантный DYRK2, который также фосфорилирует Ser-640, был нечувствителен к присутствию гликогена (рис. 4 A ). Кроме того, мутант с делецией Δ955, который также преимущественно фосфорилирует Ser-640, также нечувствителен к гликогену (рис.5 А ). Напротив, мутант с делецией Δ444 hPASK, который сохраняет среднюю область, так же чувствителен к гликогену, как и белок дикого типа (рис. 5 A ). Таким образом, гликоген ингибирует фосфорилирование гликогенсинтазы с помощью hPASK, но не за счет прямого перекрытия основного сайта фосфорилирования. Кроме того, этому ингибированию подвержены только варианты hPASK, которые содержат интактную среднюю область и, таким образом, способны к стабильному взаимодействию с гликогенсинтазой.

Мы отметили, что после 48 часов культивирования взаимодействие, наблюдаемое между гликогенсинтазой и hPASK, было значительно снижено, а через 72 часа полностью отсутствовало. При экспрессии каталитически неактивной гликогенсинтазы (точечный мутант P479Q) (30) снижения взаимодействия с hPASK с течением времени не наблюдалось (данные не показаны). Одна интерпретация этих данных заключается в том, что взаимодействие между hPASK и гликогенсинтазой негативно регулируется гликогеном. По мере увеличения времени культивирования увеличивалось и накопление гликогена, что приводило к снижению взаимодействия hPASK / гликогенсинтазы.С каталитически неактивной гликогенсинтазой гликоген не образуется, и взаимодействие между hPASK и гликогенсинтазой остается неизменным.

Обсуждение

Мы определили гликогенсинтазу как эффективный субстрат фосфорилирования hPASK in vitro . Мы полагаем, что следующие доказательства также подтверждают роль hPASK в прямом фосфорилировании гликогенсинтазы in vivo . Во-первых, вся регуляторная система в высшей степени консервативна.Гликогенсинтаза и механизм, с помощью которого она регулируется, сохраняются от дрожжей до человека (18, 31). PASK аналогичным образом консервативен, и генетические эксперименты показали, что PASK является физиологическим регулятором гликогенсинтазы и накопления гликогена в S. cerevisiae (20, 21). Интересно отметить, что точный сайт PASK-зависимого фосфорилирования сходен, но не идентичен в гликогенсинтазе дрожжей и млекопитающих. PASK млекопитающих фосфорилирует гликогенсинтазу по Ser-640, но дрожжевой PASK фосфорилирует гликогенсинтазу по сайту, аналогичному Ser-644, с четырьмя С-концевыми остатками (20).Как будет обсуждаться ниже, это открытие предполагает, что основная детерминанта субстратной специфичности не содержится в остатках, непосредственно окружающих сайт фосфорилирования.

Во-вторых, hPASK фосфорилирует гликогенсинтазу в первую очередь по Ser-640, вызывая почти полную инактивацию. Этот сайт был идентифицирован как один из наиболее важных эндогенных сайтов регуляторного фосфорилирования в гликогенсинтазе млекопитающих (16, 32). GSK-3 уже давно участвует в ступенчатом фосфорилировании четырех сайтов на С-конце гликогенсинтазы (10, 33, 34).Хотя GSK-3 явно является физиологической киназой для С-конца гликогенсинтазы, было продемонстрировано, что GSK-3 не требуется для фосфорилирования Ser-640 в некоторых типах клеток (11). Мы предполагаем, что hPASK — это еще одна киназа Ser-640, которая реагирует на альтернативные стимулы. В отличие от GSK-3, активность hPASK, как было показано, не зависит от инсулина и, вероятно, регулируется более прямым метаболическим сигналом (27).

В-третьих, мы продемонстрировали, что hPASK специфически взаимодействует с гликогенсинтазой в культивируемых клетках.Идея существования такого взаимодействия возникла, когда мы наблюдали, что мутант hPASK (Δ955), лишенный некаталитического N-конца, неспособен эффективно фосфорилировать гликогенсинтазу. Мы предположили, что должна существовать область N-конца hPASK, которая действует, чтобы способствовать активности киназы, возможно, посредством прямого взаимодействия с гликогенсинтазой. Действительно, мы обнаружили, что средняя область hPASK (остатки 444–955) необходима для эффективного фосфорилирования гликогенсинтазы in vitro и для взаимодействия с гликогенсинтазой в клетках.Этой области hPASK ранее не приписывалась никакая функция. Хотя средняя область hPASK требуется для эффективного фосфорилирования гликогенсинтазы и другого возможного физиологического субстрата (UCK2), она не требуется для фосфорилирования общих нефизиологических субстратов, таких как гистоны и синтетические пептиды. Мы предлагаем модель, в которой средняя область hPASK напрямую взаимодействует с гликогенсинтазой, тем самым целенаправленно направляя активность киназы на субстрат. Подобная нацеливающая на субстрат область была обнаружена во многих протеинкиназах (35–38).

