Hyperglykemia

Hyperglykemia tarkoittaa epänormaalin korkeaa verensokeria. Ihmisillä hyperglykemiana voidaan pitää tilaa, jossa veriplasman glukoosipitoisuus on vähintään 8 tunnin paaston jälkeen yli 7 millimoolia per litra plasmaa (mmol/l tai mM) eli yli 126 milligrammaa per desilitra. Kyse on myös hyperglykemiasta, jos plasman glukoosipitoisuus on satunnaisena hetkenä mitattuna yli 11,1 mmol/l (yli 200 mg/dl). Lapsilla ja aikuisilla ihmisillä normaali veriplasman glukoosipitoisuus on noin 3,5–5,5 mmol/l (63–100 mg/dl). Vastasyntyneillä vaihtelu voi syntymän jälkeisten ensimmäisten 72 tunnin aikana olla suurempaa, ja normaalit pitoisuudet noin 1,4–6,2 mmol/l (25–112 mg/dl). Terveillä aikuisilla heti ruokailun jälkeen pitoisuus voi olla 7–8 mmol/l (126–144 mg/dl), muttei normaalisti yli 10 mmol/l (180 mg/dl).
Hyperglykemia on oire, joka voi liittyä diabetes mellitus -oireyhtymiin. Yksi näistä on tyypin 2 diabetes mellitus, joka on monissa maissa myös eräs yleisimpiä syitä hyperglykemialle. Tyypin 1 diabetes mellitus on muihin maihin verrattuna hyvin yleinen Suomessa ja myös se aiheuttaa hyperglykemiaa. Edeltävät ovat aineenvaihduntasairauksia. Diabetes mellitus voi johtua myös lääkkeistä ja monista muista tekijöistä.
Yleisiä hyperglykemian oireita ovat tihentynyt virtsaamistarve, väsymys, pahoinvointi, janoisuus (polydipsia) ja kehonpainon lasku.
Oireet.
Merkittävä hyperglykemia voi lyhyellä aikavälillä aiheuttaa muun muassa tihentynyttä virtsaamistarvetta, janoisuutta (polydipsia), nälkäisyyttä ja näön sumentumista. Pahimmillaan hyperglykemia voi johtaa hengenvaaralliseen ketoasidoosiin tai ei-ketoottiseen hyperosmolaariseen oireyhtymään. Jälkimmäinen tarkoittaa nestehukkaa ilman merkittävää ketoaineiden läsnäoloa veressä, jossa kuitenkin ilmenee asidoosi. Ketoasidoosilla tai hyperosmolariteetilla on ominaisia hyperglykemiaan suoraan liittymättömiä oireita. Kummatkin voivat johtaa tajuttomuuteen, koomaan tai jopa kuolemaan.
Usein toistuva tai jatkuva hyperglykemia lisää riskiä kuolla ennenaikaisesti useisiin eri sairauksiin, sillä se vaurioittaa verkkokalvoja, munuaisia, ääreishermostoa, sydäntä ja verisuonia lisäten esimerkiksi ateroskleroosin kehittymistä. Se altistaa myös infektioille, impotenssille, nivelvaurioille ja kroonisille haavoille esimerkiksi jaloissa, jotka voivat pahimmillaan vaatia amputaation. Verkkokalvovauriot eli diabeettinen retinopatia voi johtaa sokeuteen ja munuaisvauriot eli diabeettinen nefropatia munuaisten vajaatoimintaan.
Patofysiologia.
Akuutti hyperglykemia.
Hyperglykemia johtuu pääosin insuliinihormonin erityksen vähäisyydestä tai kehon heikosta kyvystä reagoida siihen eli insuliiniresistenssistä. Näissä tilanteissa veren glukoosia ei enää oteta useimpiin soluihin tarpeeksi insuliinivälitteisesti. Muita hormoneja erittyy vereen insuliinipuutosperäisessä hyperglykemiassa. Näitä aineita ovat epinefriini, glukagoni, kortisoli ja kasvuhormoni. Ne pahentavat hyperglykemiaa vähentämällä veren glukoosin käyttöä ja lisäämällä rasvahappojen sekä aminohappojen hajotusta. Nämä hormonit ohjaavat kehon aineenvaihduntaa kohti verensokeria kohottavaa glukoosin tuottoa (glukoneogeneesiä), rasvojen hajotusta (lipolyysiä) ja ketoasidoosille altistavien verta happamoivien ketoaineiden tuottoa (ketogeneesiä). Lipolyysi lisää veren rasvahappo- ja muita lipidipitoisuuksia. Tällöin verenkierron lipidejä päätyy aiempaa enemmän maksaan. Maksassa niistä muodostuu lisääntyneen glukagonin vaikutuksesta vereen erittyviä ketoaineita ja glukoosia. Jälkimmäinen vaikutus pahentaa hyperglykemiaa entisestään.
