background image

Disorders of Glucose Metabolism

 

 

1

 

 

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زينا حسن

زينا حسن

 .

 .

د

د

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Objectives: 

 

1. 

Evaluate the importance of glucose as a major energy source. 

2. 

State the hormonal regulation of blood glucose. 

3. 

Define hypoglycemia and List its causes. 

4. 

Define hyperglycemia and List its causes. 

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:

  

With ↑ insulin 

1. 

Insulinoma: a small benign tumor. 

2. 

Exogenous insulin: overtreatment of DM. 

With ↓ insulin 

1. 

Adrenal or pituitary insufficiency. 

2. 

Inherited  metabolic  disorders:  glycogen 
storage disease type I. 

Neonatal hypoglycemia 

In premature infants; caused by: 

1. 

Low glycogen stores. 

2. 

Poor feeding. 

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

 

 

4

 

 

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زينا حسن

زينا 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

 

 

5

 

 

 

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

 

 

Criteria  

Type 1 diabetes 

Type2 Diabetes 

Age of onset 

Usually  during    Childhood; 

symptoms develop rapidly 

Frequently  after  age  35; 

symptoms develop gradually 

Nutritional status at 

time of disease onset 

Frequently undernourished 

Obesity usually present 

Prevalence  

10% of diagnosed diabetics 

90% of diagnosed diabetics 

Genetic predisposition   Moderate  

Very strong 

Autoimmunity or anti-

insulin antibody 

Present 

Absent 

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 

Frequency of ketosis 

Common  

Rare  

Plasma insulin level 

Low or absent 

High  early  in  disease;  low  in 

disease of long duration 

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

 

 

6

 

 

 

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

 

 

7

 

 

 

Long Term Complications of DM:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DM 

Angiopathy 

Macrovascular 

CAD

 

CVA

 

Microvascular 

Retinopathy

 

Neuropathy 

Nephropathy 

Vascular

 

Proteinuria

 

Skin Ulcers 

Vascular 

 

neuropathy

 

 

↑  

susceptability 

to Infections 


background image

Disorders of Glucose Metabolism

 

 

8

 

 

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زينا حسن

زينا حسن

 .

 .

د

د

 

 

 

 

 

Objectives: 

1. 

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

2. 

Evaluate  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: 

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

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

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

 

 

9

 

 

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

c 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

 

 

10

 

 

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  leptin,  and  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)
   


background image

Disorders of Glucose Metabolism

 

 

11

 

 

   

Diagnosis: 

           Presence of any 

THREE of the following FIVE criteria: 

  Criteria  

Defining level 

Abdominal obesity 
     Men  

    Women  

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

High levels of triglycerides   > 150 mg/dL

 

Low HDL cholesterol 

Men <40 mg/dL 
Women <50 mg/dL 

High blood pressure                                  

 

> 130/85 mmHg

 

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 19 عضواً و 165 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