В-четвертых, регулируется взаимодействие между средней областью hPASK и гликогенсинтазой. Мы продемонстрировали, что по крайней мере два фактора играют основную роль в контроле физического взаимодействия между hPASK и гликогенсинтазой. Домен PAS киназы PAS играет отрицательную роль в регуляции этого взаимодействия. Если домен PAS удален или разрушен, hPASK более стабильно связывается с гликогенсинтазой. Функция домена PAS обычно контролируется метаболическим статусом клетки-хозяина, как предполагалось для домена PASK PAS (27).Это наблюдение поднимает интригующую возможность того, что взаимодействие hPASK-гликогенсинтазы регулируется метаболическим статусом клетки, тем самым обеспечивая дополнительный уровень метаболической регуляции синтеза гликогена.

Гликоген негативно регулирует взаимодействие hPASK-гликогенсинтазы, что поначалу может показаться нелогичным: гликоген, таким образом, будет стимулировать свой собственный непрерывный синтез. Однако возможно, что этот механизм существует для пространственной координации синтеза гликогена.Становится все более очевидным, что гликоген синтезируется в клетках по высокоорганизованной пространственной структуре (39). Возможно, одна из функций hPASK — поддерживать свободную, нелокализованную гликогенсинтазу в фосфорилированной неактивной форме до тех пор, пока она не будет локализована должным образом в существующей, должным образом организованной частице гликогена. Важно отметить, что гликоген не влияет на способность DYRK, другой киназы Ser-640, фосфорилировать гликогенсинтазу, а также гликоген не влияет на способность hPASK фосфорилировать другие субстраты, включая UCK2, для эффективного фосфорилирования которого требуется hPASK средний регион.Эти данные убедительно свидетельствуют о том, что средняя область hPASK играет важную роль в нацеливании каталитической активности hPASK на специфические субстраты внутри клетки.

Таким образом, мы показали, что гликогенсинтаза эффективно фосфорилируется с помощью hPASK in vitro . Это событие фосфорилирования и взаимодействие между двумя белками в клетках зависят от области hPASK между его регуляторным доменом PAS и каталитическим доменом серин / треонинкиназы. Это взаимодействие негативно регулируется функцией домена PAS и гликогеном.hPASK недавно был вовлечен в чувствительную к глюкозе и чувствительную к глюкозе транскрипцию в β-клетках поджелудочной железы. Возможно, что передача сигналов глюкозы с помощью hPASK влияет на метаболизм гликогена in vivo . Если это так, PASK будет включать систему метаболического контроля использования и хранения глюкозы в клетках млекопитающих.

Благодарности

Мы благодарим Джона Лоуренса (Университет Вирджинии, Шарлоттсвилл) за щедрое предоставление антител к гликогенсинтазе из мышц кролика и Стивена Л.Макнайту и Джанет Э. Линдсли за полезные обсуждения. Эта работа была поддержана стипендией Фонда Сары и Фрэнка Макнайтов, Программой стипендиатов Сирла (обе для J.R.), а также грантами Национальных институтов здравоохранения DK27221 (для P.J.R.) и DK036569 (для A.d.P.-R.).

Сноски

• ↵ ¶ Кому следует направлять корреспонденцию: E-mail: rutter biochem.utah.edu.

• ↵ † Текущий адрес: Департамент биохимии и питания Университета Де-Мойна, Де-Мойн, IA 50312.

• Вклад авторов: W.A.W., P.J.R. и J.R., разработанные исследования; W.A.W., A.V.S. и J.R. проводили исследования; A.V.S., B.P. и A.d.P.-R. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; W.A.W., P.J.R. и J.Р. проанализировал данные; и W.A.W. и J.R. написали статью.

• Заявление о конфликте интересов: о конфликте интересов не сообщалось.