Virtsaamistarpeen tihentyminen johtuu veren glukoosiylimäärän päätymisestä virtsaan (glykosuria). Glukoosi lisää veden päätymistä virtsaan osmoosilla. Tämä voi johtaa nestehukkaan ja kehon elektrolyyttien (suolojen) epätasapainoon. Nestehukasta johtuu myös hyperglykemiassa ilmenevä janoisuus. Nestehukka vähentää veren veden määrä. Siksi vereen liuenneiden aineiden pitoisuudet kasvavat ja veren osmoottinen paine kasvaa (hyperosmolariteetti). Täten myös veren ketoaineiden (joiden tuotto on muutenkin lisääntynyt) ja laktaatin pitoisuudet kasvavat. Nämä aineet happamoivat verta ja voivat siksi johtaa asidoosiin.
Hyperglykemian elinvauriot.
Pitkäkestoisessa hyperglykemiassa ilmenevät elinvauriot aiheutuvat monimutkaisin mekanismein. Esimerkiksi tyypin 2 diabetes mellitus -oireyhtymässä usein ilmenevän lihavuuden yhteydessä veressä on normaalia enemmän rasvahappoja, sytokiinejä ja diasyyliglyserolia. Nämä estävät solujen insuliinireseptorisubstraatti 1:ien (IRS-1) fosforylaatiota. Tällöin IRS-1:t eivät välitä solusignaalia, joka toisi insuliinista riippuvia ja glukoosia soluihin sisään ottavia GLUT4-kuljetinproteiineja solujen pinnoille aiheuttaen siis insuliiniresistenssiä. Vähentynyt glukoosin otto kohottaa verensokeria. Glukoosia ohjautuu aiempaa enemmän insuliinista riippumattomien GLUT1- ja GLUT2-proteiinien kautta näitä proteiineja sisältäviin soluihin. Näitä soluja on muun muassa munuaisissa. Toistuvassa hyperglykemiassa GLUT1–2 tuotto munuaisissa myös lisääntyy kehon pyrkiessä alentamaan verensokeria.
GLUT1–2 glukoosin otto ei ole säädeltyä ja soluihin päätyy liikaa glukoosia, joka ohjautuu munuaisten glykolyysiin ja tässä muodostuneet tuotteet sitten mitokondrioiden elektroninsiirtoketjuun. Ketjussa muodostuu glukoosiylimäärän hapetuksessa tavallista enemmän reaktiivisia typpi- ja happiradikaaleja, jotka voivat suoraan vaurioittaa mitokondrioita ja siten lopulta johtaa munuaisten endoteelisolujen ohjelmoituun solukuolemaan. Mitokondriot eivät pysty käsittelemään kaikkea glukoosia ja osa ohjautuu aldoosireduktaasille, jonka reaktiossa kuluu NADPH:ta. Tätä vaaditaan glutationidisulfidin pelkistykseen happiradikaaleilta suojaavaksi glutationiksi. NADPH:n ehtyminen siis osaltaan estää happiradikaalien neutralointia. Radikaalit ja glykolyysin tuotteet lisäävät osaltaan monivaiheisesti angiotensiinin II ja aldosteronin vapautumista vereen, jotka kohottavat verenpainetta supistamalla suonia ja kerryttämällä kehoon natriumia. Paine taas vaurioittaa munuaisia mekaanisesti.
Glukoosiylimäärä munuaisissa aiheuttaa niissä monia muitakin munuaisvaurioihin johtavia yhtaikaisia mekanismeja, joista monet tehostavat toisiaan tai itseään. Mekanismeihin liittyvät keskeisesti radikaalit ja verenpaine, mutta myös munuaisten rakenteen muuttuminen muun muassa arpikudoksen eli fibroosin kautta. Fibroosia aiheuttavat monet tekijät, muun muassa kehittyneet glykaation lopputuotteet (AGE:t), joita muodostuu kehossa hyperglykemian takia normaalia tehokkaammin ylimääräisen glukoosin tai muiden yksinkertaisten hiilihydraattien (sokereiden) kiinnittyessä kovalenttisesti kehon proteiineihin ja moniin muihin aineisiin ei-entsymaattisesti. Munuaisten kautta poistuessaan AGE:t reagoivat edelleen munuaisten solujen pinnan proteiinien ja muiden aineiden kanssa. AGE:jen entsymaattinen hajotus kehossa heikkotehoista, joten niitä kertyy näiden solujen pinnoille hallitsemattomasti aiheuttaen siten fibroosia. Pitkällä aikavälillä hyperglykemia alentaa fibroosin ja muiden haitallisten muutosten kautta munuaisten hiussuonikerästen suodatusnopeutta (GFR-arvoa) ja kerästen suodatuskykyä aiheuttaen proteinuriaa. AGE:t vaikuttavat haitallisesti munuaisten toimintaan myös sitoutumalla munuaisten solujen pinnan RAGE-reseptoreihin. AGE:t vaikuttavat myös muihinkin kehon soluihin kovalenttisten reaktioiden ja RAGE-reseptorisitoutumisen kautta.
Syyt.
Hyperglykemialle on monia syitä, joista monet jaetaan diabetes mellitus -oireyhtymien eri muotoihin. Yleisiä syitä hyperglykemialle ovat tyypin 1 diabetes ja tyypin 2 diabetes, jotka ovat aineenvaihduntasairauksia. Diabetes mellitukselle altistavat myös tietyt infektiot tai tulehdukset, kuten haimatulehdus; lääkkeet, kuten streptotsosiini; leikkaukset, kuten haiman poisto; kasvaimet, kuten feokromosytooma.