Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy, dusíkaté látky a porfyriny
Kapitola 7 Sacharidy
Sacharidy jsou aldehydy nebo ketony polyhydroxyalkoholů. Nejjednodušší sacharidy, monosacharidy, se
podle počtu uhlíků dělí na triózy, tetrózy, pentózy atd., podle přítomnosti aldehydové či ketonové skupiny
pak na aldózy a ketózy. Monosacharidy již nemohou být hydrolyzovány na sacharidy jednodušší, složitější
cukry ano. Disacharidy poskytují hydrolýzou dvě monosacharidové jednotky, oligosacharidy dvě až deset,
polysacharidy více jak deset monosacharidových jednotek.
Sacharidy jsou hojně rozšířeny jak v rostlinné, tak v živočišné říši. Plní zde úlohu
strukturní i metabolickou. Nejrozšířenější a biomedicínsky nejdůležitější monosacharid,
glukóza, vzniká u rostlin fotosyntézou z oxidu uhličitého a vody. Glukóza je ukládána ve
formě škrobu nebo je přeměňována na celulózu, která tvoří základ rostlinného pletiva. U
živočichů, i když mohou některé sacharidy syntetizovat z tuku a bílkoviny, je většina
sacharidů odvozena z rostlin.
Mnoho monosacharidů tvoří meziprodukty při metabolismu glukózy (triózy, tetrózy,
pentózy, sedoheptulóza). Fyziologicky významné jsou i mnohé deriváty glukózy (např.
kyselina glukuronová aj.), a také některé disacharidy (maltóza, sacharóza, laktóza) a
zásobní formy glukózy (glykogen u živočichů, škrob u rostlin).
Velmi důležité jsou pentózy ribóza a deoxyribóza jejich estery s kyselinou fosforečnou,
které tvoří základ nukleotidů, což jsou nejenom jsou skladebné kameny nukleových
kyselin (jak znáte z biochemie, případně z kapitoly 22 tohoto textu), ale mnohé z nich,
např. ATP, představují významné sloučeniny z hlediska energetického metabolismu
(jakýsi akumulátor chemické energie).
Ve formě glykosidů (tj. ve vazbě s dalším cukrem nebo s necukernou složkou, tzv.
aglykonem) se cukry vyskytují v různých sloučeninách jako léčiva (kardiální glykosidy, některá antibiotika),
různé aromatické látky, jsou i součástí živočišných tkání.
Nemoci týkající se sacharidů jsou zejména diabetes mellitus, galaktosémie, nemoci ze střádání glykogenu a
nesnášenlivost mléka.
7.1. Glukóza
Podstatná část sacharidů se dostává v savčím organismu do krevního oběhu ve formě glukózy, a to buď
přímou resorpcí z potravy, nebo přeměnou sacharidu na glukózu v játrech. V savčích tkáních (kromě
přežvýkavců) je glukóza hlavním metabolickým palivem, je
rovněž univerzálním metabolickým palivem plodu (fetu).
Glukóza je také prekursorem ostatních sacharidů
vyskytujících se v těle, resp. ostatní cukry vyskytující se v těle
se z ní mohou tvořit. Mnohé z nich mají vysoce speciální
funkce: glykogen je zásobní formou glukózy, ribóza tvoří
důležitou součást nukleotidů, nukleových kyselin a mnohých
koenzymů, galaktóza je přítomná v laktóze v mléce,
v některých komplexních lipidech či v kombinaci s bílkovinami
v glykoproteinech a v proteoglykanech (glykany jsou
polysacharidy, proteoglykany obsahují cca 5% proteinů a cca
95% sacharidů; jsou to polyanionty a tvoří základní součást
pojivových tkání zajišťující viskozielastické vlastnosti).
Krevní cukr glukóza představuje okamžitý energetický zdroj
pro potřeby organismu (zásobními zdroji energie jsou, jak již
bylo uvedeno, glykogen a především tuky).
Hladina/koncentrace glukózy v krvi je pečlivě udržována složitými
regulačními mechanismy, kde se významně uplatňují zejména hormon
inzulín a jeho antagonisté, hormony glukagon a kortisol (podrobnosti
v kapitole 17. Hormony, viz také schéma principů regulace hladiny glukózy na str. 17-33).