• Сокращения: ПАСК, киназа ПАСК; hPASK, человеческий ПАСК; G6P, глюкозо-6-фосфат; D-форма, G6P-зависимая форма; I-форма, G6P-независимая форма; DYRK, тирозинфосфорилированная и регулируемая киназа с двойной специфичностью; ГСК-3; киназа-3 гликогенсинтазы; UCK2, уридинцитидинкиназа 2.

• Авторские права © 2005, Национальная академия наук

Болезнь Андерсена (GSD IV) — NORD (Национальная организация редких заболеваний)

УЧЕБНИКИ

Behrman RE, et al., Eds. Учебник педиатрии Нельсона. 16-е изд. Филадельфия, Пенсильвания: W.B. Компания Сондерс; 2000: 407, 410, 1879-80.

Fauci AS, et al., Eds. Принципы внутренней медицины Харрисона. 14-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc.; 1998: 2178, 2181, 2478.

Adams RD, et al., Eds. Принципы неврологии. 6-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc.; 1997: 407-08, 410, 1884.

Scriver CR, et al., Eds. Метаболические и молекулярные основы наследственного заболевания. 7-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc.; 1995: 850-51.

Buyse ML. Энциклопедия врожденных пороков. Довер, Массачусетс: Научные публикации Блэквелл, Инк; 1990: 799-80.

СТАТЬИ В ЖУРНАЛЕ

Cox PM, et al. Ранний отек плода и дегенерация мышц у братьев и сестер из-за нового варианта гликогеноза IV типа.Am J Med Genet. 1999; 86: 187-93.

Чан Ю.Дж. и др. Болезнь накопления гликогена типа IV: отчет о болезни. Чунг Хуа И Сюэ Ца Чжи (Тайбэй). 1999; 62: 743-47.

Шен Дж. И др. Пренатальная диагностика болезни накопления гликогена IV типа с использованием анализа мутаций ДНК на основе ПЦР. Prenat Diagn. 1999; 19: 837-39.

Matern D, et al. Трансплантация печени при болезни накопления гликогена I, III и IV типов. Eur J Pediatr. 1999; 158: S43-S48.

Bao Y, et al. Печеночные и нервно-мышечные формы болезни накопления гликогена IV типа, вызванной мутациями в одном и том же гене гликоген-ветвящего фермента.J Clin Invest. 1996; 97: 941-48.

Tang TT, et al. Гипотония и кардиомиопатия новорожденных, вторичная по отношению к гликогенозу IV типа. Acta Neuropathol (Berl). 1994; 87: 531-36.

Starzl TE, et al. Химеризм после трансплантации печени при болезни накопления гликогена IV типа и болезни Гоше 1 типа. New Eng J Med. 1993; 328: 745-49.

Bruno C, et al. Дефицит гликоген-ветвящего фермента при болезни тела взрослых, связанных с полиглюкозаном. Энн Нейрол. 1993; 33: 88-93.

Селби Р. и др. Трансплантация печени при болезни накопления гликогена IV типа.New Eng J Med. 1991; 324: 39-42.

Lossos A, et al. Наследственная дисфункция ферментов ветвления при заболевании тела взрослых полиглюкозаном: возможная метаболическая причина у двух пациентов. Энн Нейрол. 1991; 30: 655-62.

Браун Б.И. и др. Активность ветвящихся ферментов культивируемых амниоцитов и ворсинок хориона: пренатальное тестирование на болезнь накопления гликогена IV типа. Am J Hum Genet. 1989; 44: 378-81.

Шин Ю.С. и др. Фермент ветвления в эритроцитах: выявление гомозигот и гетерозигот гликогеноза IV типа.J Inherit Metab Dis. 1988; 11 (приложение 2): 252-54.

Servidei S, et al. Тяжелая кардиопатия при недостаточности ферментов ветвления. J Pediatr. 1987; 111: 51-56.

Guerra AS, et al. Юношеский вариант гликогеноза IV (болезнь Андерсена). Eur J Pediatr. 1986; 145: 179-81.

ИНТЕРНЕТ

Андерсон WE. Болезнь накопления гликогена IV типа. Эмедицина. http://emedicine.medscape.com/article/119690-overview. Обновлено 3 января 2012 г. Проверено 2 апреля 2012 г.

Онлайн-менделевское наследование в человеке (OMIM).Университет Джона Хопкинса. Болезнь накопления гликогена IV. Запись №: 232500. Последняя редакция 21 февраля 2008 г. Доступно по адресу: http://www.