background image

Disorders of Glucose Metabolism

1

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

1

1

زﯾﻨﺎ ﺣﺴﻦ

زﯾﻨﺎ ﺣﺴﻦ

.

.

د

د

Objectives:

1.

Understand the importance of glucose as a major energy source.

2.

Describe the hormonal regulation of blood glucose.

3.

Define the terms hypoglycemia and hyperglycemia.

Blood Glucose

Glucose is the most important carbohydrates available to the body for

production of energy. Brain tissue and RBCs mainly depend on glucose
for their energy requirement.

Sources:

1.

Exogenous: diet.

2.

Endogenous:

a

. Glycogenolysis.

b

. Gluconeogenesis.

Glucose is essential to the brain since the brain

:

1.

Can't synthesize glucose.

2.

Can't store glucose.

3.

Can't utilize substrate other than glucose and ketones.

Renal tubular cells reabsorb almost all the glucose filtered by the

glumeruli and urinary glucose concentration is normally too low to be
detected by the usual tests, even after a carbohydrate meal.

Hormonal control:

1. Insulin

: peptide hormone produced by β-cells of Islets of

Langerhans of the pancreas. It is an anabolic hormone, its actions
are:

a.

Stimulates the uptake of glucose into tissues.

b.

Promote the conversion of glucose to glycogen or fat for
storage.

c.

Inhibits gluconeogenesis & glycogenolysis.

d.

Stimulates protein synthesis & inhibits protein breakdown.


background image

Disorders of Glucose Metabolism

2

2. Glucagon:

polypeptide hormone secreted by α-cells of the

pancreas; its actions are:

a.

Stimulate

the

production

of

glucose

in

the

liver

by

glycogenolysis and gluconeogenesis.

b.

Inhibits glycolysis.

c.

Depresses glycogen synthesis.

Insulin antagonizes the effect of glucagon and also inhibits
the glucagon release from the pancreas.

3. Adrenaline:

a catecholamine secreted by adrenal medulla; its

actions are:

a.

Stimulates glycogenolysis & decrease glucose utilization.

b.

Stimulate glucagon secretion & inhibits insulin secretion by the
pancreas.

4. Growth hormone

: a polypeptide secreted by the anterior pituitary:

a.

Stimulates gluconeogenesis and lipolysis.

b.

Antagonizes insulin stimulated glucose uptake.

5. Cortisol:

is secreted by the adrenal cortex:

a.

Stimulates gluconeogenesis.

b.

Increase breakdown of protein & fat.

 Hypoglycemia

It is defined as plasma glucose concentration <2.5 mmol/L in a tube

containing an inhibitor of glycolysis.

Symptoms

: sweating, tachycardia, and agitation; may develop into

faintness, dizziness, lethargy and finally coma that can cause permanent
cerebral damage.

Investigations:

1.

Plasma glucose.

2.

Insulin level.

3.

Imaging; CT scan.

4.

Adrenal hormones assessment.


background image

Disorders of Glucose Metabolism

3

Causes:

1

With ↑ insulin

1.

Insulinoma: a small benign tumor.

2.

Exogenous insulin: overtreatment of DM.

2

With ↓ insulin

1.

Adrenal or pituitary insufficiency.

2.

Inherited metabolic disorders: glycogen
storage disease type I.

3

Neonatal hypoglycemia

In premature infants; caused by:

1.

Low glycogen stores.

2.

Poor feeding.

4

Pseudohypoglycemia

In vitro glucose metabolism caused by:

1.

Old blood sample.

2.

Not collected with NaF anticoagulant.

Treatment:

1.

Mild hypoglycemia: oral glucose.

2.

Severe hypoglycemia: IV glucose.

3.

Good control of DM.

4.

Surgery to remove tumors.

 Hyperglycemia:

1.

IV infusion.

2.

Severe stress has a transient effect as in trauma, MI and CVA.

3.

Diabetes Mellitus (DM).


background image

Disorders of Glucose Metabolism

1

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

2

2

زﯾﻨﺎ ﺣﺴﻦ

زﯾﻨﺎ ﺣﺴﻦ

.

.

د

د

Objectives:

1.

Define diabetes and discuss its metabolic risk to patients.

2.

Identify the main types of DM; (type1, type2 & GDM).

3.

Enumerate the major short term & long term complications of DM.

Definition:

DM is a group of syndromes characterized by hyperglycemia resulting

from defects in insulin secretioninsulin action, or both.

Classification:

The

American

diabetes

association/World

Health

Organization

Guidelines recommend the following categories of diabetes:

1.

Type 1 DM.

2.

Type 2 DM.

3.

Gestational DM (GDM): it is any degree of glucose intolerance
with onset or first recognition during pregnancy due to metabolic
and hormonal changes; it is associated with:

a)

↑ Risk for fetal abnormalities.

b)

↑ Perinatal complications.

c)

↑ Risk of developing DM in later years.

4.

Secondary causes of diabetes: like drugs, endocrinopathy, or
pancreatic diseases.