Precizní a přesné stanovení koncentrace glukózy v krvi (plazmě, séru, kapilární krvi) se řadí mezi základní
analytické metody klinické biochemie a patří vedle rutinních a statimových i mezi vitálně důležité analýzy.
Glukóza

Kyselina
glukuronová
Maltóza
(4-O--D-glukopyranosyl-D-glukopyranóza)
Laktóza
(4-O--D-galaktopyranosyl-D-glukopyranóza)
O
H
H
H
OH
OH
H OH
H
OH
O
OH
H
H
H
OH
H OH
H
OH
O
O
OH
H
H
H
OH
OH
H OH
H
OH
O
OH
H
H
H
OH
OH
H OH
H
OOH
O
H
H
H
OH
H
OH
H OH
OH
O
O
OH
H
H
H
OH
H OH
H
OH
N
N
N
NH
CH3
CH3 O
O
O
OH
OH
OH
PO
O
OH
P
O
O
OH
O
OH
OH N N
N
N
NH2
FAD
(viz průběh reakce u metody stanovení
GOD-POD na str. 7-2)
OH
O
OH
OHOH
ribóza
OH
O
OH
OH
deoxyribóza
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-2
7.1.1. Metody stanovení glukózy
7.1.1.1. Neenzymové metody
Původní neenzymové metody mají pouze historický význam a dnes se nepoužívají.
Metody využívající redukčních vlastností glukosy (některé příklady pro zvídavé studenty):
 Oxidace glukózy pomocí Fe
3+
(ferrikyanid) podle Hagedorna a Jensena (dříve nejrozšířenější): ferrikyanid draselný
je glukosou redukován na ferrokyanid, který je vysrážen ve formě zinečnato draselné soli, zbývající ferrikyanid je
kvantitativně redukován jodidem podle rovnice: 2H3Fe(CN)6 + 2HI = 2H4Fe(CN)6 + I2. Uvolněný jod je titrován
tiosulfátem.
 Oxidace glukózy pomocí Cu
2+
:
o Neocuproinová metoda: měďné ionty (Cu
+
) vzniklé reakcí Cu
2+
s cukrem reagují s
neokuproinem (2,9-dimetyl-1,10-fenanthrolin) za vzniku oranžového komplexu
rozpustného v EtOH (λmax = 457 nm)
o Reakce podle Nelsona a Somogyiho: měďné ionty (Cu
+
) vzniklé reakcí Cu
2+
s cukrem
dále redukují arsenomolybdenovou kyselinu na molybdenovou modř (λmax = 820
nm)
Kopulace s aromatickými aminy v kyselém prostředí
Reakce glukózy s aromatickými aminy (o-toluidin, benzokain a další) za tepla (var reakční směsi) na barevnou látku;
nejčastěji se používal o-toluidin, dřívější rutinní, široce užívaná metoda.
Bývalá diagnostická souprava PLIVA-Lachema Diagnostika: Činidlo obsahovalo vedle o-toluidinu také koncentrovanou kyselinu
octovou, thiomočovinu a kyselinu oxaloctovou (existují různé modifikace); v původním provedení se sérum deproteinovalo 5%
kyselinou trichloroctovou, přídavek tetraboritanu sodného k reakční směsi tento stupeň analýzy odstranil.
7.1.1.2. Metody enzymové
Moderní a široce používané enzymové metody byly vyvinuty zejména pro automatické analyzátory,
využívají se však v prakticky každém typu provozu (podobně jako řada dalších analytických metod).
Metoda s glukozaoxidázou a peroxidázou
Oxidace glukózy není zajištěna kovovými ionty, jako v předcházejících případech, ale enzymem
glukózaoxidázou: glukóza je oxidována kyslíkem z roztoku (přes D-glukono-1,5-lakton) na kyselinu
glukonovou, vzniklý peroxid vodíku je stanoven modifikovanou Trinderovou reakcí (viz kapitola 3, str. 3-19) .
Účast glkukózaoxidázy (GOD) a peroxidázy (POD) je původcem zkratky názvu metody GOD/POD.
Průběh reakce pro zvídavé studenty:
OH
H
H
H
OH
OH
H OH
OH
O
O
OH
H
H
H
OH
OH
H OH
H
OH
O
H
H
H
OH
OH
H OH
OH
O
FAD
GOD
+ H2O
glukóza glukonolakton kyselina glukonová
O2
H2O2 + 4-aminoantipyrin + 4-chlor-3-methylfenol
POD
chinonimin + 2H2O
fotometrie při 470 - 530 nm
FADH2
kyslík z roztoku se spotřebovává na tvorbu peroxidu
FAD/FADH2 = flavinové nukleotidy (dehydrogenované/hydrogenované)
Diagnostická souprava Erba-Lachema s.r.o.: Glukosa Liquid 1000, Glukosa GOD 1500: v Trinderově reakci je použit 3-methylfenol,
výsledkem je růžové zbarvení fotometrovatelné v oblasti 490 – 540 nm.
Referenční hodnota: FPG = <5,6 mmol/l
Kritické hodnoty u dospělých: <3,0 mmol/l a > 20,0 mmol/l (nový nález), 25 mmol/l (u diabetiků)
Poznámka I: označení fP-glukóza značí „glukóza stanovená z plazmy pacienta, který nejedl určitou dobu, lačnil“ – viz „Stanovení
diagnózy z hodnoty glykémie (FPG)“ v kapitole 17, Hormony, kde jsou i podrobnosti k referenčním hodnotám; f = fast = nalačno.
NN
CH3
CH3
neocuproin
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-3
Reakce s glukózaoxidázou se využívá i v osobních glukometrech a jednoúčelových analyzátorech
pro stanovení koncentrace glukózy v séru, v plazmě či v hemolyzátu, výsledek reakce je však zjišťován
amperometricky, nikoliv fotometricky.
Prvním principem je amperometrické stanovení úbytku kyslíku v roztoku pufru, ve kterém probíhá
glukózaoxidázová reakce. Kyslík přebírá na platinové katodě Clarkovy elektrody elektrony a tvoří se voda
(viz obrázek a text níže a také na str. 8-33 v kapitole 8):
O2 + 4 H+
+ 4 e-
2 H2O
4 Ag0
+ 4 Cl-
4 AgCl + 4 eElektrony
ve výše uvedené reakci představují elektrický proud, který se měří, a který je úměrný koncentraci
kyslíku v roztoku (čím větší úbytek kyslíku, tím vyšší koncentrace glukózy – kyslík se spotřebovává na
tvorbu peroxidu a z roztoku ubývá  dojde k poklesu proudu).
Jinou možností amperometrické indikace je přímé stanovení vzniklého peroxidu vodíku na Pt anodě
(peroxid předává platinové anodě elektrony a dochází k jeho rozkladu, redukce
peroxidu):
H2O2 O2 + 2H+
+ 2e-
2 AgCl + 2 e-
2 Ag0
+ 2 ClClarkova
elektroda
je galvanický článek tvořený zdrojem, centrální platinovou
elektrodou a chloridostříbrnou (Ag/AgCl) elektrodou, která je
situována kolem centrální Pt elektrody. Článek je vložený do
vhodného prostředí (pufr s obsahem KCl). Podle toho jaké
napětí se vloží na Pt elektrodu, bude tato katodou (-0,65 V)
nebo anodou (+0,68 V) a bude probíhat první nebo druhý
výše popsaný děj. V prvém případě jsou elektrody s pufrem
odděleny od prostředí s glukózaoxidázou polyetylénovou
membránou propouštějící pouze kyslík. Na obrázku vlevo je
příklad takového jednoduchého uspořádání.
Překlad k obrázku:
oxygen permeable membrane = membrána propustná pro kyslík
Poznámka: Glukózaoxidasa může být součástí reakčního roztoku (přístroje
fy Beckman) nebo může být imobilizována na membráně na Clarkově
elektrodě (glukometr EKF Biosen C-Clinic).
Elektrody s ukotvenými enzymy se nazývají enzymové elektrody nebo též
biosensory, chip sensors apod.
Enzymové metody stanovení glukózy představují rovněž principy reakcí diagnostických proužků jak na
stanovení glukózy v moči, tak pro tzv. self-monitoring, čili stanovení hladiny glykémie pacientem pomocí
osobního glukometru. Zjištění výsledku u osobních glukometrů je amperometrické. Význam stanovení
glukózy a použití osobních glukometrů bude diskutován v kapitole 17, od str. 17-24.
Pt KATODA:
-0,65 V
Ag ANODA:
Ag KATODA:
Pt ANODA:
+0,68 V
elektrický proud
elektrický proud
z roztoku pufru
Na tomto principu pracuje např.
analyzátor fy EKF Biosen C-Clinic
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-4
(http://www.novabiomedical.com/)
Metoda s hexokinázou
Stanovení glukózy pomocí enzymů hexokinázy a glukóza-6-fosfát dehydrogenáz. V tomto postupu je
využito fosorylačních reakcí známých z biochemie cukrů, kdy je pomocí hexokinázy fosforylována glukóza
na glukóza-6-fosfát, který je následně za katalýzy G6PD (glukóza-6-P dehydrogenáza) dehydrogenován na
6-P-glukonolakton. Koenzym reakce, NADP, je přitom hydrogenován. Sleduje se nárůst absorbance při 340
nm (optický test, viz kapitola 3, str. 3-20). Referenční metoda, používaná často i jako metoda rutinní.
Průběh reakce pro zvídavé studenty:
Poznámka:
Vzniklý lakton se spontánně nebo enzymaticky štěpí za vzniku kyseliny 6-fosfoglukonové.
Zjištění výsledku
1. Spřažení s další reakcí kdy výsledkem je barevný či fluorescenční produkt,
měřitelný foto- či fluorimetricky (příslušná látka je redukována pomocí
NADPH2):
 jodnitrotetrazoliová violeť + fenaziniummethosulfát (fotometrie)
 fenaziniummethosulfát + resazurin (fluorimetrie)
 resazurin + NADH2 (UV-test, pokles absorbance při 340 nm)
2. Optický test (přímo se proměřuje redukce NADP  sledování nárůstu absorbance při 340 nm - viz
rovnici výš).
Poznámka: Optický test je analyticky správnější postup. V tomto provedení se jedná o referenční (analytickou)
metodu.
Pro zvídavé studenty: Jsou popsány i metody s glukózadehydrogenázou (EC 1.1.1.47), která má jako koenzym systém
NAD(P)/NAD(P)H2, takže využití optického testu je zřejmé. Systematický název enzymu je beta-D-glukóza:NAD(P)
+
1oxidoreduktáza.
Tento enzym redukuje pouze -formu glukózy, výsledkem dehydrogenace glukózy je D-glukono-1,5lakton
a redukovaný koenzym. Průběh reakce je tedy velmi podobný reakci s glukózaoxidázou (EC 1.1.3.4), ale
glukózadehydrogenáza má jiný koenzym, využitelný v optickém testu. Glukózadehydrogenáza se využívá i u
glukometrů, kde je ovšem indikace amperometrická.
Průkaz a stanovení glukózy v moči a jejich význam, jsou dostatečně popsány v kapitole 5, na str. 5-11 a
5-12. Kvantitativní stanovení glykosurie je (až na biologický materiál) totožné se stanovením glykémie.
O
OH
H
H
H
OH
OH
H OH
H
OH
O
OH
H
H
H
OH
OH
H OH
H
O
P
O
OH
OH
O
H
H
H
OH
OH
H OH
O
O
P
O
OH
OH
hexokináza
glukóza-6-fosfát
dehydrogenáza
glukóza glukóza-6-fosfát fosfoglukonolakton
NADP
+
ADP NADPH + H
+
ATP optický test
Glukometry fy Nova Biomedical:
vlevo, přístroj pro nemocniční
použití umožňující obousměrnou
komunikaci v síti, opatřený
čtečkou čárových kódů a dalšími
funkcemi; vpravo, přístroj spíše
pro domácí užití, bez možnosti
napojení do sítě. Vlevo
znázorněna čtyřvrstvová struktura
diagnostického proužku –
biosenzoru.
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-5
7.1.2. Klinické poznámky
Organismus může být neschopen využít (utilizovat) glukózu, což vede ke stavu obdobnému hladovění.
Dochází ke ztrátě tukové tkáně a vzrůstu koncentrace meziproduktů a metabolitů tvořících se při tukovém a
proteinovém metabolismu, tj. dojde k nárůstu
 ketolátek a mastných kyselin – ze štěpení tuků
 aminokyselin a peptidů – ze štěpení proteinů
 močoviny – z metabolismu aminokyselin a peptidů.
Draselný kation se přesouvá z buněk do mimobuněčné tekutiny.
Naměří se hyperglykémie, stav je přitom charakteristický pro hypoglykémii.
Tento stav může nastat krátkodobě při poúrazovém šoku, dlouhodobě při onemocnění diabetes mellitus.
O této chorobě je pojednáno podrobně v kapitole 17. Hormony, v části věnované hormonu inzulínu (str. 17-
22 a následující). Jsou tam rovněž uvedena všechna potřebná laboratorní vyšetření, související s diabetem,
včetně preanalytické fáze. Doporučuji, abyste se na příslušné stránky podívali hned teď, protože podrobně o
dané problematice budeme hovořit až za rok.
Nebezpečné AGEs
Glykace je neenzymatická adice cukerného zbytku na proteinové aminoskupiny.
Rychlost glykace je dána koncentrací reagujících složek; protože koncentrace bílkovin v krvi je v podstatě
konstantní, závisí výsledek na koncentraci glukózy v krvi. V první fázi vzniká kondenzační produkt, reakce je
vratná a po odeznění přechodné hyperglykémie se glukóza z vazby zase
uvolní. Při dlouhodobé hyperglykémii dochází k intramolekulárnímu
přesmyku a vzniká ketoamin (tzv. Amadoriho produkt), který je derivátem
fruktozamínu. Reakce je nevratná, molekula cukru zůstává navázána na
molekulu bílkoviny po celou dobu její existence. Ketoamin pak může
reagovat několika dalšími způsoby. Konečné produkty se nazývají Advanced
Glycation End products (AGEs),tj. koncové produkty pokročilé glykace.
AGEs se velmi pravděpodobně podílejí na rozvoji či zhoršení stavu mnoha
degenerativních chorob, jako jsou diabetes, ateroskleróza, chronické
ledvinové selhání a Alzheimerova choroba. V organismu se kumulují a
„vytvrzují tepny, zakalují čočky a narušují neuronové vazby v mozku“.
Stanovení glykovaného podílu hlavních krevních bílkovin umožňuje posoudit
stav „zatížení“ organismu sacharidy (a potažmo AGEs) a rutinně se používá
(nejen) pro hodnocení dlouhodobé kompenzace diabetu, tj. průměrné
glykémie za delší časové období (podrobnosti v kapitole 17).
Pro zvídavé studenty: Tuto reakci (glykaci) poprvé popsal v roce 1912 Louis Maillard
(Maillardova reakce), který pozoroval hnědnutí bílkovin při jejich zahřívání s cukry. Do roku 1971 byla tato reakce
zajímavá zejména pro potravinářské chemiky (produktem Maillardovy reakce je např. sójová omáčka). V roce 1971
popsali autoři Trivelli, Ranney a Lai v časopise The New England Journal of Medicine, že glykace probíhá v každém
živém organismu, zejména u stavů se zvýšenou koncentrací cukrů v krvi, jakými jsou diabetes mellitus nebo
galaktosemie. V lidském organismu jsou bílkoviny glykovány zejména prostřednictvím lysinových zbytků. Na lysin jsou
nejbohatší histony, bazické proteiny jádra, důležité pro organizaci a ochranu DNA. Produktem glykace histonu je
N(6)-Karboxymetyllyzin (CML), což je asi nejužívanější marker výskytu AGEs v potravinách.
Maillardova reakce má tři fáze – iniciaci, propagaci a terminaci.
V první fázi (iniciace) vzniká přes nestabilní kondenzační produkt (Schiffova báze) stabilnější Amadoriho (také
Heynsův) produkt. Amadoriho komplexy podléhají různým změnám, jejichž směr ve značné míře závisí na pH
prostředí, ale výsledkem je vždy nějaká forma tzv. deoxyglukosonu, což jsou velmi reaktivní sloučeniny, které opět
reagují (propagace) s volnou aminoskupinou a tím propagují Maillardovu reakci a způsobují tak nevratné molekulární
změny proteinů tvorbou heterocyklických produktů a inter- a intramolekulárních můstků. Produkty reakcí glukosonů
jsou např. furfuralaldehy, reduktony nebo pyrazony, pyrroly, pyrrolinony a pyrrolinonreduktony. Tyto produkty mohou
dále reagovat s aminy na hnědé, fluoreskující sloučeniny, jejichž struktura je málo známá; jsou stabilní a ukončují
Maillardovu reakci (terminace, tvorba AGEs).
„AGEs“ (čti ejdžís) jsou konečné produkty pokročilé glykace. Název je zkratkou Advanced Glycation End products,
koncové „P“ je vynecháno, protože age = anglicky věk a tak zkratka současně evokuje povědomí, že těchto látek
přibývá postupně se stářím organismu. Jednou z těchto sloučenin je pentosidin (viz vzorec na str. 7-6), odvozený
z pentosy ribózy, tvořící fluoreskující cross-linky (můstky) mezi argininovými a lysinovými zbytky v kolagenu. Používá
Louis Camille Maillard
1878 – 1936
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-6
se jako biomarker ke zhodnocení kumulativního poškození proteinů látkami AGE a jako marker stárnutí. Poslední
studie navíc naznačují, že pentosidin je součástí procesů neurodegenerativních
onemocnění (Alzheimerova choroba, vaskulární demence) a předpokládá se, že by
zvýšená hladina této látky mohla být spojena s chronickým zánětlivým procesem
přítomným u roztroušené sklerózy. Proto se usuzuje, že by pentosidin mohl být
novým markerem pro roztroušenou sklerózu. Pentosidin se stanovuje
gradientovou HPLC v reverzní fázi s fluorescenční detekcí.
AGEs jsou vychytávány receptorem RAGE (Receptor for Advanced Glyaction End
products), který se vyskytuje na mnoha buňkách, včetně buněk hladkého svalstva,
endoteliálních buněk a buněk imunitního systému mnoha tkání. Má se za
dokázané, že např. za většinu komplikací diabetu (katarakta, urychlená ateroskleróza, neuropatie) mohou právě
produkty Maillardorvy reakce.. AGEs jsou uváděny jako příčina mnoha zdravotních potíží i u nediabetiků, od
onemocnění ledvin přes demenci, aterosklerózu, astma, infarkt myokardu až po různé typy rakoviny aj. Je to díky
tomu, že mimo jiné podporují oxidaci LDL částic, obecně podporují oxidační stres, zvyšují vaskulární permeabilitu,
inhibují vaskulární dilataci a indukují sekreci různých cytosinů. Uvažuje se, že patogenese zánětlivých onemocnění
typu aterosklerózy, astmatu, artritidy, srdečního infarktu, nefropatie, retinopatie, periodontitidy a nefropatie má svůj
původ v aktivaci nukleárního faktoru kappa B (NF-B), ke které dojde po navázání AGEs na receptor RAGE.
AGEs se v organismu nejen tvoří, ale jsou do něho i přiváděny zvenčí potravou. Exogenní AGEs mají v podstatě stejné
účinky jako AGEs endogenní a v potravinách vznikají při jejich smažení, pečení nebo grilování (teploty >280 °C).
Novější výzkumy naznačují, že vznikají dokonce i při nižších teplotách, než je280 °C.
Na faktu, že Maillardova reakce může vysvětlit stárnutí „dlouho-žijících“ molekul, je založena nová teorie stárnutí.
Galaktosemie
je autosomálně recesivní metabolická porucha metabolismu
galaktózy (srovnej kap.8, str.8-17), způsobená mutací v genu
kódujícím galaktóza-1-fosfát uridyltransferázu. Projevuje se již u
novorozenců, protože mateřské mléko obsahuje značné
množství galaktózy. Postiženého jedince provází nevolnost,
zvracení, zvětšení jater, žloutenka, později může dojít až k otoku
mozku a smrti.
Léčba: Vyloučení galaktózy z diety.
Poruchy ze střádání glykogenu, glykogenózy.
Existuje několik typů glykogenóz (I – VIII), průvodním znakem je
hromadění, střádání glykogenu v buňkách různých orgánů (jater, ledvin), případně v různých organelách
buňky, např. u dále zmíněné Pompeho choroby je to střádání glykogenu v lyzosomech.
Pro zvídavé studenty: Glykogenóza typ II (Pompeho choroba), lyzosomální porucha metabolismu glykogenu,
autosomálně recesivní genetické onemocnění s poruchou v genu kódujícím  -1,4-glukosidázu. Klinické projevy jsou
různé, existuje několik stupňů závažnosti této choroby. Dochází k svalové hypotonii i k poškození svaloviny srdeční
(kardiomyopatie).
Léčba: Dodání chybějícího enzymu.
Nesnášenlivost mléka, intolerance laktózy
(nutno odlišit od alergie na mléčnou bílkovinu). Na vině intolerance laktózy je laktáza, přesněji galaktosidáza,
EC 3.2.1.23, enzym, který rozkládá mléčný cukr (laktózu) ve střevech.
Příčin může být několik: vrozený deficit enzymu, sekundárně snížená aktivita enzymu, primárně snížená
aktivita enzymu.
Důsledky nejsou ani tak nebezpečné, jako nepříjemné: protože laktóza nemůže být (dostatečně) štěpena na glukózu
a galaktózu, zvyšuje nerozštěpená laktóza osmotický tlak, což organismus vyrovnává zvýšeným obsahem vody ve
střevním obsahu, urychluje se průchod tenkým střevem, což dále zhoršuje vstřebávání laktózy. Pokud se dostane do
tlustého střeva, je zde laktóza zkvašována za anaerobních podmínek střevními bakteriemi na vodík, metan, oxid
uhličitý (plynatost) a krátké mastné kyseliny (na které mohou být někteří jedinci citliví).
Léčba: Úprava diety s vyřazením mléčných výrobků, případně se zařazením výrobků neobsahujících laktózu, užívání
potravinových doplňků s obsahem laktázy.
Galaktózo-1-fosfát Glukózo-1-fosfát
UDP-glukóza UDP-galaktóza
Epimeráza
Transferáza
Napojení metabolismu galaktózy na
metabolismus glukózy.
Chybí-li příslušná transferáza, nemůže
organismus galaktózu využít a ta se hromadí.
O
NH2
OH
O
NH
NH2
OH
N
N
N
ArgininLysin
Pentosidin
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-7
7.2. Stručné shrnutí obsahu kapitoly
 Sacharidy u člověka slouží jako zdroj energie (glukóza) i jako součást různých struktur (důležité
nukleotidy, DNA, RNA, postranslační vazba sacharidů na bílkoviny, tj. modifikace proteinů, aj.).
Energetickou rezervou je glykogen.
 Nemoci týkající se sacharidů jsou zejména diabetes mellitus, galaktosémie, nemoci ze střádání
glykogenu a nesnášenlivost mléka.
o Neschopnost organismu využít glukózu může nastat krátkodobě při poúrazovém šoku,
dlouhodobě u onemocnění diabetes mellitus. Dochází k nárůstu meziproduktů a metabolitů
tvořících se při tukovém a proteinovém metabolismu, tj. ketolátek a mastných kyselin,
aminokyselin, peptidů a močoviny, zvyšuje se i koncentrace draselného kationtu v plazmě.
Tento stav je charakteristický pro hypoglykemii, ve skutečnosti se naměří hyperglykemie.
Neléčený DM vede ke smrti.
o Galaktosemie je autosomálně recesivní metabolická porucha metabolismu galaktózy,
způsobená mutací v genu kódujícím galaktóza-1-fosfát uridyltransferázu. Postiženého
jedince provází nevolnost, zvracení, zvětšení jater, žloutenka, později může dojít až k otoku
mozku a smrti.
o Průvodním znakem glykogenóz je hromadění, střádání glykogenu v buňkách různých
orgánů (jater, ledvin), případně v různých organelách buňky.
o Nesnášenlivost mléka, je způsobena vrozeným deficitem enzymu laktázy, nebo jeho
primárně či sekundárně sníženou aktivitou. Nutno odlišit od alergie na mléčnou bílkovinu.
 Moderní enzymové metody pro stanovení glukózy byly vyvinuty zejména pro automatické
analyzátory, využívají se však v prakticky každém typu provozu.
 Reakce s glukozaoxidázou může být zakončena modifikovanou Trinderovou reakcí, tj. tvorbou
fotometrovatelné barevné látky. Tato indikace výsledku reakce se využívá v automatických
analyzátorech i při manuální fotometrii. Stejné zakončení (tvorba barevné sloučeniny) je použito i
v diagnostických proužcích pro průkaz glukózy v moči.
 Zakončení této reakce může být i amperometrické, pomocí Clarkovy elektrody, které má dvojí
provedení
o stanovení úbytku kyslíku z roztoku pufru, ve kterém probíhá reakce
o stanovení peroxidu vodíku, který se při této reakci tvoří.
Tato indikace výsledku reakce se využívá v glukometrech, ať již laboratorních, nebo osobních.
Clarkova elektroda je galvanický článek, který má v prvním případě na Pt katodě vloženo napětí -
065 V (vylučovací napětí kyslíku), v druhém případě má na Pt anodě vloženo napětí +0,68 V
(rozklad peroxidu).
 Reakce s hexokinázou je zakončena UV testem, tj. sledováním nárůstu absorbance při 340 nm,
způsobeného hydrogenací NADP, který je koenzymem glukosa-6-fosfát dehydrogenázy, součásti
reakční směsi. Je to referenční metoda, stále častěji používaná jako metoda rutinní.
 Glykace je neenzymová adice cukerného zbytku na proteinové aminoskupiny. Rychlost glykace je
dána koncentrací reagujících složek; protože koncentrace bílkovin v krvi je v podstatě konstantní,
závisí výsledek na koncentraci glukózy v krvi. Při dlouhodobé hyperglykémii se původně vratná
reakce stává nevratnou a vzniklý ketoamin pak může reagovat několika různými způsoby.
Výsledkem jsou Advanced Glycation End products, AGE, koncové produkty pokročilé glykace, které
se velmi pravděpodobně podílejí na rozvoji či zhoršení stavu mnoha degenerativních chorob, jako
jsou diabetes, ateroskleróza, chronické ledvinové selhání a Alzheimerova choroba. Glykované
proteiny lze stanovit. Typickým představitelem je glykovaný hemoglobin.
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-8
7.3. Dodatky
Příklady některých laboratorních analyzátorů glukózy
Analyzátor glukózy GA3 firmy KABE
LABORTECHNIK. Vzorkem je hemolyzát plné krve
Klasický analyzátor glukózy firmy Beckman
s Clarkovou elektrodou, enzym přítomný v roztoku
(srovnej s popisem na str. 7-3). Vzorkem je sérum
nebo plazma.
Další z „klasických“ analyzátorů glukózy
Super GL2 firmy Dr. Muller, s enzymovou
elektrodou (enzym součástí elektrodové
membrány).
Super GL easy, fa Műller, navazuje na Super GL2.
Analyzátor glukózy Biosen C-Line Clinic firmy EKF
s biosenzorem (čipem, biočipem, v podstatě
enzymovou elektrodou). Vzorkem je hemolyzát
plné krve. Může obsahovat i senzor na stanovení
laktátu. Srovnej též s popisem na str. 7- 3.
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-9
7.4. Kontrolní otázky
1. Co jsou sacharidy po stránce chemické?
2. V jakých formách se vyskytují v přírodě?
3. Jaký je význam cukrů pro člověka?
4. Jaké jsou hlavní nemoci týkající se sacharidů?
5. Vyjmenuj základní charakteristiky nemocí týkajících se sacharidů.
6. Jaký význam pro člověka má glukóza?
7. V jakých formách se vyskytuje glukóza v lidském organismu?
8. Jaké jsou moderní metody stanovení glukózy?
9. Obsahuje metoda s hexokinázou oxidaci?
10. Co je to Clarkova elektroda?
11. Jaké jsou principy elektrochemického stanovení výsledku glukózaoxidázové reakce?
12. Ve kterých přístrojích nacházejí principy z otázky 9 uplatnění?
13. Co jsou to kritické hodnoty (testu, analýzy)?
14. Co je to glykace a jaký je její význam?
15. Které hormony se zúčastňují regulace hladiny glukózy v krvi?
Klinická biochemie Kapitola 7. Sacharidy
7-10
OBSAH:
Kapitola 7 Sacharidy...................................................................................................................................... 7-1
7.1. Glukóza .............................................................................................................................................. 7-1
7.1.1. Metody stanovení glukózy ......................................................................................................... 7-2
7.1.1.1. Neenzymové metody........................................................................................................... 7-2
7.1.1.2. Metody enzymové................................................................................................................ 7-2
Metoda s glukozaoxidázou a peroxidázou ................................................................................... 7-2
Metoda s hexokinázou ................................................................................................................. 7-4
7.1.2. Klinické poznámky ...................................................................................................................... 7-5
Glykace ........................................................................................................................................ 7-5
Galaktosemie................................................................................................................................ 7-6
Poruchy ze střádání glykogenu, glykogenózy.............................................................................. 7-6
Nesnášenlivost mléka, intolerance laktózy .................................................................................. 7-6
7.2. Stručné shrnutí obsahu kapitoly......................................................................................................... 7-7
7.3. Dodatky .............................................................................................................................................. 7-8
7.4. Kontrolní otázky.................................................................................................................................. 7-9