HOÁ SINH: SỰ BIẾN ĐỔI QUA LẠI GIỮA GLUCID, LIPID VÀ PROTID
ĐÁI THÁO ĐƯỜNG:

I. Tổng quan:
Đái tháo đường là một nhóm bệnh chuyển hóa với đặc trưng là tăng lượng đường máu, cùng với các rối loạn về chuyển hóa đường, đạm, mỡ, chất khoáng. Đường máu gia tăng do sự tiết insulin bị thiếu hụt hoặc do insulin tác dụng kém, hoặc do cả hai. Tăng đường máu mạn tính trong đái tháo đường dẫn đến những thương tổn, rối loạn chức năng và suy yếu nhiều cơ quan, đặc biệt là mắt, thận, thần kinh, tim và mạch máu.

II. Chuẩn đoán đái tháo đường:
Theo tiêu chí mới được WHO công nhận năm 1998, thì tiêu chí để chuẩn đoán bệnh đái tháo đường gồm:
+ Một mẫu đường huyết bất kì >= 200 mg/dL và kết hợp với các triệu chứng của tăng đường huyết.
+ Đường huyết tương lúc đói >= 126 mg/dL (sau 8 giờ không ăn).
+ Đường huyết tương 2 giờ sau khi uống 75g glucose  >= 200 mg/dL.
   
III. Đái tháo đường type 1: 
Insulin là chất duy nhất trong cơ thể do tuyến tụy tiết ra có tác dụng làm giảm đường máu (đưa đường máu vào gan, cơ, mỡ để tích trữ). Chính vì thế, khi thiếu hụt insulin về số lượng hoặc về chất lượng sẽ làm tăng đường máu và có đường trong nước tiểu (đái tháo đường). Có nhiều loại đái tháo đường, nhưng ở bài viết này ta quan tâm đến đái tháo đường type 1.

Chia 2 dạng đái tháo đường type 1 là qua trung gian miễn dịch và không qua trung gian miễn dịch

1. Đái tháo đường type 1 qua trung gian miễn dịch:
Bệnh nhân có cơ địa di truyền nhạy cảm với đái tháo đường type 1: lúc đầu có các tế bào  tuyến tụy bình thường, sau đó các đáp ứng miễn dịch gây ra hiện tượng viêm và tổn thương tế bào .
Ở giai đoạn đầu, vẫn còn tế bào  nhưng không đủ để duy trì thăng bằng đường huyết. 
Các yếu tố làm đái tháo đường type 1 xuất hiện triệu chứng thường là một tình trạng gia tăng đột ngột về nhu cầu insulin, như khi bị nhiễm trùng hoặc đến tuổi dậy thì, do đó bệnh thường gặp ở người trẻ, hơn 90% bệnh nhân  khởi bệnh trước 20 tuổi. 
Sau cùng, khi tế bào  bị phá hủy hoàn toàn, thì cơ thể luôn ở tình trạng thiếu insulin. 

Bệnh có xu hướng đi kèm với các bệnh nội tiết tự miễn khác như Basedow, Hashimoto, Addison, bạch biến, thiếu máu ác tính.
 
2. Đái tháo đường type 1 không qua trung gian miễn dịch:
Một số trường hợp đái tháo đường type 1 không có nguyên nhân. Một số bệnh nhân này bị thiếu insulin và dễ bị nhiễm ceton acid nhưng không có bằng chứng của tự miễn. 
Thể đái tháo đường này có yếu tố di truyền rất rõ. Bệnh nhân có lúc cần insulin để sống sót, nhưng cũng có lúc không. 

Những dấu hiệu và triệu chứng của bệnh đái tháo đường type 1 có thể đến rất nhanh và bao gồm: mờ mắt, tiểu thường xuyên, cảm thấy rất khát nước và đói thường xuyên, bị nhiễm trùng thường xuyên, cảm thấy mệt mỏi và yếu, vết thương lâu lành, cảm giác tê ở tay hoặc ở chân, sụt cân nhanh chóng,…
 
3. Mối liên quan giữa môi trường, dinh dưỡng với bệnh sinh  đái tháo đường type 1:
-Tỷ lệ mắc mới đái tháo đường type 1 trên toàn thế giới tăng cho thấy môi trường góp phần lớn vào quá trình sinh bệnh, nhưng các yếu tố cụ thể tham gia vẫn chưa được xác định.
-Trong số các vi-rút, người ta thấy rằng hội chứng Rubella bẩm sinh và nhóm Enterovirus ở người có nhiều mối liên quan nhất. 
-Trong số các yếu tố dinh dưỡng, bổ sung vitamin D cho trẻ sơ sinh có thể giúp bảo vệ trẻ khỏi bệnh.

4. Sự tạo thành thể ketone trong đái tháo đường type I
4.1. Thể ketone là gì?
Các thể ketone được tạo ra ở gan và là một nguồn năng lượng được sử dụng tại các mô ngoại vi khi không có sẵn glucose, bao gồm: acetoacetate (AcAc), 3-β-hydroxybutyrate (3HB) và acetone. 
Các thể ketones luôn có mặt trong máu và nồng độ của chúng sẽ tăng khi nhịn ăn hay luyện tập thể thao kéo dài. Tiểu đường là nguyên nhân bệnh lý làm tăng ketone máu.

4.2. Sự tạo thể ceton trong ĐTĐ type 1:
Đối với tiểu đường type I, insulin không tổng hợp được, dẫn đến lượng glucose trong máu tăng cao bất thường. Về bản chất, cơ thể người bệnh tiểu đường ở trong trạng thái đói sinh hóa, mặc dù lượng glucose máu cao. Quá trình dị hóa carbohydrate bị ngăn chặn buộc tế bào phân giải lipid và protein. Từ đó, một lượng lớn acetyl CoA được hình thành qua quá trình β oxy hóa. 
Tuy nhiên, phần lớn acetyl CoA tạo ra không thể đi vào chu trình acid citric, bởi vì oxaloacetate tạo ra không đủ cho bước tái kết hợp với acetyl CoA. 
Oxaloacetate được tạo ra từ pyruvate trong quá trình đường phân. Trong điều kiện lượng glucose thấp (do đói) hoặc insulin bị suy giảm trong bệnh đái tháo đường, oxaloacetate sẽ được ưu tiên sử dụng vào quá trình tân tạo đường, thay vì tái kết hợp với acetyl CoA để đi vào chu trình acid citric. Do đó, thay vì bước vào chu trình acid citric, acetyl CoA sẽ chuyển hóa thành các thể ketone.

Các bước hình thành các thể ketone bao gồm: β oxy hóa acid béo thành acetyl CoA, hình thành acetoacetyl CoA, chuyển đổi acetoacetyl CoA thành 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA (HMG CoA), sau đó là AcAc, cuối cùng là khử AcAc thành 3HB (Hình)

Một đặc điểm của bệnh tiểu đường là sự chuyển hướng nhiên liệu sử dụng từ carbohydrate sang chất béo; glucose, mặc dù tích lũy rất nhiều trong máu, bị bỏ phí. 
Các thể ketone có tính acid cao. Ở nồng độ cao, các thể ketone vượt khả năng cân bằng acid-base của thận. Bệnh nhân tiểu đường nếu không chữa trị có thể rơi vào trạng thái hôn mê bởi vì hạ pH máu và mất nước. 

4.3. Nhiễm ketone-acid máu (DKA/Diabetic Ketoacidosis):
Nhiễm ketone-acid máu (DKA/Diabetic Ketoacidosis) là một quá trình bệnh lý cấp tính đặc trưng bởi sự tăng glucose máu, tăng các thể ketone trong máu và nhiễm toan chuyển hóa. 
Như một quy luật chung, trong DKA, tốc độ tổng hợp các thể ketone nhiều hơn tốc độ sử dụng và đào thải thể ketone. Sự tận dụng các thể ketone ở tế bào cơ xương đạt đến trạng thái bão hòa. 
3HB và AcAc là các acid mạnh điện ly hoàn toàn ở pH sinh lý. Sự tăng cao các ion H+ vượt quá khả năng đệm của máu và mô, dẫn đến nhiễm toan chuyển hóa. 
Thể Ketone thứ ba, acetone, được tạo thành từ sự decarboxy hóa của AcAc. Acetone, tuy hiện diện với nồng độ lớn trong máu, không gây ra chứng DKA vì nó không điện ly tạo ion H+. Acetone tan mạnh trong chất béo và được đào thải qua phổi, làm cho hơi thở có mùi nước sơn móng tay.

5. Rối loạn lipid máu trong đái tháo đường type 1:
Mô mỡ lấy acid béo từ lipoprotein tuần hoàn, ester hóa với glycerol 3-phosphate để tạo triacylglycerol dự trữ. Mô mỡ không có glycerol kinase nên không thể tái sử dụng glycerol mà phụ thuộc vào sự chuyển glucose thành dihydroxyacetone phosphate (DHAP) và khử DHAP thành glycerol-3-phosphate.
Glucose đóng vai trò then chốt trong điều hòa tế bào mỡ. Nếu glucose đủ, glycerol-3-phosphate được tạo thành trong đường phân, acid béo tự do được giải phóng từ triacylglycerol sẽ ester hóa với glycerol-3-phosphate để tạo lại thành tryglyceride. Nếu nồng độ glucose thấp, glycerol-3-phosphate giảm và acid béo được giải phóng vào máu. Các acid béo tự do được vận chuyển đến gan, tại đây trải qua các quá trình β-oxy hóa, acid béo được thoái hóa thành acetyl CoA và sau đó thành các thể ketone và đưa đến các mô ngoại biên để cung cấp năng lượng.

Các dạng ketone như acetoacetate (AcAc) và 3-β-Hydroxybutyrate  (3BH) được tổng hợp từ các acid béo qua quá trình β-oxy hóa. Quá trình này diễn ra trong ty thể ở các tế bào gan. Sự thủy phân triglyceride thành các acid béo và sau đó được chuyển hóa thành năng lượng thông qua các thể ketone được quyết định bởi một vài yếu tố. Sự tạo thành các acid béo trong mô mỡ được kích thích bởi epinephrine (adrenaline) và glucagon và bị ức chế bởi insulin. Glucose và acid béo được chuyển hóa thành acetyl CoA, sau đó đi vào chu trình acid citric bởi sự ngưng tụ với oxaloacetate. Quá trình đường phân sản sinh ra pyruvate, chính là tiền chất của oxaloacetate. Nếu quá trình đường phân xảy ra ở mức độ thấp, khi đó oxaloacetate được ưu tiên chuyển hóa theo con đường tân tạo đường glucose. Trong trường hợp này oxaloactetate không có mặt để ngưng tụ đưa acetyl CoA vào chu trình acid citric và dẫn đến sự hình thành các thể ketone.
Ở những bệnh nhân đái tháo đường nhiễm toan ketone, việc ảnh hưởng của sự thiếu hụt insulin cộng với việc tăng nồng độ các loại hormone khác (glucagon, adrenaline) sẽ kích thích quá trình thủy phân chất béo ở mô mỡ và việc tổng hợp các thể ketone ở gan. Thật vậy, sự thiếu hụt insulin là yếu tố quan trọng nhất trong việc điều hòa sự tạo thành các thể ketone. Quá trình thủy phân chất béo cắt đứt liên kết ester trong triglyceride – thông qua hormone sensitive lipase ở mô mỡ. Hormone sensitive lipase được kích hoạt bởi cả sự thiếu hụt insulin và các hormone đã kể trên. 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Lâm Vĩnh Niên. Liên quan và điều hoà chuyển hoá. Sách Hóa Sinh Y học, nhà xuất bản Y học Tp.HCM, 2015, trang 443-458. 
[2]. Lori Laffel. Ketone Bodies: A Review of Physiology, Pathophysiology and Application of Monitoring to Diabetes. Diabetes Metab Res Rev 1999; 15: 412±426. 
[3]. “Nội tiết học đại cương” – Mai Thế Trạch, Nguyễn Thy Khuê.
[4]. “Nội tiết cơ bản” – Giáo trình đào tạo sau đại học – Bộ Y tế, Hà nội 2013.
[5]. “Bệnh đái tháo đường – Những quan điểm hiện đại” – Bác sĩ Nguyễn Huy Cường, Nhà xuất bản Y học 2003.
[6]. “Bệnh nội tiết chuyển hóa” – Bộ Y tế, 2010.
[7]. https://bestpractice.bmj.com/topics/vi-vn/25/aetiology#referencePop13
[8]. Food Intake and Starvation Induce Metabolic Changes. Biochemistry. 5th edition.