Signs and symptoms:

Polydipsia, polyuria,& polyphagia. In addition; Type 2 DM is associated

with obesity, smoking, dyslipidemia and hypertension; while type 1 DM is
associated with rapid weight loss, mental confusion and possible loss of
consciousness.


background image

Disorders of Glucose Metabolism

2

The following table shows a comparison of type 1 and type 2 diabetes:

Criteria

Type 1 diabetes

Type2 Diabetes

1

Age of onset

Usually during

Childhood;

symptoms develop rapidly

Frequently

after

age

35;

symptoms develop gradually

2

Nutritional status at

time of disease onset

Frequently undernourished

Obesity usually present

3

Prevalence

10% of diagnosed diabetics

90% of diagnosed diabetics

4

Genetic predisposition

Moderate

Very strong

5

Autoimmunity or anti-

insulin antibody

Present

Absent

6

Defect or deficiency

β

cells

are

destroyed,

eliminating

production

of

insulin

Insulin resistance combined

with inability of β cells to

produce

the

appropriate

quantities of insulin

7

Frequency of ketosis

Common

Rare

8

Plasma insulin level

Low or absent

High early in disease; low in

disease of long duration

9

Acute complications

Diabetic ketoacidosis (DKA)

Hyperosmolar coma

10

Response to oral drugs

Unresponsive

Responsive

11

Treatment

Insulin is always necessary

for life-long treatment

Diet, exercise, oral drugs;

insulin may or may not be

necessary.


background image

Disorders of Glucose Metabolism

3

Acute Metabolic (Short -Term) Complications of DM:

A)

HYPOGLYCEMIA:

may be due to overtreatment with insulin or

missing a meal, it is very common and may occur in 90% of type 1
diabetic patients and require prompt management which is
immediate administration of glucose.

B)

DIABETIC

KETOACIDOSIS

(DKA):

this

may

be

the

presentation in 25-40% of type 1 DM , it is characterized by the
following biochemical findings:

Hyperglycemia.

Ketosis.

Acidosis.

Glycosuria and ketonuria.

Electrolyte disturbance and dehydration.

Increased amylase enzyme.

Increased VLDL and hypertriglyceridemia.

Management:

Rehydration.

Insulin IV infusion.

Continuous monitoring of fluid and electrolytes.

C)

HYPEROSMOLAR NON-KETOTIC COMA (HONK):

The individual with type 1 diabetes has higher tendency to produce

ketones. Patients with type 2 DM seldom generates ketones, but
instead have a greater tendency to develop hyperosmolar state. The
difference in glucagon and insulin concentrations in these two groups
appears to be responsible for the generation of ketones through β-
oxidation.

In type 1, there is an absence of insulin with an excess of glucagon.

This permits gluconeogenesis and lipolysis to occur. In type 2, insulin
is present in as is (at times) hyperinsulinemia; therefore, glucagon is
attenuated and fatty acid oxidation is inhibited. This will cause fatty
acids to incorporate into triglycerides for release of VLDL.


background image

Disorders of Glucose Metabolism

Long Term Complications of DM:

DM

Disorders of Glucose Metabolism

Long Term Complications of DM:

Angiopathy

Macrovascular

Microvascular

Neuropathy

Nephropathy

Vascular

Proteinuria

Skin Ulcers

Vascular

neuropathy

susceptability

to Infections

4

Macrovascular

CAD

CVA

Microvascular

Retinopathy

Proteinuria

Vascular

neuropathy

susceptability

to Infections


background image

Disorders of Glucose Metabolism

1

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

3

3

زﯾﻨﺎ ﺣﺴﻦ

زﯾﻨﺎ ﺣﺴﻦ

.

.

د

د

Objectives:

1.

Describe the role of Laboratory Investigations in the diagnosis of diabetes
mellitus.

2.

Understand the importance of monitoring Glycemic control and assessing
complications in Diabetic patients.

3.

Enumerate the major Indications of measuring blood glucose.

4.

Define Metabolic syndrome & list its diagnostic criteria.

Introduction:

The treatment of DM is aimed at relieving symptoms and preventing both

short& long term complications. The efficacy of treatment, whether with

insulin, oral glucose lowering agents or dietary modifications alone, can be

assessed clinically & by several biochemical laboratory investigations.

The Role of Laboratory Investigations includes:

1. Diagnosis of DM:

The diagnostic criteria for DM are shown in the following table:

1

Random plasma glucose 200 mg/dl(11.1 mmol/L)+symptoms of DM

2

Fasting plasma glucose 126 mg/dl (7.0 mmol/L)

3

Two-hour plasma glucose 200 mg/dl(11.1 mmol/L) during an OGTT

 In the absence of symptoms; the test should be confirmed on a

subsequent day before confirming the diagnosis of DM.


background image

Disorders of Glucose Metabolism

2

2.

Monitoring of glycemic Control:

The ADA has recommended that individuals with DM should monitor

their glucose level regularly in an effort to maintain the blood glucose
concentrations within or near the nondiabetic range with a minimal number
of fluctuations. This can be achieved by the following tests:

Self Monitoring (point of care testing-glucometer).

A.

Short term

:

Conventional laboratory glucose measurement.

