Ako študovať patofyziológiu diabetes mellitus?

Diabetes mellitus je endokrinná porucha pankreatického tkaniva, ktorá sa prejavuje nedostatočnou sekréciou hormónu inzulínu ostrovčekovými bunkami langerhans, ktoré sú súčasťou pankreasu. Táto porucha sa prejavuje aj ako hyperglykemický stav v krvi postihnutých osôb. Táto hyperglykémia sa tiež nazýva nadmerná hladina glukózy v tele.

Glukóza je druh cukru, ktorý bunky tela vyžadujú na výrobu energetických molekúl, ktoré sa nazývajú ATP. Tieto molekuly sa získavajú niekoľkými oxidačnými procesmi molekúl glukózy, ktoré okrem procesu oxidačnej fosforylácie zahŕňajú aj metabolický proces glykolýzy a Krebsov cyklus.

Všetky tieto procesy sa vyskytujú v pečeňových bunkách, ktoré sa nazývajú hepatocyty. Aby tieto procesy prebiehali efektívne, musia byť molekuly glukózy efektívne transportované z krvi do hepatocytov. To sa zvyčajne dosahuje pomocou transportných mechanizmov, ktoré zahŕňajú hormón inzulín. Na transport glukózy do buniek pečene je zvyčajne potrebný inzulín. Glukóza má polárnu chemickú štruktúru vďaka obsahu mnohých hydroxylových skupín, ktoré sú pripojené k jej cyklohexylovému kruhu.

Táto polárna štruktúra neumožňuje tejto zlúčenine voľne preniknúť do fosfolipidovej dvojvrstvy pečeňových buniek. Je to spôsobené hydrofóbnou povahou bunkovej membrány, ktorá odpudzuje polárne zlúčeniny. Z týchto dôvodov nie je vstup glukózy do pečeňových buniek možný bez pomoci molekuly inzulínu. Porucha diabetes mellitus je zvyčajne spôsobená nedostatkom molekuly inzulínu, ktorý je spôsobený jednou z dvoch možností.

Jeden je spôsobený genetickým defektom v procese kódovania procesu translácie hormónov v molekule DNA alebo môže byť dôsledkom autoimunitnej poruchy, ktorá spôsobuje deštrukciu buniek ostrovčekov langerhans cirkuláciou autoprotilátok v krvi. Táto autoimunita môže vzniknúť napríklad v dôsledku poruchy štítnej žľazy, ktorá môže vylučovať autoprotilátky, ktoré môžu zasa napádať pankreatické tkanivo na úrovni ostrovčekových buniek langerhans.

Deštrukcia buniek ostrovčekov langerhans cirkulujúcimi protilátkami spôsobuje trvalé zničenie buniek ostrovčekov bez možnosti regenerácie funkcie pankreasu. Tento typ diabetu obvykle vyžaduje podávanie inzulínu exogénnym spôsobom prostredníctvom infúzie. Druhý typ diabetes mellitus je spôsobený nedostatočnou odpoveďou špecifických inzulínových receptorov na bunkovú membránu pečeňových buniek.

Tento typ diabetes mellitus je možné liečiť zvýšením citlivosti receptorov inzulínu na bunkové membrány hepatocytov. Tento typ cukrovky je bežnejšou poruchou týchto dvoch chorôb. Klinické prejavy tejto poruchy sú primárne dôsledkom jej pridružených komplikácií, ktoré sú hlavnými dôvodmi, prečo je táto porucha závažným a progresívnym ochorením. Skutočnosť, že telo nie je schopné spracovať molekuly glukózy ako zdroj paliva, vedie telo k hľadaniu ďalších zdrojov paliva.

Bezprostredné a najvhodnejšie molekuly, ktoré môžu slúžiť ako alternatívne palivo ku glukóze, sú triedou mastných kyselín, ktoré sú prítomné v krvi. Mastné kyseliny nevstupujú do pečeňových buniek rovnakým mechanizmom ako glukóza.

Ich štruktúra je väčšinou hydrofóbna, čo im umožňuje ľahko preniknúť do bunkovej membrány hepatocytov. Z tohto dôvodu mastné kyseliny sú dobrou alternatívou zdrojom molekulárneho paliva, ktoré môžu byť použité hepatocyty, aby generovanie ATP molekuly.

Bezprostredným dôsledkom použitia mastných kyselín ako zdroja paliva namiesto glukózy je tvorba ketónov v krvi ako metabolických produktov oxidácie mastných kyselín.