These can be performed on blood or urine samples.

B.

Long term

: by measuring

Glycated Hemoglobin

(HbA

1

c)

:

This is a term used to describe the formation of a hemoglobin compound

formed when glucose reacts with the amino group of hemoglobin
nonenzymatically.

It is expressed as a percentage of the total blood hemoglobin

concentration; the higher the percentage, the poorer is glycemic control.
Normal level of HbA

1

c should be ≤ 5.4%; however, the recommended

level for acceptable glycemic control in DM is ≤ 7%.

The rate of formation is directly proportional to the plasma glucose

concentration. Because the average RBC lives approximately 120 days,
HbA1c level at anytime reflects the average blood glucose level over the
previous 2-3 months. HbA

1

is a reliable method for of monitoring long-

term DM control rather than RBS or FBS.

3.

Assessment

of DM Complications:

1)

Blood glucose measurement for diagnosis of Hypoglycemia.

2)

Ketones are assessed in plasma or urine in DKA.

3)

Microalbuminuria is the first and most important indicator of
Diabetic Nephropathy.

4)

Lipid Profile to assess the risk for angiopathy.

4.

Diagnosis of the cause of glucose metabolic disorder:

1)

Measuring Insulin in hypoglycemia.

2)

Detecting Autoantibodies in Type 1 DM.

3)

Assessing Pancreatic function.

4)

Estimation of Hormones of the Counter-Regulatory mechanism.


background image

Disorders of Glucose Metabolism

3

Indications for Measuring blood Glucose :

1.

All adults > 45 years.

2.

Strong family history of DM.

3.

History of GDM and/or bad obstetrical history.

4.

Presence of Impaired fasting glucose (IFG).

5.

Presence of Impaired Glucose Tolerance (IGT).

6.

Obesity especially central adiposity.

7.

Hypertension > 140/80 mmHg.

8.

Decreased HDL < 35 mg/dl.

9.

Increased TG > 250 mg/dl.

10.

Sedentary life style and lack of exercise.

Obesity & Glucose Intolerance:

Obesity is the most common cause of insulin resistance; however, insulin

resistance alone will not lead to type 2 DM in the absence of β-cell
dysfunction. Pre-diabetic obese individuals can compensate for insulin
resistance with elevated level of insulin; that is why insulin secretion is two
to three times higher in obese subjects than it is in lean individuals.

Insulin resistance increases with weight gain and, conversely,

diminishes with weight loss. This suggests that fat accumulation is
important in the development of insulin resistance. Adipose tissue is not
simply an energy storage organ, but also a secretary organ. Regulatory
substances produced by adipocytes include leptinand adiponectin may
contribute to the development of insulin resistance.

METABOLIC SYNDROME:

It is a combination of medical disorders that, when occur together,

increase the risk of developing cardiovascular disease and DM. Often a
person with abnormal glucose tolerance will be found to have at least one or
more of the other cardiovascular disease risk factors such as hypertension,
central (upper body) obesity, and dyslipidaemia. This clustering has been
labeled diversely as the metabolic syndrome, syndrome X, the insulin
resistance syndrome,
or Reaven's syndrome (named after Gerald Reaven).

Diagnosis:

Presence of any

THREE of the following FIVE criteria:


background image

Disorders of Glucose Metabolism

4

Criteria

Defining level

1

Abdominal obesity

Men

Women

Waist circumference >102 cm (>40 inches)
Waist circumference >88 cm (>35 inches)

2

High levels of triglycerides

> 150 mg/dL

3

Low HDL cholesterol

Men <40 mg/dL
Women <50 mg/dL

4

High blood pressure

> 130/85 mmHg

5

High fasting glucose

≥ 110 mg/dL

Alone, each component of the cluster conveys increased cardiovascular

disease risk, but as a combination they become much more powerful. This
means that the management of persons with hyperglycaemia and other
features of the metabolic syndrome should focus not only on blood glucose
control but also include strategies to reduce the impact of other
cardiovascular disease risk factors.

The metabolic syndrome with normal glucose tolerance identifies the
subject as a member of a group at very high risk of future diabetes. Thus,
vigorous early management of the syndrome may have a significant impact
on the prevention of both diabetes and cardiovascular disease, especially as
it is well documented that the features of the metabolic syndrome can be
present for up to 10 years before glycaemic disorder is detected.

References:

1.

Lippincott's Illustrated Review in Biochemistry by Richard Harvey and Denise Ferrier; 5

th

edition 2010. Unit 5, Chapters 25&26.

2.

Clinical chemistry & Metabolic medicine by Martin A. Crook; 7

th

edition 2008. Chapter 12.

3.

Clinical Chemistry by Michael L. Bishop and colleagues; 4

th

edition 2005. Part II, chapter 11.

4.

Manipal Manual of clinical Biochemistry by Shivananda N.B., 3

rd

edition 2007. Chapter 8.

5.

Clinical Chemistry by William J Marshall & Stephen K Bangert; 6

th

edition 2008. Chapter 11.

T

T

H

H

E

E

E

E

N

N

D

D




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 122 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل